CN115881609A - 硅片承载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体设备技术领域，公开了硅片承载装置。该硅片承载装置包括承载机构、旋转机构和电滑环，承载机构设有若干个用以吸附硅片的吸附件；承载机构设于旋转机构上，能在旋转机构带动下在平面内转动，旋转机构中设有控制件和若干根通气管路，若干根通气管路一端均连接控制件，另一端连通吸附件，通气管路与吸附件一一对应；电滑环设于旋转机构远离承载机构的一端内部，电滑环与控制件电连接；旋转接头的旋转端设置在电滑环内，且通过供气管连接控制件，以能选择性地使若干个吸附件吸附不同尺寸的硅片。本发明能承载不同尺寸的硅片并能进行旋转，避免由于设置多根通气管路而在旋转时发生缠绕，同时能够降低装置高度，减小阿贝尔误差。

Description

硅片承载装置

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及硅片承载装置。

背景技术

晶圆是制造硅半导体电路所用的硅晶片，即硅片。由于集成电路的制造技术不断发展，为满足在硅片上进行多层布线等操作，需要硅片具有较高的表面质量，因此需要在生产过程中对硅片进行检测。

现有硅片生产检测设备中，为适应不同的硅片尺寸大小，承载硅片的载盘(Chuck)通常有三种方式：其一，载盘只有X、Y向运动，没有旋转运动，载盘上可以容纳不同尺寸规格的硅片，并通过静电吸附或真空吸附的方式将硅片固定于载盘上。这种承载方式由于没有旋转运动，吸附管路布置不易发生问题，但是对硅片的检测具有局限性。其二，载盘在X、Y向运动的基础上，还具有旋转运动。该设置方式通常采用真空吸附硅片，为兼容多种规格的硅片，需要设置多条管路，通常会采用气滑环，以避免引起管路缠绕。但由于气滑环内需要设置多条气路来兼容各种规格的硅片，需要的气路越多，气滑环的体积越大，如图1和图2所示：单路气滑环的高度H1约为34mm，直径D1为14mm；两路气滑环的高度H2约为50mm，直径D2为35mm，从而使设备的整体体积增大，使用不便。其三，为适应不同规格的硅片，更换不同规格的载盘，虽然能减小单个设备的体积，但兼容性较差，检测时操作不便。

发明内容

本发明的目的在于提供硅片承载装置，以承载不同尺寸的硅片并能进行旋转，避免由于设置多根通气管路而在旋转时发生缠绕的同时，能够降低装置高度，减小阿贝尔误差。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

硅片承载装置，包括：

承载机构，所述承载机构上设有若干个吸附件，用以吸附所述硅片；

旋转机构，所述承载机构设于所述旋转机构上，所述承载机构能在所述旋转机构的带动下在平面内转动，所述旋转机构中设有控制件和若干根通气管路，若干根所述通气管路的一端均连接所述控制件，所述通气管路的另一端连通所述吸附件，所述通气管路与所述吸附件一一对应设置；

电滑环，设于所述旋转机构远离所述承载机构的一端内部，所述电滑环与所述控制件电连接；

旋转接头，所述旋转接头的旋转端设置在所述电滑环内，且连接供气管的一端，所述供气管的另一端连接所述控制件，以能选择性地使若干个所述吸附件吸附不同尺寸的所述硅片。

可选地，所述控制件设有若干个，若干个所述控制件分别连接不同的所述通气管路，以能通过所述承载机构上不同区域的所述吸附件吸附所述硅片。

可选地，所述承载机构至少包括第一吸附部和第二吸附部，所述第二吸附部与所述第一吸附部共同形成承载面，所述第一吸附部和所述第二吸附部分别对应连接不同的所述控制件，以能调整吸附区域的面积和位置。

可选地，所述供气管靠近所述控制件的一端设有分流件，所述分流件与所述供气管转动连接，以使所述供气管能连通若干个所述控制件。

可选地，所述旋转机构包括第一固定部和第一旋转部，所述第一旋转部套设于所述第一固定部内，所述第一旋转部外周设有驱动件，所述驱动件在电机的带动下转动，以使所述第一旋转部旋转。

可选地，所述第一旋转部包括转轴，所述转轴轴向位于所述电滑环与所述控制件之间，所述驱动件能带动所述转轴转动，所述转轴通过轴承设置于所述第一固定部上，以使所述第一旋转部能相对于所述第一固定部旋转。

可选地，所述第一旋转部还包括减速器，所述减速器的一端连接所述转轴远离所述电滑环的一端，所述减速器的另一端连接所述承载机构，以能带动所述承载机构旋转。

可选地，所述电滑环与所述转轴均为中空设置，使所述供气管能穿设于所述电滑环和所述转轴，以与所述控制件连接。

可选地，所述电滑环包括第二固定部和第二旋转部，所述第二旋转部套设于所述第二固定部内，所述第二固定部连接所述第一固定部，所述第二旋转部电连接所述控制件，所述旋转接头的固定端连接所述第二固定部，所述旋转端设于所述第二旋转部内，以使所述供气管能通过所述旋转接头连接驱动机构。

可选地，还包括旋转检测机构，所述旋转检测机构设于所述承载机构下方，以检测所述承载机构的转动角度。

有益效果：

本发明提供的硅片承载装置，将硅片放置于承载机构上，通过旋转机构带动其上所设置的承载机构旋转，从而使硅片能在平面内转动，以便对硅片进行检测；旋转机构远离承载机构的一端内设有电滑环，电滑环与控制件电连接，由于电滑环体积小且设置于旋转机构内，能减小装置的整体高度，从而减小检测时的阿贝尔误差，优化检测效果；该装置通过一根供气管的一端连接电滑环内的旋转接头旋转端，另一端连接控制件，并且控制件上连接多根通气管路，每根通气管路对应于一个设置于承载机构上的吸附件，从而在设置多根通气管路以实现吸附不同尺寸的硅片提高兼容性的同时，使控制件靠近电滑环的一侧仅有一根供气管，通过旋转接头的旋转端实现相对转动，有效避免了在承载机构旋转时发生缠绕的问题。本发明提供的硅片承载装置，能承载不同尺寸的硅片并能进行旋转，避免在旋转时多根通气管路缠绕的同时，也能够降低装置高度，减小阿贝尔误差。

附图说明

图1是现有的单路气滑环的示意图；

图2是现有的两路气滑环的示意图；

图3是本发明实施例提供的硅片承载装置的剖面图；

图4是本发明实施例提供的承载机构与控制件的连接示意图。

图中：

1、承载机构；11、第一吸附部；12、第二吸附部；13、吸附件；

2、旋转机构；21、第一固定部；22、第一旋转部；23、控制件；231、导线；24、驱动件；25、转轴；26、轴承；27、减速器；28、节流阀；29、过滤器；

3、电滑环；31、第二固定部；32、第二旋转部；

4、旋转检测机构；41、旋转光栅尺；42、识别件；

5、供气管；51、分流件；

6、旋转接头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图3和图4所示，本实施例提供的硅片承载装置(以下简称为“装置”)，包括承载机构1、旋转机构2、电滑环3和旋转接头6。承载机构1上设有若干个吸附件13，用以吸附硅片；承载机构1设于旋转机构2上，承载机构1能在旋转机构2的带动下在平面内转动，旋转机构2中设有控制件23和若干根通气管路(图中未示出)，若干根通气管路的一端均连接控制件23，通气管路的另一端连通吸附件13，通气管路与吸附件13一一对应设置；电滑环3设于旋转机构2远离承载机构1的一端内部，电滑环3与控制件23电连接；旋转接头6的旋转端设置在电滑环3内，且连接供气管5的一端，供气管5的另一端连接控制件23，以能选择性地使若干个吸附件13吸附不同尺寸的硅片。

该装置将硅片放置于承载机构1上，通过承载机构1上的吸附件13将硅片固定在承载机构1的表面，防止硅片意外掉落；旋转机构2设置在承载机构1的下方，通过旋转机构2带动承载机构1旋转，从而使硅片能在平面内转动，以便对硅片进行检测。该装置也可以实现X向和Y向的移动，移动方式可以与现有技术中的移动方式一致。旋转机构2远离承载机构1的一端内设有电滑环3，由于电滑环3的体积小且设置于旋转机构2的内部，能减小该装置整体高度，使整体结构紧凑，提高装置的集成度，从而减小阿贝尔误差，优化检测效果。优选地，承载机构1为盘状结构。

该装置上仅设置有一根供气管5，供气管5的一端连通旋转接头6的旋转端，旋转接头6的固定端连接外部管路气源，使吸附件13处能实现吸附；供气管5的另一端连接控制件23的一端，控制件23的另一端连接多根通气管路，每根通气管路均对应一个设置于承载机构1上的吸附件13。相较于现有技术中在驱动机构和多个吸附件13之间通过多根通气管路直接连通的连接方式，仅设置一根供气管5，使气体的输送管路在旋转机构2内部再进行分流，使旋转机构2能够实现无限制旋转，避免由于在驱动机构或者旋转机构2外部进行分流造成供气管5的数量增加，进而带来的管路缠绕的问题。可以理解的是，旋转接头6的旋转端能相对于固定端转动，从而使供气管5的转动不会影响固定端所连接的输送管路，鉴于旋转接头6已为现有技术，对其具体结构及原理不再过多赘述。

该装置设置多根通气管路，对应于承载机构1上的不同吸附件13，吸附件13分布设置于承载机构1上，以使承载机构1上的不同位置能够进行吸附，从而实现吸附不同尺寸的硅片。在实际操作时，可以根据使用需要，通过控制件23选择性使某几个吸附件13起到吸附作用，从而调节吸附力度和吸附区域。优选地，吸附件13为吸盘或吸孔；控制件23为电磁阀，可以根据需要设置电磁阀类型，以能够控制不同的通气管路的通断。进一步地，也可以在使用时，使全部的吸附件13均起到吸附作用，从而实现对不同尺寸的硅片的吸附；并且，由于采用电滑环3及一根供气管5的设置，不会使装置出现整体的体积过大或供气管5缠绕的问题。具体地，通气管路连接于吸盘的气孔，以使吸盘能实现吸附作用。该装置能实现承载不同尺寸的硅片，并且能带动其上所承载的硅片进行旋转，同时避免在旋转时多根通气管路缠绕，还能够降低装置高度，减小阿贝尔误差。

可选地，该装置还包括旋转检测机构4，旋转检测机构4设于承载机构1下方，以检测承载机构1的转动角度。

旋转检测机构4包括旋转光栅尺41和识别件42，旋转光栅尺41设置在旋转机构2上，且设置于承载机构1的下方，识别件42设置在旋转光栅尺41的下方，通过识别件42感应承载机构1相对于旋转光栅尺41的转动角度，以对旋转角度进行测量并精确定位，从而确定其上所承载的硅片的旋转角度，准确获取硅片的检测部位变化。优选地，识别件42可以是光纤传感器或者其他传感器，能够感应承载机构1的转动情况即可。旋转检测机构4的设置位置可以调整，能够实现检测功能，且不与其他结构发生干涉即可。

继续参照图3和图4，可选地，旋转机构2包括第一固定部21和第一旋转部22，第一旋转部22套设于第一固定部21内，第一旋转部22外周设有驱动件24，驱动件24在电机的带动下转动，以使第一旋转部22旋转。

电机带动驱动件24转动，驱动件24与第一旋转部22传动连接，从而能带动第一旋转部22绕自身轴线转动。优选地，驱动件24为带轮。

可选地，第一旋转部22包括转轴25，转轴25轴向位于电滑环3与控制件23之间，驱动件24能带动转轴25转动，转轴25通过轴承26设置于第一固定部21上，以使第一旋转部22能相对于第一固定部21旋转。

转轴25设置在旋转机构2内部靠近电滑环3的一端，驱动件24套设于转轴25上，从而带动转轴25转动，转轴25与第一固定部21通过轴承26连接，使第一固定部21起到支撑作用，第一固定部21内部套设的第一旋转部22能绕自身轴线旋转。

可选地，电滑环3与转轴25均为中空设置，使供气管5能穿设于电滑环3和转轴25，以与控制件23连接。中空设置也可以减小装置的整体重量，降低转动时的负载。

可选地，第一旋转部22还包括减速器27，减速器27的一端连接转轴25远离电滑环3的一端，减速器27的另一端连接承载机构1，以能带动承载机构1旋转。

减速器27可以通过若干个连接件实现与承载机构1的连接，从而将动力传递至承载机构1以进行旋转。优选地，控制件23通过传动结构传动连接于减速器27上，能随减速器27转动；减速器27为谐波减速器。

旋转机构2的中部设有容纳腔，以使供气管5、控制件23等部件可以设置在旋转机构2的内部。可以理解的是，旋转机构2的第一旋转部22包括形成容纳腔的侧壁所涉及的结构，包括但不限于图3中所指的第一旋转部22，由于部件较多且旋转机构2已有现有能实现旋转功能的结构，在此不再赘述其具体结构，在制造及使用时，可以根据需要选用不同的结构构成第一旋转部22。第一固定部21的结构组成情况与第一旋转部22相似，包括但不限于图3中所指的第一固定部21，能够使第一旋转部22相对于第一固定部21相对转动即可，可以根据需要设置一定的能够起到连接或者如轴承件等配合作用的结构，以使旋转机构2的稳定性、结构紧凑性或者旋转性能更好。

继续参照图3和图4，可选地，电滑环3包括第二固定部31和第二旋转部32，第二旋转部32套设于第二固定部31内，第二固定部31连接第一固定部21，第二旋转部32电连接控制件23，旋转接头6的固定端连接第二固定部31，旋转端设于第二旋转部32内，以使供气管5能通过所述旋转接头6连接驱动机构。

在需要旋转时，驱动件24驱动转轴25转动，进而带动减速器27转动，减速器27连接承载机构1和控制件23，控制件23通过其上设置的导线231连接于第二旋转部32，从而使第二旋转部32跟随转动；同时，供气管5也会随着控制件23旋转。旋转接头6设置于第二旋转部32内部，供气管5穿设于旋转接头6的旋转端，能使旋转端转动，旋转接头6的固定端连接于第二固定部31，且旋转端与固定端相互连通，固定端远离旋转端的一侧可以连接输送管路，从而使供气管5能通过旋转接头6实现与驱动机构的连通。供气管5在旋转接头6中转动，旋转接头6保持旋转稳定性，同时，单个供气管5不会发生缠绕问题。优选地，旋转接头6内可以具有一定的旋转结构，以使供气管5转动时更为顺畅，避免发生卡滞。鉴于电滑环3为现有结构，在此不再继续赘述。

可选地，控制件23设有若干个，若干个控制件23分别连接不同的通气管路，以能通过承载机构1上不同区域的吸附件13吸附硅片。

可选地，供气管5靠近控制件23的一端设有分流件51，分流件51与供气管5转动连接，以使供气管5能连通若干个控制件23。

可选地，承载机构1至少包括第一吸附部11和第二吸附部12，第二吸附部12与第一吸附部11共同形成承载面，第一吸附部11和第二吸附部12分别对应连接不同的控制件23，以能调整吸附区域的面积和位置。

分流件51的输入端连接供气管5，输出端分别连接不同的控制件23，通过不同的控制件23实现控制不同吸附件13吸附的作用，以使控制更为简单、便捷，可控性更强。驱动机构可以连接大气，使气体在供气管5、分流件51、控制件23以及若干根通气管路中流转，以改变吸附件13出口处的气压，实现吸附作用。在本实施例中，承载机构1包括第一吸附部11和第二吸附部12，第二吸附部12环设于第一吸附部11外周，第一吸附部11和第二吸附部12分别对应一个控制件23，通过控制件23控制对应的通气管路的通断，使承载机构1上不同位置进行吸附。例如：当需要检测8英寸的硅片时，使第一吸附部11上的吸附件13起吸附作用；当需要检测12英寸的硅片时，使第一吸附部11和第二吸附部12共同起作用；该装置也可以根据检测需要，通过改变相互独立的吸附区域的形状、数量及面积等参数，实现兼容6英寸、异形片或其他规格的硅片。可以理解的是，也可以通过改变相同面积上起吸附作用的吸附件13的数量控制吸附力的大小。

优选地，可以在气体的输送管路上设置过滤器29以及节流阀28等，以优化吸附效果，降低装置发生故障的风险。该装置的控制件23、承载机构1以及电滑环3等结构均通电，以实现旋转及吸附等功能。承载机构1的第一吸附部11和第二吸附部12均可以包括若干个中空的腔体或气体输送管路，以使吸附件13处能形成真空吸附。具体地，第一吸附部11和第二吸附部12可以相互独立，以便于控制吸附区域。承载机构1还可以设置必要的压力检测等机构，以保证气体输送的正常运行。为便于取放硅片，可以在承载机构1上设置避让槽，以能将硅片放置于承载机构1的表面，或者将硅片托起以离开承载机构1。可以理解的是，承载机构1可以选用但不限于现有的能够吸附硅片的载盘。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.硅片承载装置，其特征在于，包括：

承载机构(1)，所述承载机构(1)上设有若干个吸附件(13)，用以吸附所述硅片；

旋转机构(2)，所述承载机构(1)设于所述旋转机构(2)上，所述承载机构(1)能在所述旋转机构(2)的带动下在平面内转动，所述旋转机构(2)中设有控制件(23)和若干根通气管路，若干根所述通气管路的一端均连接所述控制件(23)，所述通气管路的另一端连通所述吸附件(13)，所述通气管路与所述吸附件(13)一一对应设置；

电滑环(3)，设于所述旋转机构(2)远离所述承载机构(1)的一端内部，所述电滑环(3)与所述控制件(23)电连接；

旋转接头(6)，所述旋转接头(6)的旋转端设置在所述电滑环(3)内，且连接供气管(5)的一端，所述供气管(5)的另一端连接所述控制件(23)，以能选择性地使若干个所述吸附件(13)吸附不同尺寸的所述硅片。

2.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，所述控制件(23)设有若干个，若干个所述控制件(23)分别连接不同的所述通气管路，以能通过所述承载机构(1)上不同区域的所述吸附件(13)吸附所述硅片。

3.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，所述承载机构(1)至少包括第一吸附部(11)和第二吸附部(12)，所述第二吸附部(12)与所述第一吸附部(11)共同形成承载面，所述第一吸附部(11)和所述第二吸附部(12)分别对应连接不同的所述控制件(23)，以能调整吸附区域的面积和位置。

4.根据权利要求2所述的硅片承载装置，其特征在于，所述供气管(5)靠近所述控制件(23)的一端设有分流件(51)，所述分流件(51)与所述供气管(5)转动连接，以使所述供气管(5)能连通若干个所述控制件(23)。

5.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，所述旋转机构(2)包括第一固定部(21)和第一旋转部(22)，所述第一旋转部(22)套设于所述第一固定部(21)内，所述第一旋转部(22)外周设有驱动件(24)，所述驱动件(24)在电机的带动下转动，以使所述第一旋转部(22)旋转。

6.根据权利要求5所述的硅片承载装置，其特征在于，所述第一旋转部(22)包括转轴(25)，所述转轴(25)轴向位于所述电滑环(3)与所述控制件(23)之间，所述驱动件(24)能带动所述转轴(25)转动，所述转轴(25)通过轴承(26)设置于所述第一固定部(21)上，以使所述第一旋转部(22)能相对于所述第一固定部(21)旋转。

7.根据权利要求6所述的硅片承载装置，其特征在于，所述第一旋转部(22)还包括减速器(27)，所述减速器(27)的一端连接所述转轴(25)远离所述电滑环(3)的一端，所述减速器(27)的另一端连接所述承载机构(1)，以能带动所述承载机构(1)旋转。

8.根据权利要求6所述的硅片承载装置，其特征在于，所述电滑环(3)与所述转轴(25)均为中空设置，使所述供气管(5)能穿设于所述电滑环(3)和所述转轴(25)，以与所述控制件(23)连接。

9.根据权利要求5所述的硅片承载装置，其特征在于，所述电滑环(3)包括第二固定部(31)和第二旋转部(32)，所述第二旋转部(32)套设于所述第二固定部(31)内，所述第二固定部(31)连接所述第一固定部(21)，所述第二旋转部(32)电连接所述控制件(23)，所述旋转接头(6)的固定端连接所述第二固定部(31)，所述旋转端设于所述第二旋转部(32)内，以使所述供气管(5)能通过所述旋转接头(6)连接驱动机构。

10.根据权利要求1所述的硅片承载装置，其特征在于，还包括旋转检测机构(4)，所述旋转检测机构(4)设于所述承载机构(1)下方，以检测所述承载机构(1)的转动角度。

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