[实用新型]一种利用弹簧夹子的晶圆夹持装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶圆夹持装置，主要应用于半导体晶圆加工设备中，属于超精密加工领域。

背景技术

在半导体制造过程中，如晶圆的清洗、抛光等，在片盒-片盒、片盒-腔室之间存在对晶圆进行的大量传输，因此设计出一种安全有效的晶圆夹持装置是半导体行业研究的热点之一。

专利US2006/0182561A1的晶圆传输装置如图10(a)、图10(b)所示。晶圆托盘20具有圆槽24，21a、22a、24a、24b为圆形台阶。当托盘抓取并传输晶圆时，晶圆底面与台阶24a、24b的表面接触，24a、24b对晶圆起到支撑的作用。晶圆的边缘与台阶21a、台阶22a的侧面接触，限制了晶圆水平方向的移动。该装置可以用于半导体行业中晶圆的传输，但这种结构存在一定的不足：①用于固定晶圆的圆槽24、台阶21a、22a、24a、24b的尺寸已经固定，因此该装置受到晶圆直径尺寸的限制，只能传输尺寸固定的晶圆。②高速传输过程中，台阶21a、22a的侧面与晶圆边缘刚性接触发生碰撞，容易使晶圆破损。③在抓取晶圆时，如果机械手末端执行器存在定位误差，晶圆不能落在台阶24a、24b上，在传输过程中将使晶圆脱落。

专利US6276731B1晶圆传输装置如图11所示。晶圆承载区为2，在承载区2处加工出具有台阶的圆槽，分别为台阶3、台阶4。台阶3的内径比晶圆稍大，高度与晶圆厚度相等，台阶4内径比晶圆直径大，高度与晶圆厚度相等。利用台阶的侧面与晶圆的外边缘接触限制其水平运动，达到固定的目的。与专利US2006/0182561A1不同的是，在该结构中，晶圆外边缘是与圆槽下方的台阶3的侧面接触，这样设计的好处是，即使抓取晶圆时没有对准(如图11b)，也可以利用台阶4的侧面限制其运动，保证了在传输时晶圆不会滑落。但该结构存在一些不足：①是在高速传输过程中，晶圆侧面与台阶侧面刚性接触发生碰撞，容易使晶圆破损；②台阶3、台阶4的尺寸已经固定，因此该装置受到晶圆直径尺寸的限制，只能传输尺寸固定的晶圆。

实用新型内容

本实用新型设计了一种利用弹簧夹子的晶圆夹持装置，目的在于允许末端执行器在抓取晶圆时存在一定的定位误差，并且在传输过程中减小对晶圆边缘的碰撞程度，避免了由于托盘对晶圆边缘的碰撞引起的晶圆破损，同时该装置不受晶圆直径尺寸的限制。

本实用新型的技术方案如下：

一种利用弹簧夹子的晶圆夹持装置，其特征在于：所述装置含有一个薄片V型托盘，托盘左端和右端各安装有两个晶圆夹子和两个凸起支撑块；四个晶圆夹子平均布置于一个与晶圆同心的圆周上；四个凸起支撑快平均布置于一个与晶圆同心的圆周上；托盘右端两侧各有两个螺纹孔，托盘右端的两个晶圆夹子位置根据晶圆直径尺寸的不同安装在不同螺纹孔中进行调整；凸起支撑块上表面为平面，用以支撑晶圆；每个晶圆夹子包括支架、连杆、弹簧以及滑块；支架为圆柱形，与薄片V型托盘为螺纹连接；滑块开有通孔，沿连杆作直线移动，滑块侧面由倾斜部分与垂直部分组成；连杆一端与支架固定连接，另一端支撑滑块；弹簧套在连杆上，一端与支架固定连接，另一端与滑块固定连接。

本实用新型具有以下优点及突出性效果：当晶圆托起被时，只要使晶圆落在滑块的倾斜部分范围内即可，因此在抓取晶圆时，允许末端执行器存在一定的定位误差。采用弹性元件增加了装置的柔性，避免了传输过程中对晶圆边缘的碰撞引起的破损。托盘末端的晶圆夹子的位置可以调整，因此该装置不受传输晶圆直径尺寸的限制。

附图说明

图1是本实用新型晶圆夹持装置的俯视图。

图2是图1所示的晶圆夹持装置的侧视图。

图3(a)是晶圆夹子局部放大俯视图。

图3(b)是晶圆夹子局部放大主视图。

图4是抓取晶圆时与晶圆边缘瞬时接触状态图。

图5是传输过程中晶圆固定状态图。

图6(a)是晶圆夹子尺寸与晶圆直径尺寸关系图。

图6(b)是晶圆夹子尺寸与晶圆直径尺寸关系图。

图7是晶圆夹子可以旋转一定角度图。

图8是晶圆夹子轴线通过晶圆中心图。

图9是滑块高度尺寸要求图。

图10a、10b是专利US2006/0182561A1的晶圆传输装置结构图。

图11a、11b、11c是专利US6276731B1的晶圆传输装置结构图。图中：

101-薄片V型托盘；102-支架；103-滑块；103a-倾斜部分；103b-垂直部分；104连杆；