CN106252791B - 硅片吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅片吸盘，其包括：至少一个安装通孔，该安装通孔由该硅片吸盘的第一表面延伸至与该第一表面相对的第二表面；至少一个阶梯销，该阶梯销被设置在安装通孔内；以及至少一个复位弹簧，该复位弹簧套在阶梯销上。此外，本发明还涉及一种硅片检测设备，其包括上述的硅片吸盘。根据本发明的硅片吸盘采用了纯机械结构，其结构简单、重量较轻、制造成本低并且使用方便。

Description

硅片吸盘

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺设备，具体地，本发明涉及一种硅片吸盘。

背景技术

在半导体制造工艺设备中，硅片在工艺生产、检测过程等环节中都是采用真空吸盘或静电吸盘进行吸附固定的。随着套刻技术以及检查技术的不断提高，经常需要将吸附好的硅片相对于初始吸附位置旋转一个角度。同时，为了尽量减少对硅片的污染。取放硅片时，都应该只接触硅片没有图案的那一面，即硅片的背面。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种硅片吸盘，其包括：至少一个安装通孔，所述至少一个安装通孔由所述硅片吸盘的第一表面延伸至与所述第一表面相对的第二表面；至少一个阶梯销，所述至少一个阶梯销中的每个被设置在相应的安装通孔内；以及至少一个复位弹簧，所述至少一个复位弹簧中的每个套在相应的阶梯销上。

本发明的第二方面提供了一种硅片检测设备，该硅片检测设备包括根据本发明的硅片吸盘。

根据本发明的硅片吸盘具有以下优点中的至少一项：第一，硅片的直径不会影响该硅片吸盘的工作；第二，由于采用了阶梯销和复位弹簧的简单的机械结构，硅片吸盘的成本较低；第三，由于阶梯销和复位弹簧被设置在硅片吸盘的安装通孔内，其不会增加硅片吸盘的厚度，同时不会过大地增加硅片吸盘的重量。

附图说明

参照下面的附图和说明进一步解释本发明的实施例，其中：

图1a至图1d示出了一种背面接触技术方案；

图2示出了另一种背面接触技术方案；

图3示出了再一种背面接触技术方案；

图4a示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘的顶视图；

图4b示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘的截面图；

图5示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘处于第一状态时的示意图；

图6示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘与硅片机械手协作操作的示意图；

图7示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘处于第二状态时的示意图；以及

图8示出了图7中的硅片吸盘的局部放大图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

图1a至图1d示出了一种背面接触技术方案。其中，图1a示出了硅片吸附在吸盘上的状态示意图。如图1a所示，基座由定子401和转子402组成。转子402可以相对于定子401上下移动并绕轴心旋转。吸盘1与转子402通过螺钉固定地连接，而在定子401上安装有三个凸起物6。硅片3吸附在吸盘1上。当硅片3需要旋转时，转子402带动吸盘1和硅片3上升。当硅片3与凸起物6脱离后，即可进行旋转。

图1b示出了硅片与吸盘脱离后的状态示意图。如图1b所示，三个凸起物6支持硅片3，以防止硅片3下降。而由于吸盘1的直径小于硅片，吸盘1能够继续下降并且与硅片3脱离。

图1c和图1d分别示出了基座的顶视图和立体图。由图1c和图1d能够更加清楚地看到在吸盘1与转子402连接时的螺钉7、凸起物6在基座4上的安装位置以及转子402上的螺纹孔4021。

然而，在图1a至图1d示出的技术方案中，当硅片的直径小于吸盘的直径时，硅片的外侧接触不到凸起物，因此该方案将无法实施。

图2示出了另一种背面接触技术方案。如图2所示，在吸盘1中部加工出三个孔，采用三个电动或气动的伸缩推杆8从孔中伸出顶起硅片3。当硅片3需要旋转时，伸缩推杆8下降以使得其上平面低于吸盘1的下平面。

然而，在图2示出的技术方案中，在吸盘旋转后，如果需要推杆将硅片顶起，推杆和吸盘上的推杆通过孔需要严格一致，当出现偏差时，推杆就顶在了吸盘的底面上，出现故障。因此，对控制要求严格，成本较高。

图3示出了再一种背面接触技术方案。如图3所示，硅片10吸附在真空吸盘20上，该真空吸盘20安装有转子50，转子50相对于定子40进行旋转，就可以带动硅片10和吸盘20一起旋转。硅片10和吸盘20的上升、下降由电机100带动。

然而，在图3示出的技术方案中，因为有转子、定子、编码器、电机等部件的存在，吸盘必须有足够的厚度才能放下，重量自然也加大很多。此外，在取下硅片时，旋转后的吸盘必须严格归位。否则，机械杆就不能从吸盘的对应孔中上升，导致停工。因此对控制要求较高并且成本也较高。

因此，为了降低硅片吸盘的厚度、重量和成本，并且提高硅片吸盘的适用范围，有必要提供一种优化的硅片吸盘。

图4a示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘1的顶视图。

如图4a所示，在圆形的硅片吸盘1上设置三个贯通的安装通孔102，以用于容纳阶梯销。三个安装通孔102例如被实施为相互之间呈120度。此外，在硅片吸盘1上还设置有三个用于将硅片吸盘固定至底座的台阶孔103，这些台阶孔103例如也被实施为相互之间呈120度。此外，这些台阶孔103不会破坏硅片吸盘和硅片之间的连接，例如，当硅片吸盘和硅片采用真空方式连接时，台阶孔103具有不会破坏真空气道的特性，而当硅片吸盘和硅片采用静电方式连接时，台阶孔103具有不会破坏电极的特性。在台阶孔103内能够设置用于连接硅片吸盘和底座的螺栓。优选地，该螺栓的头部不会伸出硅片吸盘之外，通过台阶孔的设置，使得固定结构本身不会增加硅片吸盘的厚度，因为螺栓能够被完全设置在台阶孔的内部。因此，固定结构也不会过大地增加硅片吸盘的重量。

图4b示出了图4a中的硅片吸盘的截面图。在此，在硅片吸盘1的安装通孔102中设置有阶梯销201、复位弹簧202和限位结构203。优选地，限位结构203采用卡簧结构，由此以简单的方式防止阶梯销的脱落。卡簧结构的作用是保证阶梯销201不从安装通孔102中脱落，避免转子带动硅片吸盘转动时发生阶梯销201与定子的接触，从而防止接触摩擦导致的产生微粒、出现污染等。此外，卡簧结构还能够使复位弹簧202始终处于预紧状态，保证阶梯销201始终受到向下的推力。

虽然该实施例中的硅片吸盘1被实施为圆形，但是本领域技术人员应当理解，硅片吸盘1也能够被实施为其他任意形状。

在该方案中，通过设置三个相互之间为120度的安装通孔并且在三个安装通孔中能够分别设置三个阶梯销，由于三个阶梯销之间的空隙较大，硅片机械手能够在较差的回位精度(例如3度)的情况确保顺利工作并且不会触碰到三个阶梯销。

在此，安装通孔102和台阶孔103的数量和位置关系都是示例性的。限位结构203也能够被实施为除卡簧结构之外的其他方式，例如采用螺纹结构。

此外，图4a和图4b中的台阶孔103并不是必须的。在根据本发明的一个优选的实施方式中，也能够利用真空吸附的方式将硅片吸盘固定在底座上，这种方式也不会增加硅片吸盘的厚度和重量。实际上，任何用于将硅片吸盘固定在底座上的固定结构都在本发明的保护范围之内。

在该方案中，限位结构能够抵住位于阶梯销上的凸出部，从而防止阶梯销脱落，提高了硅片吸盘的运行可靠性。然而，限位结构203也不是必须的。例如能够将安装通孔102的内部设置为阶梯形，从而无需额外设置的限位结构203就能够防止阶梯销201的脱落。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，硅片吸盘1能够采用真空方式或静电方式来吸附硅片。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，底座能够包括转子和定子，以使得硅片吸盘1能够随转子一起转动。通过这种方式，转子能够带动硅片吸盘并且从而带动硅片一起旋转，以校正硅片的位置偏差。

图5示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘处于第一状态时的示意图。

如图5所示，在硅片吸盘处于第一状态时，转子402和定子401的上下两端都是对齐的。硅片吸盘1中的阶梯销201被定子401顶起，并且因此复位弹簧202处于压缩状态。该阶梯销201的第一端(在此为上端)超出硅片吸盘1的第一表面(在此为上表面)的高度为H。此时，限位结构203不对复位弹簧202施加压紧力。在硅片吸盘1的第一状态下，硅片能够被多个阶梯销201顶起，以使得硅片能够以背面接触的方式由硅片机械手放置或者取出。

图6示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘与硅片机械手协作操作的示意图。假设阶梯销201的第一端超出硅片吸盘1的第一表面的高度H大于硅片机械手5的厚度，则硅片机械手5伸进硅片3和硅片吸盘1之间的空隙，并且以与硅片3的背面接触方式将硅片3放置在阶梯销201上或者从阶梯销201上取出硅片3。

而图7示出了根据本发明的一种实施方式的硅片吸盘处于第二状态时的示意图。

当转子402带动硅片吸盘1相对于定子402上升了一个高度h时，硅片吸盘1处于第二状态。此时，阶梯销201在复位弹簧202的回复力的作用下向下移动，直到触碰到限位结构203，而阶梯销201的第一端(在此为上端)已经完全落入安装通孔102中。优选地，使得阶梯销201的第一端不会高出硅片吸盘1的第一表面(在此为上表面)，于是阶梯销201不会触碰到硅片3，从而硅片3能够采用真空或者静电的方式吸附在硅片吸盘1上。优选地，使得阶梯销201的第二端(在此为下端)也不与定子401接触，从而转子能够无摩擦地带动硅片吸盘1和硅片3转动。

图8示出了图7中的硅片吸盘1的局部放大图。由图8可见，阶梯销201的第一端和第二端分别与硅片3和定子401存在一定的间隙。

采用本发明的硅片吸盘能够方便地进行硅片的套刻和检查工作，具体如下：

首先，当硅片吸盘1处于第一状态时(参见图5)，使用硅片机械手5将硅片3放置在硅片吸盘1的阶梯销201的第一端上。

在放置完硅片吸盘1后，硅片机械手5释放硅片3，并退回到硅片吸盘1之外的位置。此时，由多个阶梯销201来支撑硅片3。

接着，转子402带动硅片吸盘1上升距离h，而复位弹簧202伸展并且带动阶梯销201下降，硅片3也随之下降。当阶梯销201的第一端低于硅片吸盘1的第一表面时，硅片3的背面能够与硅片吸盘1的第一表面相接触。此时，启动真空吸附功能或者静电吸附功能，就能够使得硅片3被牢牢地吸附在硅片吸盘1上。

此时，就能够进行硅片套刻和检查校正的工作了。当出现误差时，转子402能够根据需求带动硅片吸盘1和硅片3旋转。

在完成套刻和检查工作之后，转子402又下移，使得阶梯销201又重新被定子401顶起，并且复位弹簧202被压缩。而阶梯销201的第一端又顶起硅片3，使得硅片3相对于硅片吸盘1的第一表面的距离为H。

最后，再次使用硅片机械手5从硅片3的背面吸附并且移出硅片3。

根据本发明的硅片吸盘采用了纯机械结构，其结构简单、重量较轻、制造成本低并且使用方便。同时，不需要对该硅片吸盘进行精确的控制，该硅片吸盘能够在较差的回位精度下顺利工作。

根据本发明的硅片吸盘能够用在硅片检测设备中。然而，本发明并不限制该硅片吸盘的应用场合。任何使用到该硅片吸盘的场合都在本发明的保护范围之内。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形和修改。

Claims (12)

1.一种硅片吸盘，其包括：

至少一个安装通孔，所述安装通孔由所述硅片吸盘的第一表面延伸至与所述第一表面相对的第二表面；

至少一个阶梯销，所述阶梯销被设置在所述安装通孔内；以及

至少一个复位弹簧，所述复位弹簧被设置在所述安装通孔内并且套在所述阶梯销上，

其中，所述硅片吸盘被固定在底座上；

其中，当所述硅片吸盘处于第一状态时，所述阶梯销的第二端被所述底座顶起，所述复位弹簧被压缩，并且所述阶梯销的第一端以第一高度高出所述硅片吸盘的所述第一表面；

其中，当所述硅片吸盘处于第二状态时，所述复位弹簧复位，所述阶梯销的所述第一端不高于所述硅片吸盘的所述第一表面，并且所述阶梯销的所述第二端以第二高度低于所述硅片吸盘的所述第二表面。

2.根据权利要求1所述的硅片吸盘，其还包括：

至少一个限位结构，所述限位结构用于避免所述阶梯销从所述安装通孔中脱落。

3.根据权利要求1或2所述的硅片吸盘，其还包括：

至少一个固定结构，所述固定结构用于将所述硅片吸盘固定在所述底座上。

4.根据权利要求1或2所述的硅片吸盘，其特征在于，所述硅片吸盘以真空方式或静电方式吸附硅片。

5.根据权利要求1或2所述的硅片吸盘，其特征在于，所述硅片吸盘包括三个相互之间为120度的安装通孔。

6.根据权利要求2所述的硅片吸盘，其特征在于，所述限位结构被实施为固定在所述安装通孔的内侧的卡簧结构。

7.根据权利要求3所述的硅片吸盘，其特征在于，所述固定结构包括：

至少一个台阶孔，所述台阶孔由所述硅片吸盘的第一表面延伸至与所述第一表面相对的第二表面；以及

至少一个螺栓，所述螺栓位于所述台阶孔内并且连接所述底座。

8.根据权利要求3所述的硅片吸盘，其特征在于，所述固定结构利用真空吸附的方式将所述硅片吸盘固定在所述底座上。

9.根据权利要求3所述的硅片吸盘，其特征在于，所述底座包括定子和转子，所述硅片吸盘通过所述固定结构被固定在所述转子上。

10.根据权利要求1所述的硅片吸盘，其特征在于，所述第一高度大于硅片机械手的厚度。

11.根据权利要求1所述的硅片吸盘，其特征在于，当所述硅片吸盘处于所述第二状态时，所述阶梯销的所述第一端不与硅片相接触，并且所述阶梯销的所述第二端不与所述底座相接触。

12.一种硅片检测设备，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的硅片吸盘。