CN104516209B - 一种集成电路设备上用的承载固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种集成电路设备上用的承载固定装置，包括承载台和承载对象，其特征在于，在所述承载台之上，在所述承载台与承载对象之间设有至少一个吸附结构。本发明通过刚性定位吸附面外圈的弹性垫圈变形来适应硅片的翘曲，同时吸附后内圈的刚性真空吸附件可以保证硅片的定位传输精度。同时结构简单紧凑，使用可靠，传输精度高，尤其适合用于机械手在硅片盒中或者基板盒中取放翘曲片。

Description

一种集成电路设备上用的承载固定装置

技术领域

本发明涉及半导体制造装备技术领域，特别地涉及一种光刻装备中集成电路设备上用的承载固定装置。

背景技术

传输机械手是一种用于将掩模、硅片或基板等在不同工位上搬运的设备。在光刻机等众多半导体设备中，需要快速、准确、可靠地传输基底或硅片等物料，都需要用到传输机械手。这种硅片传输机械手一般采用真空吸附硅片。现有技术一般为在一个片叉装置上，增加一个区域范围的封闭型凸台，在凸台内部有一个下凹的真空腔，吸附硅片时，凸台面作为硅片承片面，真空腔形成负压区域将硅片吸附。随着集成电路制造行业技术不断发展，硅片处理工艺多种多样，使得经常会有硅片产生较大的翘曲变形。而现有技术就很难吸附大翘曲硅片，因为硅片放在片叉上时，由于硅片的翘曲导致在刚性吸附面上不能形成一个封闭的真空吸附腔，真空不能正常建立，导致不能有效可靠的吸附翘曲硅片。为了保证大翘曲硅片的正常传输，保证传输的高精度需求，要求机械手的吸附装置能够适应这种硅片的大翘曲。另外还有一种针对翘曲片吸附的现有技术，如欧洲专利EP565278A1所描述的，使用几组可以升降的柔性吸盘来进行翘曲片吸附，但是这种技术要求的结构会比较复杂，且不容易控制整体厚度。

发明内容

针对大翘曲承载对象的精密传输需求，本发明提供一种通过简单机械真空吸附装置保证机械手能够可靠吸附大翘曲承载对象，同时保证该对象传输精度，结构简单紧凑，使用可靠，传输精度高。尤其适合用于机械手在承载对象盒中取放承载对象。

本发明提出一种集成电路设备上用的承载固定装置，包括承载台和承载对象，其特征在于，在所述承载台之上，在所述承载台与承载对象之间设有至少一个吸附结构。

更进一步地，所述承载台是掩模台、硅片台、芯片台、晶圆台或者基地台。所述承载台是吸附片叉。所述承载对象是掩模、硅片、芯片、LCD版、LED版、玻璃版或者石英版。所述承载对象是翘曲片。

更进一步地，所述承载台包括吸附片叉，所述吸附片叉包括气道密封片，形成真空气道；所述吸附结构包括刚性支撑件和弹性垫圈；所述刚性支撑件与所述吸附片叉通过所述真空气道相通；所述弹性垫圈形成一个圆周腔体，包围所述刚性支撑件。所述弹性垫圈比所述刚性支撑件高。所述弹性垫圈与所述刚性支撑件高度的差值需大于硅片在弹性垫圈直径范围内硅片的最大局部翘曲量。所述弹性垫圈为海绵类垫圈或者薄型橡胶吸盘。

更进一步地，所述吸附机构数量为二个至二十个之任一自然数。

本发明通过刚性定位吸附面外圈的弹性垫圈变形来适应硅片的翘曲，同时吸附后内圈的刚性真空吸附件可以保证硅片的定位传输精度。同时结构简单紧凑，使用可靠，传输精度高，尤其适合用于机械手在硅片盒中或者基板盒中取放翘曲片。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为本发明第一实施例中翘曲片吸附装置吸附前结构示意图；

图2为本发明第一实施例中翘曲片吸附装置吸附时结构示意图；

图3为本发明翘曲片吸附装置片叉结构示意图；

图4为本发明第二实施例中翘曲片吸附装置吸盘结构示意图；

图5为本发明第二实施例中翘曲片吸附装置吸盘结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

如图1所示，本发明提出一种翘曲硅片吸附装置，包括：片叉主体10、气道密封片70、真空吸附刚性支撑件40、弹性垫圈30、翘曲硅片20、真空气道50。其中气道密封片70通过强力胶水粘接在片叉主体10上，内部形成真空气道50。真空吸附刚性支撑件40安装在片叉主体10上，其中间有通孔直接与真空气道50相通。弹性垫圈30粘接在片叉主体10上，其形成一个圆周腔体，把真空吸附支撑件40包围起来。其中弹性垫圈30的高度比真空吸附支撑件40高出一定的距离δ。当翘曲硅片20放在片叉上时，由于弹性垫圈30的弹性，能够在硅片的自重下产生弹性变形，从而适应硅片的翘曲，高度差δ值需大于硅片在弹性垫圈30直径范围内硅片的最大局部翘曲量。如图2所示，当片叉开启真空进行吸附后，翘曲硅片受真空吸力影响向下运动直至其下表明贴合到真空吸附支撑件40的上表面，此时弹性垫圈30受到压力变形压缩，高度下降到和真空吸附支撑件40一样的位置。

如图3所示，如图1、图2所示的单个吸附结构，可以在片叉主体10上有多个布置，一般可采用三个吸附点布置，但不局限于3点布置，可以按照硅片或薄型零件的尺寸进行其他方式的布局。当硅片被吸附后，硅片下表面会贴合在几个真空吸附刚性支撑件40上，由于真空吸附刚性支撑件40是刚性零件，因此可以保证硅片在传输过程中的精度和重复性。

在本发明的第一实施例中选用的垫片一般为海绵类垫圈，硬度值要求小于Hs10（ASKER-C硬度），当片叉上分布有三组吸附结构时，每一个这种硬度的垫圈可以一个硅片负载下达到δ的变形，因此可以适应在垫圈直径d范围内的局部翘曲量可以达到δmm。所能适应的整体翘曲量为(D/2/d)*δmm(注：D为硅片直径，d为垫圈外径)。以8寸硅片为例，d设定为15mm，δ设计为0.8mm（以片叉尽可能薄的条件下，尽量适应大的翘曲量，所选取的一个优选值）则本方案的片叉所能适应的硅片整体翘曲量为（200/2/15）×0.8≈5.3mm。如果垫片厚度增加，即高度差δ值增大，则该结构所能适应的翘曲量更大。

目前片叉设备去硅片存储装置内进行取放片动作时，其垂向空间受到存储装置槽间距的约束，根据国际标准，6寸、8寸硅片存储盒的槽间距约为6.3mm，以此为例，片叉如果要安全进入硅片盒取放片，其厚度必须不大于4mm，片叉伸入后与上下两个硅片表面各留1mm左右安全空间。采用本方案结构，整体片叉厚度可以控制在3mm~4mm之间，同时又能吸附5mm左右翘曲量的翘曲片。

此外，弹性垫圈30更换非常方便，当垫圈发生磨损后，直接撕掉垫圈，重新粘贴即可，不会影响传输机械手的相关工位。

在本发明的另一个实施例中，改变弹性垫圈的形式，更换为一种薄型橡胶吸盘，可以达到与前者相同的效果。图4和5所示为吸盘式方案的示意图，橡胶吸盘200粘接在片叉主体10上，真空吸附支撑件400安装在橡胶吸盘的中间。由于橡胶吸盘200的外壁可以做到很薄，最薄可以达到0.1-0.3mm，当翘曲片放置在吸盘上时，可以很容易产生相对于翘曲的变形，来快速形成封闭的真空腔，保证翘曲片的顺利吸附。当片叉开启真空时，真空吸力又可以将硅片下拉直至接触到真空吸附支撑件400的刚性面上，可以保证传输和交接过程中的精度。由于片叉的整体厚度受到严格限制，橡胶吸盘200的高度相应的也要受控，因此对于吸盘形状结构的设计需要经过详细的仿真分析，保证在承受一个硅片的负载情况下能够适应所要求的翘曲量。以一个80微米厚度8寸硅片的负载进行设计仿真，在以5mm整体翘曲量为适应目标的前提下，要求橡胶吸盘200必须适应直径15mm范围内0.75mm左右的局部翘曲量。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种集成电路设备上用的承载固定装置，包括承载台和承载对象，其特征在于，在所述承载台之上，在所述承载台与承载对象之间设有至少一个吸附结构；

所述承载台包括吸附片叉，所述吸附片叉包括气道密封片，形成真空气道；所述吸附结构包括刚性支撑件和弹性垫圈；所述刚性支撑件与所述吸附片叉通过所述真空气道相通；

所述弹性垫圈形成一个圆周腔体，包围所述刚性支撑件；

所述弹性垫圈比所述刚性支撑件高；

所述承载对象是翘曲片，当所述吸附片叉开启真空进行吸附后，所述翘曲片受真空吸力影响向下运动直至其下表明贴合到所述刚性支撑件的上表面，此时所述弹性垫圈受到压力变形压缩，高度下降到和所述刚性支撑件一样的位置。

2.根据权利要求1所述的承载固定装置，其特征在于：所述弹性垫圈与所述刚性支撑件高度的差值需大于所述承载对象在弹性垫圈直径范围内所述承载对象的最大局部翘曲量。

3.根据权利要求1所述的承载固定装置，其特征在于：所述弹性垫圈为海绵类垫圈或者薄型橡胶吸盘。

4.根据权利要求1所述的承载固定装置，其特征在于：所述吸附结构数量为二个至二十个之任一自然数。