CN116798936A - 晶圆清洗夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体制造技术领域，公开了一种晶圆清洗夹持装置。该晶圆清洗夹持装置包括清洗台、固定座、锁紧组件和夹爪组件，固定座设有多个，多个固定座沿清洗台的周向均匀分布，固定座上设有容纳腔；锁紧组件设于容纳腔内；夹爪组件设有多个，多个夹爪组件和多个固定座一一对应设置，夹爪组件设于清洗台上，夹爪组件包括夹爪座和通过第一销轴转动连接于夹爪座上的夹爪，夹爪能够承托晶圆，夹爪与锁紧组件连接，清洗台转动时，锁紧组件能使夹爪绕第一销轴转动，以使夹爪夹紧晶圆。本发明提供的晶圆清洗夹持装置，通过设置锁紧组件，在清洗台转动时，无需动力系统，有效简化了整体结构，降低了加工制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗夹持装置。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。半导体制造过程中不可避免会产生一些颗粒、有机物、自然氧化层或金属杂质等污染物。清洗机是指对晶圆表面进行无损伤清洗以去除杂质，获得所需洁净表面，为下一步工艺准备良好条件的工艺设备。清洗机广泛运用于集成电路制造中的成膜前/成膜后清洗、等离子刻蚀后清洗、离子注入后清洗、化学机械抛光后清洗和金属沉积后清洗等各个环节，清洗技术是影响芯片良率的重要因素之一。
随着半导体制造工艺技术的不断提升，芯片尺寸不断缩小，对杂质敏感度提升，清洗步骤也在不断增加。例如，90nm制程的芯片清洗工艺包括约90道，20nm制程的芯片清洗工艺则达到了215道。目前清洗步骤约占整个半导体工艺步骤的1/3，几乎所有制作工艺过程前后都需要清洗。相关技术，对晶圆进行清洗时，往往需要采用带有动力系统的夹持结构对其进行夹持，结构复杂，制作成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆清洗夹持装置，旨在解决现有技术中夹持装置结构复杂，制作成本高的问题，该晶圆清洗夹持装置无需动力系统，有效简化了整体结构。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种晶圆清洗夹持装置，包括：
清洗台；
固定座，设有多个，多个所述固定座沿所述清洗台的周向均匀分布，所述固定座上设有容纳腔；
锁紧组件，设于所述容纳腔内；
夹爪组件，设有多个，多个所述夹爪组件和多个所述固定座一一对应设置，所述夹爪组件设于所述清洗台上，所述夹爪组件包括夹爪座和通过第一销轴转动连接于所述夹爪座上的夹爪，所述夹爪能够承托晶圆，所述夹爪与所述锁紧组件连接，所述清洗台转动时，所述锁紧组件能使所述夹爪绕所述第一销轴转动，以使所述夹爪夹紧所述晶圆，所述清洗台停止转动时，所述锁紧组件能使所述夹爪恢复至原始状态。
可选地，所述容纳腔内设有滑轨，所述锁紧组件滑动连接于所述滑轨上，所述锁紧组件包括推力杆，所述推力杆的一端滑动穿出所述固定座并与所述夹爪转动连接。
可选地，所述锁紧组件还包括移动套管、第一弹簧和复位件，所述移动套管滑动连接于所述滑轨上，所述第一弹簧设于所述移动套管内，所述推力杆滑动穿设于所述移动套管并与所述第一弹簧连接，所述复位件套设于所述移动套管的外侧，所述移动套管远离所述夹爪组件的一端螺纹套接有预紧力调节件，所述复位件的一端与所述容纳腔的腔壁连接，所述复位件的另一端与所述预紧力调节件连接。
可选地，所述锁紧组件还包括锁紧压力调节件，所述锁紧压力调节件螺接在所述移动套管内远离所述夹爪组件的一端。
可选地，所述夹爪包括依次连接的凸块部、圆弧部和卡钩部，所述推力杆和所述凸块部通过第二销轴转动连接，所述圆弧部和所述夹爪座通过所述第一销轴转动连接，所述卡钩部施加夹紧力于所述晶圆上。
可选地，所述容纳腔沿所述清洗台的径向延伸，所述容纳腔的腔口螺纹连接有行程调节件。
可选地，所述锁紧组件包括第一拉伸件和滑动设于所述容纳腔的配重块，所述配重块位于所述夹爪组件的外侧，所述第一拉伸件的一端与所述夹爪连接，所述第一拉伸件的另一端与所述配重块连接，所述锁紧组件还包括第二拉伸件，所述第二拉伸件设于所述夹爪组件的内侧，所述第二拉伸件的一端与所述固定座连接，所述第二拉伸件的另一端与所述夹爪连接。
可选地，所述第一拉伸件和所述第二拉伸件均为弹簧件。
可选地，所述锁紧组件包括第三拉伸件和滑动设于所述容纳腔的配重块，所述配重块位于所述夹爪组件的外侧，所述第三拉伸件的一端与所述夹爪连接，所述第三拉伸件的另一端与所述配重块连接，所述固定座与所述清洗台呈夹角设置。
可选地，所述第三拉伸件为弹簧件。
本发明的有益效果：本发明提供的晶圆清洗夹持装置，通过设置锁紧组件，在清洗台转动时，锁紧组件依靠离心力推动或拉动夹爪绕第一销轴转动，使夹爪夹紧晶圆；清洗台停止转动后，锁紧组件能使夹爪恢复至原始状态(即夹爪未夹紧晶圆的状态)，与现有技术相比，无需动力系统，有效简化了整体结构，降低了加工制作成本。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的晶圆清洗夹持装置的三维视图；
图2是本发明实施例一提供的晶圆清洗夹持装置的俯视图；
图3是图2中A-A处的剖视图一；
图4是图2中A-A处的剖视图二；
图5是本发明实施例二提供的锁紧组件的结构示意图一；
图6是本发明实施例三提供的锁紧组件的结构示意图二。
图中：
100、清洗台；
200、晶圆；
300、固定座；
410、推力杆；420、移动套管；430、第一弹簧；440、锁紧压力调节件；450、预紧力调节件；460、第一拉伸件；470、配重块；480、第二拉伸件；490、第三拉伸件；
510、夹爪座；520、第一销轴；530、夹爪；531、凸块部；532、圆弧部；533、卡钩部；540、第二销轴；
600、行程调节件；
700、复位件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
本实施例提供了一种晶圆清洗夹持装置，如图1-图4所示，该晶圆清洗夹持装置包括清洗台100、固定座300、锁紧组件和夹爪组件，固定座300设有多个，多个固定座300沿清洗台100的周向均匀分布，固定座300上设有容纳腔；锁紧组件设于容纳腔内；夹爪组件设有多个，多个夹爪组件和多个固定座300一一对应设置，夹爪组件设于清洗台100上，夹爪组件包括夹爪座510和通过第一销轴520转动连接于夹爪座510上的夹爪530，夹爪530能够承托晶圆200，夹爪530与锁紧组件连接，清洗台100转动时，锁紧组件能使夹爪530绕第一销轴520转动，以使夹爪530夹紧晶圆200，清洗台100停止转动时，锁紧组件能使夹爪530恢复至原始状态。
本实施例提供的晶圆清洗夹持装置，通过设置锁紧组件，在清洗台100转动时，锁紧组件依靠离心力推动或拉动夹爪530绕第一销轴520转动，使夹爪530夹紧晶圆200；清洗台100停止转动后，锁紧组件能使夹爪530恢复至原始状态(即夹爪530未夹紧晶圆200的状态)，与现有技术相比，无需动力系统，有效简化了整体结构，降低了加工制作成本。
可选地，容纳腔内设有滑轨，锁紧组件滑动连接于滑轨上，锁紧组件包括推力杆410，推力杆410的一端滑动穿出固定座300并与夹爪530转动连接。在离心力的作用下，锁紧组件沿清洗台100的径向向外侧滑动，推力杆410滑动穿出固定座300并供给夹爪530向外的推力，夹爪530在推力的作用下绕第一销轴520转动，转动一定角度后，夹爪530夹紧晶圆200。通过设置推力杆410，提高了推力传输的准确性和可靠性。
进一步地，锁紧组件还包括移动套管420、第一弹簧430和复位件700，移动套管420滑动连接于滑轨上，第一弹簧430设于移动套管420内，推力杆410滑动穿设于移动套管420并与第一弹簧430连接，复位件700套设于移动套管420的外侧，移动套管420远离夹爪组件的一端螺纹套接有预紧力调节件450，复位件700的一端与容纳腔的腔壁连接，复位件700的另一端与预紧力调节件450连接，复位件700辅助完成锁紧组件的回弹，以使推力杆410带动夹爪530恢复至原始状态，避免影响后续清洗过程。
可选地，锁紧组件还包括锁紧压力调节件440，锁紧压力调节件440螺接在移动套管420内远离夹爪组件的一端。通过旋拧锁紧压力调节件440，可以调节第一弹簧430的压缩尺寸，进而辅助调节初始的预紧力。
于本实施例中，推力杆410的重量范围为0.5g～0.6g,优选为0.58g。根据公式，FL＝mω2r，通过设定推力杆410的重量范围，能有效控制推力杆410的离心力处于相对稳定的区间内。
结合清洗台100的转速变化，对晶圆清洗夹持装置的工作状态进行分析，锁紧组件处于初始状态时，第一弹簧430处于压缩状态，具有压缩尺寸X01，得到初始的预紧力F夹紧，F夹紧＝KX01。旋拧预紧力调节件450，使复位件700被压缩，具有压缩尺寸X02，得到初始的复位力，F复位＝KX02。清洗台100刚启动并低速旋转时，预紧力调节件450和移动套管420为一个整体，在预紧力F夹紧和离心力的作用下，推力杆410、预紧力调节件450和移动套管420组成一个临时整体(以下简称为临时整体)，随着清洗台100转速的提高，该临时整体逐渐沿清洗台100的径向向外侧滑动，直至推力杆410推动夹爪530转动一定角度后将晶圆200夹紧，此时命名为第一转速点，且该临时整体向外侧运动的距离为L1，F夹紧＝KX01，F复位＝K(X02+L1)。
随着清洗台100转速的提高，预紧力调节件450和移动套管420构成一个离心整体(以下简称为离心部件)，该离心部件克服第一弹簧430的弹力继续沿滑轨向外侧运动，此时推力杆410因已经夹紧晶圆200，其无法再继续运动，所以离心部件和推力杆410产生相对位移，离心部件继续沿滑轨运动至和固定座300的侧壁接触，推力杆410受到第一弹簧430的压力FT和夹爪530的反作用力F，则推力杆410受到的合力F合＝F-FT，则此时离心力为FL＝F-FT。当移动套管420和固定座300充分接触，夹爪530无法运动，推力杆410对夹爪530最终的压力F＝FL+FT＝FL+F夹紧+KL2，复位件700的弹力F复位＝K(X02+L1+L2)，此时命名为第二转速点。
待清洗工作完成后，清洗台100的转速逐渐降低，当转速下降到大于等于第二转速点时，推力杆410的压力近似不会变化。示例性地，当推力杆410的重量为0.58g，清洗台100的最大工作转速为2000r/min，且r＝150mm时，根据FL＝mω2r公式可知，FL＝1N，离心力FL很小，则推力杆410对夹爪530最终的压力F不会随着转速的变化而变化；当转速下降到小于第二转速点时并且大于等于第一转速点时，复位件700的弹力F复位＝K(X02+L1+L2)大于离心部件做圆周运动所需要的向心力，复位件700逐渐克服摩擦力恢复形变，使离心部件沿着径向向内侧运动，该过程中，推力杆410因为第一弹簧430的弹力作用，不会位移，晶圆200继续处于夹紧状态；当转速下降到小于第一转速点并趋于零的过程中，复位件700克服阻力推动临时整体回到原位。
可选地，夹爪530包括依次连接的凸块部531、圆弧部532和卡钩部533，推力杆410和凸块部531通过第二销轴540转动连接，圆弧部532和夹爪座510通过第一销轴520转动连接，卡钩部533施加夹紧力于晶圆200上，保证夹爪530运动过程和作用过程的可靠性。
于本实施例中，容纳腔沿清洗台100的径向延伸，容纳腔的腔口螺纹连接有行程调节件600。通过旋拧行程调节件600，可以调节锁紧组件在容纳腔内的行程，扩大了应用范围。
实施例二
本实施例提供了一种晶圆清洗夹持装置，且本实施例提供的晶圆清洗夹持装置的基本结构与实施例一相同，仅部分结构存在差异。本实施例仅对与实施例一不同的结构进行描述。
如图5所示，锁紧组件包括第一拉伸件460和滑动设于容纳腔的配重块470，配重块470位于夹爪组件的外侧，第一拉伸件460的一端与夹爪530连接，第一拉伸件460的另一端与配重块470连接，锁紧组件还包括第二拉伸件480，第二拉伸件480设于夹爪组件的内侧，第二拉伸件480的一端与固定座300连接，第二拉伸件480的另一端与夹爪530连接。清洗台100转动时，在离心力作用下，配重块470沿清洗台100的径向向外运动，其拉伸第一拉伸件460伸长，第一拉伸件460带动夹爪530绕第一销轴520转动，夹爪530夹紧晶圆200，同时夹爪530转动时会带动第二拉伸件480伸长；清洗台100停止转动时，配重块470在第一拉伸件460和第二拉伸件480的拉力作用下回到原始位置。
示例性地，第一拉伸件460的弹性系数为K2，第二拉伸件480的弹性系数为K1，晶圆200的设定压力F设定＝K2LX(LX为晶圆200被夹紧时第一拉伸件460的形变量)，第二拉伸件480的伸长值L0＝F/K1，第一拉伸件460的伸长量L＝(K1L0)/K2，则配重块470的最终位移L终＝L0+L+LX＝L0+(K1L0)/K2+F设定/K2。实际应用时，可以调整配重块470的重量和位置，选择具有合适弹性系数的第一拉伸件460和第二拉伸件480，来调整夹爪530的夹紧力和夹紧时的清洗台100的转速。
第一拉伸件460和第二拉伸件480均优选为弹簧件，结构简单，易于加工制造。
实施例三
本实施例提供了一种晶圆清洗夹持装置，且本实施例提供的晶圆清洗夹持装置的基本结构与实施例一相同，仅部分结构存在差异。本实施例仅对与实施例一不同的结构进行描述。
如图6所示，锁紧组件包括第三拉伸件490和滑动设于容纳腔的配重块470，配重块470位于夹爪组件的外侧，第三拉伸件490的一端与夹爪530连接，第三拉伸件490的另一端与配重块470连接，固定座300与清洗台100呈夹角设置。清洗台100转动时，配重块470在离心力的作用下，拉伸第三拉伸件490，第三拉伸件490拉动夹爪530转动，使夹爪530夹紧晶圆200；清洗台100停止转动时，配重块470在重力作用下回到原始位置，第三拉伸件490和夹爪530回到初始状态。
示例性地，第三拉伸件490的弹性系数为K，配重块470的最终位移为L，晶圆200的设定压力F设定＝KLX(LX为晶圆200被夹紧时第三拉伸件490的形变量)，第三拉伸件490的伸长值Lx＝L-L0，实际应用时，可以调整配重块470的重量和位置，选择具有合适弹性系数的第三拉伸件490，来调整夹爪530的夹紧力和夹紧时的清洗台100的转速。
第三拉伸件490为弹簧件，结构简单，易于加工制造。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.晶圆清洗夹持装置，其特征在于，包括：
清洗台(100)；
固定座(300)，设有多个，多个所述固定座(300)沿所述清洗台(100)的周向均匀分布，所述固定座(300)上设有容纳腔；
锁紧组件，设于所述容纳腔内；
夹爪组件，设有多个，多个所述夹爪组件和多个所述固定座(300)一一对应设置，所述夹爪组件设于所述清洗台(100)上，所述夹爪组件包括夹爪座(510)和通过第一销轴(520)转动连接于所述夹爪座(510)上的夹爪(530)，所述夹爪(530)能够承托晶圆(200)，所述夹爪(530)与所述锁紧组件连接，所述清洗台(100)转动时，所述锁紧组件能使所述夹爪(530)绕所述第一销轴(520)转动，以使所述夹爪(530)夹紧所述晶圆(200)，所述清洗台(100)停止转动时，所述锁紧组件能使所述夹爪(530)恢复至原始状态。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述容纳腔内设有滑轨，所述锁紧组件滑动连接于所述滑轨上，所述锁紧组件包括推力杆(410)，所述推力杆(410)的一端滑动穿出所述固定座(300)并与所述夹爪(530)转动连接。
3.根据权利要求2所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述锁紧组件还包括移动套管(420)、第一弹簧(430)和复位件(700)，所述移动套管(420)滑动连接于所述滑轨上，所述第一弹簧(430)设于所述移动套管(420)内，所述推力杆(410)滑动穿设于所述移动套管(420)并与所述第一弹簧(430)连接，所述复位件(700)套设于所述移动套管(420)的外侧，所述移动套管(420)远离所述夹爪组件的一端螺纹套接有预紧力调节件(450)，所述复位件(700)的一端与所述容纳腔的腔壁连接，所述复位件(700)的另一端与所述预紧力调节件(450)连接。
4.根据权利要求3所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述锁紧组件还包括锁紧压力调节件(440)，所述锁紧压力调节件(440)螺接在所述移动套管(420)内远离所述夹爪组件的一端。
5.根据权利要求2所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述夹爪(530)包括依次连接的凸块部(531)、圆弧部(532)和卡钩部(533)，所述推力杆(410)和所述凸块部(531)通过第二销轴(540)转动连接，所述圆弧部(532)和所述夹爪座(510)通过所述第一销轴(520)转动连接，所述卡钩部(533)施加夹紧力于所述晶圆(200)上。
6.根据权利要求1所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述容纳腔沿所述清洗台(100)的径向延伸，所述容纳腔的腔口螺纹连接有行程调节件(600)。
7.根据权利要求1所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述锁紧组件包括第一拉伸件(460)和滑动设于所述容纳腔的配重块(470)，所述配重块(470)位于所述夹爪组件的外侧，所述第一拉伸件(460)的一端与所述夹爪(530)连接，所述第一拉伸件(460)的另一端与所述配重块(470)连接，所述锁紧组件还包括第二拉伸件(480)，所述第二拉伸件(480)设于所述夹爪组件的内侧，所述第二拉伸件(480)的一端与所述固定座(300)连接，所述第二拉伸件(480)的另一端与所述夹爪(530)连接。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述第一拉伸件(460)和所述第二拉伸件(480)均为弹簧件。
9.根据权利要求1所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述锁紧组件包括第三拉伸件(490)和滑动设于所述容纳腔的配重块(470)，所述配重块(470)位于所述夹爪组件的外侧，所述第三拉伸件(490)的一端与所述夹爪(530)连接，所述第三拉伸件(490)的另一端与所述配重块(470)连接，所述固定座(300)与所述清洗台(100)呈夹角设置。
10.根据权利要求9所述的晶圆清洗夹持装置，其特征在于，所述第三拉伸件(490)为弹簧件。
Priority Applications (1)
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| CN116798936A true CN116798936A (zh) | 2023-09-22 |
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Family Applications (1)
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