專利名稱：一種利用線繩彈簧拉伸的推桿式晶圓夾持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造過程中晶圓夾持裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過程中，如晶圓的清洗、拋光等，在片盒-片盒、片盒-腔室之間存在對晶圓進(jìn)行的大量傳輸，因此設(shè)計出一種安全有效的晶圓傳輸裝置是半導(dǎo)體行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。專利US2006/0192400A1的晶圓傳輸裝置如圖13所示。托盤124上固定有四個凸 起支撐126，晶圓底面與126上表面接觸，由126支撐，可移動夾子138通過連桿136與氣缸130連接。通過執(zhí)行外部控制單元指令，氣缸推動桿136進(jìn)行前后直線移動。夾子138在推桿136的作用下同步前后直線移動。當(dāng)氣缸推動桿136向前移動時，晶圓W被夾在托盤前端凸起件128與移動夾子前端凸起件140之間，使晶圓固定。專利US7，186，297B2的晶圓傳輸裝置如圖14所示。托盤I上固定有四個凸起件10，傳輸過程中晶圓W底面與10的上表面接觸，由四個凸起支撐件10支撐，通過執(zhí)行外部控制單元指令時，氣缸推動桿2前后直線移動，桿2與夾子8連接，桿2的移動帶動夾子8同步移動。當(dāng)桿2向前移動時，夾子8的前端8a與晶圓W的邊緣接觸，將晶圓W被夾在8a與凸起件6之間，使晶圓固定。以上方法可以應(yīng)用在半導(dǎo)體制造中晶圓的傳輸，但存在一些不足。①夾子128、凸起件140、凸起件6為圓柱狀，在固定晶圓時，只限制了晶圓水平方向自由度，沒有限制垂直方向自由度，因此只能在水平面內(nèi)傳輸晶圓；②夾子138、推桿2為剛性件，在夾持晶圓過程中，推桿移動距離的偏差將引起晶圓的破損；③凸起支撐件126與10在托盤上的位置固定，因此只能傳輸一定尺寸范圍的晶圓，受到晶圓直徑尺寸的限制。針對以上的不足，有必要設(shè)計出能夠應(yīng)用在半導(dǎo)體制造中可以在任意方向安全傳輸且不受晶圓直徑尺寸限制的晶圓傳輸裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一個晶圓夾持裝置，目的在于提供能夠不受晶圓直徑尺寸限制的晶圓夾持裝置。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種利用線繩彈簧拉伸的推桿式晶圓夾持裝置，該晶圓夾持裝置包括固定夾持裝置和線繩伸縮夾持裝置；固定夾持裝置包括托盤、兩個側(cè)面支撐元件、四個凸起支撐件和八個圓孔；托盤的形狀為Y形；側(cè)面支撐元件對稱布置在托盤的末端位置；凸起支撐件為圓柱狀，且圓柱上部分倒圓角；晶圓底面與凸起支撐件上表面接觸，由四個凸起支撐件支撐晶圓；八個圓孔對稱布置在托盤兩側(cè)；凸起支撐件固定在圓孔內(nèi)；側(cè)面支撐元件為圓柱形，其外表面與晶圓的外表面接觸；線繩伸縮夾持裝置包括電機(jī)、線繩、限位裝置、彈簧元件、推桿組件和移動夾子；推桿組件包括推桿和推桿梁，兩個移動夾子對稱布置在推桿梁兩側(cè)；移動夾子為圓柱形，圓柱底部倒圓角，其外表面與晶圓外邊緣接觸；限位裝置固定在托盤上，包括一個橫梁、四個調(diào)節(jié)螺釘、兩個擋板；橫梁固定在托盤上，且開有四個螺紋孔、兩個第一圓孔和一個第二圓孔；四個螺紋孔兩個第一圓孔沿Y軸方向?qū)ΨQ布置在橫梁兩側(cè)，四個調(diào)節(jié)螺釘分別安裝在四個螺紋孔中，兩個擋板分別安裝在兩個第一圓孔中；推桿穿過第二圓孔；電機(jī)固定在基座上，線繩與推桿固定連接；兩個彈簧元件的一端固定在推桿梁上，另一端分別與兩個擋板連接；電機(jī)帶動線繩沿X軸負(fù)方向運(yùn)動,線繩帶動推桿組件沿X軸負(fù)方向運(yùn)動；當(dāng)晶圓放在托盤上后，此時電機(jī)停止工作，推桿組件在彈簧元件的作用下沿X軸正方向運(yùn)動，推桿組件前端的兩個移動夾子與晶圓的邊緣接觸，彈簧元件此時仍處于壓縮狀態(tài)，在彈簧力作用下移動夾子對晶圓具有壓力作用，使得晶圓能夠被固定在移動夾子和 側(cè)面支撐元件中間。八個圓孔相對于X軸對稱布置于托盤兩側(cè),八個圓孔中的四個圓孔分布于一個圓周上，其余四個圓孔分布于另一個圓周上。本發(fā)明裝置中通過調(diào)整四個螺釘可以調(diào)整擋板與推桿梁之間的距離，進(jìn)而可以調(diào)整夾持晶圓時彈簧元件的壓縮量，因此可以根據(jù)工況要求改變夾持晶圓時的推力。通過改變限位裝置在托盤上的固定位置，進(jìn)而可以使本發(fā)明晶圓夾持裝置適合不同直徑尺寸的晶圓。利用彈簧元件使夾持晶圓時具有柔性，起到夾持緩沖的作用，避免了夾持晶圓過程中由于夾持力的沖擊引起的晶圓損壞。


圖I是本發(fā)明晶圓傳輸裝置的俯視圖。圖2是本發(fā)明裝置托盤結(jié)構(gòu)主視圖。圖3是本發(fā)明裝置凸起支撐主視圖。圖4是本發(fā)明裝置傳輸大直徑尺寸晶圓示意圖。圖5是本發(fā)明裝置傳輸小直徑尺寸晶圓示意圖。圖6是本發(fā)明裝置線繩伸縮裝置俯視圖。圖7是本發(fā)明裝置線繩伸縮裝置主視圖。圖8是本發(fā)明裝置連接橫梁側(cè)視圖。圖9是本發(fā)明裝置螺釘位置調(diào)整示意圖。圖10是本發(fā)明裝置螺釘位置調(diào)整示意圖。圖11是本發(fā)明裝置線繩伸縮裝置位置調(diào)整示意圖。圖12是本發(fā)明裝置線繩伸縮裝置位置調(diào)整示意圖。圖13現(xiàn)有晶圓傳輸裝置。圖14現(xiàn)有晶圓傳輸裝置。圖中100-晶圓夾持裝置；101-托盤；102-支撐元件；103-凸起支撐件；104_圓孔；
200-線繩伸縮夾持裝置；201-電機(jī)；202_線繩；203_限位裝置；204_彈簧元件；205-推桿組件；206_移動夾子；2031-橫梁；2032_調(diào)節(jié)螺釘；2033_擋板；2031a-螺紋孔；2031b_ 第一圓孔；2031c_ 第二圓孔；205a-推桿；205b_ 推桿梁；900-晶圓；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 圖I是本發(fā)明中晶圓夾持裝置100的俯視圖。晶圓夾持裝置包括固定夾持裝置100和線繩伸縮夾持裝置200。圖2、圖3為固定夾持裝置100主視圖。固定夾持裝置100包括托盤101、兩個側(cè)面支撐元件102、四個凸起支撐件103、8個圓孔104。托盤101的形狀為Y形，四個凸起支撐件103固定在圓孔104內(nèi)，且對稱分布在托盤101兩側(cè)。側(cè)面支撐元件102對稱布置在托盤101的末端位置。如圖3所示，凸起支撐件103為圓柱狀，且圓柱上部分倒圓角，避免與晶圓900接觸時劃傷晶圓900。四個凸起支撐件上表面103a在同一平面，當(dāng)取晶圓時，晶圓底面900a與凸起支撐件上表面103a接觸，由四個凸起支撐件103支撐晶圓900。八個圓孔104對稱布置在托盤101兩側(cè)，每側(cè)四個圓孔104。凸起支撐件103固定在圓孔104內(nèi)，采用螺紋連接或粘接的固定方式。凸起支撐件103布置在不同圓孔104內(nèi)時，凸起支撐件103之間的距離發(fā)生變化，因此可以實(shí)現(xiàn)對不同直徑尺寸晶圓900的拾取。圖4為拾取較大直徑尺寸晶圓900示意圖，圖5為拾取較小直徑尺寸晶圓900示意圖。如圖2所示，側(cè)面支撐元件102為圓柱形。當(dāng)夾持晶圓900時，側(cè)面支撐元件102的外表面與晶圓900的外表面接觸，起到夾持晶圓900的目的。圖6為線繩伸縮夾持裝置200結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括電機(jī)201、線繩202、限位裝置203、彈簧元件204、推桿205、移動夾子206。圖7為推桿205側(cè)視圖。推桿205包括桿205a、推桿梁205b、兩個移動夾子206，兩個移動夾子206對稱布置在推桿兩側(cè)，這樣利用兩點(diǎn)與晶圓900邊緣接觸，可以起到夾持 力通過晶圓900中心位置的作用，移動夾子206為圓柱形，圓柱底部倒圓角，避免劃傷晶圓900。移動夾子205的圓柱外表面與晶圓900外邊緣接觸，起到固定晶圓900的目的。限位裝置203固定在托盤101上，限位裝置203包括一個橫梁2031四個螺釘2032、兩個擋板2033。圖8為橫梁2031側(cè)視圖，橫梁2031固定在托盤101上，且開有四個螺紋孔2031a、兩個第一圓孔2031b、一個第二圓孔2031c。四個螺紋孔2031a、兩個第一圓孔2031b沿Y軸方向?qū)ΨQ布置在橫梁2031兩側(cè)，四個螺釘2032分別安裝在四個螺紋孔2031a中，兩個擋板2033分別安裝在兩個第一圓孔2031b中，且擋板2033可沿X軸方向運(yùn)動。推桿205穿過第二圓孔2031b，推桿205可沿X軸運(yùn)動。電機(jī)201固定在基座001上，線繩202與推桿205固定連接。兩個彈簧元件204的一端固定在推桿205上，另一端分別與兩個擋板2033連接。抓取晶圓900時，電機(jī)201帶動線繩202沿X軸負(fù)方向運(yùn)動，進(jìn)而線繩202帶動推桿205沿X軸負(fù)方向運(yùn)動，由于四個螺釘2032與擋板2033接觸，限制了擋板2033沿X負(fù)方向的運(yùn)動，因此此時彈簧元件204為壓縮狀態(tài)。當(dāng)晶圓900放在托盤101上后，由四個凸起支撐件103支撐，此時電機(jī)201停止工作，推桿205在彈簧元件204的作用下沿X軸正方向運(yùn)動，推桿205前端的兩個移動夾子205b與晶圓900的邊緣接觸，彈簧元件204此時仍處于壓縮狀態(tài)，在彈簧力作用下移動夾子205b對晶圓900具有壓力作用，使得晶圓900能夠被固定在移動夾子205b和側(cè)面支撐元件102中間。如圖9所示，當(dāng)限位裝置203位置固定后，通過調(diào)整四個螺釘2032可以調(diào)整擋板2033與推桿梁205b之間的距離，進(jìn)而可以調(diào)整夾持晶圓900時彈簧元件204的壓縮量，因此可以根據(jù)工況要求改變夾持晶圓900時的推力。由圖9與圖10的對比可以看出，可以改變限位裝置203在托盤101上的固定位置， 進(jìn)而可以使本發(fā)明晶圓夾持裝置適合不同直徑尺寸的晶圓900。圖11為夾持較小直徑尺寸晶圓900時限位裝置203位置示意圖，圖12為夾持較大直徑尺寸晶圓900時限位裝置203位置示意圖。
權(quán)利要求
1.ー種利用線繩彈簧拉伸的推桿式晶圓夾持裝置，其特征在干該晶圓夾持裝置(100)包括固定夾持裝置和線繩伸縮夾持裝置(200);固定夾持裝置包括托盤(101)、兩個側(cè)面支撐元件(102)、四個凸起支撐件(103)和八個圓孔(104);托盤(101)的形狀為Y形；側(cè)面支撐元件(102)對稱布置在托盤(101)的末端位置；凸起支撐件(103)為圓柱狀，且圓柱上部分倒圓角；晶圓底面與凸起支撐件上表面接觸，由四個凸起支撐件(103)支撐晶圓；八個圓孔(104)對稱布置在托盤兩側(cè)；凸起支撐件(103)固定在圓孔(104)內(nèi)；側(cè)面支撐元件(102)為圓柱形，其外表面與晶圓的外表面接觸； 線繩伸縮夾持裝置(200)包括電機(jī)(201)、線繩(202)、限位裝置(203)、彈簧元件(204)、推桿組件(205)和移動夾子(206);推桿組件(205)包括推桿(205a)和推桿梁(205b)，兩個移動夾子(206)對稱布置在推桿梁(205b)兩側(cè)；移動夾子(206)為圓柱形，圓柱底部倒圓角，其外表面與晶圓外邊緣接觸； 限位裝置固定在托盤(101)上，包括一個橫梁(2031)、四個調(diào)節(jié)螺釘(2032)、兩個擋板(2033);橫梁(2031)固定在托盤(101)上，且開有四個螺紋孔(2031a)、兩個第一圓孔(2031b)和ー個第二圓孔(2031c);四個螺紋孔(2031a)和兩個第一圓孔(2031b)沿Y軸方向?qū)ΨQ布置在橫梁(2031)兩側(cè)，四個調(diào)節(jié)螺釘(2032)分別安裝在四個螺紋孔(2031a)中，兩個擋板(2033)分別安裝在兩個第一圓孔(2031b)中；推桿(205a)穿過第二圓孔； 電機(jī)(201)固定在基座上，線繩(202)與推桿(205a)固定連接；兩個彈簧元件(204)的一端固定在推桿梁(205b)上，另一端分別與兩個擋板(2033)連接；電機(jī)(201)帶動線繩沿X軸負(fù)方向運(yùn)動，線繩(202)帶動推桿組件(205)沿X軸負(fù)方向運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種利用線繩彈簧拉伸的推桿式晶圓夾持裝置，其特征在于所述的八個圓孔(104)相對于X軸對稱布置于托盤(101)兩側(cè)，八個圓孔(104)中的四個圓孔分布于ー個圓周上，其余四個圓孔分布于另ー個圓周上。
全文摘要
一種利用線繩彈簧拉伸的推桿式晶圓夾持裝置，該裝置包括托盤、四個底面支撐組件、兩個側(cè)面支撐組件和一個線繩伸縮夾持組件。線繩伸縮夾持組件包括電機(jī)、線繩、一個推桿、兩個移動夾子、兩個限位裝置和兩個彈簧元件。在電機(jī)與彈簧元件的作用下，線繩拉動推桿沿X軸方向運(yùn)動，使得晶圓夾在兩個側(cè)面支撐組件與兩個移動夾子之間，彈簧的壓縮變形作用對晶圓邊緣產(chǎn)生壓力，可固定晶圓。通過改變凸起支撐件的位置并通過調(diào)整限位裝置，可以實(shí)現(xiàn)對不同直徑尺寸晶圓的夾持，解決了現(xiàn)有傳輸結(jié)構(gòu)中可傳輸晶圓尺寸單一的問題。利用彈簧元件使夾持晶圓時具有柔性，起到夾持緩沖的作用，避免了夾持晶圓過程中由于夾持力的沖擊引起的晶圓損壞。
文檔編號H01L21/687GK102709223SQ20121019211
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者余東東, 尹文生, 崔樂卿, 張鳴, 徐登峰, 朱煜, 李鑫, 楊開明, 汪勁松, 穆海華, 胡金春 申請人:清華大學(xué)