CN115194963A - 一种半导体晶圆制造生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆制造生产装置，涉及半导体晶圆制造领域，包括装置筒、出料口、气泵、过滤器和刀具，还包括底座架，装置筒固定安装在底座架上，装置筒下侧设置有出料口，气泵和过滤器均固定安装在底座架上，且气泵和过滤器之间连通设置，第一气缸使第一气杆通过固定套带动硅晶棒在装置筒中移动送料和出料，气筒通过伸缩杆使旋转杆带动夹持套对硅晶棒进行固定，夹持杆带动第二夹持架对硅晶棒进行固定，第二输气管通过第二气囊使第二通气头对硅晶棒进行充气固定头，第一气囊通过第一通气头使第一夹持架与硅晶棒下端产生负压吸力固定，实现对硅晶棒的完全固定，防止崩边、微裂纹、分层的产生，提高切片的工作质量。

Description

一种半导体晶圆制造生产装置
技术领域
本发明涉及半导体晶圆制造领域，更具体地说，它涉及一种半导体晶圆制造生产装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆，硅晶棒在进行切片过程中，纯机械固定队硅晶棒的固定并不完全，容易留有孔隙，这些孔隙在硅晶棒被切片的过程中为硅晶棒的震动提供一定的条件，因此，硅晶棒在切片过程中容易产生崩边、微裂纹、分层等缺陷，直接影响硅片的机械性能，因此，综上所述，需要对硅晶棒在切片过程中的固定设备进行相关创新设计。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半导体晶圆制造生产装置，使得硅晶棒在切片过程中，便于实现对硅晶棒的无位移固定，且对切片后的装置内部微粒进行清理，提高切割的品质。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：包括装置筒、出料口、气泵、过滤器和刀具，还包括：
底座架，装置筒固定安装在底座架上，装置筒下侧设置有出料口，气泵和过滤器均固定安装在底座架上，且气泵和过滤器之间连通设置；
进料机构，进料机构包括第一气缸、第一气杆、固定套、夹持套、气筒、伸缩杆和旋转杆，第一气缸使第一气杆通过固定套带动硅晶棒在装置筒中移动送料和出料，气筒通过伸缩杆使旋转杆带动夹持套对硅晶棒进行固定；
第一固定机构，第一固定机构包括夹持杆、第二夹持架、第二气囊、第二通气头和第二输气管，夹持杆带动第二夹持架对硅晶棒进行固定，第二输气管通过第二气囊使第二通气头对硅晶棒进行充气固定；
第二固定机构，第二固定机构包括第一夹持架、第一气囊和第一通气头，第一气囊通过第一通气头使第一夹持架与硅晶棒下端产生负压吸力固定。
优选的，所述装置筒外侧壁上固定安装有第一气缸，第一气缸上端安装有第一气杆，第一气杆伸出端固定安装有固定套，且硅晶棒进出装置筒的位置安装有密封套，气泵和第一气缸之间通过第五输气管连通。
优选的，所述固定套内部固定设置有若干个气筒，气筒两端分别移动安装有伸缩杆，伸缩杆伸出端转动安装有旋转杆，不同气筒之间相近的两个旋转杆之间转动连接夹持套，固定套内侧设置有移动槽，且夹持套移动安装在移动槽内部，夹持套外侧壁上固定安装有第二弹簧，且第二弹簧另一端穿过移动槽且固定安装在固定套上，夹持套内侧壁上固定设置有防滑齿牙。
优选的，所述装置筒内部下侧腔内部移动安装有第一夹持架，第一夹持架上侧固定安装有第一气囊，第一气囊上侧固定安装有第一通气头，第一气囊连通第三输气管，第三输气管另一端安装在过滤器上且与气泵连通。
优选的，所述第一夹持架上侧的装置筒内部两端移动安装有第二夹持架，第二夹持架靠近硅晶棒的一侧固定安装有第二气囊，第二气囊上固定安装有第二通气头，第二气囊连通第二输气管，第二输气管另一端安装在过滤器上且与气泵连通。
优选的，所述第一夹持架下端固定安装有移动杆，移动杆移动安装在装置筒内部，且移动杆上安装有第一弹簧，移动杆位于装置筒外侧的一端转动安装有转动杆，转动杆另一端两侧分别转动安装有夹持杆，夹持杆与装置筒的移动处安装有密封垫，夹持杆另一端转动连接第二夹持架。
优选的，所述第一夹持架后侧的装置筒内侧壁上固定安装有吹气板，吹气板连通设置有第一输气管，第一输气管另一端安装在过滤器上且与气泵连通。
优选的，所述第一夹持架和第二夹持架之间的装置筒内部移动安装有第二气杆，第二气杆伸出端固定安装有刀具，第二气缸固定安装在装置筒上，且第二气杆移动安装在第二气缸内部，第二气缸和气泵通过第六输气管连通。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1.本发明所述的一种半导体晶圆制造生产装置，通过第一气缸、第一气杆、固定套、夹持套、气筒、伸缩杆和旋转杆的配合使用，第一气缸使第一气杆通过固定套带动硅晶棒在装置筒中移动送料和出料，气筒通过伸缩杆使旋转杆带动夹持套对硅晶棒进行固定，通过夹持杆、第二夹持架、第二气囊、第二通气头和第二输气管的配合使用，夹持杆带动第二夹持架对硅晶棒进行固定，第二输气管通过第二气囊使第二通气头对硅晶棒进行充气固定。
2.本发明所述的一种半导体晶圆制造生产装置，通过第一夹持架、第一气囊和第一通气头的配合使用，第一气囊通过第一通气头使第一夹持架与硅晶棒下端产生负压吸力固定，并实现切片的无接触传送、设备内部的封闭以及切片后微粒的清理。
附图说明
图1为本发明提供的一种半导体晶圆制造生产装置的立体示意图；
图2为本发明图1俯视的结构示意图；
图3为本发明图2中A－A处剖视的结构示意图；
图4为本发明图3中C处放大的结构示意图；
图5为本发明图2中B－B处剖视的结构示意图；
图6为本发明图3中防滑齿牙和夹持套的结构示意图；
图7为本发明图3中转动杆和夹持杆的结构示意图；
1、底座架；2、装置筒；3、密封套；4、固定套；5、第一气杆；6、第一气缸；7、出料口；8、第一输气管；9、第二输气管；10、第三输气管；11、气泵；12、过滤器；13、移动杆；14、转动杆；15、第四输气管；16、第二气缸； 17、第五输气管；18、第六输气管；19、吹气板；20、第一夹持架；21、第一气囊；22、第一通气头；23、第一弹簧；24、第二通气头；25、第二气囊；26、夹持杆；27、第二气杆；28、防滑齿牙；29、旋转杆；30、第二夹持架；31、刀具；32、密封垫；33、夹持套；34、第二弹簧；35、移动槽；36、气筒；37、伸缩杆。
具体实施方式
参照图1－图7对本发明一种半导体晶圆制造生产装置实施例做进一步说明。
见图1、图5和图6，一种半导体晶圆制造生产装置，包括装置筒2、出料口7、气泵11、过滤器12和刀具31，还包括底座架1，装置筒2固定安装在底座架1上，装置筒2下侧设置有出料口7，气泵11和过滤器12均固定安装在底座架1上，且气泵11和过滤器12之间连通设置。
进料机构，进料机构包括第一气缸6、第一气杆5、固定套4、夹持套33、气筒36、伸缩杆37和旋转杆29，第一气缸6使第一气杆5通过固定套4带动硅晶棒在装置筒2中移动送料和出料，气筒36通过伸缩杆37使旋转杆29带动夹持套33对硅晶棒进行固定。
装置筒2外侧壁上固定安装有第一气缸6，第一气缸6上端安装有第一气杆5，第一气杆5伸出端固定安装有固定套4，且硅晶棒进出装置筒2的位置安装有密封套3，气泵11和第一气缸6之间通过第五输气管17连通。
固定套4内部固定设置有若干个气筒36，气筒36两端分别移动安装有伸缩杆37，伸缩杆37伸出端转动安装有旋转杆29，不同气筒36之间相近的两个旋转杆29之间转动连接夹持套33，固定套4内侧设置有移动槽35，且夹持套 33移动安装在移动槽35内部，夹持套33外侧壁上固定安装有第二弹簧34，且第二弹簧34另一端穿过移动槽35且固定安装在固定套4上，夹持套33内侧壁上固定设置有防滑齿牙28。
启动气泵11并打开第五输气管17上的控制阀，气泵11通过第五输气管 17向第一气缸6中充气使得第一气缸6中的第一气杆5移动伸出，第一气杆5 带动与其固定安装的固定套4向上移动，进而便于将硅晶棒固定放置在固定套 4上，打开第四输气管15上的控制阀，气体通过第四输气管15向气筒36中充气，随着气筒36中气体的增多，安装在气筒36两端的伸缩杆37从气筒36中向外侧移动伸出，伸缩杆37在移动伸出的过程中带动与其转动安装的旋转杆 29转动，旋转杆29在进行转动时使得与旋转杆29另一端转动连接的夹持套33 受力移动，进而使夹持套33受到旋转杆29的推力从固定套4的移动槽35中移动伸出，进而使固定套4向靠近硅晶棒的一侧移动聚拢，同时，固定套4内侧设置有防滑齿牙28，防滑齿牙28是由软性防滑材料制成，因此不会对硅晶棒表面造成划痕，且又使硅晶棒与固定套4之间留有间歇，防止固定套4与硅晶棒摩擦在表面留下划痕，当固定套4对硅晶棒进行固定后，再使第一气缸6通过第一气杆5使固定套4带动硅晶棒在装置筒2中缓慢向下移动，便于实现对硅晶棒下端进行切片。
见图1、图2、图3和图7，第一固定机构，第一固定机构包括夹持杆26、第二夹持架30、第二气囊25、第二通气头24和第二输气管9，夹持杆26带动第二夹持架30对硅晶棒进行固定，第二输气管9通过第二气囊25使第二通气头24对硅晶棒进行充气固定。
第二固定机构，第二固定机构包括第一夹持架20、第一气囊21和第一通气头22，第一气囊21通过第一通气头22使第一夹持架20与硅晶棒下端产生负压吸力固定。
装置筒2内部下侧腔内部移动安装有第一夹持架20，第一夹持架20上侧固定安装有第一气囊21，第一气囊21上侧固定安装有第一通气头22，第一气囊21连通第三输气管10，第三输气管10另一端安装在过滤器12上且与气泵 11连通。
第一夹持架20上侧的装置筒2内部两端移动安装有第二夹持架30，第二夹持架30靠近硅晶棒的一侧固定安装有第二气囊25，第二气囊25上固定安装有第二通气头24，第二气囊25连通第二输气管9，第二输气管9另一端安装在过滤器12上且与气泵11连通。
第一夹持架20下端固定安装有移动杆13，移动杆13移动安装在装置筒2 内部，且移动杆13上安装有第一弹簧23，移动杆13位于装置筒2外侧的一端转动安装有转动杆14，转动杆14另一端两侧分别转动安装有夹持杆26，夹持杆26与装置筒2的移动处安装有密封垫32，夹持杆26另一端转动连接第二夹持架30。
第一夹持架20后侧的装置筒2内侧壁上固定安装有吹气板19，吹气板19 连通设置有第一输气管8，第一输气管8另一端安装在过滤器12上且与气泵11 连通。
第一夹持架20和第二夹持架30之间的装置筒2内部移动安装有第二气杆 27，第二气杆27伸出端固定安装有刀具31，第二气缸16固定安装在装置筒2 上，且第二气杆27移动安装在第二气缸16内部，第二气缸16和气泵11通过第六输气管18连通。
第一气杆5使固定套4带动硅晶棒在装置筒2中缓慢向下移动，当硅晶棒向下移动到与设置在装置筒2内部的第一夹持架20接触时，硅晶棒继续在装置筒2中向下移动并带动与装置筒2接触的第一夹持架20进行同步向下移动，第一夹持架20受到硅晶棒向下的压力带动与其固定安装的移动杆13在装置筒2 中竖直向下移动并对第一弹簧23进行压缩，移动杆13与装置筒2内部安装有密封件，防止外部空气中的颗粒微尘进入到装置筒2内部进而附着在晶圆片表面，移动杆13向下移动的同时带动与其转动安装的转动杆14进行同步竖直平面上的转动，转动杆14转动时带动与其另外一端连接的两个夹持杆26在装置筒2中聚集收拢，进而使与两个夹持杆26连接的第二夹持架30在装置筒2中水平移动，当硅晶棒通过第一夹持架20使移动杆13移动到极限位置时，夹持杆26正好带动第二夹持架30对硅晶棒进行夹持固定，同时第一气缸6停止充气使得硅晶棒停止移动，打开第二输气管9上的控制阀，使得气泵11中的气体在过滤器12过滤后通过第二输气管9流通到第二气囊25中，第二气囊25中的气体经过第二通气头24流出，对固定在第二夹持架30之间的硅晶棒进行充气，使第二夹持架30与硅晶棒之间的孔隙中加压，高压气体使得硅晶棒被固定安装在两个第二夹持架30之间，对硅晶棒进行加固稳定，防止在切片过程中硅晶棒受震动出现裂纹或崩边的情况，且气泵11通过第三输气管10使第一气囊21 上的第一通气头22对硅晶棒下端与第一夹持架20之间的孔隙进行抽气，进而使此处孔隙处于负压状态，使得硅晶棒受负压影响被吸附在第一夹持架20上，通过气体压强的变化对硅晶棒实现气动固定，使得气动固定与机械固定结合进而对机械固定中照顾不到的细小位置进行补偿，实现固定的加固，而且通过对硅晶棒上下两端和中端的三段固定，加强了硅晶棒的固定效果，有效削弱了切片过程中的裂纹和崩边现象的产生。
第二夹持架30与装置筒2之间设置有密封垫32，防止第二夹持架30在移动过程中留有孔隙使得外部空气中的灰尘颗粒进入到装置筒2中，且硅晶棒和装置筒2的进入接触端也设置有密封套3，为晶圆片的切割提供密封环境，当硅晶棒被固定后，打开第六输气管18上的控制阀，使得气泵11通过第六输气管18对第二气缸16中充气，第二气缸16通过第二气杆27带动与第二气杆27 固定安装的刀具31在装置筒2中对硅晶棒进行移动切片，当切片完成后，切割后的晶圆片被固定吸附在第一夹持架20上侧，其后，关闭第二输气管9上的控制阀，使得第二夹持架30中的第二气囊25停止对硅晶棒加压输气，消除对硅晶棒中段的固定，气泵11通过第五输气管17对第一气缸6中抽气，第一气杆 5通过固定套4带动硅晶棒向上缓慢移动，随着硅晶棒向上移动，硅晶棒对第一夹持架20的下压力逐渐削弱，因此，第一夹持架20随着压力的减小而在第一弹簧23的弹性力作用下带动移动杆13逐渐向上移动，移动杆13向上移动过程中通过转动杆14和夹持杆26使得第二夹持架30向远离硅晶棒的一侧移动，进而使第二夹持架30对硅晶棒的固定夹持消失，便于硅晶棒向上移动，当硅晶棒移动到与晶圆片不接触时，晶圆片随着第一夹持架20移动到吹气板19的位置，并关闭第三输气管10上的控制阀，使得第一夹持架20对于晶圆片之间的负压吸附消除，打开第一输气管8上的控制阀，气泵11中的气体通过过滤器12过滤后从第一输气管8中流通到吹气板19中，吹气板19使得第一夹持架20 上侧的晶圆片被从出料口7中吹出，防止手触在晶圆片表面留下微粒，降低接下来的抛光效果，同时对硅晶棒被被切片后留下来的微粒灰尘进行吹气清理，防止下次切割时微粒粘附在刀具31上使得切口不平整。
工作原理：气泵11通过第五输气管17使第一气缸6上的第一气杆5带动固定套4向上移动，将硅晶棒放置在固定套4上，向气筒36中充气使伸缩杆 37带动旋转杆29转动，旋转杆29使固定套4向靠近硅晶棒移动聚拢，同时，固定套4内侧设置的防滑齿牙28使硅晶棒与固定套4之间留有间歇，防止固定套4与硅晶棒摩擦在表面留下划痕，第一气缸6通过第一气杆5使固定套4带动硅晶棒在装置筒2中缓慢向下移动，便于实现对硅晶棒下端进行切片，当硅晶棒向下移动到与第一夹持架20接触时，硅晶棒通过第一夹持架20带动移动杆13竖直向下移动并对第一弹簧23进行压缩，移动杆13通过转动杆14带动夹持杆26在装置筒2中聚集收拢，两个夹持杆26带动第二夹持架30对硅晶棒进行夹持固定，气泵11中的气体在过滤器12过滤后通过第二输气管9流从第二气囊25的第二通气头24中流出，对固定在第二夹持架30之间的硅晶棒进行充气，高压气体使得硅晶棒被固定安装在两个第二夹持架30之间，对硅晶棒进行加固稳定，且气泵11通过第三输气管10使第一气囊21上的第一通气头22 对硅晶棒下端与第一夹持架20之间的孔隙进行抽气，进而使此处孔隙处于负压状态，使得硅晶棒受负压影响被吸附在第一夹持架20上，当硅晶棒被固定后，气泵11通过第六输气管18使第二气缸16带动第二气杆27上的刀具31对硅晶棒进行移动切片，当切片完成后，切割后的晶圆片被固定吸附在第一夹持架20 上侧，关闭第二输气管9上的控制阀，第一气杆5通过固定套4带动硅晶棒向上缓慢移动，移动杆13在第一弹簧23的作用下使转动杆14和夹持杆26带动第二夹持架30远离硅晶棒，关闭第三输气管10上的控制阀，使得第一夹持架 20对于晶圆片之间的负压吸附消除，打开第一输气管8上的控制阀，气泵11 中的气体通过过滤器12过滤后从第一输气管8中流通到吹气板19中，吹气板 19使得第一夹持架20上侧的晶圆片被从出料口7中吹出，防止手触在晶圆片表面留下微粒，降低接下来的抛光效果，同时对硅晶棒被被切片后留下来的微粒灰尘进行吹气清理，防止下次切割时微粒粘附在刀具31上使得切口不平整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：包括装置筒(2)、出料口(7)、气泵(11)、过滤器(12)和刀具(31)，还包括：
底座架(1)，装置筒(2)固定安装在底座架(1)上，装置筒(2)下侧设置有出料口(7)，气泵(11)和过滤器(12)均固定安装在底座架(1)上，且气泵(11)和过滤器(12)之间连通设置；
进料机构，进料机构包括第一气缸(6)、第一气杆(5)、固定套(4)、夹持套(33)、气筒(36)、伸缩杆(37)和旋转杆(29)，第一气缸(6)使第一气杆(5)通过固定套(4)带动硅晶棒在装置筒(2)中移动送料和出料，气筒(36)通过伸缩杆(37)使旋转杆(29)带动夹持套(33)对硅晶棒进行固定；
第一固定机构，第一固定机构包括夹持杆(26)、第二夹持架(30)、第二气囊(25)、第二通气头(24)和第二输气管(9)，夹持杆(26)带动第二夹持架(30)对硅晶棒进行固定，第二输气管(9)通过第二气囊(25)使第二通气头(24)对硅晶棒进行充气固定；
第二固定机构，第二固定机构包括第一夹持架(20)、第一气囊(21)和第一通气头(22)，第一气囊(21)通过第一通气头(22)使第一夹持架(20)与硅晶棒下端产生负压吸力固定。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述装置筒(2)外侧壁上固定安装有第一气缸(6)，第一气缸(6)上端安装有第一气杆(5)，第一气杆(5)伸出端固定安装有固定套(4)，且硅晶棒进出装置筒(2)的位置安装有密封套(3)，气泵(11)和第一气缸(6)之间通过第五输气管(17)连通。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述固定套(4)内部固定设置有若干个气筒(36)，气筒(36)两端分别移动安装有伸缩杆(37)，伸缩杆(37)伸出端转动安装有旋转杆(29)，不同气筒(36)之间相近的两个旋转杆(29)之间转动连接夹持套(33)，固定套(4)内侧设置有移动槽(35)，且夹持套(33)移动安装在移动槽(35)内部，夹持套(33)外侧壁上固定安装有第二弹簧(34)，且第二弹簧(34)另一端穿过移动槽(35)且固定安装在固定套(4)上，夹持套(33)内侧壁上固定设置有防滑齿牙(28)。
4.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述装置筒(2)内部下侧腔内部移动安装有第一夹持架(20)，第一夹持架(20)上侧固定安装有第一气囊(21)，第一气囊(21)上侧固定安装有第一通气头(22)，第一气囊(21)连通第三输气管(10)，第三输气管(10)另一端安装在过滤器(12)上且与气泵(11)连通。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述第一夹持架(20)上侧的装置筒(2)内部两端移动安装有第二夹持架(30)，第二夹持架(30)靠近硅晶棒的一侧固定安装有第二气囊(25)，第二气囊(25)上固定安装有第二通气头(24)，第二气囊(25)连通第二输气管(9)，第二输气管(9)另一端安装在过滤器(12)上且与气泵(11)连通。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述第一夹持架(20)下端固定安装有移动杆(13)，移动杆(13)移动安装在装置筒(2)内部，且移动杆(13)上安装有第一弹簧(23)，移动杆(13)位于装置筒(2)外侧的一端转动安装有转动杆(14)，转动杆(14)另一端两侧分别转动安装有夹持杆(26)，夹持杆(26)与装置筒(2)的移动处安装有密封垫(32)，夹持杆(26)另一端转动连接第二夹持架(30)。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述第一夹持架(20)后侧的装置筒(2)内侧壁上固定安装有吹气板(19)，吹气板(19)连通设置有第一输气管(8)，第一输气管(8)另一端安装在过滤器(12)上且与气泵(11)连通。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆制造生产装置，其特征在于：所述第一夹持架(20)和第二夹持架(30)之间的装置筒(2)内部移动安装有第二气杆(27)，第二气杆(27)伸出端固定安装有刀具(31)，第二气缸(16)固定安装在装置筒(2)上，且第二气杆(27)移动安装在第二气缸(16)内部，第二气缸(16)和气泵(11)通过第六输气管(18)连通。
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