一种晶圆导片机构及应用该晶圆导片机构的湿法设备的制作方法

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆导片机构及应用该晶圆导片机构的湿法设备。

背景技术：

在半导体工艺设备中，以湿法设备为例，在晶圆装载区和晶圆卸载区之间需要进行晶圆托篮的交换。在交换晶圆托篮的过程中，需要利用晶圆导片机构将一个晶圆托篮内的晶圆片取出放置到另一晶圆托篮内。然而，目前的晶圆导片机构在交换晶圆时运动不稳定，容易对晶圆产生撞击、磨损、挤压等情况，从而使晶圆破损。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种晶圆导片机构及应用该晶圆导片机构的湿法设备，用以解决上述背景技术中存在的问题。

一种晶圆导片机构，包括安装壳体、用以夹持晶圆片的夹持组件、以及用以调整夹持组件使夹持组件进行弧形对开运动的联杆调节模组，所述夹持组件固定在安装壳体内，联杆调节模组固定在安装壳体的外侧，所述联杆调节模组包括固定在安装壳体上的气缸、与气缸的活塞杆相连的联动组件、以及转动曲柄，所述转动曲柄的一端固定在联动组件上、另一端与夹持组件的从安装壳体内伸出的端部相连。

优选地，所述夹持组件包括两个支撑板、夹持件、旋转轴杆和曲柄联动轴杆，所述两个支撑板设置于安装壳体的内侧，每个支撑板上均固定有夹持件，每个支撑板的两端部均螺纹固定有一个旋转轴杆，所述旋转轴杆通过转动阻挡组件与安装壳体相连；所述曲柄联动轴杆的一端螺纹固定在支撑板上、另一端穿过安装壳体与转动曲柄相连。

优选地，所述安装壳体包括两个相对设置的安装板、安装在两个安装板的侧边上的侧板、以及固定在其中一个安装板的顶部和底部的盖板，所述曲柄联动轴杆的一端螺纹固定在支撑板上、另一端从安装有盖板的安装板中伸出并与转动曲柄相连，转动曲柄与联动组件相连。

优选地，转动阻挡组件包括转动支座和转动阻挡槽盖，旋转轴杆穿过转动支座，转动支座设置于安装板的内侧，转动阻挡槽盖设置于安装板的外侧，转动支座和转动阻挡槽盖通过紧固件相固定。

优选地，所述联动组件包括调整板和联动安装杆，所述调整板的底部与气缸的活塞杆相连，调整板的板面上从上往下设置有多组安装孔，所述调整板通过设置在任一组安装孔内的紧固件与联动安装杆相固定，所述联动安装杆的两端分别固定有一个转动曲柄。

优选地，所述气缸与安装壳体底部的盖板之间还设置有支撑座。

优选地，所述转动曲柄包括上部曲柄和下部曲柄，所述上部曲柄的端面上设有凹槽和用以嵌装转动轴承的第一转动槽，凹槽的槽底上沿其长度方向设有止动槽；

所述下部曲柄的一端端面上设有止动孔、另一端端面上设有凸起部，凸起部上设有用以嵌装转动轴承的第二转动槽，下部曲柄扣合在凹槽内并使其凸起部抵接在上部曲柄的端面上，下部曲柄和上部曲柄通过穿过止动槽和止动孔的紧固件锁紧固定。

优选地，所述夹持件上设有多个固定孔，夹持板的上端部设置有齿沟结构，齿沟结构由多个连续的齿构成，每个齿均具有齿背、齿前、以及齿背与齿前相交处形成的齿尖，所述齿背倾斜设置，所述齿前包括第一段、垂直连接在第一段下端的第二段、以及连接在第二段下端的第三段，所述第一段和第三段均朝向与前一齿的齿背相背离的方向倾斜设置。

优选地，所述第一段的倾斜角度大于第三段的倾斜角度，第三段与前一齿的齿背之间的夹角为54°。

一种湿法设备，包括所述的晶圆导片机构。

本发明的有益效果是：

本申请通过联动调节模组带动夹持组件进行弧形对开运动，以实现夹持晶圆片的目的，晶圆片与夹持件接触更贴合，可以避免晶圆片在垂直升降后因夹持晶圆片的动作所带来的各方向的冲击与撞击而使晶圆破裂的问题，避免晶圆片表面出现磨损，保持工艺环境的洁净度。且本申请的晶圆导片机构可以自由装配在需要进行晶圆装载与卸载的湿法设备上，应用非常广泛，同时本身的晶圆导片机构可以夹持各种尺寸的晶圆片，适用范围广泛，通用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1是晶圆导片机构的正视图。

图2是晶圆导片机构的左视图。

图3是晶圆导片机构的右视图。

图4是晶圆导片机构的仰视图。

图5是晶圆导片机构的俯视图。

图6是联杆调节模组的结构示意图。

图7是转动曲柄的结构示意图。

图8是转动曲柄的爆炸图。

图9是夹持件的结构示意图。

图10是晶圆片夹在夹持件中的局部图。

图11是扣环的结构示意图。

图12是晶圆导片机构的使用状态图。

图中标号的含义为：

1为安装壳体，2为夹持组件，3为联杆调节模组，4为晶圆片，5为安装板，6为侧板，7为盖板，8为夹持件，9为支撑板，10为曲柄联动轴杆，11为旋转轴杆，12为固定孔，13为齿沟结构，14为齿背，15为齿前，16为齿尖，17为第一段，18为第二段，19为第三段，20为转动支座，21为转动阻挡槽盖，22为气缸，23为转动曲柄，24为支撑座，25为调整板，26为联动安装杆,27为安装孔，28为上部曲柄，29为下部曲柄,30为凹槽，31为第一转动槽，32为止动槽，33为止动孔，34为凸起部，35为第二转动槽,36为沟槽,37为转动轴承,38为扣环,39为圆环状本体，40为限位部。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

本发明给出一种晶圆导片机构，该晶圆导片机构可自由安装在半导体工艺设备上。半导体工艺设备包括晶圆装载区域和晶圆卸载区域的湿法设备。

本发明的晶圆导片机构包括安装壳体1、用以夹持晶圆片4的夹持组件2、以及用以调整夹持组件2使夹持组件2进行弧形对开运动的联杆调节模组3。

所述安装壳体1包括安装板5、侧板6和盖板7。所述安装板5设置有两个，两个安装板5相对设置。所述侧板6分别安装在安装板5的两侧边上，从而与两个安装板5构成一个框架结构，夹持组件2设置在该框架结构内，联杆调节模组3设置在该框架结构的外侧壁上。所述盖板7固定在其中一个安装板的顶部和底部，本实施例中，盖板7固定在位于左侧的安装板的顶部和底部，盖板7、安装板6和侧板7均为矩形板。

所述夹持组件2设置在安装壳体1内。所述夹持组件2包括夹持件8、支撑板9、曲柄联动轴杆10和旋转轴杆11。

所述夹持件8固定在支撑板9上，夹持件8用以夹持晶圆片4。夹持件8上设有多个固定孔12，夹持件8通过固定在固定孔12内的螺栓与支撑板9固定连接。

所述夹持件8的上端部设置有齿沟结构13，晶圆片4夹持在齿沟结构13内。齿沟结构13由多个连续的齿构成，每个齿均具有齿背14、齿前15、以及齿背14与齿前15相交处形成的齿尖16，每个齿的齿前与前一齿的齿背之间形成有用以卡住晶圆片的齿沟。

所述齿背14倾斜设置。所述齿前15包括第一段17、垂直连接在第一段下端的第二段18、以及连接在第二段下端的第三段19，所述第一段17和第三段19均朝向与前一齿的齿背相背离的方向倾斜设置。第一段17的倾斜角度大于第三段19的倾斜角度。本实施例中，齿背14向左上方倾斜，第一段17和第三段19向右上方倾斜，第三段19与前一齿的齿背之间的夹角为54°。

当晶圆片4放置在齿沟结构13内时，向左上方倾斜的齿背14会使晶圆片4向对侧移动，而向右上方倾斜的第三段19会将晶圆片4往上推，使晶圆片4朝着第二段18移动，从而使晶圆片4的端面与垂直的第二段18相贴合，从而将晶圆片4稳定卡在两个齿之间的齿沟内。在移动晶圆片4的过程中，通过夹持件上部特殊的齿沟结构13，能够使晶圆片4始终位于其原始固定位置，不会产生相对滑动或方向偏移等情况，从而避免晶圆片因位置偏移或晃动而造成损坏。

本实施例中，夹持件8采用耐化学性材料或合金材料或非金属材料一体注塑而成。所述耐化学性材料为铁氟龙、聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚丙烯、聚甲醛或聚砜中的任一种；合金材料为不锈钢、铝合金、钛合金或钨合金中的任一种；所述非金属材料为石英。

所述支撑板9设置有两个，两个支撑板9相对设置于安装壳体1内，每个支撑板9上均固定有夹持件8。

所述旋转轴杆11分别设置于支撑板9的两端部，旋转轴杆11的一端螺纹固定在支撑板9上、另一端与转动阻挡组件相固定，转动阻挡组件固定在相对应的安装板上，即左、右两个安装板上均安装有转动阻挡组件。

所述转动阻挡组件包括转动支座20和转动阻挡槽盖21。旋转轴杆11穿过转动支座20，转动支座20设置于安装板5的内侧，转动阻挡槽盖21设置于安装板5的外侧，转动支座20和转动阻挡槽盖21通过紧固件(如螺栓)相固定。所述转动支座20用于支撑旋转轴杆11，转动支座20为圆饼状结构，转动支座20的中央开设有一个用以使旋转轴杆11穿过的圆孔，该圆孔四周开设有四个螺栓孔。所述转动阻挡槽盖21为中央设有立柱的圆形盖，圆形盖上也开设有四个螺栓孔，当转动阻挡槽盖21由外向内固定到安装板后，利用螺栓将转动阻挡槽盖21和转动支座20固定为一体。

所述曲柄联动轴杆10用于联动两个支撑板9，使两个支撑板上的夹持件8转动，从而夹持或松开晶圆片。曲柄联动轴杆10设置于支撑板9的一侧，曲柄联动轴杆10的一端螺纹固定在支撑板9上、另一端穿过安装壳体的安装板(安装有盖板的安装板)与联杆调节模组3相连。

所述联杆调节模组3设置在安装壳体1的外侧，具体地，联杆调节模组3固定在安装壳体1的底部盖板上。

所述联杆调节模组3包括固定在底部盖板上的气缸22、与气缸22的活塞杆相连的联动组件、以及转动曲柄23，气缸22与安装壳体底部的盖板之间还可设置支撑座24，支撑座24可设计为凸型支撑座。

所述联动组件包括调整板25和联动安装杆26，所述调整板25的底部与气缸22的活塞杆相连，调整板25的板面上从上往下设置有多组安装孔27，所述调整板25通过设置在任一组安装孔内的紧固螺栓与联动安装杆26相固定。通过调整调整板25与联动安装杆26之间的紧固螺栓的安装孔位，可以调整左侧夹持件与右侧夹持件之间的间距，从而使本申请的晶圆导片机构可以适用于不同尺寸的晶圆片。

所述联动安装杆26的两端分别设置有一个转动曲柄23。

所述转动曲柄23的一端固定在联动安装杆26上、另一端与曲柄联动轴杆10的从安装壳体内伸出的端部(即曲柄联动轴杆10的从安装有盖板的安装板中伸出的端部)相连。

所述转动曲柄23包括上部曲柄28和下部曲柄29，上部曲柄28与下部曲柄29相扣合。

所述上部曲柄28的端面上设有凹槽30和用以嵌装转动轴承37的第一转动槽31，凹槽30的槽底上沿其长度方向设有止动槽32。

所述下部曲柄29的一端端面上设有止动孔33、另一端端面上设有凸起部34，凸起部34上设有用以嵌装转动轴承37的第二转动槽35。下部曲柄29扣合在凹槽30内并使其凸起部34抵接在上部曲柄28的端面上，下部曲柄29和上部曲柄28通过穿过止动槽32和止动孔33的紧固件(如止动螺栓)锁紧固定。

本实施例中，凹槽30为矩形槽，第一转动槽31为圆形槽，第一转动槽31设置于凹槽30的上方，凹槽30槽底的止动槽32为腰形槽。下部曲柄29由矩形板段、连接在矩形板段端部的凸起部构成，凸起部的厚度大于矩形板段的厚度，所述下部曲柄29的矩形板段扣合在凹槽内，下部曲柄29的矩形板段上的止动孔33为圆形孔。

所述第一转动槽31和第二转动槽35的槽壁上均设有两道用以安装扣环的沟槽36，转动轴承37卡在上、下两个扣环38之间，第一转动槽31和第二转动槽35上的两道沟槽之间的间距与转动轴承37的厚度相匹配，作为优选地，第一转动槽31和第二转动槽35上的两道沟槽36之间的间距均设为8.4mm。

所述扣环38包括圆环状本体39，所述圆环状本体39的两端部分别延伸出有限位部40，限位部40沿圆环状本体39的径向向内设置，两个限位部之间形成有间隙，本实施例中，限位部40为梯形块状结构。所述圆环状本体39卡在沟槽36内且其端部的限位部40从沟槽36内伸出。第一转动槽31和第二转动槽35内的转动轴承37均卡在上、下两个扣环38之间，这样可避免转动轴承37转动时出现前、后滑动的潜在性风险。

使用时，气缸22的活塞杆带动调整板25和联动安装杆26向上移动，联动安装杆26向上移动的过程中，会使左、右两个转动曲柄23转动，两个转动曲柄23会带动曲柄联动轴杆10转动，曲柄联动轴杆10带动左、右两个支撑板9打开，即两个支撑板9带着夹持件8弧形对开。交换晶圆托篮移动至夹持件之间的空隙内后，气缸22的活塞杆缩回，活塞杆带动调整板25和联动安装杆26向下移动，联动安装杆26带动左、右两个转动曲柄23逆向转动，从而使两个夹持件夹住晶圆片。

本实施例中，安装壳体1、支撑板9、旋转轴杆11、曲柄联动轴杆10、转动支座20、转动阻挡槽盖21、调整板25、联动安装杆26和转动曲柄23均采用不锈钢或阳极氧化铝合金制作而成，不锈钢具体可采用ss304不锈钢。

本申请通过联动调节模组带动夹持组件进行弧形对开运动，以实现夹持晶圆片的目的，晶圆片与夹持件接触更贴合，可以避免晶圆片在垂直升降后因夹持晶圆片的动作所带来的各方向的冲击与撞击而使晶圆破裂的问题，避免晶圆片表面出现磨损，保持工艺环境的洁净度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。