[发明专利]一种利用弹簧张紧和电机驱动的力反馈晶圆夹持装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在半导体晶圆加工设备的晶圆传输环节中的晶圆夹持装置。

背景技术

在半导体晶圆加工过程中，在片盒-片盒、片盒-工作台之间存在大量的晶圆传输工作，而晶圆夹持装置作为晶圆传输的关键部件，直接决定了晶圆的传输效果。

现有的晶圆夹持装置多为真空吸附式晶圆夹持装置，但真空吸附式晶圆夹持装置与晶圆背面接触，易造成晶圆的传输污染，且仅适用于小尺寸晶圆。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用弹簧张紧和电机驱动的力反馈晶圆夹持装置，要解决传统的晶圆夹持装置容易造成晶圆传输污染的技术问题；并解决传统的晶圆夹持装置不适用于大尺寸晶圆的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用弹簧张紧和电机驱动的力反馈晶圆夹持装置，包括有底座和设置在底座上的用于夹持晶圆的前夹、后夹，其特征在于：底座上还设有控制前夹和后夹移动的驱动机构，该驱动机构由前夹连接机构、后夹连接机构和动力源组成。

所述动力源设置在后夹后方的底座上，包括有传动带、驱动单元和驱动单元支座，所述驱动单元通过驱动单元支座放置在底座上，所述传动带与驱动单元啮合、在驱动单元的驱动下左右交替往复运动，并且传动带的一端通过后弹簧张紧机构与前夹连接，传动带的另一端通过前弹簧张紧机构与后夹连接；

所述后弹簧张紧机构包括前拉杆、前弹簧杆、前弹簧支座和前弹簧组，所述传动带的一端通过前拉杆与前弹簧杆的一端连接，前弹簧杆的另一端又与所述前夹连接，所述前弹簧杆通过前弹簧支座支撑放置在底座上，所述前弹簧组连接在前弹簧杆与前弹簧支座之间。

所述前弹簧张紧机构由后弹簧杆、后弹簧组、后弹簧支座和后拉杆组成，所述传动带的另一端通过后拉杆与后弹簧杆的一端连接，后弹簧杆的另一端又与所述后夹连接，所述后弹簧杆通过后弹簧支座支撑放置在底座上，所述后弹簧组连接在后弹簧杆与后弹簧支座之间。

所述前弹簧支座可设有两个，一个位于前弹簧杆的前部，另一个位于前弹簧杆的后部。

所述后弹簧张紧机构还可包括支撑放置前弹簧杆用的中间支座，该中间支座设置在两个前弹簧支座之间的底座上。

所述后弹簧支座可设有两个。

所述前拉杆与驱动单元之间的传动带上可设有前张力传感器，后拉杆与驱动单元之间的传动带上可设有后张力传感器。

所述前夹与后夹之间的底座上可设有用于距离检测的晶圆检测装置。

所述晶圆检测装置可由通过传感器安装座连接在在底座上的距离传感器A、距离传感器B和距离传感器C组成，并且距离传感器A、距离传感器B和距离传感器C成三角形布置。

所述后弹簧组可由两个弹簧座和夹在两个弹簧座之间的一个弹簧组成，所述弹簧座的内壁由两个平面和两段半径相同的弧形面构成，所述后弹簧杆与弹簧座配合接触的位置上设有与弹簧座的内壁相对应的平面和弧形面。所述前弹簧组的结构与后弹簧组相同。

所述前夹可由两个独立夹指组成，并且每个独立夹指与晶圆相接触的一面的形状与晶圆的边缘相适应，所述后夹可为凹字形，并且后夹与晶圆相接触的一面的形状与晶圆的边缘相适应。

所述底座上可设有防护罩。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明主要应用于半导体晶圆加工设备的晶圆传输环节中的大尺寸、大重量晶圆的夹持，可完成晶圆的抓取和释放。

本发明是一种四面接触晶圆边缘的夹持装置，有效解决了真空吸附式夹持装置因为与晶圆背面接触而造成的晶圆的传输污染的难题。

本发明既保证了晶圆夹持的可靠性，又避免了晶圆之间的交叉污染。

本发明具有行程放大（通过驱动机构可调节前夹与后夹之间的距离）的功能。

本发明具有弹簧自锁（通过弹簧组来控制前夹与后夹夹持晶圆）功能，所以具有了晶片保护的功能。

本发明具有力反馈控制（通过前张力传感器和后张力传感器来监控夹持晶圆的力）的功能。

本发明具有距离检测（通过晶圆检测装置）的功能。

本发明尤其适合应用于300mmCMP系统的晶圆传输，可提高晶圆传输质量，降低碎片风险，逐步替换进口末端执行器。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的轴测示意图。

图2 是本发明的工位示意图。

图3是驱动机构的轴测示意图。

图4是驱动机构的详细立体示意图。

图5 是驱动机构的主视示意图。

图6是驱动机构的俯视示意图。