CN110931401B - 晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆湿法腐蚀设备技术领域，尤其涉及一种晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降机构。晶圆片盒旋转装置包括驱动器、连杆轴和片盒提篮；其中，驱动器与连杆轴传动连接，用于驱动连杆轴转动；片盒提篮与连杆轴固定连接，片盒提篮用于盛放片盒并能带动片盒旋转；驱动器通过连杆轴驱动片盒提篮围绕连杆轴的轴线旋转，并由片盒提篮同步带动片盒转动。片盒旋转升降设备包括上述晶圆片盒旋转装置。本发明提供的晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备，缓解了晶圆腐蚀厚度不均匀的问题，提高了晶圆的腐蚀效率。

Description

晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备

技术领域

本发明涉及晶圆湿法腐蚀设备技术领域，尤其涉及一种晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降机构。

背景技术

湿法腐蚀技术是晶圆加工过程中很重要的一个步骤，现有的片盒旋转升降设备，能带动装有晶圆的片盒绕竖直设置的转轴转动以实现片盒在水平方向的平移，并能够实现对片盒在竖直方向的升降，以将片盒放置到处于不同位置的不同溶液中。

然而，由于腐蚀液体处于不同深度的位置浓度会存在差别，处于上方的腐蚀液体的浓度低于处于下方的腐蚀液体的浓度，故现有的片盒旋转升降设备在对晶圆进行湿法腐蚀的过程中，容易造成晶圆处于上方的部分腐蚀不到位而处于下方的部分腐蚀过度，即容易造成晶圆腐蚀厚度不均匀的问题，而且晶圆腐蚀效率较低。

综上，如何克服现有的片盒旋转升降设备的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降机构，以缓解现有技术中的片盒旋转升降设备存在的腐蚀厚度不均匀，腐蚀效率较低的技术问题。

本发明提供的晶圆片盒旋转装置包括驱动器、连杆轴和片盒提篮。

其中，所述驱动器与所述连杆轴传动连接，用于驱动所述连杆轴转动；所述片盒提篮与所述连杆轴固定连接，所述片盒提篮用于盛放片盒并能带动片盒旋转；所述驱动器与所述连杆轴连接，用于驱动所述连杆轴转动。

所述驱动器通过所述连杆轴驱动所述片盒提篮围绕所述连杆轴的轴线旋转，并由所述片盒提篮同步带动所述片盒转动。

优选的，作为一种可实施方式，所述连杆轴水平设置。

优选的，作为一种可实施方式，所述晶圆片盒旋转装置还包括转轴、第一齿轮和第二齿轮，所述驱动器与所述转轴的输入端传动连接，用于驱动所述转轴转动。

所述转轴的输出端与所述第一齿轮连接，所述第二齿轮套接在所述连杆轴上，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

优选的，作为一种可实施方式，所述转轴竖直设置，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为斜齿轮。

优选的，作为一种可实施方式，所述片盒提篮包括提篮本体和盖子，所述提篮本体与所述连杆轴固定连接，所述提篮本体上设置有用于放入或取出片盒的开口，所述盖子能够开合所述开口。

优选的，作为一种可实施方式，所述提篮本体上靠近所述开口的位置安装有卡座，所述卡座与所述提篮本体铰接，且所述卡座能够将盖合在所述开口上的所述盖子固定在所述提篮本体上。

优选的，作为一种可实施方式，所述盖子与所述提篮本体铰接，且所述盖子与所述提篮本体铰接的一侧与所述卡座分别位于所述开口相对的两侧。

优选的，作为一种可实施方式，所述晶圆片盒旋转装置还包括控制器，所述转轴上安装有挡光片，所述驱动器上固定有光电开关，当所述盖子面向操作侧时，所述转轴带动所述挡光片转动到正对所述光电开关的位置并触发所述光电开关。

所述光电开关和所述驱动器均与所述控制器电连接，当所述光电开关触发后，所述控制器控制所述驱动器停止工作。

优选的，作为一种可实施方式，所述片盒提篮为两个，且两个所述片盒提篮分别连接在连杆轴的两端。

相应的，本发明提供了一种片盒旋转升降设备，包括上述晶圆片盒旋转装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的晶圆片盒旋转装置，包括驱动器、连杆轴和片盒提篮；其中，驱动器与连杆轴传动连接，用于驱动连杆轴转动，片盒提篮与连杆轴固定连接，片盒提篮用于盛放片盒并能带动片盒旋转。

使用时，将片盒提篮放置于腐蚀溶液内，启动驱动器，利用驱动器驱动连杆轴转动，进而由连杆轴带动片盒提篮围绕连杆轴的轴线旋转，并由片盒提篮同步带动处于其内的片盒围绕连杆轴的轴线转动，以利用片盒提篮以及片盒搅动腐蚀液体，从而，一方面，被搅动的腐蚀液体上下浓度较均匀，即减小了腐蚀液体的不同深度处的浓度差，缓解了晶圆腐蚀厚度不均匀的问题；另一方面，因动态的腐蚀液体的流速增大，故晶圆能够与腐蚀液体更充分地接触，进而，提高了晶圆的腐蚀效率。

本发明还提供了一种片盒旋转升降设备，包括上述晶圆片盒旋转装置，从而，本发明提供的片盒旋转升降设备具有上述晶圆片盒旋转装置的所有优点。

因此，本发明提供的晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备，缓解了晶圆腐蚀厚度不均匀的问题，提高了晶圆的腐蚀效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的片盒旋转升降设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的晶圆片盒旋转装置的主要结构示意图；

图3为本发明实施例提供的晶圆片盒旋转装置中的驱动器、转轴、光电开关和挡光片的装配结构示意图；

图4为图3中A部分的放大结构示意图；

图5为本发明实施例提供的放置有片盒的片盒提篮的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的片盒提篮的结构示意图。

图标：1－驱动器；2－连杆轴；3－片盒提篮；4－片盒；5－转轴；6－第一齿轮；7－第二齿轮；8－光电开关；9－挡光片；10－外壳；

31－提篮本体；32－盖子；33－卡座；

311－侧板；312－第一支杆；

321－压板；322－第二支杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1和图2，本发明实施例提供了一种晶圆片盒旋转装置，包括驱动器1、连杆轴2和片盒提篮3；其中，驱动器1与连杆轴2传动连接，用于驱动连杆轴2转动，片盒提篮3与连杆轴2固定连接，片盒提篮3用于盛放片盒4并能带动片盒4旋转。

使用时，将片盒提篮3放置于腐蚀溶液内，启动驱动器1，利用驱动器1驱动连杆轴2转动，进而由连杆轴2带动片盒提篮3围绕连杆轴2的轴线旋转，并由片盒提篮3同步带动处于其内的片盒4围绕连杆轴2的轴线转动，以利用片盒提篮3以及片盒4搅动腐蚀液体，从而，一方面，被搅动的腐蚀液体上下浓度较均匀，即减小了腐蚀液体的不同深度处的浓度差，缓解了晶圆腐蚀厚度不均匀的问题；另一方面，因动态的腐蚀液体的流速增大，故晶圆能够与腐蚀液体更充分地接触，进而，提高了晶圆的腐蚀效率。

优选的，可将连杆轴2水平设置，因此，片盒提篮3内的片盒4中的晶圆能够在绕水平设置的连杆轴2转动，从而，晶圆在片盒提篮3刚进入腐蚀溶液时处于上方的部分会在驱动器1启动后旋转到下方，并会再次旋转到上方，一直循环，直到完成腐蚀；也就是说，晶圆原本处于上方腐蚀液体浓度较低的部分在旋转过程中也会与下方浓度较高的腐蚀液体接触，且晶圆原本处于下方腐蚀液体浓度较高的部分在旋转过程中也会与上方浓度较低的腐蚀液体接触，进一步提高了晶圆腐蚀厚度的均匀度。

进一步的，参见图3，可在本实施例提供的晶圆片盒旋转装置中设置转轴5、第一齿轮6和第二齿轮7，将驱动器1与转轴5的输入端传动连接，以利用驱动器1驱动转轴5转动；将转轴5的输出端与第一齿轮6连接，以使得转轴5转动时能够带动第一齿轮6转动，将第二齿轮7套接在连杆轴2上，将第一齿轮6与第二齿轮7啮合，以第一齿轮6和第二齿轮7能够将动力传递给连杆轴2，并驱动连杆轴2转动。

需要说明的是，片盒提篮3进入腐蚀液体后，水平设置的连杆轴2也是处于腐蚀液体内的，因此，通过转轴5、第一齿轮6和第二齿轮7将驱动器1与连杆轴2间接连接，能够实现处于腐蚀液体外的驱动器1驱动处于腐蚀液体内的连杆轴2转动，即无需考虑驱动器1的防水问题，可免去因对驱动器1做防水而产生的成本。

优选的，可将转轴5竖直设置，即实际使用时，转轴5是竖直设置的，从而，减小了转轴5受到的横向切应力，降低了转轴5弯折会断裂的几率，提高了转轴5使用时的结构稳定性。

具体地，可将第一齿轮6和第二齿轮7均设置为斜齿轮，并将第一齿轮6与第二齿轮7相啮合，从而，便能够将相互垂直的转轴5与连杆轴2通过第一齿轮6和第二齿轮7连接在一起，并能使得转轴5的动力传递给连杆轴2。

优选的，可将固定在连杆轴2两端的两个片盒提篮3，对称设置在第二齿轮7的两侧，从而，可提高连杆轴2的平衡性，进而提高连杆轴2的结构稳定性。

具体地，转轴5在带动连杆轴2转动时，会受到一定的扭力，故可在转轴5内增设加强杆，以提高转轴5应对扭力的能力，防止转轴5变形或断裂。

特别的，第一齿轮6和第二齿轮7可采用非金属材料制造，以防止腐蚀容易受到金属材料的污染。

具体地，可利用电机作为驱动器1，直接将电机的输出轴与转轴5通过联轴器连接即可实现电机对转轴5的驱动。

参见图5和图6，在片盒提篮3的具体结构中可设置提篮本体31和盖子32，将提篮本体31与连杆轴2固定连接，在提篮本体31上设置用于放入或取出片盒4的开口，盖子32能够盖合在开口上以封住开口，防止放入提篮本体31内的片盒4掉落，且盖子32能够打开，从而，便于将片盒4从提篮本体31中取出。

具体地，可在提篮本体31上靠近开口的位置处安装卡座33，将卡座33与提篮本体31铰接，以利用卡座33将盖合在开口上的盖子32固定在提篮本体31上。

其中，卡座33的位置有避让位和卡扣位两种位置，卡座33可通过绕与提篮本体31的铰接点旋转以在避让位和卡扣位之间更换；在需要将盖子32盖合在开口上时，可将卡座33置于避让位，以避让盖子32，并在盖子32盖合在开口上后，将卡座33转动到卡扣位，以利用卡座33将盖子32固定在提篮本体31上。

优选的，可将盖子32与提篮本体31铰接，并将盖子32与提篮本体31铰接的一侧与卡座33分别设置为开口相对的两侧，从而，盖子32可绕与提篮本体31铰接的一侧转动，无需盖子32与提篮本体31完全分离，便于操作；此外，盖子32在盖合在开口上后，利用卡座33卡住远离铰接侧的一侧，结构更加稳定。

优选的，参见图3和图4，可在转轴5上安装挡光片9，并在驱动器1上固定光电开关8，当盖子32面向操作侧时，转轴5正好带动挡光片9转动到正对光电开关8的位置，此时，挡光片9能够触发光电开关8；在本实施例提供的晶圆片盒旋转装置中设置控制器，将光电开关8和驱动器1均与控制器电连接，以使得控制器能够根据光电开关8的触发信号，控制驱动器1停止工作，即使得盖子32正好停留在面向操作侧的位置，以便于操作者打开盖子32。

进一步的，可将盖子32停留的位置设置在倾斜向上一定角度，以提高操作的便捷度，具体地，可向上倾斜45度。

优选的，可将电机设置为伺服电机，以及时响应控制器的控制命令。

具体地，参见图6，提篮本体31主要由两个侧板311和若干第一支杆312组成，两个侧板311相对设置，若干第一支杆312的两端均分别与两个侧板311固定连接，且第一支杆312均间隔设置，以形成不封闭的容纳空间，腐蚀液体能够由任意两个第一支杆312之间的间隙进入容纳空间与处于容纳空间内的晶圆接触。盖子32主要由两个压板321和若干第二支杆322组成，两个压板321相对设置，若干第二支杆322的两端均分别与两根压板321固定连接，两个压板321与两根侧板311一一对应，其中一个压板321与对应的侧板311之间可通过合页铰接，另一个压板321与对应的侧板311能够通过卡座33相互抵接在一起。

优选的，参见图1，可在驱动器1、连杆轴2、第一齿轮6和第二齿轮7的外部套设外壳10，以利用外壳10遮住驱动器1、连杆轴2、第一齿轮6和第二齿轮7以及三者之间的连接部件，提高美观度。

优选的，可将片盒提篮3设置为至少两个，以盛放更多的片盒4，提高单次腐蚀的晶圆数量，提高晶圆的腐蚀效率。

进一步的，可将片盒提篮3设置为两个，并使得连杆轴2的两端分别与两根片盒提篮3的固定连接，以提高连杆轴2转动时的稳定性。

本发明实施例还提供一种片盒旋转升降设备，该设备包括上述晶圆片盒旋转装置。

综上所述，本发明实施例公开了一种晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备，其克服了传统片盒旋转升降设备的诸多技术缺陷。本实施例提供的晶圆片盒旋转装置及片盒旋转升降设备，缓解了晶圆腐蚀厚度不均匀的问题，提高了晶圆的腐蚀效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种晶圆片盒旋转装置，其特征在于，包括驱动器(1)、连杆轴(2)、控制器、转轴(5)和片盒提篮(3)；

其中，所述驱动器(1)与所述连杆轴(2)传动连接，用于驱动所述连杆轴(2)转动；所述片盒提篮(3)与所述连杆轴(2)固定连接，所述片盒提篮(3)用于盛放片盒(4)并能带动片盒(4)旋转；

所述驱动器(1)通过所述连杆轴(2)驱动所述片盒提篮(3)围绕所述连杆轴(2)的轴线旋转，并由所述片盒提篮(3)同步带动所述片盒转动；

所述连杆轴(2)水平设置；

所述驱动器(1)与所述转轴(5)相连，并驱动所述转轴(5)转动；所述片盒提篮(3)设有开口；所述转轴(5)上安装有挡光片(9)，所述驱动器(1)上固定有光电开关(8)，当所述开口面向操作侧时，所述转轴(5)带动所述挡光片(9)转动到正对所述光电开关(8)的位置并触发所述光电开关(8)；

所述光电开关(8)和所述驱动器(1)均与所述控制器电连接，当所述光电开关(8)触发后，所述控制器控制所述驱动器(1)停止工作。

2.根据权利要求1所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，还包括第一齿轮(6)和第二齿轮(7)，所述驱动器(1)与所述转轴(5)的输入端传动连接，用于驱动所述转轴(5)转动；

所述转轴(5)的输出端与所述第一齿轮(6)连接，第二齿轮(7)套接在所述连杆轴(2)上，所述第一齿轮(6)与所述第二齿轮(7)啮合。

3.根据权利要求2所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，所述转轴(5)竖直设置，所述第一齿轮(6)和所述第二齿轮(7)均为斜齿轮。

4.根据权利要求2所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，所述片盒提篮(3)包括提篮本体(31)和盖子(32)，所述提篮本体(31)与所述连杆轴(2)固定连接，所述提篮本体(31)上设置有用于放入或取出片盒(4)的开口，所述盖子(32)能够开合所述开口。

5.根据权利要求4所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，所述提篮本体(31)上靠近所述开口的位置安装有卡座(33)，所述卡座(33)与所述提篮本体(31)铰接，且所述卡座(33)能够将盖合在所述开口上的所述盖子(32)固定在所述提篮本体(31)上。

6.根据权利要求5所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，所述盖子(32)与所述提篮本体(31)铰接，且所述盖子(32)与所述提篮本体(31)铰接的一侧与所述卡座(33)分别位于所述开口相对的两侧。

7.根据权利要求1－6任一项所述的晶圆片盒旋转装置，其特征在于，所述片盒提篮(3)为两个，且两个所述片盒提篮(3)分别连接在连杆轴(2)的两端。

8.一种片盒旋转升降设备，其特征在于，包括权利要求1－7任一项所述的晶圆片盒旋转装置。

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