[发明专利]试片夹持机械手末端执行器

说明书

发明的领域

本发明涉及试片夹持的装置和方法，更具体地说，涉及一种夹持半导体晶片边缘的机械手末端执行器，它能极大地减少晶片背面的损伤和微粒污染。

发明的背景

集成电路是用半导体材料的晶片制成的。晶片通常装在盒内，盒中有许多间隔很小的槽，每条槽可放一片晶片。盒子通常运到加工站，再从盒中取出晶片，用预对准器按预定方位放置，或进行加工，并返回其他地方作进一步处理。

各种晶片夹持装置被用来将晶片放入盒中或从盒中取出并在各加工站之间运输。许多场合采用机械手，其刮勺形的端部插入盒中取出或放入晶片，机械手的端部称作末端执行器，末端执行器通常利用真空方法将晶片可松开地夹持在其上。末端执行器通常穿过二相邻晶片之间的间隙进入盒内并且夹住晶片背部将其从盒中取出，末端执行器必须很薄，刚性好，有很高的定位精度使适合插入盒内相隔很小的晶片之间并且不碰到它们，晶片加工后，机械手将晶片放回盒内。

不幸的是，在盒子、机械手、加工站，例如预对准器，之间传送晶片可能使晶片背部造成损坏并对盒内其它晶片造成污染，因为晶片的有意夹持及不经心的触及都可能碰出微粒，它会掉到并沉积在其他晶片上。晶片背部的损坏包括擦伤及晶片材料的金属污染和有机物污染，机械手以及用真空办法夹持晶片的预对准器能最大限度减少背部损伤和微粒的产生。甚至用真空压力夹持法或其他任何非边缘夹持法产生的极少微粒也足以污染装在盒内的相邻晶片。减少这种污染对保持晶片加工生产率尤为重要，况且转送的晶片可能会背部被擦伤或磨损，造成晶片的加工损坏。

因此需要一种试片夹持的末端执行器，能可靠迅速准确地转送半导体晶片，同时最大限度地减少晶片的擦伤和微粒污染。

发明的概要

因此本发明的目的是提供一种试片夹持装置，它能最大限度地减少试片损坏和污染微粒的产生。

本发明的另一目的是提供一种半导体晶片的夹持装置，它能迅速准确地将半导体晶片在晶片盒和晶片加工站之间传送。

本发明的再一个目的是提供一种晶片夹持装置，它能对现有的机械手系统作改进。

本发明的机械手末端执行器迅速而干净地在晶片盒和加工站之间传送半导体晶片。末端执行器包括一个或一个以上的近端支承块和二个或二个以上的远端支承块，其上有垫块和挡块部分支托并夹持晶片的环形禁区，此禁区是从晶片周边向里延伸的区域。末端执行器还包括一个主动接触头，它可在收缩的晶片装载位置和伸出的晶片夹持位置之间移动，主动接触头是可移动的，以将晶片推至远端支承块，从而使晶片被夹持在边缘或禁区内，末端执行器可做成具有斜的支承块以实现晶片边缘接触。光学传感器可检测主动接触头处于收缩位置和伸出位置，即安全试片装载/夹持情况。

末端执行器一般是刮勺形的且其近端可有效地连接到机械手上。主动接触头位于近端，使末端执行器可以比有移动机构末端执行器更轻、更坚固、更薄，移动机构不能插进盒内相邻晶片的中间。没有移动机构还可使末端执行器在盒内几乎不产生污染。此外，将主动接触头定位在末端执行器的近端可确保它远离恶劣条件，如高温环境和液体。

真空压力驱动的活塞使主动接触头在收缩位置和伸出位置之间移动，在收缩位置时晶片被装载到末端执行器上而在伸出位置时晶片被夹持。第一实施例的活塞利用真空压力使主动接触头在两个极端位置之间运动；第二实施例的活塞用真空压力使主动接触头缩回并用弹簧使主动接触头伸出；第三实施例的活塞增加了上面提到光学传感器，用于检测试片的安全装载/夹持情况，即主动接触头的收缩位置和伸出位置。

末端执行器的另一实施例包括平的或斜的，狭窄的或弓形的支承块，晶片起初就装在其上。狭窄的和弓形的斜支承块有助于使晶片对中并夹持在主动接触头与远端支承块中间。弓形支承块更容易适应平的晶片的装夹。

末端执行器还包括光纤光透射传感器，用于精确确定晶片边缘和底面的位置。三个可选择的实施例是：将晶片的边缘和底面传感器设置在末端执行器的近端；将边缘传感器放置在末端执行器的近端而底面传感器设置在末端执行器的远端；以及将组合的边缘传感器和底面传感器设置在末端执行器的远端。在这三个实施例中，传感器都能提供给机械手有关伸出、升高和定位的数据，这些数据支撑着迅速准确地将晶片放到晶片传送台或加工室及及从其中取出晶片的方法，和将晶片放进存放在晶片盒中的许多间距很小的晶片中间和从中取出晶片的方法。此方法有效地防止末端执行器与盒中叠放的相邻晶片或停留在加工装置上的晶片发生意外接触，影响晶片干净可靠的夹持。

本发明的其他目的和优点从下述结合附图对优选实施例的详细说明中7就会明白。

附图的简单说明