CN113745141A - 晶圆固定机构、具有该机构的晶圆翻转装置以及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆固定机构，包括：水平支撑机构，所述水平支撑机构包括两个相对设置的支撑梳柱，以配合支撑水平状态的晶圆，且两所述支撑梳柱之间形成供所述晶圆进出的通道；周向夹持机构，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的至少两个夹持梳柱，至少两个所述夹持梳柱与所述支撑梳柱相配合，以夹持位于所述支撑梳柱上的所述晶圆，周向夹持机构还包括缓冲组件，缓冲组件用于限制夹持梳柱与晶圆脱离。本发明通过水平支撑机构实现对水平状态晶圆的支撑，并通过周向夹持机构实行对位于水平支撑机构上的晶圆进行夹持固定，从而能够脱离水平支撑机构的支撑。

Description

晶圆固定机构、具有该机构的晶圆翻转装置以及系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及晶圆固定机构、具有该机构的晶圆翻转装置以及系统。
背景技术
在半导体行业内，多片晶圆(片)在晶圆盒内是正面(芯片面)一致朝上，上下依次水平存放的，特别是目前的12寸晶圆，水平存放在FOUP(前开式晶圆盒)。然而在某些制程工艺中，尤其是批量清洗工艺，不但需要晶圆从水平方向载具更换到垂直方向载具；还需要单数位置(或者是双数位置)的晶圆在垂直方向上旋转180度，使得垂直排列的多片晶圆形成以正面面对面的存放形式，避免正面在工艺制造过程中受到晶圆背面(机器人手臂的接触面)的微尘污染。
现有技术里，一般利用单臂单爪机器人手臂，将晶圆从晶圆盒内一片一片取出后，机器人手臂直接将手上从单数槽(或者双数槽)取出的晶圆旋转90度(或者-90度)，其它晶圆反方向旋转90度后，一片一片的按照次序放入垂直方向载具，完成晶圆正反方向翻转和水平垂直方向转动需求。此设计的最大问题是单片传输耗时太多，无法满足批量生产设备的产能要求。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种晶圆固定机构、具有该机构的晶圆翻转装置以及系统，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种晶圆固定机构，包括：
水平支撑机构，所述水平支撑机构包括两个相对设置的支撑梳柱，以配合支撑水平状态的晶圆，且两所述支撑梳柱之间形成供所述晶圆进出的通道；
周向夹持机构，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的至少两个夹持梳柱，至少两个所述夹持梳柱与所述支撑梳柱相配合，以夹持位于所述支撑梳柱上的所述晶圆，所述周向夹持机构还包括缓冲组件，所述缓冲组件用于限制所述夹持梳柱与所述晶圆脱离。
本发明的一个较佳实施例中，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的两个夹持梳柱，且两个所述夹持梳柱的中心位置与两个所述支撑梳柱的中心位置相适配。
本发明的一个较佳实施例中，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的至少三个夹持梳柱，且至少三个所述夹持梳柱所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个所述支撑梳柱的中心位置相适配。
本发明的一个较佳实施例中，所述周向夹持机构包括两两分设于所述通道两端的四个夹持梳柱，四个所述夹持梳柱所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个所述支撑梳柱的中心位置重合。
本发明的一个较佳实施例中，所述支撑梳柱包括多个支撑板，多个所述支撑板沿垂直于水平面的方向依次间隔层叠设置，以水平支撑多片所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述夹持梳柱能够转动，以带动所述夹持板远离并避让进出所述通道的晶圆，或靠近并相互配合夹持位于所述支撑梳柱上的晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述周向夹持机构还包括两个驱动组件二，所述驱动组件二用于驱动位于所述通道同一端的两个所述夹持梳柱转动。
本发明的一个较佳实施例中，所述夹持梳柱包括多片夹持板，所述夹持板与对应所述支撑板相配合，以接触对应所述支撑板上的所述晶圆边缘。
本发明的一个较佳实施例中，所述支撑板包括用于支撑所述晶圆的支撑面，且所述支撑面向所述通道的底面倾斜。
本发明的一个较佳实施例中，所述支撑梳柱还包括沿所述通道的高度方向设置的转轴，多个所述支撑板与所述转轴连接，以在所述转轴的旋转带动下靠近并支撑所述晶圆，或远离并避让所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述缓冲组件设置于所述夹持梳柱远离所述晶圆的旋转轨迹上，以用于限制所述夹持梳柱与所述晶圆脱离。
本发明的一个较佳实施例中，所述驱动组件二包括驱动件、与所述驱动件的执行端连接的连杆和两个传动件，所述连杆的两端分别设置有腰型孔，所述传动件的一端与所述夹持梳柱的一端固定，另一端伸入对应所述腰型孔内并能够沿所述腰型孔滑动，以带动对应所述夹持梳柱旋转。
本发明的一个较佳实施例中，所述夹持板的端头设置有与所述晶圆的厚度相配合的V型槽。
本发明的一个较佳实施例中，相邻所述夹持板之间设置有间隙，且所述间隙与所述晶圆相配合以供所述晶圆穿过。
本发明的一个较佳实施例中，多个所述支撑板沿所述转轴的周向设置有一列，且所述支撑板的任意一端支撑所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，多个所述支撑板沿所述转轴的周向至少设置有两列，且两列中的任意一列所述支撑板支撑所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述支撑板通过连接件与所述转轴连接，且所述连接件和所述支撑板的任意一端之间设置有避让空间，所述避让空间用于所述支撑板与所述晶圆脱离时避让所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述缓冲组件设置于所述连杆的移动路径上，以用于限制所述夹持梳柱与所述晶圆脱离。
另一个技术方案是：
一种晶圆翻转装置，包括以上任一所述的晶圆固定机构，且还包括：
外壳，所述晶圆固定机构设置于所述外壳内，且所述外壳对应所述通道的两端设置有用于所述晶圆进出的开口。
本发明的一个较佳实施例中，还包括驱动机构，所述外壳与所述驱动机构的执行端连接，并在其驱动下绕平行于水平面且垂直于所述通道的轴线旋转，以使所述通道平行或垂直于水平面。
另一个技术方案是：
一种晶圆翻转系统，包括以上任一所述的晶圆翻转装置。
本发明的一个较佳实施例中，还包括晶圆承载装置，所述晶圆承载装置用于承载由所述晶圆翻转装置翻转为垂直状态的晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，所述晶圆承载装置包括：
至少两组嵌套设置的承载晶圆梳组，且至少一组所述承载晶圆梳组能够相对其他所述承载晶圆梳组升降。
本发明的一个较佳实施例中，所述承载晶圆梳组包括相对设置的两承载晶圆梳，以分别夹持垂直状态的所述晶圆的相对两侧边缘，并配合承载所述晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，还包括：
承载台；以及
设置于所述承载台内的至少一驱动机构三，所述驱动机构三与任一所述承载晶圆梳组连接，以驱动其相对其他所述承载晶圆梳组升降。
本发明的一个较佳实施例中，还包括晶圆扫描装置，所述晶圆扫描装置能够沿所述承载晶圆梳组的长度方向移动，以扫描位于其上的晶圆。
本发明的一个较佳实施例中，还包括驱动机构二，所述驱动机构二用于驱动所述承载台旋转或上下移动。
本发明的一个较佳实施例中，还包括驱动机构一，所述驱动机构一用于驱动所述承载台水平移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本晶圆固定机构通过水平支撑机构平稳承接由晶圆机械臂转移的水平状态晶圆，并通过周向夹持机构对位于水平支撑机构上的晶圆进行周向夹持固定，从而能够脱离水平支撑机构的支撑实现晶圆的固定，进而方便晶圆实现旋转。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明的晶圆翻转装置的立体示意图；
图2为本发明的晶圆翻转装置的去除部分外壳后的立体示意图；
图3为图2的部分俯视示意图；
图4(a)-(b)为本发明的晶圆翻转装置的不同实施例中支撑梳柱的结构示意图；
图5为本发明的晶圆翻转装置的一实施例中支撑梳柱的立体示意图；
图6为本发明的晶圆翻转装置的另一实施例中支撑梳柱的示意图；
图7为图6的正视示意图；
图8为本发明的晶圆翻转装置的夹持梳柱的立体示意图；
图9为图8的俯视示意图；
图10为图8的部分侧视示意图；
图11为本发明的晶圆翻转装置的部分立体示意图；
图12为本发明的晶圆承载装置在使用状态下的立体示意图；
图13为本发明的晶圆承载装置的部分立体示意图；
图14为图13的正视示意图；
图15为本发明的晶圆承载装置在一使用状态下的部分示意图。
具体地，1、晶圆；
600、晶圆翻转装置；610、支撑梳柱；611、转轴；612、连接件；613、支撑板；614、驱动电机；615、皮带轮；616、皮带；620、夹持梳柱；621、夹持板；6211、V型槽；6212、间隙；622、连杆；6221、腰型孔；623、传动件；624、限位块；630、外壳；640、支撑座；650、固定座；651、弹性件；652、抵触块；
700、晶圆承载装置；710、安装座；720、驱动机构一；730、承载台；731、承载晶圆梳；740、驱动机构二；750、晶圆扫描装置。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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装置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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，晶圆翻转装置600用于将晶圆1在0°-360°之间任意翻转，包括晶圆固定机构。
晶圆固定机构包括水平支撑机构、周向夹持机构。水平支撑机构包括两个相对设置的支撑梳柱610，以配合支撑水平状态的晶圆，且两支撑梳柱610之间形成供晶圆进出的通道。周向夹持机构包括分设于通道两端的至少两个夹持梳柱，至少两个夹持梳柱与支撑梳柱相配合，以夹持位于支撑梳柱上的晶圆。
晶圆翻转装置600还可以包括用于容纳以上机构的外壳630以及用于带动外壳630转动的转动机构。当然，还可以包括检测机构，以检测装置内晶圆状态以及各个机构状态，确保作业位置准确。
晶圆固定机构设置于外壳630内，且外壳630对应通道的两端设置有用于晶圆进出的开口。
如图3所示，晶圆1沿箭头方向进出晶圆翻转装置600，可以理解的是，晶圆1可以由一侧移入，另一侧移出，当然也可以由同侧移入或移出。
水平支撑机构以及周向夹持机构设置在外壳630内以固定晶圆1。转动机构带动位于外壳630内的晶圆1在0-360°之间任意翻转，尤为特殊地，转动机构带动水平状态晶圆1顺时针90°旋转为垂直状态，或逆时针90°旋转为垂直状态。
具体地，外壳630为矩形框结构，包括相对设置的上固定板和下固定板，以安装水平支撑机构和周向夹持机构，以及两相对设置的旋转固定板，以与转动机构连接实现整体翻转。
转动机构包括两相对设置的支撑座640以及设置于任一支撑座640内的驱动机构，驱动机构优选为中空旋转电机，以实现对旋转角度的精准自动化调整。外壳630设于两个支撑座640之间并通过带刹车和编码器的旋转电机带动转动，从而实现0°-360°之间任意翻转，即绕平行于水平面且垂直于通道的轴线旋转，以使通道平行或垂直于水平面。
优选地，支撑座640的通过底板与外部支撑结构连接，并且，底板上设置有腰型孔，以实现左右位置调整，还可以设置有顶丝，以实现上下位置调整。
如图2和图3所示，水平支撑机构包括两相对设置的支撑梳柱610以及用于驱动两个支撑梳柱610转动的驱动组件一。
两个支撑梳柱610相对设置。支撑梳柱610包括转轴611、沿转轴611的轴向延伸的连接件612以及沿连接件612高度方向设置的多个支撑板613，连接件612以及其上的多个支撑板613形成梳状结构。转轴611的轴向与晶圆1的进出方向垂直，以使得多片晶圆1能够对应放置于多个支撑板613上。支撑板613用于承载晶圆1，优选地，支撑板613为斜面结构，且支撑面向通道的底面倾斜，以减少与晶圆1的接触面积，也即晶圆进入通道时，通道为与水平面平行的状态，支撑面朝向通道底面倾斜，以使支撑面与晶圆为线接触或点接触。一般而言，连接件612的一侧设置有与晶圆盒3存储晶圆1数量相等的支撑板613以完整承接一盒晶圆1，具体地，设置有25个支撑板613以分别承载25片晶圆1，当然不限于此，支撑板613数量可以少于25个，或多于25个。
需要承载晶圆1时，两个支撑梳柱610转动至支撑位以供晶圆1插入并边缘座于支撑板613上，即转轴611转动一角度，以带动支撑板613转动到支撑位进而承载晶圆1；不需要承载晶圆1或避让晶圆1移动时，两个支撑梳柱610转动到避让位以避让晶圆1，即转轴611转动一角度，以带动支撑板613转动到避让位进而远离晶圆1。
为对处理工艺前后的晶圆1进行区分承载或交替承载晶圆1，优选地，支撑梳柱610能够转动至支撑位一及支撑位二以分别承载不同状态晶圆1或交替承载晶圆1。
多个支撑板613可以沿转轴611的周向至少设置有两列，且两列中的任意一列支撑板613支撑晶圆。参考图4a和图5所示，一实施例中，支撑梳柱610的相对两侧分别沿高度方向设置有两列支撑板613。当然，两列支撑板613可以不相对设置，仅需要两者呈一夹角，使得晶圆与两者中的一者接触时，不与另一者接触即可。本实施例中180°设置有利于控制支撑位以及避让位的转换。
两列支撑板613分别对应承载不同状态的晶圆1，两列支撑板613之间的距离D、支撑板613长度L及转轴611位置相配合使得支撑梳柱610转动90°后脱离与晶圆1接触。具体地，两个支撑梳柱610均位于初始状态时，两个支撑梳柱610的一列支撑板613呈相对状态，以与晶圆1接触并承载晶圆1，即此时支撑梳柱610处于支撑位一；两个支撑梳柱610均由初始状态绕轴线转动90°，两个支撑梳柱610的支撑板613脱离与晶圆1接触，即此时支撑梳柱610处于避让位；两个支撑梳柱610均继续绕轴线同向转动90°，两个支撑梳柱610的另一列支撑板613呈相对状态，以与晶圆1接触并承载晶圆1，即此时支撑梳柱610处于支撑位二。当然，当两列支撑板613不为对称设置时，根据其位置转动对应角度以转换不同工位。
多个支撑板613沿转轴611的周向也可以设置有一列，且支撑板613的任意一端支撑晶圆。参考图4b，另一实施例中，支撑梳柱610仅一侧沿其高度方向设置有25个支撑板613，支撑板613的两端分别对应承载不同状态的晶圆1，支撑板613的长度L、其宽度W及转轴611位置相配合使得支撑梳柱610转动一定角度后脱离与晶圆1接触。具体地，两个支撑梳柱610均位于初始状态时，两个支撑梳柱610的支撑板613一端呈相对状态，以与晶圆1接触并承载晶圆1，即此时支撑梳柱610处于支撑位一；两个支撑梳柱610均由初始状态绕轴线转动一定角度，两个支撑梳柱610的支撑板613脱离与晶圆1接触，即此时支撑梳柱610处于避让位；两个支撑梳柱610均继续绕轴线同向转动一定角度，两个支撑梳柱610的支撑板613另一端呈相对状态，以与晶圆1接触并承载晶圆1，即此时支撑梳柱610处于支撑位二。
参考图6和图7，为减小支撑板613的尺寸且方便支撑板613脱离与晶圆1接触，以上两个实施例中的支撑梳柱610均可以设置有避让空间。具体地，支撑板613通过连接件612与转轴611连接，且连接件612和支撑板613的任意一端之间设置有避让空间，避让空间用于支撑板613与晶圆脱离时避让晶圆。连接件612与支撑板613端头之间有一定距离，即连接件612与部分支撑板613连接。一实施例中，如图6中实线部分，连接件612短于支撑板613，增加连接件612与支撑板613之间的空间，当支撑梳柱610带动支撑板613转动时，晶圆1逐步靠近连接件612端头并进而与支撑梳柱610脱离接触。另一实施例中，如图6中虚线部分，连接件612沿a方向使其厚度向b方向逐渐减小，增加连接件612与支撑板613之间的空间，当支撑梳柱610带动支撑板613转动时，晶圆1逐步靠近连接件612端头并进而与支撑梳柱610脱离接触。
进一步地，连接件612端头由其背离支撑板613的一侧向其靠近支撑板613的一侧减缩，以达到支撑板613的端头与连接件612不连接，且此时连接件612与支撑板613之间的接触面积也尽可能大，从而提高两者连接处的强度，进一步提高承载晶圆1的稳定性。
如图11所示，驱动组件一包括驱动电机614以及皮带轮615、皮带616。具体地，两个支撑梳柱610的同一端分别设置皮带轮615，并通过皮带616连接两者达到同步转动，任一支撑梳柱610上的皮带轮615通过皮带616与驱动电机614连接从而驱动两支撑梳柱610同步转动。驱动电机614可以为伺服电机或步进电机。为确保两个支撑梳柱610的转动平衡，靠近两个支撑梳柱610分别设置有一个气缸锁插针lock pin，以控制转动，锁插针上升允许转动，复位后锁住。
如图2和图3所示，周向夹持机构包括四个夹持梳柱620以及用于驱动四个夹持梳柱620转动的驱动组件二。本实施例中采用两个驱动组件二分别驱动对应两个夹持梳柱620。四个夹持梳柱620所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个支撑梳柱610的中心位置重合。
当然，周向夹持机构也可以包括分设于通道两端的两个夹持梳柱620，且两个夹持梳柱620的中心位置与两个支撑梳柱610的中心位置相适配，从而达到对位于支撑梳柱610上的晶圆夹持固定。
或者，周向夹持机构包括分设于通道两端的至少三个夹持梳柱620，且至少三个夹持梳柱620所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个支撑梳柱610的中心位置相适配，从而达到对位于支撑梳柱610上的晶圆夹持固定。
夹持梳柱620能够转动，以带动夹持板621远离并避让进出通道的晶圆，或靠近并相互配合夹持位于支撑梳柱610上的晶圆。本实施例中，四个夹持梳柱620分设于两个支撑梳柱610的两侧，以转动后夹持位于两支撑梳柱610上的多片晶圆1。同时，夹持梳柱620转动设置便于在晶圆1进入通道时转动避让晶圆1，使其顺利放置在水平支撑机构上。
如图8至图10所示，夹持梳柱620沿其高度方向设置有多个夹持板621以配合分别夹持多片晶圆1，一般而言，设置有25个夹持板621以配合分别夹持25片晶圆1，但不限于此。夹持板621数量一般与单侧支撑板613数量一致，以对应夹持所有位于支撑板613上的晶圆1。
夹持板621朝向晶圆1的一侧开设有V型槽6211以配合夹持晶圆1边缘，一般而言，V型槽6211最大宽度略大于晶圆的厚度以夹持晶圆。V型槽6211设置使得夹持板621与晶圆1为点接触，接触面积极小从而避免了晶圆1污染夹持板621，使得处理工艺前后的晶圆1可采用同一夹持板621进行夹持移动。
相邻夹持板621之间有间隙6212，该间隙6212与晶圆相配合以供晶圆穿过，以配合后续装置将翻转为垂直状态的晶圆1取走。
如图11所示，驱动组件二包括驱动件、与驱动件连接的连杆622以及与夹持梳柱620的转动轴连接的传动件623。
连杆622的两端开设有腰型孔6221，传动件623的一端连接夹持梳柱620的转动轴，另一端滑动设置于腰型孔6221内。驱动件带动连杆622沿晶圆1进出方向移动，从而导致传动件623在腰型孔6221内滑动，进而带动夹持梳柱620绕其转动轴转动，以夹持或远离位于支撑梳柱610上的晶圆1。位于晶圆1进出方向同一端的两个夹持梳柱620受一个驱动组件二控制。更为具体地，两个连杆622相背移动使得四个夹持梳柱620夹持晶圆1，两个连杆622相对移动使得四个夹持梳柱620脱离与晶圆1接触。驱动件优选为气缸。
连杆622移动方向的两端优选设置有限位块624，以限制连杆622移动距离。
缓冲组件设置于连杆622的移动路径上，以用于限制夹持梳柱620与晶圆脱离。具体地，连杆622靠近通道外部的一侧设置有缓冲机构，缓冲机构包括与外壳630固定的固定座650，固定座650朝向连杆622设置有弹性件651，优选地弹性件651前端设置有抵触块652。当夹持梳柱620处于夹持状态时，连杆622的侧边抵靠抵触块652，从而当处于被夹持状态的晶圆1受到径向上的作用力时，能够通过缓冲机构缓冲，避免晶圆1破损。优选地，弹性件651的最大压缩量与晶圆1顶升距离相配合。进一步地，抵触块652为轴套，连杆622上设置有导向轴，导向轴与轴套滑动连接，从而进一步提高连杆622移动的稳定性。弹性件651优选为压簧。
当然，缓冲组件也可以设置于夹持梳柱620远离晶圆的旋转轨迹上，以用于限制夹持梳柱620与晶圆脱离。
水平支撑机构以及周向夹持机构在安装时可以借助与晶圆1尺寸及形状相对应的晶圆定位工装实现两侧支撑梳柱610支撑高度对齐，以及四个夹持梳柱620所处的圆弧中心及高度对齐，从而实现整个机构内的晶圆1在夹持后，与支撑梳柱610及夹持梳柱620是中心对齐，高度一致。
检测机构包括晶圆有无传感器、梳柱位置传感器、驱动件位置传感器等等，以检测晶圆1状态、梳柱状态以及驱动件状态。
更为具体地，上固定板、下固定板上分别安装了晶圆有无传感器，采用对射传感器，其中，前后的两对用于检测晶圆所在的位置，以判断晶圆是否处于对中状态，中间的一对用于检测晶圆的有无，为进行下一步的操作进行判定。梳柱位置传感器设置于驱动组件一皮带轮615上，以确认支撑梳柱610的转动角度。
本晶圆翻转装置600可以设置在一晶圆翻转系统内。
本晶圆翻转系统还可以包括晶圆承载装置700，晶圆承载装置700用于承载由晶圆翻转装置600翻转为垂直状态的晶圆。
如图12所示，晶圆承载装置700包括至少两组嵌套设置的承载晶圆梳组，且至少一组承载晶圆梳组能够相对其他承载晶圆梳组升降。具体地，承载晶圆梳组包括相对设置的两承载晶圆梳731，以分别夹持垂直状态的晶圆的相对两侧边缘，并配合承载晶圆。
本晶圆承载装置700还可以包括承载台730以及设置于承载台730内的至少一驱动机构三760，驱动机构三760与任一承载晶圆梳组连接，以驱动其相对其他承载晶圆梳组升降。
在一具体实施例中，晶圆承载装置700包括安装座710、用于驱动安装座710移动的驱动机构一720、设置于安装座710上的承载台730、用于驱动承载台730移动的驱动机构二740以及驱动机构三。
安装座710在驱动机构一720的驱动下能够水平移动，即安装座710在驱动机构一720的驱动下能够在初始位置和取放晶圆1位置之间平移。驱动机构一720可以为直线模组，以驱动安装座710沿一直线前后移动。
承载台730设置在安装座710的顶端以承载晶圆1。驱动机构二740设置于安装座710内，并用于升降及旋转承载台730以便承载台730进一步移动至对应位置进行晶圆1取放，以及用于升降承载台730至对应高度与晶圆扫描装置750配合进行晶圆1扫描。驱动机构二740具体可以包括垂直设置的直线模组以实现升降，以及与直线模组连接的用于旋转的圆筒。
如图13和图14所示，承载台730包括至少两个嵌套设置的承载晶圆梳组，以分别承载不同状态的晶圆1。承载晶圆梳组包括两个相对设置的承载晶圆梳731，以使得晶圆1被垂直夹持于两承载晶圆梳731之间。
以两个承载晶圆梳组为例，包括内层承载晶圆梳组和外层承载晶圆梳组，外层承载晶圆梳组的两承载晶圆梳731分别位于内层承载晶圆梳组的两承载晶圆梳731外侧，内外层承载晶圆梳组连接有驱动机构三以更换内外层工作状态，例如图15所示。驱动机构三可以为气缸，通过气缸驱动内外层升降以更换不同组承载晶圆梳组承载晶圆1。具体地，内侧的承载晶圆梳731通过内侧晶元梳安装板与气缸转接板连接，气缸转接板通过气缸上板实现与气缸连接。晶元梳安装板下方设有由箱体盖板、箱体侧板及箱体底板组成的箱体结构，即承载台730。在使用外侧承载晶圆梳731时，气缸处于初始位置，即此时内侧承载晶圆梳731处于低于外侧承载晶圆梳731一定距离的位置。气缸转接板及部分内侧晶圆梳安装板处于箱体结构内的下部，与箱体底板也有一定间距的位置。当使用内侧承载晶圆梳731时，气缸顶升，通过气缸转接板带动承载晶圆梳731一起上升，其高度高于外侧承载晶圆梳731一定距离。从美观及安装空间方面考虑，将气缸通过气缸支架横板、气缸左、右立板及气缸固定板安装固定到箱体底板上，位于随升降直线模组一起升降的圆筒内。在圆筒上，针对气缸调速阀及传感器，在圆筒侧边设置了开孔，并配有圆筒盖板。使用时，只需将盖板取下就可。
承载晶圆梳731沿其长度方向设置有多个卡槽以使得晶圆1边缘嵌于卡槽内从而固定位置。具体地，承载晶圆梳731设置有50个卡槽，以承接两组25片晶圆1，达到单次50片晶圆1处理工艺量。优选采用前后载入一组25片晶圆1的方式进行载入，且两组为交替排布，即先载入一组25片晶圆1在50个卡槽上间隔排布，后一组25片晶圆1插入前一组相邻两晶圆1之间，即两组晶圆1为交替分布。
如图12所示，晶圆承载装置700还可以连接有晶圆扫描装置750，实现对晶圆承载装置700上的晶圆1状态进行扫描mapping。具体地，在晶圆承载装置700的初始位置附近设置有晶圆扫描装置750，晶圆扫描装置750包括扫描传感器，且扫描传感器能够沿承载晶圆梳组的长度方向移动，以全面扫描其夹持的晶圆1，快速检测晶圆1信息、晶圆1位置状态等。
本系统中，晶圆承载装置700用以与晶圆翻转装置600对接，转移两者之间的垂直状态晶圆1，以取晶圆1为例，作业流程为：
晶圆翻转装置600将25片晶圆1由水平状态翻转为垂直状态，且支撑梳柱610旋转至避让位，即脱离与晶圆1的接触，晶圆1依靠四个夹持梳柱620夹持固定，以避免后续取片过程中，晶圆1表面与支撑梳柱610支撑面产生摩擦损坏晶圆1；
驱动机构一720带动安装座710移动至晶圆翻转装置600的下方，驱动机构三驱动对应所需承载晶圆梳组上升准备承载晶圆1；
驱动机构二740驱动承载台730旋转至对应角度，一般为0°或180°，以使得两组晶圆1能够达到不同面相对，例如两组晶圆1之间达到彼此面对的前表面face to face，彼此面对的后表面back to back，彼此面对的前表面和后表面face to back等等；
驱动机构二740驱动承载台730上升，承载晶圆梳731接触位于晶圆翻转装置600内被夹持的晶圆1，且进一步微微举升晶圆1，由于晶圆翻转装置600上的缓冲机构作用，晶圆1不会破损；
靠近承载台730的夹持梳柱620旋转脱离晶圆1，使得晶圆1坐落在承载台730上的承载晶圆梳组上，远离承载台730的夹持梳组旋转脱离晶圆1，使得晶圆1完全坐落在承载晶圆梳组上；
驱动机构二740驱动承载台730下降，完成取片；
取第二组晶圆1时，驱动机构一720驱动安装座710移动一距离，以使得承载晶圆梳731上的空缺位置对准晶圆翻转装置600，移动距离与晶圆翻转装置600的相邻夹持板621之间的间距相配合，以避免第一组晶圆1与夹持梳柱620相碰撞；
驱动机构一720驱动安装座710回到初始位置，晶圆扫描装置750启动，对晶圆1扫描。
以上方法采用晶圆承载装置700水平180°旋转以实现晶圆面对面，当然也可以采用晶圆翻转装置600顺时针旋转/逆时针旋转交替，实现晶圆面对面。
综上，本晶圆固定机构通过水平支撑机构平稳承接由晶圆机械臂转移的水平状态晶圆，并通过周向夹持机构对位于水平支撑机构上的晶圆进行周向夹持固定，从而能够脱离水平支撑机构的支撑实现晶圆的固定，进而方便晶圆实现旋转。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (28)

1.一种晶圆固定机构，其特征在于，包括：
水平支撑机构，所述水平支撑机构包括两个相对设置的支撑梳柱(610)，以配合支撑水平状态的晶圆(1)，且两所述支撑梳柱(610)之间形成供所述晶圆(1)进出的通道；
周向夹持机构，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的至少两个夹持梳柱(620)，至少两个所述夹持梳柱(620)与所述支撑梳柱(610)相配合，以夹持位于所述支撑梳柱(610)上的所述晶圆(1)，所述周向夹持机构还包括缓冲组件，所述缓冲组件用于限制所述夹持梳柱(620)与所述晶圆(1)脱离。
2.根据权利要求1所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的两个夹持梳柱(620)，且两个所述夹持梳柱(620)的中心位置与两个所述支撑梳柱(610)的中心位置相适配。
3.根据权利要求1所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述周向夹持机构包括分设于所述通道两端的至少三个夹持梳柱(620)，且至少三个所述夹持梳柱(620)所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个所述支撑梳柱(610)的中心位置相适配。
4.根据权利要求1所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述周向夹持机构包括两两分设于所述通道两端的四个夹持梳柱(620)，四个所述夹持梳柱(620)所形成的封闭图形的外接圆的圆心位置与两个所述支撑梳柱(610)的中心位置重合。
5.根据权利要求1所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述支撑梳柱(610)包括多个支撑板(613)，多个所述支撑板(613)沿垂直于水平面的方向依次间隔层叠设置，以水平支撑多片所述晶圆(1)。
6.根据权利要求1所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述夹持梳柱(620)能够转动，以带动所述夹持板(621)远离并避让进出所述通道的晶圆(1)，或靠近并相互配合夹持位于所述支撑梳柱(610)上的晶圆(1)。
7.根据权利要求4所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述周向夹持机构还包括两个驱动组件二，所述驱动组件二用于驱动位于所述通道同一端的两个所述夹持梳柱(620)转动。
8.根据权利要求5所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述夹持梳柱(620)包括多片夹持板(621)，所述夹持板(621)与对应所述支撑板(613)相配合，以接触对应所述支撑板(613)上的所述晶圆(1)边缘。
9.根据权利要求5所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述支撑板(613)包括用于支撑所述晶圆(1)的支撑面，且所述支撑面向所述通道的底面倾斜。
10.根据权利要求5所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述支撑梳柱(610)还包括沿所述通道的高度方向设置的转轴(611)，多个所述支撑板(613)与所述转轴(611)连接，以在所述转轴(611)的旋转带动下靠近并支撑所述晶圆(1)，或远离并避让所述晶圆(1)。
11.根据权利要求6所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述缓冲组件设置于所述夹持梳柱(620)远离所述晶圆(1)的旋转轨迹上，以用于限制所述夹持梳柱(620)与所述晶圆(1)脱离。
12.根据权利要求7所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述驱动组件二包括驱动件、与所述驱动件的执行端连接的连杆(622)和两个传动件(623)，所述连杆(622)的两端分别设置有腰型孔(6221)，所述传动件(623)的一端与所述夹持梳柱(620)的一端固定，另一端伸入对应所述腰型孔(6221)内并能够沿所述腰型孔(6221)滑动，以带动对应所述夹持梳柱(620)旋转。
13.根据权利要求8所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述夹持板(621)的端头设置有与所述晶圆(1)的厚度相配合的V型槽(6211)。
14.根据权利要求8所述的晶圆固定机构，其特征在于，相邻所述夹持板(621)之间设置有间隙(6212)，且所述间隙(6212)与所述晶圆(1)相配合以供所述晶圆(1)穿过。
15.根据权利要求10所述的晶圆固定机构，其特征在于，多个所述支撑板(613)沿所述转轴(611)的周向设置有一列，且所述支撑板(613)的任意一端支撑所述晶圆(1)。
16.根据权利要求10所述的晶圆固定机构，其特征在于，多个所述支撑板(613)沿所述转轴(611)的周向至少设置有两列，且两列中的任意一列所述支撑板(613)支撑所述晶圆(1)。
17.根据权利要求10所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述支撑板(613)通过连接件(612)与所述转轴(611)连接，且所述连接件(612)和所述支撑板(613)的任意一端之间设置有避让空间，所述避让空间用于所述支撑板(613)与所述晶圆(1)脱离时避让所述晶圆(1)。
18.根据权利要求12所述的晶圆固定机构，其特征在于，所述缓冲组件设置于所述连杆(622)的移动路径上，以用于限制所述夹持梳柱(620)与所述晶圆(1)脱离。
19.一种晶圆翻转装置，其特征在于，包括如权利要求1-18任一所述的晶圆固定机构，且还包括：
外壳(630)，所述晶圆固定机构设置于所述外壳(630)内，且所述外壳(630)对应所述通道的两端设置有用于所述晶圆(1)进出的开口。
20.根据权利要求19所述的晶圆翻转装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述外壳(630)与所述驱动机构的执行端连接，并在其驱动下绕平行于水平面且垂直于所述通道的轴线旋转，以使所述通道平行或垂直于水平面。
21.一种晶圆翻转系统，其特征在于，包括权利要求19所述的晶圆翻转装置(600)。
22.根据权利要求21所述的晶圆翻转系统，其特征在于，还包括晶圆承载装置(700)，所述晶圆承载装置(700)用于承载由所述晶圆翻转装置(600)翻转为垂直状态的晶圆(1)。
23.根据权利要求22所述的晶圆翻转系统，其特征在于，所述晶圆承载装置(700)包括：
至少两组嵌套设置的承载晶圆梳组，且至少一组所述承载晶圆梳组能够相对其他所述承载晶圆梳组升降。
24.根据权利要求23所述的晶圆翻转系统，其特征在于，所述承载晶圆梳组包括相对设置的两承载晶圆梳(731)，以分别夹持垂直状态的所述晶圆(1)的相对两侧边缘，并配合承载所述晶圆(1)。
25.根据权利要求23所述的晶圆翻转系统，其特征在于，还包括：
承载台(730)；以及
设置于所述承载台(730)内的至少一驱动机构三(760)，所述驱动机构三(760)与任一所述承载晶圆梳组连接，以驱动其相对其他所述承载晶圆梳组升降。
26.根据权利要求23所述的晶圆翻转系统，其特征在于，还包括晶圆扫描装置(750)，所述晶圆扫描装置(750)能够沿所述承载晶圆梳组的长度方向移动，以扫描位于其上的晶圆(1)。
27.根据权利要求25所述的晶圆翻转系统，其特征在于，还包括驱动机构二(740)，所述驱动机构二(740)用于驱动所述承载台(730)旋转或上下移动。
28.根据权利要求25所述的晶圆翻转系统，其特征在于，还包括驱动机构一(720)，所述驱动机构一(720)用于驱动所述承载台(730)水平移动。
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