CN114559453B - 一种机械手及半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机械手及半导体设备，包括机械手臂、托板及凸块，所述凸块位于所述托板上，具有高度差的所述凸块组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块的高度大于位于内侧的所述凸块的高度，以提供承载晶圆的不同倾斜面。本发明在同一所述机械手上设置多套所述凸块组，以提供承载晶圆的不同倾斜面，从而在对晶圆进行传输时，可通过不同的所述凸块组分别对晶圆进行传输，以防止晶圆的交叉污染，而无需采用多个机械手臂完成工作，从而可降低设备成本，节省设备空间，以及降低设备复杂程度。

Description

一种机械手及半导体设备
技术领域
本发明属于半导体设备领域，涉及一种机械手及半导体设备。
背景技术
良品率是晶圆制造厂追求的一个关键指标，它直接影响生产效率和公司效益。在晶圆制造工艺中，通常需借助机械手传输晶圆，例如晶圆在晶圆盒与晶圆盒之间的传送，晶圆在晶圆盒与晶舟之间的传送，以及晶圆在反应腔室之间的传送等。在晶圆制造的过程中，良品率由多种因素决定，除工艺腔室等硬件因素以及工艺条件等因素影响外，晶圆的传输过程对晶圆的良品率亦具有影响。
图1中示意的是一种较为典型的晶圆传输机械手结构。在机械手10上安装有机械手臂11，机械手臂11上安装有托板12，托板12上安装有凸块13。传送晶圆20时，机械手10通过托板12上的凸块13将晶圆托起，然后进行晶圆20的运送。
现有半导体制程中，为了防止晶圆的交叉污染，在有些情况下，制程处理前的晶圆和制程处理后的晶圆要求使用相同的接触点/面，所以在这种要求下，为了防止晶圆的交叉污染，很多机械手会配置独立伸缩的双机械手臂，如图2所示，以通过机械手臂上各自独立安装的承载托板和凸块，分别对制程处理前的晶圆与制程处理后的晶圆进行传输，该种结构的机械手无疑会造成机械手结构复杂的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机械手及半导体设备，用于解决现有技术中机械手结构复杂的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机械手，所述机械手包括：
机械手臂；
托板，所述托板与所述机械手臂相连接；
凸块，所述凸块位于所述托板上，具有高度差的所述凸块组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块的高度大于位于内侧的所述凸块的高度，以提供承载晶圆的不同倾斜面。
可选地，所述凸块组在所述托板上自远离所述机械手臂的一端向临近所述机械手臂的一端交错排布。
可选地，不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面均为轴对称图形，且各对称轴均位于同一直线上。
可选地，不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面与水平面之间均具有相同的夹角。
可选地，任一所述凸块组中包括2≤N个所述凸块；和/或，所述凸块的截面形貌包括圆形及多边形中的一种或组合。
可选地，所述凸块组中由所述凸块构成的高度差的范围为0.1mm～2mm。
可选地，任一所述凸块组中所述凸块构成1个高度差。
可选地，所述托板上包括M个所述凸块组，2≤M≤8。
可选地，所述机械手包括真空吸附式机械手；和/或，所述凸块为调节式凸块。
本发明还提供一种半导体设备，所述半导体设备包括任一上述机械手。
如上所述，本发明的机械手及半导体设备，包括机械手臂、托板及凸块，所述凸块位于所述托板上，具有高度差的所述凸块组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块的高度大于位于内侧的所述凸块的高度，以提供承载晶圆的不同倾斜面。
本发明在同一所述机械手上设置多套所述凸块组，以提供承载晶圆的不同倾斜面，从而在对晶圆进行传输时，可通过不同的所述凸块组分别对晶圆进行传输，以防止晶圆的交叉污染，而无需采用多个机械手臂完成工作，从而可降低设备成本，节省设备空间，以及降低设备复杂程度。
附图说明
图1显示为现有技术中的机械手的俯视结构示意图。
图2显示为图1中的机械手的两种不同传输路径的侧视图。
图3显示为本发明实施例中具有2套凸块组的机械手的俯视结构示意图。
图4a及图4b显示为图3中的机械手的两种不同传输路径的侧视图。
图5a～图5c显示为本发明实施例中具有3套凸块组的机械手的三种不同传输路径的侧视图。
元件标号说明
10、100 机械手
11、101 机械手臂
12、102 托板
13、103 凸块
113 第一凸块
123 第二凸块
133 第三凸块
14、104 基座
20、201、202、203 晶圆
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此处可能使用诸如“介于……之间”，该表达表示包括两端点值，以及可能使用诸如“多个”，该表达表示两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
如图3～图4b所示，本实施例提供一种机械手，所述机械手100包括机械手臂101、托板102及凸块103，所述凸块103位于所述托板102上，具有高度差的所述凸块103组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块103的高度大于位于内侧的所述凸块103的高度，以提供承载晶圆201及晶圆202的不同倾斜面。
如图3，本实施例在同一所述机械手100上设置2套所述凸块组，即由3个具有高度差的第一凸块113组合构成的第一凸块组，以及由3个具有高度差的第二凸块123组合构成的第二凸块组，以分别提供承载所述晶圆201及所述晶圆202的不同倾斜面，且由于所述凸块103在所述托板102上的分布为位于外侧的所述凸块103的高度大于位于内侧的所述凸块103的高度，从而可使得所述凸块组交错排布，即由所述第一凸块113构成的倾斜面与由所述第二凸块123构成的倾斜面交错排布，且当所述晶圆201及所述晶圆202置于各自对应的所述凸块组上时，所述晶圆201及所述晶圆202的底面仅与其对应的所述凸块组中的凸块相接触，如所述晶圆201仅与具有倾斜面的所述第一凸块113相接触，而所述晶圆202仅与具有倾斜面的所述第二凸块123相接触，从而在对所述晶圆201及所述晶圆202进行传输时，可通过不同的所述凸块组分别进行传输，以防止晶圆的交叉污染，而无需采用多个机械手臂完成工作，从而可降低设备成本，节省设备空间，以及降低设备复杂程度。
本实施例中，所述晶圆201及所述晶圆202分别代表制程处理前的晶圆及制程处理后的晶圆，即所述晶圆201及所述晶圆202代表经处理前后的同一晶圆，但并非局限于此，所述晶圆201及所述晶圆202也可代表不同的晶圆，此处不作过分限制。
具体的，如图3，本实施例中，所述机械手100还包括基座104，其中，所述机械手臂101连接于所述基座104，且所述基座104可以周向旋转，所述机械手臂101可以周向旋转也可以前后收缩，以灵活的通过位于所述托板102上的不同的所述凸块组分别承载所述晶圆201及所述晶圆202。
作为示例，所述凸块组在所述托板102上自远离所述机械手臂101的一端向临近所述机械手臂101的一端交错排布。
具体的，如图3所示，本实施例中，由3个具有高度差的所述第一凸块113组合构成的所述第一凸块组，与由3个具有高度差的所述第二凸块123组合构成的所述第二凸块组在所述托板102上的位置为自远离所述机械手臂101的一端向临近所述机械手臂101的一端交错排布，即可理解为沿横向交错排布，以在防止对所述晶圆201及所述晶圆202的交叉污染的同时，可节省设备空间，但所述凸块组在所述托板102上的位置并非局限于此，如也可将所述凸块组设置为在所述托板102上沿竖向交错排布等，具体可根据需要设置，此处不作过分限制。
作为示例，不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面均为轴对称图形，且各对称轴均位于同一直线上。
具体的，当所述凸块组所对应的所述倾斜面为轴对称图形时，可提高所述凸块组承载所述晶圆201及所述晶圆202的稳定性，但所述凸块组的形貌并非局限于此，进一步的，若各个所述凸块组的对称轴均位于同一直线上时，可进一步节省设备空间，在进行对所述晶圆201及所述晶圆202的传输操作时，仅需在一个方向进行移动，即可通过不同的所述凸块组对所述晶圆201及所述晶圆202进行承载。
作为示例，不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面与水平面之间均具有相同的夹角。
具体的，如图4a及图4b，本实施例中，在不同的所述凸块组中，由所述第一凸块113构成的所述倾斜面与由所述第二凸块123构成的所述倾斜面与水平面之间均具有相同的夹角，以便于对所述机械手100的操控，但并非局限于此，不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面与水平面之间也可根据需要设置不同的夹角。
作为示例，任一所述凸块组中包括2≤N个所述凸块103；和/或，所述凸块103的截面形貌包括圆形及多边形中的一种或组合。
具体的，如图3，本实施例中2个所述凸块组中均分别包括3个具有高度差的所述凸块103，即承载所述晶圆201的所述凸块组包括3个所述第一凸块113，且3个所述第一凸块113呈三角形形貌分布，以结合三角形的稳定性承载所述晶圆201，而承载所述晶圆202的所述凸块组同样包括3个所述第二凸块123，且3个所述第二凸块123呈三角形形貌分布，以结合三角形的稳定性承载所述晶圆202，但任一所述凸块组中对应的所述凸块103的个数并非局限于此，如所述凸块组也可为由N为2、4、5、6等的所述凸块103组合构成，此处不作过分限制。
本实施例中，所述第一凸块113的截面形貌采用圆形，所述第二凸块123的截面形貌采用正六边形，但并非局限于此，具体可根据需要进行设置，如也可选用三角形、方形等。
作为示例，所述凸块组中由所述凸块103构成的高度差的范围为0.1mm～2mm。
具体的，在不同的所述凸块组中，所述凸块103构成的高度差可为相同或不同，具体可根据需要进行设置，其中，为降低所述晶圆201及所述晶圆202滑片或碎片的风险，优选在同一所述凸块组中所述凸块103构成的高度差的范围为0.1mm～2mm，如0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等，以满足晶圆在不同的所述凸块组上传输时不接触其它所述凸块组中的所述凸块103的同时，尽可能的减小倾斜面的斜率，以确保所述晶圆201及所述晶圆202的传输安全性。
作为示例，任一所述凸块组中所述凸块103构成1个高度差。
具体的，在同一所述凸块组中，由所述凸块103构成的高度差可包括如1个、2个、3个等，具体可根据需要设置，以实现阶梯式的过渡，形成承载晶圆的倾斜面。本实施例中，为简化设备的复杂程度，优选任一所述凸块组中所述凸块103构成1个高度差，且高度差的范围为0.1mm～2mm，如0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等。
作为示例，所述托板102上包括M个所述凸块组，2≤M≤8。
具体的，根据需要，所述托板102上可设置多组所述凸块组，如在M个所述凸块组中M可取值为2、3、4、5、6、8等，本实施例中，图3～图4b示意了M为2的情形，图5a、图5b及图5c则示意了M为3的情形，即所述托板102上设置有3组凸块组，即由多个第一凸块113构成的第一凸块组、由多个第二凸块123构成的第二凸块组以及由多个第三凸块133构成的第三凸块组，以分别承载晶圆201、晶圆202及晶圆203。其中，关于M为2≤M的设置均可参阅上述具有2套所述凸块组的所述机械手100的陈述，此处不作赘述。
作为示例，所述机械手100包括真空吸附式机械手；和/或，所述凸块103为调节式凸块。
具体的，本实施例中，为降低操作复杂性以及设备的复杂度，所述机械手100通过所述凸块103与所述晶圆201及所述晶圆202之间的摩擦力作用以对晶圆进行传输，但并非局限于此，根据需要，所述机械手100也可设置为真空吸附式机械手等，此处不作过分限制。
其中，所述凸块103可为调节式凸块或固定式凸块，即所述凸块103可设置为沿上下、左右、或上下及左右均可进行位移的调节式凸块，以提供应用的灵活性，或为降低操作复杂性以及降低设备的复杂度，也可直接将所述凸块103设置为固定式凸块，此处不作过分限制。
本实施例还提供一种半导体设备，所述半导体设备采用上述机械手100，有关所述机械手100的具体结构此处不作赘述。
综上所述，本发明的机械手及半导体设备，包括机械手臂、托板及凸块，所述凸块位于所述托板上，具有高度差的所述凸块组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块的高度大于位于内侧的所述凸块的高度，以提供承载晶圆的不同倾斜面。
本发明在同一所述机械手上设置多套所述凸块组，以提供承载晶圆的不同倾斜面，从而在对晶圆进行传输时，可通过不同的所述凸块组分别对晶圆进行传输，以防止晶圆的交叉污染，而无需采用多个机械手臂完成工作，从而可降低设备成本，节省设备空间，以及降低设备复杂程度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，所述机械手包括：
机械手臂；
托板，所述托板与所述机械手臂相连接；
凸块，所述凸块位于所述托板上，具有高度差的所述凸块组合构成凸块组，所述凸块组至少包括2个，其中，所述凸块组交错排布，且位于外侧的所述凸块的高度大于位于内侧的所述凸块的高度，以提供承载晶圆的不同倾斜面，以满足晶圆在不同的所述凸块组上传输时不接触其它所述凸块组中的所述凸块。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述凸块组在所述托板上自远离所述机械手臂的一端向临近所述机械手臂的一端交错排布。
3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面均为轴对称图形，且各对称轴均位于同一直线上。
4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：不同的所述凸块组所对应的所述倾斜面与水平面之间均具有相同的夹角。
5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：任一所述凸块组中包括2≤N个所述凸块；和/或，所述凸块的截面形貌包括圆形及多边形中的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述凸块组中由所述凸块构成的高度差的范围为0.1mm~2mm。
7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：任一所述凸块组中所述凸块构成1个高度差。
8.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述托板上包括M个所述凸块组，2≤M≤8。
9.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述机械手包括真空吸附式机械手；和/或，所述凸块为调节式凸块。
10.一种半导体设备，其特征在于：所述半导体设备包括权利要求1~9中任一所述机械手。
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