CN114683223B - 一种晶圆载台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆载台，属于高精机台领域，包括载台底脚、载台底座、载台上座、载台主轴、晶圆载盘、载盘刹车组件、主轴弹性支撑组件、回正叉组件和载台底面真空刹车组件；通过本方案，可以悬浮的柔性支撑晶圆、硅片等待检测或待加工件，达到高精悬浮支撑作用，保证了载台的精度和稳定性，便于在带有运动台的半导体量检测、高精加工领域中推广应用。

Description

一种晶圆载台
技术领域
本发明属于高精机台领域，具体涉及一种晶圆载台。
背景技术
在检测、加工技术中，一般需要一个稳定的工作台，而工作台一般通过机架或地脚支撑于底面上。然而对于带有高精度运动台的检测***中，载台为主要承载机构，现有的载台结构复杂，减震、吸振效果不佳，因此对于传统的工作台，除了地脚、减震弹簧等，还需要进步提升载台性能，以适应高精检测或加工的载台***。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种晶圆载台，其能解决上述问题。
一种晶圆载台，晶圆载台包括载台底脚、载台底座、载台上座、载台主轴、晶圆载盘、载盘刹车组件、主轴弹性支撑组件和回正叉组件；其中，所述载台底脚采用气浮地脚；所述载台底座通过多个所述载台底脚被浮动或滑动地支撑在机架上；所述载台上座设置在所述载台底座上；所述载台主轴竖直的设置在所述载台底座和载台上座开设的承载孔中；所述晶圆载盘的底面中部固定至所述载台主轴的顶面；多个所述载盘刹车组件布置在所述载台上座和晶圆载盘之间，用于晶圆载盘的制动刹车；所述主轴弹性支撑组件用于将载台主轴与所述载台底座和/或载台上座弹性连接，以增强载台主轴的稳定性；所述回正叉组件设置在载台上座和所述晶圆载盘之间，用于晶圆载盘的被动回正复位。
进一步的，所述载台底脚包括气浮垫、螺纹柱、卡箍体、抱环、气嘴、密封圈、轴承钢珠、气孔盘和气源控制组件；所述轴承钢珠设置在所述气浮垫的内部中央，所述螺纹柱的底部通过密封圈设置在所述气浮垫上，所述卡箍体螺纹套接在所述螺纹柱上且高度可调，所述抱环套接至所述卡箍体外周上段处用于外部机构的直接支撑和限位，所述气嘴安装在所述气浮垫上用于压力调节，多个所述气孔盘均布的设置在所述气浮垫的底部，通过气嘴中的进气嘴向气浮垫的下方提供吹离气压，通过气嘴中的吸气嘴向气浮垫的下方提供吸附气压，通过气源控制组件控制吹离气压和吸附气压的气压差实现晶圆载台的悬浮支撑。
进一步的，所述气浮垫包括一体成型的底座体和支撑环座，所述支撑环座凸起的设置于所述底座体的顶面上；在凸台状的底座体顶面中间开设有钢珠阀座；在所述底座体的内部开设连通的横向气道、纵向内气道和纵向外气道，其中所述纵向外气道开设两条用于安装两个气嘴，对应安装吹气嘴的纵向外气道连通多个上封下开的纵向吹气道，并在所述纵向吹气道的底部开口安装所述气孔盘，用于提供正压；对应安装进气嘴的纵向外气道连通多个所述纵向内气道，用于提供负压；在所述支撑环座的内环面底部开设密封圈环槽，用于安装密封圈。
进一步的，所述载台主轴包括轴体、轴套、封气环、电机和端盖；所述轴体和电机套接在所述轴套内，通过电机驱动轴体运动；所述封气环外套在所述轴套上；两个所述端盖设置在所述轴体上端和轴套下端；所述晶圆载盘通过顶端的端盖转接至所述轴体上；所述主轴弹性支撑组件设置在所述轴套和所述轴套底端的端盖上。
进一步的，所述主轴弹性支撑组件包括上支撑件和弹性下支撑件；所述上支撑件设置在轴套外延部，上支撑件同时与所述载台上座连接；所述弹性下支撑件安装于轴套下部的端盖底面与载台底座底面之间；通过上支撑件和弹性下支撑件实现载台主轴的稳定支撑。
进一步的，所述晶圆载台还包括载台外端组件和载台闭合板；其中，所述载台闭合板从顶部跨设的连接所述载台上座和载台外端组件上，下部空间用于设置X轴横梁，所述载台上座和载台外端组件相对的设置在所述载台底座的纵向两端。
进一步的，在所述载台上座和载台外端组件相对的两面上设置两组横梁止挡气浮垫。
进一步的，所述晶圆载台还包括横向限位件，两个所述横向限位件设置在载台底座的横向两端。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本发明的晶圆载台，可以悬浮的柔性支撑晶圆、硅片等待检测或待加工件，达到高精悬浮支撑作用，保证了载台的精度和稳定性，便于在带有运动台的半导体量检测、高精加工领域中推广应用。
附图说明
图1为晶圆载台的一个实施例的示意图；
图2为晶圆载台另一实施例的示意图；
图3为晶圆载台一个视角的示意图；
图4为载台主轴和主轴弹性支撑组件的示意图；
图5为载台底脚装配示意图；
图6为载台底脚的分解示意图；
图7为气浮垫一个角度的剖视图；
图8为气浮垫另一角度的剖视图；
图9为载台底脚的另一视角的示意图；
图10为螺纹柱的剖视图；
图11为卡箍体的剖视图；
图12为载台底脚装配体的剖视图；
图中：
300、晶圆载台；
301、载台底脚；1、气浮垫；11、底座体；12、支撑环座；13、钢珠阀座；14、横向气道；15、纵向内气道；16、纵向外气道；17、纵向中央气道；18、密封圈环槽；2、螺纹柱；21、锥形座；22、外螺纹段；23、缩颈段；24、外调节头；211、锥形钢珠腔；3、卡箍体；31、座口段；32、内螺纹段；33、调节段；311、锥座口；331、调节间隙；34、外止挡环；35、内止挡环肩；4、抱环；41、抱环间隙；42、螺钉孔；43、螺母调节孔；5、气嘴；6、密封圈；7、轴承钢珠；8、气孔盘；
302、载台底座；
303、载台上座；
304、载台主轴；3041、轴体；3042、轴套；3043、封气环；3044、端盖；
305、晶圆载盘；
306、载盘刹车组件；
307、主轴弹性支撑组件；3071、上支撑件；3072、弹性下支撑件；30721、底座转接块；30722、弹片夹；30723、弹片；
308、回正叉组件；。
309、载台外端组件；3091、外端转接块；3092、横梁转接气浮垫；
3010、载台闭合板；
3011、横梁止挡气浮垫；
3012、横向限位件；
3013、载台底面真空刹车组件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
一种晶圆载台，参见图1，晶圆载台300包括载台底脚301、载台底座302、载台上座303、载台主轴304、晶圆载盘305、载盘刹车组件306、主轴弹性支撑组件307和回正叉组件308。
布置关系：其中，所述载台底脚301采用气浮地脚；所述载台底座302通过多个所述载台底脚301被浮动或滑动地支撑在机架(图未示)上；所述载台上座303设置在所述载台底座302上；所述载台主轴304竖直的设置在所述载台底座302和载台上座303开设的承载孔中；所述晶圆载盘305的底面中部固定至所述载台主轴304的顶面；多个所述载盘刹车组件306布置在所述载台上座303和晶圆载盘305之间，用于晶圆载盘305的制动刹车；所述主轴弹性支撑组件307用于将载台主轴304与所述载台底座302和/或载台上座303弹性连接，以增强载台主轴304的稳定性；所述回正叉组件308设置在载台上座303和所述晶圆载盘305之间，用于晶圆载盘305的被动回正复位。
载台底脚
参见图5-图12，载台底脚301包括气浮垫1、螺纹柱2、卡箍体3、抱环4、气嘴5、密封圈6、轴承钢珠7、气孔盘8和气源控制组件(图未示)。
连接关系：参见图6、图9和图12，轴承钢珠7设置在所述气浮垫1的内部中央，所述螺纹柱2的底部通过密封圈6设置在所述气浮垫1上，所述卡箍体3螺纹套接在所述螺纹柱2上且高度可调，所述抱环4套接至所述卡箍体3外周上段处用于外部机构的直接支撑和限位，所述气嘴5安装在所述气浮垫1上用于压力调节，多个所述气孔盘8均布的设置在所述气浮垫1的底部，通过气嘴5中的进气嘴向气浮垫1的下方提供吹离气压，通过气嘴5中的吸气嘴向气浮垫1的下方提供吸附气压，通过气源控制组件控制吹离气压和吸附气压的气压差实现晶圆载台300的悬浮支撑。
其中，参见图7、图8和图12，气浮垫1包括一体成型的底座体11和支撑环座12，所述支撑环座12凸起的设置于所述底座体11的顶面上；在凸台状的底座体11顶面中间开设有钢珠阀座13；在所述底座体11的内部开设连通的横向气道14、纵向内气道15和纵向外气道16，其中所述纵向外气道16开设两条用于安装两个气嘴5，对应安装吹气嘴的纵向外气道16连通多个上封下开的纵向吹气道，并在所述纵向吹气道的底部开口安装所述气孔盘8，用于提供正压；对应安装进气嘴的纵向外气道16连通多个所述纵向内气道15，用于提供负压；在所述支撑环座12的内环面底部开设密封圈环槽18，用于安装密封圈6。
进一步的，在所述钢珠阀座13的下方连通的开设纵向中央气道17，用于向轴承钢珠7提供负压。
其中，参见图6和图10，螺纹柱2包括一体成型的锥形座21、外螺纹段22、缩颈段23和外调节头24，在所述锥形座21的底面中间向上开设锥形钢珠腔211，所述锥形钢珠腔211与所述气浮垫1的钢珠阀座13一起形成轴承钢珠7的容纳腔；所述外调节头24包括外凸于缩颈段23顶部的调节结构或内凹于缩颈段23顶部的调节结构。
进一步的，外调节头24为外凸于缩颈段23顶部的调节结构的形式如螺母等；外调节头24为内凹于缩颈段23顶部的调节结构如一型槽、十字槽、三角槽、内六角等。
其中，参见图6、图11和图12，卡箍体3包括一体成型的座口段31、内螺纹段32和调节段33；在所述座口段31的内侧面形成为与螺纹柱2的锥形座21相适配的锥座口311；所述内螺纹段32的内螺纹与螺纹柱2的外螺纹段22适配；所述调节段33通过轴向均布的开设调节间隙331形成为弹性调节部，调节段33通过所述调节间隙331的扩张与收缩实现径向调节；在所述内螺纹段32与调节段33邻接处的外周面外凸形成一个外止挡环34，用于抱环4的下定位。
进一步的，所述调节段33的内腔径小于所述内螺纹段32的内腔径，从而在两者邻接处形成内止挡环肩35。
其中，参见图5、图6和图12，所述抱环4的环形段上开设抱环间隙41，在抱环间隙41对接的两个抱环端部贯通的开设螺钉孔42和螺母调节孔43，以此通过螺栓调节抱环4的锁紧程度。
载台主轴
参见图4，载台主轴304包括轴体3041、轴套3042、封气环3043、电机(图未示)和端盖3044；所述轴体3041和电机套接在所述轴套3042内，通过电机驱动轴体3041运动；所述封气环3043外套在所述轴套3042上；两个所述端盖3044设置在所述轴体3041上端和轴套3042下端；所述晶圆载盘305通过顶端的端盖3044转接至所述轴体3041上；所述主轴弹性支撑组件307设置在所述轴套3042和所述轴套3042底端的端盖3044上。
参见图4，主轴弹性支撑组件307包括上支撑件3071和弹性下支撑件3072；所述上支撑件3071设置在轴套3042外延部，上支撑件3071同时与所述载台上座303连接；所述弹性下支撑件3072安装于轴套3042下部的端盖3044底面与载台底座302底面之间；通过上支撑件3071和弹性下支撑件3072实现载台主轴304的稳定支撑。
其中，所述弹性下支撑件3072包括底座转接块30721、弹片夹30722和弹片30723；其中，所述弹片30723水平设置，其内端连接至所述载台主轴304下部的端盖3044上，其外端被所述弹片夹30722夹持固定；所述弹片夹30722的上端连接固定所述底座转接块30721，所述底座转接块30721的上部固定至所述载台底座302上。
其中，述主轴弹性支撑组件307包括多个所述弹性下支撑件3072；优选为两组。
进一步的，晶圆载台300还包括横向限位件3012，两个所述横向限位件3012设置在载台底座302的横向两端。
第二实施例
参见图2和图3，晶圆载台300还包括载台外端组件309和载台闭合板3010；其中，所述载台闭合板3010从顶部跨设的连接所述载台上座303和载台外端组件309上，下部空间用于设置X轴横梁，所述载台上座303和载台外端组件309相对的设置在所述载台底座302的纵向两端。
其中，所述载台外端组件309包括外端转接块3091和横梁转接气浮垫3092。其中，外端转接块3091的底面高于载台底座302的底面。
其中，在所述载台上座303和载台外端组件309相对的两面上设置两组横梁止挡气浮垫3011，用于支撑X轴横梁的两侧边。
进一步的，晶圆载台300还包括载台底面真空刹车组件3013，所述载台底面真空刹车组件3013设置在载台底座301的底面上，当需要晶圆载台300整体刹车制动时，所述载台底面真空刹车组件3013产生真空负压，对载台底面的机台或机架表面吸附，从而使得晶圆载台300定位刹车；相反的通过破真空取消刹车制动。
上述载台，不仅可以用于晶圆，还可以用于其他类似的板类产品的高精支撑，载台可应用于高精检测、加工机台上，如半导体晶圆、光伏晶圆的量检测机台，高精测量机构、三坐标测量机等的机台等中，以此提高稳定的支撑、吸振和定位作用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶圆载台，其特征在于：晶圆载台（300）包括载台底脚（301）、载台底座（302）、载台上座（303）、载台主轴（304）、晶圆载盘（305）、载盘刹车组件（306）、主轴弹性支撑组件（307）和回正叉组件（308）；
其中，所述载台底脚（301）采用气浮地脚；
所述载台底座（302）通过多个所述载台底脚（301）被浮动或滑动地支撑在机架上；所述载台上座（303）设置在所述载台底座（302）上；
所述载台主轴（304）竖直的设置在所述载台底座（302）和载台上座（303）开设的承载孔中；
所述晶圆载盘（305）的底面中部固定至所述载台主轴（304）的顶面；
多个所述载盘刹车组件（306）布置在所述载台上座（303）和晶圆载盘（305）之间，用于晶圆载盘（305）的制动刹车；
所述主轴弹性支撑组件（307）用于将载台主轴（304）与所述载台底座（302）和/或载台上座（303）弹性连接，以增强载台主轴（304）的稳定性；
所述回正叉组件（308）设置在载台上座（303）和所述晶圆载盘（305）之间，用于晶圆载盘（305）的被动回正复位。
2.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于：所述载台底脚（301）包括气浮垫（1）、螺纹柱（2）、卡箍体（3）、抱环（4）、气嘴（5）、密封圈（6）、轴承钢珠（7）、气孔盘（8）和气源控制组件；所述轴承钢珠（7）设置在所述气浮垫（1）的内部中央，所述螺纹柱（2）的底部通过密封圈（6）设置在所述气浮垫（1）上，所述卡箍体（3）螺纹套接在所述螺纹柱（2）上且高度可调，所述抱环（4）套接至所述卡箍体（3）外周上段处用于外部机构的直接支撑和限位，所述气嘴（5）安装在所述气浮垫（1）上用于压力调节，多个所述气孔盘（8）均布的设置在所述气浮垫（1）的底部，通过气嘴（5）中的进气嘴向气浮垫（1）的下方提供吹离气压，通过气嘴（5）中的吸气嘴向气浮垫（1）的下方提供吸附气压，通过气源控制组件控制吹离气压和吸附气压的气压差实现晶圆载台（300）的悬浮支撑。
3.根据权利要求2所述的晶圆载台，其特征在于：所述气浮垫（1）包括一体成型的底座体（11）和支撑环座（12），所述支撑环座（12）凸起的设置于所述底座体（11）的顶面上；在凸台状的底座体（11）顶面中间开设有钢珠阀座（13）；在所述底座体（11）的内部开设连通的横向气道（14）、纵向内气道（15）和纵向外气道（16），其中所述纵向外气道（16）开设两条，用于安装所述气嘴（5）的进气嘴和吸气嘴，对应安装进气嘴的纵向外气道（16）连通多个上封下开的纵向吹气道，并在所述纵向吹气道的底部开口安装所述气孔盘（8），用于提供正压；对应安装吸气嘴的纵向外气道（16）连通多个所述纵向内气道（15），用于提供负压；在所述支撑环座（12）的内环面底部开设密封圈环槽（18），用于安装密封圈（6）。
4.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于：所述载台主轴（304）包括轴体（3041）、轴套（3042）、封气环（3043）、电机和端盖（3044）；所述轴体（3041）和电机套接在所述轴套（3042）内，通过电机驱动轴体（3041）运动；所述封气环（3043）外套在所述轴套（3042）上；两个所述端盖（3044）设置在所述轴体（3041）上端和轴套（3042）下端；所述晶圆载盘（305）通过顶端的端盖（3044）转接至所述轴体（3041）上；所述主轴弹性支撑组件（307）设置在所述轴套（3042）和所述轴套（3042）底端的端盖（3044）上。
5.根据权利要求4所述的晶圆载台，其特征在于：所述主轴弹性支撑组件（307）包括上支撑件（3071）和弹性下支撑件（3072）；所述上支撑件（3071）设置在轴套（3042）外延部，上支撑件（3071）同时与所述载台上座（303）连接；所述弹性下支撑件（3072）安装于轴套（3042）下部的端盖（3044）底面与载台底座（302）底面之间；通过上支撑件（3071）和弹性下支撑件（3072）实现载台主轴（304）的稳定支撑。
6.根据权利要求5所述的晶圆载台，其特征在于：所述弹性下支撑件（3072）包括底座转接块（30721）、弹片夹（30722）和弹片（30723）；其中，所述弹片（30723）水平设置，其内端连接至所述载台主轴（304）下部的端盖（3044）上，其外端被所述弹片夹（30722）夹持固定；所述弹片夹（30722）的上端连接固定所述底座转接块（30721），所述底座转接块（30721）的上部固定至所述载台底座（302）上。
7.根据权利要求5所述的晶圆载台，其特征在于：所述主轴弹性支撑组件（307）包括多个所述弹性下支撑件（3072）。
8.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于：所述晶圆载台（300）还包括载台外端组件（309）和载台闭合板（3010）；其中，所述载台闭合板（3010）从顶部跨设的连接所述载台上座（303）和载台外端组件（309）上，下部空间用于设置X轴横梁，所述载台上座（303）和载台外端组件（309）相对的设置在所述载台底座（302）的纵向两端。
9.根据权利要求8所述的晶圆载台，其特征在于：在所述载台上座（303）和载台外端组件（309）相对的两面上设置两组横梁止挡气浮垫（3011）。
10.根据权利要求9所述的晶圆载台，其特征在于：所述晶圆载台（300）还包括横向限位件（3012），两个所述横向限位件（3012）设置在载台底座（302）的横向两端。
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