CN219246662U - 一种晶圆翻转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆翻转装置，其包括：支撑组件，以支撑待翻转的晶圆；夹紧组件，其设置于所述支撑组件上方，以侧向夹紧待翻转的晶圆；翻转驱动组件，其连接于所述夹紧组件，以带动夹紧组件及其上的晶圆翻转；所述支撑组件包括多个支撑件，以处理多片待翻转的晶圆。

Description

一种晶圆翻转装置

技术领域

本实用新型属于晶圆后处理技术领域，具体而言，涉及一种晶圆翻转装置。

背景技术

集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光(ChemicalMechanical Planarization,CMP)属于晶圆制造工序，其是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。

完成化学机械抛光的晶圆需要进行清洗、干燥等后处理，以避免微量离子和金属颗粒对半导体器件的污染，保障半导体器件的性能和合格率。在晶圆后处理过程中，晶圆背面的洁净度在很大程度上影响晶圆的整体污染状况，因此对于晶圆正反面清洗的关注度不断增。

若需要实现晶圆正反面的清洗，需要在每道清洗工序之前，对晶圆整体翻转，实现晶圆的翻面。在晶圆翻转过程中，既要保证晶圆的放置和定位精度，也要做好晶圆的防护，防止晶圆碎裂。

现有技术中，晶圆翻转装置通常采用负压吸附的方式，实现单片晶圆的翻转；由于负压吸附装置结构复杂、负压管路难以管理和维护，并且，单片翻转的效率较低，影响晶圆后处理的产能。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种晶圆翻转装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的实施例提供了一种晶圆翻转装置，其包括：

支撑组件，以支撑待翻转的晶圆；

夹紧组件，其设置于所述支撑组件上方，以侧向夹紧待翻转的晶圆；

翻转驱动组件，其连接于所述夹紧组件，以带动夹紧组件及其上的晶圆翻转；

所述支撑组件包括多个支撑件，以处理多片待翻转的晶圆。

在一些实施例中，所述支撑组件的数量为一对，其包括支撑架和连接板，所述连接板倾斜设置于所述支撑架的下方。

在一些实施例中，所述支撑架为U形结构，其顶面配置有竖向架，所述竖向架垂直于所述支撑架的顶面设置，所述支撑件间隔设置于所述竖向架的侧部。

在一些实施例中，所述连接板与水平面之间的夹角为30-60°，使得所述支撑组件能够支撑多个竖向、间隔设置的晶圆。

在一些实施例中，所述夹紧组件的数量为一对，其包括夹持件，所述夹持件的端部连接有移动件，以带动所述夹持件沿水平方向移动；所述翻转驱动组件连接于所述移动件的外周侧，以带动夹紧组件及其上的晶圆绕轴线旋转。

在一些实施例中，所述夹持件包括夹持主体，所述夹持主体上配置有立杆，所述立杆的外周侧套设有夹紧轮。

在一些实施例中，所述夹紧轮由聚醚醚酮材料制成，其数量与所述支撑件的数量相匹配。

在一些实施例中，所述夹持件还包括套筒，所述套筒罩设于所述立杆的外周侧，所述套筒的侧部配置有限位杆，弹簧抵接于所述限位杆，以推动所述立杆适应性移动。

在一些实施例中，所述夹持主体配置有安装孔，所述立杆贯穿设置于所述安装孔；所述安装孔为腰形孔，使得所述立杆能够在所述安装孔中移动。

在一些实施例中，所述支撑组件能够沿倾斜方向移动，并且，所述夹紧组件设置于所述支撑组件的移动轨迹范围之外。

本实用新型的有益效果包括：

a.支撑组件采用斜向移动，保证支撑件与晶圆接触的瞬时性，实现晶圆的短时间接触和分离，该结构简单且各运动机构独立控制，有效保证了晶圆翻转装置运行的稳定性和安全性；

b.支撑组件采用多层设置，满足多层晶圆的同时夹紧和翻转，提高了晶圆翻转的效率；

c.夹紧组件的夹持件配置有如弹簧的弹性结构，以减少或避免晶圆尺寸公差带来的夹持不可靠的问题，同时，避免在翻转过程中晶圆出现晃动或摩擦等问题，以保证晶圆翻转动作运行的可靠性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是本实用新型一实施例提供的晶圆翻转装置的示意图；

图2是图1中A-A的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的晶圆翻转装置的俯视图；

图4是本实用新型一实施例提供的支撑组件的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的夹持件的纵向剖视图；

图6是图5中B处的局部放大图；

图7是本实用新型一实施例提供的夹持件的横向剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本实用新型中，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。

图1是本实用新型一实施例提供的一种晶圆翻转装置的示意图，一种晶圆翻转装置包括：

支撑组件10，以支撑待翻转的晶圆W；

夹紧组件20，其设置于支撑组件10上方，以侧向夹紧待翻转的晶圆W；

翻转驱动组件30，其连接于夹紧组件20，以带动夹紧组件20及其上的晶圆W翻转。

进一步地，支撑组件10包括多个支撑件13，以同时处理多片待翻转的晶圆W，提高晶圆翻转的效率，保证晶圆后处理的产能。

图2是图1中A-A的剖视图，图3是图1所示晶圆翻转装置的俯视图。需要说明的是，晶圆翻转装置还包括壳体(未示出)，待翻转的晶圆由机械手放置于壳体中，支撑组件10和夹紧组件20设置于壳体的内部并位于壳体的两侧，翻转驱动组件30连接于壳体内侧壁或外侧壁。

图1所示的实施例中，支撑组件10的数量为一对，其自下而上移动，以托起待翻转的晶圆。

进一步地，支撑组件10包括支撑架11和连接板12，如图4所示，连接板12倾斜设置于支撑架11的下方。在一些实施例中，连接板12与如气缸等驱动件固定，以带动支撑架11沿连接板12所在平面倾斜移动，实现待翻转晶圆的托起动作。

晶圆在实现托起过程中，支撑组件10能够满足瞬间接触的要求，避免晶圆与支撑件13的前端产生摩擦，以最大可能的避免晶圆表面的划伤和污染。

图4所示的实施例中，支撑架11为U形结构，其顶面配置有竖向架14，竖向架14垂直于支撑架11的顶面设置。

进一步地，竖向架14的侧部配置有支撑件13，支撑件13的数量为多个并且间隔设置。具体地，支撑件13朝向待翻转的晶圆W设置，以便自下而上将晶圆托起。在一些实施例中，支撑件13的顶面配置有限位槽，所述限位槽自支撑件13的顶面向下延伸设置。具体地，限位槽的面积为支撑件13顶部面积的局部，以控制支撑件13与晶圆的接触面积，降低晶圆在翻转过程受到污染的概率。

在一些实施例中，连接板12与水平面之间的夹角为30-60°，使得支撑组件10能够支撑多片竖向、间隔设置的晶圆。即将待翻转的晶圆与机械手的卡爪分离，机械手自上面所述的壳体移出，夹紧组件20再自侧向夹持晶圆，为进一步的翻转动作做准备。在一些实施例中，连接板12与水平面之间的夹角为40-50°，以避免斜向移动的支撑组件10与机械手的卡爪及其夹持的晶圆发生干涉。

此外，为了实现支撑组件10的托起晶圆的动作，本实用新型摒弃了横向动作与竖向动作的组合方案，采用斜向移动的方案，支撑组件10能够沿倾斜方向移动，有效精简结构，提高了晶圆翻转装置运行的稳定性。

图3中，夹紧组件20包括夹持件21，夹持件的端部连接有移动件22，以带动夹持件21沿水平方向移动。翻转驱动组件30连接于移动件22的外周侧，以带动夹紧组件20及其上的晶圆绕轴线旋转，实现夹持晶圆的整体翻转。

在一些实施例中，翻转驱动组件30包括皮带、带轮及其驱动电机，以驱动夹紧组件20及其上的夹持晶圆整体翻转。可以理解的是，翻转驱动组件30也可以采用其他驱动方式，如链传动、电机直驱等方式。可以理解的是，若采用链传动的驱动方式，需要将链传动的结构设置于所述壳体的外部并做好密封，以避免传动结构污染待翻转的晶圆。

本实用新型中，夹紧组件20的数量为一对，其上的夹持件21能够自晶圆的侧部夹紧晶圆。

进一步地，夹持件21包括夹持主体21a，如图5所示，夹持主体21a上配置有立杆21b，立杆21b的外周侧套设有夹紧轮21c。

图5中，夹紧轮21c的数量为四件，其间隔设置。具体地，相邻夹紧轮21c的竖向间距与机械手夹持的相邻晶圆之间的间距相匹配，以便于夹紧轮21c抵接于晶圆的边缘位置，实现待翻转晶圆的夹紧。

进一步地，夹紧轮21c由聚醚醚酮(PEEK)材料制成，夹紧轮21c的数量与支撑件13的数量相匹配，而支撑件13的数量与机械手同时搬运晶圆的数量相匹配。聚醚醚酮具有良好的耐磨性和加工性，聚醚醚酮制成的夹紧轮21c能够有效减少晶圆的磨损，保证晶圆加工制造的稳定性。

图6是图5中B处的局部放大图，夹持件21还包括套筒21d，套筒21d罩设于立杆21b的外周侧，套筒21d的侧部配置有限位杆，弹簧21e抵接于限位杆，以推动立杆21b适应性移动，以便夹紧不同公差尺寸的晶圆，提高晶圆翻转装置的适应能力。

进一步地，夹持主体21a配置有安装孔21a-1，如图7所示，立杆21b贯穿设置于安装孔21a-1；进一步地，安装孔21a-1为腰形孔，使得立杆21b能够在安装孔21a-1中移动。

具体地，夹持主体21a配置有放置弹簧21e的固定孔，所述固定孔垂直于安装孔21a-1设置。套筒21d套设于立杆21b并沿所述固定孔设置，弹簧21e设置于固定孔中。弹簧21e处于压缩状态，使得弹簧21e能够通过具有限位杆的套筒21d，调整立杆21b的位置，以便调整夹紧轮21c位置，实现晶圆的可靠夹紧。

在一些实施例中，安装孔21a-1的内侧壁与立杆21b的外侧壁之间的间距为0.5-2mm，以满足不同公差尺寸的晶圆的夹紧。

本实用新型中，夹紧组件20设置于支撑组件10的移动轨迹范围之外，以避免支撑组件10与夹紧组件20发生干涉，而影响晶圆翻转动作的正常执行。

图1所示的实施例中，晶圆翻转装置还包括固定杆40，固定杆40设置于夹紧组件20之间，并且，两侧的翻转驱动组件30与固定杆40的端部连接，以保证两侧翻转动作的同步性，避免翻转晶圆的两侧翻转扭转而产生应力集中甚至破损。需要说明的是，夹紧组件20的夹持件21与固定杆40滑动连接，以避免夹紧组件20的夹持件21与固定杆40发生干涉。

图4示出的支撑组件10中，相邻竖向架14之间未配置其他部件，以避免支撑组件10与固定杆40发生干涉，保证支撑组件10实施托起晶圆动作的独立性，以便于合理安排晶圆翻转动作，提高晶圆翻转的作业效率。

下面结合图1简要说明晶圆翻转的具体动作：

首先，机械手将多片竖向、间隔设置的晶圆放置于晶圆翻转装置的壳体(未示出)中；

接着，支撑组件10倾斜朝向上侧移动，使得支撑件13与晶圆的底面抵接，以同时托起待翻转的晶圆；

接着，机械手移动至所述壳体外侧，夹紧组件20朝向晶圆移动，以夹持晶圆的边缘；

接着，支撑组件10倾斜朝向下侧移动，使得支撑件13与晶圆的底面脱离；

接着，翻转驱动组件30带动夹紧组件20及其夹持的晶圆绕轴线旋转，以实现多片晶圆的翻转；

接着，支撑组件10倾斜朝向上侧移动并抵接于晶圆底面，夹紧组件20的移动件22带动夹持件21远离晶圆，使得晶圆放置于支撑组件10的支撑件13上；

最后，机械手自支撑组件10上抓取已翻转的晶圆，并转移至下一个工序。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆翻转装置，其特征在于，包括：

支撑组件，以支撑待翻转的晶圆；

夹紧组件，其设置于所述支撑组件上方，以侧向夹紧待翻转的晶圆；

翻转驱动组件，其连接于所述夹紧组件，以带动夹紧组件及其上的晶圆翻转；

所述支撑组件包括多个支撑件，以处理多片待翻转的晶圆。

2.如权利要求1所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述支撑组件的数量为一对，其包括支撑架和连接板，所述连接板倾斜设置于所述支撑架的下方。

3.如权利要求2所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述支撑架为U形结构，其顶面配置有竖向架，所述竖向架垂直于所述支撑架的顶面设置，所述支撑件间隔设置于所述竖向架的侧部。

4.如权利要求2所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述连接板与水平面之间的夹角为30-60°，使得所述支撑组件能够支撑多个竖向、间隔设置的晶圆。

5.如权利要求1所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹紧组件的数量为一对，其包括夹持件，所述夹持件的端部连接有移动件，以带动所述夹持件沿水平方向移动；所述翻转驱动组件连接于所述移动件的外周侧，以带动夹紧组件及其上的晶圆绕轴线旋转。

6.如权利要求5所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹持件包括夹持主体，所述夹持主体上配置有立杆，所述立杆的外周侧套设有夹紧轮。

7.如权利要求6所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹紧轮由聚醚醚酮材料制成，其数量与所述支撑件的数量相匹配。

8.如权利要求6所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹持件还包括套筒，所述套筒罩设于所述立杆的外周侧，所述套筒的侧部配置有限位杆，弹簧抵接于所述限位杆，以推动所述立杆适应性移动。

9.如权利要求8所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹持主体配置有安装孔，所述立杆贯穿设置于所述安装孔；所述安装孔为腰形孔，使得所述立杆能够在所述安装孔中移动。

10.如权利要求1所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述支撑组件能够沿倾斜方向移动，并且，所述夹紧组件设置于所述支撑组件的移动轨迹范围之外。

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