阅读说明：本技术 晶圆换面防污装置及方法 (Wafer surface changing antifouling device and method ) 是由 高翔鹰 张少阳 裴文龙 陈晨 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种晶圆换面防污装置及方法,包括矩形的晶圆架,其上设置用于排列安放晶圆的直槽,直槽相互平行以致于晶圆相互之间也平行设置；第一旋升机构,设置在晶圆架的下方,用于驱动晶圆架整体升降或沿其中心轴向旋转；选择夹取机构,有选择地夹取一组晶圆,一组晶圆为排列在晶圆架上的单数项的所有晶圆；第二旋升机构,设置在选择夹取机构一侧,用于驱动选择夹取机构整体升降或沿其中心轴向旋转。本发明的有益效果体现在：通过夹取机构夹取部分晶圆,旋升机构将剩余晶圆完成整体旋转后将夹取机构上的晶圆放下,完成晶圆的换面后再进行清洗,就不会出现后一个晶圆的晶面被前面晶圆的晶背污染而影响晶圆产品的质量的问题。(The invention discloses a wafer face-changing antifouling device and a method, which comprises a rectangular wafer frame, wherein straight grooves for arranging and placing wafers are arranged on the wafer frame, the straight grooves are parallel to each other, so that the wafers are also arranged in parallel, a rotary lifting mechanism is arranged below the wafer frame and is used for driving the wafer frame to integrally lift or axially rotate along the center of the wafer frame, a clamping mechanism is selected for selectively clamping groups of wafers, groups of wafers are all wafers with singular items arranged on the wafer frame, a second rotary lifting mechanism is arranged on the side of a selected clamping mechanism and is used for driving the selected clamping mechanism to integrally lift or axially rotate along the center of the wafer frame.)

晶圆换面防污装置及方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其是涉及一种晶圆换面防污装置及方法。

背景技术

在晶圆的制造过程中，清洗是至关重要的步骤，是确保晶圆产品质量的关键。目前最常用的晶圆清洗方式分为槽式清洗和单片清洗。但是，单片式清洗效率极为低下。随着对晶圆表面洁净的要求越来越高，在槽式清洗中也存在一定问题。

在晶圆生产时在各个工位之间输送时，为防止相邻晶圆的晶面相互划伤，一般都是将晶圆均朝向一个方向排布，即前一个晶圆的晶背毗邻后一个晶圆的用于形成器件结构的晶面，因为晶背相对光滑，不会再输送过程中划伤后一个晶圆的晶面。

但是，这种排列方式的多个晶圆在槽式清洗过程中，用作清洗剂的化学药液经常会从前一个晶圆的晶背流到后一个晶圆的晶面上，而同样的，由于晶背比晶面的洁净度低一个等级，因此晶圆正面会被污染从而影响晶圆产品的质量。

故，如何减少清洗过程中晶圆器件被污染，改善最终晶圆产品的质量，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种晶圆换面防污装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

晶圆换面防污装置，包括

一矩形的晶圆架，其上设置用于排列安放晶圆的直槽，所述直槽相互平行以致于所述晶圆相互之间也平行设置；

一第一旋升机构，设置在所述晶圆架的下方，用于驱动所述晶圆架整体升降或沿其中心轴向旋转；

一选择夹取机构，有选择地夹取一组晶圆，所述一组晶圆为排列在所述晶圆架上的单数项的所有晶圆；

一第二旋升机构，设置在所述选择夹取机构一侧，用于驱动所述选择夹取机构整体升降或沿其中心轴向旋转。

优选的，所述选择夹取机构夹取的一组晶圆或为排列在所述晶圆架上的双数项的所有晶圆。

优选的，所述第一旋升机构包括基座，设置在所述基座上的晶圆架旋转气缸和晶圆架升降气缸，所述晶圆架升降气缸的底部固定在所述晶圆架旋转气缸的旋部上，所述晶圆架升降气缸的升缩式气缸轴固定在所述晶圆架的底部。

优选的，所述选择夹取机构为相互平行的两个夹取臂，所述两个夹取臂对称放置在所述晶圆的两侧，其轴线与所述晶圆的晶面相互垂直。

优选的，所述夹取臂上排列设置有一组凹槽，相邻所述凹槽之间的距离为相邻所述晶圆之间距离的两倍，两个夹取臂上的相应的凹槽之间的最小距离始终大于所述晶圆的直径，所述凹槽在所述夹取臂上的位置与所述晶圆在所述晶圆架上的位置相对应。

优选的，所述夹取臂上每个相邻的所述凹槽之间设有夹爪，当所述夹取臂旋转时，两个夹取臂上的相应的夹爪之间的最小距离在大于所述晶圆的直径的第一状态和小于所述晶圆的直径的第二状态之间切换。

优选的，相邻的所述夹爪与凹槽之间的距离等于相邻的所述晶圆之间的距离。

优选的，所述第二旋升机构包括夹取臂旋转气缸和夹取臂升降气缸,所述夹取臂旋转气缸通过连动机构同时驱动所述两个夹取臂反向旋转，所述夹取臂升降气缸同时驱动所述两个夹取臂上下移动。

优选的，所述连动机构为链条。

优选的，所述夹取臂旋转气缸驱动所述夹取臂旋转°。

优选的，所述晶圆架可以有多个，多个晶圆架依次排列。

一种根据上述的晶圆换面防污装置的晶圆换面防污方法，包括如下步骤，

步骤1：晶圆架被移送至清洗工位，此时所有晶圆依次放置于所述晶圆架中，且晶面朝向一致，分设在两个夹取臂上的相对应的夹爪之间距离大于所述晶圆的直径；

步骤2：夹取臂升降气缸带动所述夹爪下降至晶圆水平直径以下位置处，启动所述夹取臂旋转气缸使夹取臂旋转，进而调整分设在所述两个夹取臂上的相对应的所述夹爪之间的距离，使该距离小于所述晶圆的直径；

步骤3：所述夹取臂升降气缸上升并接触晶圆的侧壁，并继续向上夹取出位于所述夹爪处的晶圆，而位于所述夹取臂的凹槽处的晶圆则始终停留在所述晶圆架上；

步骤4：启动所述晶圆架旋转气缸，将所述晶圆架旋转180°；

步骤5：启动所述夹取臂升降气缸，驱动所述夹取臂下降，将所述夹爪上的晶圆放置于晶圆架内，此时晶圆间隔面对面设置；

步骤6：所述晶圆架升降气缸带动所述晶圆架下降，直至所述晶圆架完全浸入清洗液，进行清洗；

步骤7：重复步骤2至步骤5，复位，使所有晶圆依次放置于所述晶圆架中，且晶面朝向一致。

本发明的有益效果主要体现在：通过夹取臂升降气缸和夹爪将放置于晶圆架上间隔放置的晶圆取出，再由晶圆架旋转气缸将晶圆架整体旋转180°，最后将夹爪上夹取的晶圆放回原处，即将间隔设置的晶圆换面，使相邻晶圆的面对面，背对背放置。这样的位置结构放入清洗剂中清洗，就不会造成由于药液从前一个晶圆的晶背流到后一个晶圆的晶面上而使晶圆晶面被污染，从而影响晶圆产品的质量。

附图说明

图1：本发明晶圆换面防污装置的主视图；

图2：本发明晶圆换面防污装置的俯视图；

图3：本发明晶圆换面防污装置的夹取第一状态图；

图4：本发明晶圆换面防污装置的夹取第二状态图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的晶圆换面防污装置进行详细介绍。

如图1和图2所示，本发明揭示的晶圆换面防污装置，包括第一旋升机构1，矩形的晶圆架2，夹取机构3和第二旋升机构4。

所述矩形的晶圆架2，其上设置有用于排列安放晶圆21的直槽20，所述直槽20相互平行设置，以致于所述晶圆21相互之间也平行排放。本发明中，所述晶圆架2可以有多个，多个晶圆架2依次排列。

所述第一旋升机构1包括基座10以及设置在所述基座10上的晶圆架旋转气缸11和晶圆架升降气缸12。所述晶圆架升降气缸12的底部固定在所述晶圆架旋转气缸11的旋部上，所述晶圆架升降气缸12的升缩式气缸轴120固定在所述晶圆架2的底部。即所述第一旋升机构1设置在所述晶圆架2的下方。其中，所述晶圆架升降气缸12用于驱动所述晶圆架2整体升降；所述晶圆架旋转气缸11可驱动所述晶圆架2沿其中心轴向旋转。所述晶圆旋转气缸11可将所述晶圆架2旋转180°。

如图1-2所示，所述选择夹取机构3，有选择地夹取一组晶圆21，所夹取的一组晶圆21为排列在所述晶圆架2上间隔设置的，即夹取的晶圆为所述晶圆架2上的单数项或双数项的所有晶圆。具体的，所述选择夹取机构3为相互平行的两个夹取臂30，所述两个夹取臂30对称放置在所述晶圆21的两侧，其轴线与所述晶圆21的晶面相互垂直。所述夹取臂30的长度至少为所述第二旋升机构4到最后一个所述晶圆架2的末端距离的长度。

所述夹取臂30上排列设置有一组凹槽31，相邻所述凹槽31之间的距离为相邻所述晶圆21之间距离的两倍，所述凹槽31在所述夹取臂30上的位置与所述晶圆21在所述晶圆架2上的位置相对应。

如图3-4所示，所述夹取臂30上每个相邻的所述凹槽31之间设有夹爪32，当所述夹取臂30旋转时，两个夹取臂30上的相应的夹爪32之间的最小距离在大于所述晶圆21的直径的第一状态和小于所述晶圆21的直径的第二状态之间切换。当所述夹取臂30旋转时，两个夹取臂30上的相应的凹槽31之间的最小距离始终大于所述晶圆21的直径。

所述第二旋升机构4包括夹取臂旋转气缸41和夹取臂升降气缸42,所述夹取臂旋转气缸41通过连动机构优选链条同时驱动所述两个夹取臂30相对反向旋转，所述夹取臂升降气缸42同时驱动所述两个夹取臂30上下移动。如图1所示，所述第二旋升机构4，设置在所述选择夹取机构3一侧，其上的夹取臂升降气缸42用于驱动所述选择夹取机构3整体升降；所述夹取臂旋转气缸41用于驱动所述选择夹取机构3沿其中心轴向旋转。

本发明中，所述夹取臂旋转气缸41驱动所述夹取臂33旋转45°。

以下简单介绍本发明晶圆换面防污装置的工作过程如下：

步骤1：晶圆架2被移送至清洗工位，此时所有晶圆21依次放置于所述晶圆架2中，且晶面朝向一致，分设在两个夹取臂30上的相对应的夹爪32之间距离大于所述晶圆21的直径，具体如图3所示；

步骤2：夹取臂升降气缸42带动所述夹爪32下降至晶圆水平直径以下位置处，启动所述夹取臂旋转气缸41使夹取臂30旋转，进而调整分设在所述两个夹取臂30上的相对应的所述夹爪32之间的距离，使该距离小于所述晶圆21的直径，具体如图4所示；

步骤3：所述夹取臂升降气缸42上升并接触晶圆的侧壁，并继续向上夹取出位于所述夹爪32处的晶圆，而位于所述夹取臂30的凹槽31处的晶圆则始终停留在所述晶圆架2上；

步骤4：启动所述晶圆架旋转气缸11，将所述晶圆架2旋转180°；

步骤5：启动所述夹取臂升降气缸42，驱动所述夹取臂30下降，将所述夹爪31上的晶圆放置于晶圆架2内，此时晶圆间隔面对面设置；

步骤6：所述晶圆架升降气缸12带动所述晶圆架2下降，直至所述晶圆架2完全浸入清洗液，进行清洗；

步骤7：重复步骤2至步骤5，复位，使所有晶圆21依次放置于所述晶圆架2中，且晶面朝向一致。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。