用于晶圆涂覆玻璃粉的盛料转移装置的制作方法

1.本发明属于制造半导体的设备技术领域，尤其涉及一种用于晶圆涂覆玻璃粉的盛料转移装置。


背景技术：

2.晶圆生产主要包括蚀刻、显影、沟槽蚀刻、玻璃钝化、金属化、清洗及划片等工艺。其中玻璃钝化工艺需要在晶圆表面的沟槽内涂覆填充玻璃粉。现有的涂覆方式主要有两种。其中一种是采用手工刮涂的方式，使沟槽内填充玻璃粉，另一种方式是利用自动化设备对晶圆表面涂覆玻璃粉，其原理是利用料框将晶圆放置于装有玻璃粉混合液的溶液池内，并对溶液池的两端分别通上正极和负极的电流，使玻璃粉形成带电离子状态，从而吸附在晶圆表面，使晶圆的表面及沟槽内整体均涂覆有玻璃粉。
3.现有自动化设备的料框均通过卡槽结构对晶圆的边沿实现固定，因而导致晶圆表面周边的局部区域被阻挡，无法对沟槽内填充玻璃粉，导致该局部区域最终无法形成完好的芯片，这样不仅会造成材料浪费，而且在后工序生产中还需要将此区域形成的次品芯片进行剔除，增加芯片筛分的工作量。另一方面，现有的自动化设备通常利用人工将晶圆取出，不可避免的会对晶圆表面及沟槽内形成的玻璃粉涂层造成擦拭、磨损，影响后续玻璃钝化的效果。


技术实现要素：

4.为解决现有技术不足，本发明提供一种用于晶圆涂覆玻璃粉的盛料转移装置，可防止晶圆表面局部玻璃粉涂覆不均，并且可完好的取出晶圆，避免在取出过程中损伤玻璃粉涂层。
5.为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：一种用于晶圆涂覆玻璃粉的盛料转移装置，包括：料框以及取料部件。
6.料框包括水平间隔设置的支撑杆，支撑杆的顶面沿长度方向开设有多处弧形槽，料框的两侧均设有侧挡杆，侧挡杆可沿晶圆的外侧上下滑动，侧挡杆沿长度方向设有限位轮，限位轮转动设于侧挡杆，限位轮圆周的中段均呈圆弧凹陷结构，弧形槽与限位轮组合使用，均用于与晶圆的圆周侧面接触。
7.取料部件设于料框上方，取料部件设有多组夹持组件，夹持组件对应设于弧形槽的上方，夹持组件均包括一对卡爪，卡爪下段朝中部弯曲，卡爪的下端均设有滚轮，用于与晶圆的外壁滚动接触，卡爪向下移动时，可推动侧挡杆沿着晶圆的外壁向下移动，卡爪之间的间距可根据与晶圆的接触部位自行调节。
8.进一步的，支撑杆沿长度方向间隔设有多块金属制成的圆形隔板，隔板的直径大于晶圆的直径，且当晶圆放置于料框时，晶圆与隔板同轴，弧形槽及限位轮均位于隔板之间，至少两块隔板两侧的外壁下段沿圆弧面设有圆弧结构的滑槽，侧挡杆穿设于滑槽内，侧挡杆沿着滑槽的轨迹上下移动。
9.进一步的，位于料框两端的隔板的外壁设有弹簧片，弹簧片的中段连接于隔板，弹簧片的两端分别设于两侧的侧挡杆下方，弹簧片处于自然状态时，侧挡杆位于隔板的腰部，此时晶圆的侧壁正好与限位轮中段的凹陷部位接触。
10.进一步的，卡爪的内壁具有凹槽，凹槽的宽度大于晶圆的厚度，凹槽的截面为圆弧结构。
11.进一步的，滚轮圆周的中段均呈圆弧凹陷结构，且凹陷部位的宽度大于晶圆的厚度。
12.进一步的，滚轮的外径小于限位轮中段的外径。
13.进一步的，卡爪之间设有具有弹性的弹性带，弹性带的两端分别连接于两侧的卡爪中段，弹性带的宽度大于晶圆的厚度，当晶圆处于夹持组件内时，弹性带的中段与晶圆的顶部圆弧外壁接触，且弹性带呈绷紧状态，以使卡爪向中间收拢，弹性带施加给晶圆向下的力小于弹性带施加给卡爪的拉力。
14.进一步的，夹持组件还包括导轨，卡爪的上端均滑动设于导轨，导轨的两端与对应的卡爪之间均设有弹簧，弹簧呈自然状态时，卡爪移向导轨的中部。
15.进一步的，取料部件设于一升降装置的伸缩杆上，通过升降装置控制取料部件上升及下降，升降装置设于一直线输送模块，以转移晶圆。
16.本发明的有益效果在于：料框通过支撑杆上的弧形槽结构以及限位轮中段的圆弧凹陷结构与晶圆的侧壁接触，避免料框的任何部位遮挡晶圆的表面，从而保证玻璃粉可涂覆于晶圆的整个表面，避免在晶圆的边沿处产生次品区域。取料部件通过滚轮以及具有圆弧形截面的凹槽与晶圆的外壁接触，可防止在取料过程中蹭掉晶圆表面的玻璃粉，很好的保证了晶圆表面玻璃粉的完整性。并且利用弹性带带动卡爪对晶圆进行夹持，具有更加平缓的夹持力，能有效防止压碎晶圆，并且能保证晶圆在转移图中的平稳性。
附图说明
17.本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。
18.图1示出了本技术的一种优选实施例。
19.图2示出了图1中a处的放大图。
20.图3示出了料框的构造。
21.图4示出了图3中b处的放大图。
22.图5示出了取料部件在料框内夹取晶圆时的状态示意图。
23.图6示出了图5中c处的放大图。
24.图7示出了取料部件在料框内夹取晶圆时的侧面视图。
25.图8示出了图7沿e-e方向的剖视图。
26.图9示出了图8中d处的放大图。
27.图10示出了取料部件在料框内将晶圆取出时的状态示意图。
28.图中标记：溶液池-10、升降气缸-11、料框-20、支撑杆-21、弧形槽-211、侧挡杆-22、限位轮-221、隔板-23、滑槽-231、弹簧片-24、取料部件-30、夹持组件-31、卡爪-32、凹槽-321、滚轮-33、导轨-34、弹簧-35、弹性带-36、升降装置-37、直线输送模块-38。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明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。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中需要说明的是，术语“中部”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。
32.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1所示，一种用于晶圆涂覆玻璃粉的盛料转移装置，包括：料框20以及取料部件30。
34.具体的，料框20可升降地设于溶液池10上方，溶液池10内装有掺和有玻璃粉的溶液。料框20作为盛料装置用于放置晶圆，并通过料框20的移动将晶圆浸没在玻璃粉溶液内，使晶圆的表面及沟槽涂覆形成玻璃粉涂层。如图1所示，溶液池10设有升降气缸11用于驱动料框20升降。
35.更具体的，如图3、图4所示，料框20包括水平间隔设置的支撑杆21，支撑杆21的顶面沿长度方向开设有多处弧形槽211。两根支撑杆21的弧形槽成对使用，用于支撑晶圆下段圆弧的两侧壁。采用间隔设置的支撑杆21，其目的在于使晶圆表面多余的玻璃粉溶液顺利落入溶液池10内。
36.更具体的，如图3至图6以及图10所示，料框20的两侧均设有侧挡杆22。侧挡杆22沿长度方向设有限位轮221，限位轮221转动设于侧挡杆22，以实现与晶圆侧边的滚动接触，防止损坏晶圆。限位轮221圆周的中段均呈圆弧凹陷结构，以及避免遮挡晶圆的表面及沟槽。弧形槽211与限位轮221组合使用两根侧挡杆22的处于相同截面的一个限位轮221与两根支撑杆21处于相同截面的一处弧形槽211限制一块晶圆的底部及两侧，且弧形槽211与限位轮221均与晶圆的圆周侧面接触，以避免遮挡晶圆的表面及沟槽。侧挡杆22可沿晶圆的外侧上下滑动设置，以方便向料框20内放入及取出晶圆。
37.具体的，如图1所示，取料部件30设于料框20上方。取料部件30设于一升降装置37的伸缩杆上，通过升降装置37控制取料部件30上升及下降，升降装置37设于一直线输送模块38，取料部件30作为转移装置用于转移晶圆。
38.更具体的，取料部件30设有多组夹持组件31，夹持组件31对应设于弧形槽211的上方，夹持组件31的数量与同一根支撑杆21上弧形槽211的数量相同，且位置一一对应。
39.更具体的，如图2、图5以及图7至图10所示，夹持组件31均包括一对卡爪32，卡爪32下段朝中部弯曲，当夹持晶圆时，卡爪32下端之间的间距小于晶圆的直径。
40.优选的，如图2所示，卡爪32的下端均设有滚轮33，用于与晶圆的外壁滚动接触，以防止损伤晶圆。卡爪32向下移动时，可推动侧挡杆22沿着晶圆的外壁向下移动，并且通过限
位轮221与滚轮33滚动接触，可使侧挡杆22顺利下滑，减小侧挡杆22移动时的阻力，卡爪32之间的间距可根据滚轮33与晶圆的接触部位自行调节。当滚轮33与晶圆中部最大直径处的外壁接触时，卡爪32呈张开状态，当滚轮33越过晶圆的直径部位时，卡爪32之间的间距将逐渐缩小，滚轮33将始终与晶圆的外壁贴合。
41.优选的，如图3、图7以及图10所示，支撑杆21沿长度方向间隔设有多块金属制成的圆形隔板23，隔板23的直径大于晶圆的直径，且当晶圆放置于料框20时，晶圆与隔板23同轴。弧形槽211及限位轮221均位于隔板23之间。
42.进一步优选的，如图5、图6所示，至少两块隔板23两侧的外壁下段沿圆弧面设有圆弧结构的滑槽231，侧挡杆22穿设于滑槽231内，侧挡杆22沿着滑槽231的轨迹上下移动，从而保证限位轮221始终与晶圆外壁接触，以实现对晶圆的持续固定作用，直至夹持部件30将晶圆取出。
43.优选的，如图5、图6所示，位于料框20两端的隔板23的外壁设有弹簧片24，弹簧片24的中段连接于隔板23，弹簧片24的两端分别设于两侧的侧挡杆22下方，弹簧片24处于自然状态时，侧挡杆22位于隔板23的腰部，此时晶圆的侧壁正好与限位轮221中段的凹陷部位接触。通过弹簧片24可使侧挡杆22自动上升至晶圆高度方向的中段位置，实现对晶圆两侧的限位作用。并且在卡爪32的压力作用下通过弹性变形，使侧挡杆22缓慢下降，以便于夹持组件31取出晶圆。
44.优选的，如图2所示，卡爪32的内壁具有凹槽321，凹槽321的宽度大于晶圆的厚度，夹持组件31取出夹出晶圆时，晶圆的侧壁与凹槽321的底面接触，以防止晶圆掉落。
45.进一步优选的，凹槽321的截面为圆弧结构，以避免凹槽321的内壁与晶圆的表面及沟槽接触，防止蹭掉晶圆表面的玻璃粉。
46.优选的，如图2所示，滚轮33圆周的中段均呈圆弧凹陷结构，且凹陷部位的宽度大于晶圆的厚度。通过滚轮33中段的凹陷结构可将晶圆准确的导向卡爪32内，防止晶圆在夹持组件31内发生偏斜。
47.优选的，如图8、图9所示，滚轮33的外径小于限位轮221中段的外径，以便于滚轮33顺利进入限位轮221与晶圆的侧壁之间，使滚轮33代替限位轮221与晶圆外壁接触，从而使夹持组件31将晶圆取出。
48.优选的，如图1、图5、图8以及图10所示，卡爪32之间设有具有弹性的弹性带36，弹性带36的两端分别连接于两侧的卡爪32中段，弹性带36的宽度大于晶圆的厚度。
49.如图8所示，当晶圆处于夹持组件31内时，弹性带36的中段与晶圆的顶部圆弧外壁接触，且弹性带36呈绷紧状态，以使卡爪32向中间收拢，从而保持对晶圆的稳定夹持状态。
50.更具体的，弹性带36施加给晶圆向下的力小于弹性带36施加给卡爪32的拉力，在每组夹持组件31使用前需要调试弹性带36在卡爪32上的安装位置。使弹性带36在卡爪32上的安装位置高于夹持晶圆的半径位置。如果弹性带36在卡爪32上的安装位置太靠下，则会导致晶圆施加给弹性带36向上的力过大，导致弹性带36产生的向下反作用力相应的增加，则很有可能晶圆弹出。
51.弹性带36不仅用于收拢卡爪32，以夹持晶圆，弹性带36可使卡爪32自行收拢，结构简单，避免使用复杂的电气控制的零部件。而且还作为限位使用，防止晶圆向上移动，使晶圆在夹持组件31内更加稳定，避免在转移途中因设备的振动或上下输送时使晶圆上下晃
动。同时弹性带36施加的压力更加平顺，对晶圆产生的冲击较小，可有效避免损坏晶圆。由于晶圆材质较脆，现有的夹持设备通常利用电气类零部件夹持晶圆，在使用过程中经常因夹持位置偏差或夹持力过大而导致晶圆碎裂。
52.优选的，如图8所示，夹持组件31还包括导轨34，卡爪32的上端均滑动设于导轨34，导轨34的两端与对应的卡爪32之间均设有弹簧35，弹簧35呈自然状态时，卡爪32移向导轨34的中部。
53.通过两侧弹簧35的作用，使卡爪32始终处于导轨34的中段，即保持卡爪32在夹持组件31上具有相对固定的位置，防止卡爪32偏向导轨34的一侧。同时，弹簧35还为卡爪32提供辅助的夹持力，以保证连同弹性带36一起施加给卡爪32的夹持力大于弹性带36施加给晶圆的下压力，进一步防止晶圆从夹持组件31内弹出。
54.具体实施方式：当夹持部件30向下移动，使各个夹持组件31对应移向每块晶圆时，滚轮33将首先与晶圆上段的外壁滚动接触，接着滚轮33将与限位轮221接触，并且滚轮33将处于限位轮221与晶圆外壁之间；夹持部件30继续下移，卡爪32将通过滚轮33与限位轮221滚动接触以推动侧挡杆22沿着滑槽231向下移动，在此过程中晶圆将逐步进入卡爪32内，直至晶圆的侧壁与卡爪32下段的内壁接触，以及晶圆的顶部外壁与弹性带36接触，此时晶圆将完全固定在卡爪32之间。随后夹持部件30便可向上移动，将晶圆从料框20内取出。整个过程夹持部件30均没有任何部位与晶圆的表面及沟槽接触，从而保证了晶圆表面玻璃粉涂层的完整性。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。