一种晶圆传送机械臂、晶圆制造设备以及晶圆传送方法

摘要

本发明公开了一种晶圆传送机械臂、晶圆制造设备以及晶圆传送方法，属于半导体工艺技术领域，解决了现有技术中晶圆在晶圆传送机械臂上的传送过程中大气环境中的各种污染物会对晶圆造成污染导致晶圆在后续的制造过程中产生不良的问题。本发明的晶圆传送机械臂包括叶片基体以及用于提供保护气的供气单元，叶片基体上开设与供气单元连接的通孔，使得保护气通过通孔喷吹叶片基体的上表面。本发明的晶圆传送方法包括如下步骤：保护气喷吹在晶圆传送机械臂的叶片基体的上表面；晶圆从设备前端模块传送至叶片基体上，保护气始终对晶圆进行保护；叶片基体将晶圆传送至传输模块内。本发明的晶圆传送机械臂、晶圆制造设备以及晶圆传送方法可用于晶圆制造。

说明书

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，具体涉及一种晶圆传送机械臂、晶圆制造设备以及晶圆传送方法。

背景技术

在半导体处理工艺中，通常情况下，晶圆制造设备包括依次连接的装卸模块(LoadPort Module，LPM)、设备前端模块(Equipment Front End Module Interlock，EFEM)、传输模块(Transfer Module，TM)和处理模块(Process Module，PM)。其中，晶圆在设备前端模块与传输模块之间的传送需要采用晶圆传送机械臂。

现有技术中，晶圆在晶圆传送机械臂上的传送过程中，始终处于大气环境下，大气环境中的各种污染物会对晶圆造成污染，同时，大气环境中的氧气还会对晶圆造成氧化，从而导致晶圆在后续的制造过程中产生不良。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种晶圆传送机械臂、晶圆制造设备以及晶圆传送方法，解决了现有技术中晶圆在晶圆传送机械臂上的传送过程中大气环境中的各种污染物会对晶圆造成污染导致晶圆在后续的制造过程中产生不良的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种晶圆传送机械臂，包括叶片基体以及用于提供保护气的供气单元，叶片基体上开设与供气单元连接的通孔，使得保护气通过通孔喷吹叶片基体的上表面。

进一步地，上述通孔的数量为多个。

进一步地，通孔的数量大于或等于42个。

进一步地，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的宽度方向和厚度方向上均不相同。

进一步地，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的宽度方向上呈扇形分布。

进一步地，多个通孔沿叶片基体的厚度方向分多排布置。

进一步地，多个通孔设于叶片基体的连接端。

进一步地，上述叶片基体的悬空端开设多个盲孔，叶片基体内设置连接管路，盲孔通过连接管路与通孔连接。

进一步地，上述通孔的出气口和/或盲孔的出气口设置转动片。

进一步地，上述晶圆传送机械臂还包括转轴，转轴的两端分别与通孔和/或盲孔的内壁转动连接，转动片的一端于转轴固定连接。

进一步地，叶片基体的上表面开设用于容纳晶圆的凹槽，通孔开设于凹槽靠近叶片基体的连接端的槽壁，盲孔开设于凹槽靠近叶片基体的悬空端的槽壁。

进一步地，凹槽靠近叶片基体的连接端的槽壁倾斜设置，使得晶圆靠近叶片基体的连接端的一端与凹槽的槽底具有一定的间隙。

进一步地，上述通孔的形状为之字形。

本发明还提供了一种晶圆制造设备，包括设备前端模块、传输模块以及设于设备前端模块与传输模块之间的晶圆传送机械臂，该晶圆传送机械臂为上述提供的晶圆传送机械臂。

进一步地，上述晶圆铸造设备还包括装卸模块和处理模块，装卸模块、设备前端模块、传输模块和处理模块依次连接。

本发明还提供了一种晶圆传送方法，包括如下步骤：

保护气喷吹在晶圆传送机械臂的叶片基体的上表面；

晶圆从设备前端模块传送至叶片基体上，保护气始终对晶圆进行保护；

叶片基体将晶圆传送至传输模块内，从而完成晶圆传送。

进一步地，上述保护气的喷吹方向在叶片基体的宽度方向和厚度方向上均不相同。

进一步地，上述保护气的喷吹方向在叶片基体的宽度方向上呈扇形分布。

进一步地，保护气从叶片基体的连接端喷吹晶圆。

进一步地，保护气分别从叶片基体的连接端和叶片基体的悬空端喷吹晶圆，其中，从叶片基体的连接端喷吹的保护气流量大于从叶片基体的悬空端喷吹的保护气流量。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的晶圆传送机械臂中，在叶片基体上开设通孔，通孔中通入保护气，保护气喷吹叶片基体的上表面。这样，在晶圆从设备前端模块传送至传输模块的过程中，始终处于保护气保护状态下，从而能够减少大气环境中的各种污染物对晶圆的污染以及大气环境中的氧气对晶圆造成的氧化，进而大大提高晶圆在半导体工艺中的良率。

b)本发明提供的晶圆传送机械臂中，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的宽度方向和厚度方向上均不相同。这是因为，晶圆具有一定的宽度和厚度，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的宽度方向不相同，能够在晶圆的宽度方向上对晶圆进行喷吹，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的厚度方向上不相同，能够在晶圆的厚度方向上对晶圆的上表面和下表面进行喷吹，从而使得保护气能够对晶圆的各个表面进行保护。

c)本发明提供的晶圆传送机械臂中，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的宽度方向上呈扇形分布。这样，多个通孔流出的保护气能够从各个方向喷吹晶圆的上表面和/或下表面，从而能够基本上在叶片基体的宽度方向上完全覆盖晶圆的表面。此外，多个通孔沿叶片基体的厚度方向分多排布置，多排通孔流出的保护气能够从各个方向喷吹晶圆的上表面和下表面，基本上能够完全覆盖晶圆的侧面、上表面和下表面。

d)本发明提供的晶圆传送机械臂中，多个通孔设于叶片基体的连接端，这样，用于为通孔供气的供气单元能够直接与通孔进行连接，供气连接线路较为简单，且晶圆传送机械臂的加工也较为容易，更加有利于工业化应用。

e)本发明提供的晶圆传送机械臂中，通孔作为主喷吹孔，对晶圆起主要保护作用，但是，值得注意的是，沿逐渐远离通孔的方向，保护气的流量铸件减少，保护气的喷吹效果逐渐减弱，导致晶圆靠近叶片基体的悬空端的一侧仍然会存在污染或氧化的情况；盲孔的设置，盲孔通过连接管路与通孔连接，盲孔作为副喷吹孔，这样，盲孔流出的保护气能够对晶圆起到辅助保护作用，对晶圆靠近叶片基体的悬空端的一侧进行补充喷吹。

f)本发明提供的晶圆传送机械臂，上述通孔的出气口和/或盲孔的出气口设置转动片，这样，在保护气气流的作用下，转动片能够发生振动，从而适当改变保护气流的方向，使得保护气气流能够覆盖相邻两个通孔和/或相邻两个盲孔之间的间隙，同时，保护气气流的实时改变还能够对晶圆的表面形成吹扫的效果，从而进一步提高上述晶圆传送机械臂对晶圆的保护作用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体发明的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的晶圆传送机械臂的结构示意图，箭头方向为保护气喷吹方向；

图2为本发明实施例一提供的晶圆传送机械臂的主视图，箭头方向为保护气喷吹方向；

图3为图2中细部A的右视图；

图4为图2中细部A的主视剖面图；

图5为图4中细部B的主视剖面图；

图6为本发明实施例二提供的晶圆制造设备的结构框图，箭头方向为晶圆移动方向。

附图标记：

1-叶片基体；2-通孔；3-盲孔；4-连接管路；5-转动片；6-晶圆；7-装卸模块；8-设备前端模块；9-传输模块；10-处理模块；11-晶圆传送机械臂；12-转轴。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选发明，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的发明一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种晶圆传送机械臂，参见图1至图5，包括叶片基体1以及用于提供保护气的供气单元，叶片基体1上开设与供气单元连接的通孔2，使得保护气通过通孔2喷吹叶片基体1的上表面。

与现有技术相比，本实施例提供的晶圆传送机械臂，在叶片基体1上开设通孔2，通孔2中通入保护气，保护气喷吹叶片基体1的上表面。这样，在晶圆6从设备前端模块联锁传送至传输模块的过程中，始终处于保护气保护状态下，从而能够减少大气环境中的各种污染物对晶圆6的污染以及大气环境中的氧气对晶圆6造成的氧化，进而大大提高晶圆6在半导体工艺中的良率。

值得注意的是，叶片基体1具有一定的宽度，为了扩大保护气的喷吹面积，上述通孔2的数量为多个。

示例性地，上述通孔2的数量大于或等于42个。这样，通过设置多个通孔2，能够对叶片基体1在宽度方向上进行较大范围的喷吹，使得保护气能够对晶圆6进行更有效的保护，从而进一步提高晶圆6在半导体工艺中的良率。

为了进一步扩大保护气的喷吹面积，多个通孔2的出气口的喷吹方向在叶片基体1的宽度方向和厚度方向上均不相同。这是因为，晶圆6具有一定的宽度和厚度，多个通孔2的出气口的喷吹方向在叶片基体1的宽度方向不相同，能够在晶圆6的宽度方向上对晶圆6进行喷吹，多个通孔2的出气口的喷吹方向在叶片基体1的厚度方向上不相同，能够在晶圆6的厚度方向上对晶圆6的上表面和下表面进行喷吹，从而使得保护气能够对晶圆6的各个表面进行保护。

示例性地，为了进一步扩大保护气在叶片基体1的宽度方向上的喷吹面积，多个通孔2的出气口的喷吹方向在叶片基体1的宽度方向上呈扇形分布。这样，多个通孔2流出的保护气能够从各个方向喷吹晶圆6的上表面和/或下表面，从而能够基本上在叶片基体1的宽度方向上完全覆盖晶圆6的表面。

同样地，示例性地，为了进一步扩大保护气在叶片基体1的厚度方向上的喷吹面积，多个通孔2沿叶片基体1的厚度方向分多排布置。这样，多排通孔2流出的保护气能够从各个方向喷吹晶圆6的上表面和下表面，基本上能够完全覆盖晶圆6的侧面、上表面和下表面。

为了便于以下描述，叶片基体1与机器人主体连接的一端称为连接端，叶片基体1未与机器人主体连接的一端称为悬空端。

从加工以及供气连接的角度考虑，可以将多个通孔2设于叶片基体1的连接端，这样，用于为通孔2供气的供气单元能够直接与通孔2进行连接，供气连接线路较为简单，且晶圆传送机械臂的加工也较为容易，更加有利于工业化应用。

从喷吹面积以及对晶圆6的保护角度考虑，上述叶片基体1的悬空端开设多个盲孔3，叶片基体1内设置连接管路4，盲孔3通过连接管路4与通孔2连接。这是因为，通孔2作为主喷吹孔，对晶圆6起主要保护作用，但是，值得注意的是，沿逐渐远离通孔2的方向，保护气流量减少，保护气的喷吹效果逐渐减弱，导致晶圆6靠近叶片基体1的悬空端的一侧仍然会存在污染或氧化的情况；盲孔3的设置，盲孔3通过连接管路4与通孔2连接，盲孔3作为副喷吹孔，这样，盲孔3流出的保护气能够对晶圆6起到辅助保护作用，对晶圆6靠近叶片基体1的悬空端的一侧进行补充喷吹。

考虑到相邻两个通孔2和/或相邻两个盲孔3之间存在间隙，该间隙对应的晶圆6位置可能会存在保护气喷吹不到的问题，因此，上述通孔2的出气口和/或盲孔3的出气口设置转动片5，这样，在保护气气流的作用下，转动片5能够发生实时转动，从而适当改变保护气流的方向，使得保护气气流能够覆盖相邻两个通孔2和/或相邻两个盲孔3之间的间隙，同时，保护气气流的实时改变还能够对晶圆6的表面形成吹扫的效果，从而进一步提高上述晶圆传送机械臂对晶圆6的保护作用。

需要说明的是，在实际应用中，转动片5的设置虽然会增大保护气的气流阻力，导致保护气的流量减小，但是，这一影响可以通过增大保护气的流量进行弥补，在此不赘述。

可以理解的是，为了实现转动片5的安装，上述晶圆传送机械臂还包括转轴12，转轴12的两端分别与通孔2和/或盲孔3的内壁转动连接，转动片5的一端于转轴12固定连接。这样，当保护气气流与转动片相互作用时，由于保护气气流不稳定，使得转轴能够相对于通孔2和/或盲孔3的内壁发生转动，从而实现转动片5的转动。

对于叶片基体的结构，具体来说，叶片基体的上表面开设用于容纳晶圆的凹槽，通孔开设于凹槽靠近叶片基体的连接端的槽壁，盲孔开设于凹槽靠近叶片基体的悬空端的槽壁。

为了便于晶圆的取放，凹槽靠近叶片基体的连接端的槽壁倾斜设置，使得晶圆靠近叶片基体的连接端的一端与凹槽的槽底具有一定的间隙，从而便于晶圆的取放。

为了能够将氮气输送至晶圆的表面，示例性地，上述通孔的形状为之字形。

实施例二

本实施例提供了一种晶圆制造设备，参见图6，包括设备前端模块8、传输模块9以及设于设备前端模块8与传输模块9之间的晶圆传送机械臂11，该晶圆传送机械臂11为实施例一提供的晶圆传送机械臂11。

与现有技术相比，本实施例提供的晶圆制造设备的有益效果与实施例一提供的晶圆传送机械臂11的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

可以理解的是，对于上述晶圆铸造设备的结构，具体来说，其还包括装卸模块7和处理模块10，装卸模块7、设备前端模块8、传输模块9和处理模块10依次连接。

实施例三

本实施例提供了一种晶圆传送方法，包括如下步骤：

开启供气单元，保护气喷吹在叶片基体的上表面；

晶圆从设备前端模块传送至叶片基体上，保护气始终对晶圆进行保护；

叶片基体将晶圆传送至传输模块内，从而完成晶圆传送。

与现有技术相比，本实施例提供的晶圆传送方法的有益效果与实施例一提供的晶圆传送机械臂的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

为了进一步扩大保护气的喷吹面积，上述保护气的喷吹方向在叶片基体的宽度方向和厚度方向上均不相同。这是因为，晶圆具有一定的宽度和一定的厚度，保护气的喷吹方向在叶片基体的宽度方向不相同，能够在晶圆的宽度方向上对晶圆进行喷吹，多个通孔的出气口的喷吹方向在叶片基体的厚度方向上不相同，能够在晶圆的厚度方向上对晶圆的上表面和下表面进行喷吹，从而使得保护气能够对晶圆的各个表面进行保护。

示例性地，保护气的喷吹方向在叶片基体的宽度方向上呈扇形分布。这样，从保护气能够从各个方向喷吹晶圆表面，基本上能够完全覆盖晶圆的表面。

为了便于以下描述，叶片基体与机器人主体连接的一端称为连接端，叶片基体未与机器人主体连接的一端称为悬空端。

从加工以及供气连接的角度考虑，保护气从叶片基体的连接端喷吹晶圆，这样，用于为通孔供气的供气单元能够直接与通孔进行连接，供气连接线路较为简单，且晶圆传送机械臂的加工也较为容易，有利于工业化应用。

从喷吹面积以及对晶圆的保护角度考虑，保护气分别从叶片基体的连接端和叶片基体的悬空端喷吹晶圆，其中，从叶片基体的连接端喷吹的保护气流量大于从叶片基体的悬空端喷吹的保护气流量。这是因为，沿逐渐远离通孔的方向，保护气的流量逐渐减少，保护气的喷吹效果逐渐减弱，导致晶圆靠近叶片基体的悬空端的一侧仍然会存在污染或氧化的情况，从晶圆的两侧分别喷吹保护气，其中，从叶片基体的连接端喷吹的保护气起主要保护作用，从叶片基体的悬空端喷吹的保护气起辅助保护作用。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。