一种晶圆有无检测的提拉结构机械手的制作方法

本技术属于半导体集成电路芯片制造领域，尤其是涉及一种晶圆有无检测的提拉结构机械手。

背景技术：

1、现有半导体制造设备(如化学机械平坦化(chemical mechanicalplanarization,cmp)设备或减薄设备等)的晶圆清洗单元在工作过程中，通过晶圆传输手取放晶圆实现晶圆在各个清洗模组间的移动，保证晶圆在各个清洗模组内完成相应的清洗工艺。

2、当前技术通常采用在清洗模组通过在晶圆传输途径中设置反射传感器以及反光板，通过反射传感器识别晶圆对光路的遮挡来检测晶圆有无。其光路为垂直于晶圆，当晶圆传输手从清洗模组取放晶圆时，晶圆传输手经过设定位置，根据反射传感器的信号，判断晶圆传输手是否存在晶圆。当晶圆传输机械手从清洗模组取放晶圆时，晶圆传输手经过设定位置时，根据反射传感器的信号变化，判断晶圆传输手是否存在晶圆。

3、此方法可间接检测晶圆传输手上是否存在晶圆，但不能进行实时判断，光路也易受到阻隔而报错，当多个晶圆传输手同时到清洗模组内取到晶圆，只能检测到晶圆传输手上有晶圆，无法判断到底是哪个晶圆传输手上带有晶圆。

4、另外在某些技术应用中，没有类似的传感器用于实时检测晶圆传输手上是否存在晶圆，其采用软件逻辑来判断，这种方案的缺陷是通过逻辑判断，不能避免因其它因素造成的误检测，导致晶圆在传输过程中发生碎片等危险。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种实时、直接判断是否夹持晶圆，判断准确的晶圆有无检测的提拉结构机械手。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆有无检测的提拉结构机械手，包括机械手本体，其具有提拉臂，由提拉臂围设形成的弧形缺口部，及位于弧形缺口部底部的开口端，所述弧形缺口部的内径与晶圆的外径适配，所述开口端的宽度小于晶圆的外径，晶圆进入弧形缺口部所在平面后，机械手和晶圆相对平移，可使得晶圆垂直挂设在开口端；所述机械手本体设有至少一传感器，以用于实时检测晶圆是否挂设在开口端。

3、进一步的，所述传感器为光学传感器，或为力学传感器，或为液压传感器，或为气压传感器，或为上述两种及以上的组合。

4、进一步的，所述提拉臂的数量为两个，其刚性连接。

5、进一步的，所述传感器为对射传感器，包括用于发射信号的发射端，和用于接收信号的接收端，该发射端和接收端设于晶圆的两侧。

6、进一步的，所述传感器的数量为两组，且两组传感器的发射端和接收端连线相互平行或相交。

7、进一步的，所述传感器设于提拉臂朝向晶圆的侧壁或/和提拉臂表面；所述传感器为光学对射传感器，或为对射测距传感器。

8、进一步的，所述传感器至少包括传感部件，及包覆在传感部件外侧的弹性透光保护层，所述机械手本体设有可与弹性透光保护层过盈配合的通孔；或者，所述机械手本体表面设有透明保护罩，所述传感器设于该透明保护罩内。

9、进一步的，所述传感器为光学反射传感器，或为测距传感器，其设于提拉臂朝向晶圆的侧壁，与晶圆厚度方向的侧壁配合以检测晶圆的有无。

10、进一步的，所述传感器的数量为一个或两个及以上。

11、进一步的，所述机械手本体还包括位于提拉臂连接处的延伸体，所述传感器设于该延伸体，以倾斜向晶圆表面发射检测信号。

12、进一步的，所述延伸体上连接有传感器支架，该传感器支架与延伸体相连的一侧表面为倾斜面，以将传感器检测信号倾斜发射至晶圆表面。

13、进一步的，所述延伸体上连接有传感器支架，该传感器支架上形成弧形滑槽，所述传感器转动连接于该弧形滑槽，施加外力转动传感器，以调节检测信号与晶圆表面形成的夹角大小。

14、进一步的，所述传感器包括与提拉臂密封滑动配合的第一滑动件，与第一滑动件相抵的弹性件，及第一传感部件，所述第一传感部件为力学传感器，所述第一滑动件设于开口端，在晶圆垂直挂设在开口端时，所述第一传感部件被触发以检测晶圆的有无。

15、进一步的，所述传感器包括与提拉臂密封滑动配合的第二滑动件，在提拉臂内部延伸的通道，及与通道相连通的第二传感部件，所述第二传感部件为气压/液压传感器，所述第二滑动件设于开口端，在晶圆垂直挂设在开口端时，所述通道内的气压或液压发生改变，所述第二传感部件被触发以检测晶圆的有无。

16、本实用新型提供了实时/直接的cmp晶圆提拉结构的机械手上晶圆有无检测的装置，将相关方案对应传感器直接装在机械手本体上，能够避免原间接检测方案光路易被阻隔报错且无法实时检测的弊端，使相关的检测晶圆有无更加精确。

17、本实用新型的有益效果是：1)通过直接在机械手本体上安装各种类型传感器，能够在多机械手传输晶圆的复杂情况下实时且可靠地检测每个晶圆传输手是否存在晶圆，杜绝了传感器与机械传动结构的互相干扰(如间接检测中的光路干扰，一组对射无法判断两个或多个机械手取放两片或多片晶圆重叠时，无法准确判断每一片晶圆夹取成功)，有效的提高了可靠性；2)无需安装辅助检测结构，如挡光板，大大简化了安装调试的便捷性；3)每个机械手仅需要一个或一对传感器，安装调试简单，节省成本。

技术特征：

1.一种晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：包括机械手本体(1)，其具有提拉臂(2)，由提拉臂(2)围设形成的弧形缺口部(3)，及位于弧形缺口部(3)底部的开口端(4)，所述弧形缺口部(3)的内径与晶圆(5)的外径适配，所述开口端(4)的宽度小于晶圆(5)的外径，晶圆(5)进入弧形缺口部(3)所在平面后，机械手和晶圆(5)相对平移，可使得晶圆(5)垂直挂设在开口端(4)；所述机械手本体(1)设有至少一传感器(6)，以用于实时检测晶圆(5)是否挂设在开口端(4)。

2.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)为光学传感器，或为力学传感器，或为液压传感器，或为气压传感器，或为上述两种及以上的组合。

3.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述提拉臂(2)的数量为两个，其刚性连接。

4.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)为对射传感器，包括用于发射信号的发射端，和用于接收信号的接收端，该发射端和接收端设于晶圆(5)的两侧。

5.根据权利要求4所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)的数量为两组，且两组传感器的发射端和接收端连线相互平行或相交。

6.根据权利要求1或4所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)设于提拉臂(2)朝向晶圆(5)的侧壁或/和提拉臂(2)表面；所述传感器为光学对射传感器，或为对射测距传感器。

7.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)至少包括传感部件(61)，及包覆在传感部件(61)外侧的弹性透光保护层(62)，所述机械手本体(1)设有可与弹性透光保护层(62)过盈配合的通孔(11)；或者，所述机械手本体(1)表面设有透明保护罩，所述传感器(6)设于该透明保护罩内。

8.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)为光学反射传感器，或为测距传感器，其设于提拉臂(2)朝向晶圆(5)的侧壁，与晶圆(5)厚度方向的侧壁配合以检测晶圆(5)的有无。

9.根据权利要求8所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)的数量为一个或两个及以上。

10.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述机械手本体(1)还包括位于提拉臂(2)连接处的延伸体(12)，所述传感器(6)设于该延伸体(12)，以倾斜向晶圆(5)表面发射检测信号。

11.根据权利要求10所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述延伸体(12)上连接有传感器支架(63)，该传感器支架(63)与延伸体(12)相连的一侧表面为倾斜面(631)，以将传感器检测信号(60)倾斜发射至晶圆(5)表面。

12.根据权利要求10所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述延伸体(12)上连接有传感器支架(63)，该传感器支架(63)上形成弧形滑槽(632)，所述传感器(6)转动连接于该弧形滑槽(632)，施加外力转动传感器(6)，以调节检测信号(60)与晶圆(5)表面形成的夹角大小。

13.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)包括与提拉臂(2)密封滑动配合的第一滑动件(64)，与第一滑动件(64)相抵的弹性件(65)，及第一传感部件(66)，所述第一传感部件(66)为力学传感器，所述第一滑动件(64)设于开口端(4)，在晶圆(5)垂直挂设在开口端(4)时，所述第一传感部件(66)被触发以检测晶圆(5)的有无。

14.根据权利要求1所述的晶圆有无检测的提拉结构机械手，其特征在于：所述传感器(6)包括与提拉臂(2)密封滑动配合的第二滑动件(67)，在提拉臂(2)内部延伸的通道(68)，及与通道(68)相连通的第二传感部件(69)，所述第二传感部件(69)为气压/液压传感器，所述第二滑动件(67)设于开口端(4)，在晶圆(5)垂直挂设在开口端(4)时，所述通道(68)内的气压或液压发生改变，所述第二传感部件(69)被触发以检测晶圆(5)的有无。

技术总结
本技术公开了一种晶圆有无检测的提拉结构机械手，包括机械手本体，其具有提拉臂，由提拉臂围设形成的弧形缺口部，及位于弧形缺口部底部的开口端，弧形缺口部的内径与晶圆的外径适配，开口端的宽度小于晶圆的外径，晶圆进入弧形缺口部所在平面后，机械手和晶圆相对平移，可使得晶圆垂直挂设在开口端；机械手本体设有至少一传感器，以用于实时检测晶圆是否挂设在开口端。本技术通过直接在机械手本体上安装各种类型传感器，能够在多机械手传输晶圆的复杂情况下实时且可靠地检测每个晶圆传输手是否存在晶圆，杜绝了传感器与机械传动结构的互相干扰，提高了可靠性；无需安装辅助检测结构，大大简化了安装调试的便捷性。

技术研发人员：傅棽,杨哲
受保护的技术使用者：杭州众硅电子科技有限公司
技术研发日：20221026
技术公布日：2024/1/11