CN107731729A - 晶圆传输夹持机构及应用其的cmp设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆传输夹持机构及应用其的CMP设备，涉及晶圆传输技术领域，以解决现有的传输旋转臂夹持机构生产量低且加工成本高的技术问题。本发明所述的晶圆传输夹持机构，包括：安装在转轴上的摆臂，以及安装在摆臂的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；每个单指组件均包括：单指柱，单指柱的一端连接有单指、另一端连接有单指座，且单指柱的外侧套装有弹簧；单指座的开口槽内固定有连接块，且连接块的螺纹孔内连接有气缸的活塞杆；对应气缸的活塞杆处设有检测反馈传感器，用于监测气缸的活塞杆的位移变化量。

Description

晶圆传输夹持机构及应用其的CMP设备
技术领域
本发明涉及晶圆传输技术领域，特别涉及一种晶圆传输夹持机构及应用其的CMP设备。
背景技术
在半导体集成电路制造行业里，淀积后的晶圆金属层至少有3层以上，无法形成有效光刻，因此需要对各层的表面光洁度进行平坦化。目前最普及的平坦化方法是化学机械抛光技术提供的全局平坦化，它能够将整个晶圆上的高低起伏全部磨成理想厚度。
在实现晶圆全局平坦化工艺过程中，从晶圆的抓取，中间环节的传输，抛光研磨及后续清洗封装，各模组不仅要稳定、高效运行，而且要保证晶圆的成片率。其中，传输模组在平坦化工艺中既要将晶圆传输到待抛光研磨状态，又要将已平坦化的晶圆传输到下一个工艺环节中。
然而，本申请发明人发现，现有技术中，常用的传输旋转臂的夹持机构响应速度慢、定位不准确、工艺流程的间隔周期长，且容易对晶圆产生刮痕及其他损坏，从而大大降低了晶圆的生产量，并提高了加工成本。
因此，如何提供一种稳定性好、响应速度快、定位准确的晶圆传输夹持机构及应用其的CMP设备，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆传输夹持机构及应用其的CMP设备，以解决现有的传输旋转臂夹持机构生产量低且加工成本高的技术问题。
本发明提供一种晶圆传输夹持机构，包括：安装在转轴上的摆臂，以及安装在所述摆臂的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；每个所述单指组件均包括：单指柱，所述单指柱的一端连接有单指、另一端连接有单指座，且所述单指柱的外侧套装有弹簧；所述单指座的开口槽内固定有连接块，且所述连接块的螺纹孔内连接有气缸的活塞杆；对应所述气缸的活塞杆处设有检测反馈传感器，用于监测所述气缸的活塞杆的位移变化量；当承载座内有晶圆待传输时，安装在所述转轴上的所述摆臂旋转至所述承载座的正上方，所述气缸内的活塞杆伸长，并带动所述连接块伸出运动，以间接带动所述单指柱滑动，当所述检测反馈传感器检测到所述单指的位置大于所述晶圆的半径时，所述转轴带动所述摆臂下降至待夹持状态；所述气缸的活塞杆缓慢缩回，当所述检测反馈传感器检测到位移量满足所述单指能够卡住所述晶圆时，所述单指组件停止运动；多个所述单指组件夹持所述晶圆时产生的位移偏差量通过套装在所述单指柱上的所述弹簧做微小调整，待调整结束后，所述转轴驱动夹持所述晶圆的所述摆臂进行下一道工艺。
其中，所述单指上设有V型切口，所述V型切口用于卡住所述晶圆。
具体地，所述单指座为阶梯型单指座。
实际应用时，所述单指座的侧面连接有滑块，且所述滑块与导轨配合并组成具有导向支撑作用的移动副。
其中，所述导轨固定在导轨座上，且所述导轨座固定在所述摆臂的内表面。
具体地，多个所述单指组件沿所述晶圆的圆周方向呈均匀分布。
进一步地，所述晶圆传输夹持机构包括有三个所述单指组件，且三个所述单指组件沿所述晶圆的圆周方向呈均匀分布。
实际应用时，所述摆臂包括一体成型设置的直柄部和圆盘部，所述直柄部与所述转轴连接，所述圆盘部安装有所述单指组件。
其中，所述圆盘部的直径小于所述晶圆的直径。
相对于现有技术，本发明所述的晶圆传输夹持机构具有以下优势：
本发明提供的晶圆传输夹持机构，包括：安装在转轴上的摆臂，以及安装在摆臂的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；每个单指组件均包括：单指柱，单指柱的一端连接有单指、另一端连接有单指座，且单指柱的外侧套装有弹簧；单指座的开口槽内固定有连接块，且连接块的螺纹孔内连接有气缸的活塞杆；对应气缸的活塞杆处设有检测反馈传感器，用于监测气缸的活塞杆的位移变化量；当承载座内有晶圆待传输时，安装在转轴上的摆臂旋转至承载座的正上方，气缸内的活塞杆伸长，并带动连接块伸出运动，以间接带动单指柱滑动，当检测反馈传感器检测到单指的位置大于晶圆的半径时，转轴带动摆臂下降至待夹持状态；气缸的活塞杆缓慢缩回，当检测反馈传感器检测到位移量满足单指能够卡住晶圆时，单指组件停止运动；多个单指组件夹持晶圆时产生的位移偏差量通过套装在单指柱上的弹簧做微小调整，待调整结束后，转轴驱动夹持晶圆的摆臂进行下一道工艺。由此分析可知，本发明提供的晶圆传输夹持机构中，各个单指组件各自独立驱动，并且每个单指配有弹簧的阻尼单元，以及检测反馈传感器的控制系统，由于设置有检测反馈传感器用于监测气缸的活塞杆的位移变化量，因此稳定性好且定位准确同时响应速度快，由于单指柱的外侧套装有弹簧用于对夹持时产生的位移偏差量进行微小调整，因此具有弹性调节的软夹持不易对晶圆产生划痕及损坏。综上，本发明提供的晶圆传输夹持机构稳定性好、响应速度快、定位准确，既便于抓取晶圆，又能够提高传输效率，降低晶圆损坏风险，从而有效提高晶圆的生产量，并降低加工成本。
本发明还提供一种CMP设备，包括：如上述任一项所述的晶圆传输夹持机构。
所述CMP设备与上述晶圆传输夹持机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的立体结构示意图；
图2为图1中单指组件部分的放大结构示意图；
图3为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的主视结构示意图。
图中：1－单指柱；2－单指；3－弹簧；4－单指座；5－滑块；6－导轨；7－导轨座；8－连接块；9－气缸；10－检测反馈传感器；11－摆臂；12－转轴；13－晶圆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的立体结构示意图；图2为图1中单指组件部分的放大结构示意图；图3为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的俯视结构示意图；图4为本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的主视结构示意图。
如图1－图4所示，本发明实施例提供一种晶圆传输夹持机构，包括：安装在转轴12上的摆臂11，以及安装在摆臂11的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；每个单指组件均包括：单指柱1，单指柱1的一端连接有单指2、另一端连接有单指座4，且单指柱1的外侧套装有弹簧3；单指座4的开口槽内固定有连接块8，且连接块8的螺纹孔内连接有气缸9的活塞杆；对应气缸9的活塞杆处设有检测反馈传感器10，用于监测气缸9的活塞杆的位移变化量；当承载座内有晶圆13待传输时，安装在转轴12上的摆臂11旋转至承载座的正上方，气缸9内的活塞杆伸长，并带动连接块8伸出运动，以间接带动单指柱1滑动，当检测反馈传感器10检测到单指2的位置大于晶圆13的半径时，转轴12带动摆臂11下降至待夹持状态；气缸9的活塞杆缓慢缩回，当检测反馈传感器10检测到位移量满足单指2能够卡住晶圆13时，单指组件停止运动；多个单指组件夹持晶圆13时产生的位移偏差量通过套装在单指柱1上的弹簧3做微小调整，待调整结束后，转轴12驱动夹持晶圆13的摆臂11进行下一道工艺。
相对于现有技术，本发明实施例所述的晶圆传输夹持机构具有以下优势：
本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构，如图1－图4所示，包括：安装在转轴12上的摆臂11，以及安装在摆臂11的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；每个单指组件均包括：单指柱1，单指柱1的一端连接有单指2、另一端连接有单指座4，且单指柱1的外侧套装有弹簧3；单指座4的开口槽内固定有连接块8，且连接块8的螺纹孔内连接有气缸9的活塞杆；对应气缸9的活塞杆处设有检测反馈传感器10，用于监测气缸9的活塞杆的位移变化量；当承载座内有晶圆13待传输时，安装在转轴12上的摆臂11旋转至承载座的正上方，气缸9内的活塞杆伸长，并带动连接块8伸出运动，以间接带动单指柱1滑动，当检测反馈传感器10检测到单指2的位置大于晶圆13的半径时，转轴12带动摆臂11下降至待夹持状态；气缸9的活塞杆缓慢缩回，当检测反馈传感器10检测到位移量满足单指2能够卡住晶圆13时，单指组件停止运动；多个单指组件夹持晶圆13时产生的位移偏差量通过套装在单指柱1上的弹簧3做微小调整，待调整结束后，转轴12驱动夹持晶圆13的摆臂11进行下一道工艺。由此分析可知，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，各个单指组件各自独立驱动，并且每个单指2配有弹簧3的阻尼单元，以及检测反馈传感器10的控制系统，由于设置有检测反馈传感器10用于监测气缸9的活塞杆的位移变化量，因此稳定性好且定位准确同时响应速度快，由于单指柱1的外侧套装有弹簧3用于对夹持时产生的位移偏差量进行微小调整，因此具有弹性调节的软夹持不易对晶圆13产生划痕及损坏。综上，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构稳定性好、响应速度快、定位准确，既便于抓取晶圆13，又能够提高传输效率，降低晶圆13损坏风险，从而有效提高晶圆13的生产量，并降低加工成本。
此处需要补充说明的是，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，每个单指组件的结构均一致，因此仅对其中的一个单指组件进行了详细描述；此外，在工作时，各个单指组件的动作过程也一致，因此也仅对其中的一个单指组件的动作过程进行了详细描述。
其中，为了便于单指2对晶圆13进行夹持，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，如图1和图2所示，上述单指2上可以设有V型切口，从而通过该V型切口用于卡住晶圆13，以实现良好地夹持操作。
具体地，为了便于各个部件的装配，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，上述单指座4可以为阶梯型单指座。
实际应用时，为了进一步提高晶圆传输夹持机构的稳定性，如图1－图3所示，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，上述单指座4的侧面可以连接有滑块5，且该滑块5与导轨6配合并组成具有导向支撑作用的移动副，从而气缸9内的活塞杆伸长，能够带动连接块8伸出运动，并间接带动单指柱1沿着滑块5及导轨6的导向方向滑动，进而通过该移动副进一步有效提高单指柱1移动时的稳定性。
其中，为了良好地实现导轨6的装配，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，如图1－图3所示，上述导轨6可以固定在导轨座7上，且该导轨座7固定在摆臂11的内表面。
具体地，为了保证晶圆13被夹持时的稳定性，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，上述多个单指组件优选为沿晶圆13的圆周方向呈均匀分布。
进一步地，综合考虑稳定性、加工成本及空间利用情况等，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，如图1和图3所示，上述晶圆传输夹持机构可以优选为包括有三个单指组件，且三个单指组件沿晶圆13的圆周方向呈均匀分布。
实际应用时，如图1和图3所示，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，上述摆臂11可以包括一体成型设置的直柄部和圆盘部；具体地，该直柄部与转轴12连接，该圆盘部安装有单指组件。
进一步地，如图1和图3所示，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构中，上述圆盘部的直径小于晶圆13的直径设置。
下面借助附图对本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构的工作过程进行详细描述：
如图1－图4所示，本发明实施例提供的晶圆传输夹持机构工作时，当承载座内有晶圆13待传输时，安装在转轴12上的摆臂11旋转至承载座的正上方，气缸9内的活塞杆伸长，并带动连接块8伸出运动，以间接带动单指柱1沿着滑块5及导轨6的导向方向滑动，当检测反馈传感器10检测到单指2的位置大于晶圆13的半径时，转轴12带动摆臂11下降至待夹持状态；气缸9的活塞杆缓慢缩回，当检测反馈传感器10检测到位移量满足单指2能够卡住晶圆13时，单指组件停止运动；多个单指组件夹持晶圆13时产生的位移偏差量通过套装在单指柱1上的弹簧3做微小调整，待调整结束后，转轴12驱动夹持晶圆13的摆臂11进行下一道工艺。
本发明实施例还提供一种CMP设备，包括：如上述任一项所述的晶圆传输夹持机构。
本发明实施例提供的CMP设备中设置有晶圆传输夹持机构，且各个单指组件各自独立驱动，并且每个单指2配有弹簧3的阻尼单元，以及检测反馈传感器10的控制系统，由于设置有检测反馈传感器10用于监测气缸9的活塞杆的位移变化量，因此稳定性好且定位准确同时响应速度快，由于单指柱1的外侧套装有弹簧3用于对夹持时产生的位移偏差量进行微小调整，因此具有弹性调节的软夹持不易对晶圆13产生划痕及损坏。综上，本发明实施例提供的CMP设备稳定性好、响应速度快、定位准确，既便于抓取晶圆13，又能够提高传输效率，降低晶圆13损坏风险，从而有效提高晶圆13的生产量，并降低加工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆传输夹持机构，其特征在于，包括：安装在转轴上的摆臂，以及安装在所述摆臂的内表面的可实现单指伸缩运动的至少两个单指组件；
每个所述单指组件均包括：单指柱，所述单指柱的一端连接有单指、另一端连接有单指座，且所述单指柱的外侧套装有弹簧；所述单指座的开口槽内固定有连接块，且所述连接块的螺纹孔内连接有气缸的活塞杆；对应所述气缸的活塞杆处设有检测反馈传感器，用于监测所述气缸的活塞杆的位移变化量；
当承载座内有晶圆待传输时，安装在所述转轴上的所述摆臂旋转至所述承载座的正上方，所述气缸内的活塞杆伸长，并带动所述连接块伸出运动，以间接带动所述单指柱滑动，当所述检测反馈传感器检测到所述单指的位置大于所述晶圆的半径时，所述转轴带动所述摆臂下降至待夹持状态；所述气缸的活塞杆缓慢缩回，当所述检测反馈传感器检测到位移量满足所述单指能够卡住所述晶圆时，所述单指组件停止运动；多个所述单指组件夹持所述晶圆时产生的位移偏差量通过套装在所述单指柱上的所述弹簧做微小调整，待调整结束后，所述转轴驱动夹持所述晶圆的所述摆臂进行下一道工艺。
2.根据权利要求1所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述单指上设有V型切口，所述V型切口用于卡住所述晶圆。
3.根据权利要求1所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述单指座为阶梯型单指座。
4.根据权利要求1－3中任一项所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述单指座的侧面连接有滑块，且所述滑块与导轨配合并组成具有导向支撑作用的移动副。
5.根据权利要求4所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述导轨固定在导轨座上，且所述导轨座固定在所述摆臂的内表面。
6.根据权利要求1所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，多个所述单指组件沿所述晶圆的圆周方向呈均匀分布。
7.根据权利要求1所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述晶圆传输夹持机构包括有三个所述单指组件，且三个所述单指组件沿所述晶圆的圆周方向呈均匀分布。
8.根据权利要求1所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述摆臂包括一体成型设置的直柄部和圆盘部，所述直柄部与所述转轴连接，所述圆盘部安装有所述单指组件。
9.根据权利要求8所述的晶圆传输夹持机构，其特征在于，所述圆盘部的直径小于所述晶圆的直径。
10.一种CMP设备，其特征在于，包括：如上述权利要求1－9中任一项所述的晶圆传输夹持机构。
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CN114454075A (zh) * 2021-03-03 2022-05-10 华中科技大学 凸轮驱动的晶圆定位及托起装置
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