CN111900119A - 减少接触摩擦的承载装置及利用该承载装置的传输方法 - Google Patents

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CN111900119A CN202010757375.8A CN202010757375A CN111900119A CN 111900119 A CN111900119 A CN 111900119A CN 202010757375 A CN202010757375 A CN 202010757375A CN 111900119 A CN111900119 A CN 111900119A
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孟春霞
陈翰
张辰明
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Abstract

本发明公开了一种减少接触摩擦的承载装置，所述承载装置设有气孔，所述气孔以被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连。本发明还公开了利用该承载装置的传输方法。本发明通过气流向上流动的力量减弱被承载物与承载装置接触的压力，从而减弱二者直接接触时的摩擦力，减少划痕和新颗粒的产生。

Description

减少接触摩擦的承载装置及利用该承载装置的传输方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别属于一种减少接触摩擦的承载装置，主要用于集成电路工艺制造过程中传送及承载硅片和掩模版。
背景技术
目前，在集成电路工艺制造过程中，作为芯片制造的载体——硅片6以及用于电路设计的载体——掩模版3都会被自动传输到载物台4上进行工艺流程，如图1、图2所示，通常掩模版3和硅片6都是通过机械手1进行传送的。
具体地，机械手1具有机械式或真空吸附式的卡盘(Chuck)2，机械手1的卡盘2直接接触硅片6的背面或掩模版3的边缘位置，机械手1通过机械力或真空吸附来限制硅片6或掩模版3的活动，并将硅片6或掩模版3传送至需要作业的载物台4上。载物台4通过支撑柱(Pin)5或卡盘与硅片6的背面或掩模版3的边缘位置接触并吸附后进行下一步的工艺步骤。
由此可见，作为承载装置，无论是机械手1承载传送还是载物台4承接，都会与硅片6和掩模版3直接接触产生摩擦，反复的接触和摩擦很容易在硅片6的背面和掩模版3的边缘位置产生划痕，从而产生颗粒。这些颗粒会污染硅片6和掩模版3，在集成电路制造中引起工艺缺陷，例如断线、离焦，甚至造成极大的危害，而且这些问题会随着工艺节点的微缩越来越突出，因此在制造过程中需要极力控制和减少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少接触摩擦的承载装置，可以解决传输承载硅片及掩模版的现有装置与硅片及掩模版直接接触反复摩擦而产生划痕和颗粒的问题。
为了解决上述问题，本发明提供的减少接触摩擦的承载装置，所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；
所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；
所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连。
进一步地，所述进气管上还设有过滤器。
进一步地，所述被承载物与所述承载装置相接触的表面在所述气孔喷出的气体作用下保持平行。
进一步地，所述承载装置为机械手，其中用于承载所述被承载物的区域为卡盘，所述卡盘包括在同一平面内的两个平行的指部，所述气孔均匀分布在所述指部上，且两个指部上的气孔相对称。
进一步地，每个指部都设有抽气管道，所述抽气管道将所在指部上的气孔包围在其内部。
进一步地，所述承载装置为载物台，所述载物台的顶面均匀分布有所述气孔，所述气孔以所述载物台的中心对称分布。
进一步地，所述抽气管道将所述气孔包围在其内部。
进一步地，所述控制阀和所述抽气泵均与一控制器电性连接。
为了解决上述技术问题，本发明减少接触摩擦的传输方法，所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连，所述方法包括如下步骤：
步骤1，控制机械手移动至被承载物的下方；
步骤2，开启第一控制阀，气体从机械手的气孔中流出，机械手的卡爪靠近被承载物，同时开启第一抽气泵；
步骤3，利用从机械手的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫；
步骤4，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，机械手的卡爪与被承载物的底部接触；
步骤5，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量减小，当气体流量为零时，被承载物完全被机械手的卡爪承托；
步骤6，机械手将被承载物传送至载物台处，开启第二控制阀，气体从载物台的气孔中流出，同时开启第二抽气泵；
步骤7，利用从载物台的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫；
步骤8，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，载物台与被承载物的底部接触；
步骤9，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量减小，当气体流量为零时，被承载物完全被载物台承托。
进一步地，在步骤2至步骤9中，从气孔中流出的气体经过滤器去除其中的颗粒。
与现有技术相比，本发明可以取得的有益效果在于：
第一，本发明在承载装置的承载部设置可以产生向上气流并控制该气流大小的机构以及排气机构，在承载部传送或承托被承载物时，通过气孔喷出设定方向和大小的气流，利用气流产生的向上作用力承接住被承载物，并通过调节气流的缓缓减弱，从而使得被承载物软着陆到承载部(机械手或载物台)上，减小被承载物(硅片、掩模版等)与承载部直接接触时产生的摩擦力，减少颗粒或划痕的产生；
第二，本发明中承载装置的承载部在接触被承载物前，利用气孔喷出的气流对被承载物的底部进行吹扫，可以提前清除被承载物自身的颗粒，从而避免被承载物与承载部直接接触时产生划痕或新的颗粒；
第三，本发明中设置排气机构，通过该排气机构控制气流的流动方向，从而使得气流对被承载物的向上作用力更加平稳，并且该排气机构可以将携带有颗粒的气体回抽，防止气流流出到外部对工艺流程产生影响；
第四，本发明使气体从气孔喷出前先经过过滤器的过滤，从而避免气体中的颗粒污染被承载物。
附图说明
图1为现有技术中机械手承载掩模版的示意图；
图2为现有技术中载物台承载硅片的示意图；
图3为本发明中机械手承载掩模版的示意图；
图4为本发明中载物台承载硅片的示意图；
图5为本发明的原理示意图；
图6为利用本发明的承载装置进行硅片或掩模版的传送的方法流程图。
其中附图标记说明如下：
1为机械手；2为卡盘；3为掩模版；4为载物台；5为支撑柱；6为硅片；7为气孔；8为排气管道；9为气流。
具体实施方式
下面结合附图通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，本领域技术人员在不背离本发明的精神下可以进行各种类似推广和替换。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
作为本发明一方面的减少接触摩擦的承载装置的实施例一，本实施例中，承载装置可以为用于传输被承载物的机械手、用于承托被承载物的载物台等，这些都是集成电路制造工艺中各流程必不可少的装置，被承载物可以为用于制造芯片的硅片、用于承载电路设计的掩模版或其它工艺流程中需要的物品。
所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；
所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；
所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连。
其中，所述被承载物与所述承载装置相接触的表面在所述气孔喷出的气体作用下保持平行，也就是说，从气孔处喷出的气流产生的向上作用力在被承载物上是对称分布的。
优选地，所述控制阀和所述抽气泵均与一控制器电性连接，可以通过该控制器对控制阀进行调节从而控制气流的大小以及对抽气泵进行控制保证气体直接排走。
在本实施例中，承载装置设置可以产生向上气流并控制该气流大小的机构以及排气机构，在承载装置传送或承托被承载物时，通过气孔喷出设定方向和大小的气流，利用气流产生的向上作用力承接住被承载物，并控制气流缓缓减弱，从而使得被承载物软着陆到承载装置(机械手或载物台)上，减小被承载物(硅片、掩模版等)与承载装置直接接触时产生的摩擦力，减少颗粒或划痕的产生。同时，通过排气机构控制气流的流动方向，从而使得气流对被承载物的向上作用力更加平稳，并且该排气机构可以将携带有颗粒的气体回抽，防止气流流出到外部对工艺流程产生影响。
作为本发明一方面的减少接触摩擦的承载装置的实施例二，所述进气管上还设有过滤器，这样使得气体从气孔喷出之前被该过滤器进行过滤，从而避免气体中的颗粒污染被承载物。
作为本发明一方面的减少接触摩擦的承载装置的实施例三，如图3所示，所述承载装置为机械手1，其中用于承载所述被承载物的区域为卡盘2，所述卡盘2包括在同一平面内的两个平行的指部，所述气孔7均匀分布在所述指部上，且两个指部上的气孔7相对称。
每个指部都设有抽气管道8，所述抽气管道8将所在指部上的气孔7包围在其内部。
在本实施例中，以机械手1传送方形的掩模版3为例进行说明，如图5所示。
通过控制阀控制气孔7喷出的气体的流量或流速，该气流9产生的向上作用力小于掩模版3自身的重力。当掩模版3接触到机械手1的卡盘2时，摩擦力F＝μ×Fn，而Fn＝Gmark－F向上，Fn为压力，Gmark为掩模版3的重力，F向上则为气流9对掩模版3向上的作用力，与现有技术中机械手的卡盘与掩模版直接接触时的摩擦力F＝μ×Gmark相比，本实施例中气孔7喷出的气流9减弱了掩模版3与卡盘2直接接触时的摩擦力。
而且，气流9还可以把掩模版3底部原来带有的颗粒吹走，提前进行清除，以免接触时带有的颗粒使掩模版3产生划痕或新的颗粒。同时，气孔7附近设置的抽气管道8可以进一步控制气流流动方向，可以给掩模版提供更加平稳的向上作用力，并且防止气流9流到外部对工艺流程产生影响。
作为本发明一方面的减少接触摩擦的承载装置的实施例四，如图4所示，承载装置为载物台4。在本实施例中，所述载物台4的顶面均匀分布有所述气孔7，所述气孔7以所述载物台4的中心对称分布。所述抽气管道8将所述气孔7包围在其内部。
具体地，所述载物台4为中空的圆柱形结构或圆盘形结构，顶面分布有气孔7，底面中心位置设有连接进气管的进气端。
在本实施例中，以载物台4承托圆形的硅片6为例进行说明，如图5所示。
通过控制阀控制载物台4上的气孔7喷出的气体的流量或流速，该气流9产生的向上作用力小于硅片6自身的重力。当硅片6直接接触到载物台4(或载物台4上的支撑柱5)时，摩擦力F＝μ×Fn，而Fn＝Gwafer－F向上，Fn为压力，Gwafer为掩模版3的重力，F向上则为气流9对硅片6向上的作用力，与现有技术中载物台4与硅片6直接接触时的摩擦力F＝μ×Gwafer相比，本实施例中气孔7喷出的气流9减弱了硅片6与支撑柱Pin5直接接触时的摩擦力。
作为本发明另一方面的减少接触摩擦的传输方法的实施例一，所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连，所述方法如图6所示，包括如下步骤：
步骤1，控制机械手移动至被承载物(硅片或掩模版等)的下方；
步骤2，开启第一控制阀，气体从机械手的气孔中流出，机械手的卡爪靠近被承载物，同时开启第一抽气泵；
步骤3，利用从机械手的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫，提前清除被承载物自身的颗粒，掉落的颗粒可以随着气体回流到抽气管道排出，从而避免被承载物与承载装置直接接触时产生划痕或新的颗粒；
步骤4，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，机械手的卡爪与被承载物的底部接触；由于此时气体的流速或流量最大，因此被承载物与机械手的卡爪接触时的压力最小，从而二者的接触摩擦力最小；
步骤5，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量逐渐减小，当气体流量为零时，被承载物完全被机械手的卡爪承托(被承载物被卡爪采用机械力夹持或通过真空吸附力吸附)；
步骤6，机械手将被承载物传送至载物台处，开启第二控制阀，气体从载物台的气孔中流出，同时开启第二抽气泵；
步骤7，利用从载物台的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫；
步骤8，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，载物台直接(或通过载物台上的支撑柱)与被承载物的底部接触，机械手与被承载物分离；同样地，由于此时气体的流速或流量最大，因此被承载物与载物台接触时的压力最小，从而二者的接触摩擦力最小；
步骤9，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量减小，当气体流量为零时，被承载物完全被载物台承托，进行工艺流程。
作为本发明另一方面的减少接触摩擦的传输方法的实施例二，在步骤2至步骤9中，从气孔中流出的气体都经过滤器去除其中的颗粒。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，
所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；
所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；
所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连。
2.根据权利要求1所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述进气管上还设有过滤器。
3.根据权利要求1所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述被承载物与所述承载装置相接触的表面在所述气孔喷出的气体作用下保持平行。
4.根据权利要求3所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述承载装置为机械手，其中用于承载所述被承载物的区域为卡盘，所述卡盘包括在同一平面内的两个平行的指部，所述气孔均匀分布在所述指部上，且两个指部上的气孔相对称。
5.根据权利要求4所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，每个指部都设有抽气管道，所述抽气管道将所在指部上的气孔包围在其内部。
6.根据权利要求3所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述承载装置为载物台，所述载物台的顶面均匀分布有所述气孔，所述气孔以所述载物台的中心对称分布。
7.根据权利要求6所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述抽气管道将所述气孔包围在其内部。
8.根据权利要求1所述的减少接触摩擦的承载装置，其特征在于，所述控制阀和所述抽气泵均与一控制器电性连接。
9.一种利用权利要求1所述的承载装置实现的减少接触摩擦的传输方法，其特征在于，所述承载装置设有气孔，所述气孔以所述被承载物的中心为中心对称均匀地分布在所述承载装置用于承载所述被承载物的区域内；所述气孔通过一进气管与储气瓶相连通，所述进气管上设有控制所述气孔的出气流速或出气流量的控制阀；所述承载装置还具有排气机构，所述排气机构包括抽气管道、抽气泵和排气管道，所述抽气管道设于所述气孔的周侧且其上具有进气口，所述抽气管道与所述抽气泵的抽气嘴相连，所述排气管道与所述抽气泵的排气嘴相连，所述方法包括如下步骤：
步骤1，控制机械手移动至被承载物的下方；
步骤2，开启第一控制阀，气体从机械手的气孔中流出，机械手的卡爪靠近被承载物，同时开启第一抽气泵；
步骤3，利用从机械手的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫；
步骤4，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，机械手的卡爪与被承载物的底部接触；
步骤5，控制所述第一控制阀，使从机械手的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量减小，当气体流量为零时，被承载物完全被机械手的卡爪承托；
步骤6，机械手将被承载物传送至载物台处，开启第二控制阀，气体从载物台的气孔中流出，同时开启第二抽气泵；
步骤7，利用从载物台的气孔中流出的气体对被承载物的底部进行吹扫；
步骤8，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔流出的气体的流速或流量最大，所述气体对被承载物的向上作用力小于被承载物的重力，载物台与被承载物的底部接触；
步骤9，控制所述第二控制阀，使从载物台的气孔中流出的气体以设定流速或设定流量减小，当气体流量为零时，被承载物完全被载物台承托。
10.根据权利要求9所述的减少接触摩擦的传输方法，其特征在于，在步骤2至步骤9中，从气孔中流出的气体经过滤器去除其中的颗粒。
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