CN117855110B - 一种半导体处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体处理设备,包括:定位载盘,夹柱单元,控制组件;夹柱单元包括:轴心部,配置于轴心部顶端的夹持部,围设于轴心部外侧并被夹持于夹持部与定位载盘之间的第二密封圈,第一衔接杆,以及连接第一衔接杆的第二弹性件;定位载盘内侧轴向配置环形装配座,环形装配座被构造出与第一衔接杆位置纵向对应的第二衔接杆,第二弹性件两端分别连接第一衔接杆与第二衔接杆并被保持为初始拉伸状态,第二弹性件对夹持部形成沿纵向向下的弹性作用力,以使第二密封圈被夹持于夹持部与定位载盘之间。本申请通过将第二密封圈以非硬性固定式的安装于夹持部与定位载盘之间,实现了减少第二密封圈的形变程度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种半导体处理设备。
背景技术
第三代半导体基材以氮化镓(GaN)、碳化硅(SIC)、氧化锌(ZnO)和金刚石(C)四种为代表,其具有更宽的禁带宽度、更高的抗辐射能力和更大的电子饱和漂移速率等特性,适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件。由于三代半导体基材生长缓慢且成本高,因此现有技术中通常采用相对廉价的基材配合三代半导体基材实施,因而以碳化硅(SIC)为主的三代半导体基材厚度相应需要变薄(通常在0.8mm以下),在半导体基材领域碳化硅(SIC)半导体基材也称作晶圆。
现有技术中的半导体基材清洗装置设置有用于固定与承载晶圆的旋转机构,并包围在旋转机构外侧的CUP(或称为“防溅罩”),旋转机构的顶部为固定晶圆的载盘(或称为“旋转盘”),一般都是通过旋转盘上设置的有负压的气孔对晶圆实现吸附固定,也有通过在旋转盘上设置夹柱组件对晶圆实现夹持固定。
在晶圆清洗过程中,为了避免清洗液体渗入夹柱与旋转盘之间的间隙,通常会在夹柱与旋转盘之间设置密封圈,以降低夹块在未夹持晶圆的状态与夹持晶圆的状态相互切换的过程中清洗液体渗入的可能性。然而,由于密封圈是硬性固定安装在夹柱和旋转盘之间,这样势必会导致夹柱的转动阻力增加,并且密封圈的形变量也会增加,从而影响夹柱转动效率,降低了密封圈的使用寿命。
有鉴于此,有必要对现有技术中的半导体处理设备予以改进,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种半导体处理设备,用于解决前述技术问题,并尤其旨在现有技术中通过密封圈硬性固定安装在安装在夹柱和旋转盘之间,夹柱的转动阻力及密封圈的形变量增加,降低了密封圈的使用寿命的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种半导体处理设备,包括:定位载盘,沿纵向贯穿所述定位载盘并与所述定位载盘转动连接的至少三个夹柱单元,以及驱动多个所述夹柱单元转动以夹持或松开晶圆的控制组件;
所述夹柱单元包括:轴心部,配置于所述轴心部顶端的夹持部,围设于所述轴心部外侧并被夹持于所述夹持部与所述定位载盘之间的第二密封圈,所述轴心部贯穿入所述定位载盘的一端凸伸形成至少两组等间距设置的第一衔接杆,以及连接所述第一衔接杆的第二弹性件;
所述定位载盘内侧轴向配置环形装配座,所述环形装配座被构造出与所述第一衔接杆位置纵向对应的第二衔接杆,所述第二弹性件两端分别连接所述第一衔接杆与所述第二衔接杆并被保持为初始拉伸状态,所述第二弹性件对所述夹持部形成沿纵向向下的弹性作用力,以使所述第二密封圈被夹持于所述夹持部与所述定位载盘之间。
作为本发明的进一步改进,所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态的过程中,所述轴心部带动所述第一衔接杆同步转动,所述第二弹性件由初始拉伸状态进一步被拉伸;
所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态的过程中,所述轴心部带动所述第一衔接杆同步转动,进一步被拉伸的所述第二弹性件发生收缩并恢复至初始拉伸状态。
作为本发明的进一步改进,所述轴心部沿纵向向下凸伸形成防偏凸部,所述环形装配座被构造出供所述防偏凸部至少部分插入的防偏槽,所述防偏槽与所述防偏凸部转动配合。
作为本发明的进一步改进,所述半导体处理设备还包括:驱动所述定位载盘沿轴向转动的驱动单元,所述驱动单元形成与所述定位载盘同轴固定的中空驱动轴;
所述控制组件包括:同轴套设于所述中空驱动轴的传动盘,所述传动盘与所述中空驱动轴转动连接并驱动所述夹柱单元绕自身轴线转动,驱动所述传动盘沿第一方向转动的若干保持组件,以及形成于所述传动盘纵向内侧并驱动所述传动盘沿反向于所述第一方向的第二方向转动的放松组件;
所述传动盘相对于静止状态的所述定位载盘沿所述第一方向转动以驱使所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态,所述传动盘相对于静止状态的所述定位载盘沿所述第二方向转动以驱使所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。
作为本发明的进一步改进,所述轴心部靠近所述第一衔接杆的一端被构造出齿动部,所述齿动部与所述传动盘外周缘形成的齿块部啮合;
所述传动盘转动的同时带动所述齿块部绕轴向作圆周转动,所述齿块部与所述齿动部啮合以带动所述夹柱单元于所述定位载盘开设的安装孔内绕自身轴线转动,以使所述夹持部夹持或松开晶圆。
作为本发明的进一步改进,所述定位载盘沿轴向向下凸伸形成与所述中空驱动轴同轴固定的凸出部,所述传动盘沿轴向向上凸伸形成围设于所述凸出部外侧的传动部,所述传动部被构造出若干让位槽,所述凸出部沿径向向外凸设形成延伸入所述让位槽的凸块;
所述保持组件驱动所述传动盘沿所述第一方向转动以带动所述让位槽的槽壁抵持所述凸块,并驱使所述夹柱单元夹持晶圆,所述中空驱动轴驱动所述定位载盘沿所述第二方向转动,所述定位载盘将带动所述凸块同步转动,以通过所述凸块推动所述让位槽的槽壁实现驱使所述传动盘与所述定位载盘同速转动。
作为本发明的进一步改进,所述保持组件包括:配置于所述定位载盘的第一连接柱,配置于所述传动盘的第二连接柱,以及两端分别连接所述第一连接柱与所述第二连接柱的第一弹性件;
所述第一弹性件对所述第二连接柱形成弹性作用力以驱动所述传动盘相对于所述定位载盘沿所述第一方向转动,以驱使所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态。
作为本发明的进一步改进,所述传动盘沿轴向向下凸伸形成传动环,所述传动环面向所述放松组件的一侧相对于所述传动盘所在水平面凹设形成具角度的导引面;
所述放松组件包括:顶升单元,形成于所述中空驱动轴外侧并受控于所述顶升单元沿轴向进行升降运动的衔接环,以及配置于所述衔接环并面向所述导引面的导引件;
所述顶升单元驱动所述衔接环以带动所述导引件沿轴向向上运动的过程中,所述导引件与所述导引面接触以驱动所述传动环发生轴向旋转,所述传动盘以被动方式相对于所述定位载盘沿所述第二方向转动,以驱使所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。
作为本发明的进一步改进,所述半导体处理设备还包括:周向围设于所述定位载盘与所述驱动单元外侧并形成容置腔的腔体机构,以及沿轴向配置于所述定位载盘内侧的风压组件;
所述风压组件包括:与所述定位载盘同轴固定的所述环形装配座,以及环设于所述环形装配座并形成于所述容置腔的多个风叶单元;
所述环形装配座随所述定位载盘转动而转动,以带动所述风叶单元绕所述定位载盘轴线旋转并推动气体于所述容置腔内沿轴向向下流动。
作为本发明的进一步改进,所述风叶单元包括:衔接块,所述衔接块底部一体成型叶片部;
所述环形装配座被构造出与所述衔接块外轮廓吻合的安装槽,所述衔接块活动嵌入所述安装槽并将所述叶片部暴露于所述容置腔内。
作为本发明的进一步改进,所述驱动单元配置于所述容置腔内,所述驱动单元包括:轴向贯穿所述定位载盘与所述中空驱动轴内侧的背喷管;
所述定位载盘与所述背喷管之间围合形成集气腔,所述背喷管被构造出连通所述集气腔并向所述集气腔输送气体的输气通道,所述定位载盘被构造出若干连通所述集气腔的台通孔,以通过所述台通孔将所述集气腔内的气体输送至所述定位载盘与所述环形装配座围合形成的送风腔,所述风叶单元在旋转时将带动所述送风腔内气体沿轴向向下送入所述容置腔。
作为本发明的进一步改进,所述叶片部沿径向向内形成延伸过所述环形装配座内边缘的导风端,所述风叶单元在旋转时通过导风端将所述送风腔内气体沿轴向向下送入所述容置腔。
作为本发明的进一步改进,所述风压组件还包括:沿径向抵持于所述衔接块内侧端的限位环,以及贯穿所述限位环并至少部分延伸入所述衔接块或所述环形装配座的多个第一锁紧件。
作为本发明的进一步改进,所述第二衔接杆配置于所述环形装配座底部反向于所述夹柱单元的一侧,所述环形装配座被构造出供所述第二弹性件穿设的防呆槽,所述第二弹性件两端分别连接所述第一衔接杆与第二衔接杆延伸过所述齿动部的一端,所述第二弹性件随所述第一衔接杆转动而在所述防呆槽内发生伸缩。
作为本发明的进一步改进,所述半导体处理设备还包括:壳体,形成于所述腔体机构周向外侧并配置于所述壳体内部的至少两组气液喷洒机构;所述气液喷洒机构包括:内外嵌套设置的第一筒体与第二筒体,穿设于所述第一筒体并固设于所述第二筒体的喷管,以及驱动所述第二筒体相对于所述第一筒体沿纵向进行升降运动以调节所述喷管高度的调节机构;
所述调节机构包括:配置于所述第二筒体外侧壁的固定管,沿纵向开设于所述第二筒体筒壁的导向槽,沿纵向配置于所述第一筒体外侧壁并形成于所述导向槽的导轨,以及内设于所述固定管并与所述固定管转动连接的螺纹杆;
所述导轨被构造出与所述螺纹杆啮合的螺纹齿条,通过所述螺纹杆相对于所述固定管转动并与所述螺纹齿条啮合,并带动所述固定管与所述第二筒体驱使所述导向槽沿所述导轨进行纵向运动,以调节所述喷管纵向高度。
作为本发明的进一步改进,所述调节机构还包括:连续贯穿所述固定管与所述第二筒体的第四锁紧件,所述第四锁紧件沿自身轴线可调以抵持所述第一筒体,限制所述第二筒体相对于所述第一筒体纵向运动。
作为本发明的进一步改进,所述腔体机构包括:形成所述容置腔的腔体底座,同轴罩设于所述腔体底座外侧的复合罩结构,所述复合罩结构包括:内外层叠设置的至少两个内罩体,以及同轴套设于所述内罩体的外罩体;
所述半导体处理设备还包括分别驱动所述内罩体与所述外罩体进行升降运动的升降单元,通过驱动所述内罩体与所述外罩体进行升降运动,以在不同清洗模式下通过所述内罩体与所述外罩体收集清洗液。
作为本发明的进一步改进,所述半导体处理设备还包括:形成于腔体机构上方并配置于所述壳体的风机过滤组件,与腔体机构连通并配置于所述壳体底部的抽气组件,配置于所述壳体侧壁的晶圆传输组件,以及配置于所述壳体内部的摄像装置与光感装置;
所晶圆传输组件包括:设置于所述壳体侧部的晶圆传输口,设置于所述晶圆传输口外侧的挡板,连接于所述挡板下方的气缸,以及朝向所述晶圆传输口设置的静电消除器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过第二弹性件的弹性作用力以沿纵向向下拉动第一衔接杆,从而带动轴心部驱使夹持部向下压紧第二密封圈,以此将第二密封圈压紧于夹持部与定位载盘之间,确保夹持部与定位载盘之间的密封性,并且第二密封圈非硬性固定式的安装于夹持部与定位载盘之间,以降低夹柱单元的转动阻力,并减少第二密封圈的形变程度,提高第二密封圈的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所揭示半导体处理设备的整体结构示意图;
图2为本腔体机构与定位载盘连接的立体图;
图3为定位载盘与腔体机构连接的剖面立体图;
图4为风压组件仰视角的立体图;
图5为衔接块与安装槽连接的局部立体图;
图6为环形装配座与定位载盘连接的局部立体图;
图7为驱动单元与定位载盘连接的剖面立体图;
图8为图7中D-D向剖切传动部与凸出部的示意图,其中让位槽的槽壁抵持凸块;
图9为放松组件与传动盘连接的局部立体图;
图10为夹柱单元与定位载盘连接的剖面立体图;
图11为另一实施例中夹柱单元与定位载盘连接的剖面立体图,其中省略第三密封圈;
图12为轴心部与齿动部连接的局部爆炸示意图;
图13为喷管与第二筒体连接的立体图;
图14为螺纹杆与固定管连接的剖视立体图;
图15为螺纹杆与螺纹齿条连接的立体图,其中省略固定管;
图16为第一筒体与第二筒体连接的剖视立体图;
图17为图16中矩形框J所示的放大图;
图18为壳体与晶圆传输组件连接的立体图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明,但应当说明的是,这些实施方式并非对本发明的限制,本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代,均属于本发明的保护范围之内。
尤其需要说明的是,在下述的实施例中,术语“轴向”是指图3中定位载盘12的轴线P所示方向。术语“纵向”是指与轴向的平行方向。术语“第一方向”是指图8中箭头X1所示方向。术语“第二方向”是指图8中箭头X2所示方向。
请参图1至图18所揭示的一种半导体处理设备的一种具体实施方式。
参图7与图10所示,在本实施方式中,该半导体处理设备100包括:定位载盘12,沿纵向贯穿定位载盘12并与定位载盘12转动连接的至少三个夹柱单元15,以及驱动多个夹柱单元15转动以夹持或松开晶圆的控制组件(未标示);夹柱单元15包括:轴心部151,配置于轴心部151顶端的夹持部152,围设于轴心部151外侧并被夹持于夹持部152与定位载盘12之间的第二密封圈1552,轴心部151贯穿入定位载盘12的一端凸伸形成至少两组等间距设置的第一衔接杆1511,以及连接第一衔接杆1511的第二弹性件157;定位载盘12内侧轴向配置环形装配座131,环形装配座131被构造出与第一衔接杆1511位置纵向对应的第二衔接杆1313,第二弹性件157两端分别连接第一衔接杆1511与第二衔接杆1313并被保持为初始拉伸状态,第二弹性件157对夹持部152形成沿纵向向下(如图10中箭头Z所示方向)的弹性作用力,以使第二密封圈1552被夹持于夹持部152与定位载盘12之间。环形装配座131外边缘沿轴向向上延伸形成抵持定位载盘12的上环形罩体1316,上环形罩体1316与定位载盘12之间设置有第三密封圈1317,通过第三密封圈1317防止清洗液从上环形罩体1316与定位载盘12的连接处渗入环形装配座131,并且环形装配座131与定位载盘12同轴固定,从而使环形装配座131能够随定位载盘12转动而转动。
第二弹性件157两端分别连接第一衔接杆1511与第二衔接杆1313,安装至第一衔接杆1511与第二衔接杆1313的第二弹性件157处于初始拉伸状态(如图10所示),并优选第二弹性件157未达到极限拉伸状态,由于第二衔接杆1313固定于定位载盘12,处于拉伸状态的第二弹性件157将通过弹性作用力沿纵向向下拉动第一衔接杆1511,以带动轴心部151驱使夹持部152向下压紧第二密封圈1552,使第二密封圈1552被夹持于夹持部152与定位载盘12之间,从而通过第二密封圈1552确保夹持部152与定位载盘12之间的密封性,防止清洗液从夹持部152与定位载盘12之间的连接处渗入夹柱单元15内部,避免清洗液对夹柱单元15内诸如轴心部151、齿动部153等造成腐蚀,提高夹柱单元15的耐久度。
现有技术中的夹柱单元外侧的密封圈为硬性固定式的安装于定位载盘12,从而导致夹柱单元在转动过程中受密封圈影响导致转动阻力大,并且密封圈的形变量也大,从而降低了密封圈的使用寿命,相较于上述现有技术中的夹柱单元,本实施方式中的夹柱单元15通过第二弹性件157的弹性作用力以沿纵向向下拉动第一衔接杆1511,从而带动轴心部151驱使夹持部152向下压紧第二密封圈1552,以此将第二密封圈1552压紧于夹持部152与定位载盘12之间,确保夹持部152与定位载盘12之间的密封性,并且第二密封圈1552非硬性固定式的安装于夹持部152与定位载盘12之间,以降低夹柱单元15的转动阻力,并减少第二密封圈1552的形变程度,提高第二密封圈1552的使用寿命。另外,第二弹性件157优选为拉簧,在实际使用中,可选择不同弹性系数的第二弹性件157,以调节第二弹性件157用于向下拉动轴心部151的弹性作用力大小,从而调节夹柱单元15转动的阻力以及第二密封圈1552的形变程度。
具体地,参图10所示,夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态的过程中,轴心部151带动第一衔接杆1511同步转动,第二弹性件157由初始拉伸状态进一步被拉伸;在控制组件驱动夹柱单元15转动以由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态的过程中,第一衔接杆1511随轴心部151转动而绕夹柱单元15轴线L沿第三方向(即,可使夹柱单元15转动至松开晶圆的方向)作旋转运动,从而使第一衔接杆1511带动第二弹性件157与第一衔接杆1511连接的纵向上端相对于第二弹性件157与第二衔接杆1313连接的纵向下端绕夹柱单元15轴线L并沿第三方向发生偏转,以使第二弹性件157进一步被拉伸(此状态未示出),从而增加了第二弹性件157向下拉动轴心部151的弹性作用力,提高夹持部152对第二密封圈1552的夹紧力度,从而提高了夹持部152与定位载盘12之间密封性,防止清洗后的晶圆在换片过程中残留于定位载盘12的清洗液通过夹持部152与定位载盘12之间的连接处渗入夹柱单元15内部。
具体地,参图10所示,夹柱单元15由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态的过程中,轴心部151带动第一衔接杆1511同步转动,进一步被拉伸的第二弹性件157发生收缩并恢复至初始拉伸状态。在控制组件驱动夹柱单元15转动以由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态的过程中,第一衔接杆1511绕夹柱单元15轴线L并沿反向于第三方向的第四方向(即,可使夹柱单元15转动至夹持晶圆的方向)作旋转运动,从而使第一衔接杆1511带动第二弹性件157的纵向上端相对于第二弹性件157的纵向下端沿夹柱单元15轴线L并沿第四方向进行复位,以使第二弹性件157发生收缩并恢复至未受力状态(即,初始拉伸状态),第二弹性件157保持向下拉动轴心部151的弹性作用力,从而使第二密封圈1552能够始终被夹持于轴心部151与定位载盘12之间,进而确保在晶圆旋转清洗过程中轴心部151与定位载盘12之间的密封性,防止清洗液渗入夹柱单元15内部。
具体地,参图10所示,轴心部151沿纵向向下凸伸形成防偏凸部1514,环形装配座131被构造出供防偏凸部1514至少部分插入的防偏槽1315,防偏槽1315与防偏凸部1514转动配合。在夹柱单元15纵向装配于定位载盘12的过程中,第二弹性件157通过弹性作用力向下拉动轴心部151,从而带动防偏凸部1514至少部分插入防偏槽1315,在夹柱单元15转动的过程中,能够同步带动防偏凸部1514于防偏槽1315内转动,从而使防偏凸部1514能够对夹柱单元15起到转动支撑作用,使夹柱单元15转动地更加顺畅。
具体地,参图7至图10所示,半导体处理设备100还包括:驱动定位载盘12沿轴向转动的驱动单元11,驱动单元11形成与定位载盘12同轴固定的中空驱动轴111,驱动单元11驱动定位载盘12轴向转动以带动晶圆同步转动;控制组件包括:同轴套设于中空驱动轴111的传动盘16,传动盘16与中空驱动轴111转动连接并驱动夹柱单元15绕自身轴线L转动,驱动传动盘16沿第一方向转动的若干保持组件17,以及形成于传动盘16纵向内侧并驱动传动盘16沿反向于第一方向的第二方向转动的放松组件18;传动盘16相对于静止状态的定位载盘12沿第一方向转动以驱使夹柱单元15由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态,传动盘16相对于静止状态的定位载盘12沿第二方向转动以驱使夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。在需要取下清洗后的晶圆时,驱动单元11停止驱动定位载盘12转动并使定位载盘12保持为静止状态,以避免定位载盘12受驱动单元11之外的作用力影响而发生转动,防止影响夹柱单元15对晶圆的夹持效果,放松组件18驱动传动盘16沿第二方向并相对于定位载盘12转动,以通过传动盘16驱动夹柱单元15绕自身轴线L转动,从而使夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态,夹柱单元15松开晶圆,以此可取下由夹柱单元15承托的清洗后的晶圆,后续再向夹柱单元15放置待清洗的晶圆;在将待清洗的晶圆放置于夹柱单元15进行承托之后,放松组件18取消对传动盘16的驱动作用,通过保持组件17驱动传动盘16沿第一方向并相对于定位载盘12转动,以使传动盘16驱动夹柱单元15绕自身轴线L转动,从而使夹柱单元15由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态,并通过保持组件17能够驱使夹柱单元15保持夹持晶圆的状态,以防止晶圆在旋转清洗过程中发生脱片。
具体地,参图10所示,轴心部151靠近第一衔接杆1511的一端被构造出齿动部153,齿动部153与传动盘16外周缘形成的齿块部163啮合;传动盘16转动的同时带动齿块部163绕轴向作圆周转动,齿块部163与齿动部153啮合以带动夹柱单元15于定位载盘12开设的安装孔123内绕自身轴线转动,以使夹持部152夹持或松开晶圆。通过传动盘16沿第一方向或第二方向转动的过程中,将带动齿块部163绕轴线P作旋转运动,通过齿块部163与齿动部153啮合以驱动轴心部151于安装孔123内绕轴线L转动,以使夹持部152由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态或由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态,并且齿块部163与齿动部153始终保持啮合状态,避免影响夹持部152夹持晶圆的稳定性。
具体地,参图10所示,第二衔接杆1313配置于环形装配座131底部反向于夹柱单元15的一侧,环形装配座131被构造出供第二弹性件157穿设的防呆槽1314,第二弹性件157两端分别连接第一衔接杆1511与第二衔接杆1313延伸过齿动部153的一端,第二弹性件157随第一衔接杆1511转动而在防呆槽1314内发生伸缩。在本实施方式中,防呆槽1314呈弧形,通过防呆槽1314能够对第二弹性件157起到引导限位的作用,防止第二弹性件157在随第一衔接杆1511转动而在防呆槽1314内发生偏转拉伸的过程中与齿动部153接触,避免干扰齿动部153与齿块部163啮合。
具体地,参图6至图9所示,定位载盘12沿轴向向下凸伸形成与中空驱动轴111同轴固定的凸出部121,传动盘16沿轴向向上凸伸形成围设于凸出部121外侧的传动部161,传动部161被构造出若干让位槽1611,凸出部121沿径向向外凸设形成延伸入让位槽1611的凸块1212;保持组件17驱动传动盘16沿第一方向转动以带动让位槽1611的槽壁1612抵持凸块1212,并驱使夹柱单元15夹持晶圆,中空驱动轴111驱动定位载盘12沿第二方向转动,定位载盘12将带动凸块1212同步转动,以通过凸块1212推动让位槽1611的槽壁1612实现驱使传动盘16与定位载盘12同速转动。
在将待清洗的晶圆放置于夹柱单元15进行承托之后,放松组件18取消对传动盘16的驱动作用,通过保持组件17驱动传动盘16沿第一方向并相对于定位载盘12转动,以使传动盘16驱动夹柱单元15绕自身轴线L转动,从而使夹柱单元15由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态,并通过保持组件17能够驱使夹柱单元15保持夹持晶圆的状态,同时,传动部161将带动让位槽1611的槽壁1612沿第一方向抵持凸块1212,之后再通过中空驱动轴111驱动定位载盘12沿第二方向转动,以使定位载盘12带动凸块1212同步转动,从而通过凸块1212沿第二方向推动让位槽1611的槽壁1612,以通过凸块1212推动传动部161实现驱使传动盘16与定位载盘12沿第二方向同速转动。
在需要取下清洗后的晶圆时,中空驱动轴111停止驱动定位载盘12转动并使定位载盘12保持为静止状态,通过放松组件18驱动传动盘16沿第二方向并相对于定位载盘12转动,以使传动盘16驱动夹柱单元15绕自身轴线L转动,从而使夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态,夹柱单元15松开晶圆,同时,传动部161将带动让位槽1611相对于凸块1212沿第二方向转动,以使凸块1212与让位槽1611的槽壁1612分离(分离状态未示出)。
具体地,参图8与图9所示,保持组件17包括:配置于定位载盘12的第一连接柱171,配置于传动盘16的第二连接柱172,以及两端分别连接第一连接柱171与第二连接柱172的第一弹性件173;第一弹性件173对第二连接柱172形成弹性作用力以驱动传动盘16相对于定位载盘12沿第一方向转动,以驱使夹柱单元15由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态。
在需要取下清洗后的晶圆时,中空驱动轴111停止驱动定位载盘12转动并使定位载盘12保持为静止状态,放松组件18驱动传动盘16沿第二方向转动,并通过传动盘16带动第二连接柱172相对于第一连接柱171绕定位载盘12轴线P作旋转运动,从而使第二连接柱172驱使第一弹性件173进行拉伸,并使第一弹性件173积攒弹性势能,直至夹柱单元15松开晶圆并使夹柱单元15保持为未夹持晶圆的状态,以取下清洗后的晶圆,根据第一弹性件173的弹性系数不同,此时第一弹性件173可能达到极限拉伸状态,同时,传动部161带动让位槽1611相对于凸块1212沿第二方向转动以使凸块1212与让位槽1611槽壁1612分离;在将待清洗的晶圆放置于夹柱单元15进行承托之后,放松组件18取消对传动盘16的驱动作用,由此第一弹性件173将进行收缩并释放弹性势能,在此过程中,第一弹性件173将通过弹性作用力拉动第二连接柱172相对于第一连接柱171绕定位载盘12轴线P作旋转运动,以带动传动盘16沿第一方向转动并驱使夹柱单元15夹持晶圆,直至第一弹性件173恢复至未受力的状态,通过第一弹性件173保持对第二连接柱172形成的弹性作用力,以防止传动盘16受放松组件18之外的驱动力影响所导致的传动盘16相对于定位载盘12沿第二方向发生转动,从而使夹柱单元15被保持为夹持晶圆的状态。同时被第一弹性件173所拉动进行转动的传动盘16,将带动传动部161使让位槽1611的槽壁1612沿第一方向抵持凸块1212。
需要说明的是,第一连接柱171与第二连接柱172两者间隔设置,第一弹性件173优选为拉簧,以使第一弹性件173对第二连接柱172形成的弹性作用力,能够带动传动盘16沿第一方向转动并驱使夹柱单元15夹持晶圆,并且使夹柱单元15被保持为夹持晶圆的状态,通过选择不同弹性系数的第一弹性件173能够调节夹柱单元15对晶圆的夹持力度。
具体地,参图8与图9所示,传动盘16沿轴向向下凸伸形成传动环162,传动环162面向放松组件18的一侧相对于传动盘16所在水平面凹设形成具角度的导引面1621;放松组件18包括:顶升单元181,形成于中空驱动轴111外侧并受控于顶升单元181沿轴向进行升降运动的衔接环182,以及配置于衔接环182并面向导引面1621的导引件183;顶升单元181驱动衔接环182以带动导引件183沿轴向向上运动的过程中,导引件183与导引面1621接触以驱动传动环162发生轴向旋转,传动盘16以被动方式相对于定位载盘12沿第二方向转动,以驱使夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。在需要取下清洗后的晶圆时,中空驱动轴111停止驱动定位载盘12转动并使定位载盘12保持为静止状态,通过顶升单元181驱动衔接环182并带动导引件183沿轴向向上运动,导引件183将接触并抵持导引面1621,由于导引面1621具有一定的倾斜角度,从而使导引件183在沿轴向向上运动的过程中能够驱动传动环162发生轴向转动,使得传动盘16能够以被动方式相对于定位载盘12沿第二方向转动,进而带动夹柱单元15由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态,以此取下清洗后的晶圆。通过顶升单元181驱动衔接环182并带动导引件183沿轴向向下运动,以取消导引件183对传动环162驱动作用,从而实现放松组件18取消对传动盘16的驱动作用。
需要说明的是,导引件183可被配置为顶端光滑的突起结构(参图9所示),也可被配置为球状结构(未示出),甚至配置为相对于衔接环182转动的滚轮(未示出),只要导引件183能够在沿轴向向上运动的过程中驱动传动环162发生轴向转动即可。
具体地,参图10所示,夹柱单元15还包括:贯穿夹持部152并部分延伸入轴心部151的第三锁紧件158,嵌设于夹持部152顶部并绕夹柱单元15轴线可调的封座159,封座159顶部形成至少一用于承托晶圆的托持块1591,夹持部152顶部形成夹持块1521,夹持块1521面向晶圆边缘的一侧被构造出凹部1522。通过第三锁紧件158旋接于夹持部152与轴心部151,并使第三锁紧件158抵持夹持部152,以实现将夹持部152轴向装配于轴心部151。通过托持块1591对晶圆进行承托。需要说明的是,托持块1591在封座159顶部可被配置为一组及以上,只要能够对晶圆实现承托均可。本实施方式优选为一组托持块1591,能够减少托持块1591与晶圆的接触面积,减少对晶圆底部的污染,提高晶圆在清洗制程的良品率。晶圆边缘与夹持块1521所构造出的凹部1522齐平,以便于凹部1522准确地夹持晶圆边缘,提高了晶圆的旋转稳定性,以防止晶圆在旋转过程中在凹部1522中发生脱片。
具体地,参图10所示,定位载盘12凸伸形成围设于轴心部151外侧的第一阻液环部124,夹持部152底部外边缘沿纵向向下延伸形成围设于第一阻液环部124外侧的第二阻液环部1523,夹持部152底部朝向第一阻液环部124凸伸形成阻漏部1524。阻漏部1524与第一阻液环部124形成间隙配合,并优选为阻漏部1524与第一阻液环部124不贴合,避免夹柱单元15转动过程中阻漏部1524与第一阻液环部124发生摩擦,减少夹柱单元15的转动阻力。通过第一阻液环部124、第二阻液环部1523与阻漏部1524能够对清洗液起到阻挡作用,防止清洗液渗入夹柱单元15内部。
示例性地,在一些实施例中,参图11所示,夹柱单元15还包括:嵌设于安装孔123并形成于轴心部151外侧的外套管1541,同轴设置于外套管1541与轴心部151之间的内套管1542,配置于轴心部151底端的固定件156,以及被夹持于夹持部152与轴心部151之间的第二密封圈1552,齿动部153被夹持于固定件156与内套管1542之间;轴心部151相对于外套管1541与内套管1542转动,或者轴心部151带动内套管1542相对于述外套管1541转动。套设于外套管1541周向外侧并抵持于安装孔123内壁的第一密封圈1551,通过第一密封圈1551能够提高外套管1541与定位载盘12之间的密封性,以防止清洗液渗入。
需要说明的是,内套管1542与轴心部151之间形成间隙,以供轴心部151相对于内套管1542实现转动,或者,内套管1542与外套管1541之间形成间隙且内套管1542与轴心部151固定,以供轴心部151带动内套管1542相对于外套管1541实现转动,再或者,内套管1542与轴心部151及外套管1541三者之间均存在间隙,只要能够实现轴心部151转动即可。优选地,在本实施方式中,内套管1542与外套管1541之间形成间隙且内套管1542与轴心部151固定,以供轴心部151带动内套管1542相对于外套管1541实现转动,从而减少齿动部153与内套管1542之间的摩擦。
在将该夹柱单元15安装于定位载盘12的过程中,首先将外套管1541嵌设于安装孔123内,再将内套管1542套设于轴心部151顶端,再将齿动部153嵌套于轴心部151并沿纵向向上抵持内套管1542,再将固定件156配置于轴心部151底端并沿纵向向上抵持齿动部153,以将齿动部153夹持于内套管1542与固定件156之间,以使得齿动部153能够带动轴心部151同步转动,之后再将轴心部151与内套管1542沿纵向自下往上安装至外套管1541,再通过第三锁紧件158旋接于夹持部152与轴心部151,并使第三锁紧件158抵持夹持部152,以实现将夹持部152轴向装配于轴心部151,以将夹柱单元15装配于定位载盘12,通过将夹柱单元15分段并以上下安装的方式配置于定位载盘12,该安装方式步骤简单,并且便于对夹柱单元15进行拆卸与安装,方便维护或更换。通过夹紧第二密封圈1552使第二密封圈1552发生形变,从而使第二密封圈1552向外扩张并抵持外套管1541,通过第二密封圈1552能够提高夹持部152与轴心部151及外套管1541之间的密封性,从而防止清洗液渗入夹柱单元15内,以避免液体对夹柱单元15内诸如轴心部151、齿动部153等造成腐蚀,提高夹柱单元15的耐久度。
进一步地,参图11所示,轴心部151被构造出第一台阶凹部1515,内套管1542底端向外延伸形成被第一台阶凹部1515与齿动部153同侧抵持的外沿部1543;外套管1541顶端向内延伸形成内沿部1544,轴心部151被构造出供第二密封圈1552套设的第二台阶凹部1516,第二密封圈1552被抵持于夹持部152与内沿部1544及第二台阶凹部1516之间。轴心部151沿过轴线L的径向方向向内凹设形成第一台阶凹部1515,内套管1542底端沿过轴线L的径向方向向外延伸形成外沿部1543,外沿部1543被第一台阶凹部1515与齿动部153同侧抵持,外套管1541顶端沿过轴线L的径向方向向内延伸形成内沿部1544,通过被夹持部152与轴心部151所夹紧的第二密封圈1552发生形变,以使第二密封圈1552向外扩张并抵持内沿部1544,从而通过第二密封圈1552提高夹持部152与轴心部151及内沿部1544之间的密封性,防止清洗液渗入夹柱单元15内,以避免液体对夹柱单元15内诸如轴心部151、齿动部153等造成腐蚀,提高夹柱单元15的耐久度。另外,通过夹持部152抵持第二台阶凹部1516顶部,以使第二台阶凹部1516对夹持部152起到限位作用,防止夹持部152过度夹紧第二密封圈1552,导致第二密封圈1552形变量增加从而提高第二密封圈1552与内沿部1544之间贴合力度,以通过第二台阶凹部1516防止夹柱单元15转动阻力增高。
进一步地,参图11与图12所示,齿动部153内侧凸设形成导向块1531,轴心部151内侧凹设形成与导向块1531外轮廓吻合的限位槽1512,齿动部153同轴套设于轴心部151并引导导向块1531活动嵌入限位槽1512;轴心部151底端凹设形成卡位槽1513,固定件156被构造出活动嵌入卡位槽1513并抵持齿动部153的卡合部1561,以及贯穿固定件156并部分延伸入轴心部151的第二锁紧件1562。在将齿动部153安装于轴心部151的过程中,通过将导向块1531与限位槽1512位置对应以将导向块1531活动嵌入限位槽1512,从而限制齿动部153相对于轴心部151发生转动,确保齿动部153与轴心部151能够同步转动,避免夹柱单元15过度夹持晶圆或者对晶圆的夹持力不足,再将齿动部153沿纵向向上抵持外沿部1543,再通过将卡合部1561活动嵌入卡位槽1513,同时卡合部1561在嵌入卡位槽1513的过程中将抵持齿动部153底端,再通过第二锁紧件1562将固定件156固定于轴心部151,以限制齿动部153沿纵向相对于轴心部151发生位移,以避免齿动部153相对于与齿块部163沿纵向发生错位,确保齿动部153与齿块部163保持啮合状态,并提高齿动部153固定于轴心部151的稳定性,以及提高夹柱单元15整体结构的装配稳定性。
参图3至图6所示,半导体处理设备100还包括:周向围设于定位载盘12与驱动单元11外侧并形成容置腔211的腔体机构20,以及沿轴向配置于定位载盘12内侧的风压组件13;驱动单元11配置于容置腔211内部,定位载盘12形成于容置腔211外侧,通过定位载盘12外侧的腔体机构20用于收集晶圆在清洗过程中的清洗液。风压组件13包括:与定位载盘12同轴固定的环形装配座131,以及环设于环形装配座131并形成于容置腔211的多个风叶单元132;环形装配座131随定位载盘12转动而转动,以带动风叶单元132绕定位载盘12轴线旋转并推动气体于容置腔211内沿轴向向下流动。
与通过排气管道将处理杯与分隔板之间的空气排出的现有技术中相比,本实施方式揭示通过驱动单元11驱动定位载盘12轴向转动并带动晶圆与环形装配座131同步转动,从而使环形装配座131带动风叶单元132绕定位载盘12的轴线P作旋转运动,以使风叶单元132在旋转的过程中推动气体于容置腔211内沿轴向向下(如图3中箭头a3所示方向)流动,并于容置腔211内产生轴向向下的风压,以防止废气从容置腔211涌出,避免废气向晶圆所在位置扩散污染晶圆及环形装配座131、定位载盘12等。
参图4至图6所示,风叶单元132包括:衔接块1321,衔接块1321底部一体成型叶片部1322;环形装配座131被构造出与衔接块1321外轮廓吻合的安装槽1311,衔接块1321活动嵌入安装槽1311并将叶片部1322暴露于容置腔211内。在本实施方式中,衔接块1321沿平行于轴线P的纵向截面形状优选为“T”字形(参图5所示),也可为“Y”字形(未示出),还可为“+”字形(未示出),只要能够实现衔接块1321活动嵌入安装槽1311并将叶片部1322暴露于容置腔211内即可。通过衔接块1321于安装槽1311内活动连接,以便于对风叶单元132进行拆卸与安装,方便进行维护或更换。在实际使用中可通过调节风叶单元132的数量,控制风叶单元132输出的风量,示例性地,风叶单元132的数量越多,则风叶单元132在旋转的过程中于容置腔211内送入的风量越大,风叶单元132的数量越少则于容置腔211内送入的风量越小。通过将叶片部1322暴露于容置腔211内,以使得风叶单元132在旋转时叶片部1322于容置腔211内推动气体沿轴向向下(如图3中箭头a3所示方向)流动,并于容置腔211内产生轴向向下的风压,以防止废气从容置腔211内向上涌出,避免废气向晶圆所在位置扩散污染晶圆及环形装配座131、定位载盘12等。
具体地,参图3与图6及图8所示,驱动单元11配置于容置腔211内,驱动单元11包括:轴向贯穿定位载盘12与中空驱动轴111内侧的背喷管112;定位载盘12与背喷管112之间围合形成集气腔122,背喷管112被构造出连通集气腔122并向集气腔122输送气体的输气通道1121,定位载盘12被构造出若干连通集气腔122的台通孔1211,以通过台通孔1211将集气腔122内的气体输送至定位载盘12与环形装配座131围合形成的送风腔14,风叶单元132在旋转时将带动送风腔14内气体沿轴向向下送入容置腔211。在定位载盘12带动晶圆转动的过程中,背喷管112通过输气通道1121沿图6中箭头a1所示方向向集气腔122输送气体(例如,氮气),集气腔122的气体再通过台通孔1211沿图6中箭头a2所示方向输送至送风腔14内,通过输气通道1121持续向集气腔122输送气体,从而使气体能够在送风腔14内扩散,配合风叶单元132旋转以将送风腔14内气体沿轴向向下送入容置腔211内,以通过该气体带动容置腔211内的废气向下(如图6中箭头a3所示方向)流动,由此可进一步地防止废气于容置腔211内涌出,避免废气向晶圆所在位置扩散污染晶圆及环形装配座131、定位载盘12等。另外,通过输气通道1121向风叶单元132上方的送风腔14输送气体,以此能够对风叶单元132上方空气进行补充,从而避免风叶单元132在推动气体于容置腔211内沿轴向向下流动的过程中产生涡流及紊流。
在本实施方式中,参图6与图8所示,背喷管112沿纵向被构造出多条喷液通道1122,背喷管112轴向贯穿定位载盘12并于定位载盘12的中心向上伸出。不同的喷液通道1122用于喷射相同或不同的清洗液,用于对晶圆的背面进行清洗。
参图5与图6所示,叶片部1322沿径向向内形成延伸过环形装配座131内边缘的导风端13221,风叶单元132在旋转时通过导风端13221将送风腔14内气体沿轴向向下送入容置腔211。导风端13221至少部分形成于送风腔14与容置腔211的连通处,风叶单元132在旋转过程中,通过导风端13221能够将送风腔14内气体吸入并引导至叶片部1322的下方,从而形成沿轴向向下(如图6中箭头a3所示方向)流动的气体,并将该气体送入容置腔211内,防止容置腔211内的废气向上涌出,避免废气向晶圆所在位置扩散污染晶圆及环形装配座131、定位载盘12等。
进一步地,参图4至图6所示,环形装配座131径向内侧朝向容置腔211凸伸形成安装部1312,安装部1312构造出安装槽1311,优选地,多个风叶单元132等间距环设于安装部1312。风压组件13还包括:沿径向抵持于衔接块1321内侧端的限位环133,以及贯穿限位环133并至少部分延伸入衔接块1321或安装部1312的多个第一锁紧件134。衔接块1321开设供第一锁紧件134旋接的定位孔13211。在将衔接块1321安装至安装槽1311之后,通过限位环133沿径向抵持衔接块1321内侧端,并使限位环133部分贴合于安装部1312内边缘,再通过第一锁紧件134(例如,螺栓)贯穿限位环133并延伸入衔接块1321或安装部1312,通过将第一锁紧件134旋接于限位环133与安装部1312或衔接块1321,以实现对衔接块1321与限位环133的安装固定,提高了风叶单元132旋转的稳定性。
进一步地,参图1、图13与图14及图18所示,半导体处理设备100还包括:壳体80,形成于腔体机构20周向外侧并配置于壳体80内部的至少两组气液喷洒机构40;气液喷洒机构40用以在不同清洗模式下向晶圆表面喷射清洗液、纯水或氮气。气液喷洒机构40包括:内外嵌套设置的第一筒体41与第二筒体42,穿设于第一筒体41并固设于第二筒体42的喷管43,以及驱动第二筒体42相对于第一筒体41沿纵向进行升降运动以调节喷管43高度的调节机构44;通过调节机构44驱动第二筒体42相对于第一筒体41沿纵向进行升降运动,以在实际使用中根据晶圆薄厚以及不同工艺需求,调节喷管43的高度,例如上升或下降2毫米、5毫等。
具体地,参图13至图15所示,调节机构44包括:配置于第二筒体42外侧壁的固定管441,沿纵向开设于第二筒体42筒壁的导向槽443,沿纵向配置于第一筒体41外侧壁并形成于导向槽443的导轨442,以及内设于固定管441并与固定管441转动连接的螺纹杆445;导轨442被构造出与螺纹杆445啮合的螺纹齿条446,通过螺纹杆445相对于固定管441转动并与螺纹齿条446啮合,并带动固定管441与第二筒体42驱使导向槽443沿导轨442进行纵向运动,以调节喷管43纵向高度。通过转动螺纹杆445,使螺纹杆445与螺纹齿条446啮合,以带动固定管441与第二筒体42驱使导向槽443沿导轨442进行纵向运动,第二筒体42带动喷管43沿纵向同步运动,以实现调节喷管43纵向高度位置,并且通过导轨442对导向槽443进行纵向导向限位,以防止第二筒体42相对于第一筒体41发生转动,确保喷管43高度位置的纵向调节精度。第二筒体42包括固设于壳体80的波纹管421以及同轴固定于波纹管421的传动管422。固定管441配置于传动管422外侧壁,从而使固定管441与传动管422同步且相对于第一筒体41沿纵向运动,并通过传动管422带动波纹管421进行伸缩。
进一步地,参图13、图15至图17所示,调节机构44还包括:连续贯穿固定管441与第二筒体42的第四锁紧件45,第四锁紧件45沿自身轴线可调以抵持第一筒体41,限制第二筒体42相对于第一筒体41纵向运动。在对喷管43的纵向高度位置调节完成后,通过转动第四锁紧件45并沿图*中箭头y1所示方向运动,以使第四锁紧件45抵持第一筒体41外侧壁,从而将固定管441与第二筒体42固定于第一筒体41,以限制第二筒体42相对于第一筒体41纵向运动,防止喷管43的纵向高度位置发生变化。在需要对喷管43的纵向高度位置调节时,通过转动第四锁紧件45并沿图*中箭头y2所示方向运动,以取消对固定管441与第二筒体42的限制,从而使第二筒体42能够带动喷管43沿纵向相对于第一筒体41运动,以调节喷管43纵向高度位置。
具体地,参图1与图13所示,气液喷洒机构40还包括:集液槽46,驱动第一筒体41以带动喷管43在晶圆与集液槽46之间转动的转动单元47。在对晶圆清洗结束时,转动单元47转动第一筒体41使喷管43管口对准集液槽46,将喷管43停止供液后喷管43中溢出的清洗液或纯水收集至集液槽46内,避免污染其它零部件。在一实施方式中,气液喷洒机构40还包括补充纯水管(未示出),用以预湿润晶圆表面或进行补充清洗,以获取高洁净度要求的晶圆。例如,补充纯水管配置于腔体机构20的外侧,补充纯水管的管口延伸至晶圆的上方。
在本实施方式中,参图2与图3所示,腔体机构20包括:形成容置腔211的腔体底座21,同轴罩设于腔体底座21外侧的复合罩结构22,复合罩结构22包括:内外层叠设置的至少两个内罩体,以及同轴套设于内罩体的外罩体223;内罩体包括:第一罩体221与第二罩体222,第一罩体221与第二罩体222之间围合形成第一收集腔225,第二罩体222与外罩体223之间围合形成第二收集腔226,腔体底座21被构造出形成于第一收集腔225内侧的第三收集腔212,第一收集腔225与第二收集腔226及第三收集腔212三者相互独立,并分别收集不同清洗模式下的清洗液,避免不同清洗液混合。半导体处理设备100还包括用于分别驱动内罩体与外罩体223进行升降运动的升降单元30,通过驱动内罩体与外罩体223进行升降运动,以在不同清洗模式下通过内罩体与外罩体223收集清洗液。
参图1与图3所示,腔体底座21配置形成于外罩体223外侧的环形围板215以及形成于环形围板215内侧排气腔214,第一收集腔225与第二收集腔226及第三收集腔212均连通排气腔214,腔体底座21被构造出连通容置腔211与排气腔214的若干抽气孔216,以及连通排气腔214的排气通道213,排气通道213与半导体处理设备100所包含的抽气组件60连接,抽气组件60在通过排气通道213抽取排气腔214中的废气的过程中,第一收集腔225与第二收集腔226及第三收集腔212内的废气也将被抽取入排气腔214中被排出,容置腔211内的废气将通过抽气孔216进入排气腔214中被排出,配合风叶单元132向容置腔211内输送气体,以防止容置腔211内的废气在通过抽气孔216抽出的过程中向上涌出,避免废气向晶圆所在位置扩散污染晶圆及环形装配座131、定位载盘12等。
参图1与图2所示,升降单元30用于分别驱动第一罩体221与第二罩体222及外罩体223进行升降运动,如图3所示,第一罩体221与第二罩体222及外罩体223为初始状态,在通过第一种清洗液对晶圆进行清洗的过程中,通过升降单元30驱动第一罩体221与第二罩体222及外罩体223同时向上运动至上限位(该上限位状态未示出),旋转中的晶圆能够将第一种清洗液溅射于第一罩体221内壁与第三收集腔212内,溅射于第一罩体221内壁的第一种清洗液液滴将流入在第三收集腔212内进行收集回收;在通过第二种清洗液对晶圆进行清洗的过程中,通过升降单元30驱动第二罩体222与外罩体223同时向上运动至上限位(该上限位状态未示出),旋转中的晶圆能够将第二种清洗液溅射于第二罩体222内壁与第一收集腔225内,溅射于第二罩体222内壁的第二种清洗液液滴将流入在第一收集腔225内进行收集回收;在通过第三种清洗液对晶圆进行清洗的过程中,通过升降单元30驱动外罩体223向上运动至上限位(该上限位状态未示出),旋转中的晶圆能够将第三种清洗液溅射于外罩体223内壁与第二收集腔226内,溅射于外罩体223内壁的第三种清洗液液滴将流入在第二收集腔226内进行收集回收;从而实现对不同清洗液进行分离回收。鉴于升降单元30并非本申请的发明点,且可采用现有技术中任意一种分别驱动第一罩体221与第二罩体222及外罩体223进行升降的设备,故,在本申请各实施例中予以省略阐述。
参图1与图18所示,半导体处理设备100还包括:形成于腔体机构20上方并配置于壳体80的风机过滤组件50,与腔体机构20连通并配置于壳体80底部的抽气组件60,配置于壳体80侧壁的晶圆传输组件90,以及配置于壳体80内部的摄像装置(未示出)与光感装置(未示出);抽气组件60包括抽气管61及连接抽气管61的气泵(未示出),抽气管61与排气通道213连通以抽取腔体机构20中的废气。风机过滤组件50将空气过滤后送入腔体机构20中。摄像装置用以监控气液喷洒机构40喷出的液体流动情况及气液喷洒机构40的状态。光感装置用于监测半导体处理设备100内部是否着火,以作消防安全监控。
参图1与图18所示,在一些实施方式中,所晶圆传输组件90包括:设置于壳体80侧部的晶圆传输口91,设置于晶圆传输口91外侧的挡板92,连接于挡板92下方的气缸93,以及朝向晶圆传输口91设置的静电消除器(未示出)。通过气缸93控制挡板92上下移动,以此控制晶圆传输口91的开闭。在晶圆传输口91的上方配置静电消除器,用以清洗前后晶圆表面的静电,防止静电吸附细小污染物。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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 (18)
1.一种半导体处理设备,其特征在于,包括:
定位载盘,沿纵向贯穿所述定位载盘并与所述定位载盘转动连接的至少三个夹柱单元,以及驱动多个所述夹柱单元转动以夹持或松开晶圆的控制组件;
所述夹柱单元包括:轴心部,配置于所述轴心部顶端的夹持部,围设于所述轴心部外侧并被夹持于所述夹持部与所述定位载盘之间的第二密封圈,所述轴心部贯穿入所述定位载盘的一端凸伸形成至少两组等间距设置的第一衔接杆,以及连接所述第一衔接杆的第二弹性件;
所述定位载盘内侧轴向配置环形装配座,所述环形装配座被构造出与所述第一衔接杆位置纵向对应的第二衔接杆,所述第二弹性件两端分别连接所述第一衔接杆与所述第二衔接杆并被保持为初始拉伸状态,所述第二弹性件对所述夹持部形成沿纵向向下的弹性作用力,以使所述第二密封圈被夹持于所述夹持部与所述定位载盘之间;
所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态的过程中,所述轴心部带动所述第一衔接杆同步转动,所述第二弹性件由初始拉伸状态进一步被拉伸。
2.根据权利要求1所述的半导体处理设备,其特征在于,所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态的过程中,所述轴心部带动所述第一衔接杆同步转动,进一步被拉伸的所述第二弹性件发生收缩并恢复至初始拉伸状态。
3.根据权利要求1所述的半导体处理设备,其特征在于,所述轴心部沿纵向向下凸伸形成防偏凸部,所述环形装配座被构造出供所述防偏凸部至少部分插入的防偏槽,所述防偏槽与所述防偏凸部转动配合。
4.根据权利要求1所述的半导体处理设备,其特征在于,所述半导体处理设备还包括:驱动所述定位载盘沿轴向转动的驱动单元,所述驱动单元形成与所述定位载盘同轴固定的中空驱动轴;
所述控制组件包括:同轴套设于所述中空驱动轴的传动盘,所述传动盘与所述中空驱动轴转动连接并驱动所述夹柱单元绕自身轴线转动,驱动所述传动盘沿第一方向转动的若干保持组件,以及形成于所述传动盘纵向内侧并驱动所述传动盘沿反向于所述第一方向的第二方向转动的放松组件;
所述传动盘相对于静止状态的所述定位载盘沿所述第一方向转动以驱使所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态,所述传动盘相对于静止状态的所述定位载盘沿所述第二方向转动以驱使所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。
5.根据权利要求4所述的半导体处理设备,其特征在于,所述轴心部靠近所述第一衔接杆的一端被构造出齿动部,所述齿动部与所述传动盘外周缘形成的齿块部啮合;
所述传动盘转动的同时带动所述齿块部绕轴向作圆周转动,所述齿块部与所述齿动部啮合以带动所述夹柱单元于所述定位载盘开设的安装孔内绕自身轴线转动,以使所述夹持部夹持或松开晶圆。
6.根据权利要求4所述的半导体处理设备,其特征在于,所述定位载盘沿轴向向下凸伸形成与所述中空驱动轴同轴固定的凸出部,所述传动盘沿轴向向上凸伸形成围设于所述凸出部外侧的传动部,所述传动部被构造出若干让位槽,所述凸出部沿径向向外凸设形成延伸入所述让位槽的凸块;
所述保持组件驱动所述传动盘沿所述第一方向转动以带动所述让位槽的槽壁抵持所述凸块,并驱使所述夹柱单元夹持晶圆,所述中空驱动轴驱动所述定位载盘沿所述第二方向转动,所述定位载盘将带动所述凸块同步转动,以通过所述凸块推动所述让位槽的槽壁实现驱使所述传动盘与所述定位载盘同速转动。
7.根据权利要求6所述的半导体处理设备,其特征在于,所述保持组件包括:配置于所述定位载盘的第一连接柱,配置于所述传动盘的第二连接柱,以及两端分别连接所述第一连接柱与所述第二连接柱的第一弹性件;
所述第一弹性件对所述第二连接柱形成弹性作用力以驱动所述传动盘相对于所述定位载盘沿所述第一方向转动,以驱使所述夹柱单元由未夹持晶圆的状态切换至夹持晶圆的状态。
8.根据权利要求6所述的半导体处理设备,其特征在于,所述传动盘沿轴向向下凸伸形成传动环,所述传动环面向所述放松组件的一侧相对于所述传动盘所在水平面凹设形成具角度的导引面;
所述放松组件包括:顶升单元,形成于所述中空驱动轴外侧并受控于所述顶升单元沿轴向进行升降运动的衔接环,以及配置于所述衔接环并面向所述导引面的导引件;
所述顶升单元驱动所述衔接环以带动所述导引件沿轴向向上运动的过程中,所述导引件与所述导引面接触以驱动所述传动环发生轴向旋转,所述传动盘以被动方式相对于所述定位载盘沿所述第二方向转动,以驱使所述夹柱单元由夹持晶圆的状态切换至未夹持晶圆的状态。
9.根据权利要求6所述的半导体处理设备,其特征在于,所述半导体处理设备还包括:周向围设于所述定位载盘与所述驱动单元外侧并形成容置腔的腔体机构,以及沿轴向配置于所述定位载盘内侧的风压组件;
所述风压组件包括:与所述定位载盘同轴固定的所述环形装配座,以及环设于所述环形装配座并形成于所述容置腔的多个风叶单元;
所述环形装配座随所述定位载盘转动而转动,以带动所述风叶单元绕所述定位载盘轴线旋转并推动气体于所述容置腔内沿轴向向下流动。
10.根据权利要求9所述的半导体处理设备,其特征在于,所述风叶单元包括:衔接块,所述衔接块底部一体成型叶片部;
所述环形装配座被构造出与所述衔接块外轮廓吻合的安装槽,所述衔接块活动嵌入所述安装槽并将所述叶片部暴露于所述容置腔内。
11.根据权利要求10所述的半导体处理设备,其特征在于,所述驱动单元配置于所述容置腔内,所述驱动单元包括:轴向贯穿所述定位载盘与所述中空驱动轴内侧的背喷管;
所述定位载盘与所述背喷管之间围合形成集气腔,所述背喷管被构造出连通所述集气腔并向所述集气腔输送气体的输气通道,所述定位载盘被构造出若干连通所述集气腔的台通孔,以通过所述台通孔将所述集气腔内的气体输送至所述定位载盘与所述环形装配座围合形成的送风腔,所述风叶单元在旋转时将带动所述送风腔内气体沿轴向向下送入所述容置腔。
12.根据权利要求11所述的半导体处理设备,其特征在于,所述叶片部沿径向向内形成延伸过所述环形装配座内边缘的导风端,所述风叶单元在旋转时通过导风端将所述送风腔内气体沿轴向向下送入所述容置腔。
13.根据权利要求12所述的半导体处理设备,其特征在于,所述风压组件还包括:沿径向抵持于所述衔接块内侧端的限位环,以及贯穿所述限位环并至少部分延伸入所述衔接块或所述环形装配座的多个第一锁紧件。
14.根据权利要求5所述的半导体处理设备,其特征在于,所述第二衔接杆配置于所述环形装配座底部反向于所述夹柱单元的一侧,所述环形装配座被构造出供所述第二弹性件穿设的防呆槽,所述第二弹性件两端分别连接所述第一衔接杆与第二衔接杆延伸过所述齿动部的一端,所述第二弹性件随所述第一衔接杆转动而在所述防呆槽内发生伸缩。
15.根据权利要求9所述的半导体处理设备,其特征在于,所述半导体处理设备还包括:壳体,形成于所述腔体机构周向外侧并配置于所述壳体内部的至少两组气液喷洒机构;所述气液喷洒机构包括:内外嵌套设置的第一筒体与第二筒体,穿设于所述第一筒体并固设于所述第二筒体的喷管,以及驱动所述第二筒体相对于所述第一筒体沿纵向进行升降运动以调节所述喷管高度的调节机构;
所述调节机构包括:配置于所述第二筒体外侧壁的固定管,沿纵向开设于所述第二筒体筒壁的导向槽,沿纵向配置于所述第一筒体外侧壁并形成于所述导向槽的导轨,以及内设于所述固定管并与所述固定管转动连接的螺纹杆;
所述导轨被构造出与所述螺纹杆啮合的螺纹齿条,通过所述螺纹杆相对于所述固定管转动并与所述螺纹齿条啮合,并带动所述固定管与所述第二筒体驱使所述导向槽沿所述导轨进行纵向运动,以调节所述喷管纵向高度。
16.根据权利要求15所述的半导体处理设备,其特征在于,所述调节机构还包括:连续贯穿所述固定管与所述第二筒体的第四锁紧件,所述第四锁紧件沿自身轴线可调以抵持所述第一筒体,限制所述第二筒体相对于所述第一筒体纵向运动。
17.根据权利要求15所述的半导体处理设备,其特征在于,所述腔体机构包括:形成所述容置腔的腔体底座,同轴罩设于所述腔体底座外侧的复合罩结构,所述复合罩结构包括:内外层叠设置的至少两个内罩体,以及同轴套设于所述内罩体的外罩体;
所述半导体处理设备还包括分别驱动所述内罩体与所述外罩体进行升降运动的升降单元,通过驱动所述内罩体与所述外罩体进行升降运动,以在不同清洗模式下通过所述内罩体与所述外罩体收集清洗液。
18.根据权利要求15所述的半导体处理设备,其特征在于,所述半导体处理设备还包括:形成于腔体机构上方并配置于所述壳体的风机过滤组件,与腔体机构连通并配置于所述壳体底部的抽气组件,配置于所述壳体侧壁的晶圆传输组件,以及配置于所述壳体内部的摄像装置与光感装置;
所晶圆传输组件包括:设置于所述壳体侧部的晶圆传输口,设置于所述晶圆传输口外侧的挡板,连接于所述挡板下方的气缸,以及朝向所述晶圆传输口设置的静电消除器。
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