CN209880558U - 一种晶圆洗边装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆洗边装置，包括：托架，配置以承托晶圆并带动晶圆旋转；以及卡针，可绕固定于所述托架的转轴转动，包括位于所述转轴两侧的重心端和卡合端；其中，所述卡针随所述托架旋转而在离心作用下相应转动，使得所述卡合端在所述晶圆背离所述托架的一面形成对于所述晶圆的夹持，通过卡针实现了对晶圆的定位并抑制了在晶圆在高速旋转时产生的抖动。

Description

一种晶圆洗边装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更详细地说，本实用新型涉及一种晶圆洗边装置。

背景技术

在晶圆完成金属电镀工序后，需要将晶圆边缘和侧壁的金属洗掉，以避免在后序的工艺过程中造成金属污染，晶圆洗边装置对晶圆的固定方法通常是先将晶圆放置在基台上，再利用设于基台四周的夹持件对晶圆进行夹持来实现晶圆的定位，夹持件通常由气缸或电机驱动，这种定位方式容易因基台长期使用的磨损和夹持件的夹持精度偏差而导致晶圆的位置发生偏移，进而导致在洗边过程中发生洗偏边的现象。

因此，有必要对现有的晶圆洗边装置加以改进。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即提供一种能够对晶圆进行准确定位且定位后晶圆不易发生偏移的晶圆洗边装置。

本实用新型所提供的晶圆洗边装置，包括：托架，配置以承托晶圆并带动晶圆旋转；以及卡针，可绕固定于托架的转轴转动，包括位于转轴两侧的重心端和卡合端，其中，卡针随托架旋转而在离心作用下相应转动，使得卡合端在晶圆背离托架的一面形成对于晶圆的夹持。

在该技术方案中，通过卡针对晶圆进行定位，其中，卡针为偏心件，当托架旋转时，卡针在离心作用下转动形成对于晶圆的夹持，该夹持力可分解为高度方向的力和水平方向力，即在高度方向和水平方向同时对晶圆的位置进行约束，实现了晶圆的定位且可以抑制晶圆在高速旋转时产生的抖动，提高了晶圆洗边的精度。

在本实用新型的较优技术方案中，托架沿晶圆的周向间隔分布且具有用于引导晶圆进入的侧壁以及用于承托晶圆的底壁，侧壁共圆锥面，底壁自侧壁的下端沿径向向内延伸形成，底壁的外周缘共圆且所共圆的直径和晶圆的直径相等。

在该技术方案中，通过托架的底壁和侧壁限定了托架的容置空间，具体地，其限定了晶圆沿水平方向上的位置，即晶圆放置在托架内，托架不仅实现了对晶圆的承托，还完成了对晶圆的定位。

在本实用新型的较优技术方案中，卡针大致呈直线形，在自然状态下：卡针悬置于晶圆所在平面的外部，重心端位于卡合端的下方，卡合端的上端高于晶圆的上表面。

在本实用新型的较优技术方案中，卡针转动连接于侧壁沿周向的两侧。

在本实用新型的较优技术方案中，还包括可旋转的壳体，托架的位置与壳体相对固定。

在本实用新型的较优技术方案中，还包括用于向晶圆喷洒洗边液的喷嘴。

在本实用新型的较优技术方案中，还包括用于升降晶圆的升降单元。

在本实用新型的较优技术方案中，壳体上设有用于将洗边液排出至晶圆洗边装置外部的排液孔。

在该技术方案中，排液孔的设置可将洗边液导出晶圆洗边装置。

在本实用新型的较优技术方案中，排液孔下方设有用于将洗边液引流至排液孔的环形挡板，环形挡板自壳体的内壁朝向壳体内部向上倾斜延伸形成。

在该技术方案中，环形挡板的设置不仅有助于洗边液的收集，而且能够防止洗边液对壳体的内壁造成腐蚀。

在本实用新型的较优技术方案中，晶圆旋转的转速可调，响应于晶圆旋转的转速超过预设值，卡针完成对于晶圆的夹持。

附图说明

图1是本实用新型较优的技术方案所提供的晶圆洗边装置的结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是图1中晶圆洗边装置去除晶圆后的俯视结构示意图；

图4是图1中托架中放置有晶圆的晶圆洗边装置的结构示意图；

图5是图4中的晶圆洗边装置以V2旋转时的结构示意图。

附图标记：1-壳体，11-排液孔，12-环形挡板；2-托架，21-侧壁，22-底壁，23-转轴；3-晶圆；4-第一喷嘴；5-第一动力单元，51-齿轮， 52-电机；6-卡针，61-重心端，62-卡合端；7-升降单元，71-支撑件， 72-第二动力单元；8-第二喷嘴。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选技术方案。本领域技术人员应当理解的是，这些技术方案仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的优选实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或组成部分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实用新型的限制。

图1至图2示出了本实用新型所提供的晶圆洗边装置，包括：壳体 1，壳体1呈环形，沿壳体1的径向间隔设置有三个托架2，托架2设于壳体1内部且和壳体1的位置相对固定，托架2包括侧壁21以及自侧壁21的下端沿径向向内延伸的底壁22，其中，侧壁21共圆锥面且圆锥面的开口上宽下窄以便于引导晶圆3进入，底壁22的外周缘共圆且所共圆的直径和晶圆3的直径相等，在重力作用下，晶圆3会自动滑落至托架2的底部，如此设置，通过托架2的底壁22和侧壁21限定了托架 2的容置空间，既便于晶圆3放置在托架2上，又在放置完成后对晶圆 3进行了自动定位(托架2限定了晶圆3沿水平方向的位置)，托架2 的数量可根据具体使用需求设置，本实用新型的较优技术方案中采用了最小值三个，仅作为可行的实施方式示出而并非对本技术方案的限定。

晶圆洗边装置还具有向晶圆3的表面喷洒洗边液的第一喷嘴4，由于第一喷嘴4的位置一般是固定的，因此，需要通过旋转晶圆3来实现晶圆3的均匀洗边，本实用新型的较优技术方案中，壳体1在第一动力单元5的驱动下旋转并带动晶圆3相应旋转，具体地，第一动力单元5 包括齿轮51以及驱动齿轮转动的电机52，壳体1上设有用于与齿轮51 啮合配合的齿轮槽(未图示)，壳体1在齿轮51的带动下相应转动，因为在高速旋转状态下，晶圆3的位置很容易发生抖动，现有技术中，多采用夹持件(未图示)对晶圆3进行定位，夹持件可由气缸或电机驱动，随着过货量的增加，夹持件移动位置容易产生偏差，进而导致晶圆 3定位的不准确，本实施例的较优技术方案中，晶圆洗边装置还包括卡针6，卡针6可绕固定于托架2的转轴23转动，具体地，卡针6为偏心件，其大致呈直线形，包括位于转轴23两侧的重心端61和卡合端62，卡针6的重心位于重心端61上，在自然状态下：卡针6悬置于晶圆3 所在平面的外部，以在当壳体1处于静止状态时，卡针6不会对晶圆3 的取放产生干涉；在重力作用下，重心端61位于卡合端62的下方，卡合端62的上端高于晶圆3的上表面，当卡针6随壳体1旋转而在离心作用下相应转动时，重心端61沿径向向外摆动并带动卡合端62在晶圆 3背离托架的一面(本实用新型的较优技术方案中，即晶圆3的上表面) 形成对于晶圆3的夹持，具体地卡合端62是与晶圆3的上沿抵接以对晶圆3进行定位，其与晶圆3的相互作用力可分解为高度方向的力和水平方向的力，换言之，卡合端对晶圆3沿高度方向和水平方向同时形成了约束，既实现了晶圆3的定位，又抑制了晶圆3因旋转而产生的抖动，和现有技术相比，首先，本实用新型的较优技术方案使用的卡针6为偏心件，其无需额外的动力源，在壳体1旋转至转速一定时即可通过离心运动自动形成对晶圆3的卡持，在节约了成本的同时，避免了因动力源的制动、参数设定或其他原因而产生的移动误差，另外，卡针6和托架 2配合使用，沿水平方向和高度方向同时对晶圆3进行多重约束，实现了对晶圆3的准确定位，且通过纯物理结构实现晶圆3的定位，减少了工控的动作和响应时间，提高了洗边效率。

在本实用新型的较优技术方案中，卡针6转动连接于侧壁21沿周向的两侧，在一些替代性的实施方式中，也可仅将转轴23设置在侧壁 21沿周向的其中一侧。

在本实用新型的较优技术方案中，还包括用于升降晶圆3的升降单元7，升降单元7包括用于承托晶圆3并带动晶圆3升降的支撑件71以及为支撑件71升降提供动力的第二动力单元72；以及用于向晶圆3表面喷洒去离子水的第二喷嘴8。

在本实用新型的较优技术方案中，壳体1上设有用于将洗边液排出至晶圆洗边装置外部的排液孔11。

进一步地，排液孔11下方设有用于将洗边液引流至排液孔11的环形挡板12，环形挡板12自壳体1的内壁朝向壳体1内部向上倾斜延伸形成。

在该技术方案中，环形挡板12的设置不仅有助于洗边液的收集，而且能够防止洗边液对壳体1的内壁造成腐蚀。

在本实用新型的较优技术方案中，晶圆3旋转的转速可调，响应于晶圆3旋转的转速超过预设值，卡针6完成对于晶圆3的夹持。

在本实用新型的较优技术方案中，晶圆的洗边制程包括步骤：

S1、支撑件71在第二动力单元72的驱动下自起始位置上升至底壁 22的上部，与由晶圆搬送装置(未图示)搬送的晶圆3的下表面相抵接，之后在第二动力单元72的驱动下降至晶圆3放置在托架2上，支撑件 71继续下降直至降到起始位置；

S2、第一动力单元5带动壳体1转动，当速度达到预定转速V1时，第二喷嘴8开始喷洒去离子水，清洗晶圆3表面并在晶圆3表面形成一层水膜；

S3、第二喷嘴8停止喷洒，第一喷嘴4喷洒洗边液进行洗边；

S4、第一喷嘴4停止喷洒，第二喷嘴8喷洒去离子水，洗去晶圆3 表面的洗边液；

S5、第二喷嘴8停止喷洒，提升壳体1的转速达到预定转速V2，以甩干晶圆3表面的液体，卡针6在离心作用下与晶圆3的上沿抵接以实现对晶圆3的夹持。

S6、第一动力单元5停止转动，壳体1恢复至静止状态时，支撑件 71在第二动力单元72的驱动下上升至将晶圆3脱离托架2，晶圆搬送装置取走晶圆3，制程结束。

在该技术方案中，壳体1的转速达到预定转速V2时，卡针6实现对晶圆3的夹持，抑制了晶圆3在高度转动时可能产生的抖动。

至此，已经结合附图描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体技术方案。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆洗边装置，其特征在于，包括：

托架，配置以承托晶圆并带动晶圆旋转；以及

卡针，可绕固定于所述托架的转轴转动，包括位于所述转轴两侧的重心端和卡合端；

其中，所述卡针随所述托架旋转而在离心作用下相应转动，使得所述卡合端在所述晶圆背离所述托架的一面形成对于所述晶圆的夹持。

2.如权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述托架沿所述晶圆的周向间隔分布且具有用于引导所述晶圆进入的侧壁以及用于承托晶圆的底壁，所述侧壁共圆锥面，所述底壁自所述侧壁的下端沿径向向内延伸形成，所述底壁的外周缘共圆且所共圆的直径和所述晶圆的直径相等。

3.如权利要求2所述的晶圆洗边装置，其特征在于，卡针大致呈直线形，在自然状态下：卡针悬置于晶圆所在平面的外部，重心端位于卡合端的下方，卡合端的上端高于晶圆的上表面。

4.如权利要求3所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述卡针转动连接于所述侧壁沿周向的两侧。

5.如权利要求1-4任意一项所述的晶圆洗边装置，其特征在于，还包括可旋转的壳体，所述托架的位置与所述壳体相对固定。

6.如权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，还包括用于向所述晶圆喷洒洗边液的喷嘴。

7.如权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，还包括用于升降所述晶圆的升降单元。

8.如权利要求5所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述壳体上设有用于将洗边液排出至所述晶圆洗边装置外部的排液孔。

9.如权利要求8所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述排液孔下方设有用于将洗边液引流至所述排液孔的环形挡板，所述环形挡板自所述壳体的内壁朝向所述壳体内部向上倾斜延伸形成。

10.如权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述晶圆旋转的转速可调，响应于所述晶圆旋转的转速超过预设值，所述卡针完成对于所述晶圆的夹持。