專利名稱：一種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，主要應用于半導體硅片傳輸技術領域。
背景技術：
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，因此設計出ー種安全有效的晶圓傳輸裝置是半導體行業研究的熱點之一 O專利US2006/0192400A1的晶圓傳輸裝置如圖14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。通過執行外部控制單元指令，氣缸推動桿136進行前后直線移動。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15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。以上方法可以應用在半導體制造中晶圓的傳輸，但存在ー些不足。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，有必要設計出能夠應用在半導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。

發明內容
本發明設計了ー種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，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。本發明技術方案如下ー種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，該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；八個圓孔對稱布置在托盤兩側；四個凸起支撐件安裝在其中的四個圓孔內，并對稱布置；晶圓底面與凸起支撐件上表面接觸；側面支撐元件為圓柱形。線繩伸縮夾持裝置包括電機、線繩、移動夾子、兩個彈簧元件和兩個擋板元件；移動夾子包括夾子臂、夾子固定螺釘、夾子連接件；兩個夾子臂對稱布置在托盤兩側；移動夾子與晶圓接觸處為圓柱形。兩個擋板組件對稱固定在托盤上，每個擋板組件包括ー個橫梁、兩個調節螺釘和一個擋板；橫梁開有兩個螺紋孔和ー個第一圓孔，橫梁固定安裝在托盤上；螺紋孔沿Y軸方向對稱布置在橫梁兩端；兩個調節螺 釘分別安裝在兩個螺紋孔中；擋板上固定有擋板桿，擋板桿穿過第一圓孔。電機固定在基座上，移動夾子固定在托盤上；線繩與移動夾子上的夾子連接件固定連接；兩個彈簧元件的一端與夾子連接件固定連接，另一端分別與兩個擋板連接；擋板位置固定后，通過調整四個調節螺釘調整彈簧元件的伸長長度。八個圓孔相對于X軸對稱布置于托盤兩側，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ー個圓周上。本發明裝置擋板位置固定后，通過調整四個調節螺釘可以調整彈簧元件的伸長長度，因此可以根據エ況要求改變夾持晶圓時的夾持力。可以改變移動夾子與擋板元件在托盤上的固定位置，進而可以使本發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カ的沖擊引起的晶圓損壞。


圖I是該專利晶圓夾持裝置的俯視圖。圖2是本發明裝置托盤結構主視圖。圖3是本發明裝置凸起支撐主視圖。圖4是本發明裝置傳輸大直徑尺寸晶圓示意圖。圖5是本發明裝置傳輸小直徑尺寸晶圓示意圖。圖6是本發明裝置線繩伸縮裝置俯視圖。圖7是本發明裝置線繩伸縮裝置放大俯視圖。圖8是本發明裝置線繩伸縮裝置主視圖。圖9是本發明裝置連接橫梁側視圖。圖10是本發明裝置拾取晶圓前狀態俯視圖。圖11是本發明裝置調節螺釘位置調整示意圖。圖12是本發明裝置調節螺釘位置調整示意圖。圖13是本發明裝置線繩伸縮裝置位置調整示意圖。圖14現有晶圓傳輸裝置。圖15現有晶圓傳輸裝置。圖中001-基座；100-固定夾持裝置；200_線繩伸縮夾持裝置；101-托盤；102-側面支撐元件；103-凸起支撐件；104_圓孔；
201-電機；202-線繩；203_移動夾子；204_彈簧元件；203a-夾子臂；203b_夾子固定螺釘；203c夾子連接件；2051-橫梁；2052_調節螺釘；2053_擋板；2051a-螺紋孔；205Ib-第一圓孔；2053a-擋板桿；900-晶圓。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明實施方式作進ー步詳細描述。
圖I是本發明晶圓夾持裝置的俯視圖。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，四個凸起支撐件103固定在圓孔104內，且對稱分布在托盤101兩側。晶圓900底面與凸起支撐件103上表面接觸；側面支撐元件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103上表面在同一平面，當取晶圓吋，晶圓900底面與凸起支撐件103上表面接觸，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，每側四個圓孔104。凸起支撐件103固定在圓孔104內，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內吋，凸起支撐件103之間的距離發生變化，因此可以實現對不同直徑尺寸晶圓900的支承。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，側面支撐元件102為圓柱形。當夾持晶圓900時，側面支撐元件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結構示意圖。該裝置包括電機201、線繩202、移動夾子203、彈簧元件204、擋板元件205。圖7為移動夾子203俯視圖，圖8為移動夾子203主視圖。移動夾子203包括夾子臂203a、夾子固定螺釘203b、夾子連接件203c。夾子臂203a對稱布置在托盤101兩側，這樣利用兩點與晶圓900邊緣接觸，可以起到夾持カ通過晶圓900中心位置的作用。移動夾子203與晶圓900接觸處為圓柱形，圓柱底部倒圓角，避免劃傷晶圓900。移動夾子203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。兩個擋板元件205對稱固定在托盤101上，每個擋板元件205包括一個橫梁2051、兩個調節螺釘2052和一個擋板2053。圖9為橫梁2051側視圖，橫梁2051開有兩個螺紋孔2051a和ー個第一圓孔2051b，且安裝在托盤101上；螺紋孔2051a沿Y軸方向對稱布置在橫梁2051兩側；兩個調節螺釘2052分別安裝在兩個螺紋孔2051a中，擋板2053上固定有擋板桿2053a，擋板桿穿過第一圓孔2051b，使擋板2053可沿X軸方向運動；電機201固定在基座001上，移動夾子203固定在托盤101上。線繩202與移動夾子203上的夾子連接件203c固定連接。兩個彈簧元件204的一端與夾子203的夾子連接件203c固定連接，另一端分別與兩個擋板2053連接。抓取晶圓900吋，電機201帶動線繩202沿X軸負方向運動，進而線繩202帶動移動夾子203處于張開狀態，由于四個調節螺釘2052與擋板2053接觸，限制了擋板2053沿X負方向的運動，因此此時彈簧元件204為拉伸狀態。當晶圓900放在托盤101上后，由四個凸起支撐件103支撐，此時電機201停止工作，移動夾子203在彈簧元件204的拉力作用下由張開狀態變成合起狀態，移動夾子203的端部圓柱外表面與晶圓900的邊緣接觸，彈簧元件204此時仍處于拉伸狀態，在彈簧力作用下移動夾子203對晶圓900具有壓カ作用，使得晶圓900能夠被固定在移動夾子203和側面支撐元件102中間。圖9為夾持晶圓900前移動夾子張開狀態圖，圖10為移動夾子夾持晶圓900時移動夾子閉合狀態圖。如圖11、圖12所示，當擋板205位置固定后，通過調整四個調節螺釘2052可以調整彈簧元件204的伸長長度，因此可以根據エ況要求改變夾持晶圓900時的夾持力。由圖13與圖I的對比可以看出，可以改變移動夾子203與擋板元件205在托盤101上的固定位置，進而可以使本發明晶圓夾持裝置適合不同直徑尺寸的晶圓900。其中圖 13為夾持較小直徑尺寸晶圓900時移動夾子203與擋板元件205位置示意圖，圖I為夾持較大直徑尺寸晶圓900時移動夾子203與擋板元件205位置示意圖。
權利要求
1.一種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，其特征在于該裝置包括固定夾持裝置(100)和線繩伸縮夾持裝置(200)； 固定夾持裝置包括托盤(101)、兩個側面支撐元件(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；八個圓孔(104)對稱布置在托盤(101)兩側，四個凸起支撐件(103)安裝在其中的四個圓孔(104)內，并對稱布置；晶圓(900)底面與凸起支撐件(103)上表面接觸；側面支撐元件(102)為圓柱形； 線繩伸縮夾持裝置(200)包括電機(201)、線繩(202)、移動夾子(203)、兩個彈簧元件(204)和兩個擋板元件(205);移動夾子包括夾子臂(203a)、夾子固定螺釘(203b)和夾子連接件(203c);兩個夾子臂(203a)對稱布置在托盤(101)兩側；移動夾子(203)與晶圓接觸處為圓柱形； 兩個擋板組件(205)對稱固定在托盤(101)上，每個擋板組件(205)包括一個橫梁(2051)、兩個調節螺釘(2052)和一個擋板(2053);橫梁(2051)開有兩個螺紋孔(2051a)和一個第一圓孔(2051b)，橫梁(2051)固定安裝在托盤(101)上；螺紋孔(2051a)沿Y軸方向對稱布置在橫梁(2051)兩端；兩個調節螺釘(2052)分別安裝在兩個螺紋孔(2051a)中；擋板(2053)上固定有擋板桿(2053a)，擋板桿(2053a)穿過第一圓孔(205Ib)； 電機(201)固定在基座(001)上，移動夾子(203)固定在托盤(101)上；線繩(202)與移動夾子(203)上的夾子連接件(203c)固定連接；兩個彈簧元件(204)的一端與夾子連接件(203 )固定連接，另一端分別與兩個擋板(2053 )連接。
2.如權利要求I所述的一種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，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,八個圓孔(104)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。
全文摘要
一種利用線繩彈簧拉伸的晶圓夾持裝置，該裝置包括托盤、四個底面支撐組件、兩個側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、線繩、兩個移動夾子、兩個擋板裝置和兩個彈簧元件。在電機與彈簧元件的作用下，線繩和彈簧元件拉動移動夾子張合運動，彈簧的拉伸變形作用對晶圓邊緣產生壓力，使得晶圓固定在兩個側面支撐組件與兩個移動夾子之間。通過改變凸起支撐件的位置并通過調整限位裝置，可以實現對不同直徑尺寸晶圓的傳輸，解決了現有傳輸結構中可傳輸晶圓尺寸單一的問題。通過調整擋板裝置可以改變彈簧元件的拉力，利用彈簧元件的柔性，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H01L21/687GK102709222SQ20121019204
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優先權日2011年6月28日
發明者余東東, 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