CN112820687A - 一种湿法工艺设备的晶圆顶片机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿法工艺设备的晶圆顶片机构,由竖直驱动机构以及设于所述竖直驱动机构上方且位于所述第一洞口下方的顶片夹持器构成,所述顶片夹持器具有对称结构且间隔设置的两顶片夹持板,所述顶片夹持板上具有一排顶部开口的顶片齿槽,所述顶片齿槽一侧面完全为直倾斜面,另一侧面由上部倾斜面、下部竖直面以及底部倾斜面依次连接构成。本发明的晶圆顶片机构在顶片过程具有使晶圆片保持竖直状态、晶圆片不晃动且不易破片的优点。
Description
技术领域
本发明属于半导体工艺设备技术领域,尤其涉及一种湿法工艺设备的晶圆顶片机构。
背景技术
在半导体工艺设备中,常需要透过导片装置的配置以适应不同的工艺需求将晶圆在不同的晶圆托篮上进行转换,而常见的导片装置常会由于机构装置的问题或是相关组件的错位或是干涉的问题导致意外性或是不可逆的破片造成晶圆损耗的现象,其中一个容易发生破片的环节就在顶片环节,原因有二,一是现有的顶片机构的顶片夹持器在对晶圆夹持后进行移动的过程会产生晃动,会对晶圆的接触面产生不可逆的表面磨损,进而容易导致晶圆破片。二是顶片夹持器的夹持晶圆的齿槽在与晶圆接触之时,会产生碰撞,由于现有齿槽的槽底为平面阶梯状,因此晶圆片与槽底的接触为点接触,作用力集中,这样在晃动或是移动之时,会对晶圆产生不可预期的撞击,容易导致破片。
综上所述,现有的晶圆顶片机构在对晶圆进行顶片过程中存在破片率高的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在顶片过程中不容易导致晶圆破片的晶圆顶片机构,以克服现有技术存在的不足。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种湿法工艺设备的晶圆顶片机构,由竖直驱动机构以及设于所述竖直驱动机构上方且位于所述第一洞口下方的顶片夹持器构成,所述顶片夹持器具有对称结构且间隔设置的两顶片夹持板,所述顶片夹持板上具有一排顶部开口的顶片齿槽,其特征在于:所述顶片齿槽一侧面完全为直倾斜面,另一侧面由上部倾斜面、下部竖直面以及底部倾斜面依次连接构成。
本发明的顶片齿槽采用上述结构,顶片齿槽两侧一侧面的直倾斜面与另一侧面的上部倾斜面形成开口大的导向开口,起到导向作用,在顶片时,使得晶圆片能够容易且快速地进入顶片齿槽内,而另一侧面的底部倾斜面在顶升晶圆片过程中,会给晶圆片底部的接触边缘一个向直倾斜面侧的力,使得晶圆片整体上向竖直面方向倚靠,又由于竖直面的阻挡,进而使得在顶升晶圆片过程中,晶圆片会始终保持稳定的竖直状态,不会产生晃动。
在本发明的进一步改进中,所述顶片齿槽的槽底为与晶圆片圆周边缘适配的弧形。又由于槽底采用与晶圆片圆周边缘适配的弧形,这样槽底与晶圆片边缘的接触比较多,不是点接触,也就不会有作用力集中的问题,也就不容易导致晶圆片的破片,并且接触多,也进一步提高了稳定性,晶圆片更加不容易晃动。
在本发明的具体实施方式中,所述顶片齿槽的顶片齿顶也是弧形。这样,顶片齿槽的径向槽深大致一样的,使得晶圆片的边缘被顶片夹持板夹持的深度是大致相同的。
在本发明的具体实施方式中,所述竖直驱动机构由竖直驱动气缸、固定在所述竖直驱动气缸的活塞杆顶端的支撑座、固定在所述支撑座上支撑杆构成,所述支撑杆上固定所述顶片夹持器。
采用上述技术方案,本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构在顶片过程具有使晶圆片保持竖直状态、晶圆片不晃动且不易破片的优点。
附图说明
图1为晶圆顶片导片装置进行顶片之前的立体结构示意图;
图2为图1的后端面的结构示意图;
图3为晶圆顶片导片装置的导片机构进行导片之后的立体结构示意图;
图4为本发明的两个顶片夹持器的立体结构示意图;
图5为本发明的顶片夹持板的结构示意图;
图6为图5中A处放大示意图;
图7为图6中B处放大示意图;
图8为图5中A-A向剖面图;
图9为导片机构的立体结构示意图;
图10为摆动驱动机构的结构示意图;
图11为左、右传动板的结构示意图;
图12为导片夹持块的立体结构示意图;
图13为导片夹持块的内侧面示意图;
图14为前端板与转动轴的装配剖面图;
图15为后端板与转动轴的装配剖面图;
图16为左传动板(右传动板)的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示,本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构300,设于晶圆顶片导片装置001中。
晶圆顶片导片装置具有中转支撑板100、移动托架200。其中,中转支撑板100固定在台架101上。中转支撑板100的中间位置具有两个前、后间隔分布的第一洞口102。移动托架200有两个,分设在中转支撑板 100的两侧,在水平驱动气缸的驱动下能够进出中转支撑板100,中转支撑板100上也具有前、后间隔分布的第二洞口201,在移动托架200的外侧边还具有连通第二洞口201的缺口通道202。当移动托架200进入中转支撑台板100后,两个第二洞口201分别位于两个第一洞口102上方。第一洞口102和第二洞口201的大小相当。第二洞口201的四个角处设有托篮定位支撑脚203。
再如图1所示,本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构设于中转支撑板100的下方,由竖直驱动机构310以及设于竖直驱动机构310上且分别位于两个第一洞口102下方的两个顶片夹持器320构成。具体地,结合图4所示,竖直驱动机构310由固定在中转支撑板100下方的竖直驱动气缸(图中未显示)、固定在竖直驱动气缸311的活塞杆顶端的支撑座312、固定在支撑座312上两根支撑杆313构成,两根支撑杆313 的顶端各固定一个顶片夹持器320。两个顶片夹持器320分别位于两个第一洞口102的正下方。第一洞口102和第二洞口201的大小要能够容顶片机构300的顶片夹持器320通过。顶片夹持器320左右两侧分别具有竖直的顶片夹持板321,顶片夹持板321的顶端分布有一排顶部开口的顶片齿槽322,一个顶片夹持器320上的一对顶片夹持板321结构对称,即两侧的顶片齿槽322要对齐。
如图5至图7所示,该顶片齿槽322的一侧面为完全直倾斜面3221,另一侧面则从上到下分成三段,由上部倾斜面3222、下部竖直面3223 以及底部倾斜面3224依次连接构成。直倾斜面3221和底部倾斜面3224 在槽底相交。其中,直倾斜面3221的倾斜角度为12°,上部倾斜面3222 的倾斜角度为21°,底部倾斜面3224的倾斜角度为45°。
结合图8所示,顶片齿槽322的顶片槽底3225为与晶圆片圆周边缘适配的弧形。相应地,顶片齿槽322的顶片齿顶3226也弧形,这样,顶片齿槽322的径向槽深大致一样的。采用这样的结构,顶片齿槽322一侧面的直倾斜面3221与另一侧面的上部倾斜面3222形成开口大的导向开口,起到导向作用,在顶片时,使得晶圆片能够容易且快速地进入顶片齿槽内,而另一侧面的底部倾斜面3224在顶升晶圆片过程中,会给晶圆片底部的接触边缘一个向直倾斜面侧的力(如图7中箭头所示),使得晶圆片整体上向下部竖直面3223方向倚靠,又由于下部竖直面3223 的垂直阻挡,进而使得在顶升晶圆片过程中,晶圆片会始终保持稳定的竖直状态,不会产生晃动。又由于槽底采用与晶圆片圆周边缘适配的弧形,这样槽底与晶圆片边缘的接触比较多,不是点接触,也就不会有作用力集中的问题,也就不容易导致晶圆片的破片。
在结合图1所示,本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构300需要配合设于中转支撑板100上方的导片机构400使用。
结合图9所示,导片机构400包括对称结构的间隔设置的左夹持摆臂411、右夹持摆臂412,以及驱动左夹持摆臂411和右夹持摆臂412 从底部位置进行开合动作的摆动驱动机构420。左夹持摆臂411和右夹持摆臂412上分别设有沿臂的长度方向间隔分布两块导片夹持块430。左夹持摆臂411的导片加持块430和右夹持摆臂412上的导片夹持块430 彼此结构对称。
具体地,中转支撑板100上固定有前端板431和后端板432。左夹持摆臂411和右夹持摆臂412由转动轴401和摆动轴402构成,摆动轴 402位于转动轴401的上方,且二者平行。导片夹持块430则被摆动轴 402和转动轴402共同支撑固定。导片夹持块430上具有一排导片齿槽 431,该导片齿槽431的导片槽底4311也为与晶圆片圆周边缘适配的弧形,导片齿顶4312则为导片槽底4311平行的弧形。采用这样的结构,由于导片齿槽的导片槽底也为弧形,这样与晶圆片边缘接触也比较多,不是点接触,也不会存在作用力集中的问题,同样不容易导致晶圆片的破片。
导片齿槽431上部两侧为凸弧面,凸弧面的圆弧半径为94.5mm,形成入口大的弧形开口4313,下部为窄三角形槽4314,窄三角形槽的夹角为24°。这样的结构,圆弧形开口4313入口大,在导片时,使得晶圆片容易进入,而下部为窄三角形状,夹持晶圆片能够保持晶圆片处于竖直状态,晶圆片不会歪斜,能够保证后续顶片动作的顺利进行,也降低了晶圆片破片的几率。
转动轴401的两端分别可转动地安装在前端板431和后端板432上,摆动轴402的一端头与摆动驱动机构600连接。
如图14所示,前端板431在安装转动轴401的位置设有前轴承孔 511,前轴承孔511内设有前轴承512,转动轴401的前端设于前轴承512 内,转动轴401上的前端位于前轴承512后侧具有嵌槽,该嵌槽内设有阻挡前轴承512在转动轴上窜动的C型卡簧513,在前端板431内侧还设有前内阻挡盖514,在前端板431的外侧设有前外阻挡盖515。该前外阻挡盖515包括一体结构的前外盖部5151和前外轴套部5152,其中前外轴套部5152从前端板431外侧深入前轴承孔511内并套在转动轴401 上,前外盖部5151内侧面贴附前端板431的外侧板面,前外轴套部5152 的端头则抵顶阻挡前轴承512。前内阻挡盖514贴在前端板431的内侧面并套在转动轴401上阻挡前轴承512。前内阻挡盖514和前外阻挡盖 515由4个穿过前外盖部5151、前端板431以及前内阻挡盖514的螺栓紧固使得通过前内阻挡盖514和前外阻挡盖515夹紧前轴承512避免转动轴401窜动。
如图15所示,后端板432在安装转动轴401的位置设有后轴承孔 521,后轴承孔521内设有后轴承522,转动轴401的后端设于后轴承522 内,转动轴401上位于后轴承522的前、后侧设有嵌槽,该两嵌槽内也设有阻挡后轴承522的C型卡簧513。后端盖432的外侧设有后外阻挡盖524,后端盖432的内侧设有后内阻挡盖525。后内阻挡盖525包括一体结构的后内盖部5251和后内轴套部5252,其中后内轴套部5252从后端板432的内侧深入后轴承孔521内,后内轴套部5252的端头抵顶阻挡后轴承522。后外阻挡盖524位于后端板43从外侧阻挡后轴承522。后外阻挡盖524和后内阻挡盖525由4个穿过后内盖部5251、后端板432 以及后外阻挡盖524的螺栓紧固使得通过后外阻挡盖524和后内阻挡盖 525夹紧后轴承522避免转动轴401窜动。
采用上述结构,左夹持摆臂411和右夹持摆臂412在执行抱持工作时不会窜动,左、右侧的导片齿槽431不会错位,进而不会出现导片失败或者扭曲晶圆片导致晶圆片破片的问题。
前端板432的外侧面设有摆动驱动机构600。再如图10所示,该摆动驱动机构600包括摆动驱动气缸610、设置在摆动驱动气缸610的活塞杆上的联动板620,以及对称结构的左传动板630和右传动板640。联动板620为对称结构,由联动竖板621和固定在联动竖板621的联动横板622构成,联动横板622的两端超出联动竖板621外。联动竖板611 上沿竖直方向等间距分布有多排腰型孔,联动横板622通过螺栓固定在其中一排腰型孔上。设置多排腰型孔,可以根据晶圆片的尺寸对联动横板622的安装高度进行调节。左传动板630和右传动板640均倾斜设置。左传动板630的下端和右传动板640下端分别通过轴承与联动横板622 的两端进行铰接,而左夹持摆臂411的摆动轴和右夹持摆臂412的摆动轴的后端则通过轴承分别与左传动板630的上端和右传动板640的上端可转动地连接。
为能够调节左传动板630和右转动板640对不同尺寸的晶圆片进行导片。如图16所示,左传动板630和右转动板640均由上传动板601 和下传动板602构成,下传动板602具有沿长度方向延伸的与上传动板 601宽度适配的装配槽603。装配槽603的底部具有沿长度方向延伸的长条安装孔604,上传动板601通过穿设在长条安装孔604中的螺栓与下传动杆602进行紧固。这样的结构,能够调节左传动板630和有传动板 604的长度,并且通过设置装配槽603来进行限位,左传动板630和右传动板640不会松动,能够保证传动动作精确和稳定。
以上就是本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构,其与导片机构400 配合进行顶片、导片以实现晶圆片换篮的工作方式如下:
如图1所示,满载晶圆片11的客户端的晶圆托篮10(晶圆托篮底部是中空的)由左侧的移动托架200送入中转支撑板100的第一洞口102 上方,然后顶片机构300的顶片夹持器320在竖直驱动机构310的驱动下上升,与晶圆托篮中的各个晶圆片接触后,通过其上的顶片齿槽322 夹持住各个晶圆片,并继续在竖直驱动机构310的驱动下使得晶圆片与客户端的晶圆托篮分离,且顶升晶圆片直至导片机构400超过底部入口位置停止(导片机构400的左夹持摆臂411和右夹持摆臂412在晶圆片升起进入口之前是分开形成容晶圆片通过的入口)。
再然后,摆动驱动机构420则驱动左夹持摆臂411和右夹持摆臂412 从晶圆片的下方向内合上,左夹持摆臂411和右夹持摆臂412上的导片夹持块430则通过其上的导片齿槽431夹持住各个晶圆片,抱持住晶圆片(如图3所示),使得晶圆片与顶片夹持器320分离并停留在左夹持摆臂411和右夹持摆臂412上。
接着,顶片夹持器320在竖直驱动机构310的驱动下回落到中转支撑板100的下方,这时,左侧的移动托架200则向左侧移出中转支撑板100外。
再接着,空载的工艺端的晶圆托篮(底部也是中空的)由右侧的移动托架送入中转支撑板100内并位于第一洞口102上。然后顶片机构300 的顶片夹持器320在竖直驱动机构310的驱动下上升,经过第一洞口 102、第二洞口201以及工艺端的晶圆托篮,直至接触并夹持顶升起左夹持摆臂411和右夹持摆臂412上的晶圆片,使得晶圆片与左夹持摆臂411 和右夹持摆臂412上的导片夹持器分离。
再然后,左夹持摆臂411和右夹持摆臂412在摆动驱动机构420的驱动下向外摆动,形成容晶圆片回落的通道。
接着,顶片机构300的顶片夹持器320在竖直驱动机构310的驱动下回落,当顶片夹持器320回落低于第一洞口后,工艺端的晶圆托篮则承接住与顶片夹持器320分离的晶圆片。
最后,满载晶圆片的工艺端的晶圆托篮则被右侧的移动托架送出中转支撑板100外。
于是,通过上述一系列顶片、导片动作,完成了晶圆片的换篮过程。
通过上述详细描述可以看出,本发明的湿法工艺设备的晶圆顶片机构在顶片、导片晶圆片的过程中具有避免晶圆片的破片的优点。
但是,本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求保护范围内。
Claims (5)
1.一种湿法工艺设备的晶圆顶片机构,由竖直驱动机构以及设于所述竖直驱动机构上方且位于所述第一洞口下方的顶片夹持器构成,所述顶片夹持器具有对称结构且间隔设置的两顶片夹持板,所述顶片夹持板上具有一排顶部开口的顶片齿槽,其特征在于:所述顶片齿槽一侧面完全为直倾斜面,另一侧面由上部倾斜面、下部竖直面以及底部倾斜面依次连接构成。
2.根据权利要求1所述的湿法工艺设备的晶圆顶片机构,其特征在于:所述顶片齿槽的槽底为与晶圆片圆周边缘适配的弧形。
3.根据权利要求2所述的湿法工艺设备的晶圆顶片机构,其特征在于:所述顶片齿槽的顶片齿顶也是弧形。
4.根据权利要求1所述的湿法工艺设备的晶圆顶片机构,其特征在于:所述竖直驱动机构由竖直驱动气缸、固定在所述竖直驱动气缸的活塞杆顶端的支撑座、固定在所述支撑座上支撑杆构成,所述支撑杆上固定所述顶片夹持器。
5.根据权利要求4所述的湿法工艺设备的晶圆顶片机构,其特征在于:所述支撑座上设有两根所述支撑杆,两根所述支撑杆各固定一个所述顶片夹持器。
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CN112820687B (zh) | 2022-12-23 |
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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