WO2023016436A1 - 半导体清洗设备及其晶圆翻转装置 - Google Patents

半导体清洗设备及其晶圆翻转装置 Download PDF

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WO2023016436A1
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wafer
clamping
clamping mechanism
driver
swing arm
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宋爱军
赵宏宇
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北京北方华创微电子装备有限公司
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Fig. 3 is an exploded schematic diagram of a first clamping mechanism and a second clamping mechanism provided by the embodiment of the present application;
  • a wafer flipping mechanism in the prior art is composed of a flipping manipulator and a carrier table, wherein the flipping manipulator is composed of a base, a 45° rotating module, a 180° rotating module and a clamping arm.
  • the process flow of the wafer turning mechanism is as follows: first, the front manipulator takes out the wafer from the cassette and places it on the carrier table.
  • the first clamping mechanism 3 is located at the bottom end of the overturning support 2, and the second clamping mechanism 4 is located at the top end of the overturning support 2, that is, the first clamping mechanism 3 is located at the first position and the second clamping mechanism 4 is located at the top of the overturning support 2.
  • the front manipulator can transfer the first wafer 100 to the first holding mechanism 3, and the first holding mechanism 3 will hold the first wafer 100, that is, realize Put the film
  • the turning mechanism 1 drives the turning support 2 to turn over 180°, so as to drive the first clamping mechanism 3 to turn over to the second position, and at the same time drive the second holding structure 4 to turn over to the first position.
  • a plurality of rolling members 72 are arranged in one-to-one correspondence with a plurality of swing arms 521, and the rolling members 72 and the elastic member 61 are located on opposite sides of the swing arm 521, and the rolling members 72 can rotate by themselves when abutting against the first end 524 .
  • the embodiment of the present application does not limit the arrangement positions of the plurality of rolling parts 72 , for example, the rolling parts 72 may be located on the clockwise side of the swing arm 521 , that is, the positions of the rolling parts 72 and the elastic parts 61 are interchanged. Therefore, the embodiment of the present application is not limited thereto, and those skilled in the art can adjust the setting by themselves according to the actual situation.
  • the embodiment of the present application does not limit the specific implementation manner of the rolling component 72 , for example, the rolling component 72 only includes a bearing 74 , and its inner ring is disposed on the transmission disc 71 . Therefore, the embodiment of the present application is not limited thereto, and those skilled in the art can adjust the setting by themselves according to the actual situation.
  • both the top plate 511 and the bottom plate 513 can be circular plate-shaped structures made of metal materials, and the column 512 can be formed on the top surface of the bottom plate 513 in an integrated manner, and a plurality of columns 512 are distributed evenly and at intervals along the circumferential direction of the bottom plate 513 .
  • the top plate 511 can be arranged on the top of the bottom plate 513, and is fixedly connected with the multi-column 512 by a plurality of fasteners, so as to cooperate with the bottom plate 513 to form an accommodating space 514, and the top surface of the top plate 511 can be used for installing the driving assembly 53. drive8.
  • both the turning support 2 and the connecting support 22 can be semi-annular sleeve structures made of metal, and the two can be fixedly connected by fasteners.
  • the outer circumference of the rotating support 21 has a rectangular boss, and the end of the connecting shaft 13 can be connected with the rectangular boss on the rotating support 21 using a plurality of fasteners; It is arranged on one side of the rotating support 21.
  • the top plate 511 of the first clamping mechanism 3 can be connected with the bottom end of the overturning support 2, and the driver 8 of the first clamping mechanism 3 can be located in the overturning support 2, while the second clamping mechanism 4 can be arranged symmetrically On the top of the flip support 2.

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Abstract

本申请实施例提供了一种半导体清洗设备及其晶圆翻转装置。在该晶圆翻转装置中，翻转机构与翻转支座连接，第一夹持机构及第二夹持机构对称的设置于翻转支座的两端，翻转机构用于驱动翻转支座翻转，以带动第一夹持机构及第二夹持机构在第一位置及第二位置之间相互替换，第一夹持机构及第二夹持机构均用于选择性夹持或释放晶圆；第一夹持机构及第二夹持机构中的一者位于第一位置，另一者位于第二位置时，可配合前置机械手进行放片，同时配合后置机械手进行取片。本申请实施例实现了同时与前、后置机械手配合工作，从而大幅缩短了晶圆翻转及传输时间。

Description

半导体清洗设备及其晶圆翻转装置 技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体清洗设备及其晶圆翻转装置。
背景技术
目前，半导体加工工艺中通常会采用单片清洗工艺对晶圆进行清洗，半导体清洗设备中的单片清洗机，由于是对单个晶圆进行清洗，相比于槽式清洗机的清洗效果较好，但是工作效率较低，这就要求单片清洗机要尽可能的缩短节拍时间，以提高设备的工作效率。
单片清洗机由于需要清洗晶圆的背面，因此需要将晶圆进行180°翻转，但是现有单片清洗机由于翻转及传输时间较长严重影响工作效率。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体清洗设备及其晶圆翻转机构，用以解决现有技术存在工作效率较低的技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体清洗设备的晶圆翻转装置，设置于所述半导体清洗设备的前置机械手及后置机械手之间，用于供所述前置机械手及所述后置机械手取放晶圆，并且对所述晶圆进行翻转，包括：翻转机构、翻转支座、第一夹持机构及第二夹持机构；所述翻转机构与所述翻转支座连接，所述第一夹持机构及所述第二夹持机构对称设置于所述翻转支座的两端，所述翻转机构用于驱动所述翻转支座翻转，以带动所述第一夹持机构及所述第二夹持机构在第一位置及第二位置之间相互替换，所述第一 夹持机构及所述第二夹持机构均用于选择性夹持或释放所述晶圆；
所述第一夹持机构及所述第二夹持机构中的一者位于所述第一位置，另一者位于所述第二位置时，可配合所述前置机械手进行放片，同时配合所述后置机械手进行取片。
于本申请的一实施例中，所述第一夹持机构及所述第二夹持机构均包括安装壳、驱动组件及多个夹持组件，多个所述夹持组件沿所述安装壳的周向均匀且间隔设置；所述驱动组件设置在所述安装壳上，用于驱动多个所述夹持组件相对于所述安装壳同时运动，以夹持或释放所述晶圆；任意相邻的两个夹持组件之间的间隙用于供所述前置机械手或者所述后置机械手伸入以取放所述晶圆。
于本申请的一实施例中，每个所述夹持组件均与所述安装壳枢转连接，且能相对于所述安装壳沿第一方向或沿与之方向相反的第二方向摆动；
多个所述夹持组件能均沿所述第一方向摆动，以夹持所述晶圆；或者，均沿所述第二方向摆动，以释放所述晶圆。
于本申请的一实施例中，每个所述夹持组件均包括摆臂及夹持柱；所述摆臂的第一端通过枢转轴与所述安装壳枢转连接，所述摆臂的第二端设置有所述夹持柱，多个所述夹持柱用于共同夹持所述晶圆的边缘。
于本申请的一实施例中，所述驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件及驱动器，所述第一驱动件和所述第二驱动件均设置于所述安装壳内，所述驱动器设置于所述安装壳上，且与所述第二驱动件连接，所述驱动器用于在通电时通过所述第二驱动件同时驱动多个所述夹持组件的所述摆臂围绕所述枢转轴沿所述第二方向摆动；
所述第一驱动件用于在所述驱动器断电时，同时带动多个所述夹持组件的所述摆臂围绕所述枢转轴沿所述第一方向摆动。
于本申请的一实施例中，所述第一驱动件包括多个弹性部件，多个所述 弹性部件与多个所述摆臂一一对应设置，并且多个所述弹性部件沿所述安装壳的周向均位于多个所述摆臂的同一侧，所述弹性部件的一端与所述安装壳连接，另一端与所述摆臂连接，用于提供能够在所述驱动器断电时使所述摆臂复位的弹力。
于本申请的一实施例中，所述安装壳内及所述摆臂上均设置有连接柱，所述弹性部件的两端分别与安装壳内的所述连接柱以及所述摆臂上的所述连接柱连接。
于本申请的一实施例中，所述驱动器设置于所述安装壳的外部，且所述驱动器的输出轴伸入所述安装壳内，并与所述第二驱动件连接，用于驱动所述第二驱动件转动；多个所述摆臂的第一端伸入所述安装壳内，并与所述第二驱动件相接触，以使所述第二驱动件在转动时，能够推动所述摆臂沿所述第二方向摆动。
于本申请的一实施例中，所述第二驱动件包括有传动盘及滚动部件，所述传动盘与所述驱动器的输出轴同轴设置，所述传动盘背离所述驱动器的侧面上设置有多个滚动部件，各个所述摆臂的所述第一端一一对应地延伸至各个所述滚动部件在所述传动盘圆周方向上的一侧，并与所述滚动部件滚动接触；
所述弹性部件和所述滚动部件分别位于对应的所述摆臂的相对两侧。
于本申请的一实施例中，所述滚动部件包括安装轴及轴承，所述安装轴与所述传动盘固定连接，且所述安装轴的轴线与所述驱动器的输出轴相互平行；所述轴承套设于所述安装轴上。
于本申请的一实施例中，所述安装壳包括顶板、立柱及底板，多个所述立柱位于所述顶板及所述底板之间，并且沿所述顶板及所述底板的周向均匀且间隔排布，任意两个所述立柱之间的间隙用于供所述摆臂的第一端伸入，所述驱动器设置于所述顶板背离所述底板一侧。
于本申请的一实施例中，所述夹持柱的一端与所述摆臂的第二端连接，并且所述夹持柱的轴向与所述摆臂的轴向相互垂直设置；所述夹持柱的另一端开设有限位槽，用于容纳所述晶圆的边缘。
于本申请的一实施例中，所述翻转机构包括驱动部及连接轴，所述驱动部固定设置，所述驱动部的旋转轴通过所述连接轴与所述翻转支座连接。
于本申请的一实施例中，所述翻转支座包括半环形的旋转支座及半环形的连接支座，所述旋转支座与所述连接支座配合构成套筒形的所述翻转支座，所述翻转机构与所述旋转支座连接，所述第一夹持机构与所述第二夹持机构的部分位于所述翻转支座内。
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体清洗设备，包括前置机械手、后置机械手、工艺腔室及如第一个方面提供的晶圆翻转装置，所述前置机械手用于将片盒内的晶圆传送至所述第一夹持机构或者所述第二夹持机构上，所述后置机械手用于将所述第一夹持机构或者所述第二夹持机构上的晶圆传送至所述工艺腔室内。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通过在翻转支座的两端对称设置有第一夹持机构及第二夹持机构，并且通过翻转机构带动两者在第一位置及第二位置之间相互替换，在实际使用时，第一夹持机构及第二夹持机构中的一者位于第一位置，另一者位于第二位置时，一者配合前置机械手进行放片，同时另一者配合后置机械手进行取片，实现了同时与前、后置机械手配合工作，节省了翻转步骤，从而在实现晶圆翻转的同时，大幅缩短了晶圆翻转及传输时间，从而大幅提高了晶圆传输过程的工作效率，进而大幅提高了半导体清洗设备的工作效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1A为本申请实施例提供的一种晶圆翻转装置夹持晶圆的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种晶圆翻转装置的分解示意图；
图2为本申请实施例提供的一种第一夹持机构及第二夹持机构的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种第一夹持机构及第二夹持机构的分解示意图；
图4为本申请实施例提供的一种夹持组件的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种安装壳的局部结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种第二驱动件俯视状态的立体示意图；
图7为本申请实施例提供的一种第二驱动件仰视状态的立体示意图；
图8A为本申请实施例提供的一种第一夹持机构及第二夹持机构省略部分结构的局部放大示意图；
图8B为本申请实施例提供的一种第一夹持机构及第二夹持机构夹持晶圆的俯视示意图；
图9为本申请实施例提供的一种半导体清洗设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
现有技术的一种晶圆翻转机构由翻转机械手和承载台组成，其中，翻转机械手由基座、45°旋转模块、180°旋转模块和夹持臂组成。该晶圆翻转机构的工艺流程为：首先，由前置机械手从片盒取出晶圆，放置于承载台上，此时夹持臂从两侧将晶圆夹住，并由45°旋转模块带动夹持臂升起以使晶圆与承载台分离；再由180°旋转模块将夹持臂及晶圆翻转180°，之后再由45°旋转模块使晶圆下降并置于承载台上，然后45°旋转模块再次上升以将夹持臂抬起，最后再由后置机械手从承载台上取走晶圆以传送至工艺腔室内进行工艺。
上述晶圆翻转机构翻转晶圆的步骤较多，而且只能先通过前置机械手进行放片，后通过后置机械手进行取片，这两个动作在同一时间只允许进行一个，从而造成翻转及传输时间较长，严重影响了工作效率。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种半导体清洗设备的晶圆翻转装置，设置于半导体清洗设备的前置机械手及后置机械手之间，用于供前置机械手及后置机械手取放晶圆，并且对晶圆进行翻转，该晶圆翻转装置的结构示意图如图1A及图1B所示，包括：翻转机构1、翻转支座2、第一夹持机构3及第二夹持机构4；翻转机构1与翻转支座2连接，第一夹持机构3及第二夹持机构4对称设置于翻转支座2的两端，翻转机构1用于驱动翻转支座2翻转，以带动第一夹持机构3及第二夹持机构4在第一位置及第二位置之间相互替换， 第一夹持机构3及第二夹持机构4均用于选择性夹持或释放晶圆100；第一夹持机构3及第二夹持机构4中的一者位于上述第一位置，另一者位于上述第二位置时，可配合前置机械手进行放片，同时配合后置机械手进行取片。
当第一夹持机构3位于第一位置及第二夹持机构4位于第二位置时，第一夹持机构3可从前置机械手(图中未示出)上夹持晶圆100，后置机械手(图中未示出)可从第二夹持机构4上取走晶圆100；当第一夹持机构3位于第二位置且第二夹持机构4位于第一位置时，后置机械手可从第一夹持机构3取走晶圆100，第二夹持机构4可从前置机械手上夹持晶圆100。
如图1A及图1B所示，半导体清洗设备具体可以是单片清洗机，用于对晶圆执行清洗工艺，晶圆翻转装置可以设置于半导体清洗设备的前置机械手及后置机械手(图中均未示出)之间，用于对晶圆进行翻转，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置晶圆翻转装置的位置。翻转机构1具体可以采用回转气缸，用于驱动翻转支座2进行翻转，其不仅控制精确且成本较低。翻转机构1具体可以通过一支架11固定设置于一平台上，但是其也可以直接设置于一平台上，因此本申请实施例并不以此为限。翻转支座2例如采用一套筒结构，翻转支座2的外周(在套筒的外周壁上)与翻转机构1连接，并且，翻转支座2在其轴向上的两端分别与第一夹持机构3及第二夹持机构4连接。翻转机构1驱动翻转支座2围绕其径向中心线翻转，例如，如果在翻转前，翻转支座2的其中一端朝上，那么在经过180°翻转后，该端朝下，由此，分别与翻转机构1的两端连接的第一夹持机构3和第二夹持机构4所在位置即为上述第一位置和第二位置，在翻转支座2经过180°翻转时，第一夹持机构3和第二夹持机构4可以实现在第一位置和第二位置之间相互替换。
例如，当第一夹持机构3位于第一位置且第二夹持结构4位于第二位置时，第一夹持机构3位于翻转支座2的底端，第二夹持机构4则可以位于翻 转支座2的顶端；而当第一夹持机构3位于第二位置且第二夹持结构4位于第一位置时，第二夹持机构4位于翻转支座2的底端，而第一夹持机构3则位于翻转支座2的顶端。在实际应用时，第一夹持机构3位于翻转支座2的底端，而第二夹持机构4位于翻转支座2的顶端，即第一夹持机构3位于第一位置且第二夹持机构4位于第二位置时，前置机械手可以将第一个晶圆100传送至第一夹持机构3上，由第一夹持机构3对第一个晶圆100进行夹持，即实现放片，翻转机构1驱动翻转支座2翻转180°，以带动第一夹持机构3翻转至第二位置，同时带动第二夹持结构4翻转至第一位置，此时后置机械手可以由第一夹持机构3上取走第一个晶圆100，即实现取片，同时前置机械手可以继续将第二个晶圆100传送至第二夹持机构4上，由第二夹持机构4对晶圆100进行夹持，此时翻转机构1可以再次带动第一夹持机构3及第二夹持机构4翻转以使两者的位置互换，并且以此类推。
本申请实施例通过在翻转支座的两端对称设置有第一夹持机构及第二夹持机构，并且通过翻转机构带动两者在第一位置及第二位置之间相互替换，在实际使用时，第一夹持机构及第二夹持机构中的一者位于第一位置，另一者位于第二位置时，一者配合前置机械手进行放片，同时另一者配合后置机械手进行取片，实现了同时与前、后置机械手配合工作，节省了翻转步骤，从而在实现晶圆翻转的同时，大幅缩短了晶圆翻转及传输时间，从而大幅提高了晶圆传输过程的工作效率，进而大幅提高了半导体清洗设备的工作效率。
于本申请的一实施例中，如图1A至图2所示，第一夹持机构3及第二夹持机构4均包括安装壳51、多个夹持组件52及驱动组件53，其中，多个夹持组件52沿安装壳51的周向均匀且间隔设置；驱动组件53设置在安装壳51上，用于驱动多个夹持组件52相对于安装壳51同时运动，以夹持或释放晶圆100；任意相邻的两个夹持组件52之间的间隙用于供前置机械手或者后 置机械手伸入以取放晶圆100。
如图1A至图2所示，第一夹持机构3及第二夹持机构4可以采用完全相同的结构，以便于配合前、后置机械手取放晶圆100的需要，但是本申请实施例并不以此为限，例如两者也可以采用不同的结构。第一夹持机构3及第二夹持机构4均可以包括安装壳51及多个夹持组件52，安装壳51可以采用圆柱形结构，安装壳51整体可以设置在翻转支座2的端部上，并且安装壳51内具有容置空间514，以用于安装多个夹持组件52。夹持组件52的具体数量可以为三个，三个夹持组件52可以沿安装壳51的周向均匀分布，并且可选的，夹持组件52的一端可以伸入安装壳51的容置空间514内，另一端沿安装壳51的径向或者与该径向呈夹角的方向延伸至远离安装壳51的位置处，即多个夹持组件52沿安装壳51的不同径向或与不同径向呈夹角的方向呈放射状分布。进一步的，任意相邻的两个夹持组件52之间具有间隙，由于采用三个夹持组件52，任意相邻的两个夹持组件52之间呈120°的夹角，以供前、后置机械手从该间隙内伸入以实现取放晶圆100，但是本申请实施例并不限定夹持组件52的具体数量，例如夹持组件52的数量还可以是三个以上。驱动组件53设置在安装壳51上，用于驱动多个夹持组件52相对于安装壳51同时运动。在实际应用时，多个夹持组件52在驱动组件53的驱动下相对于安装壳51同时运动，以实现选择性夹持或释放晶圆100。采用上述设计，使得本申请结构简易于实现，并且还能避免与前、后置机械手发生机械干涉，从而大幅提高本申请实施例的应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定多个夹持组件52与安装壳51之间的运动方式，例如驱动组件53可以驱动多个夹持组件52同时相对于安装壳51伸缩或摆动，从而实现对晶圆100的夹持或释放。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2所示，每个夹持组件52均与安装壳51 枢转连接，且能相对于安装壳51沿第一方向或沿与之方向相反的第二方向摆动；多个夹持组件52能均沿上述第一方向摆动，以夹持晶圆；或者，均沿上述第二方向摆动，以释放晶圆；第一方向与第二方向均为安装壳51的周向，并且第一方向与第二方向相反。
如图2所示，多个夹持组件52均与安装壳51枢转连接，并且驱动组件53驱动多个夹持组件52相对于安装壳51沿第一方向摆动，该第一方向例如为顺时针方向，以使多个夹持组件52远离安装壳51的一端同时靠近安装壳51，从而实现对晶圆进行夹持。驱动组件53驱动多个夹持组件52相对于安装壳51沿第二方向摆动，该第二方向例如可以为逆时针方向，以使多个夹持组件52远离安装壳51的一端同时远离安装壳51，从而实现对晶圆进行释放。采用上述设计，由于多个夹持组件52同时朝第一方向摆动以夹持晶圆，并且多个夹持组件52同时朝第二方向摆动以释放晶圆，不仅能提高夹持晶圆的效率，而且还能大幅降低本申请实施例的结构复杂性，从而大幅降低应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第一方向及第二方向的具体方向，例如第一方向为逆时针方向，而第二方向为顺时针方向，同样能够达到上述技术效果。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图5所示，每个夹持组件52均包括摆臂521及夹持柱522；摆臂521的第一端524通过枢转轴523与安装壳51枢转连接，摆臂521的第二端525设置有夹持柱522，多个夹持柱522用于与晶圆的边缘接触以共同夹持晶圆。具体地，摆臂521上靠近第一端524处开设有枢转孔526；安装壳51内设置有可穿设在枢转孔526中的枢转轴523，摆臂521通过枢转轴523与安装壳51枢转连接。
如图2至图5所示，摆臂521具体可以为采用金属材质制成的杆状结构， 可选的，多个摆臂521的第一端524伸入安装壳51内，第二端525沿安装壳51的径向或与径向呈夹角的方向延伸设置，并且第二端525的底部可以设置有夹持柱522，多个摆臂521上的夹持柱522相互配合以用于夹持晶圆的边缘。枢转轴523穿设于摆臂521的枢转孔526中，并且枢转孔526靠近第一端524设置，枢转轴523固定连接于安装壳51内，以实现摆臂521与安装壳51的枢转连接，枢转轴523可以靠近摆臂521的第一端524设置，以使得第一端524伸入安装壳51内。需要说明的是，本申请实施例并不限定枢转轴523的具体数量，只要其与摆臂521一一对应设置即可。采用上述设计，使得本申请实施例结构简单易于实现，从而大幅降低应用及维护成本。
于本申请的一实施例中，如图2至图4所示，驱动组件53包括第一驱动件6、第二驱动件7及驱动器8，其中，第一驱动件6和第二驱动件7均设置于安装壳51内，驱动器8设置于安装壳51上，且与第二驱动件7连接，驱动器8用于在通电时通过第二驱动件7同时驱动多个夹持组件52的摆臂521围绕枢转轴523沿上述第二方向摆动；第一驱动件6用于在驱动器8断电时，同时带动多个夹持组件52的摆臂521围绕枢转轴523沿上述第一方向摆动。采用上述设计，由于第一驱动件6及第二驱动件7分别带动摆臂521沿第一方向及第二方向摆动，使得本申请实施例可以对摆臂521的摆动方向进行分别控制，不仅可以大幅降低响应时间，从而提高本申请实施例的控制效率，而且还能使得多个摆臂521能够同时控制，从而大幅提高控制精°。
需要说明的是，本申请实施例并不限定驱动组件53必须包括有两个驱动件，例如驱动组件53还可以仅包括有第二驱动件7，由驱动器8通过第二驱动件7带动多个摆臂521沿第一方向或第二方向摆动。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图4所示，第一驱动件6包括多个弹性部件61，多个弹性部件61与多个摆臂521一一对应设置，并且多个弹性 部件61沿安装壳51的周向均位于多个摆臂521的同一侧，弹性部件61的一端与安装壳51连接，另一端与摆臂521连接，连接位置例如在枢转孔526与第二端525之间，用于提供能够在驱动器8断电时使摆臂521复位的弹力(例如弹性恢复力)，以带动摆臂521沿第一方向摆动。具体来说，三个弹性部件61与三个摆臂521采用一一对应的方式设置，并且三个弹性部件61均位于摆臂521顺时针方向的一侧，即多个弹性部件61沿安装壳51的周向位于多个摆臂521的同一侧。弹性部件61的一端与安装壳51内连接，另一端连接至枢转孔526与第二端525之间的位置上，并且与摆臂521连接。通过对弹性部件61施加一预紧力，使得弹性部件61始终对摆臂521施加一弹性恢复力，以带动摆臂521始终沿第一方向摆动，由于多个弹性部件61均位于摆臂521顺时针方向的一侧，使得第一方向为顺时针方向。采用上述设计，由于采用较为简单的结构即可以实现多个摆臂521同时沿第一方向摆动，不仅能降低加工制造难度，而且还能大幅降低应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定弹性部件61的具体位置，例如弹性部件61也可以设置于摆臂521逆时针方向的一侧，使得第一方向为逆时针方向。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图5所示，安装壳51内及摆臂521上均设置有连接柱62，弹性部件61的两端分别与安装壳51内的连接柱62以及摆臂521上的连接柱62连接。具体来说，弹性部件61具体可以采用卷圈弹簧，两个连接柱62分别设置于安装壳51内以及摆臂521上，摆臂521上的连接柱62位于枢转孔526及第二端525之间，并且与夹持柱522同侧设置，弹性部件61的两端均通过连接柱62与安装壳51与摆臂521连接。弹性部件61的弹性恢复力可以带动摆臂521沿第一方向摆动，以使设置于第二端525的夹持柱522对晶圆进行夹持，由于采用弹性部件61的弹性恢复力对晶 圆进行夹持，使得晶圆受力较小，还能避免由于夹持力较大造成晶圆损坏。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单设计合理，而且还能大幅降低应用及维护成本。但是本申请实施例并不限定弹性部件61的具体实施方式，例如弹性部件61的也可以采用其它类型的弹性结构，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整。
于本申请的一实施例中，如图2至图5所示，驱动器8设置于安装壳51的外部，且驱动器8的输出轴伸入安装壳51内，并与第二驱动件7连接，用于驱动第二驱动件7转动；多个摆臂521的第一端524伸入安装壳51内，并与第二驱动件7相接触，以使第二驱动件7在转动时，能够推动摆臂521沿上述第二方向摆动。具体地，驱动器8例如位于安装壳51的顶部，第二驱动件7设置于安装壳51内，第二驱动件7的顶部与输出轴连接，底部与多个摆臂521的第一端524接触，用于顶抵第一端524以带动摆臂521沿第二方向摆动。
如图2至图5所示，驱动器8具体可以采用步进电机或者伺服电机，驱动器8可以设置于安装壳51的顶部，并且驱动器8的输出轴伸入安装壳51的容置空间514内。第二驱动件7设置于安装壳51的容置空间514内，并且与安装壳51同轴设置。第二驱动件7的顶部居中位置可以与驱动器8的输出轴固定连接，底部分别与多个摆臂521的第一端524接触。在实际应用时，驱动器8驱动第二驱动件7转动，第二驱动件7通过顶抵多个摆臂521的第一端524，以使多个摆臂521能克服第一驱动件6的弹性恢复力，从而沿第二方向摆动，以使得多个夹持柱522释放晶圆。采用上述设计，由于第二驱动件7与多个摆臂521的第一端524接触，并且通过克服第一驱动件6的弹性恢复力，使得多个摆臂521同时沿第二方向摆动以释放晶圆，使得本申请实施例的控制逻辑简单，并且还能提高安全性及稳定性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第二驱动件7与多个摆臂521的 第一端524的接触的方式，例如第二驱动件7与多个摆臂521之间采用枢转连接方式即可以实现接触。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图7所示，第二驱动件7包括有传动盘71及滚动部件72，传动盘71与驱动器8的输出轴同轴设置，传动盘71背离驱动器8的侧面上设置(例如均匀分布)有多个滚动部件72，各个摆臂521的第一端524一一对应地延伸至各个滚动部件72在传动盘71圆周方向上的一侧，并与滚动部件72滚动接触，弹性部件61和滚动部件72分别位于对应的摆臂521的相对两侧。具体地，多个滚动部件72与多个摆臂521一一对应设置，并且滚动部件72与弹性部件61位于摆臂521的相对两侧，滚动部件72在顶抵第一端524时可自旋转。
如图2至图7所示，传动盘71具体可以为采用金属材质制成的圆形板状结构，传动盘71的顶面居中位置与驱动器8的输出轴连接，底面上均布多个滚动部件72，即传动盘71背离驱动器8侧面上均布有多个滚动部件72。多个滚动部件72的数量与摆臂521的数量对应设置，例如设置有三个，即多个滚动部件72与多个摆臂521一一对应设置。进一步的，滚动部件72与弹性部件61分别位于摆臂521第一端524的相对两侧，即多个滚动部件72均位于多个摆臂521逆时针方向的一侧，以用于与弹性部件61配合带动摆臂521进行摆动。在实际应用时，驱动器8通过传动盘71带动多个滚动部件72同时移动，多个滚动部件72同时顶抵摆臂521的第一端524，以使多个摆臂521同时沿第二方向摆动，并且此时滚动部件72自旋转以减少与第一端524摩擦产生的杂质，从而避免对晶圆造成杂质污染。采用上述设计，由于多个滚动部件72均位于摆臂521的一侧，使得本申请实施例结构简单，从而大幅提高拆装维护效率，进而进一步提高本申请实施例的工作效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定多个滚动部件72的设置位置， 例如滚动部件72可以位于摆臂521顺时针方向的一侧，即滚动部件72与弹性部件61的位置互换。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图7所示，滚动部件72包括安装轴73及轴承74，安装轴73与传动盘71固定连接，且安装轴73的轴线与驱动器8的输出轴相互平行；轴承74套设于安装轴73上。具体来说，三个安装轴73均设置于传动盘71的底面上，并且沿传动盘71的周向均匀且间隔排布，三个轴承74分别设置于安装轴73上，轴承74的外周用于与摆臂521的第一端524实现滚动接触。采用上述设计使得本申请实施例应用及维护成本较低，从而提高工作效率及经济效益。但是本申请实施例并不限定滚动部件72的具体实施方式，例如滚动部件72仅包括一轴承74，其内圈设置于传动盘71即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图2至图7所示，安装壳51包括顶板511、立柱512及底板513，多个立柱512位于顶板511及底板513之间，并且沿顶板511及底板513的周向均匀且间隔排布，任意两个立柱512之间的间隙用于供摆臂521的第一端524伸入，驱动器8设置于顶板511背离底板513一侧。
如图2至图7所示，顶板511与底板513均可以为金属材质制成的圆形板状结构，而立柱512可以采用一体成形的方式形成于底板513的顶面上，并且多个立柱512均沿底板513的周向均匀且间隔分布。顶板511可以设置于底板513的上方，并且通过多个紧固件与多立柱512固定连接，以与底板513配合形成有容置空间514，顶板511的顶面上可以用于安装驱动组件53的驱动器8。由于摆臂521的数量为三个，因此立柱512的具体数量可以为三个，以便任意两相邻的立柱512之间形成有间隙，供摆臂521的第一端524 伸入安装壳51的容置空间514内，并且该间隙可以用于安装摆臂521的枢转轴523以及弹性部件61的连接柱62。但是本申请实施例并不限定立柱512的具体数量，连接柱62的具体数量可以与摆臂521的数量对应设置，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。采用上述设计，使得本申请实施例便于拆装维护，即便于安装第二驱动件7及驱动器8，从而进一步提高拆装维护效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定安装壳51的具体实施方式，例如多个立柱512与底板513之间采用分体式结构。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图4所示，夹持柱522的一端与摆臂521的第二端525连接，并且夹持柱522的轴向与摆臂521的轴向相互垂直设置；夹持柱522的另一端开设有限位槽527，用于容纳晶圆的边缘。具体来说，夹持柱522的轴向可以与摆臂521的轴向相互垂直设置，以使得摆臂521在摆动时能夹紧或释放晶圆。夹持柱522的顶端例如采用螺接方式与摆臂521的第二端525连接，但是本申请实施并不限定具体连接方式。夹持柱522的底部可以开设环形的限位槽527，当多个夹持柱522配合夹持晶圆时，限位槽527能容置晶圆的边缘，以实现对晶圆的限位防止脱落，从而大幅提高本申请实施例稳定性及安全性，进而提高晶圆的工艺良率。但是本申请实施例并不限定夹持柱522的具体结构，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1A及图1B所示，翻转机构1包括驱动部12及连接轴13，驱动部12固定设置，驱动部12的旋转轴通过连接轴13与翻转支座2连接。具体来说，驱动部12具体可以采用回转气缸，其具有控制精确及控制简单的优点，便于直接将第一夹持机构3及第二夹持机构4一次性翻转到位，从而大幅提高了本申请实施例的翻转效率。连接轴13的一端 与驱动部12的旋转轴连接，另一端与翻转支座2连接，由于翻转支座2的两端分别设置有第一夹持机构3及第二夹持机构4，通过设置连接轴13可以使得两个夹持机构与翻转机构1具有一定间距，避免两个夹持机构在翻转过程中与翻转机构1发生机械干涉，从而使得本申请实施例结构设计合理，进而大幅降低故障率及提高使用寿命。需要说明的是，本申请实施例并不限定翻转机构1的具体实施方式，例如驱动部12可以采用步进电机或者伺服电机。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
为了进一步说明本申请实施例的工作原理，以下结合附图1A至图8B对本申请的一具体实施方式进行说明如下。具体来说，当第一夹持机构3由前置机械手上取晶圆100时，第一夹持机构3位于第一位置以及第二夹持机构4位于第二位置，第一夹持机构3的驱动器8驱动第二驱动件7沿顺时针旋转，滚动部件72顶抵多个摆臂521的第一端524，以使得多个摆臂521的第二端525沿第二方向摆动，从而使得多个摆臂521上的夹持柱522组成的圆直径尺寸变大，具体可以参照如图8A及图8B所示，前置机械手可以将晶圆100传送至第一夹持机构3的下方，此驱动器8驱动第二驱动件7沿逆时针旋转，滚动部件72不再顶抵摆臂521的第一端524，摆臂521在弹性部件61的弹性恢复力的拉紧作用下，沿第一方向进行摆动，以使多个摆臂521上的夹持柱522组成的圆直径尺寸变小，从而实现对晶圆100进行夹持。然后翻转机构1可以带动第一夹持机构3翻转至第二位置，并且带动第二夹持机构4翻转至第一位置，第一夹持机构3的驱动器8再次驱动第二驱动件7沿顺时针旋转，以使得多个摆臂521的第二端525沿第二方向摆动，从而使得多个摆臂521上的夹持柱522组成的圆直径尺寸变大，以将夹持的晶圆100放置于后置机械手上。需要说明的是，第二夹持机构4与第一夹持机构3的工作原理相同，于此不再赘述。
于本申请的一实施例中，如图1A至图3所示，翻转支座2包括半环形的旋转支座21及半环形的连接支座22，旋转支座21与连接支座22配合构成套筒形的翻转支座2，翻转机构1与旋转支座21连接，第一夹持机构3与第二夹持机构4的部分位于翻转支座2内。
如图1A至图3所示，翻转支座2及连接支座22均可以为采用金属材质制成的半环形套筒结构，并且两者可以采用紧固件固定连接。其中，旋转支座21的外周具有矩形凸台，连接轴13的端部可以采用多个紧固件与旋转支座21上的矩形凸台连接；而连接支座22则可以采用紧固件固定设置于旋转支座21的一侧。第一夹持机构3的顶板511可以与翻转支座2的底端连接，并且第一夹持机构3的驱动器8可以位于翻转支座2内，而第二夹持机构4则可以对称的设置于翻转支座2的顶端。进一步的，旋转支座21及连接支座22可以相互配合以将第一夹持机构3及第二夹持机构4卡合于翻转支座2上，从而大幅提高拆装维护效率。采用上述设计，由于第一夹持机构3及第二夹持机构4的部分可以位于翻转支座2内，从而能大幅节省本申请实施例的空间占用，并且由于翻转支座2采用分体式结构，使得本申请实施例结构简单，从而大幅提高拆装维护效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定翻转支座2的具体结构，例如翻转支座2也可以采用一体成形的方式制成。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体清洗设备，该半导体清洗设备的结构示意图9所示，包括：前置机械手201、后置机械手202、工艺腔室203及如上述各实施例提供的晶圆翻转装置204，前置机械手201用于将片盒205内的晶圆传送至第一夹持机构3或者第二夹持机构4上，后置机械手202用于将第一夹持机构3或者第二夹持机构4上的晶圆传送至工艺腔室203内。具体来说，多个工艺腔室203可以排布为两行，并且距离两 行工艺腔室203一端间隔设置有两个片盒205，前置机械手201靠近两个片盒205设置，后置机械手202设置两行工艺腔室203的端部之间，晶圆翻转装置204设置于前置机械手201及后置机械手202之间。采用上述设计，由于在第一夹持机构3与前置机械手201配合取放晶圆的同时，第二夹持机构4与后置机械手202配合取放晶圆，从而大幅提高半导体清洗设备的传输效率，进而大幅提高半导体清洗设备的工作效率。但是需要说明的是，本申请实施例并不限定工艺腔室203及片盒205的具体数量，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过在翻转支座的两端对称设置有第一夹持机构及第二夹持机构，并且通过翻转机构带动两者在第一位置及第二位置之间相互替换，在实际使用时，第一夹持机构及第二夹持机构中的一者位于第一位置，另一者位于第二位置时，一者配合前置机械手进行放片，同时另一者配合后置机械手进行取片，实现了同时与前、后置机械手配合工作，节省了翻转步骤，从而在实现晶圆翻转的同时，大幅缩短了晶圆翻转及传输时间，从而大幅提高了晶圆传输过程的工作效率，进而大幅提高了半导体清洗设备的工作效率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
在本说明书的描述中，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。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

  1. 一种半导体清洗设备的晶圆翻转装置，设置于所述半导体清洗设备的前置机械手及后置机械手之间，用于供所述前置机械手及所述后置机械手取放晶圆，并且对所述晶圆进行翻转，其特征在于，包括：翻转机构、翻转支座、第一夹持机构及第二夹持机构；
    所述翻转机构与所述翻转支座连接，所述第一夹持机构及所述第二夹持机构对称设置于所述翻转支座的两端，所述翻转机构用于驱动所述翻转支座翻转，以带动所述第一夹持机构及所述第二夹持机构在第一位置及第二位置之间相互替换，所述第一夹持机构及所述第二夹持机构均用于选择性夹持或释放所述晶圆；
    所述第一夹持机构及所述第二夹持机构中的一者位于所述第一位置，另一者位于所述第二位置时，可配合所述前置机械手进行放片，同时配合所述后置机械手进行取片。
  2. 如权利要求1所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述第一夹持机构及所述第二夹持机构均包括安装壳、驱动组件及多个夹持组件，多个所述夹持组件沿所述安装壳的周向均匀且间隔设置；所述驱动组件设置在所述安装壳上，用于驱动多个所述夹持组件相对于所述安装壳同时运动，以夹持或释放所述晶圆；任意相邻的两个夹持组件之间的间隙用于供所述前置机械手或者所述后置机械手伸入以取放所述晶圆。
  3. 如权利要求2所述的晶圆翻转装置，其特征在于，每个所述夹持组件均与所述安装壳枢转连接，且能相对于所述安装壳沿第一方向或沿与之方向相反的第二方向摆动；
    多个所述夹持组件能均沿所述第一方向摆动，以夹持所述晶圆；或者，均沿所述第二方向摆动，以释放所述晶圆。
  4. 如权利要求3所述的晶圆翻转装置，其特征在于，每个所述夹持组件均包括摆臂及夹持柱；所述摆臂的第一端通过枢转轴与所述安装壳枢转连接，所述摆臂的第二端设置有所述夹持柱，多个所述夹持柱用于共同夹持所述晶圆的边缘。
  5. 如权利要求4所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件及驱动器，所述第一驱动件和所述第二驱动件均设置于所述安装壳内，所述驱动器设置于所述安装壳上，且与所述第二驱动件连接，所述驱动器用于在通电时通过所述第二驱动件同时驱动多个所述夹持组件的所述摆臂围绕所述枢转轴沿所述第二方向摆动；
    所述第一驱动件用于在所述驱动器断电时，同时带动多个所述夹持组件的所述摆臂围绕所述枢转轴沿所述第一方向摆动。
  6. 如权利要求5所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述第一驱动件包括多个弹性部件，多个所述弹性部件与多个所述摆臂一一对应设置，并且多个所述弹性部件沿所述安装壳的周向均位于多个所述摆臂的同一侧，所述弹性部件的一端与所述安装壳连接，另一端与所述摆臂连接，用于提供能够在所述驱动器断电时使所述摆臂复位的弹力。
  7. 如权利要求6所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述安装壳内及所述摆臂上均设置有连接柱，所述弹性部件的两端分别与安装壳内的所述连接柱以及所述摆臂上的所述连接柱连接。
  8. 如权利要求6所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述驱动器设置于所述安装壳的外部，且所述驱动器的输出轴伸入所述安装壳内，并与所述第二驱动件连接，用于驱动所述第二驱动件转动；多个所述摆臂的第一端伸入 所述安装壳内，并与所述第二驱动件相接触，以使所述第二驱动件在转动时，能够推动所述摆臂沿所述第二方向摆动。
  9. 如权利要求8所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述第二驱动件包括有传动盘及滚动部件，所述传动盘与所述驱动器的输出轴同轴设置，所述传动盘背离所述驱动器的侧面上设置有多个滚动部件，各个所述摆臂的所述第一端一一对应地延伸至各个所述滚动部件在所述传动盘圆周方向上的一侧，并与所述滚动部件滚动接触；
    所述弹性部件和所述滚动部件分别位于对应的所述摆臂的相对两侧。
  10. 如权利要求9所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述滚动部件包括安装轴及轴承，所述安装轴与所述传动盘固定连接，且所述安装轴的轴线与所述驱动器的输出轴相互平行；所述轴承套设于所述安装轴上。
  11. 如权利要求8所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述安装壳包括顶板、立柱及底板，多个所述立柱位于所述顶板及所述底板之间，并且沿所述顶板及所述底板的周向均匀且间隔排布，任意两个所述立柱之间的间隙用于供所述摆臂的第一端伸入，所述驱动器设置于所述顶板背离所述底板一侧。
  12. 如权利要求4所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述夹持柱的一端与所述摆臂的第二端连接，并且所述夹持柱的轴向与所述摆臂的轴向相互垂直设置；所述夹持柱的另一端开设有限位槽，用于容纳所述晶圆的边缘。
  13. 如权利要求1至12的任一所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述翻转机构包括驱动部及连接轴，所述驱动部固定设置，所述驱动部的旋转轴通过所述连接轴与所述翻转支座连接。
  14. 如权利要求1至12的任一所述的晶圆翻转装置，其特征在于，所述翻转支座包括半环形的旋转支座及半环形的连接支座，所述旋转支座与所述连接支座配合构成套筒形的所述翻转支座，所述翻转机构与所述旋转支座连接，所述第一夹持机构与所述第二夹持机构的部分位于所述翻转支座内。
  15. 一种半导体清洗设备，其特征在于，包括前置机械手、后置机械手、工艺腔室及如权利要求1至14的任一所述的晶圆翻转装置，所述前置机械手用于将片盒内的晶圆传送至所述第一夹持机构或者所述第二夹持机构上，所述后置机械手用于将所述第一夹持机构或者所述第二夹持机构上的晶圆传送至所述工艺腔室内。
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