一种自动清洗晶圆时夹持晶圆边缘的装置及其夹持方法与流程

本发明涉及用于半导体行业晶圆清洗时的夹持设备，具体地说是一种自动清洗晶圆时夹持晶圆边缘的装置及其夹持方法。

背景技术：

清洗工艺在半导体制程中要重复多次，清洗效果的好坏很大程度上会影响芯片制程及电路特性等质量问题。在一些情况下晶圆的正、反两面都需要进行清洗，这样需要清洗另一面时，已经清洗过的一面除晶圆边缘外是不允许有外界接触的。

目前，在做晶圆清洗工艺时，主要有真空吸附或者通过晶圆与承片台的偏心安装两种方式来拾取晶圆。真空吸附的方式不可避免要对晶圆有大范围的接触，而晶圆与承片台偏心安装的方式会导致晶圆与承片台开始转动、停止时不同步，对晶圆的接触面造成损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动清洗晶圆时夹持晶圆边缘的装置及其夹持方法，解决不对晶圆造成损伤并除晶圆边缘外非接触夹持清洗的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的夹持装置包括中空轴电机、晶圆承片台、垫柱、夹紧块及单作用弹簧复位气缸，其中晶圆承片台与所述中空轴电机的输出端密封连接，在该晶圆承片台上表面沿圆周方向均布有多个支撑晶圆边缘的垫柱，所述晶圆承片台下表面沿圆周方向均布有多个单作用弹簧复位气缸，每个所述单作用弹簧复位气缸的输出端均连接有夹持所述晶圆边缘的夹紧块；所述晶圆承片台上开有为单作用弹簧复位气缸提供工作介质的流通口，各所述夹紧块通过单作用弹簧复位气缸的伸缩沿所述晶圆的径向往复移动，实现对所述晶圆边缘的夹持或松放。

其中：所述晶圆承片台上开设的流通口包括垂直压缩空气流通口及水平压缩空气流通口，该垂直压缩空气流通口通过所述中空轴电机上的通孔与压缩空气气源相连通，所述水平压缩空气流通口为多个，沿圆周方向均布，每个所述水平压缩空气流通口的一端分别与所述垂直压缩空气流通口相连通，另一端分别连通于所述单作用弹簧复位气缸上开设的工作介质接入口；所述晶圆承片台的上部为圆盘状、下部为中空圆柱状，所述中空轴电机的输出端与晶圆承片台中空圆柱状的下部密封连接，所述垂直压缩空气流通口开设在该中空圆柱状的顶部，所述水平压缩空气流通口沿晶圆承片台圆盘状的上部的圆周方向均布；所述水平压缩空气流通口、单作用弹簧复位气缸及夹紧块的数量相同；所述晶圆承片台的边缘沿圆周方向均布有多个条形孔，每个所述条形孔内均容置有夹紧块，各所述夹紧块在单作用弹簧复位气缸的带动下，在所述条形孔内往复移动；

本发明的夹持方法为：

通过所述中空轴电机带动晶圆承片台及晶圆旋转，通过所述晶圆承片台上开设的流通口为各所述单作用弹簧复位气缸提供工作介质，通过所述单作用弹簧复位气缸的伸缩交替，实现各所述夹紧块对晶圆边缘的夹紧或松放。

其中：初始状态时，接通工作介质，工作介质通过所述中空轴电机和晶圆承片台使单作用弹簧复位气缸的活塞杆处于伸出状态，所述晶圆处于自由状态；当清洗工艺开始时，释放工作介质，所述单作用弹簧复位气缸依靠自身弹簧的作用处于收缩状态，同时，所述晶圆的边缘被夹紧块夹紧。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明夹持装置结构简单、反应迅速、安装方便，仅与晶圆的边缘有接触，在工艺实施过程中不会对晶圆造成损伤。

2.本发明的夹持方法利用中空轴电机为单作用弹簧复位气缸提供工作介质流通口，单作用弹簧复位气缸的伸缩实现对晶圆的夹持和松放，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图之一；

图2为本发明的立体结构示意图之二；

图3为本发明的结构主视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图4中的A—A剖视图；

其中：1为中空轴电机，2为晶圆承片台，3为垫柱，4为晶圆，5为夹紧块，6为单作用弹簧复位气缸，7为垂直压缩空气流通口，8为水平压缩空气流通口，9为工作介质接入口，10为通孔，11为条形孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明的夹持装置包括中空轴电机1、晶圆承片台2、垫柱3、夹紧块5及单作用弹簧复位气缸6，其中晶圆承片台2与中空轴电机1的输出端密封连接，在晶圆承片台2上表面沿圆周方向均布有多个支撑晶圆4边缘的垫柱3，晶圆承片台2下表面沿圆周方向均布有多个单作用弹簧复位气缸6，每个单作用弹簧复位气缸6的输出端均连接有夹持晶圆4边缘的夹紧块5；晶圆承片台2上开有为单作用弹簧复位气缸6提供工作介质的流通口，各夹紧块5通过单作用弹簧复位气缸6的伸缩沿晶圆4的径向往复移动，实现对晶圆4边缘的夹持或松放。

晶圆承片台2上开设的流通口包括垂直压缩空气流通口7及水平压缩空气流通口8。晶圆承片台2的上部为圆盘状、下部为中空的圆柱状，即轴向截面为“T”形。中空轴电机1的输出端与晶圆承片台2中空圆柱状的下部密封连接，在中空圆柱状下部的顶部开有垂直压缩空气流通口7，该垂直压缩空气流通口7通过中空轴电机1上的通孔10与压缩空气气源相连通；晶圆承片台2圆盘状的上部沿圆周方向均布有多个水平压缩空气流通口8，每个水平压缩空气流通口8均径向设置，每个水平压缩空气流通口8的一端分别与垂直压缩空气流通口7相连通，另一端分别连通于单作用弹簧复位气缸6上开设的工作介质接入口9。

晶圆承片台2的边缘沿圆周方向均布有多个条形孔11，每个条形孔11内均容置有一个夹紧块5，各夹紧块5在单作用弹簧复位气缸6的带动下，在条形孔11内往复移动。水平压缩空气流通口8、单作用弹簧复位气缸6、夹紧块5及条形孔11的数量相同，本实施例的水平压缩空气流通口8、单作用弹簧复位气缸6、夹紧块5及条形孔11各为四个。

本发明的夹持方法为：

通过中空轴电机1带动晶圆承片台2及晶圆4旋转，通过晶圆承片台2上开设的流通口为各单作用弹簧复位气缸6提供工作介质，通过单作用弹簧复位气缸6的伸缩交替，实现各夹紧块5对晶圆4边缘的夹紧或松放。具体为：

初始状态时，接通工作介质(压缩空气)，工作介质通过中空轴电机1和晶圆承片台2使各单作用弹簧复位气缸6的活塞杆均处于伸出状态，晶圆4处于自由状态。

当清洗工艺开始时，释放工作介质，各单作用弹簧复位气缸6依靠自身弹簧的作用处于收缩状态，同时，晶圆4的边缘被夹紧块5夹紧。

发明就是要在仅对晶圆4的边缘接触、不对晶圆4造成损伤的情况下实现对晶圆4的夹持；利用了中空轴电机1的特点对单作用弹簧复位气缸6提供工作介质流通口，利用单作用弹簧复位气缸6的伸缩来实现对晶圆4边缘的夹持和松放。