[发明专利]一种晶圆翻转及安全保护设备和晶圆清洗方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于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。

背景技术

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(Chemical Mechanical Polishing,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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。