一种晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法，该设备包括：箱体、翻转卡盘、转轴、驱动齿轮、挡水门、喷水管、齿条；箱体的侧面设有晶圆进出口；翻转卡盘安装在箱体内；转轴固定在翻转卡盘的一侧；驱动齿轮带动转轴转动；挡水门安装在箱体的晶圆进出口位置；喷水管安装在箱体的顶部，位于翻转卡盘的上方；齿条的一端与挡水门连接，驱动齿轮与齿条相啮合。在本发明专利技术设备中，晶圆靠自身的重力实现与翻转卡盘活动连接，晶圆放置在翻转卡盘上无需驱动装置，结构简单可靠；挡水门的开关是伴随着翻转卡盘的翻转自动完成的，无需额外的动力驱动与信号判断；对于卡盘的翻转角度和晶圆的防倾倒进行了防呆的安全设计，提高了整个系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法
本专利技术属于CMP后清洗设备，特别是涉及一种晶圆翻转及安全保护设备，和利用该设备进行的晶圆清洗方法。
技术介绍
随着集成电路制造技术的飞速发展，集成电路制造工艺也变得越来越复杂和精细，对晶圆表面的平整度要求也越来越严格。而现在广泛应用的半导体制作方法会造成晶圆的表面起伏不平，对图形制作极其不利。为此，需要对晶圆进行平坦化(Planarization)处理，使每一层都具有较高的平整度。目前，最常见的平坦化工艺为化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing,CMP)。化学机械研磨是一种复杂的工艺过程，通过晶圆和研磨头之间的相对运动来平坦化晶圆的表面。在化学机械研磨设备中，晶圆在抛光的过程中是水平放置的，抛光后的晶圆需要在线清洗。在目前已有的主流机型中晶圆是垂直清洗。清洗时，在线机械手将晶圆从抛光区转运到清洗区，在清洗区需要对晶圆进行90度翻转。常见的晶圆翻转方式有两种，一种是通过多关节机械手实现，另一种是利用翻转卡盘进行晶圆翻转。多关节机械手的缺点是成本高，占用空间大。在传统的翻转卡盘方式中设备结构复杂，卡爪的打开与关闭需要气缸或电机驱动，挡水门需要气缸驱动，挡水门打开与关闭时必须判断翻转卡盘的状态，使翻转卡盘水平时，挡水门打开；翻转卡盘竖直时，挡水门关闭。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种晶圆翻转及安全保护设备，其包括：箱体，所述箱体的侧面设有晶圆进出口；翻转卡盘，所述翻转卡盘安装在所述箱体内；转轴，转轴固定在所述翻转卡盘的一侧；驱动齿轮，所述驱动齿轮带动所述转轴转动；挡水门，所述挡水门安装在所述箱体的晶圆进出口位置；喷水管，所述喷水管安装在所述箱体的顶部，位于翻转卡盘的上方；齿条，所述齿条的一端与所述挡水门连接，驱动齿轮与齿条相啮合；翻转卡盘具有第一工位和第二工位，第一工位的翻转卡盘处于水平状态或与水平面成小于5度的角度，第二工位的翻转卡盘处于竖直状态或与竖直面成小于5度的角度；翻转卡盘位于第一工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于打开状态，翻转卡盘位于第二工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于关闭状态。本专利技术如上所述的晶圆翻转及安全保护设备，进一步，所述翻转卡盘包括卡盘本体、托爪和顶柱；所述卡盘本体的一侧中间位置固定有转轴，托爪和顶柱固定在所述卡盘本体的另一侧。本专利技术如上所述的晶圆翻转及安全保护设备，进一步，所述托爪的数量为两个，托爪相邻的固定在所述卡盘本体上；所述顶柱的数量为两个，顶柱相邻的固定在所述卡盘本体上；所述托爪包括顶起部和阻挡部，在顶起部和阻挡部之间形成凹槽。本专利技术如上所述的晶圆翻转及安全保护设备，进一步，所述驱动齿轮包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮为扇形齿轮，所述第一齿轮与转轴连接，所述第二齿轮与齿条啮合。本专利技术如上所述的晶圆翻转及安全保护设备，进一步，该设备还包括翻转限位块、水平限位螺柱和竖直限位螺柱；水平限位螺柱和竖直限位螺柱间隔固定在翻转卡盘的一侧；翻转限位块固定在箱体上，翻转卡盘位于第一工位时，水平限位螺柱与翻转限位块上水平面接触，翻转卡盘位于第二工位时，竖直限位螺柱与翻转限位块左侧垂直面接触，以此将翻转卡盘限定在90度范围内。本专利技术如上所述的晶圆翻转及安全保护设备，进一步，该设备还包括防倾倒支柱，所述防倾倒支柱安装在所述箱体内，在翻转卡盘位于第二工位状态下防倾倒支柱与翻转卡盘的上部相对。本专利技术还提供一种晶圆清洗方法，所述方法利用如上任一项所述的晶圆翻转及安全保护设备进行，包括以下步骤：步骤1，将抛光完成的水平状态的晶圆转运至晶圆翻转及安全保护设备，通过晶圆进出口进入到箱体内部；步骤2，将晶圆放置在晶圆翻转及安全保护设备的翻转卡盘上，晶圆处于第一工位；步骤3，驱动齿轮带动转轴和翻转卡盘旋转，使晶圆处于第二工位；驱动齿轮带动齿条移动，挡水门遮挡晶圆进出口；步骤4，喷水管向晶圆喷水，对机械研磨后的晶圆进行清洗。本专利技术如上所述的晶圆清洗方法，优选的，翻转卡盘位于第一工位时，水平限位螺柱与翻转限位块上水平面接触，翻转卡盘位于第二工位时，竖直限位螺柱与翻转限位块左侧垂直面接触。本专利技术的有益效果是：晶圆靠自身的重力实现与翻转卡盘活动连接，晶圆放置在翻转卡盘上无需驱动装置，结构简单可靠；晶圆翻转角度设置小于90度，使晶圆立而不倒；挡水门的开关是伴随着翻转卡盘的翻转自动完成的，无需额外的动力驱动与信号判断；对于卡盘的翻转角度和晶圆的防倾倒进行了防呆的安全设计（设置了翻转限位块和防倾倒支柱），提高了整个系统的可靠性。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术，其中：图1为本专利技术一种实施例的晶圆翻转及安全保护设备示意图；图2为图1的正视示意图；图3为图1的右侧示意图；图4为图1的俯视示意图；图5为本专利技术一种实施例的翻转卡盘示意图；图6为本专利技术一种实施例的翻转卡盘的侧面示意图；图7为本专利技术一种实施例的托爪示意图；图8为图7的正视示意图；图9为图7的右侧示意图；图10为本专利技术一种实施例的翻转限位块示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、箱体，2、挡水门，3、翻转卡盘，4、翻转限位块，5、第一齿轮，6、第二齿轮，7、齿条，8、电动机，9、防倾倒支柱，10、喷水管，11、顶柱，12、托爪，13、晶圆，14、顶起部，15、阻挡部，16、凹槽，17、转轴，18、晶圆进出口，19、水平限位螺柱，20、竖直限位螺柱。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法的实施例。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本专利技术实施方式及本专利技术范围的限制。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和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，辅助说明本专利技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本专利技术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相同的部分。图1-4示出本专利技术一种实施例的晶圆翻转及安全保护设备，其包括：箱体1，所述箱体1的侧面设有晶圆进出口18；在图1示出的实施例中，所述箱体的形状为立方体状，在箱体正视图所对应的侧面设有晶圆进出口18；翻转卡盘3，所述翻转卡盘3安装在所述箱体1内；在图1示出的实施例中，翻转卡盘3处于水平状态；转轴17，转轴17固定在所述翻转卡盘3的一侧，转轴的作用是驱动旋转卡盘旋转；驱动齿轮，所述驱动齿轮带动所述转轴17转动；挡水门2，所述挡水门2安装在所述箱体1的晶圆进出口18位置；在一种具体实施例中，挡水门通过滑道安装在所述箱体上，能够在齿条的驱动下在滑道内进行移动；喷水管10，所述喷水管10安装在所述箱体1的顶部，位于翻转卡盘3的上方；在图1示出的实施例中，喷水管的数量为两个，喷水管的作用是冲洗晶圆；放置在翻转卡盘3上的晶圆由水平状态变换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆翻转及安全保护设备，其特征在于，包括：箱体，所述箱体的侧面设有晶圆进出口；翻转卡盘，所述翻转卡盘安装在所述箱体内；转轴，转轴固定在所述翻转卡盘的一侧；驱动齿轮，所述驱动齿轮带动所述转轴转动；挡水门，所述挡水门安装在所述箱体的晶圆进出口位置；喷水管，所述喷水管安装在所述箱体的顶部，位于翻转卡盘的上方；齿条，所述齿条的一端与所述挡水门连接，驱动齿轮与齿条相啮合；翻转卡盘具有第一工位和第二工位，第一工位的翻转卡盘处于水平状态或与水平面成小于5度的角度，第二工位的翻转卡盘处于竖直状态或与竖直面成小于5度的角度；翻转卡盘位于第一工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于打开状态，翻转卡盘位于第二工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于关闭状态。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆翻转及安全保护设备，其特征在于，包括：箱体，所述箱体的侧面设有晶圆进出口；翻转卡盘，所述翻转卡盘安装在所述箱体内；转轴，转轴固定在所述翻转卡盘的一侧；驱动齿轮，所述驱动齿轮带动所述转轴转动；挡水门，所述挡水门安装在所述箱体的晶圆进出口位置；喷水管，所述喷水管安装在所述箱体的顶部，位于翻转卡盘的上方；齿条，所述齿条的一端与所述挡水门连接，驱动齿轮与齿条相啮合；翻转卡盘具有第一工位和第二工位，第一工位的翻转卡盘处于水平状态或与水平面成小于5度的角度，第二工位的翻转卡盘处于竖直状态或与竖直面成小于5度的角度；翻转卡盘位于第一工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于打开状态，翻转卡盘位于第二工位时齿条驱动挡水门使晶圆进出口处于关闭状态。2.根据权利要求1所述的晶圆翻转及安全保护设备，其特征在于，所述翻转卡盘包括卡盘本体、托爪和顶柱；所述卡盘本体的一侧中间位置固定有转轴，托爪和顶柱固定在所述卡盘本体的另一侧。3.根据权利要求2所述的晶圆翻转及安全保护设备，其特征在于，所述托爪的数量为两个，托爪相邻的固定在所述卡盘本体上；所述顶柱的数量为两个，顶柱相邻的固定在所述卡盘本体上；所述托爪包括顶起部和阻挡部，在顶起部和阻挡部之间形成凹槽。4.根据权利要求1所述的晶圆翻转及安全保护设备，其特征在于，所述驱动齿轮包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志军，柳滨，熊朋，
申请(专利权)人：北京半导体专用设备研究所中国电子科技集团公司第四十五研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11