CN112185885B - 一种用于卡夹硅片的卡盘销及用于保持硅片的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种用于卡夹硅片的卡盘销及硅片保持装置，所述卡盘销可以包括：从动部分；可拆分地装配至所述从动部分的抵接部分，其中，当所述从动部分被驱动时，所述抵接部分相对于所述硅片的周缘在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述抵接部分抵接所述硅片的周缘以卡夹所述硅片，在所述第二位置中，所述抵接部分远离所述硅片的周缘以松开所述硅片。

Description

一种用于卡夹硅片的卡盘销及用于保持硅片的装置
技术领域
本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种用于卡夹硅片的卡盘销及硅片保持装置。
背景技术
在利用硅片单片清洗设备对硅片进行单片清洗的过程中，需要对单个硅片进行保持。常规的硅片单片清洗设备中用于保持硅片的装置通常包括：用于支承硅片的卡盘；沿着卡盘的周向方向排列的多个卡盘销；以及驱动部件，驱动部件可以对所述多个卡盘销进行驱动以使所述多个卡盘销相对于硅片的周缘在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，所述多个卡盘销抵接硅片的周缘以卡夹硅片并将硅片固定至卡盘，使得硅片可以随着卡盘一起高速旋转以进行清洗操作，在第二位置中，所述多个卡盘销远离硅片的周缘以松开硅片并将硅片从卡盘释放，使得可以在硅片被清洗完成后通过机械手臂将硅片从卡盘取下，或者在卡盘尚未承载有硅片的情况下可以通过机械手臂将硅片承载在卡盘上。比如可以对直径为300mm的硅片进行清洗的Lam-research系列的硅片单片清洗设备中采用的就是上述的硅片保持装置。
在清洗设备的连续作业以对大量的硅片进行清洗的过程中，需要将每个待清洗硅片锁定到卡盘并且将每个清洗完成的硅片从卡盘解锁，因此卡盘销会频繁地抵接和离开硅片周缘，导致卡盘销的与硅片接触的部位被硅片的周缘切割、吞噬并产生毛刺，并反过来对硅片造成损伤，损害硅片质量。
为了避免上述情况的发生，目前采取的措施是定期更换卡盘销，更换频率通常为每周一次。将产生磨损的卡盘销拆卸并装配新的卡盘销大约需要半小时，而在拆装卡盘销之前还需要拆解清洗设备中的相关部件，因此卡盘销的整个更换过程会长达四至五个小时，此外，还需要试运行过程来验证装配上新的卡盘销的设备是否能够正常工作，由此造成了较长的宕机时间，对产能造成严重影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于卡夹硅片的卡盘销及用于保持硅片的装置，使得卡盘销能够以简单快捷的方式实现更换，缩短更换操作所需的宕机时间，降低对产能的影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于卡夹硅片的卡盘销，所述卡盘销可以包括：
从动部分；
可拆分地装配至所述从动部分的抵接部分，
其中，当所述从动部分被驱动时，所述抵接部分相对于所述硅片的周缘在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述抵接部分抵接所述硅片的周缘以卡夹所述硅片，在所述第二位置中，所述抵接部分远离所述硅片的周缘以松开所述硅片。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于保持硅片的装置，所述装置可以包括：
多个根据第一方面所述的卡盘销；
用于支承所述硅片的卡盘，所述多个卡盘销沿着所述卡盘的周向方向排列，其中，当所述多个卡盘销处于所述第一位置时将所述硅片固定至所述卡盘，当所述多个卡盘销处于所述第二位置时将所述硅片从所述卡盘释放；
驱动部件，所述驱动部件用于驱动每个卡盘销的所述从动部分。
本发明实施例提供了用于卡夹硅片的卡盘销及用于保持硅片的装置，在卡盘销的与硅片的周缘接触的部位，即抵接部分产生磨损而无法继续使用时，可以将该抵接部分拆离从动部分，并将新的抵接部分装配到从动部分以实现卡盘销的更新，而并不需要将整个卡盘销拆卸；由于抵接部分需要与硅片接触，因此是露出在卡盘销所安装于的设备的外部的，因此抵接部分与从动部分之间的拆装不需要对清洗设备进行拆解，由此只要抵接部分与从动部分之间的拆装是方便的，便可以以简单便捷的方式实现卡盘销的更新，从而极大地缩短了卡盘销的更新时间，保证了设备的产能。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的用于卡夹硅片的卡盘销以及硅片的立体示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的用于卡夹硅片的卡盘销以及硅片沿着图1中的线A-A剖切的剖视示意图；
图3示出了图2中的虚线方框部分的放大示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的用于保持硅片的装置的俯视示意图；
图5示出了根据本发明的实施例的用于保持硅片的装置的卡盘销以及驱动部件的具体示例的俯视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种用于卡夹硅片W的卡盘销100，所述卡盘销100可以包括：
从动部分110；
可拆分地装配至所述从动部分110的抵接部分120，
其中，当所述从动部分110被驱动时，例如图1中示出的绕从动旋转轴线O1转动时，所述抵接部分120相对于所述硅片W的周缘WE在例如图1中通过实线示出的第一位置与例如图1中通过虚线示出的第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述抵接部分120抵接所述硅片W的周缘WE以卡夹所述硅片W，在所述第二位置中，所述抵接部分120远离所述硅片W的周缘WE以松开所述硅片W。
需要说明的是，图1并非是按实际比例绘制的，而是为了清楚的目的相对于硅片W放大了卡盘销100。
需要说明的是，卡盘销100的从动部分110被驱动时的运动方式以及抵接部分120与从动部分110之间的位置关系等等涉及到卡盘销100的构造方式的方面可以以多种方式实现，图1中具体示出的卡盘销100并非旨在对此进行限制。举例来说，除了图1中示出的从动部分110绕从动旋转轴线O1转动，相应地，抵接部分120也通过转动相对于硅片W的周缘WE在第一位置与第二位置之间移动以外，从动部分110例如也可以在直线方向上平移，相应地，抵接部分120也可以通过平移相对于硅片W的周缘WE在第一位置与第二位置之间移动。
这样，在卡盘销100的与硅片W的周缘WE接触的部位，即抵接部分120产生磨损而无法继续使用时，可以将该抵接部分120拆离从动部分110，并将新的抵接部分120装配到从动部分110以实现卡盘销100的更新，而并不需要将整个卡盘销100拆卸；由于抵接部分120需要与硅片W接触，因此是露出在卡盘销100所安装于的比如清洗设备的外部的，因此抵接部分120与从动部分110之间的拆装不需要对清洗设备进行拆解，由此只要抵接部分120与从动部分110之间的拆装是方便的，便可以以简单便捷的方式实现卡盘销100的更新，从而极大地缩短了卡盘销100的更新时间，保证了清洗设备的产能。
而且，如在下文中详细描述的，卡盘销100除了与硅片W的周缘WE接触的部位即抵接部分120会产生磨损以外，接受驱动的部位即从动部分110也会产生磨损，在从动部分110的磨损尚未达到需要更换的程度而抵接部分120的磨损已经达到需要更换的程度的情况下，根据本发明的卡盘销能够实现仅对抵接部分120进行更换，由此能够减小备件费用。
在本发明的优选实施例中，仍然参见图1，所述从动部分110包括从动齿轮111，当所述从动齿轮111被驱动进行旋转时，所述从动部分110绕从动旋转轴线O1转动，并且所述抵接部分120被装配在偏离所述从动旋转轴线O1的位置处，由此能够实现在第一位置与第二位置之间移动。齿轮传动能够实现较高的传动精度，由此能够保证抵接部分120精确地位于与硅片W的周缘WE接触的第一位置，即不会导致没有夹紧硅片W的情况出现也不会导致压靠硅片W的力太大的情况出现，而且齿轮传动的传动效率较高，能够达到0.94至0.99，由此能够节约能量成本。
可以理解的是，上述的抵接部分120可拆分地装配至从动部分110也可以通过多种方式实现，在本发明的优选实施例中，参见图2和图3，所述从动部分110还包括偏离所述从动旋转轴线O1的突出部112，并且所述抵接部分120包括与所述突出部112匹配的凹入部121，所述抵接部分120通过所述突出部112与所述凹入部121之间的配合装配至所述从动部分110。
需要说明的是，抵接部分120可以具有多种具体结构或形状，本发明并不对此进行限制。优选地，抵接部分120成形为如在图3中详细示出的能够套设在突出部112上的帽状件。
上述设置方式能够实现抵接部分120与从动部分110之间快速便捷的拆分与装配，只要将抵接部分120的凹入部121配合至从动部分110的突出部112以及将抵接部分120的凹入部121与从动部分110的突出部112分离即可，由此能够极大地缩短卡盘销100的更新时间。
对于常规的卡盘销而言，由于需要与硅片周缘接触以对硅片进行卡夹，因此其材料需要为特定类型的适合于接触硅片的材料，该材料目前通常为可熔性聚四氟乙烯（Perfluoroalkoxy，PFA），但是另一方面，卡盘销还会与驱动部件接触以接受驱动部件的驱动，而驱动部件通常是由不锈钢制成的，因此由PFA制成的常规卡盘销的与驱动部件接触或啮合的部位易于产生磨损，以至于不再能够被驱动部件驱动，进而导致卡盘销不能正常地卡紧和松开硅片，在这种情况下有可能会造成碎片损失。因此，在本发明的优选实施例中，所述抵接部分120由适于与所述硅片W接触的材料制成，而所述从动部分110由适于齿轮传动的材料制成，通过使构成卡盘销100的从动部分110和抵接部分120由不同的材料制成，能够使卡盘销100分别满足与硅片W接触的要求以及接受驱动的要求，特别是在从动部分110由适于齿轮传动的材料制成的情况下，能够极大地延长卡盘销100的使用寿命，减小更换频率。
在本发明的优选实施例中，所述适于与所述硅片W接触的材料可以为与常规卡盘销相同的材料PFA。
齿轮传动部件通常是由钢材制成的，本发明中的从动部分110由于涉及到硅片处理，需要在普通钢材的基础上满足不会生锈的要求以避免对硅片造成损伤，因此在本发明的优选实施例中，所述适于齿轮传动的材料为不锈钢。而且，不锈钢材料与PFA材料相比费用低廉，因此与常规的整体由PFA制成的卡盘销相比，节约了成本。
参见图4和图5，本发明实施例还提供了一种用于保持硅片W的装置10，所述装置10可以包括：
多个根据本发明的卡盘销100；
用于支承所述硅片W的卡盘200，所述多个卡盘销100沿着所述卡盘200的周向方向排列，其中，当所述多个卡盘销100处于如在图4中示出的所述第一位置时将所述硅片W固定至所述卡盘200，当所述多个卡盘销100处于所述第二位置时将所述硅片W从所述卡盘200释放；
驱动部件300，所述驱动部件300用于驱动每个卡盘销100的所述从动部分110。
需要说明的是，驱动部件300进行驱动时的运动方式以及驱动部件300的数量等等涉及到驱动部件300的构造方式的方面可以以多种方式实现，图5中具体示出的驱动部件300并非旨在对此进行限制。
在本发明的优选实施例中，参见图1，所述从动部分110包括从动齿轮111，当所述从动齿轮111被驱动进行旋转时，所述从动部分110绕从动旋转轴线O1转动，所述抵接部分120被装配在偏离所述从动旋转轴线O1的位置处，并且参见图5，所述驱动部件300为绕如在图5中通过交叉十字示意性示出的驱动旋转轴线O2旋转并且与每个卡盘销100的从动部分110的从动齿轮111啮合的单个驱动齿轮。这种设置方式使得能够通过单个驱动部件实现对多个从动部件即卡盘销的从动部分的驱动，减少了部件数量并由此节约了成本。
在本发明的优选实施例中，参见图4，所述多个卡盘销100沿着所述卡盘200的周向方向均匀分布。这样的布置方式能够使得在通过多个盘销100对硅片W进行固定时获得更为稳定的固定效果。如在图4和图5中示出的卡盘销100的数量为六个的情况下，两个相邻的卡盘销100沿着卡盘200的周向方向的夹角为60度。
通常使用六个卡盘销100即可将硅片W稳定地固定至卡盘200，因此，在本发明的优选实施例中，参见图4和图5，所述多个卡盘销100的数量可以为六个。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于卡夹硅片的卡盘销，其特征在于，所述卡盘销包括：
从动部分；
可拆分地装配至所述从动部分的抵接部分，
其中，当所述从动部分被驱动时，所述抵接部分相对于所述硅片的周缘在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述抵接部分抵接所述硅片的周缘以卡夹所述硅片，在所述第二位置中，所述抵接部分远离所述硅片的周缘以松开所述硅片，
其中，所述从动部分包括从动齿轮，当所述从动齿轮被驱动进行旋转时，所述从动部分绕从动旋转轴线转动，并且所述抵接部分被装配在偏离所述从动旋转轴线的位置处，
其中，所述抵接部分由适于与所述硅片接触的材料制成，而所述从动部分由适于齿轮传动的材料制成，
其中，所述从动部分还包括偏离所述从动旋转轴线的突出部，并且所述抵接部分包括与所述突出部匹配的凹入部，所述抵接部分通过所述突出部与所述凹入部之间的配合装配至所述从动部分，
其中，所述抵接部分成形为能够套设在所述突出部上的帽状件。
2.根据权利要求1所述的卡盘销，其特征在于，所述适于与所述硅片接触的材料为PFA。
3.根据权利要求1所述的卡盘销，其特征在于，所述适于齿轮传动的材料为不锈钢。
4.一种用于保持硅片的装置，其特征在于，所述装置包括：
多个根据权利要求1至3中任一项所述的卡盘销；
用于支承所述硅片的卡盘，所述多个卡盘销沿着所述卡盘的周向方向排列，其中，当所述多个卡盘销处于所述第一位置时将所述硅片固定至所述卡盘，当所述多个卡盘销处于所述第二位置时将所述硅片从所述卡盘释放；
驱动部件，所述驱动部件用于驱动每个卡盘销的所述从动部分。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述从动部分包括从动齿轮，当所述从动齿轮被驱动进行旋转时，所述从动部分绕从动旋转轴线转动，所述抵接部分被装配在偏离所述从动旋转轴线的位置处，所述驱动部件为绕驱动旋转轴线旋转并且与每个卡盘销的从动部分的从动齿轮啮合的单个驱动齿轮。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述多个卡盘销沿着所述卡盘的周向方向均匀分布。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述多个卡盘销的数量为六个。
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