CN110176390A - 无片盒清洗设备中批量晶圆固定、驱动装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无片盒清洗设备中批量晶圆固定、驱动装置及使用方法，涉及晶圆清洗设备技术领域，为解决现有的无片盒清洗设备中，无法实现晶圆的批量限位操作的技术问题。该无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置包括定位座，定位座上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构；槽体结构的底面为与晶圆的弧形边缘相适配的弧形面，槽体结构的槽深小于晶圆的半径。该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置包括上述的固定装置。该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的使用方法包括以下步骤：对晶圆进行限位；带动定位座作水平运动和升降运动。该无片盒清洗设备中批量晶圆固定、驱动装置及使用方法能够实现对晶圆的批量限位操作。

Description

无片盒清洗设备中批量晶圆固定、驱动装置及使用方法
技术领域
本发明涉及晶圆清洗设备技术领域，尤其是涉及一种无片盒清洗设备中批量晶圆固定、驱动装置及使用方法。
背景技术
随着半导体工业的发展以及器件工艺技术的关键尺寸不断缩小，在每道加工工艺中对晶圆的洁净度有了更高的要求。
目前的晶圆湿法清洗可以分为多槽式、旋转冲洗甩干以及单片腐蚀清洗三种方式。近年来，随着湿化学设备的不断升级改进，槽式清洗以其高效的工作方式具有重要地位。
为了适应晶圆加工工艺中对晶圆表面高洁净度的要求，湿化学清洗设备发展出了无片盒清洗的工艺。无片盒清洗与传统的料盒清洗相比，清洗过程中晶圆不受料盒的遮挡，清洗效果有了很大的提升。然而，现有的无片盒清洗设备中，无法实现晶圆的批量清洗操作。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，为解决现有的无片盒清洗设备中，无法实现晶圆的批量限位操作的技术问题。
本发明提供的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，包括：定位座，所述定位座上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构；所述槽体结构的底面为与所述晶圆的弧形边缘相适配的弧形面，所述槽体结构的槽深小于所述晶圆的半径。
在上述技术方案中，进一步地，所述定位座上设置有多组凸起部，相邻两组所述凸起部之间形成凹陷部，所述凹陷部的延伸方向与所述槽体结构的设置方向垂直，使得所述凹陷部能够将各个所述槽体结构分隔成多段凹槽。
在上述技术方案中，进一步地，所述定位座的横截面呈矩形结构，多个所述槽体结构沿所述矩形结构的长边排列；所述矩形结构的短边尺寸不小于所述晶圆的半径。
本发明提供的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置的有益效果：
在该无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置中，定位座上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构，其中，一个晶圆可以在放置在一个槽体结构中，由于槽体结构的底面与晶圆的弧形边缘相适配，因而该槽体结构能够对晶圆起到一定的限位作用，使得晶圆与槽体结构两者的相对位置保持不变，因而，在清洗操作之前，通过将多个晶圆放入定位座的槽体结构中，能够实现对批量晶圆的限位作用，待晶圆定位完成后，可一次性对该批量晶圆进行清洗，有利于提高晶圆清洗设备的清洗效率。
再者，由于槽体结构的槽深小于晶圆的半径，在保证晶圆实现稳固定位的基础上，也使晶圆待清洗的表面不被槽体结构的槽壁遮挡，进一步提高晶圆的清洗效果。
本发明的第二目的在于提供一种无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，为解决现有的无片盒清洗设备中，无法实现批量晶圆运动的技术问题。
本发明提供的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，包括：底座、水平移动机构、升降机构和前述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置；通过所述水平移动机构与所述底座滑动连接，使所述升降机构在所述水平移动机构的驱动下，相对所述底座作水平运动，所述定位座与所述升降机构连接，使所述定位座在所述升降机构的驱动下作升降运动。
在上述技术方案中，进一步地，所述水平移动机构包括滑动板和驱动所述滑动板作水平运动的动力组件，所述滑动板与所述底座滑动连接；所述滑动板与所述底座之间设有用于检测所述滑动板移动位置的检测组件。
在上述技术方案中，进一步地，所述动力组件包括步进电机、与所述步进电机传动连接的丝杠，以及与所述丝杠螺纹连接且沿其轴向移动的丝母；所述电机安装于所述底座上，所述滑动板安装于所述丝母上。
在上述技术方案中，进一步地，所述步进电机与所述丝杠之间传动连接有传动组件；所述传动组件包括同步联动的主动带轮、从动带轮和带动两者同步转动的同步带，所述主动带轮与所述步进电机的输出端固定连接，所述从动带轮与所述丝杠固定连接。
在上述技术方案中，进一步地，所述升降机构包括气缸、支撑竖板和支撑横板；支撑竖板连接于所述滑动板上，所述气缸连接于所述支撑竖板上，所述支撑横板与所述气缸的活塞杆连接，所述定位座连接于所述支撑横板上。
在上述技术方案中，进一步地，所述定位座与所述支撑横板之间设有支撑轴，所述支撑轴的一端连接于所述支撑横板上，另一端连接于所述定位座上。
在上述技术方案中，进一步地，所述定位座设置为多个，所述支撑轴与所述定位座一一对应连接。
本发明的第三目的在于提供一种无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的使用方法，为解决现有的无片盒清洗设备中，无法实现批量晶圆运动的技术问题。
本发明提供的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的使用方法，包括以下步骤：
通过所述定位座上的多个槽体结构对晶圆进行限位；
通过所述水平移动机构带动所述定位座作水平运动，且通过检测组件来控制所述滑动板的移动位置，当所述滑动板达到指定位置后，所述水平移动机构停止工作；
通过所述升降机构带动所述定位座作升降运动。
本发明提供的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置及使用方法的有益效果：
该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置中包括上述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，其中，该无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置的具体结构、连接关系以及有益效果等已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。
除此之外，该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置既能带动定位座水平运动，又能带动定位座升降运动，因而能够使晶圆移动至相应的指定位置，从而为后续清洗晶圆操作做好准备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的结构示意图；
图2为图1所示A处的局部放大示意图；
图3为图1所示B处的局部放大示意图；
图4为图1所示无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的右视图；
图5为图1所示无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的主视图。
图标：
100-定位座；110-槽体结构；
111-凹陷部；112-凸起部；1121-凹槽；
200-底座；
300-水平移动机构；
310-滑动板；320-动力组件；
321-步进电机；322-丝杠；323-丝母；324-主动带轮；325-从动带轮；326-同步带；
400-升降机构；
410-气缸；420-支撑竖板；430-支撑横板；440-支撑轴；450-定位垫板；
500-检测组件；510-检测片；520-光电传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。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。
实施例
本实施例提供了一种无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，如图1和图2所示，该无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置包括定位座100，定位座100上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构110；槽体结构110的底面为与晶圆的弧形边缘相适配的弧形面，槽体结构110的槽深小于晶圆的半径。
在该无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置中，定位座100上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构110，其中，一个晶圆可以在放置在一个槽体结构110中，由于槽体结构110的底面与晶圆的弧形边缘相适配，因而该槽体结构110能够对晶圆起到一定的限位作用，使得晶圆与槽体结构110两者的相对位置保持不变，因而，在清洗操作之前，通过将多个晶圆放入定位座100的槽体结构110中，能够实现对批量晶圆的限位作用，待晶圆定位完成后，可一次性对该批量晶圆进行清洗，有利于提高晶圆清洗设备的清洗效率。
再者，由于槽体结构110的槽深小于晶圆的半径，在保证晶圆实现稳固定位的基础上，也使晶圆待清洗的表面不被槽体结构110的槽壁遮挡，进一步提高晶圆的清洗效果。
该实施例中，如图2所示，定位座100上设置有多组凸起部112，相邻两组凸起部112之间形成凹陷部111，凹陷部111的延伸方向与所述槽体结构110的设置方向垂直，使得凹陷部111能够将各个所述槽体结构110分隔成多段凹槽1121。
请继续参照图2，图2所示为定位座100包括两组间隔设置的凹陷部111和与凹陷部111相连的三组凸起部112，其中，三组凸起部112上均设有凹槽1121，位于同一排设置的三段凹槽1121构成一个槽体结构110；具体地，该三个凹槽1121的底面的弧形面与其相接触部分的晶圆边缘相适配。
该实施例中，定位座100的横截面呈矩形结构，多个槽体结构110沿矩形结构的长边排列；矩形结构的短边尺寸不小于晶圆的半径，以保证将晶圆放置在凹槽1121内，晶圆不会发生倾倒、倾斜等。
需要说明的是，该定位座100的结构不限于为矩形结构，可以为规则或不规则的其他结构形式，只要能够满足该定位座100使用要求的结构形式均在本发明的保护范围之内。
在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，用于晶圆清洗设备中，如图1所示，该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置包括：底座200、水平移动机构300、升降机构400和前述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置；升降机构400通过水平移动机构300与底座200滑动连接，使升降机构400在水平移动机构300的驱动下，相对底座200作水平运动，定位座100与升降机构400连接，使定位座100在升降机构400的驱动下作升降运动。
在一些实施例中，如图1和图3所示，水平移动机构300包括滑动板310和驱动滑动板310作水平运动的动力组件320，滑动板310与底座200滑动连接；升降机构400包括气缸410，气缸410安装于滑动板310上，气缸410的伸出端与定位座100连接。
工作时，参照图1，气缸410的伸出端伸出，带动定位座100向上运动，实现定位座100的上升动作；反之，带动定位座100向下运动，实现定位座100的下降动作；再者，动力组件320驱动滑动板310相对底座200作水平运动，将带动气缸410向左或向右运动，进而带动定位座100向左或向右运动。
其中，气缸410可选用薄型气缸。
该实施例中，如图1和图3所示，滑动板310与底座200之间设有用于检测滑动板310移动位置的检测组件500。
优选的，检测组件500包括设在滑动板310上的检测片510和设在底座200上的光电传感器520，光电传感器520连接控制元件(负图未示出)。
该实施例中，图1所示为滑动板310上设有一个检测片510，底座200上间隔设有三个光电传感器520，其中，光电传感器520的位置以及数量均可根据需要进行设定。
参照图3，该检测组件500的工作原理为：
动力组件320驱动滑动板310相对底座200作水平运动，当检测片510移动至位于中间位置处的光电传感器520处时(即该位置为指定位置)，能够遮挡住该处光电传感器520的光信号，同时，该光电传感器520向控制元件发送该信号，控制元件接收该信号，并控制动力组件320停止工作，从而使定位座100能够精确的运动到指定的位置。
在一种实施例中，光电传感器520的型号为PM-L25，光电传感器520接入I/O控制卡，I/O控制卡的型号为PCI-1716；当然，光电传感器520和I/O控制卡的型号不限于为上述型号，只要能够满足各自使用要求的元器件型号均在本发明的保护范围之内。
该实施例中，如图1和图4所示，动力组件320包括步进电机321、与步进电机321传动连接的丝杠322，以及与丝杠322螺纹连接且沿其轴向移动的丝母323；步进电机321安装于底座200上，滑动板310安装于丝母323上。
动力组件320的工作过程为：步进电机321动作带动丝杠322转动，丝杠322转动带动丝母323移动，从而带动滑动板310沿丝杠322的轴向移动。
该实施例中，如图4所示，步进电机321与丝杠322之间传动连接有传动组件；传动组件包括主动带轮324、从动带轮325和带动两者同步转动的同步带326，主动带轮324与步进电机321的输出端固定连接，从动带轮325与丝杠322固定连接。
该种结构形式中，动力组件320的工作过程为：步进电机321动作带动主动带轮324转动，主动带轮324转动带动从动带轮325转动，从动带轮325转动带动丝杠322转动，丝杠322转动带动丝母323移动，从而带动滑动板310沿丝杠322的轴向移动。
如图1和图4所示，升降机构400还包括支撑竖板420，支撑竖板420安装于滑动板310上，气缸410安装于支撑竖板420上；气缸410的伸出端连接有支撑横板430，支撑横板430凸出于支撑竖板420的一侧，定位座100安装于支撑横板430上。
请继续参照图1和图4，定位座100与支撑横板430之间设有支撑轴440，支撑轴440的一端连接于支撑横板430上，另一端连接于定位座100上。
具体地，如图5所示，支撑轴440用于连接定位座100的一端还设有定位垫板450，定位座100定位安装于定位垫板450上。
请继续参照图5，定位垫板450上设有凸起，定位座100的底部设有与该凸起配合的定位槽。
该实施例中，如图1所示，定位座100设置为多个，支撑轴440与定位座100一一对应连接。
图2所示为定位座100和支撑轴440均设置为两个，其中，两个定位座100的短边尺寸可以不同，以适应不同尺寸晶圆的定位，即可以实现多种尺寸晶圆的兼容。例如：当晶圆的半径较大(较小)时，可以将定位座100的短边尺寸设置的较大(较小)些。
本实施例提供了一种无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的使用方法，包括以下步骤：
通过定位座100上的多个槽体结构110对晶圆进行限位；通过水平移动机构300带动定位座100作水平运动，且通过检测组件500来控制滑动板310的移动位置，当滑动板310达到指定位置后，水平移动机构300停止工作；通过升降机构400带动定位座100作升降运动。
具体地，该无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的一种使用方法为：将晶圆批量放置在定位座100的凹槽1121内，对晶圆进行限位，启动步进电机321，步进电机321将带动晶圆水平运动，当检测片510移动至位于中间位置的光电传感器520处时(即该位置为指定位置)，能够遮挡住该处光电传感器520的光信号，同时，该光电传感器520向，I/O控制卡发送该信号，I/O控制卡接收该信号，并控制步进电机321停止工作；此时，启动气缸410，气缸410的伸出端伸出，带动定位座100以及晶圆向上运动，当晶圆被批量抬升出上料盒后，即可通过后续的机械手进行晶圆的批量传送。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (11)

1.一种无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，其特征在于，包括：定位座(100)，所述定位座(100)上设有多个用于容纳晶圆的槽体结构(110)；
所述槽体结构(110)的底面为与所述晶圆的弧形边缘相适配的弧形面，所述槽体结构(110)的槽深小于所述晶圆的半径。
2.根据权利要求1所述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，其特征在于，所述定位座(100)上设置有多组凸起部(112)，相邻两组所述凸起部(112)之间形成凹陷部(111)，所述凹陷部(111)的延伸方向与所述槽体结构(110)的设置方向垂直，使得所述凹陷部(111)能够将各个所述槽体结构(110)分隔成多段凹槽(1121)。
3.根据权利要求1或2所述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置，其特征在于，所述定位座(100)的横截面呈矩形结构，多个所述槽体结构(110)沿所述矩形结构的长边排列；
所述矩形结构的短边尺寸不小于所述晶圆的半径。
4.一种无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，包括：底座(200)、水平移动机构(300)、升降机构(400)和权利要求1-3任一项所述的无片盒清洗设备中批量晶圆固定装置；
所述升降机构(400)通过所述水平移动机构(300)与所述底座(200)滑动连接，使所述升降机构(400)在所述水平移动机构(300)的驱动下，相对所述底座(200)作水平运动，所述定位座(100)与所述升降机构(400)连接，使所述定位座(100)在所述升降机构(400)的驱动下作升降运动。
5.根据权利要求4所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述水平移动机构(300)包括滑动板(310)和驱动所述滑动板(310)作水平运动的动力组件(320)，所述滑动板(310)与所述底座(200)滑动连接；
所述滑动板(310)与所述底座(200)之间设有用于检测所述滑动板(310)移动位置的检测组件(500)。
6.根据权利要求5所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述动力组件(320)包括步进电机(321)、与所述步进电机(321)传动连接的丝杠(322)，以及与所述丝杠(322)螺纹连接且沿其轴向移动的丝母(323)；
所述电机安装于所述底座(200)上，所述滑动板(310)安装于所述丝母(323)上。
7.根据权利要求6所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述步进电机(321)与所述丝杠(322)之间传动连接有传动组件；
所述传动组件包括同步联动的主动带轮(324)、从动带轮(325)和带动两者同步转动的同步带(326)，所述主动带轮(324)与所述步进电机(321)的输出端固定连接，所述从动带轮(325)与所述丝杠(322)固定连接。
8.根据权利要求5-7任一项所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述升降机构(400)包括气缸(410)、支撑竖板(420)和支撑横板(430)；
所述支撑竖板(420)连接于所述滑动板(310)上，所述气缸(410)连接于所述支撑竖板(420)上，所述支撑横板(430)与所述气缸(410)的活塞杆连接，所述定位座(100)连接于所述支撑横板(430)上。
9.根据权利要求8所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述定位座(100)与所述支撑横板(430)之间设有支撑轴(440)，所述支撑轴(440)的一端连接于所述支撑横板(430)上，另一端连接于所述定位座(100)上。
10.根据权利要求9所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置，其特征在于，所述定位座(100)设置为多个，所述支撑轴(440)与所述定位座(100)一一对应连接。
11.一种如权利要求4-10任一项所述的无片盒清洗设备中批量晶圆驱动装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过定位座(100)上的多个槽体结构(110)对晶圆进行限位；
通过水平移动机构(300)带动定位座(100)作水平运动，且通过检测组件(500)来控制滑动板(310)的移动位置，当滑动板(310)达到指定位置时，水平移动机构(300)停止工作；
通过升降机构(400)带动定位座(100)作升降运动。
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