用于装卸半导体晶片的末端执行器制造技术

本发明专利技术公开一种用于装卸半导体晶片的末端执行器，包括：具有近端和远端的基座构件；多个位于所述基座构件上的支撑构件，用于接触和支撑置于该末端执行器上的半导体晶片，这些支撑构件在它们之间限定出晶片接收区域；送光通道，包括与光导管连通的光源和角型光学器件，其中由所述光源发出的光束通过光导管传导至所述角型光学器件，所述角型光学器件被构造成使得所述光束改变方向而穿过所述晶片接收区域；受光通道，跨过所述晶片接收区域与所述送光通道对置，用于接收由所述送光通道发出的光束；以及与所述受光通道连通的光传感器，该光传感器被构造成当横穿所述晶片接收区域的光束被阻断时指示出晶片的存在。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于装卸半导体晶片的末端执行器设计，特别是公开了 一 种用于装卸处于相对较低温度的晶片的末端执行器和一种用于装卸处于相 对较高温度的晶片的末端执行器。
技术介绍
通常，集成电路指的是一种包含于单块芯片上的电路，其包含有有源 的和无源的电路元件。集成电路通过在基片上利用各种材料以预定的图案 扩散和淀积连续的层而形成。所述材料可以包括诸如硅这样的半导电性材 料、诸如金属这样的导电性材料以及诸如氧化硅这样的低介电性材料。包 含在集成电路芯片中的半导电性材料被用来形成差不多所有的普通电路元 件，比如电阻器、电容器、二极管以及晶体管。一般来说，用于成形集成电路芯片的基片由薄的硅切片或者硅晶片制 成。在集成电路芯片的制造过程中，半导体晶片一般被保持在被称作"匣 (cassette)"的载体中。在所述匣中晶片以堆叠方式相互间隔开。这些晶 片利用晶片装卸设备，通常也被称作末端执行器，单个地送入匣中和从匣 中取出。末端执行器可以被固连在一个机械手上，由所述机械手在一个、 两个或者三个方向上移动该末端执行器。末端执行器被设计成在一对相邻晶片之间进入所述匣中，并且拾取出 一个晶片，例如用于送入一个处理腔内。在该处理腔中，半导体晶片经受 多种工艺中的一种。例如，在该处理腔中，可以进行化学气相淀积工艺、 蚀刻工艺、退火工艺和/或外延生长工艺。在晶片的运输过程中，必须非常小心以确保晶片不会遭受损坏或者污 染。由此，在本行业已经进行了许多努力，以便设计出能够以一种非常精确的方式小心运输晶片的末端执行器和机械手。尽管在晶片装卸领域已经 进行了多种改进，但是，仍旧需要进一步改进。例如，许多晶片装卸工具 相对庞大并且笨重，以便适应许多目前固连在该工具上的器械，来更为精 确地运输晶片。但是，末端执行器的尺寸限制了该末端执行器在运输和加 速时的速度。还有，相对庞大的末端执行器要求处理腔包含相对较大的开 口 ，以便接收该末端执行器和承载于其上的晶片。鉴于前述内容，当前需要对末端执行器和机械手的设计进行进一步改 进。还有，需要一种相对细长的产品设计，不仅能够确保精确的晶片控 制，而且可以集成一个晶片探测系统和一个晶片推动机构，其中所述晶片 推动机构可以被用来在运输过程中抓持住晶片。还需要一种相对细长的末 端执行器设计，可以在装卸冷晶片时和装卸热晶片时使用。
技术实现思路
本专利技术认识到了现有末端执行器设计上的各种缺陷和不足。因此，总 体上来说，本专利技术涉及多种具有许多此前无法获得的明显优点和益处的末 端执行器。例如，在一个实施例中，本专利技术涉及一种用于装卸半导体晶片的末端 执行器。这种末端执行器包括一个具有近端和远端的基座构件。例如，在 一个实施例中，所述基座构件可以包括一个以分叉方式与第二尖叉(tine)间隔开的第一尖叉。第一和第二尖叉可以终止于所述基座构件的 远端。在所述基座构件上可以设置多个支撑构件，用于接触和支撑一个置 于该末端执行器上的晶片。依据特定用途，所述支撑构件可以呈多种形式 和形状。在一个实施例中，所述支撑构件可以仅被构造成在晶片的边缘处 与该晶片发生接触。在这里，"晶片的边缘"指的是位于晶片顶表面与底 表面之间的晶片边界区域。例如，在过去，许多末端执行器沿着晶片的周 边支撑起该晶片，所述周边是该晶片底表面的一部分。按照本专利技术的一个实施例，所述末端执行器具有一种相对细长的轮 廓。例如，所述末端执行器可以具有小于12毫米的最大轮廓高度，比如 小于10毫米。在一个实施例中，所述末端执行器还可以包括一个推动装置，用于在所述基座构件上定位晶片。该推动装置可以包括一个可回缩活塞，该可回缩活塞被构造成与半导体晶片的边缘发生接触。所述活塞可以在一个伸展 位置与一个回缩位置之间移动。可以将一个偏压构件设置成与所述活塞工作性关联。该偏压构件，例 如可以是一根弹簧，可以朝向其回缩位置偏压所述活塞。为了使得所述活塞伸展以便与晶片发生接触，所述末端执行器还可以 包括一个气动致动器。该气动致动器可以被构造成接收高压气体，该高压 气体被用来克服由所述偏压构件施加在所述活塞上的力，并且使得所述活 塞从回缩位置移动至伸展位置。在一个实施例中，所述气动致动器可以被 连接在一对气体管线上。这些气体管线可以被构造成将高压气体供入所述 气动致动器内。所述气体的力可以被用来将一个驱动构件移动入所述气动 致动器内和从所述气动致动器中移出。所述驱动构件可以由此被连接在所 述活塞上，用于使得所述活塞伸展和回缩至一个预期位置。当包含有推动装置时，所迷末端执行器还可以包括一个与所述气动致 动器相邻设置的吸气装置。所迷吸气装置可以被构造成产生一个吸力，用 于捕获任何在所述活塞移动的过程中释放出的颗粒。例如，在一个实施例 中，所述吸气装置可以与连接于所述气动致动器上的一根气体管线流体连 通。可以在所述气体管线与吸气装置之间设置一个止回阀。当向所述气体 管线施加一个吸力时，所述止回阀可以打开，来在所述吸气装置内部产生 一个吸力。以这种方式，所述吸气装置可以被用在当晶片没有被所述推动 装置夹持住时。本专利技术中的末端执行器还可以包括一个晶片探测系统，用于探测在该 末端执行器上是否存在晶片。例如，在一个实施例中，该晶片探测系统可 以包括一条与光导管连通的送光通道，其中该送光通道包括一个光源，和 一个角型光学器件。可以由所述光源发射出一个光束，该光束由光导管传 导至所述角型光学器件。所述角型光学器件可以被构造成使得所述光束横 穿在所述基座构件上由支撑构件限定出的晶片接收区域。与所述送光通道相对，可以横跨所述晶片接收区域设置一个受光通 道，用于接收由所述送光通道发射出的光束。该受光通道可以与一个光传 感器连通。所述光传感器可以被用来在横穿所述晶片接收区域的光束被阻 断时指示存在有晶片。包含于所述送光通道中的角型光学器件可以包括一个与凸透镜组合使用的反射器件，比如镜子，其中所述凸透镜使得光束聚焦和变窄。所述送 光通道还可以包括一个位于所述光导管与角型光学器件之间的光孔。该光孔的直径小于所述光导管的直径。例如，所述光孔的直径可以从大约0.2 毫米至大约1毫米，并且所述光导管的直径可以从大约2毫米至大约6毫 米。所述光导管例如可以由 一种诸如石英这样的晶体材料制成。所述受光通道还可以包括一个与光孔和光导管连通的角型光学器件。 所述受光通道还可以包括一个面对着所述送光通道的受光开口。该受光开 口可以被用来使得所述受光通道的视野变窄。按照本专利技术中的教导，可以根据需要构造和使用多种不同类型的末端 执行器。例如，在一个实施例中，可以制得一种特别适用于装卸温度低于 250'C的冷晶片的末端执行器。在另一个实施例中，可以设计出一种被构 造成保持住热晶片的末端执行器，比如温度高于25(TC的晶片，例如高达 750°C。例如，在一种晶片处理系统中，该系统可以包括一个冷晶片末端 执行器和一个热晶片末端执行器，用于在处理腔与匣之间运送晶片。用于装卸冷晶片的末端执行器可以包括一个基座构件，该基座构件由 一种诸如不锈钢这样的金属制成。包含于所述基座构件上的支撑构件可以 由一种低摩擦塑性材料制成，比如聚醚-酮醚或者聚曱搭-乙缩醛聚合 物。在一个实施例中，所述支撑构件可以具有一个用于与晶片边缘发生接 触的倾斜表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于装卸半导体晶片的末端执行器，包括：　具有近端和远端的基座构件；　多个位于所述基座构件上的支撑构件，用于接触和支撑置于该末端执行器上的半导体晶片，这些支撑构件在它们之间限定出晶片接收区域；　送光通道，包括与光导管连通的光源和角型光学器件，其中由所述光源发出的光束通过光导管传导至所述角型光学器件，所述角型光学器件被构造成使得所述光束改变方向而穿过所述晶片接收区域；　受光通道，跨过所述晶片接收区域与所述送光通道对置，用于接收由所述送光通道发出的光束；以及　与所述受光通道连通的光传感器，该光传感器被构造成当横穿所述晶片接收区域的光束被阻断时指示出晶片的存在。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗曼茨，
申请(专利权)人：马特森技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]