一種利用彈簧夾子的晶圓夾持裝置制造方法及圖紙

一種利用彈簧夾子的晶圓夾持裝置，該裝置包括薄片V型托盤、晶圓夾子和凸起支撐。晶圓夾子包括支架、連桿、彈簧及滑塊。當抓取晶圓時，晶圓邊緣與滑塊的斜面部分接觸，其重力分力使滑塊沿連桿向支架方向移動，并使彈簧壓縮，晶圓夾在晶圓夾子中間。晶圓底面與四個凸起件的上表面接觸，由凸起件支撐。晶圓邊緣與滑塊側面接觸，彈簧的變形對晶圓邊緣產生一定的壓力，夾緊晶圓使晶圓固定。通過改變托盤末端晶圓夾子的位置，可以實現不同直徑尺寸晶圓的傳輸。利用彈簧增加了系統的柔性，避免了傳輸過程中托盤與晶圓邊緣剛性接觸所引起的晶圓破損。在抓取晶圓時，使晶圓落在滑塊的傾斜部分范圍內即可滿足要求，因此允許末端執行器存在一定的定位誤差。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及晶圓夾持裝置，主要應用于半導體晶圓加工設備中，屬于超精密加工領域。
技術介紹
在半導體制造過程中，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行的大量傳輸，因此設計出一種安全有效的晶圓夾持裝置是半導體行業研究的熱點之一 O專利US2006/0182561A1的晶圓傳輸裝置如圖10 (a)、圖10(b)所示。晶圓托盤20具有圓槽24，2la、22a、24a、24b為圓形臺階。當托盤抓取并傳輸晶圓時，晶圓底面與臺階24a、24b的表面接觸，24a、24b對晶圓起到支撐的作用。晶圓的邊緣與臺階2la、臺階22a的側面接觸，限制了晶圓水平方向的移動。該裝置可以用于半導體行業中晶圓的傳輸，但這種結構存在一定的不足①用于固定晶圓的圓槽24、臺階21a、22a、24a、24b的尺寸已經固定，因此該裝置受到晶圓直徑尺寸的限制，只能傳輸尺寸固定的晶圓。②高速傳輸過程中，臺階21a、22a的側面與晶圓邊緣剛性接觸發生碰撞，容易使晶圓破損。③在抓取晶圓時，如果機械手末端執行器存在定位誤差，晶圓不能落在臺階24a、24b上，在傳輸過程中將使晶圓脫落。專利US6276731B1晶圓傳輸裝置如圖11所示。晶圓承載區為2，在承載區2處加工出具有臺階的圓槽，分別為臺階3、臺階4。臺階3的內徑比晶圓稍大，高度與晶圓厚度相等，臺階4內徑比晶圓直徑大，高度與晶圓厚度相等。利用臺階的側面與晶圓的外邊緣接觸限制其水平運動，達到固定的目的。與專利US2006/018256IAl不同的是，在該結構中，晶圓外邊緣是與圓槽下方的臺階3的側面接觸，這樣設計的好處是，即使抓取晶圓時沒有對準(如圖11b)，也可以利用臺階4的側面限制其運動，保證了在傳輸時晶圓不會滑落。但該結構存在一些不足①是在高速傳輸過程中，晶圓側面與臺階側面剛性接觸發生碰撞，容易使晶圓破損；②臺階3、臺階4的尺寸已經固定，因此該裝置受到晶圓直徑尺寸的限制，只能傳輸尺寸固定的晶圓。
技術實現思路
本技術設計了一種利用彈簧夾子的晶圓夾持裝置，目的在于允許末端執行器在抓取晶圓時存在一定的定位誤差，并且在傳輸過程中減小對晶圓邊緣的碰撞程度，避免了由于托盤對晶圓邊緣的碰撞引起的晶圓破損，同時該裝置不受晶圓直徑尺寸的限制。本技術的技術方案如下—種利用彈簧夾子的晶圓夾持裝置，其特征在于所述裝置含有一個薄片V型托盤，托盤左端和右端各安裝有兩個晶圓夾子和兩個凸起支撐塊；四個晶圓夾子平均布置于一個與晶圓同心的圓周上；四個凸起支撐快平均布置于一個與晶圓同心的圓周上；托盤右端兩側各有兩個螺紋孔，托盤右端的兩個晶圓夾子位置根據晶圓直徑尺寸的不同安裝在不同螺紋孔中進行調整；凸起支撐塊上表面為平面，用以支撐晶圓；每個晶圓夾子包括支架、連桿、彈簧以及滑塊；支架為圓柱形，與薄片V型托盤為螺紋連接；滑塊開有通孔，沿連桿作直線移動，滑塊側面由傾斜部分與垂直部分組成；連桿一端與支架固定連接，另一端支撐滑塊；彈簧套在連桿上，一端與支架固定連接，另一端與滑塊固定連接。本技術具有以下優點及突出性效果當晶圓托起被時，只要使晶圓落在滑塊的傾斜部分范圍內即可，因此在抓取晶圓時，允許末端執行器存在一定的定位誤差。采用彈性元件增加了裝置的柔性，避免了傳輸過程中對晶圓邊緣的碰撞引起的破損。托盤末端的晶圓夾子的位置可以調整，因此該裝置不受傳輸晶圓直徑尺寸的限制。附圖說明圖I是本技術晶圓夾持裝置的俯視圖。圖2是圖I所示的晶圓夾持裝置的側視圖。 圖3(a)是晶圓夾子局部放大俯視圖。圖3(b)是晶圓夾子局部放大主視圖。圖4是抓取晶圓時與晶圓邊緣瞬時接觸狀態圖。圖5是傳輸過程中晶圓固定狀態圖。圖6(a)是晶圓夾子尺寸與晶圓直徑尺寸關系圖。圖6 (b)是晶圓夾子尺寸與晶圓直徑尺寸關系圖。圖7是晶圓夾子可以旋轉一定角度圖。圖8是晶圓夾子軸線通過晶圓中心圖。圖9是滑塊高度尺寸要求圖。圖10a、10b是專利US2006/0182561A1的晶圓傳輸裝置結構圖。圖lla、llb、llc是專利US6276731B1的晶圓傳輸裝置結構圖。圖中101-薄片V型托盤；102-支架；103-滑塊；103a_傾斜部分；103b_垂直部分；104連桿；105-彈簧；106_凸起支撐塊；107_螺紋孔；108_晶圓夾子；109_晶圓；具體實施方式以下結合附圖對本技術實施方式作進一步詳細描述。圖I、圖2是本技術提供的晶圓夾持裝置的結果原理示意圖(俯視圖和側視圖)，該夾持裝置含有一個薄片V型托盤101，托盤頂端和末端各安裝有兩個晶圓夾子108和兩個凸起支撐塊106，薄片V型托盤101末端兩側分別有2-3個螺紋孔107，根據晶圓109尺寸的不同，薄片V型托盤101末端的兩個晶圓夾子108位置可以根據晶圓直徑尺寸的不同安裝在不同螺紋孔中進行調整。凸起支撐塊106上表面為平面，用以支撐晶圓。晶圓夾子108由支架102、連桿104、彈簧105以及滑塊103組成，支架102為圓柱形，與薄片V型托盤101為螺紋連接，并且可以旋轉一定的角度。滑塊103開有通孔103c，使滑塊103能夠沿連桿104作直線運動，側面有傾斜部分103a與垂直部分103b，晶圓沿傾斜部分下落，最終其邊緣與垂直部分接觸，使晶圓109架在四個滑塊之間固定。連桿104—端與支架固定連接，另一端支撐滑塊。彈簧105套在連桿104上，一端與支架102固定，另一端與滑塊103固定，當滑塊103移動時，彈簧105產生變形，通過滑塊103對晶圓109邊緣產生一定壓力，使晶圓109固定。托盤頂端兩側各有一個凸起支撐件106，其位置靠近晶圓夾子，并且相對晶圓夾子靠近托盤的內側；在托盤末端兩側各有一個凸起106，為圓柱狀，頂面106a為平面且圓周進行倒角，與托盤為螺紋連接也可以為粘接。當支撐晶圓109時，頂面106a與晶圓109底面接觸以支撐晶圓。首先當晶圓109被托盤托起時，如圖4所示，晶圓109首先與四個晶圓夾子中的滑塊的傾斜部分接觸。在重力作用下晶圓109將向下運動，由于103a處為傾斜狀，因此晶圓109重力的分力使滑塊103沿連桿104向支架方向直線移動，同時壓縮彈簧105。如圖5所示，當晶圓109繼續向下運動時，滑塊103沿連桿104移動了一定距離，晶圓109落在四個滑塊之間，此時滑塊面103b與晶圓109邊緣接觸，限制了晶圓109的水平運動，晶圓底面與四個凸起支撐106的頂面106a接觸，由四個凸起件106支撐。在這樣 的結構中，晶圓109被夾在四個晶圓夾子中間，由于彈簧105的變形對晶圓109產生一定的夾持力，可以使晶圓109固定。在傳輸晶圓109之前，應根據晶圓109的直徑尺寸對連桿104長度、彈簧105長度以及末端晶圓夾子的位置進行調整，使得在抓取晶圓109時，晶圓109能夠落在滑塊103的傾斜部分103a范圍內。如圖6(a)、圖6(b)所示，假設晶圓109直徑為D，應使D1〈D〈D2。若D〈D1，則晶圓邊緣不能受到壓力作用，進而不能限制晶圓109的水平運動。若D>D2，則晶圓109不能落在四個夾子之間，在傳輸過程中將使晶圓109脫落。如圖7所示，調整支架102可以使晶圓夾子旋轉一定角度β。為使晶圓109受力均勻，每個夾子中彈簧105的變形量應相等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用彈簧夾子的晶圓夾持裝置，其特征在于：所述裝置含有一個薄片V型托盤（101），托盤左端和右端各安裝有兩個晶圓夾子（108）和兩個凸起支撐塊（106）；四個晶圓夾子(108)平均布置于一個與晶圓同心的圓周上；四個凸起支撐快（106）平均布置于一個與晶圓同心的圓周上；托盤右端兩側各有兩個螺紋孔，托盤右端的兩個晶圓夾子（108）位置根據晶圓直徑尺寸的不同安裝在不同螺紋孔中進行調整；凸起支撐塊（106）上表面為平面，用以支撐晶圓；每個晶圓夾子（108）包括支架（102）、連桿（104）、彈簧（105）以及滑塊（103）；支架（102）為圓柱形，與薄片V型托盤（101）為螺紋連接；滑塊（103）開有通孔，沿連桿（104）作直線移動，滑塊(103)側面由傾斜部分與垂直部分組成；連桿（104）一端與支架固定連接，另一端支撐滑塊；彈簧（105）套在連桿（104）上，一端與支架（102）固定連接，另一端與滑塊（103）固定連接。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：楊開明，朱煜，李鑫，汪勁松，尹文生，胡金春，張鳴，徐登峰，穆海華，崔樂卿，余東東，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：實用新型
國別省市：