大角度翻转晶圆浸泡装置的制作方法

本实用新型属于半导体行业晶圆湿法处理领域，具体地说是一种大角度翻转晶圆浸泡装置。

背景技术：

目前，对于半导体行业中晶片湿法处理工艺经常需要使用化学液对晶圆进行浸泡处理；而现有的晶圆浸泡方式一般是采用整盒晶圆同时放入化学液槽中浸泡，到达预定时间后再整盒取出进行下一步的工艺处理。但在下一步的工艺处理时会出现每一片晶圆依次处理的情况，这样就造成了整盒晶圆每一片等待的时间都不同，可能会影响最终芯片的质量。所以如何实现每一片晶圆浸泡时间的均一性是一个不可避免的问题。

于2014年5月21日公开的、公开号为CN103811374A的实用新型专利“一种晶圆浸泡装置”，满足了晶圆浸泡的需求。但该装置中升降连杆与倾斜连杆是并排设置的，两者设计时可采用平行设计，但实际中由于上盖的上表面加工误差，导致两个孔轴线加工不平行，或者两个孔轴线不在单元的中心面，致使装配后的两个连杆的轴线不平行，进而造成运动阻塞，工作不顺畅，使装置卡顿。其次，该装置中的片盒只能向后翻转25°，升降中晶圆受到振荡容易滑出。再有，该装置采用桶壁间接加热的方式，加热片包裹在储液槽的侧壁上，加热片的热量通过热传导的方式传递给化学液，进而使化学液升温，这种加热方式的加热速率慢。

技术实现要素：

为了解决现有浸泡设备存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种大角度翻转晶圆浸泡装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括片盒、储液槽、底板、电动执行器、倾斜连杆、倾斜气缸、升降连杆及传片窗口，该储液槽及电动执行器分别安装在底板上，片盒位于储液槽内，所述储液槽内的下部盛有浸泡晶片的化学液，上部的槽壁上开有供机械手将晶片送入片盒中的传片窗口；所述升降连杆的一端通过升降架与电动执行器的输出端相连，另一端插入所述储液槽内、与所述片盒铰接；所述倾斜气缸安装在升降架上，所述倾斜连杆内嵌于升降连杆中，一端与该倾斜气缸的输出端相连，另一端通过中间连杆组件与所述片盒铰接；所述电动执行器通过升降架带动升降连杆、倾斜气缸及倾斜连杆同步升降，进而带动所述片盒上升到与所述传片窗口相对应的高度取/放晶圆，或使片盒下降浸入到化学液以下浸泡晶圆，所述倾斜气缸通过倾斜连杆、中间连杆组件带动片盒翻转；

其中：所述升降连杆为内部中空结构，所述倾斜连杆与升降连杆同轴设置；

所述中间连杆组件包括中间连杆A及中间连杆B，该中间连杆A 铰接于所述片盒上，所述中间连杆B的一端与倾斜连杆的另一端相连，该中间连杆B的另一端与所述中间连杆A铰接；

所述中间连杆A呈“U”形，该“U”形开口的两端分别铰接于所述片盒上；所述中间连杆B呈“L”形，该“L”形的一条边与所述倾斜连杆的另一端固接，另一条边与所述中间连杆A的“U”形底部中间铰接；

所述储液槽的顶部安装有升降气缸，该升降气缸的输出端连接有开关所述传片窗口的挡板；

所述传片窗口上开有与气源连接的吹气管；

所述储液槽中设有对化学液直接加热的加热丝；

所述储液槽上开有维修窗口；

所述储液槽的顶面开有加液口，该储液槽的底面及底板上开有排液口；

所述储液槽内设有感知化学液温度的温度传感器及感知化学液液位高度的液位传感器。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型的倾斜连杆内嵌于升降连杆中，运动平稳，避免了因加工误差导致的运动阻塞、不顺畅及卡顿的现象发生，实现了在湿法处理过程中对晶圆浸泡更高效及更安全的要求。

2.本实用新型的片盒可大角度(90°～120°)翻转倾斜，晶圆可成竖直状态，升降中不会由片盒滑出，还可防止金属屑回粘。

3.本实用新型将加热丝设置在储液槽内，直接对化学液进行加热，使加热速率快；并且，由于加热丝内置在储液槽里面，使得储液槽的形状不受限制。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构主视图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型升降连杆、倾斜连杆通过中间连杆组件与片盒铰接的结构示意图；

其中：1为晶圆，2为片盒，3为储液槽，4为底板，5为支架， 6为电动执行器，7为超声波发生器，8为维修窗口，9为倾斜连杆， 10为倾斜气缸，11为升降连杆，12为传片窗口，13为上吹气管，14 为下吹气管，15为加热丝，16为中间连杆A，17为中间连杆B，18 为升降气缸，19为升降架，20为加液口，21为排液口，22为挡板，23为挡杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～3所示，本实用新型包括片盒2、储液槽3、底板4、支架5、电动执行器6、超声波发生器7、倾斜连杆9、倾斜气缸10、升降连杆11、传片窗口12、加热丝15、中间连杆组件、升降气缸18、升降架19及挡板22，其中储液槽3固定在底板4上，为封闭的长方体或正方体；电动执行器6通过支架5固定在底板4上，并位于储液槽3的一侧。片盒2位于储液槽3内，片盒2中可装载多片晶圆1。升降连杆11的一端通过升降架19与电动执行器6的输出端相连，另一端插入储液槽3内、与片盒2铰接；倾斜气缸10安装在升降架19 上，倾斜连杆9内嵌于升降连杆11中、可与升降连杆11同轴设置，倾斜连杆9的一端与该倾斜气缸10的输出端相连，另一端通过中间连杆组件与片盒2铰接。

中间连杆组件包括中间连杆A16及中间连杆B17，中间连杆A16 呈“U”形，该“U”形开口的两端分别铰接于片盒2上；中间连杆 B17呈“L”形，该“L”形的一条边与倾斜连杆9的另一端固接，另一条边与中间连杆A16的“U”形底部中间铰接。

储液槽3上部的槽壁上分别开有传片窗口12及维修窗口8，本实施例是在长方体或正方体的储液槽3的四个侧面当中，在电动执行器6所对一面的两侧分别开有供机械手将晶圆1送入片盒2中的传片窗口12和维修窗口8。在储液槽3开设传片窗口12一面的顶部边缘安装有升降气缸18，该升降气缸18的输出端连接有开关传片窗口12 的挡板22。储液槽3内的下部盛有浸泡晶片1的化学液，在下部内的底面上设有对化学液直接加热的加热丝15。储液槽3的顶面开有加液口20，储液槽3的底面及底板4上开有排液口21，实现了化学液的注入与排放。电动执行器6通过升降架19带动升降连杆11、倾斜气缸10及倾斜连杆9同步升降，进而带动片盒2上升到与传片窗口12相对应的高度取/放晶圆1，或使片盒2下降浸入到化学液以下浸泡晶圆1，倾斜气缸10通过倾斜连杆9、中间连杆组件带动片盒2 翻转。本实用新型的片盒2在浸入化学液中时，可向后大角度(小于或等于120°)翻转；做纯去胶工艺时，片盒2可向后倾斜90°，做 lift—off(撕金剥离)工艺时，为防止金属屑回粘，片盒2可向后倾斜120°，晶圆1可成竖直状态，通过片盒2上的挡杆23支撑，在升降中晶圆1不会滑出。在储液槽3内盛有化学液的下部安装有超声波发生器7。储液槽3内还设有感知化学液温度的温度传感器及感知化学液液位高度的液位传感器，通过温度传感器监测化学液的温度，以控制加热丝15的工作或停止；通过液位传感器监测储液槽3 中的化学液高度，并可以自动加液和排液。

在传片窗口12上开有与气源连接的吹气管，本实用新型的吹气管分为上吹气管13及下吹气管14，两个吹气管分别与气源相连通。气源可为氮气。

本实用新型的工作原理为：

在进行工艺处理时，储液槽3中的化学液可以是被加热的。机械手可按预设的时间间隔将晶圆1不断地送入片盒2中，直至片盒2被放满；片盒2在后倾的状态下可在化学液面以下小幅度地振荡，以加快处理效率和均匀性。在任意一片晶圆1浸泡时间到达指定时间后，该晶圆1将会被机械手取出。

当需要取送晶圆1时，片盒2升起到相应位置，然后倾斜气缸 10升起，保持片盒2的水平状态，传片窗口12的挡板22由升降气缸18驱动打开后，机械手可以进行取送晶圆的动作。当晶圆放置完成后，倾斜气缸10缩回，使片盒2向后大角度倾斜(90°～120°)，然后升降连杆11在电动执行器6的带动下缓慢下降，直至片盒2和晶圆浸入到液面以下。当到达指定浸泡时间后，采取相反的动作即可取出晶圆。在取出晶圆的过程中，上、下吹气管13、14开始吹出氮气，形成一条气刷，将覆盖在晶圆表面的化学液吹掉。