CN107611069B - 机械手及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的机械手及半导体加工设备，其包括手指安装板、安装在其上的机械手指和角度调节机构，其中，机械手指可相对于手指安装板在水平面内旋转。角度调节机构用于采用螺纹配合的方式调节机械手指的旋转角度。本发明提供的机械手，其可以减小机械手指的角度调整量，从而可以避免调整过量、提高调整精度，进而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

Description

机械手及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种机械手及半导体加工设备。

背景技术

在集成电路、半导体照明、微机电系统等领域的晶圆刻蚀工艺中，通常采用等离子体干法刻蚀设备完成晶片的刻蚀工艺。为了提高设备自动化程度和安全性，晶片一般都采用机械手或其他自动化装置进行传输。

图1为现有的机械手的俯视图。请参阅图1，机械手包括手指安装板1和安装在其上的机械手指2，且该机械手指2可在水平面内相对于手指安装板1旋转。并且，机械手还包括多个紧固螺钉3，且环绕设置在机械手指2的旋转中心的周围，用以固定手指安装板1和机械手指2。

为了保证在机械手将晶片传递至反应腔室内的卡盘上时，晶片能够与卡盘同心，在机械手正式进行传片之前，预先要对机械手指在水平面内的旋转角度进行调整，如图2所示，机械手指2在正常位置时，可以保证机械手在将晶片传入反应腔室内的卡盘上之后，晶片与卡盘同心。若机械手指2相对于该正常位置顺时针或逆时针偏移至偏移位置1或者偏移位置2，则需要通过旋转机械手指2来将其自偏移位置调整至正常位置。具体来说，首先在大致调整好机械手指的旋转角度之后，拧紧紧固螺钉3；然后通过机械手将晶片传入反应腔室内的卡盘上，并观察晶片与卡盘的相对位置，若二者不同心，则移出机械手，并旋松各个紧固螺钉3，然后手动顺时针或逆时针转动机械手指2，以调整其旋转角度。在调整完毕之后，再次拧紧紧固螺钉3，并通过机械手进行上述传片操作，若晶片和卡盘仍然不同心，则需要重复以上动作，直至晶片和卡盘同心为止。

在调整机械手指2的旋转角度的过程中，采用手动转动机械手指2的方式调节其旋转角度，调整精度低，且容易调整过量，从而需要反复装卸紧固螺钉3，造成调整过程复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械手及半导体加工设备，其可以避免调整过量、提高调整精度，从而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

为实现本发明的目的而提供一种机械手，包括手指安装板和安装在其上的机械手指，且所述机械手指可相对于所述手指安装板在水平面内旋转，还包括角度调节机构，用于采用螺纹配合的方式调节所述机械手指的旋转角度。

优选的，所述角度调节机构包括两个调整部件、固定部件和两个螺钉，其中，所述两个调整部件设置在所述机械手指上，且沿平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向间隔设置，并且在每个所述调整部件上设置有螺纹孔，两个所述调整部件的所述螺纹孔同轴；所述螺纹孔的轴线水平设置，且平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向；所述固定部件设置在所述手指安装板上，且位于两个所述螺纹孔之间；两个所述螺钉分别安装在两个所述螺纹孔中，且两个所述螺钉的一端均与所述固定部件相接触；通过旋紧或旋松其中一个所述螺钉，而使所述调整部件带动所述机械手指顺时针或逆时针旋转。

优选的，所述角度调节机构包括调整部件、固定部件和螺钉，其中，所述调整部件设置在所述手指安装板上，且在所述调整部件上设置有螺纹孔，所述螺纹孔的轴线水平设置，且平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向；所述螺钉安装在所述螺纹孔中，且通过所述固定部件与所述机械手指固定连接；通过旋紧或旋松所述螺钉，而使所述固定部件带动所述机械手指顺时针或逆时针旋转。

优选的，所述螺纹孔的轴线垂直于所述手指安装板的前进方向。

优选的，在所述手指安装板上设置有旋转轴，所述旋转轴的轴线与所述水平面相互垂直；并且，在所述机械手指上设置有安装孔，所述旋转轴安装在所述安装孔中。

优选的，在所述手指安装板上设置有安装孔，且在所述机械手指上设置有旋转轴，所述旋转轴的轴线与所述水平面相互垂直；并且，所述旋转轴安装在所述安装孔中。

优选的，还包括多个紧固螺钉，用以固定所述手指安装板和所述机械手指。

优选的，还包括定位销，所述定位销分别与所述旋转轴和所述机械手指连接，且所述定位销的轴线与所述旋转轴相互垂直。

优选的，还包括定位销，所述定位销分别与所述旋转轴和所述手指安装板连接，且所述定位销的轴线与所述旋转轴相互垂直。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室、传输腔室和机械手，所述机械手设置在所述传输腔室内，用以在所述反应腔室和传输腔室之间传输晶片，所述机械手采用本发明提供的上述机械手。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的机械手，其通过角度调节机构采用螺纹配合的方式调节机械手指的旋转角度，可以减小机械手指的角度调整量，从而可以避免调整过量、提高调整精度，进而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述机械手，可以避免调整过量、提高调整精度，从而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

附图说明

图1为现有的机械手的俯视图；

图2为机械手发生偏移的效果图；

图3A为本发明第一实施例提供的机械手的俯视图；

图3B为本发明第一实施例中机械手指的旋转圆周的示意图；

图4为本发明第一实施例采用的调整部件的侧视图；

图5为本发明第一实施例提供的一种机械手的局部剖视图；

图6为本发明第一实施例提供的另一种机械手的局部剖视图；

图7为本发明第二实施例提供的机械手的俯视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的机械手及半导体加工设备进行详细描述。

图3A为本发明第一实施例提供的机械手的俯视图。请参阅图3A，机械手包括手指安装板10和安装在其上的机械手指11，且机械手指11可相对于手指安装板10在水平面内围绕旋转中心110旋转。该水平面与机械手指11用于承载晶片的表面相互平行。

机械手还包括角度调节机构，用于采用螺纹配合的方式调节机械手指的旋转角度。该旋转角度可以视为机械手指11的当前位置与机械手指11的正常位置之间的夹角。该正常位置是指可以保证机械手在将晶片传入反应腔室内的卡盘上之后，晶片与卡盘同心的情况下，机械手指11的位置。

该角度调节结构的具体结构为：

角度调节机构包括两个调整部件(13，16)、固定部件14和两个螺钉(12，15)，其中，两个调整部件(13，16)均设置在机械手指11上，且沿Y方向间隔设置，该Y方向垂直于手指安装板10的前进方向(如图3中示出的X方向)。而且，如图4所示，在每个调整部件(例如调整部件13)上设置有螺纹孔131，该螺纹孔131的轴线水平设置(即与上述水平面相互平行)，且沿Y方向设置，即，螺纹孔131的轴线垂直于手指安装板10的前进方向。并且两个调整部件(13，16)的螺纹孔131同轴。固定部件14设置在手指安装板10上，且位于与螺纹孔131相对应的位置处。两个螺钉(12，15)分别安装在两个调整部件(13，16)的螺纹孔131中，且各个螺钉的一端与固定部件14相接触。

通过旋紧或旋松螺钉12或者螺钉15，可以改变螺钉12与调整部件13之间在螺钉12轴向上的相对位置，或者改变螺钉15与调整部件16之间在螺钉15轴向上的相对位置。由于两个螺钉(12，15)的一端均与固定部件14相接触，因而两个螺钉(12，15)相对于手指安装板10固定不动，从而使调整部件13带动机械手指11顺时针或逆时针旋转，即实现对机械手指11的旋转角度进行微调。

在调节机械手指11的过程中，若机械手指11位于如图2所示的偏移位置1，则可以通过旋紧螺钉12，而使机械手指11逆时针旋转，直至到达正常位置。若机械手指11位于如图2所示的偏移位置2，则可以通过旋紧螺钉15，而使机械手指11顺时针旋转，直至到达正常位置。这种采用旋紧或旋松螺钉的调整方式，其相对于现有技术具有较小的角度调整量，从而可以避免机械手指11调整过量、提高调整精度，进而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

另外，通过使两个调整部件(13，16)沿Y方向(即，垂直于手指安装板10的前进方向)间隔设置，以及使螺纹孔131的轴线沿Y方向设置，可以在机械手指11处于正常位置时，使螺钉12和螺钉15相对于手指安装板10的X方向上的轴线对称，此时螺钉12和螺钉15各自的轴向即为图3B中的C方向，C方向平行于机械手指11的旋转圆周A的切线方向，同时垂直于手指安装板10的前进方向，在该C方向上，螺钉12的调节范围和螺钉15的调节范围相同。

但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以使两个调整部件(13，16)沿其他的平行于机械手指的旋转圆周的切线方向间隔设置，以及使螺纹孔的轴线也平行于该切线方向。例如，图3B中的B方向，B方向平行于机械手指11的旋转圆周A的切线方向，同时与手指安装板10的前进方向之间的夹角非90°。

在本实施例中，机械手指11与手指安装板10可以采用如下两种安装方式：

第一种安装方式，图5为本发明第一实施例提供的一种机械手的局部剖视图。请参阅图5，在手指安装板10上设置有旋转轴101，该旋转轴101的轴线与上述水平面相互垂直，即旋转轴101的轴线穿过旋转中心110；并且，在机械手指11上设置有安装孔111，旋转轴101安装在安装孔111中，从而机械手指11可以围绕旋转轴101在水平面内旋转。

第二种安装方式，图6为本发明第一实施例提供的另一种机械手的局部剖视图。请参阅图6，在手指安装板10上设置有安装孔102，且在机械手指11上设置有旋转轴112，该旋转轴112的轴线与水平面相互垂直，即旋转轴112的轴线穿过旋转中心110；并且，旋转轴112安装在安装孔102中，从而机械手指11可以围绕旋转轴112在水平面内旋转。

在本实施例中，如图3所示，机械手还包括多个紧固螺钉17，且环绕设置在旋转轴的周围，用以固定手指安装板10和机械手指11。在需要对机械手指11的旋转角度进行微调之前，需要旋松各个紧固螺钉17，以使机械手指11能够相对于手指安装板10旋转，在机械手指11的旋转角度确定之后，分别旋紧各个紧固螺钉17，以使手指安装板10和机械手指11固定不动。

另外，在各个紧固螺钉17处于被旋松的状态时，在两个调整部件(13，16)、固定部件14和两个螺钉(12，15)之间的连接关系的作用下，手指安装板10和机械手指11仍然能够保持相对固定，而不会造成机械手指11自由旋转。

优选的，如图6所示，机械手还包括定位销18，该定位销18分别与旋转轴112和手指安装板10连接，且定位销18的轴线与旋转轴112相互垂直。在需要对机械手指11的旋转角度进行微调之前，取出该定位销18，以使机械手指11能够相对于手指安装板10旋转，在机械手指11的旋转角度确定之后，首先插入该定位销18，以起到限定手指安装板10和机械手指11的相对位置的作用，然后分别旋紧各个紧固螺钉17，以固定手指安装板10和机械手指11。借助定位销18，可以防止在旋紧各个紧固螺钉17时，手指安装板10和机械手指11之间出现相对偏移。

需要说明的是，上述定位销18的连接方式是在机械手指11与手指安装板10采用上述第二种安装方式的情况下设计的。当机械手指11与手指安装板10采用上述第一种安装方式时，定位销分别与旋转轴101和机械手指11连接，且定位销的轴线与旋转轴101相互垂直。

图7为本发明第二实施例提供的机械手的俯视图。请参阅图7，本实施例提供的机械手与上述第一实施例相比，其区别仅在于：角度调节机构的结构不同。机械手的其他部件和结构与上述第一实施例相同，在此不再赘述。下面仅对本实施例与上述第一实施例之间的区别进行详细描述。

具体地，机械手包括手指安装板20、安装在其上的机械手指21和角度调节机构。其中，该角度调节机构包括调整部件24、固定部件23和螺钉22，其中，调整部件24设置在手指安装板20上，且在该调整部件24上设置有螺纹孔(图中未示出)，该螺纹孔的轴线水平设置，且平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向。螺钉22安装在该螺纹孔中，且通过固定部件23与机械手指21固定连接。

通过旋紧或旋松螺钉22，可以改变螺钉22与调整部件24在螺钉22的轴向上的相对位置。由于螺钉22通过固定部件23与机械手指21固定连接，因而螺钉22相对于机械手指21固定不动，而相对于手指安装板20移动，从而螺钉22带动机械手指21顺时针或逆时针旋转，即实现对机械手指21的旋转角度进行微调。这种采用旋紧或旋松螺钉的调整方式，其相对于现有技术具有较小的角度调整量，从而可以避免机械手指21调整过量、提高调整精度，进而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

需要说明的是，在实际应用中，固定部件23的结构可以根据具体情况自由设定，只要能够实现螺钉22与机械手指21的固定连接即可。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室、传输腔室和机械手，其中，机械手设置在传输腔室内，用以在反应腔室和传输腔室之间传输晶片。该机械手采用了本发明实施例提供的上述机械手。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述机械手，可以避免调整过量、提高调整精度，从而不仅可以简化调整过程，而且可以降低晶片偏移的几率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种机械手，包括手指安装板和安装在其上的机械手指，且所述机械手指可相对于所述手指安装板在水平面内旋转，其特征在于，还包括角度调节机构，用于采用螺纹配合的方式调节所述机械手指的旋转角度；

所述角度调节机构包括两个调整部件、固定部件和两个螺钉，其中，

所述两个调整部件设置在所述机械手指上，且沿平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向间隔设置，并且在每个所述调整部件上设置有螺纹孔，两个所述调整部件的所述螺纹孔同轴；所述螺纹孔的轴线水平设置，且平行于所述机械手指的旋转圆周的切线方向；

所述固定部件设置在所述手指安装板上，且位于两个所述螺纹孔之间；

两个所述螺钉分别安装在两个所述螺纹孔中，且两个所述螺钉的一端均与所述固定部件相接触；通过旋紧或旋松其中一个所述螺钉，而使所述调整部件带动所述机械手指顺时针或逆时针旋转；并且，

在所述手指安装板上设置有旋转轴，所述旋转轴的轴线与所述水平面相互垂直；并且，在所述机械手指上设置有安装孔，所述旋转轴安装在所述安装孔中；

所述机械手还包括定位销，所述定位销分别与所述旋转轴和所述机械手指连接，且所述定位销的轴线与所述旋转轴相互垂直；或者，

在所述手指安装板上设置有安装孔，且在所述机械手指上设置有旋转轴，所述旋转轴的轴线与所述水平面相互垂直；并且，所述旋转轴安装在所述安装孔中；

所述机械手还包括定位销，所述定位销分别与所述旋转轴和所述手指安装板连接，且所述定位销的轴线与所述旋转轴相互垂直。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述螺纹孔的轴线垂直于所述手指安装板的前进方向。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，还包括多个紧固螺钉，用以固定所述手指安装板和所述机械手指。

4.一种半导体加工设备，其包括反应腔室、传输腔室和机械手，所述机械手设置在所述传输腔室内，用以在所述反应腔室和传输腔室之间传输晶片，其特征在于，所述机械手采用权利要求1-3任意一项所述的机械手。

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