一种去胶剥离机的高压剥离装置的制作方法

1.本发明涉及一种高压剥离装置，用于去胶剥离机中对晶圆的表面进行去胶和剥离金属。


背景技术：

2.在半导体技术领域中，需要在晶圆的表面生成金属层，目前的通常做法是先在晶圆上生成一层光刻胶，然后进行刻蚀形成线条槽，然后通过金属离子蒸发公司在光刻胶表面和晶圆线条槽内形成金属层，最终通过去胶和剥离工艺将无用的光刻胶和金属层去除，而保留线条槽内的金属。而目前的剥离装置的结构是通过将晶圆安装在旋转的晶圆卡座上，晶圆卡座处于清洗腔内，然后通过偏摆的喷头对晶圆表面进行喷淋剥离液，然目前的这种结构存在以下缺陷:1、目前的喷淋过程中需要大量的剥离液，容易造成剥离液的浪费，并且去胶剥离的效率慢；2、目前的喷淋过程中，剥离液会溅射到清洗腔的各个地方，导致对内部其他的部位进行腐蚀；3.目前的晶圆的去胶剥离时可能背面也需要了冲洗，但是目前的背面的喷头角度不可调节，导致背面的去胶剥离效果并不理想。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种去胶剥离机的高压剥离装置，该高压剥离装置能够更好的去胶剥离，减少剥离液的消耗，也减少了剥离液的飞溅。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种去胶剥离机的高压剥离装置，包括外腔体，所述外腔体内安装有清洗腔，所述清洗腔内转动安装有卡装晶圆的晶圆卡座，所述晶圆卡座由旋转动力装置驱动，所述清洗腔包括外固定圈、内固定圈和活动罩壳，所述晶圆卡座处于内固定圈内，所述外固定圈和内固定圈固定于外腔体的底部，所述活动罩壳升降安装于外腔体上且处于外固定圈和内固定圈之间，所述活动罩壳的上端设置有喷淋窗口，所述活动罩壳由第一升降动力装置驱动，当活动罩壳处于下止点时，晶圆卡座从喷淋窗口露出，所述外腔体内位于清洗腔的外侧设置有第一升降摆臂和第二升降摆臂，所述第一升降摆臂和第二升降摆臂的末端分别安装有常压喷嘴和高压喷嘴，所述清洗腔还安装有对晶圆底面喷淋的下喷嘴，所述下喷嘴、常压喷嘴和高压喷嘴分别与剥离液供应系统连通，所述外腔体的底部处于清洗腔的外侧设置有外排液口，所述外腔体的底部处于外固定圈和内固定圈之间设置有中间排液口，外腔体的底部处于内固定圈内设置有内排液口，所述外排液口、中间排液口和内排液口均与废液收集系统管道连通，所述外腔体上还设置有抽气口和进料口，所述进料口处安装有进料口封堵装置，所述抽气口与抽气系统相连通。
5.作为一种优选的方案，所述活动罩壳包括罩壳本体，所述喷淋窗口设置于罩壳本体的上端中部，所述罩壳本体的通过升降结构安装于所述外腔体上，所述罩壳本体的下端设置有环形嵌槽，所述内固定圈处于所述环形嵌槽内，该活动罩壳结构合理，利用环形嵌槽可以进一步防护内固定圈，这样就形成了两道防护屏障，进一步避免剥离液溅射出清洗腔外部。
6.作为一种优选的方案，所述升降结构包括若干根升降连杆，所述升降连杆上端伸入环形嵌槽内且与罩壳本体相互固定，所述升降连杆的下端滑动贯穿内固定圈和外腔体的底部，所述升降连杆的下端与所述第一升降动力装置连接，该升降结构安装比较方便，也节省了内部空间。
7.作为一种优选的方案，所述罩壳本体的外部还设置有外罩壳，所述外罩壳的与罩壳本体之间形成了环形空间，所述外罩壳的下端处于外固定圈和内固定圈之间，所述外罩壳的下端低于罩壳本体的下端，这样，利用外罩壳可以进一步的提高防护能力。
8.作为一种优选的方案，所述中间排液口和内排液口的数量均为多个且成圆周布置，所述外腔体的底部上分别设置有与中间排液口和内排液口位置对应的中间环槽和内环槽，这样利用中间环槽和内环槽可以对剥离液进行汇集，方便从中间排液口和内排液口中排出。
9.作为一种优选的方案，所述剥离液供应系统包括新液储罐和回收液储罐，所述新液储罐通过新液供应系统与高压喷嘴相连通，所述回收液储罐通过回收液供应系统与下喷嘴和常压喷嘴连通；所述废液收集系统通过回收液补充管路与回收液储罐连通，所述回收液补充管路上设置有过滤器，这样，开始时常压喷淋时可以采用回收液进行喷淋，而当喷淋一段时间后，此时光刻胶去除了大部分，晶圆表面的金属线条已经部分露出或者全部露出，此时再利用高压的新液进行喷淋去胶，从而在保证良好的去胶剥离效果的同时，减少了剥离液消耗。
10.作为一种优选的方案，所述晶圆卡座包括安装可拆卸固定于外腔体底部且处于内固定圈内的安装底座，所述安装底座上转动安装有卡座本体，所述卡座本体上设置有方便定位晶圆的卡爪盘，所述外腔体的下方固定有所述的旋转动力装置，所述旋转动力装置的动力端与所述卡座本体固定，所述下喷嘴通过角度调节机构安装于安装底座上，所述喷淋窗口的中心与卡爪盘的中心同心。
11.作为一种优选的方案，所述角度调节机构包括固定于安装底座上且倾斜设置的固定支架，所述固定支架上设置倾斜的调节条孔，所述调节条孔的延伸方向中具有一个径向分方向，所述调节条孔内安装有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓连接有调节支架，所述下喷嘴固定于所述调节支架上，通过松开锁紧螺栓就能改变调节支架角度，并且调节支架可以在调节条孔的范围内滑动，从而不但改变下喷嘴的角度，而且能改变喷射的位置，从而改变喷射压力，这样晶圆背面的清除效果也更好。
12.采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该高压剥离装置，包括外腔体，所述外腔体内安装有清洗腔，所述清洗腔内转动安装有卡装晶圆的晶圆卡座，所述晶圆卡座由旋转动力装置驱动，所述清洗腔包括外固定圈、内固定圈和活动罩壳，所述晶圆卡座处于内固定圈内，所述外固定圈和内固定圈固定于外腔体的底部，所述活动罩壳升降安装于外腔体上且处于外固定圈和内固定圈之间，所述活动罩壳的上端设置有喷淋窗口，所述活动罩壳由第一升降动力装置驱动，当活动罩壳处于下止点时，晶圆卡座从喷淋窗口露出，所述外腔体内位于清洗腔的外侧设置有第一升降摆臂和第二升降摆臂，所述第一升降摆臂和第二升降摆臂的末端分别安装有常压喷嘴和高压喷嘴，所述清洗腔还安装有对晶圆底面喷淋的下喷嘴，所述下喷嘴、常压喷嘴和高压喷嘴分别与剥离液供应系统连通，所述外腔体的底部处于清洗腔的外侧设置有外排液口，所述外腔体的底部处于外固定圈和内固定圈之间设
置有中间排液口，外腔体的底部处于内固定圈内设置有内排液口，所述外排液口、中间排液口和内排液口均与废液收集系统管道连通，所述外腔体上还设置有抽气口和进料口，所述进料口处安装有进料口封堵装置，所述抽气口与抽气系统相连通，因此，工作时，首先活动罩壳由第一升降动力装置驱动下降的下止点，此时晶圆卡座露出，然后方便机械手从进料口处放入晶圆，晶圆放置后以后，活动罩壳上升就将整个晶圆卡座和晶圆包围，然后所述第一升降摆臂和第二升降摆臂先后带动常压喷嘴和高压喷嘴偏转到晶圆上方后下降，常压喷嘴先对晶圆表面进行常压喷淋，同时下喷嘴也喷出剥离液，由于剥离液持续与晶圆表面接触，因此剥离液会取出光刻胶以及附着在光刻胶上的金属层，当常压喷淋一段时间后，晶圆表面的光刻胶要么已经脱落，要么就已经松动，此时再通过高压喷嘴先对晶圆表面进行高压喷淋，该处描述的高压并不是一个绝对值，是在晶圆压力承受范围内的基础上提高了喷淋压力，在喷射压力较高的情况下，剥离液会将晶圆表面松动的光刻胶和金属层冲刷，从而去胶剥离的效果更好更彻底，在整个喷淋过程中，活动罩壳弧对溅射的剥离液进行防护，尽可能的使剥离液处于清洗腔内，而不溅射到外部，同时整个过程在一个相对封闭的环境下，抽气系统会持续抽气，从而将剥离液散发的气味排出方便统一处理，该高压剥离装置在喷淋过程中进行了更好的防护，同时利用常压喷淋和高压喷淋交替使用可以减少喷淋时间，提高去胶剥离效果，减少剥离液的消耗。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
14.图1是本发明实施例的立体结构图；
15.图2是本发明实施例隐藏了外腔体上盖的立体图；
16.图3是隐藏了外腔体上盖的俯视图；
17.图4是图3在a-a处的剖视图；
18.图5是立体剖视图；
19.图6是剥离液供应系统的示意图；
20.附图中：1、外腔体；101、进料口；102、上盖；103、抽气口；104、中间环槽；105、内环槽；2、清洗腔；201、罩壳本体；202、喷淋窗口；203、环形嵌槽；204、外罩壳；205、外固定圈；206、内固定圈；3、晶圆卡座；301、安装底座；302、旋转动力装置；303、卡座本体；4、第二升降摆臂；5、第一升降摆臂；6、进料口封堵装置；601、封堵板；602、封堵气缸；7、外排液口；8、角度调节机构；801、固定支架；802、调节支架；803、调节条孔；9、升降连杆；10、第一升降动力装置；11、中间排液口；12、内排液口；13、过滤器；14、回收液补充管路；15、回收液储罐；16、新液储罐；17、回收液供应系统；18、新液供应系统。
具体实施方式
21.下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
22.如图1至图6所示，一种去胶剥离机的高压剥离装置，包括外腔体1，所述外腔体1包括外腔体1主体和铰接在外腔体1主体上方的上盖102，所述外腔体1内安装有清洗腔2，所述清洗腔2内转动安装有卡装晶圆的晶圆卡座3，所述晶圆卡座3由旋转动力装置302驱动。
23.所述清洗腔2包括外固定圈205、内固定圈206和活动罩壳，所述晶圆卡座3处于内
固定圈206内，所述外固定圈205和内固定圈206固定于外腔体1的底部，所述活动罩壳升降安装于外腔体1上且处于外固定圈205和内固定圈206之间，所述活动罩壳的上端设置有喷淋窗口202，所述活动罩壳由第一升降动力装置10驱动，当活动罩壳处于下止点时，晶圆卡座3从喷淋窗口202露出，
24.所述外腔体1内位于清洗腔2的外侧设置有第一升降摆臂5和第二升降摆臂4，所述第一升降摆臂5和第二升降摆臂4的末端分别安装有常压喷嘴和高压喷嘴，其中第一升降摆臂5和第二升降摆臂4的结构采用的是目前常规的结构，其偏摆方式采用偏摆电机实现驱动，而升降动作则采用第二升降动力装置驱动。本实施例中，第一升降动力装置10和第二升降动力装置均采用气缸驱动。
25.所述清洗腔2还安装有对晶圆底面喷淋的下喷嘴，所述下喷嘴、常压喷嘴和高压喷嘴分别与剥离液供应系统连通，所述外腔体1的底部处于清洗腔2的外侧设置有外排液口7，所述外腔体1的底部处于外固定圈205和内固定圈206之间设置有中间排液口11，外腔体1的底部处于内固定圈206内设置有内排液口12，所述外排液口7、中间排液口11和内排液口12均与废液收集系统管道连通，所述外腔体1上还设置有抽气口103和进料口101，所述进料口101处安装有进料口封堵装置6，所述抽气口103与抽气系统相连通。其中，进料口封堵装置6包括一个封堵板601，封堵板601滑动安装在进料口101处且由封堵气缸602驱动。抽气系统一般都是半导体生产车间中自带的抽气系统。
26.如图4和图5所示，其中所述晶圆卡座3包括安装可拆卸固定于外腔体1底部且处于内固定圈206内的安装底座301，所述安装底座301上转动安装有卡座本体303，其中卡座本体303为目前的常规结构，所述卡座本体303上设置有方便定位晶圆的卡爪盘，卡爪盘采用的若干各个支撑柱构成，每个支撑柱上有个支撑台阶，晶圆放在支撑台阶上并有支撑柱定位，旋转时晶圆会带动一起旋转，所述外腔体1的下方固定有所述的旋转动力装置302，所述旋转动力装置302的动力端与所述卡座本体303固定，所述下喷嘴通过角度调节机构8安装于安装底座301上，所述喷淋窗口202的中心与卡爪盘的中心同心，其中，该旋转动力装置302为驱动电机，驱动电机的输出轴与卡座本体303连接驱动其旋转。
27.其中，所述角度调节机构8包括固定于安装底座301上且倾斜设置的固定支架801，所述固定支架801上设置倾斜的调节条孔803，所述调节条孔803的延伸方向中具有一个径向分方向，所述调节条孔803内安装有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓连接有调节支架802，所述下喷嘴固定于所述调节支架802上，通过松开锁紧螺栓就能改变调节支架802角度，并且调节支架802可以在调节条孔803的范围内滑动，从而不但改变下喷嘴的角度，而且能改变喷射的位置，从而改变喷射压力，这样晶圆背面的清除效果也更好。
28.如图4和图5所示，所述活动罩壳包括罩壳本体201，所述喷淋窗口202设置于罩壳本体201的上端中部，所述罩壳本体201的通过升降结构安装于所述外腔体1上，所述罩壳本体201的下端设置有环形嵌槽203，所述内固定圈206处于所述环形嵌槽203内，该活动罩壳结构合理，利用环形嵌槽203可以进一步防护内固定圈206，所述升降结构包括若干根升降连杆9，所述升降连杆9上端伸入环形嵌槽203内且相互固定，其中在环形嵌槽203内粘结有一个连接环，连接环与升降连杆9固定，从而完成与活动罩壳固定，所述升降连杆9的下端滑动贯穿内固定圈206和外腔体1的底部，所述升降连杆9的下端与所述第一升降动力装置10连接，该升降结构安装比较方便，也节省了内部空间。
29.当然，本实施例中，为了更好的防护剥离液，所述罩壳本体201的外部还设置有外罩壳204，所述外罩壳204的与罩壳本体201之间形成了环形空间，所述外罩壳204的下端处于外固定圈205和内固定圈206之间，所述外罩壳204的下端低于罩壳本体201的下端，这样，利用外罩壳204可以进一步的提高防护能力。
30.本实施例中，所述中间排液口11和内排液口12的数量均为多个且成圆周布置，而外排液口7的数量为两个，所述外腔体1的底部上分别设置有与中间排液口11和内排液口12位置对应的中间环槽104和内环槽105，这样利用中间环槽104和内环槽105可以对剥离液进行汇集，方便从中间排液口11和内排液口12中排出。
31.如图6所示，所述剥离液供应系统包括新液储罐16和回收液储罐15，所述新液储罐16通过新液供应系统18与高压喷嘴相连通，所述回收液储罐15通过回收液供应系统17与下喷嘴和常压喷嘴连通；所述废液收集系统通过回收液补充管路14与回收液储罐15连通，所述回收液补充管路14上设置有过滤器13，这样，常压喷淋时可以采用回收液进行喷淋，回收的剥离液浓度相对较低，通过过滤器13过滤后去除了固体颗粒物，而当喷淋一段时间后，此时光刻胶去除了大部分，晶圆表面的金属线条已经部分露出或者全部露出，此时再利用高压的新液进行喷淋去胶，从而在保证良好的去胶剥离效果的同时，减少了剥离液消耗。
32.本实施例中提到的气路系统、电机等执行装置均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版smc培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。