CN103901735A

CN103901735A - 硅片推顶机构

Info

Publication number: CN103901735A
Application number: CN201210587477.5A
Authority: CN
Inventors: 夏海; 王鑫鑫
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103901735B

Abstract

本发明公开了一种硅片推顶机构，包括：基座、驱动机构、导向机构、连接板以及推顶销，所述驱动机构固定于所述基座上，所述推顶销和导向机构固定在所述连接板上，并且，所述硅推顶机构还包括柔性吸盘，所述柔性吸盘设置于所述推顶销的顶部并与所述推顶销相连，所述柔性吸盘的内侧连接高度低于所述推顶销的顶面高度。本发明在推顶销的顶部增设了柔性吸盘，柔性吸盘相对于现有技术中采用的非金属材料刚性较为柔软，能够紧密贴合翘曲片和超薄片，使真空不泄露，保证了硅片的有效吸附。

Description

硅片推顶机构

技术领域

本发明涉及光刻设备制造领域，特别涉及一种硅片推顶机构。

背景技术

随着半导体行业的发展，越来越多的先进技术已被应用到这一行业当中。现有的光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在镜片的一个曝光区域；另一类是步进扫描光刻装置，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在步进扫描光刻装置中，工件台主要包括粗动台，微动台及推顶机构。其中，推顶机构配合硅片传输系统完成硅片的交接功能。推顶机构具有单自由度的垂向运动功能，并具有真空吸附功能，实现硅片的承载固定以及交接。

在现有技术中，推顶机构的若干推顶销均和驱动装置连接。在进行硅片的交接时，推顶机构真空吸附住硅片，然后再进行硅片的推顶，上片时，由推顶机构的行程最高位运动到吸盘面，使硅片平稳放置于吸盘上；下片时，推顶机构通过若干推顶销吸附硅片，并将硅片由吸盘面推顶至传输机械手位置，实现下片功能。现有技术中已经公开了一种硅片机械手装置，包括：基座板、驱动机构、传动机构和用以承接硅片的承接板，驱动机构和传动机构固定于基座板上，驱动机构通过传动机构驱动承接板实现硅片的垂向运动。该方案解决了以往传输机械手损耗了部分驱动力，降低了传动效率的问题，但是该传输机械手在吸附翘曲片及超薄片时，往往出现真空不能完全吸附，或者吸附力不足的问题，导致在进行垂向推顶运动中发生硅片滑落等严重问题。翘曲片、在重力作用下变形严重的超薄片平面度较差，在由推顶机构的若干推顶销支撑后，在推顶销范围内，硅片与推顶销上表面之间的缝隙较大，真空泄露严重，使推顶销不能很好的吸附硅片。同时该机构的承接板与外部真空管路直接连接，吸附硅片的真空由该通道提供。该结构的弊端是在推顶机构的控制中必然会有线缆的拖拽力，导致有一定的寄生刚度和寄生阻尼，影响控制精度。

发明内容

本发明提供一种硅片推顶机构，以克服现有技术中翘曲片、超薄片因不能完全被吸附而导致的硅片滑落问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种硅片推顶机构，包括：基座、驱动机构、导向机构、连接板以及推顶销，所述驱动机构固定于所述基座上，所述推顶销和导向机构固定在所述连接板上，较佳的，还包括柔性吸盘，所述柔性吸盘设置于所述推顶销的顶部并与所述推顶销相连。

作为优选，所述柔性吸盘采用硅橡胶材料制成。

作为优选，所述柔性吸盘的形状为碗形或者波纹管形。

作为优选，所述柔性吸盘通过粘接的方式与所述推顶销连接。

作为优选，所述柔性吸盘的内侧连接高度低于所述推顶销的顶面高度。

作为优选，所述导向机构为气浮导轨。

作为优选，所述导向机构包括导向轴、滑块和限制旋转机构，其中，所述导向轴和限制旋转机构均固定在所述基座上，所述导向轴穿过所述连接板的中心位置，所述滑块设置在所述导向轴的周围且与所述连接板相连。

作为优选，所述硅片推顶机构中还设有正压通孔，所述正压通孔穿过所述基座和导向轴到达所述导向轴与滑块的交接面。

作为优选，所述基座的一端设有与所述正压通孔对应的正压转接头。

作为优选，所述驱动机构为音圈电机。

作为优选，所述驱动机构包括动子和定子，其中，所述定子与所述基座连接，所述动子与所述连接板连接。

作为优选，所述推顶销的数目至少为3个。

作为优选，所述硅片推顶机构中设有真空通孔，所述真空通孔依次穿过所述基座、导向机构、连接板以及推顶销直至所述柔性吸盘的底部。

作为优选，所述基座的一端设有与所述真空通孔对应的真空转接头。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在推顶销的顶部增设了柔性吸盘，柔性吸盘相对于现有技术中采用的非金属材料刚性较为柔软，能够紧密贴合翘曲片和超薄片，使真空不泄露，保证了硅片的有效吸附。同时真空通道通过内部管路设计来实现，进一步可以避免运动过程中存在外部管路连接而引入的寄生力，从而避免外部扰动对控制伺服的影响，提高推顶机构运动控制精度。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中硅片推顶机构的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式中碗形柔性吸盘的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式中柔性吸盘吸附硅片时的结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式中波纹管形柔性吸盘的结构示意图。

图中：10-基座、20-驱动机构、201-动子、202-定子、30-导向机构、301-导向轴、302-滑块、303-限制旋转机构、40-连接板、50-推顶销、60-柔性吸盘、70-正压通孔、70a-正压转接头、80-真空通孔、80a-真空转接头、90-硅片。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参照图1，并结合图2～4，本发明提供一种硅片推顶机构，包括：基座10、驱动机构20、导向机构30、连接板40以及推顶销50，所述驱动机构20固定于所述基座10上，所述推顶销50和导向机构30固定在所述连接板40上。较佳的，所述硅片推顶机构还包括一柔性吸盘60，所述柔性吸盘60设置于所述推顶销50的顶部并与所述推顶销50相连。具体地，由于所述柔性吸盘60的刚性较低，与现有技术中采用的刚性较大的非金属材料相比，柔性吸盘60能够更好的吸附硅片90，即使所述硅片90为翘曲片或超薄片，柔性吸盘60依然能够紧密贴合硅片90，保证真空不泄露，避免硅片90在吸附过程中发生脱落。

请参照图2～4，并结合图1，所述柔性吸盘60采用硅橡胶材料制成，所述硅橡胶材料制成的柔性吸盘60，具有抗老化、无毒、耐高低温以及高弹性的特点，能够保证柔性吸盘60紧密地贴合翘曲片和超薄片，保证真空不泄露。

请参照图2和图4，所述柔性吸盘60的形状为碗形或者波纹管形，确保所述柔性吸盘60的吸附性，较佳的，所述柔性吸盘60通过粘接的方式与所述推顶销50连接，方法简单、便于实现。由于柔性吸盘60在吸附硅片90后，会发生如图3所示的变形现象，因此，本实施例中柔性吸盘60的内侧连接高度低于所述推顶销50的顶面高度，确保柔性吸盘60在吸附硅片90后的平面度不会受到影响。

请继续参照图1，所述导向机构30为气浮导轨，因此，所示导向机构30中不需要润滑油脂进行润滑，从而避免了润滑油脂颗粒挥发污染硅片90，从而确保了所述硅片推顶机构的可靠性。较佳的，所述导向机构30包括导向轴301、滑块302和限制旋转机构303，其中，所述导向轴301和限制旋转机构303均固定在所述基座10上，所述导向轴301穿过所述连接板40的中心位置，所述滑块302设置在所述导向轴301的周围且与所述连接板40相连。具体地，滑块302在所述驱动机构20的带动下，沿着所述导向轴301上下移动，从而带动所述推顶销50完成硅片90的吸附和交接动作，所述限制旋转机构303用于限制所述滑块302，避免滑块302和导向轴301之间产生沿周向的相对旋转运动。

作为优选，所述硅片推顶机构中还设有正压通孔70，所述正压通孔70穿过所述基座10和导向轴301到达所述导向轴301与滑块302的交接面。较佳的，所述基座10的一端设有与所述正压通孔70对应的正压转接头70a。具体地，正压气体通过所述正压转接头70a进入到所述硅片推顶机构中，并通过正压通孔70到达导向轴301与滑块302的交接面处，并在此处形成正压气膜，实现滑块302与所述导向轴301之间无摩擦运动。

请继续参照图1，所述驱动机构20为音圈电机，较佳的，所述驱动机构20包括动子201和定子202，其中，所述定子202与所述基座10连接，所述动子201与所述连接板40连接。具体地，动子201带动连接板40以及推顶销50上下移动，从而使柔性吸盘60吸附和移动硅片90。本实施例中采用音圈电机作为驱动机构20，采用气浮导轨作为导向机构30，使得所述硅片推顶机构达到了很高的控制精度，进一步完善了硅片推顶机构性能。

作为优选，本实施例中，所述推顶销50的数目至少为3个，当然，所述柔性吸盘60的个数与所述推顶销50的个数相同，3个以上推顶销50能够很好的吸住所述硅片90，确保硅片90不会发生脱落现象。

请继续参照图1，所述硅片推顶机构中设有真空通孔80，所述真空通孔80依次穿过所述基座10、导向机构30、连接板40以及推顶销50直至所述柔性吸盘60的底部。较佳的，所述基座10的一端设有与所述真空通孔80对应的真空转接头80a。具体地，所述硅片推顶机构工作时，真空通过真空转接头80a进入到真空通孔80中，通过推顶销50中最终到达所述柔性吸盘60，柔性吸盘60开始吸附硅片90。本实施例通过在硅片推顶机构内部设计管路即真空通孔80来实现硅片90的吸附，无需使用线缆，避免了运动过程中因外部管路连接而引入的寄生力，从而避免外部扰动对控制伺服的影响，提高了硅片推顶机构的控制精度。

较佳的，本实施例中，所述导向轴301被所述正压通孔70和真空通孔80分为正压区、真空区和密封区3个区域，其中，真空区和正压区由密封区隔离开来，避免正压气体和真空气体之间发生串扰。需要说明的是，由于所述推顶销50的数目为多个，而真空通孔80的输出端口数目与所述推顶销50的数目对应，因此，本发明的说明书附图1中的真空通孔80的结构仅为示意，真空通孔80的结构和布局并不仅限于附图1所示。

综上所述，本发明的硅片推顶机构，包括：基座10、驱动机构20、导向机构30、连接板40以及推顶销50，所述驱动机构20固定于所述基座10上，所述推顶销50和导向机构30固定在所述连接板40上。较佳的，所述硅片推顶机构还包括一柔性吸盘60，所述柔性吸盘60设置于所述推顶销50的顶部并与所述推顶销50相连。本发明新增的柔性吸盘60能够更好的吸附硅片90，即使所述硅片90为翘曲片或超薄片，柔性吸盘60依然能够紧密贴合硅片90，保证真空不泄露，避免硅片90在吸附过程发生脱落；同时可以避免运动过程中存在外部管路连接而引入的寄生力，从而避免外部扰动对控制伺服的影响，提高推顶机构运动控制精度。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种硅片推顶机构，包括：基座、驱动机构、导向机构、连接板以及推顶销，所述驱动机构固定于所述基座上，所述推顶销和导向机构固定在所述连接板上，其特征在于，还包括柔性吸盘，所述柔性吸盘设置于所述推顶销的顶部并与所述推顶销相连，所述柔性吸盘的内侧连接高度低于所述推顶销的顶面高度。

2.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述柔性吸盘采用硅橡胶材料制成。

3.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述柔性吸盘的形状为碗形或者波纹管形。

4.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述柔性吸盘通过粘接的方式与所述推顶销连接。

5.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述导向机构为气浮导轨。

6.如权利要求5所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述导向机构包括导向轴、滑块和限制旋转机构，其中，所述导向轴和限制旋转机构均固定在所述基座上，所述导向轴穿过所述连接板的中心位置，所述滑块设置在所述导向轴的周围沿导向轴运动且与所述连接板相连。

7.如权利要求6所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述硅片推顶机构中还设有正压通孔，所述正压通孔穿过所述基座和导向轴到达所述导向轴与滑块的交接面。

8.如权利要求7所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述基座的一端设有与所述正压通孔对应的正压转接头。

9.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述驱动机构为音圈电机。

10.如权利要求9所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述驱动机构包括动子和定子，其中，所述定子与所述基座连接，所述动子与所述连接板连接。

11.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述推顶销的数目至少为3个。

12.如权利要求1所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述硅片推顶机构中设有真空通孔，所述真空通孔依次穿过所述基座、导向机构、连接板以及推顶销直至所述柔性吸盘的底部。

13.如权利要求12所述的硅片推顶机构，其特征在于，所述基座的一端设有与所述真空通孔对应的真空转接头。