CN207781565U - 一种伯努利棒晶圆传送设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种伯努利棒晶圆传送设备，包括顶盘及定位装置，定位装置包括连接梁，通过第一缓冲元件与顶盘连接；定位棒脚连接于连接梁，定位棒脚至少在水平方向上具有第二缓冲元件；本实用新型的伯努利棒晶圆传送设备中具有双缓冲结构，可缓解定位装置出现断裂的现象，节约资源，同时，采用蓝宝石螺旋缓冲结构以及增加定位棒脚直径可有效提供定位装置的耐磨程度，从而减少高温室内产生的微粒污染物，提高后续制备的晶圆的质量。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体晶圆传送设备领域，涉及一种伯努利棒晶圆传送设备。
背景技术
半导体薄膜制造工艺中使用最为广泛的制造技术包括物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition，PVD)及化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition，CVD)，半导体薄膜制造工艺即在晶圆表面上进行外延化学反应气相沉积，生成薄膜，在晶圆表面形成多个层，从而制备半导体集成电路。然而，形成这种集成电路时，必须将晶圆传送到高温室(1200℃)中并将其从高温室移出，由于晶圆极其易碎并且易受微粒污染物侵害，因此，传送晶圆时必须非常小心，避免在传送过程中特别是在加热状态下由物理因素对晶圆造成的损伤。
为避免在传送过程中损坏晶圆，目前，已经发展出多种晶圆传送设备。其中，伯努利棒(Bernoulli wand)由于适合传送高温晶圆，被广泛应用于半导体晶圆传送装置中，其利用了伯努利效应原理即：流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。利用该原理，伯努利棒在传送晶圆时一般不接触晶圆，因此，可最小化由伯努利棒对晶圆造成的物理损伤。
金属材料由于不能承受外延化学反应气相沉积设备中反应室内的高温及在升温过程中金属材料易产生微粒污染晶圆，因此，金属材料没有被应用于伯努利棒，反之，石英由于在高温下具有稳定的物理性能而被广泛应用于伯努利棒。
目前，伯努利棒一般包括颈部、头部及定位棒脚。如图1～3所示，显示为现有技术中的一种伯努利棒的俯视、正视及侧视结构示意图。所述伯努利棒包括颈部100、头部200及定位装置，所述定位装置包括连接梁300及定位棒脚400。所述伯努利棒由石英形成，有利于传送热晶圆。所述伯努利棒的头部200内部具有气体通道系统(未图示)，来自气体源的气体由所述颈部100进入所述头部200内的气体通道系统中，由气体出口孔(未图示)以一定角度喷射气流，从而在晶圆500上建立气流模式，该气流模式使所述晶圆500正上方的压力小于所述晶圆500正下方的压力，从而形成伯努利效应，调节压力，使所述晶圆500上下方受到不平衡的压力，可导致所述晶圆500受到向上的“抬升”力。随着所述晶圆500被向上拖拽，产生“抬升”力的同一气体出口孔又会产生逐渐增加的更大的排斥力，因此，可避免所述晶圆500接触所述伯努利棒的头部200，所述晶圆500与所述伯努利棒的头部200以基本不接触的方式在所述伯努利棒下悬挂。所述定位棒脚400约束所述晶圆500，并通过所述定位棒脚400接触所述晶圆500边缘而避免所述晶圆500进一步横向移动。
现有技术中的所述定位装置常常以石英作为材料，所述定位棒脚400的直径一般为4mm，所述定位棒脚400与所述晶圆500侧边有物理接触，因此，实际应用中，所述连接梁300及所述定位棒脚400会出现断裂现象，造成资源浪费，同时，所述定位棒脚400与所述晶圆500侧边的物理接触经长时间的磨损也会在高温室内产生微粒污染物，从而影响后续制备的所述晶圆500的质量。
基于以上所述，开发一种耐磨且不易断裂的伯努利棒晶圆传送设备实属必要。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种伯努利棒晶圆传送设备，用于解决现有技术中石英材质的伯努利棒中的定位装置出现断裂现象，造成资源浪费，同时，定位装置与晶圆侧边的物理磨损所产生的微粒污染物影响后续制备的晶圆质量的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种伯努利棒晶圆传送设备，包括顶盘及定位装置，所述定位装置包括：
连接梁，所述连接梁通过第一缓冲元件与所述顶盘连接；
定位棒脚，连接于所述连接梁，所述定位棒脚至少在水平方向上具有第二缓冲元件。
优选地，所述定位棒脚包含：
连接部，其第一端垂直连接于所述连接梁；
第二缓冲元件，其第一端水平连接于所述连接部的第二端；
定位部，连接于所述第二缓冲元件的第二端，且其延伸方向与所述晶圆的侧边平行。
优选地，所述连接梁及所述定位棒脚于所述晶圆侧边对称分布。
优选地，所述定位装置包含两个对称的所述连接梁，每个所述连接梁上包含2～4个所述定位棒脚，且所述定位棒脚沿所述晶圆侧边适应排布。
优选地，所述第一缓冲元件及所述第二缓冲元件包含螺旋缓冲结构。
优选地，所述第一缓冲元件及所述第二缓冲元件包括蓝宝石螺旋缓冲结构。
优选地，所述定位棒脚的截面包含圆形，且所述圆形的直径范围为4～10mm。
优选地，所述顶盘包含头部及颈部，所述头部包括气体通道系统，来自气体源的气体由所述颈部进入所述气体通道系统中，在所述晶圆上建立气流模式，以抬升所述晶圆。
如上所述，本实用新型的伯努利棒晶圆传送设备，具有以下有益效果：定位装置中的连接梁具有第一缓冲元件，定位棒脚连接有第二缓冲元件，第一缓冲元件及第二缓冲元件共同构成双缓冲结构，可缓解定位装置出现断裂的现象，节约资源，同时，蓝宝石螺旋缓冲结构以及增加定位棒脚直径可有效提供定位装置的耐磨损程度，从而减少高温室内产生的微粒污染物，提高后续制备的晶圆质量。
附图说明
图1显示为现有技术中的一种伯努利棒的俯视结构示意图。
图2显示为图1中的伯努利棒的正视结构示意图。
图3显示为图1中的伯努利棒的侧视结构示意图。
图4显示为本实用新型中的伯努利棒晶圆传送设备的俯视结构示意图。
图5显示为图4中的伯努利棒晶圆传送设备的正视结构示意图。
元件标号说明
100、101 颈部
200、102 头部
300、103 连接梁
400、104 定位棒脚
500、105 晶圆
106 第一缓冲元件
107 第二缓冲元件
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图4至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图4所示，显示为本实用新型中的伯努利棒晶圆传送设备的俯视结构示意图，所述伯努利棒晶圆传送设备包括顶盘，所述顶盘包含颈部101及头部102，所述头部102由平坦的上表面及下表面形成，所述上表面及所述下表面以平行方式结合。所述头部102上表面及下表面之间具有气体通道系统(未图示)，所述下表面包括若干气体出口孔(未图示)。来自气体源的气体由所述颈部101进入所述头部102内的所述气体通道系统中，由所述气体出口孔以一定角度喷射气流，从而在晶圆105上建立气流模式，该气流模式使所述晶圆105正上方的压力小于所述晶圆105正下方的压力，从而形成伯努利效应，调节压力，使所述晶圆105上下方受到不平衡的压力，可导致所述晶圆105受到向上的“抬升”力。随着所述晶圆105被向上拖拽，产生“抬升”力的同一所述气体出口孔又会产生逐渐增加的更大的排斥力，因此，可避免所述晶圆105接触所述头部102的下表面，所述晶圆105以基本不接触的方式悬挂于所述头部102下方，如图5所示，显示为图4中的伯努利棒晶圆传送设备的正视结构示意图。
具体的，所述头部102的横截面包括由直线、弧线中的一种组合围成。优选地，所述头部102的横截面为圆形，其在水平面的投影面积覆盖晶圆105的全部区域，以方便拾取所述晶圆105，且不至于影响所述晶圆105的伯努利效应。在另一实施例中，所述头部102的横截面也可设计成由直线及弧线组合围成的图形，此处不做限制，本领域技术人员可根据实施生产需求进行选择。
具体的，所述伯努利棒晶圆传送设备还包括定位装置，所述定位装置包括连接梁103及定位棒脚104；所述连接梁103通过第一缓冲元件106与所述顶盘连接；所述定位棒脚104连接于所述连接梁103。
具体的，任意一个所述连接梁103连接有N个所述第一缓冲元件106。本实施例中，任意一个所述连接梁103连接有1个所述第一缓冲元件106。另一实施例中，任意一个所述连接梁103也可连接N＞1个所述第一缓冲元件106，多个所述第一缓冲元件106可增大所述连接梁103的受力范围。
作为示例，所述定位棒脚104包含连接部、第二缓冲元件107及定位部；所述连接部第一端垂直连接于所述连接梁103；所述第二缓冲元件107的第一端水平连接于所述连接部的第二端；所述定位部连接于所述第二缓冲元件107的第二端，且其延伸方向与所述晶圆105的侧边平行。
作为示例，所述连接梁103及所述定位棒脚104于所述晶圆105侧边对称分布。
具体的，所述定位装置位于所述头部102下方，通过所述第一缓冲元件106连接于所述头部102下表面。所述定位装置也可位于所述头部102下方的任意一侧，用于防止所述晶圆105的横向移动。本实施例中，所述定位装置位于所述头部102的远端，另一实施例中，所述定位装置也可位于所述头部102的近端，本领域技术人员根据实际生产的方便性，可选择所述定位装置的位置。
作为示例，所述定位装置包含两个对称的所述连接梁103，每个所述连接梁103上包含2～4个所述定位棒脚104，且所述定位棒脚104沿所述晶圆105侧边适应排布。本实施例中，所述定位装置包括2个所述连接梁103，所述连接梁103于所述晶圆105侧边对称分布。任意一个所述连接梁103上包含3个所述定位棒脚104，且所述定位棒脚104沿所述晶圆105侧边对称排布。在另一实施例中，也可设置1个或M个(M＞2)所述连接梁103，任意一个所述连接梁103上也可包含E≠3个所述定位棒脚104。为使所述连接梁103及所述定位棒脚104受力均匀，优选所述连接梁103及所述定位棒脚104于所述晶圆105侧边对称分布且具有对称结构。
具体的，任意一个所述连接梁103包括F＞1个所述第一缓冲元件106，任意一个所述定位棒脚104包括L＞1所述第二缓冲元件107。本实施例中，任意一个所述连接梁103包括1个所述第一缓冲元件106，任意一个所述定位棒脚104包括1所述第二缓冲元件107。
作为示例，所述第一缓冲元件106及所述第二缓冲元件107包含螺旋缓冲结构。
作为示例，所述第一缓冲元件106及所述第二缓冲元件107包括蓝宝石螺旋缓冲结构。
具体的，所述定位装置的材料包括蓝宝石、陶瓷、玻璃、石英中的一种或组合。本实施例中，由于蓝宝石螺旋缓冲结构具有较高的强度模数、刚性系数、莫式强度、抗压强度、及抗张强度，因此，优选蓝宝石螺旋缓冲结构作为所述第一缓冲元件106及所述第二缓冲元件107，以提高所述定位装置的耐磨度。所述第一缓冲元件106及所述缓冲元件107共同构成所述定位装置的双缓冲结构，从而，所述双缓冲结构可缓解所述定位装置出现断裂的现象，节约资源。
作为示例，所述定位棒脚104的截面包含圆形，且所述圆形的直径范围为4～10mm。当所述定位棒脚104直径为4mm时，所述定位装置在承受60psi(磅/平方英寸)的压力下不会发生断裂现象，因此，所述定位棒脚104的直径为4mm时，足以满足生产需求。本实施例中，为提高安全性，所述定位棒脚104的直径优选为6mm，所述定位棒脚104所承受的压力约为90psi。在另一实施例中，所述定位棒脚104的直径也可为8mm，此处不作要求。
本实用新型的伯努利棒晶圆传送设备的定位装置中具有双缓冲结构，可缓解定位装置出现断裂的现象，节约资源，同时，采用蓝宝石螺旋缓冲结构及增加定位棒脚直径可有效提供定位装置的耐磨程度，从而减少高温室内产生的微粒污染物，提高后续制备的晶圆的质量。
综上所述，本实用新型的伯努利棒晶圆传送设备中的定位装置，由于具有第一缓冲元件及第二缓冲元件，因此，可缓解定位装置出现断裂的现象，从而节约资源，同时，采用蓝宝石螺旋缓冲结构以及增加定位棒脚直径可有效提供定位装置的耐磨程度，从而减少高温室内产生的微粒污染物，提高后续制备的晶圆的质量。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种伯努利棒晶圆传送设备，包括顶盘及定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：
连接梁，所述连接梁通过第一缓冲元件与所述顶盘连接；
定位棒脚，连接于所述连接梁，所述定位棒脚至少在水平方向上具有第二缓冲元件。
2.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述定位棒脚包含：
连接部，其第一端垂直连接于所述连接梁；
第二缓冲元件，其第一端水平连接于所述连接部的第二端；
定位部，连接于所述第二缓冲元件的第二端，且其延伸方向与所述晶圆的侧边平行。
3.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述连接梁及所述定位棒脚于所述晶圆侧边对称分布。
4.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述定位装置包含两个对称的所述连接梁，每个所述连接梁上包含2～4个所述定位棒脚，且所述定位棒脚沿所述晶圆侧边适应排布。
5.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述第一缓冲元件及所述第二缓冲元件包含螺旋缓冲结构。
6.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述第一缓冲元件及所述第二缓冲元件包括蓝宝石螺旋缓冲结构。
7.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述定位棒脚的截面包含圆形，且所述圆形的直径范围为4～10mm。
8.根据权利要求1所述的伯努利棒晶圆传送设备，其特征在于：所述顶盘包含头部及颈部，所述头部包括气体通道系统，来自气体源的气体由所述颈部进入所述气体通道系统中，在所述晶圆上建立气流模式，以抬升所述晶圆。
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