CN103008301B - 晶圆片双面刷洗机 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆片双面刷洗机，具有位于双面刷洗段输送机构尾端的双面刷洗装置，双面刷洗装置包括刷洗支座、两个可从内部喷液的毛刷、两根同步转动的刷洗轴组件和驱动刷洗轴组件旋转的驱动组件，刷洗轴组件可旋转地支承在刷洗支座上，刷洗支座安装在机架上，毛刷分别套装在相应的刷洗轴组件上，两个毛刷分别位于待测晶圆片的两侧；还包括使位于双面刷洗装置内的晶圆片旋转的晶圆片旋转驱动装置；还包括下料装置；还包括将冲洗段输送机构上的晶圆片推送至下料晶圆片盒上的卸片装置。本发明自动化程度高，对晶圆片的正反面同步进行刷洗，刷洗效果好，对去除0.3微米以下的微小颗粒有着明显的效果，解决了其它设备无法清洗的难题，有效保证晶圆片表面高要求的洁净度，达到了2寸晶圆片表面洁净度0.3微米的颗粒≤30颗的高要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆片双面刷洗机。
背景技术
目前，在晶圆片的制造过程中，众所皆知的是，由已经实施过的制造操作程序所遗留在晶片表面的不必要残留必须加以清洗。此般的制造操作范例包括有等离子体蚀刻和化学机械抛光法。若不必要的残留物质和微粒在连续的制造操作过程中遗留在晶片的表面，这些残留物质和微粒将会造成如晶片表面刮伤和金属化特征间的不适当的交互作用等瑕疵。在一些案例中，此般瑕疵可能导致晶片上的装置变得无法运作。欲避免由于丢弃具有无法运作的装置的晶片而所造成的额外费用，因此，当在晶片表面上遗留不必要的残余物的制造操作程序之后，必须适当并有效率地清洗晶片。在化学机械抛光工艺后实施的清洗步骤可以是：利用旋转的清洁刷在刷洗机内清洗晶片表面，利用清洁刷的旋转动作和清洁刷施加在晶片的压力，帮助剩余浆料从晶片表面上移除。
但是，公知化学机械抛光后晶片清洗设备多是单面刷，清洗工艺复杂，无法达到令人满意的清洁效率，沿着晶片表面的边缘可以看见剩余浆料和大量缺陷，另外，对晶圆片的二次污染也很严重，自动化率也不高，因此，产业上还需要一种晶圆片双面刷洗机，来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种晶圆片双面刷洗机，它自动化程度高，对晶圆片的正反面同步进行刷洗，刷洗效果好，节省了清洗工艺，避免了在流转过程中对晶圆片的二次污染。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种晶圆片双面刷洗机，它包括机架和控制系统；还包括输送装置，输送装置依次包括喷雾清洗段输送机构、双面刷洗段输送机构、冲洗段输送机构和可垂直翻转的翻转桥段输送机构；还包括上料装置，上料装置上装有上料晶圆片盒，上料装置位于输送装置的起始侧；还包括与上料装置配合将上料晶圆片盒内的晶圆片推送至输送装置上的推片装置，推片装置位于上料装置的左侧；还包括喷雾清洗装置，喷雾清洗装置位于喷雾清洗段输送机构的上方；还包括具有若干喷头的喷淋冲洗装置，若干喷头分别位于冲洗段输送机构的上、下两侧；还包括位于双面刷洗段输送机构尾端的双面刷洗装置，双面刷洗装置包括刷洗支座、两个可从内部喷液的毛刷、两根同步转动的刷洗轴组件和驱动刷洗轴组件旋转的驱动组件，刷洗轴组件可旋转地支承在刷洗支座上，刷洗支座安装在机架上，毛刷分别套装在相应的刷洗轴组件上，两个毛刷分别位于晶圆片的两侧；还包括使位于双面刷洗装置内的晶圆片旋转的晶圆片旋转驱动装置；还包括下料装置，下料装置上装有下料晶圆片盒，下料装置位于输送装置的尾侧；还包括将冲洗段输送机构上的晶圆片推送至下料晶圆片盒上的卸片装置。
进一步，所述的机架上安装有与喷雾清洗段输送机构配合压紧晶圆片的毛刷压紧装置，毛刷压紧装置位于喷雾清洗段输送机构的上方，毛刷压紧装置包括毛刷座和压紧毛刷，毛刷座固定连接在机架上，压紧毛刷可旋转地支承在毛刷座上。
进一步，所述的推片装置包括推片连接板、推头以及固定连接在机架上的推片气缸和支撑组件，推片连接板的一端安装在推片气缸上，推片连接板的另一端与推头固定连接，并且推片连接板的该端抵接在支撑组件上。
进一步，所述的上料装置和下料装置均包括电动执行器连接板、固定晶圆片盒的装片盒组件以及使电动执行器连接板上下移动的电动执行器，电动执行器安装在机架上，电动执行器连接板的一端安装在电动执行器上，另一端与装片盒组件固定连接。
进一步，所述的装片盒组件包括立板、底板、安装板和可在机架上滚动的滚轮组，所述的立板的一端与电动执行器连接板固定连接，另一端与底板固定连接，滚轮组安装在立板与底板之间，安装板安装在底板上。
进一步，所述的晶圆片旋转驱动装置包括旋转臂、驱动轴、螺纹齿轮、从动齿轮、从动轴、带轮副、辊轴和驱动驱动轴旋转的动力组件以及可紧贴双面刷洗段输送机构上的晶圆片并使其旋转的旋转辊，驱动轴可旋转地支承在机架上，螺纹齿轮套装在驱动轴上，从动齿轮套装在从动轴上，从动轴可旋转地支承在机架上，旋转臂可旋转地支承在从动轴上，从动轴通过带轮副与辊轴连接，辊轴可旋转地支承在旋转臂上，旋转辊固定连接在辊轴的端头，螺纹齿轮与从动齿轮啮合。
进一步，所述的晶圆片旋转驱动装置上还设置有旋转辊退避移动机构，旋转辊退避移动机构包括执行器连接头、执行器连接杆、双杆端连接头和可使执行器连接杆移动的执行器，执行器连接杆的一端与执行器连接，执行器连接杆的另一端与执行器连接头固定连接，双杆端连接头的一端与执行器连接头铰接，另一端与所述的旋转臂铰接。
进一步，所述的卸片装置包括气缸连接板、提升气缸安装板、提升气缸、提升连接板、使气缸连接板水平移动的卸片执行器以及具有挡板的挡板组件，挡板组件安装在提升连接板上，提升连接板安装在提升气缸的活塞杆上，提升气缸安装在提升气缸安装板上，提升气缸安装板固定连接在气缸连接板上，气缸连接板与卸片执行器连接，卸片执行器安装在机架上。
进一步，所述的机架上设置有活性剂储液箱。
更进一步，所述的机架的底部设置有滑轮组。
采用了上述技术方案后，双面刷洗装置可以实现对精圆片的双面刷洗，并配合晶圆片旋转驱动装置对晶圆片进行旋转，达到对晶圆片的全方位刷洗，刷洗效果好，而且工作效率高，再配合自动的输送装置、上料装置、下料装置、卸片装置和清洗系统，并利用控制系统对其进行控制，自动化程度高，在流转过程中，不需要人为对晶圆片进行触碰，完成设置在一个清洗箱了进行，避免了在流转过程中对晶圆片的二次污染；毛刷压紧装置的设置为了避免晶圆片在初次喷雾清洗装置时飞出现象；旋转辊退避移动机构可以使得在双面刷洗过程中的晶圆片能够退避移动，旋转辊的尺寸切换可根据晶圆片的尺寸选择进行自动切换。
附图说明
图1为本发明的晶圆片双面刷洗机的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的D-D剖视图；
图4为图1的E-E剖视图；
图5为本发明的推片装置的结构示意图；
图6为图5的俯视图；
图7为上料装置和下料装置的结构示意图；
图8为图7的右视图；
图9为图7的俯视图；
图10为本发明的输送装置的结构示意图；
图11为图10的俯视图；
图12为图11的F-F剖视图；
图13为图11的B-B剖视图；
图14为本发明的晶圆片旋转驱动装置的结构示意图；
图15为图14的仰视图；
图16为图14的右视图；
图17为本发明的卸片装置的结构示意图；
图18为图17的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，
如图1～18所示，一种晶圆片双面刷洗机，它包括机架1和控制系统2；还包括输送装置，输送装置依次包括喷雾清洗段输送机构3、双面刷洗段输送机构4、冲洗段输送机构5和可垂直翻转的翻转桥段输送机构6；还包括上料装置，上料装置上装有上料晶圆片盒7，上料装置位于输送装置的起始侧；还包括与上料装置配合将上料晶圆片盒7内的晶圆片推送至输送装置上的推片装置，推片装置位于上料装置的左侧；还包括喷雾清洗装置8，喷雾清洗装置8位于喷雾清洗段输送机构3的上方；还包括具有若干喷头的喷淋冲洗装置9，若干喷头分别位于冲洗段输送机构5的上、下两侧；还包括位于双面刷洗段输送机构4尾端的双面刷洗装置，双面刷洗装置包括刷洗支座10、两个可从内部喷液的毛刷11、两根同步转动的刷洗轴组件12和驱动刷洗轴组件12旋转的驱动组件13，刷洗轴组件12可旋转地支承在刷洗支座10上，刷洗支座10安装在机架1上，毛刷11分别套装在相应的刷洗轴组件12上，两个毛刷11分别位于晶圆片的两侧；还包括使位于双面刷洗装置内的晶圆片旋转的晶圆片旋转驱动装置；还包括下料装置，下料装置上装有下料晶圆片盒14，下料装置位于输送装置的尾侧；还包括将冲洗段输送机构5上的晶圆片推送至下料晶圆片盒14上的卸片装置。双面刷洗装置可以实现对精圆片的双面刷洗，并配合晶圆片旋转驱动装置对晶圆片进行旋转，达到对晶圆片的全方位刷洗，刷洗效果好，而且工作效率高，再配合自动的输送装置、上料装置、下料装置、卸片装置和清洗系统，并利用控制系统对其进行控制，自动化程度高，在流转过程中，不需要人为对晶圆片进行触碰，完成设置在一个清洗箱了进行，避免了在流转过程中对晶圆片的二次污染。
为了避免晶圆片在初次喷雾清洗装置时飞出现象，如图1、10、11、12所示，机架1上安装有与喷雾清洗段输送机构3配合压紧晶圆片的毛刷压紧装置，毛刷压紧装置位于喷雾清洗段输送机构3的上方，毛刷压紧装置包括毛刷座15和压紧毛刷16，毛刷座15固定连接在机架1上，压紧毛刷16可旋转地支承在毛刷座15上。
如图5、6所示，推片装置包括推片连接板17、推头18以及固定连接在机架1上的推片气缸19和支撑组件20，推片连接板17的一端安装在推片气缸19上，推片连接板17的另一端与推头18固定连接，并且推片连接板17的该端抵接在支撑组件20上。
如图7～9所示，上料装置和下料装置均包括电动执行器连接板21、固定晶圆片盒的装片盒组件以及使电动执行器连接板21上下移动的电动执行器22，电动执行器22安装在机架1上，电动执行器连接板21的一端安装在电动执行器22上，另一端与装片盒组件固定连接。装片盒组件包括立板23、底板24、安装板25和可在机架1上滚动的滚轮组26，立板23的一端与电动执行器连接板21固定连接，另一端与底板24固定连接，滚轮组26安装在立板23与底板24之间，安装板25安装在底板24上。
如图14～16所示，晶圆片旋转驱动装置包括旋转臂27、驱动轴28、螺纹齿轮29、从动齿轮30、从动轴31、带轮副、辊轴32和驱动驱动轴28旋转的动力组件47以及可紧贴双面刷洗段输送机构4上的晶圆片并使其旋转的旋转辊33，驱动轴28可旋转地支承在机架1上，螺纹齿轮29套装在驱动轴28上，从动齿轮30套装在从动轴31上，从动轴31可旋转地支承在机架1上，旋转臂27可旋转地支承在从动轴31上，从动轴31通过带轮副与辊轴32连接，辊轴32可旋转地支承在旋转臂27上，旋转辊33固定连接在辊轴32的端头，螺纹齿轮29与从动齿轮30啮合。晶圆片旋转驱动装置上还设置有旋转辊退避移动机构，旋转辊退避移动机构包括执行器连接头34、执行器连接杆35、双杆端连接头36和可使执行器连接杆35移动的执行器37，执行器连接杆35的一端与执行器37连接，执行器连接杆35的另一端与执行器连接头34固定连接，双杆端连接头36的一端与执行器连接头34铰接，另一端与所述的旋转臂27铰接。带轮副包括套装在从动轴31上的第一带轮46-1和套装在辊轴32上的第二带轮46-3以及连接第一带轮46-1和第二带轮46-3的同步带46-2，旋转辊退避移动机构可以使得在双面刷洗过程中的晶圆片能够退避移动，旋转辊33的尺寸切换可根据晶圆片的尺寸选择进行自动切换。
如图17、18所示，卸片装置包括气缸连接板38、提升气缸安装板39、提升气缸40、提升连接板41、使气缸连接板38水平移动的卸片执行器42以及具有挡板43-1的挡板组件43，挡板组件43安装在提升连接板41上，提升连接板41安装在提升气缸40的活塞杆上，提升气缸40安装在提升气缸安装板39上，提升气缸安装板39固定连接在气缸连接板38上，气缸连接板38与卸片执行器42连接，卸片执行器42安装在机架1上。
如图1所示，机架1上设置有活性剂储液箱44。机架1的底部设置有滑轮组45。
本发明的工作原理如下：
推片装置的工作原理：控制系统控制推片气缸19动作，推片连接板17跟着左右移动，从而使得推头18左右移动，从而推动上料晶圆片盒7内的晶圆片至输送装置上。
上料装置和下料装置的工作原理：控制系统控制电动执行器22动作，电动执行器连接板21就做上下移动动作，从而使上料晶圆片盒7的最上层的晶圆片到达推片装置的指定位置或使卸片装置上的晶圆片到达下料晶圆片盒14的最下层的位置，本设备的晶圆排片、收纳顺序根据参数切换，由最上层开始排片，从最下层开始收纳。
晶圆片旋转驱动装置的工作原理：驱动轴28旋转，带动螺纹齿轮29旋转，从而带动从动齿轮30旋转，从动轴31跟着旋转，通过带轮副驱动辊轴32旋转，旋转辊33就跟着转动，从而带动晶圆片旋转，旋转辊退避移动机构中，控制系统控制执行器37动作，从而带动执行器连接头34和执行器连接杆35移动，再通过双杆端连接头36驱动旋转臂27旋转，从而使得辊轴32前后移动，实现晶圆片的退避。
双面刷洗装置的毛刷11可以采用PVA海绵毛刷，可快速更换，并从毛刷11内部喷液，尼龙刷时轴心不能通水，从毛刷11的纵向侧面向毛刷喷水，驱动毛刷11旋转的驱动组件13采用速度可控电机，并用同步带驱动，毛刷转速200rpm(50-300rpm)，自我清洗时为50rpm的低速旋转，上面的毛刷11加压压力通过手动调整，下面的毛刷加压压力通过高度进行微调。
本设备的工作流程如下：
1.在上料装置上设置空的上料晶圆片盒7；
2.在下料装置上设置空的下料晶圆片盒14；
3.自动运行开始(由操作者按开始按钮操作)；
4.从上料晶圆片盒7的上层排出晶圆至输送装置上；
5.在输送装置的传送带上移动的同时，喷雾清洗；
6.通过双面刷洗装置，在前进的旋转辊33处停止；
7.上下毛刷11刷洗晶圆片，通过旋转辊33旋转进行双面刷洗；
8.刷洗结束后，上毛刷和驱动辊移动至待机位置，晶圆片向冲洗段移动；
9.传送带移动的同时，用纯水清洗晶圆的表面和背面；
10.移动到冲洗段输送机构后，通过卸片装置将晶圆片收纳于下料晶圆片盒14的下层。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种晶圆片双面刷洗机，其特征在于：它包括机架(1)和控制系统(2)；
还包括输送装置，输送装置依次包括喷雾清洗段输送机构(3)、双面刷洗段输送机构(4)、冲洗段输送机构(5)和可垂直翻转的翻转桥段输送机构(6)；
还包括上料装置，上料装置上装有上料晶圆片盒(7)，上料装置位于输送装置的起始侧；
还包括与上料装置配合将上料晶圆片盒(7)内的晶圆片推送至输送装置上的推片装置，推片装置位于上料装置的左侧；
还包括喷雾清洗装置(8)，喷雾清洗装置(8)位于喷雾清洗段输送机构(3)的上方；
还包括具有若干喷头的喷淋冲洗装置(9)，若干喷头分别位于冲洗段输送机构(5)的上、下两侧；
还包括位于双面刷洗段输送机构(4)尾端的双面刷洗装置，双面刷洗装置包括刷洗支座(10)、两个可从内部喷液的毛刷(11)、两根同步转动的刷洗轴组件(12)和驱动刷洗轴组件(12)旋转的驱动组件(13)，刷洗轴组件(12)可旋转地支承在刷洗支座(10)上，刷洗支座(10)安装在机架(1)上，毛刷(11)分别套装在相应的刷洗轴组件(12)上，两个毛刷(11)分别位于晶圆片的两侧；
还包括使位于双面刷洗装置内的晶圆片旋转的晶圆片旋转驱动装置；
还包括下料装置，下料装置上装有下料晶圆片盒(14)，下料装置位于输送装置的尾侧；
还包括将冲洗段输送机构(5)上的晶圆片推送至下料晶圆片盒(14)上的卸片装置；
所述的机架(1)上安装有与喷雾清洗段输送机构(3)配合压紧晶圆片的毛刷压紧装置，毛刷压紧装置位于喷雾清洗段输送机构(3)的上方，毛刷压紧装置包括毛刷座(15)和压紧毛刷(16)，毛刷座(15)固定连接在机架(1)上，压紧毛刷(16)可旋转地支承在毛刷座(15)上；
所述的推片装置包括推片连接板(17)、推头(18)以及固定连接在机架(1)上的推片气缸(19)和支撑组件(20)，推片连接板(17)的一端安装在推片气缸(19)上，推片连接板(17)的另一端与推头(18)固定连接，并且推片连接板(17)与推头(18)固定连接的该端抵接在支撑组件(20)上；
所述的上料装置和下料装置均包括电动执行器连接板(21)、固定晶圆片盒的装片盒组件以及使电动执行器连接板(21)上下移动的电动执行器(22)，电动执行器(22)安装在机架(1)上，电动执行器连接板(21)的一端安装在电动执行器(22)上，另一端与装片盒组件固定连接；
所述的装片盒组件包括立板(23)、底板(24)、安装板(25)和可在机架(1)上滚动的滚轮组(26)，所述的立板(23)的一端与电动执行器连接板(21)固定连接，另一端与底板(24)固定连接，滚轮组(26)安装在立板(23)与底板(24)之间，安装板(25)安装在底板(24)上；
所述的卸片装置包括气缸连接板(38)、提升气缸安装板(39)、提升气缸(40)、提升连接板(41)、使气缸连接板(38)水平移动的卸片执行器(42)以及具有挡板(43-1)的挡板组件(43)，挡板组件(43)安装在提升连接板(41)上，提升连接板(41)安装在提升气缸(40)的活塞杆上，提升气缸(40)安装在提升气缸安装板(39)上，提升气缸安装板(39)固定连接在气缸连接板(38)上，气缸连接板(38)与卸片执行器(42)连接，卸片执行器(42)安装在机架(1)上。
2.根据权利要求1所述的晶圆片双面刷洗机，其特征在于：所述的晶圆片旋转驱动装置包括旋转臂(27)、驱动轴(28)、螺纹齿轮(29)、从动齿轮(30)、从动轴(31)、带轮副、辊轴(32)和驱动驱动轴(28)旋转的动力组件(47)以及可紧贴双面刷洗段输送机构(4)上的晶圆片并使其旋转的旋转辊(33)，驱动轴(28)可旋转地支承在机架(1)上，螺纹齿轮(29)套装在驱动轴(28)上，从动齿轮(30)套装在从动轴(31)上，从动轴(31)可旋转地支承在机架(1)上，旋转臂(27)可旋转地支承在从动轴(31)上，从动轴(31)通过带轮副与辊轴(32)连接，辊轴(32)可旋转地支承在旋转臂(27)上，旋转辊(33)固定连接在辊轴(32)的端头，螺纹齿轮(29)与从动齿轮(30)啮合。
3.根据权利要求2所述的晶圆片双面刷洗机，其特征在于：所述的晶圆片旋转驱动装置上还设置有旋转辊退避移动机构，旋转辊退避移动机构包括执行器连接头(34)、执行器连接杆(35)、双杆端连接头(36)和可使执行器连接杆(35)移动的执行器(37)，执行器连接杆(35)的一端与执行器(37)连接，执行器连接杆(35)的另一端与执行器连接头(34)固定连接，双杆端连接头(36)的一端与执行器连接头(34)铰接，另一端与所述的旋转臂(27)铰接。
4.根据权利要求1或2所述的晶圆片双面刷洗机，其特征在于：所述的机架(1)上设置有活性剂储液箱(44)。
5.根据权利要求1或2所述的晶圆片双面刷洗机，其特征在于：所述的机架(1)的底部设置有滑轮组(45)。
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Denomination of invention: Wafer double-sided brushing machine Effective date of registration: 20210819 Granted publication date: 20160120 Pledgee: Jiangsu Jiangnan Rural Commercial Bank Limited by Share Ltd. Pledgor: CHANGZHOU KEPEIDA CLEANING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021320000190 |