[发明专利]一种利用线绳弹簧拉伸的推杆式晶圆夹持装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造过程中晶圆夹持装置。

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传输装置是半导体行业研究的热点之一。

专利US2006/0192400A1的晶圆传输装置如图13所示。托盘124上固定有四个凸起支撑126，晶圆底面与126上表面接触，由126支撑，可移动夹子138通过连杆136与气缸130连接。通过执行外部控制单元指令，气缸推动杆136进行前后直线移动。夹子138在推杆136的作用下同步前后直线移动。当气缸推动杆136向前移动时，晶圆W被夹在托盘前端凸起件128与移动夹子前端凸起件140之间，使晶圆固定。

专利US7,186,297B2的晶圆传输装置如图14所示。托盘1上固定有四个凸起件10，传输过程中晶圆W底面与10的上表面接触，由四个凸起支撑件10支撑，通过执行外部控制单元指令时，气缸推动杆2前后直线移动，杆2与夹子8连接，杆2的移动带动夹子8同步移动。当杆2向前移动时，夹子8的前端8a与晶圆W的边缘接触，将晶圆W被夹在8a与凸起件6之间，使晶圆固定。

以上方法可以应用在半导体制造中晶圆的传输，但存在一些不足。

①夹子128、凸起件140、凸起件6为圆柱状，在固定晶圆时，只限制了晶圆水平方向自由度，没有限制垂直方向自由度，因此只能在水平面内传输晶圆；

②夹子138、推杆2为刚性件，在夹持晶圆过程中，推杆移动距离的偏差将引起晶圆的破损；

③凸起支撑件126与10在托盘上的位置固定，因此只能传输一定尺寸范围的晶圆，受到晶圆直径尺寸的限制。

针对以上的不足，有必要设计出能够应用在半导体制造中可以在任意方向安全传输且不受晶圆直径尺寸限制的晶圆传输装置。

发明内容

本发明设计了一个晶圆夹持装置，目的在于提供能够不受晶圆直径尺寸限制的晶圆夹持装置。

本发明技术方案如下：

一种利用线绳弹簧拉伸的推杆式晶圆夹持装置，该晶圆夹持装置包括固定夹持装置和线绳伸缩夹持装置；固定夹持装置包括托盘、两个侧面支撑元件、四个凸起支撑件和八个圆孔；托盘的形状为Y形；侧面支撑元件对称布置在托盘的末端位置；凸起支撑件为圆柱状，且圆柱上部分倒圆角；晶圆底面与凸起支撑件上表面接触，由四个凸起支撑件支撑晶圆；八个圆孔对称布置在托盘两侧；凸起支撑件固定在圆孔内；侧面支撑元件为圆柱形，其外表面与晶圆的外表面接触；

线绳伸缩夹持装置包括电机、线绳、限位装置、弹簧元件、推杆组件和移动夹子；推杆组件包括推杆和推杆梁，两个移动夹子对称布置在推杆梁两侧；移动夹子为圆柱形，圆柱底部倒圆角，其外表面与晶圆外边缘接触；

限位装置固定在托盘上，包括一个横梁、四个调节螺钉、两个挡板；横梁固定在托盘上，且开有四个螺纹孔、两个第一圆孔和一个第二圆孔；四个螺纹孔两个第一圆孔沿Y轴方向对称布置在横梁两侧，四个调节螺钉分别安装在四个螺纹孔中，两个挡板分别安装在两个第一圆孔中；推杆穿过第二圆孔；

电机固定在基座上，线绳与推杆固定连接；两个弹簧元件的一端固定在推杆梁上，另一端分别与两个挡板连接；电机带动线绳沿X轴负方向运动，线绳带动推杆组件沿X轴负方向运动；当晶圆放在托盘上后，此时电机停止工作，推杆组件在弹簧元件的作用下沿X轴正方向运动，推杆组件前端的两个移动夹子与晶圆的边缘接触，弹簧元件此时仍处于压缩状态，在弹簧力作用下移动夹子对晶圆具有压力作用，使得晶圆能够被固定在移动夹子和侧面支撑元件中间。

八个圆孔相对于X轴对称布置于托盘两侧，八个圆孔中的四个圆孔分布于一个圆周上，其余四个圆孔分布于另一个圆周上。

本发明装置中通过调整四个螺钉可以调整挡板与推杆梁之间的距离，进而可以调整夹持晶圆时弹簧元件的压缩量，因此可以根据工况要求改变夹持晶圆时的推力。通过改变限位装置在托盘上的固定位置，进而可以使本发明晶圆夹持装置适合不同直径尺寸的晶圆。利用弹簧元件使夹持晶圆时具有柔性，起到夹持缓冲的作用，避免了夹持晶圆过程中由于夹持力的冲击引起的晶圆损坏。

附图说明

图1是本发明晶圆传输装置的俯视图。

图2是本发明装置托盘结构主视图。

图3是本发明装置凸起支撑主视图。

图4是本发明装置传输大直径尺寸晶圆示意图。

图5是本发明装置传输小直径尺寸晶圆示意图。

图6是本发明装置线绳伸缩装置俯视图。