CN116274096A - 一种夹持式晶圆清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种夹持式晶圆清洗装置，包括中空电机，中空电机内部由上至下贯通的中空部穿设有中心喷液管，中空电机的输出轴连接有夹持底盘，并在驱动后带动夹持底盘旋转，夹持底盘上设有晶圆定位组件和晶圆夹持组件；中心喷液管底部自中心喷液管固定座的底部伸出，且底部伸出部的侧壁上安装有液体快拆接头，中心喷液管内穿设有吹干管路，吹干管路的底端自中心喷液管的底部伸出，且底端安装有气体快拆接头；中心喷液管的顶部穿过夹持底盘，且中心喷液管顶部伸出部的外围设置有中心喷液头，吹干管路的顶端自中心喷液管的顶部伸出，并穿过中心喷液头；本发明可直接喷洒至晶圆背面，不被其它遮蔽物阻挡，能够达到同时清洗和吹干，保证清洗效果。
Description
[技术领域]
本发明涉及半导体晶圆清洗工艺技术领域，具体地说是一种夹持式晶圆清洗装置。
[背景技术]
目前，夹持式晶圆清洗装置主要分为两个机构：一个是晶圆夹持机构，一个是晶圆清洗机构。其中，晶圆夹持机构由于需要带动晶圆高速运转，主流做法是以真空吸盘吸住晶圆，以达成带动晶圆高速旋转，但如果需要吸住带有化学药液的晶圆时，此种做法就不适合了，固而有机械式夹持晶圆的做法。
而机械式晶圆夹持方法大致上分为两种，一种是将晶圆夹持机构以偏心的形式做出来，随着晶圆旋转的速度增加，由于离心力，所以晶圆的夹持力也随之增加，进而带动晶圆高速旋转，其优点是机构简单，但缺点则是低速运转时夹持力不足，夹持力量、夹持时机皆不可控。第二种就是采用弹簧机制来制作夹持机构，晶圆放入时，先以顶伸机构将弹簧打开，待晶圆放入后，移除顶开弹簧的机构，进而夹持住晶圆，其优点是夹持时机可控、夹持力也足够，但缺点则是机构较为复杂、夹持力固定不可控。
除此之外，另一种晶圆清洗机构，上清洗由其它手臂来完成，所以不多做介绍；而下清洗则是由下往上喷洒药液来达到清洗效果，但因为晶圆夹持机构有转盘，所以会挡住由下往上的药液，即使将转盘中间淘空，但也会大幅度遮蔽清洗晶圆的面积，进而影响清洗效果。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种夹持式晶圆清洗装置，其喷洗管路可以直接喷洒至晶圆背面，不被其它遮蔽物阻挡，有效避免了影响清洗效果的问题，且喷洗管路采用管中管结构，能够达到同时清洗和吹干，保证了清洗效果的同时，也提高了工作效率。
为实现上述目的设计一种夹持式晶圆清洗装置，包括电机固定座以及安装于电机固定座上的中空电机2，所述中空电机2内部中心位置设有由上至下贯通的中空部15，所述中空电机2的输出端朝上布置，所述中空电机2的输出轴16连接有夹持底盘9，并在驱动后带动夹持底盘9旋转，所述夹持底盘9上设有晶圆定位组件和晶圆夹持组件；所述中空电机2的中空部15穿设有中心喷液管3，所述中心喷液管3不跟随中空电机2转动，所述中心喷液管3底部固定于中心喷液管固定座8上，且自中心喷液管固定座8的底部伸出，所述中心喷液管3的底部伸出部的侧壁上开设有液体进口17，所述液体进口17处安装有液体快拆接头13，所述中心喷液管3内穿设有吹干管路18，所述吹干管路18的底端自中心喷液管3的底部伸出，所述吹干管路18的底端安装有气体快拆接头12；所述中心喷液管3的顶部穿过夹持底盘9，且中心喷液管3顶部伸出部的外围设置有中心喷液头10，所述中心喷液头10安装于夹持底盘9中心位置处，所述中心喷液头10上沿周向均匀分布有出液孔19，所述中心喷液管3内的液体自出液孔19处喷出，所述吹干管路18的顶端自中心喷液管3的顶部伸出，并穿过中心喷液头10。
进一步地，所述中心喷液管固定座8纵截面呈U字型结构，所述中心喷液管固定座8顶部向外翻折形成环形安装板20，并通过环形安装板20固定连接在中空电机2底部，所述环形安装板20与中空电机2底面之间通过密封圈一21进行密封，所述中心喷液管固定座8底部与中心喷液管3之间通过密封圈二22进行密封；其环形安装板20的结构设计使得中心喷液管固定座8与中空电机2连接稳固，进而保证了中心喷液管3的安装更为稳固、可靠，同时保证了管路的密封性，使得液体和气体的传输更为有效。
进一步地，所述电机固定座由电机固定上座1、电机固定中座5和电机固定下座6构成，所述电机固定上座1、电机固定中座5、电机固定下座6自上而下依次布置，所述电机固定上座1底部开设有与中空电机2顶部的凸起部配合连接的凹槽23，所述电机固定中座5套设于中空电机2顶部外围，所述电机固定上座1与电机固定中座5安装为一体，所述电机固定下座6套设于中空电机2中部外围，且电机固定中座5与电机固定下座6之间通过电机固定座衔接杆4连接，此处电机固定上座1、电机固定中座5、电机固定下座6以及电机固定座衔接杆4的结构布置，可确保中空电机2安装的稳定性，可避免其工作时产生振动从而影响中心喷液管3和吹干管路18工作。
进一步地，所述晶圆定位组件包括晶圆放置座14，所述晶圆放置座14沿夹持底盘9圆周均匀分布，且设置有至少三个，所述晶圆放置座14固定连接在夹持底盘9的顶面，所述晶圆放置座14为柱状结构，所述晶圆放置座14对晶圆24进行定位。
进一步地，所述晶圆放置座14的顶面在靠近中心喷液头10一侧斜切有切槽25，所述晶圆放置座14的顶面在远离中心喷液头10一侧设有立起的晶圆挡柱26，所述晶圆放置座14通过切槽25和晶圆挡柱26对晶圆24定位。
进一步地，所述晶圆夹持组件包括晶圆夹持棒11，所述晶圆夹持棒11沿夹持底盘9圆周均匀分布，且设置有至少三个，所述夹持底盘9上开设有夹持棒穿孔27，所述晶圆夹持棒11穿过夹持棒穿孔27，并通过水平转轴32与夹持底盘9铰接，所述晶圆夹持棒11运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状，并在夹持底盘9旋转时运用磁力控制由倾斜状转变成竖直状以对晶圆24进行夹持。
进一步地，所述晶圆夹持棒11呈圆棒状，晶圆夹持棒11顶部设置有环形凹槽28，并通过环形凹槽28与晶圆24配合连接，所述晶圆夹持棒11底部安装有磁铁29，并通过磁铁29实现在夹持底盘9运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状。
进一步地，所述晶圆放置座14与晶圆夹持棒11位于夹持底盘9的同一圆周上，从而更有效更精准地对晶圆进行定位和夹持。
进一步地，所述夹持底盘9纵截面呈T型，所述夹持底盘9包括位于顶部的顶盘30以及连接在顶盘30下方的底盘柱31，所述晶圆定位组件和晶圆夹持组件均连接于顶盘30上，所述底盘柱31套装于中空电机2的输出轴16上，并与中空电机2的输出轴16之间密封连接，夹持底盘9的该结构设计，可使得其在中空电机2的带动下能够平稳转动，也确保了夹持底盘9上的晶圆更好地被定位和夹持。
本发明同现有技术相比，提供了一种用于晶圆清洗工艺中的夹持式晶圆清洗装置，该夹持式晶圆清洗装置主要包括一个晶圆清洗机构和一个以非接触式动力夹持晶圆旋转机构，其清洗机构包括了贯穿旋转动力装置的管件，其中管件不会依旋转动力装置转动，而非接触式动力夹持晶圆旋转机构包括了组装在转盘的晶圆定位组件以及以非接触式动力夹持晶圆的组件，通过该结构设计，可以依使用的情况控制机构夹持晶圆的时机，以及夹持晶圆的力量大小，其喷洗管路可以直接喷洒至晶圆背面，不被其它遮蔽物阻挡，避免了影响清洗效果的问题，且喷洗管路放入旋转动力装置内，不会跟随着旋转，使得管路配置更容易。
本发明所述夹持式晶圆清洗装置的喷洗管路采用管中管结构，可以达到同时清洗和吹干，保证了清洗效果的同时，也提高了工作效率。
[附图说明]
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1的正面结构示意图；
图3是图2中A-A剖视图；
图4是图1夹持底盘顶部的局部放大图；
图5是图3中心喷液管固定座处的局部放大图；
图6是本发明晶圆夹持组件在放开位置的结构示意图；
图7是本发明晶圆夹持组件在夹持位置的结构示意图；
图8是本发明气体、液体流向示意图；
图中：1、电机固定上座 2、中空电机 3、中心喷液管 4、电机固定座衔接杆 5、电机固定中座 6、电机固定下座 7、气体转接头 8、中心喷液管固定座 9、夹持底盘 10、中心喷液头 11、晶圆夹持棒 12、气体快拆接头 13、液体快拆接头 14、晶圆放置座 15、中空部16、输出轴 17、液体进口 18、吹干管路 19、出液孔 20、环形安装板 21、密封圈一22、密封圈二 23、凹槽 24、晶圆 25、切槽 26、晶圆挡柱 27、夹持棒穿孔28、环形凹槽 29、磁铁 30、顶盘 31、底盘柱 32、水平转轴。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
如附图1至附图8所示，本发明提供了一种用于晶圆清洗工艺中的夹持式晶圆清洗装置，该夹持式晶圆清洗装置包括电机固定座以及安装于电机固定座上的中空电机 2，中空电机2内部中心位置设有由上至下贯通的中空部 15，中空电机2的输出端朝上布置，中空电机2的输出轴16连接有夹持底盘9，并在驱动后带动夹持底盘9旋转，夹持底盘9上设有晶圆定位组件和晶圆夹持组件；中空电机2的中空部15穿设有中心喷液管3，中心喷液管3不跟随中空电机2转动，中心喷液管3底部固定于中心喷液管固定座8上，且自中心喷液管固定座8的底部伸出，中心喷液管3的底部伸出部的侧壁上开设有液体进口17，液体进口17处安装有液体快拆接头 13，中心喷液管3内穿设有吹干管路 18，吹干管路18的底端自中心喷液管3的底部伸出，吹干管路18的底端安装有气体快拆接头12；中心喷液管3的顶部穿过夹持底盘9，且中心喷液管3顶部伸出部的外围设置有中心喷液头10，中心喷液头10安装于夹持底盘9中心位置处，中心喷液头10上沿周向均匀分布有出液孔19，中心喷液管3内的液体自出液孔19处喷出，吹干管路18的顶端自中心喷液管3的顶部伸出，并穿过中心喷液头10，吹干管路18内的气体自中心喷液头10上方喷出，该管中管结构能够实现直接喷洒至晶圆背面，不被其它遮蔽物阻挡，达到同时清洗和吹干的效果。
其中，中心喷液管固定座8纵截面呈U字型结构，中心喷液管固定座8顶部向外翻折形成环形安装板20，并通过环形安装板20固定连接在中空电机2底部，环形安装板20与中空电机2底面之间通过密封圈一21进行密封，中心喷液管固定座8底部与中心喷液管3之间通过密封圈二22进行密封，具体如附图5所示，该环形安装板20的结构设计使得中心喷液管固定座8与中空电机2连接稳固，进而保证了中心喷液管3的安装更为稳固、可靠，同时保证了管路的密封性，使得液体和气体的传输更为有效。
其中，电机固定座由电机固定上座1、电机固定中座5和电机固定下座6构成，电机固定上座 1、电机固定中座 5、电机固定下座6自上而下依次布置，电机固定上座1底部开设有与中空电机2顶部的凸起部配合连接的凹槽23，电机固定中座5套设于中空电机2顶部外围，电机固定上座1与电机固定中座5安装为一体，电机固定下座6套设于中空电机2中部外围，且电机固定中座5与电机固定下座6之间通过电机固定座衔接杆4连接，此处电机固定上座1、电机固定中座5、电机固定下座6以及电机固定座衔接杆4的结构布置，可确保中空电机2安装的稳定性，可避免其工作时产生振动从而影响中心喷液管3和吹干管路18工作。
其中，夹持底盘9纵截面呈T型，夹持底盘9包括位于顶部的顶盘30以及连接在顶盘30下方的底盘柱31，晶圆定位组件和晶圆夹持组件均连接于顶盘30上，底盘柱31套装于中空电机2的输出轴16上，并与中空电机2的输出轴16之间密封连接，夹持底盘9的该结构设计，可使得其在中空电机2的带动下能够平稳转动，也确保了夹持底盘9上的晶圆更好地被定位和夹持。
本发明中，晶圆定位组件包括晶圆放置座14，晶圆放置座14沿夹持底盘9圆周均匀分布，且设置有至少三个，晶圆放置座14固定连接在夹持底盘9的顶面，晶圆放置座14为柱状结构，晶圆放置座14对晶圆24进行定位；作为优选，晶圆放置座14的顶面在靠近中心喷液头10一侧斜切有切槽25，晶圆放置座14的顶面在远离中心喷液头10一侧设有立起的晶圆挡柱26，晶圆放置座14通过切槽25和晶圆挡柱26对晶圆24定位，具体如附图4所示。
本发明中，晶圆夹持组件包括晶圆夹持棒11，晶圆夹持棒11沿夹持底盘9圆周均匀分布，且设置有至少三个，夹持底盘9上开设有夹持棒穿孔27，晶圆夹持棒11穿过夹持棒穿孔27，并通过水平转轴32与夹持底盘9铰接，晶圆夹持棒11运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状，并在夹持底盘9旋转时运用磁力控制由倾斜状转变成竖直状以对晶圆24进行夹持；作为优选，晶圆夹持棒11呈圆棒状，晶圆夹持棒11顶部设置有环形凹槽28，并通过环形凹槽28与晶圆24配合连接，晶圆夹持棒11底部安装有磁铁29，并通过磁铁29实现在夹持底盘9运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状，以及在夹持底盘9被中空电机2带动而旋转时，由向外侧倾斜状逐渐转变为向内侧倾斜，从而对晶圆进行夹持，具体可如附图6所示为本发明晶圆夹持组件在放开位置的示意图，附图7为本发明晶圆夹持组件在夹持位置的示意图；此处通过安装磁铁29实现非接触式动力夹持晶圆旋转机构，该结构设计能够依使用的情况控制机构夹持晶圆的时机，以及夹持晶圆的力量大小；此外，晶圆放置座14与晶圆夹持棒11优选为位于夹持底盘9的同一圆周上，从而更有效更精准地对晶圆进行定位和夹持。
本发明所述的夹持式晶圆清洗装置，主要包括一个晶圆清洗机构(吹干管路和清洗管路)以及一个以非接触式动力夹持晶圆旋转机构(晶圆定位组件和晶圆夹持组件)，其清洗机构包括贯穿旋转动力装置的管件，其中管件不会依旋转动力装置转动，而非接触式动力夹持晶圆旋转机构包括组装在转盘的晶圆定位组件以及以非接触式动力夹持晶圆的组件，该夹持式晶圆清洗装置的动作流程如附图8，气体自吹干管路18的底部进入，并自顶部吹出，液体自吹干管路18与中心喷液管3之间空隙流动，具体自中心喷液管3的底部进入，并自中心喷液管3的顶部喷出；其喷洗管路放入旋转动力装置内，不会跟随着旋转，使得管路配置更容易，且喷洗管路采用管中管结构，则可以达到同时清洗和吹干，保证清洗效果。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，其使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：包括电机固定座以及安装于电机固定座上的中空电机(2)，所述中空电机(2)内部中心位置设有由上至下贯通的中空部(15)，所述中空电机(2)的输出端朝上布置，所述中空电机(2)的输出轴(16)连接有夹持底盘(9)，并在驱动后带动夹持底盘(9)旋转，所述夹持底盘(9)上设有晶圆定位组件和晶圆夹持组件；所述中空电机(2)的中空部(15)穿设有中心喷液管(3)，所述中心喷液管(3)不跟随中空电机(2)转动，所述中心喷液管(3)底部固定于中心喷液管固定座(8)上，且自中心喷液管固定座(8)的底部伸出，所述中心喷液管(3)的底部伸出部的侧壁上开设有液体进口(17)，所述液体进口(17)处安装有液体快拆接头(13)，所述中心喷液管(3)内穿设有吹干管路(18)，所述吹干管路(18)的底端自中心喷液管(3)的底部伸出，所述吹干管路(18)的底端安装有气体快拆接头(12)；所述中心喷液管(3)的顶部穿过夹持底盘(9)，且中心喷液管(3)顶部伸出部的外围设置有中心喷液头(10)，所述中心喷液头(10)安装于夹持底盘(9)中心位置处，所述中心喷液头(10)上沿周向均匀分布有出液孔(19)，所述中心喷液管(3)内的液体自出液孔(19)处喷出，所述吹干管路(18)的顶端自中心喷液管(3)的顶部伸出，并穿过中心喷液头(10)。
2.如权利要求1所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述中心喷液管固定座(8)纵截面呈U字型结构，所述中心喷液管固定座(8)顶部向外翻折形成环形安装板(20)，并通过环形安装板(20)固定连接在中空电机(2)底部，所述环形安装板(20)与中空电机(2)底面之间通过密封圈一(21)进行密封，所述中心喷液管固定座(8)底部与中心喷液管(3)之间通过密封圈二(22)进行密封。
3.如权利要求1所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述电机固定座由电机固定上座(1)、电机固定中座(5)和电机固定下座(6)构成，所述电机固定上座(1)、电机固定中座(5)、电机固定下座(6)自上而下依次布置，所述电机固定上座(1)底部开设有与中空电机(2)顶部的凸起部配合连接的凹槽(23)，所述电机固定中座(5)套设于中空电机(2)顶部外围，所述电机固定上座(1)与电机固定中座(5)安装为一体，所述电机固定下座(6)套设于中空电机(2)中部外围，且电机固定中座(5)与电机固定下座(6)之间通过电机固定座衔接杆4连接。
4.如权利要求1、2或3所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述晶圆定位组件包括晶圆放置座(14)，所述晶圆放置座(14)沿夹持底盘(9)圆周均匀分布，且设置有至少三个，所述晶圆放置座(14)固定连接在夹持底盘(9)的顶面，所述晶圆放置座(14)为柱状结构，所述晶圆放置座(14)对晶圆(24)进行定位。
5.如权利要求4所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述晶圆放置座(14)的顶面在靠近中心喷液头(10)一侧斜切有切槽(25)，所述晶圆放置座(14)的顶面在远离中心喷液头(10)一侧设有立起的晶圆挡柱(26)，所述晶圆放置座(14)通过切槽(25)和晶圆挡柱(26)对晶圆(24)定位。
6.如权利要求4所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述晶圆夹持组件包括晶圆夹持棒(11)，所述晶圆夹持棒(11)沿夹持底盘(9)圆周均匀分布，且设置有至少三个，所述夹持底盘(9)上开设有夹持棒穿孔(27)，所述晶圆夹持棒(11)穿过夹持棒穿孔(27)，并通过水平转轴(32)与夹持底盘(9)铰接，所述晶圆夹持棒(11)运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状，并在夹持底盘(9)旋转时运用磁力控制由倾斜状转变成竖直状以对晶圆(24)进行夹持。
7.如权利要求6所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述晶圆夹持棒(11)呈圆棒状，所述晶圆夹持棒(11)顶部设置有环形凹槽(28)，并通过环形凹槽(28)与晶圆(24)配合连接，所述晶圆夹持棒(11)底部安装有磁铁(29)，并通过磁铁(29)实现在夹持底盘(9)运用磁力控制未旋转时呈向外侧倾斜状。
8.如权利要求7所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述晶圆放置座(14)与晶圆夹持棒(11)位于夹持底盘(9)的同一圆周上。
9.如权利要求1所述的夹持式晶圆清洗装置，其特征在于：所述夹持底盘(9)纵截面呈T型，所述夹持底盘(9)包括位于顶部的顶盘(30)以及连接在顶盘(30)下方的底盘柱(31)，所述晶圆定位组件和晶圆夹持组件均连接于顶盘(30)上，所述底盘柱(31)套装于中空电机(2)的输出轴(16)上，并与中空电机(2)的输出轴(16)之间密封连接。
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