CN105097608B - 一种防止高压水雾喷溅的cup结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止高压水雾喷溅的CUP结构，包括CUP本体、排风接口、上端盖、开门机构、液管、底板、晶圆卡盘、喷嘴、电机及驱动机构，CUP本体安装在底板上，内部设有承载晶圆的晶圆卡盘，晶圆卡盘通过安装在底板上的电机驱动旋转；驱动机构安装在CUP本体外的底板上，液管由驱动机构驱动移动，上端盖安装在CUP本体上，上端盖上沿液管的移动轨迹开有孔，液管由孔插入CUP本体内、并安装有喷嘴；为液管提供高压液体的供液源位于CUP本体外，高压液体经液管通过喷嘴喷洒到晶圆表面；CUP本体上分别设有开门机构及排风接口。本发明具有尺寸小、结构简单、加工安装成本低等优点，适用于去胶、清洗等需要用到高压液体功能的半导体设备上。

Description

一种防止高压水雾喷溅的CUP结构

技术领域

本发明涉及一种防止高压水雾喷溅的CUP结构，适用于去胶或清洗等使用高压液体的半导体设备。

背景技术

在清洗和去胶制程中，需要用到高压液体完成某些特定的功能，而高压液体(通常使用5MPa～15MPa)冲击在晶圆表面，会溅起大量的液滴和雾气，扩散到晶圆周围。目前，在应用高压液体的设备中，常用的方法是使用完全封闭的工艺腔体，把晶圆夹持机构、化学品供应机构、摆臂机构等集成在一个密封的腔体内，对运动和电控部件做好防护，使用高压液体时腔体完全密封，这样既可以保证腔体内运动结构的安全，又可以将高压产生的喷雾和液滴飞溅完全控制在腔体内。这种全封闭的腔体结构虽然可以实现防止高压水雾的功能，但是因为需要将运动机构、供液机构等封闭在腔体内，这就造成了工艺腔体的体积过大，设备造价高等问题，不利于机台的小型化和成本控制。

发明内容

为了解决因工艺腔体的尺寸较大而导致的上述问题，本发明的目的在于提供一种防止高压水雾喷溅的CUP结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括CUP本体、排风接口、上端盖、开门机构、液管、底板、晶圆卡盘、喷嘴、电机及驱动机构，其中CUP本体安装在所述底板上，在所述CUP本体内设有承载晶圆的晶圆卡盘，该晶圆卡盘通过安装在所述底板上的电机驱动旋转；所述驱动机构安装在CUP本体外的底板上，所述液管通过该驱动机构的驱动进行移动，所述上端盖安装在CUP本体上，该上端盖上沿所述液管的移动轨迹开有孔，所述液管由该孔插入所述CUP本体内、并安装有所述喷嘴；为所述液管提供高压液体的供液源位于CUP本体外，所述高压液体经液管通过喷嘴喷洒到所述晶圆表面；所述CUP本体上分别设有供取放所述晶圆的开门机构以及供抽走CUP本体内水雾的排风接口；

其中：所述CUP本体分为可折卸的CUP底座及上层CUP，该CUP底座安装在所述底板上，所述上层CUP的下端与所述CUP底座相连，所述上端盖安装在所述上层CUP的上端；所述上层CUP及上端盖的材料均为透明的ECTFE；所述驱动机构的输出端连接有臂提升机构，所述臂提升机构的输出端连接有固定支撑臂的一端，所述固定支撑臂的另一端插入CUP本体内；所述液管安装在固定支撑臂上，液管的一端与所述供液源连通，所述喷嘴位于液管的另一端；所述驱动机构为摆臂机构，包括电缸及转接板，所述臂提升机构为气缸，该电缸安装在所述CUP本体外的底板上，所述电缸的输出端连接有转接板，所述气缸安装在该转接板上，所述固定支撑臂的一端与气缸的输出端相连、由所述气缸驱动升降；所述排风接口对称分布在CUP底座轴向截面的两侧；

为所述CUP结构提供排风的厂务端设有排风气液分离机构，包括气液分离盒、CUP排风口、厂务排风口及液位传感器，该CUP排风口及厂务排风口分别安装在所述气液分离盒上，所述CUP排风口通过排风管与所述排风接口相连通，所述厂务排风口与所述厂务端连通，在所述气液分离盒上安装有监测气液分离盒内液面高度的液位传感器；

所述开门机构包括摆动气缸、取片窗口、门挡板及框架，该摆动气缸通过框架安装在所述CUP本体上，所述门挡板位于框架内、并与所述摆动气缸的输出端相连，所述框架上开有取片窗口，该取片窗口通过由摆动气缸驱动的门挡板实现开关，所述晶圆通过该取片窗口取放。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明将驱动机构、供液源布置在CUP本体外，CUP本体尺寸小，结构简单，加工安装成本低，可以非常方便地使用在集成度较高的全自动或半自动机台上，特别适用于去胶、清洗等需要用到高压液体功能的半导体设备上。

2.本发明的CUP本体分为上下设置的CUP底座及上层CUP，便于安装和维护。

3.本发明的上层CUP及上端盖均为透明的，在保证CUP本体具有足够高度、有效防止水雾外溅的基础上，又因为其外观透明和可拆卸，便于查看工艺状态和设备维护。

4.本发明的固定支撑臂及液管既可通过驱动机构进行直线移动或圆周转动，还可通过臂提升机构升降，便于拆卸上层CUP和维护喷嘴。

5.本发明中除CUP本体外的机械结构不需要额外的密封防护，而且整体尺寸较全封闭腔体小很多，所以可以更好地控制设备的成本。

6.本发明的CUP本体上端用上端盖罩住，仅沿液管运动轨迹开孔，CUP本体内与外界的接触面积很小，使排风的速度更大，风向更集中。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为去掉上端盖及上层CUP后的结构示意图；

图3为本发明的内部剖视图；

图4为本发明开门机构的结构示意图；

图5为本发明排风气液分离机构的结构示意图；

图6为本发明摆臂机构及臂提升机构的结构示意图；

其中：1为CUP底座，2为排风接口，3为上层CUP，4为上端盖，5为开门机构，6为固定支撑臂，7为液管，8为摆臂机构，9为底板，10为臂提升机构，11为晶圆卡盘，12为喷嘴，13为晶圆，14为电机，15为摆动气缸，16为取片窗口，17为门挡板，18为气液分离盒，19为CUP排风口，20为厂务排风口，21为液面，22为液位传感器，23为电缸，24为转接板，25为气缸，26为框架，27为孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明的CUP(光刻胶收集杯)结构如图1～3所示，包括CUP本体、排风接口2、上端盖4、开门机构5、固定支撑臂6、液管7、底板9、臂提升机构10、晶圆卡盘11、喷嘴12、电机14及驱动机构，其中CUP本体分为可折卸的CUP底座1及上层CUP3，该CUP底座1固定在底板9上，上层CUP3的下端通过螺丝与CUP底座1相连，上端盖4安装在上层CUP3的上端，上端盖4的作用是缩小CUP结构的开口尺寸，使排风的速度更大、风向更集中。上层CUP3及上端盖4均采用透明ECTFE(乙烯三氟氯乙烯共聚物)制成，ECTFE的强度、耐磨性、抗蠕变性大大高于PTFE(聚四氟乙烯)和PFA(全氟烷氧基树脂)，它在室温和高温下耐大多数腐蚀性化学品和有机溶剂。这种结构既可以保证CUP结构具有足够的高度，有效防止水雾外溅，又因为其外观透明和可拆卸，便于查看工艺状态和设备维护。CUP底座1底部开有排液口，由CUP结构收集的废液通过该排液口排出。

在CUP底座1内设有承载晶圆13的晶圆卡盘11，该晶圆卡盘11通过安装在底板9上的电机14驱动旋转，完成晶圆13的旋转动作。在CUP底座1上设有供抽走CUP本体内水雾的排风接口2，本实施例的排风接口2为两个，对称设置在CUP底座1轴向截面的两侧。

驱动机构安装在CUP本体外的底板9上，本实施例的驱动机构为摆臂机构8，如图6所示；摆臂机构8包括电缸23及转接板24，电缸23安装在CUP本体外的底板9上，电缸23的输出端连接有转接板24。在转接板24上安装有臂提升机构10，本实施例的臂提升机构10为气缸25。气缸25的输出端连接有固定支撑臂6的一端，固定支撑臂6的另一端插入CUP本体内、位于晶圆13的上方；液管7固定在固定支撑臂6上，液管7的一端位于CUP本体外、与供液源连通，喷嘴12安装在液管7的另一端；为液管7提供高压液体的供液源位于CUP本体外，高压液体经液管7通过喷嘴12喷洒到晶圆13表面。固定支撑臂6、液管7及喷嘴12在气缸25的驱动下可升降，并且固定支撑臂6、液管7、喷嘴12及气缸25在电缸23的驱动下可往复移动。上端盖4上沿液管7的移动轨迹开有孔27(本实施例的孔27为条形孔)，固定支撑臂6及液管7由该孔27插入CUP本体内。摆臂机构8还可为旋转电机，固定支撑臂6、液管7、喷嘴12及气缸25在旋转电机的驱动下转动，相应地，上端盖4上的孔27为环形孔；即，上端盖4上孔27的设计可根据不同的驱动机构满足直线运动或圆周转动等多种形式。

在CUP底座1上安装有供取放晶圆13的开门机构5，该开门机构5位于两个排风接口2之间。如图4所示，开门机构5包括摆动气缸15、取片窗口16、门挡板17及框架26，该摆动气缸15通过框架26固定在CUP底座1上，门挡板17转动安装在框架26内、并与摆动气缸15的输出端相连，框架26上开有取片窗口16，该取片窗口16通过由摆动气缸15驱动的门挡板17实现开关，晶圆13通过该取片窗口16取放。

由于排风时后吸入大量水汽和液滴，进入排风系统后不易处理，因此在靠近厂务端设置了为CUP结构提供排风的排风气液分离机构。如图5所示，排风气液分离机构包括气液分离盒18、CUP排风口19、厂务排风口20及液位传感器22，该CUP排风口19及厂务排风口20分别安装在气液分离盒18上、与气液分离盒18内部相连通，CUP排风口19为两个，分别通过排风管与两个排风接口2相连通，厂务排风口20与厂务端连通，在气液分离盒18上安装有监测气液分离盒18内液面21高度的液位传感器22。

本发明的工作原理为：

工作时，摆动气缸15驱动门挡板17转动，取片窗口16开启；晶圆13通过机械手由取片窗口16送入CUP本体内的晶圆卡盘11上，机械手收回，摆动气缸15驱动门挡板17关闭取片窗口16。

供液源提供的高压液体通过液管7供液，高压液体由喷嘴12喷出；固定支撑臂6及液管7伸入到CUP本体内部，电缸23驱动固定支撑臂6及液管7进行移动和扫描等动作。高压液体冲击在晶圆13表面溅起的液滴和雾气，扩散到晶圆13的周围；厂务端排风系统工作，CUP排风口19收集带有水雾的气体，液体分离出来沉淀在气液分离盒18底部，当液面21达到设定高度时，液位传感器22产生报警信号，通知设备维护人员排掉气液分离盒18内的多余液体，保证设备的正常使用。废液由CUP本体收集，最终由排废口排出。

臂提升机构10在拆卸上层CUP3和维护喷嘴12时使用，气缸25驱动固定支撑臂6及液管7上升至设定高度，到达位置后，可将上层CUP3拆卸下来，或对喷嘴12进行维护。

本发明采用的是一种敞开式腔体的设计思路，CUP结构可用于防护和收集废液，驱动机构和供液源置于CUP本体外部，高压产生的喷溅由连接在CUP本体上的厂务强排风带走。整个结构具有简单紧凑、生产成本低等特点。

Claims (4)

1.一种防止高压水雾喷溅的CUP结构，其特征在于：包括CUP本体、排风接口(2)、上端盖(4)、开门机构(5)、液管(7)、底板(9)、晶圆卡盘(11)、喷嘴(12)、电机(14)及驱动机构，其中CUP本体安装在所述底板(9)上，在所述CUP本体内设有承载晶圆(13)的晶圆卡盘(11)，该晶圆卡盘(11)通过安装在所述底板(9)上的电机(14)驱动旋转；所述驱动机构安装在CUP本体外的底板(9)上，所述液管(7)通过该驱动机构的驱动进行移动，所述上端盖(4)安装在CUP本体上，该上端盖(4)上沿所述液管(7)的移动轨迹开有孔(27)，该孔(27)为条形孔，所述液管(7)由该孔(27)插入所述CUP本体内、并安装有所述喷嘴(12)；为所述液管(7)提供高压液体的供液源位于CUP本体外，所述高压液体经液管(7)通过喷嘴(12)喷洒到所述晶圆(13)表面；所述CUP本体上分别设有供取放所述晶圆(13)的开门机构(5)以及供抽走CUP本体内水雾的排风接口(2)；

所述CUP本体分为可折卸的CUP底座(1)及上层CUP(3)，该CUP底座(1)安装在所述底板(9)上，所述上层CUP(3)的下端与所述CUP底座(1)相连，所述上端盖(4)安装在所述上层CUP(3)的上端；

所述驱动机构的输出端连接有臂提升机构(10)，所述臂提升机构(10)的输出端连接有固定支撑臂(6)的一端，所述固定支撑臂(6)的另一端插入CUP本体内；所述液管(7)安装在固定支撑臂(6)上，液管(7)的一端与所述供液源连通，所述喷嘴(12)位于液管(7)的另一端；

所述驱动机构为摆臂机构(8)，包括电缸(23)及转接板(24)，所述臂提升机构(10)为气缸(25)，该电缸(23)安装在所述CUP本体外的底板(9)上，所述电缸(23)的输出端连接有转接板(24)，所述气缸(25)安装在该转接板(24)上，所述固定支撑臂(6)的一端与气缸(25)的输出端相连、由所述气缸(25)驱动升降；

所述开门机构(5)包括摆动气缸(15)、取片窗口(16)、门挡板(17)及框架(26)，该摆动气缸(15)通过框架(26)安装在所述CUP本体上，所述门挡板(17)位于框架(26)内、并与所述摆动气缸(15)的输出端相连，所述框架(26)上开有取片窗口(16)，该取片窗口(16)通过由摆动气缸(15)驱动的门挡板(17)实现开关，所述晶圆(13)通过该取片窗口(16)取放。

2.按权利要求1所述防止高压水雾喷溅的CUP结构，其特征在于：所述上层CUP(3)及上端盖(4)的材料均为透明的ECTFE。

3.按权利要求1所述防止高压水雾喷溅的CUP结构，其特征在于：所述排风接口(2)对称分布在CUP底座(1)轴向截面的两侧。

4.按权利要求1所述防止高压水雾喷溅的CUP结构，其特征在于：为所述CUP结构提供排风的厂务端设有排风气液分离机构，包括气液分离盒(18)、CUP排风口(19)、厂务排风口(20)及液位传感器(22)，该CUP排风口(19)及厂务排风口(20)分别安装在所述气液分离盒(18)上，所述CUP排风口(19)通过排风管与所述排风接口(2)相连通，所述厂务排风口(20)与所述厂务端连通，在所述气液分离盒(18)上安装有监测气液分离盒(18)内液面(21)高度的液位传感器(22)。