CN106856186A - 一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法 - Google Patents

一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法，所述硅片交接精度控制装置包括：一摩擦垫，具有用于与所述硅片接触的粗糙表面；一弹簧单元以及位于所述摩擦垫和所述弹簧单元之间的微行程单元，所述微行程单元受到向下的重力时，压缩所述弹簧单元发生形变。与现有技术相比，本发明能够有效地解决硅片交接过程中精度失控的问题，确保硅片交接精度。

Description

一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法
技术领域
本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法。
背景技术
微电子技术的发展促进了计算机技术、通信技术和其它电子信息技术的更新换代，在信息产业革命中起着重要的先导和基础作用，光刻机是微电子器件制造业中不可或缺的工具，硅片传输分系统是先进封装光刻机的重要组成子系统。在物料传输过程中，硅片的交接精度特别是经过预对准定心定向后硅片的交接精度直接影响整个分系统的上片精度。
随着市场的发展，某些特殊工艺片要求采用无接触方式传输，如采用伯努利片叉的方式传输硅片。但是，伯努利片叉和预对准交接过程中，有相当一段距离处于精度失控状态，这直接影响了硅片传输的上片精度。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法,解决硅片交接过程中精度失控的问题。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种硅片交接精度控制装置，包括：一摩擦垫，具有用于与该硅片接触的粗糙表面；一弹簧单元以及位于该摩擦垫和该弹簧单元之间的微行程单元，该微行程单元受到向下的重力时，压缩该弹簧单元发生形变。
更进一步地，该微行程单元包括一轴、套设在该轴外侧的轴承套，以及设于该轴与轴承套之间的滑动部件。
更进一步地，该滑动部件包括滚动钢球和钢球保持器。
更进一步地，该摩擦垫的粗糙表面呈网状。
更进一步地，该摩擦垫采用橡胶材料。
更进一步地，该微行程单元与该弹簧单元之间还包括一垫片。
本发明同时公开一种硅片交接精度控制装置的硅片吸附台，包括：一安装座以及位于该安装座上的硅片承片件，该硅片承片件的上表面分布有若干吸附用的真空孔和若干组该硅片交接精度控制装置；初始时，该硅片交接精度控制装置高于该硅片承片件第一距离H1，承载该硅片后，该硅片交接精度控制装置低于或等于该硅片承片件。
更进一步地，该硅片交接精度控制装置设有三组，并呈等边三角形分布于该硅片承片件的上表面上。
更进一步地，该硅片承片件的上表面的边缘设有柔性吸附圈，该硅片与该柔性吸附圈接触后，该硅片与该硅片承片件的上表面之间形成密闭空腔。
更进一步地，该第一距离H1需满足：k*H1<G，其中，k为该弹簧单元的弹性系数，G为该硅片的重量。
本发明还公开一种硅片传输系统，采用如上文所述的硅片交接精度控制装置，在硅片交接时限制硅片偏移。
本发明还公开一种硅片传输系统，其特征在于，采用如上文所述的硅片吸附台，在硅片交接时承接该硅片。
本发明还公开一种硅片交接精度控制装置的硅片交接方法，伯努利片叉吸附硅片运动到硅片吸附台的硅片承片件上方，下降到该硅片的下表面与位于硅片承片件上的该硅片交接精度控制装置接触后释放硅片；该硅片交接精度控制装置限制该硅片偏移，并在该硅片重力作用下下降，下降第二距离H2后该硅片与该硅片承片件的上表面接触，之后该硅片被该硅片承片件吸附，交接完成。
更进一步地，该第二距离H2需满足：k*H2<G，其中，k为该弹簧单元的弹性系数，G为该硅片的重量。
与现有技术相比较，本发明提供了一种硅片交接精度控制装置，该精度控制装置能在伯努利片叉传输硅片至预对准系统过程中改善硅片交接精度失控状态时的精度控制。
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是本发明涉及的硅片吸附台的结构示意图；
图2是本发明涉及的硅片交接精度控制装置的剖视图；
图3是图2中硅片交接精度控制装置的放大示意图；
图4是本发明涉及的硅片到达摩擦垫顶部之前硅片交接精度控制装置的状态示意图；
图5是本发明涉及的硅片刚接触摩擦垫顶部时硅片交接精度控制装置的状态示意图；
图6是本发明涉及的硅片刚接触柔性吸附圈顶部时硅片交接精度控制装置的状态示意图；
图7是本发明涉及的硅片完全被吸附到硅片承片件上时硅片交接精度控制装置的状态示意图；
图8是本发明涉及的硅片交接精度控制装置的摩擦垫的结构示意图；
图9是本发明涉及的硅片交接方法的流程图。
主要图示说明
1-硅片交接精度控制装置 2-硅片承片件
3-安装座 4-柔性吸附圈
5-硅片 6-伯努利片叉
11-摩擦垫 12-轴
13-轴承套 14-弹簧垫片
15-弹簧 21-真空孔
121-滚动钢球 122-钢球保持器。
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。
本发明的目的在于提供一种硅片交接精度控制装置、硅片吸附台、硅片传输系统及硅片交接方法，能在伯努利片叉传输硅片至硅片吸附台进行预对准过程中改善硅片交接精度失控状态时的精度控制。
如图1所示，硅片吸附台包括一安装座3以及位于安装座3上的硅片承片件2，硅片承片件2的上表面上分布有若干真空孔21和若干组硅片交接精度控制装置1；初始时，硅片交接精度控制装置1高于硅片承片件2第一距离C1，承载硅片后，硅片交接精度控制装置1低于或等于硅片承片件2。较佳地，硅片承片件2的上表面的边缘设有柔性吸附圈4，硅片与柔性吸附圈4接触后，硅片与硅片承片件2的上表面之间形成密闭空腔，初始时，硅片交接精度控制装置1高于柔性吸附圈4第一距离C1，承载硅片后，硅片交接精度控制装置1低于或等于柔性吸附圈4。较佳地，硅片交接精度控制装置1设有三组，并呈等边三角形分布于硅片承片件2的上表面上。
如图2、3所示，硅片交接精度控制装置1从上之下依次包括摩擦垫11、微行程单元、弹簧垫片14和弹簧15。微行程单元包括一轴12、套设在轴12外侧的轴承套13，以及设于轴12与轴承套13之间的滑动部件，较佳地，滑动部件包括滚动钢球121和钢球保持器122。微行程单元受到向下的重力时，轴12通过滑动部件在轴承套13内向下滑动，进而通过弹簧垫片14下压弹簧15使其发生形变。
摩擦垫11具有用于与硅片5接触的粗糙表面，该粗糙表面的作用在于使硅片和摩擦垫11之间的摩擦力大于影响硅片位置偏移的力（如不平衡气流作用力）。初始时，摩擦垫11高于柔性吸附圈4第一距离C1，如图4所示。摩擦垫11的结构如图8所示，较佳的摩擦垫11与硅片接触的粗糙表面为网状结构，摩擦垫11由橡胶材料制成。
如图4所示，伯努利片叉6吸附硅片5到交接位置的上方，还未开始交接时，弹簧15的长度为b1，弹簧15的压缩量为b-b1,弹簧15的弹力为F11，F11=k*（b-b1）,其中b为弹簧15不受压时的长度，k为弹簧15的弹性系数，此时处于平衡状态，作用压在弹簧15上的力为F=F11。
如图5所示，伯努利片叉6下降到距离硅片承片件2上柔性吸附圈4 C1时，硅片5下表面和摩擦垫11的上表面接触，此时弹簧15的长度为b1。伯努利片叉正压关闭，硅片承片件2的吸附真空打开。硅片下表面和摩擦垫11存在摩擦力F21，此摩擦力阻止硅片的偏移。由于增加硅片的重量G，此时作用在弹簧15上的力为F+G>F11，弹簧15被压缩，微型行程单元的轴12下降，硅片下降。当硅片移动至如图6所示位置，即硅片下表面和柔性吸附圈4接触，硅片下表面与硅片承片件2之间形成密封腔体，此时，真空对硅片作用一个向下的较大吸附力F31，此状态下弹簧15的长度为b2，弹簧15的弹力F12=k*(b-b2)，作用在微型行程单元的轴12上向上的力为F12,向下的力为F+G+F31，由于F12<F+G<F+G+F31，轴12继续下降。直至硅片下降至如图7所示位置，即硅片下表面和硅片承片件2的上表面接触，此时弹簧15的长度为b3，弹簧15的弹力F13=k*(b-b3)，作用在微型行程单元的轴12上向上的力为F13,向下的力为F+G+F31，F13=F+G+F31。通过硅片和摩擦垫11的摩擦作用，以及硅片承片件2的吸附作用，硅片固定在轴12上不动，硅片的X/Y向交接精度通过微型行程单元的径向精度保证，Z向精度通过硅片承片件2保证，RX/RY通过三组硅片交接精度控制装置1的X/Y方向水平度保证。
本发明中硅片和摩擦垫11的摩擦力大于影响硅片位置偏移的力（如不平衡气流作用力）；本发明中初始状态弹簧15的弹力F11等于作用在弹簧15上向下的力F。本发明中硅片未下压摩擦垫11时，摩擦垫11高于柔性吸附圈4 第一距离C1，在硅片由图5下降到图6位置时，弹簧15被压缩了(b1-b2)，弹簧15的弹力差为k*(b1-b2)，为使硅片继续下降，此弹力应满足k*(b1-b2)<G，由于C1=(b1-b2),因此初始时C1应满足k*C1<G。
本发明同时提供一种针对该硅片交接精度控制装置的硅片交接方法。方法的实施步骤具体如图9所示：
S1：伯努利片叉6吸附硅片5，并且运动到硅片承片件2正上方，距离硅片交接精度控制装置1的摩擦垫11高度为a1,准备进行硅片交接；
S2：伯努利片叉6带硅片5向下运动，当下降到硅片5距离柔性吸附圈4高度为C1时，硅片5的下表面接触到硅片交接精度控制装置1的摩擦垫11；
S3：伯努利片叉6关闭正压，硅片承片件2打开真空，此时由于硅片5距离硅片承片件2上的真空孔21较远，真空还未产生对硅片5的吸附力；
S4：硅片5由于重力作用继续下降，下降过程中，摩擦垫11对硅片5的静摩擦力抵消硅片5运动过程中的偏移；
S5：硅片5继续下降，运动到硅片5的下表面接触到柔性吸附圈4时，与硅片承片件2的上表面之间形成密闭腔体，接着真空吸附硅片5至硅片承片件2上；
S6：交接完成。
本发明实施例还进一步提供一种硅片传输系统，包括上述实施例所述的硅片吸附台和硅片交接装置1，具体说明详见上述实施例，此处不再赘述。
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 (15)

1.一种硅片交接精度控制装置，其特征在于，包括：一摩擦垫，具有用于与所述硅片接触的粗糙表面；一弹簧单元以及位于所述摩擦垫和所述弹簧单元之间的微行程单元，所述微行程单元受到向下的重力时，压缩所述弹簧单元发生形变。
2.如权利要求1所述硅片交接精度控制装置，其特征在于，所述微行程单元包括一轴、套设在所述轴外侧的轴承套，以及设于所述轴与轴承套之间的滑动部件。
3.如权利要求2所述硅片交接精度控制装置，其特征在于，所述滑动部件包括滚动钢球和钢球保持器。
4.如权利要求1所述硅片交接精度控制装置，其特征在于，所述摩擦垫的粗糙表面呈网状。
5.如权利要求1所述硅片交接精度控制装置，其特征在于，所述摩擦垫采用橡胶材料。
6.如权利要求1所述硅片交接精度控制装置，其特征在于，所述微行程单元与所述弹簧单元之间还包括一垫片。
7.一种采用如权利要求1至6中任一所述的硅片交接精度控制装置的硅片吸附台，其特征在于，包括：一安装座以及位于所述安装座上的硅片承片件，所述硅片承片件的上表面分布有若干吸附用的真空孔和若干组所述硅片交接精度控制装置；初始时，所述硅片交接精度控制装置高于所述硅片承片件第一距离H1，承载所述硅片后，所述硅片交接精度控制装置低于或等于所述硅片承片件。
8.如权利要求7所述的硅片吸附台，其特征在于，所述硅片交接精度控制装置设有三组，并呈等边三角形分布于所述硅片承片件的上表面上。
9.如权利要求7所述的硅片吸附台，其特征在于，所述硅片承片件的上表面的边缘设有柔性吸附圈，所述硅片与所述柔性吸附圈接触后，所述硅片与所述硅片承片件的上表面之间形成密闭空腔。
10.如权利要求7所述的硅片吸附台，其特征在于，所述第一距离H1需满足：k*H1<G，其中，k为所述弹簧单元的弹性系数，G为所述硅片的重量。
11.一种硅片传输系统，其特征在于，采用如权利要求1至6任一所述的硅片交接精度控制装置，在硅片交接时限制硅片偏移。
12.一种硅片传输系统，其特征在于，采用如权利要求7所述的硅片吸附台，在硅片交接时承接所述硅片。
13.一种硅片传输系统，其特征在于，采用如权利要求8、9或10中任一所述的硅片吸附台，在硅片交接时承接所述硅片。
14.一种采用如权利要求1至6中任一所述的硅片交接精度控制装置的硅片交接方法，其特征在于，伯努利片叉吸附硅片运动到硅片吸附台的硅片承片件上方，下降到所述硅片的下表面与位于硅片承片件上的所述硅片交接精度控制装置接触后释放硅片；所述硅片交接精度控制装置限制所述硅片偏移，并在所述硅片重力作用下下降，下降第二距离H2后所述硅片与所述硅片承片件的上表面接触，之后所述硅片被所述硅片承片件吸附，交接完成。
15.如权利要求14所述的硅片交接方法，其特征在于，所述第二距离H2需满足：k*H2<G，其中，k为所述弹簧单元的弹性系数，G为所述硅片的重量。
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