[发明专利]输送半导体衬底的机械手

说明书

一种输送半导体衬底(304,404)的机械手(300,400,500,600)包括主体部分(301，401,501,601)、从主体部分(301，401,501,601)延伸出的末端部分(302,402,502,602)、位于末端部分(302,402,502,602)的多个真空吸盘、以及分别与多个真空吸盘连接的多条真空管路。任意两个相邻的真空吸盘之间的距离满足以下条件：由这两个相邻真空吸盘中的一个向下吸半导体衬底(304,404)而产生的半导体衬底(304,404)的竖直位移大于在这两个相邻真空吸盘范围内的半导体衬底(304,404)的翘曲，因此，一旦这两个相邻真空吸盘中的一个吸住半导体衬底(304,404)，这两个相邻真空吸盘中的另一个也跟着吸住半导体衬底(304,404)。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域,尤其涉及一种输送半导体衬底的机械手。

背景技术

在半导体制造过程中，广泛使用机械手来输送半导体衬底。通常，机械手从晶圆盒中取出半导体衬底，然后将半导体衬底放在设置在工艺腔中用来支撑半导体衬底的卡盘上。在工艺腔中的工序结束后，机械手从卡盘上取走半导体衬底，然后将半导体衬底输送到另一个工艺腔或晶圆盒。

图1所示为常规机械手。机械手100具有叉状的端部101。端部101具有一个矩形基部1011和两个从基部1011延伸出的相互平行的指部1012。三个真空吸盘 102分别位于基部1011和两个指部1012上，通过真空吸附将半导体衬底103吸住并固持在机械手上。这三个真空吸盘102的高度相同。当机械手100从卡盘104 上取走半导体衬底103时，端部101在驱动下靠近卡盘104，且两个指部1012位于卡盘104的两侧。因此，两个指部1012之间的间距限制了卡盘104的尺寸。如果卡盘104的尺寸较大以固定大尺寸的半导体衬底，例如12英寸的半导体衬底，那么机械手100无法从卡盘104取走大尺寸的半导体衬底，原因在于这两个指部1012之间的间距小于卡盘104的大小。如果卡盘104的尺寸较小，机械手100可以从卡盘104上取走半导体衬底103。然而，如果半导体衬底103很薄或者是翘曲的，机械手100就有其局限性，甚至无法从卡盘104上取走半导体衬底103。

如图2a-2c和图3所示，理想情况下，半导体衬底103应该是平的，如图2a 所示。因此，三个高度相同的真空吸盘102很容易吸住并支撑半导体衬底103。但随着半导体衬底103越来越薄，当机械手100支撑半导体衬底103时，半导体衬底 103的外边缘向下垂，如图3所示。除此以外，由于半导体衬底103翘曲，难以确保所有的真空吸盘102都能吸住半导体衬底103。如图2b所示，半导体衬底103 向上翘曲，导致只有基部1011上的真空吸盘102接触到半导体衬底103，两个指部1012上的真空吸盘102无法接触到半导体衬底103。如图2c所示，半导体衬底 103向下翘曲，导致只有两个指部1012上的真空吸盘102接触到半导体衬底103，而基部1011上的真空吸盘102无法接触到半导体衬底103。由于当半导体衬底103 翘曲时，难以确保所有的真空吸盘102都能吸住半导体衬底103，因此机械手100 无法稳固的支撑住半导体衬底103，半导体衬底103可能从机械手100上掉下来，从而降低了机械手100的可靠性。

发明内容

本发明提出一种输送半导体衬底的机械手。该机械手包括主体部分、从主体部分延伸出的末端部分、位于末端部分的多个真空吸盘、以及分别与多个真空吸盘连接的多条真空管路。其中，任意两个相邻的真空吸盘之间的距离满足以下条件：半导体衬底因被这两个相邻真空吸盘中的一个向下吸而产生的竖直位移大于这两个相邻真空吸盘之间的半导体衬底的翘曲，因此，一旦这两个相邻真空吸盘中的一个吸住半导体衬底，这两个相邻真空吸盘中的另一个也跟着吸住半导体衬底。