CN110808219A - 一种晶圆存放盒清洗装置及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种晶圆存放盒清洗装置，喷管设置在旋转架的内部和外部，以使清洗液或者水能够从两侧向清洗架喷洒，同时清洗架能够旋转，旋转的清洗架能够使晶圆充分地接收喷管喷出的清洗液或者气体，使得对晶圆的清洗更加充分干净。本申请同时还提供了一种晶圆存放盒的清洗方法。
Description
技术领域
本申请属于晶圆制备设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆存放盒清洗装置及清洗方法。
背景技术
生产晶圆的过程中，当生产出了表面平整的晶圆后，晶圆还要进行最终的抛光步骤--化学机械抛光。化学机械抛光是一个化学腐蚀和机械摩擦的结合。晶圆装在旋转的抛光头上，下降到抛光垫的表面以相反的方向旋转。抛光垫材料通常是有填充物的聚亚安酯铸件切片或聚氨酯涂层的无纺布。二氧化硅抛光液在适度含氢氧化钾或氨水的腐蚀液中，滴到抛光垫上。在晶圆腐蚀领域，部分化学品由于其分子结构特殊，具备很高的粘稠性，晶圆从这些粘稠药液中被拿出后需要迅速进行清洗。而晶圆进行清洗时，通常是放在晶圆存放盒内进行清洗。而晶圆存放盒也会被药液污染，因而在下一次装载晶圆前，需要对晶圆存放盒进行清洗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种清洗干净晶圆存放盒的清洗装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，包括：
外壳；
清洗室，设置在外壳内；
开关门机构，设置在清洗室一侧的开口处；
热风机构，设置在外壳顶部，用于为所述清洗室内供给热风；
清洗机构，设置于清洗室内；
储液槽，设置于清洗室底部，用于供水和收集清洗废水；
所述清洗机构包括转轴，设置在所述转轴上的能够跟随转轴转动的旋转架，设置在旋转架上的若干垂直布置的清洗架以及竖直方向设置的喷管；
所述清洗架用于放置安放晶圆片的容器，所述清洗架的两端通过旋转连接机构与所述旋转架连接，以使所述清洗架能够旋转；
所述转轴与电机连接，转轴的顶端和底端均设置有轴承以固定转轴使转轴能够自由转动，转轴的顶端具有顶端密封结构，底端具有底端密封结构；
所述喷管设置在旋转架的内部和外部，以使清洗液或者水能够从两侧向清洗架喷洒。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述喷管共8对，每对2根，其中4对位于旋转架的内部，4对位于旋转架的外部，在横截面上，位于旋转架内部的每对喷管位于旋转架外部的两对喷管之间。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，
每根喷管均包括管体和均匀排布在管体上的喷嘴。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，
每对所述喷管中一根喷吹纯水，另一根喷吹氮气；位于旋转架内部和外部各有4根喷吹纯水和4根喷吹氮气的喷管。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述转轴的顶部与电机连接。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述顶端密封结构，从上到下包括，密封片，密封法兰，上密封环和下密封环，密封片封堵住密封法兰与转轴之间的间隙，密封法兰与转轴之间设置有轴承，也即密封片、密封法兰与转轴之间设置形成容纳轴承的空间；上密封环套设在密封法兰底端外部，所述上密封环和下密封环通过螺钉固定在一起，且上密封环与下密封环形成密闭腔。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述上密封环的下表面和下密封环的上表面均设置有位于密闭腔内的环形翅片，所述上密封环的上表面还设置有凸起环。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述下密封环与转轴之间设置有密封圈。
优选地，本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，所述底端密封结构，从上到下包括，第一密封套、第二密封套和轴承端盖，轴承端盖与转轴之间具有轴承，第二密封套与转轴之间设置有密封圈，第二密封套包裹着轴承端盖，第一密封套密封住第二密封套的顶部。
本发明还提供一种晶圆存放盒清洗方法，使用上述的晶圆存放盒清洗装置，所述方法包括以下步骤：
S1：将晶圆存放盒放置到清洗架上，并且使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S2：驱动清洗架转动，控制清洗架内侧的竖直布置的其中一组喷管喷吹清洗液，清洗液喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以 15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管喷吹氮气；
S3：停止喷吹氮气后，使清洗架旋转180°，使晶圆存放盒得开口朝外，并使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S4：驱动清洗架转动，控制清洗架外侧的竖直布置的一组喷管喷吹清水，清水喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管氮气。
本发明的有益效果是：
本发明的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，喷管设置在旋转架的内部和外部，以使清洗液或者水能够从两侧向清洗架喷洒，同时清洗架能够旋转，旋转的清洗架能够使晶圆充分地接收喷管喷出的清洗液或者气体，使得对晶圆的清洗更加充分干净。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请实施例2的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置的后方的结构示意图；
图2是本申请实施例2的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置的前方的结构示意图；
图3a是本申请实施例1的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置开关门机构的结构示意图；
图3b是本申请实施例1的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置开关门机构的底部的结构示意图；
图4是本申请实施例2的清洗机构的结构示意图；
图5是本申请实施例2的旋转架的结构示意图；
图6是本申请实施例2的顶端密封结构的结构示意图；
图7是本申请实施例2的底端密封结构的结构示意图；
图8是本申请实施例2的清洗机构的俯视图；
图9是本申请实施例2的喷管的主视图。
图中的附图标记为：
1 外壳
2 热风机构
3 开关门机构
4 清洗室
5 清洗机构
7 观察窗
31 门轴
32 门框
33 移动门板
34 第一驱动件
35 锁止机构
36 缓冲件
37 第二驱动件
51 转轴
52 旋转架
53 清洗架
54 顶端密封结构
54 旋转连接机构
55 底端密封结构
59 电机
61 喷管
611 管体
612 喷嘴
321 轨道
322 门框轴套
323 固定门板
331 滚轮
351 锁止驱动件
371 顶起块
372 顶起驱动件
541 密封片
5411 凸起环
542 密封法兰
543 上密封环
544 下密封环
551 第一密封套
552 第二密封套
553 轴承端盖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置开关门机构，如图1所示，包括：
门轴31，
门框32，设置在门轴31上能够相对于门轴31转动，即门框32 通过轴承设置在门轴31上，所述门框32的顶部和底部横梁内侧设置有轨道321，门框32与门轴31连接的部分为门框轴套322，门框32 内设置有固定门板323，固定门板323上具有开口；
移动门板33，顶部和底部设置有与轨道321相配合的滚轮331，所述移动门板33上开设有玻璃窗；
第一驱动件34，用于驱动移动门板33沿轨道321运动，并能够移动到固定门板323上的开口处，所述第一驱动件34一端与门框轴套322铰接，所述第一驱动件34另一端与移动门板33铰接；
缓冲件36设置于固定门板323上位于移动门板33的一侧；
还包括，锁止机构35和用于驱动锁止机构35旋转的锁止驱动件 351，锁止驱动件351旋转后能够抵靠住门框32，以防止门框32绕门轴31转动；
还包括，顶起驱动件372，设置在顶起驱动件372驱动轴上的顶起块371，所述顶起驱动件372能够驱动顶起块371作用于门框32 底部以将门框32进行固定。
所述第二驱动件37设置于所述门框32底部，
所述移动门板33的两侧均设置有传感器，以感应所述移动门板 33是否处于打开位置或者关闭。
所述第一驱动件34、锁止驱动件351、顶起驱动件372为气缸、液压缸或者电缸。
实施例2
本实施例提供一种具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，包括：
外壳1；
清洗室4，设置在外壳1内；
开关门机构3，设置在清洗室4一侧的开口处，为实施例1的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置开关门机构；
热风机构2，设置在外壳1顶部，用于为所述清洗室4内供给热风；
清洗机构5，设置于清洗室4内；
储液槽，设置于清洗室底部4，一般分为两个槽，一个用于供水，一个用于收集清洗废水，用于供水的槽内还可设置加热装置，以加热储液槽内的清洗液。
所述清洗机构5包括转轴51，设置在所述转轴51上的能够跟随转轴51转动的旋转架52，设置在旋转架52上的若干垂直布置的清洗架53(如图4所示有8个)以及竖直方向设置的喷管61，转轴51 由轴承来固定；
所述清洗架53用于放置安放晶圆片的容器，所述清洗架53的两端通过旋转连接机构54(旋转轴)与所述旋转架52连接，以使所述清洗架53能够旋转；
所述转轴51的顶端与电机59连接，转轴51的顶端和底端均设置有轴承以固定转轴51使转轴51能够自由转动，转轴51的顶端具有顶端密封结构54，底端具有底端密封结构55，电机59位于顶端可以避免清洗液流到电机59上；
所述喷管61设置在旋转架52的内部和外部，以使清洗液或者水能够从两侧向清洗架53喷洒。所述喷管61共8对，每对2根，其中 4对位于旋转架52的内部，4对位于旋转架52的外部，在横截面上，位于旋转架52内部的每对喷管61位于旋转架52外部的两对喷管61 之间。
所述旋转架52上设置定位结构从而使所述清洗架53面向内侧或者面向外侧，图5即为面向内侧的情况，所述清洗架53面向外侧时，即可以方便人员向位于门框32处的所述清洗架53上装载或者卸载晶圆(晶圆由一固定容器进行固定)。清洗架53上沿竖直方向设置有安装板，调整安装板的倾斜角度，也可调节安装在安装板上的晶圆存放盒的角度。
顶端密封结构54，从上到下包括，密封片541，密封法兰542，上密封环543和下密封环544，密封片541封堵住密封法兰542与转轴51之间的间隙，密封法兰542与转轴51之间设置有轴承，也即密封片541、密封法兰542与转轴51之间设置形成容纳轴承的空间；上密封环543套设在密封法兰542底端外部，所述上密封环543和下密封环544通过螺钉固定在一起，且上密封环543与下密封环544 形成密闭腔，所述上密封环543的下表面和下密封环544的上表面均设置有位于密闭腔内的环形翅片，从而形成迷宫结构，以防止清洗液进入顶端密封结构54与转轴51之间的间隙内，所述上密封环543 的上表面还设置有凸起环5411，下密封环544与转轴51之间设置有密封圈；
底端密封结构55，从上到下包括，第一密封套551、第二密封套 552和轴承端盖553，轴承端盖553与转轴51之间具有轴承，第二密封套552与转轴51之间设置有密封圈，第二密封套552包裹着轴承端盖553，第一密封套551密封住第二密封套552的顶部。
每根喷管61均包括管体611和均匀排布在管体611上的喷嘴612。
喷管61两两为一组，其中一根喷吹纯水，另一根喷吹氮气。图 9中位于旋转架52内部和外部各有4根喷吹纯水和4跟喷吹氮气的喷管61。
外壳1上与开关门机构3相对的一侧设置有观察窗7。
实施例3
本实施例提供一种晶圆存放盒清洗方法，可使用实施例2的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，包括以下步骤：
所述方法包括以下步骤：
S1：将晶圆存放盒放置到清洗架53上，并且使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S2：驱动清洗架转动，控制清洗架内侧的竖直布置的其中一组喷管喷吹清洗液，清洗液喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以 15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管喷吹氮气；
S3：停止喷吹氮气后，使清洗架旋转180°，使晶圆存放盒得开口朝外，并使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S4：驱动清洗架转动，控制清洗架外侧的竖直布置的一组喷管喷吹清水，清水喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管氮气。
本实施例的晶圆存放盒清洗方法，为保证晶圆存放盒的清洗效果，首先，晶圆存放盒的开口朝内，由内侧喷管喷吹清洗液，内侧喷管相比外侧喷管更为密集，能够更好地起到清洗效果，晶圆存放盒的开口朝外时，由外侧喷管喷吹清水，可以使清水更容易遍布晶圆存放盒每个角落，使清水更方便地带走晶圆存放盒内残留的清洗液。其次，在清洗过程中，先将晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝上，更容易承接清洗液从开口处进入晶圆存放盒，防止晶圆存放盒内顶部无法被清洗液喷射，而后再将晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝下，方便清洗液从晶圆存放盒内流出，防止晶圆存放盒内清洗液残留。通过上述两个手段，可以有效地提高晶圆存放盒的清洗效果。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，包括：
外壳(1)；
清洗室(4)，设置在外壳(1)内；
开关门机构(3)，设置在清洗室(4)一侧的开口处；
热风机构(2)，设置在外壳(1)顶部，用于为所述清洗室(4)内供给热风，热风温度为180-220℃；
清洗机构(5)，设置于清洗室(4)内；
储液槽，设置于清洗室底部(4)，用于供水和收集清洗废水；
所述清洗机构(5)包括转轴(51)，设置在所述转轴(51)上的能够跟随转轴(51)转动的旋转架(52)，设置在旋转架(52)上的若干垂直布置的清洗架(53)以及竖直方向设置的喷管(61)；
所述清洗架(53)用于放置安放晶圆片的容器，所述清洗架(53)的两端通过旋转连接机构(54)与所述旋转架(52)连接，以使所述清洗架(53)能够旋转；
所述转轴(51)与电机(59)连接，转轴(51)的顶端和底端均设置有轴承以固定转轴(51)使转轴(51)能够自由转动，转轴(51)的顶端具有顶端密封结构(54)，底端具有底端密封结构(55)；
所述喷管(61)设置在旋转架(52)的内部和外部，以使清洗液或者水能够从两侧向清洗架(53)喷洒。
2.根据权利要求1所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述喷管(61)共8对，每对2根，其中4对位于旋转架(52)的内部，4对位于旋转架(52)的外部，在横截面上，位于旋转架(52)内部的每对喷管(61)位于旋转架(52)外部的两对喷管(61)之间。
3.根据权利要求1所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，
每根喷管(61)均包括管体(611)和均匀排布在管体(611)上的喷嘴(612)。
4.根据权利要求2所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，
每对所述喷管(61)中一根喷吹纯水，另一根喷吹氮气；位于旋转架(52)内部和外部各有4根喷吹纯水和4根喷吹氮气的喷管(61)。
5.根据权利要求1所述的具有热风烘干功能的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述转轴(51)的顶部与电机(59)连接。
6.根据权利要求1所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述顶端密封结构(54)，从上到下包括，密封片(541)，密封法兰(542)，上密封环(543)和下密封环(544)，密封片(541)封堵住密封法兰(542)与转轴(51)之间的间隙，密封法兰(542)与转轴(51)之间设置有轴承，也即密封片(541)、密封法兰(542)与转轴(51)之间设置形成容纳轴承的空间；上密封环(543)套设在密封法兰(542)底端外部，所述上密封环(543)和下密封环(544)通过螺钉固定在一起，且上密封环(543)与下密封环(544)形成密闭腔。
7.根据权利要求6所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述上密封环的下表面和下密封环的上表面均设置有位于密闭腔内的环形翅片，所述上密封环(543)的上表面还设置有凸起环(5411)。
8.根据权利要求6所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述下密封环(544)与转轴(51)之间设置有密封圈。
9.根据权利要求1所述的晶圆存放盒清洗装置，其特征在于，所述底端密封结构(55)，从上到下包括，第一密封套(551)、第二密封套(552)和轴承端盖(553)，轴承端盖(553)与转轴(51)之间具有轴承，第二密封套(552)与转轴(51)之间设置有密封圈，第二密封套(552)包裹着轴承端盖(553)，第一密封套(551)密封住第二密封套(552)的顶部。
10.一种晶圆存放盒清洗方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的晶圆存放盒清洗装置，所述方法包括以下步骤：
S1：将晶圆存放盒放置到清洗架上，并且使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S2：驱动清洗架转动，控制清洗架内侧的竖直布置的其中一组喷管喷吹清洗液，清洗液喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管喷吹氮气；
S3：停止喷吹氮气后，使清洗架旋转180°，使晶圆存放盒得开口朝外，并使晶圆存放盒的开口朝内并以15-20°的倾角朝上设置；
S4：驱动清洗架转动，控制清洗架外侧的竖直布置的一组喷管喷吹清水，清水喷吹一定时间后，调整晶圆存放盒的开口以15-20°的倾角朝下设置，再次使用清洗液喷吹一定时间，而后使用另一组喷管氮气。
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