CN117116844A - 一种晶圆离心夹持结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆离心夹持结构，所述晶圆离心夹持结构包括：转盘，所述转盘具有转动中心，所述转盘设有多个转动槽，所述转动槽围绕所述转动中心设置；晶圆支撑件，所述晶圆支撑件围绕所述转动中心，设置于所述转盘上，所述晶圆支撑件顶部为晶圆安装位；夹紧组件，所述夹紧组件与所述转动中心的距离大于所述晶圆支撑件与所述转动中心的距离，所述夹紧组件包括压块、转动块和配重块，所述转动块与所述转动槽转动连接，所述压块连接所述转动块并伸出于所述转盘的顶面，所述配重块连接所述转动块并伸出于所述转盘的底面。本发明解决了现有夹持装置需要驱动件占用空间，并且操作繁琐的问题。

Description

一种晶圆离心夹持结构
技术领域
本发明涉及晶圆技术领域，具体而言，涉及一种晶圆离心夹持结构。
背景技术
在晶圆的涂布、刻蚀、清洗工序中，需要对晶圆固定并进行高速旋转。在目前常用的边夹式托盘结构中，需要额外设置夹持装置以及自动驱动夹持装置动作的驱动件，导致空间占用较大，并且在晶圆旋转前，要先对中并夹稳晶圆才能启动旋转动作，因此操作繁琐。
发明内容
本发明解决的问题是现有夹持装置需要驱动件占用空间，并且操作繁琐。
为解决上述问题，本发明提供一种晶圆离心夹持结构，所述晶圆离心夹持结构包括：转盘，所述转盘具有转动中心，所述转盘设有多个转动槽，所述转动槽围绕所述转动中心设置；晶圆支撑件，所述晶圆支撑件围绕所述转动中心，设置于所述转盘上，所述晶圆支撑件顶部为晶圆安装位；夹紧组件，所述夹紧组件与所述转动中心的距离大于所述晶圆支撑件与所述转动中心的距离，所述夹紧组件包括压块、转动块和配重块，所述转动块与所述转动槽转动连接，所述压块连接所述转动块并伸出于所述转盘的顶面，所述配重块连接所述转动块并伸出于所述转盘的底面。
采用该技术方案后所达到的技术效果：晶圆设置在晶圆支撑件上，其边缘不超过晶圆安装位，转盘旋转时由于配重块相比压块重力更大，配重块由于离心力有向外移动的趋势，在转动块与转动槽转动连接的基础上，配重块向外翻转，相连的压块向内翻转，使得压块能够向晶圆安装位转动从而压紧晶圆；在晶圆转动的过程中，压块可以自动压紧晶圆，更加方便，且无需设置驱动装置，占用空间更小。
进一步的，所述压块包括第一压块和第二压块，所述第一压块和所述第二压块与所述转动中心的距离相等。
采用该技术方案后所达到的技术效果：在压块的转动过程中，第一压块和第二压块可以同时压紧晶圆，使得第一压块和第二压块的合力方向为转盘的径向；转盘周向的多个夹紧组件均沿径向压紧晶圆，晶圆能够稳定地被夹紧，不会偏离转动中心。
进一步的，所述晶圆支撑件顶部具有支撑凸台，所述晶圆安装位位于所述支撑凸台上，所述支撑凸台的两侧为避让区域；其中，所述第一压块和所述第二压块通过所述转动块能够转动至所述支撑凸台的两侧。
采用该技术方案后所达到的技术效果：支撑凸台用于支撑晶圆；第一压块和第二压块位于支撑凸台两侧，一方面，使晶圆支撑件与夹紧组件在晶圆的同一半径方向上，节省晶圆支撑件与夹紧组件在转盘周向上占用的空间，另一方面，第一压块和第二压块的合力方向与晶圆支撑件的方向相同，第一压块和第二压块对晶圆进行径向的推动，不会使晶圆偏离晶圆支撑件。
进一步的，所述晶圆支撑件还包括：支撑臂，所述支撑臂连接所述支撑凸台和所述转盘，所述支撑臂设有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面分别位于所述支撑凸台的两侧，所述第一限位面朝向所述第一压块，所述第二限位面朝向所述第二压块。
采用该技术方案后所达到的技术效果：第一限位面与第二限位面分别对第一压块和第二压块起到限位作用，避免转盘任意一侧的第一压块和第二压块向内转动的角度过大，导致晶圆偏移或夹碎。
进一步的，所述晶圆支撑件还包括：晶圆限位柱，所述晶圆限位柱连接所述支撑凸台远离所述转动中心的一侧，并且所述晶圆限位柱凸出于所述晶圆安装位，所述晶圆限位柱的顶端具有导向面。
采用该技术方案后所达到的技术效果：晶圆限位柱用于在放置晶圆的过程中起到与定位的作用，晶圆任意一侧接触到晶圆限位柱顶端的导向面后能够滑入晶圆安装位，再通过晶圆安装位进行进一步的对中。
进一步的，转动槽包括相对的第一内壁和第二内壁；所述晶圆离心夹持结构包括：转轴，所述转轴的两端分别与所述第一内壁和所述第二内壁连接，所述转动块与所述转轴铰接；其中，所述转轴的轴线，与所述支撑凸台和所述转动中心的连线垂直。
采用该技术方案后所达到的技术效果：转动块能够绕转动轴转动，压块和配重块均能够沿支撑凸台和转动中心的连线方向进行摆动，从而沿径向压紧晶圆。
进一步的，所述晶圆离心夹持结构还包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件和所述第二导向件设于所述转盘底部，所述第一导向件和所述第二导向件位于所述配重块的两侧，用于对配重块的转动起到导向作用；其中，所述第一导向件朝向所述第二导向件的侧壁与所述第一内壁共面，所述第二导向件朝向所述第一导向件的侧壁与所述第二内壁共面。
采用该技术方案后所达到的技术效果：第一导向件和第二导向件用于限制配重块的摆动方向，在转盘转动时，配重块能够沿径向远离转动中心的方向摆动，避免压块的压紧方向偏离径向。
进一步的，所述晶圆离心夹持结构还包括：第一锁定件和第二锁定件，所述转轴插入所述第一内壁的一端具有第一锁定槽，所述第一锁定件与所述第一锁定槽配合，所述转轴插入所述第二内壁的一端具有第二锁定槽，所述第二锁定件与所述第二锁定槽配合。
采用该技术方案后所达到的技术效果：第一锁定件压紧转轴的一端，第二锁定件压紧转轴的另一端，从而实现转轴的径向固定，转轴不会发生窜动；同时，第一锁定件与第一锁定槽配合，第二锁定件与第二锁定槽配合后，可以避免转轴发生旋转，因此转动块能够相对转轴进行转动。
进一步的，所述晶圆离心夹持结构还包括：配重块限位件，所述配重块限位件设于所述转盘底部，所述配重块限位件设于所述配重块靠近所述转动中心的一侧。
采用该技术方案后所达到的技术效果：配重块限位件用于对配重块进行限位，当转盘停止转动时，配重块从倾斜状态下落至配重块限位件，避免配重块与转盘的底面碰撞。
进一步的，所述晶圆安装位靠近所述转动中心的一端低于所述晶圆安装位远离所述转动中心的一端。
采用该技术方案后所达到的技术效果：晶圆安装位例如为斜面或弧面，呈内低外高，对放置在晶圆安装位上的晶圆起到导向和对中作用，晶圆沿晶圆安装位滑动可以实现晶圆与转动中心的同心；在夹紧组件的基础上，若晶圆在放置后由于摩擦力等因素处于略微倾斜或偏移的状态，通过夹紧组件的压块推动晶圆，可以使晶圆在晶圆安装位的斜面或弧面上滑动，重新实现对中；而晶圆通过晶圆安装位的斜面或弧面已实现对中的基础上，又可以反过来辅助夹紧组件的夹紧作用，即使转盘刚开始高速旋转时配重块的倾斜有先后顺序，也能够保证各个压块能够依次运动到与晶圆接触的状态，使各个压块与转动中心的距离相等，起到周向各处均匀的夹紧效果。
综上所述，本申请上述各个技术方案可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)晶圆设置在晶圆支撑件上，其边缘不超过晶圆安装位，转盘旋转时由于配重块相比压块重力更大，配重块由于离心力有向外移动的趋势，在转动块与转动槽转动连接的基础上，配重块向外翻转，相连的压块向内翻转，使得压块能够向晶圆安装位转动从而压紧晶圆，在晶圆转动的过程中，压块可以自动压紧晶圆，更加方便，且无需设置驱动装置，占用空间更小；ii)第一压块和第二压块的合力方向为转盘的径向，转盘周向的多个夹紧组件均沿径向压紧晶圆，晶圆能够稳定地被夹紧，不会偏离转动中心；iii)第一导向件和第二导向件用于限制配重块的摆动方向，在转盘转动时，配重块能够沿径向远离转动中心的方向摆动，避免压块的压紧方向偏离径向。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种晶圆离心夹持结构的结构示意图；
图2为图1中转盘的结构示意图；
图3为图2中I区域的局部放大图；
图4为图2中II区域的局部放大图；
图5为图3中夹紧组件的结构示意图；
图6为图3中夹紧组件另一视角的结构示意图；
图7为夹紧组件与第一导向件、第二导向件的连接示意图；
图8为配重块限位件与第一导向件、第二导向件的连接示意图；
图9为图3中转轴的结构示意图；
图10为图1中转盘另一视角的结构示意图；
图11为图10中III区域的局部放大图。
附图标记说明：
100-晶圆离心夹持结构；110-转盘；111-转动中心；112-转动槽；112a-第一内壁；112b-第二内壁；113-第一容纳槽；114-第二容纳槽；115-导向件安装槽；120-晶圆支撑件；121-支撑凸台；122-支撑臂；122a-第一限位面；122b-第二限位面；123-晶圆限位柱；123a-导向面；130-夹紧组件；131-压块；131a-第一压块；131b-第二压块；132-转动块；133-配重块；140-转轴；141-第一锁定槽；142-第二锁定槽；151-第一导向件；152-第二导向件；153-第一锁定件；154-第二锁定件；155-配重块限位件。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种晶圆离心夹持结构，用于实现方便快速夹紧晶圆，并节省空间的效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参见图1-图11，本发明提供一种晶圆离心夹持结构100，晶圆离心夹持结构100包括：转盘110，转盘110具有转动中心111，转盘110设有多个转动槽112，转动槽112围绕转动中心111设置；晶圆支撑件120，晶圆支撑件120围绕转动中心111，设置于转盘110上，晶圆支撑件120顶部为晶圆安装位；夹紧组件130，夹紧组件130与转动中心111的距离大于晶圆支撑件120与转动中心111的距离，夹紧组件130包括压块131、转动块132和配重块133，转动块132与转动槽112转动连接，压块131连接转动块132并伸出于转盘110的顶面，配重块133连接转动块132并伸出于转盘110的底面。
在本实施例中，晶圆设置在晶圆支撑件120上，其边缘不超过晶圆安装位，转盘110旋转时由于配重块133相比压块131重力更大，配重块133由于离心力有向外移动的趋势，在转动块132与转动槽112转动连接的基础上，配重块133向外翻转，相连的压块131向内翻转，使得压块131能够向晶圆安装位转动从而压紧晶圆；在晶圆转动的过程中，压块131可以自动压紧晶圆，更加方便，且无需设置驱动装置，占用空间更小。
优选的，晶圆支撑件120可以是圆环形的一个整体，也可以等间隔周向围绕转盘110进行分布的结构，此处不做限定。
优选的，夹紧组件130和晶圆支撑件120可以在周向错位设置，也可以处于同一半径的位置上一一对应，此处不做限定。
在一个具体的实施例中，压块131包括第一压块131a和第二压块131b，第一压块131a和第二压块131b与转动中心111的距离相等。
需要说明的是，在压块131的转动过程中，第一压块131a和第二压块131b可以同时压紧晶圆，使得第一压块131a和第二压块131b的合力方向为转盘110的径向；转盘110周向的多个夹紧组件130均沿径向压紧晶圆，晶圆能够稳定地被夹紧，不会偏离转动中心111。
优选的，第一压块131a和第二压块131b例如为杆件结构，转动块132顶部开设有插孔，第一压块131a和第二压块131b与对应的插孔插接。其中，第一压块131a和第二压块131b可以设置外螺纹，插孔没可设置匹配的内螺纹，以实现可拆卸连接。
在一个具体的实施例中，晶圆支撑件120顶部具有支撑凸台121，晶圆安装位位于支撑凸台121上，支撑凸台121的两侧为避让区域；其中，第一压块131a和第二压块131b通过转动块132能够转动至支撑凸台121的两侧。
需要说明的是，支撑凸台121用于支撑晶圆；第一压块131a和第二压块131b位于支撑凸台121两侧，一方面，使晶圆支撑件120与夹紧组件130在晶圆的同一半径方向上，节省晶圆支撑件120与夹紧组件130在转盘110周向上占用的空间，另一方面，第一压块131a和第二压块131b的合力方向与晶圆支撑件120的方向相同，第一压块131a和第二压块131b对晶圆进行径向的推动，不会使晶圆偏离晶圆支撑件120。
在一个具体的实施例中，晶圆支撑件120还包括：支撑臂122，支撑臂122连接支撑凸台121和转盘110，支撑臂122设有第一限位面122a和第二限位面122b，第一限位面122a和第二限位面122b分别位于支撑凸台121的两侧，第一限位面122a朝向第一压块131a，第二限位面122b朝向第二压块131b。
需要说明的是，第一限位面122a与第二限位面122b分别对第一压块131a和第二压块131b起到限位作用，避免转盘110任意一侧的第一压块131a和第二压块131b向内转动的角度过大，导致晶圆偏移或夹碎。
优选的，支撑臂122例如包括相互连接的支撑柱和支撑臂本体。其中，支撑柱支撑于转盘110，并通过螺钉等紧固件从转盘110背面固定；支撑臂本体从支撑柱的顶部向远离转动中心111的方向延伸，支撑凸台121位于支撑臂122远离支撑柱的一侧。
优选的，支撑柱侧面具有支撑脚块，转盘110对应设有支撑脚块定位槽，当支撑脚块与支撑脚块定位槽配合时，支撑臂本体朝向远离转动中心111的方向。
在一个具体的实施例中，晶圆支撑件120还包括：晶圆限位柱123，晶圆限位柱123连接支撑凸台121远离转动中心111的一侧，并且晶圆限位柱123凸出于晶圆安装位，晶圆限位柱123的顶端具有导向面123a。
需要说明的是，晶圆限位柱123用于在放置晶圆的过程中起到与定位的作用，晶圆任意一侧接触到晶圆限位柱123顶端的导向面123a后能够滑入晶圆安装位，再通过晶圆安装位进行进一步的对中。
在一个具体的实施例中，转动槽112包括相对的第一内壁112a和第二内壁112b；晶圆离心夹持结构100包括：转轴140，转轴140的两端分别与第一内壁112a和第二内壁112b连接，转动块132与转轴140铰接；其中，转轴140的轴线，与支撑凸台121和转动中心111的连线垂直。
需要说明的是，转动块132能够绕转动轴转动，压块131和配重块133均能够沿支撑凸台121和转动中心111的连线方向进行摆动，从而沿径向压紧晶圆。
在一个具体的实施例中，晶圆离心夹持结构100还包括第一导向件151和第二导向件152，第一导向件151和第二导向件152设于转盘110底部，第一导向件151和第二导向件152位于配重块133的两侧，用于对配重块133的转动起到导向作用；其中，第一导向件151朝向第二导向件152的侧壁与第一内壁112a共面，第二导向件152朝向第一导向件151的侧壁与第二内壁112b共面。
需要说明的是，第一导向件151和第二导向件152用于限制配重块133的摆动方向，在转盘110转动时，配重块133能够沿径向远离转动中心111的方向摆动，避免压块131的压紧方向偏离径向。
优选的，转盘110的底面开设有导向件安装槽115，导向件安装槽115用于至少部分容纳第一导向件151和第二导向件152，导向件安装槽115的内壁对第一导向件151和第二导向件152进行定位，使第一导向件151和第二导向件152的间距精度更高。
在一个具体的实施例中，晶圆离心夹持结构100还包括：第一锁定件153和第二锁定件154，转轴140插入第一内壁112a的一端具有第一锁定槽141，第一锁定件153与第一锁定槽141配合，转轴140插入第二内壁112b的一端具有第二锁定槽142，第二锁定件154与第二锁定槽142配合。
需要说明的是，第一锁定件153压紧转轴140的一端，第二锁定件154压紧转轴140的另一端，从而实现转轴140的径向固定，转轴140不会发生窜动；同时，第一锁定件153与第一锁定槽141配合，第二锁定件154与第二锁定槽142配合后，可以避免转轴140发生旋转，因此转动块132能够相对转轴140进行转动。
优选的，转盘110上设有第一容纳槽113和第二容纳槽114，第一容纳槽113用于容纳第一锁定件153，第二容纳槽114用于容纳第二锁定件154。第一内壁112a开设有第一轴孔，第一轴孔连通第一容纳槽113，转轴140在第一轴孔内转动时，可以使第一锁定槽141的底面和第一容纳槽113的底面齐平，此时将第一锁定件153放置于第一容纳槽113内可以使第一锁定件153同时锁定第一锁定槽141；第二内壁112b开设有第二轴孔，第二轴孔连通第二容纳槽114，转轴140在第二轴孔内转动时，可以使第二锁定槽142的底面和第二容纳槽114的底面齐平，此时将第二锁定件154放置于第二容纳槽114内可以使第二锁定件154同时锁定第二锁定槽142。
进一步的，第一锁定件153、第一容纳槽113、第一导向件151具有贯通的紧固件孔，可通过单个螺栓或销固定第一锁定件153、转盘110和第一导向件151；第二锁定件154、第二容纳槽114、第二导向件152具有贯通的紧固件孔，可通过单个螺栓或销固定第二锁定件154、转盘110和第二导向件152。
在一个具体的实施例中，晶圆离心夹持结构100还包括：配重块限位件155，配重块限位件155设于转盘110底部，配重块限位件155设于配重块133靠近转动中心111的一侧。
需要说明的是，配重块限位件155用于对配重块133进行限位，当转盘110停止转动时，配重块133从倾斜状态下落至配重块限位件155，避免配重块133与转盘110的底面碰撞。
优选的，配重块限位件155、第一导向件151和第二导向件152例如为一体式结构，以便于配重块限位件155、第一导向件151和第二导向件152的同步拆装，提高拆装效率。
进一步的，配重块限位件155也至少部分位于导向件安装槽115中，实现配重块限位件155的定位，配重块133与配重块限位件155抵接时，夹紧组件130可以保持竖直状态。
在一个具体的实施例中，晶圆安装位靠近转动中心111的一端低于晶圆安装位远离转动中心111的一端。
需要说明的是，晶圆安装位例如为斜面或弧面，呈内低外高，对放置在晶圆安装位上的晶圆起到导向和对中作用，晶圆沿晶圆安装位滑动可以实现晶圆与转动中心111的同心；在夹紧组件130的基础上，若晶圆在放置后由于摩擦力等因素处于略微倾斜或偏移的状态，通过夹紧组件130的压块131推动晶圆，可以使晶圆在晶圆安装位的斜面或弧面上滑动，重新实现对中；而晶圆通过晶圆安装位的斜面或弧面已实现对中的基础上，又可以反过来辅助夹紧组件130的夹紧作用，即使转盘110刚开始高速旋转时配重块133的倾斜有先后顺序，也能够保证各个压块131能够依次运动到与晶圆接触的状态，使各个压块131与转动中心111的距离相等，起到周向各处均匀的夹紧效果。
在一个具体的实施例中，晶圆离心夹持结构100包括多个晶圆支撑件120，多个晶圆支撑件120沿转盘110的径向设置，且距离转动中心111更近的晶圆支撑件120低于距离转动中心111更远的晶圆支撑件120，距离转动中心111更近的晶圆支撑件120用于匹配直径更小的晶圆；相应的，晶圆离心夹持结构100包括多个夹紧组件130，多个夹紧组件130沿转盘110的径向设置，且距离转动中心111更近的夹紧组件130低于距离转动中心111更远的晶圆支撑件120，避免晶圆与内侧的夹紧组件130干涉。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆离心夹持结构包括：
转盘，所述转盘具有转动中心，所述转盘设有多个转动槽，所述转动槽围绕所述转动中心设置；
晶圆支撑件，所述晶圆支撑件围绕所述转动中心，设置于所述转盘上，所述晶圆支撑件顶部为晶圆安装位；
夹紧组件，所述夹紧组件与所述转动中心的距离大于所述晶圆支撑件与所述转动中心的距离，所述夹紧组件包括压块、转动块和配重块，所述转动块与所述转动槽转动连接，所述压块连接所述转动块并伸出于所述转盘的顶面，所述配重块连接所述转动块并伸出于所述转盘的底面。
2.根据权利要求1所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述压块包括第一压块和第二压块，所述第一压块和所述第二压块与所述转动中心的距离相等。
3.根据权利要求2所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆支撑件顶部具有支撑凸台，所述晶圆安装位位于所述支撑凸台上，所述支撑凸台的两侧为避让区域；
其中，所述第一压块和所述第二压块通过所述转动块能够转动至所述支撑凸台的两侧。
4.根据权利要求3所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆支撑件还包括：
支撑臂，所述支撑臂连接所述支撑凸台和所述转盘，所述支撑臂设有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面分别位于所述支撑凸台的两侧，所述第一限位面朝向所述第一压块，所述第二限位面朝向所述第二压块。
5.根据权利要求3所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆支撑件还包括：晶圆限位柱，所述晶圆限位柱连接所述支撑凸台远离所述转动中心的一侧，并且所述晶圆限位柱凸出于所述晶圆安装位，所述晶圆限位柱的顶端具有导向面。
6.根据权利要求3所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，转动槽包括相对的第一内壁和第二内壁；
所述晶圆离心夹持结构包括：转轴，所述转轴的两端分别与所述第一内壁和所述第二内壁连接，所述转动块与所述转轴铰接；
其中，所述转轴的轴线，与所述支撑凸台和所述转动中心的连线垂直。
7.根据权利要求6所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆离心夹持结构还包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件和所述第二导向件设于所述转盘底部，所述第一导向件和所述第二导向件位于所述配重块的两侧，用于对配重块的转动起到导向作用；
其中，所述第一导向件朝向所述第二导向件的侧壁与所述第一内壁共面，所述第二导向件朝向所述第一导向件的侧壁与所述第二内壁共面。
8.根据权利要求6所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆离心夹持结构还包括：第一锁定件和第二锁定件，所述转轴插入所述第一内壁的一端具有第一锁定槽，所述第一锁定件与所述第一锁定槽配合，所述转轴插入所述第二内壁的一端具有第二锁定槽，所述第二锁定件与所述第二锁定槽配合。
9.根据权利要求7所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆离心夹持结构还包括：配重块限位件，所述配重块限位件设于所述转盘底部，所述配重块限位件设于所述配重块靠近所述转动中心的一侧。
10.根据权利要求1所述的晶圆离心夹持结构，其特征在于，所述晶圆安装位靠近所述转动中心的一端低于所述晶圆安装位远离所述转动中心的一端。
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