CN112802783B - 基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清洗装置，具体地说，涉及基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置和方法。其包括冲刷装置以及安装在所述冲刷装置上方的清洗装置，所述冲刷装置包括安装台、储水箱和安装箱，所述储水箱固定在安装台顶部的一端，该基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置及其净水方法中，通过设置的负压机和固定台，可以对晶圆进行负压固定，以便于晶圆的外壁可以被完整的清洗到，解决了现有的装置晶圆与固定装置接触的部分无法被清洗，导致清洗完毕后还需要人工对晶圆与固定装置接触的部分清洗，进而提高了对晶圆的清洗时间的问题。

Description

基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置和方法

技术领域

本发明涉及一种清洗装置，具体地说，涉及基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置和方法。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。

晶圆在制程中，会遇到例如，沉积、等离子体刻蚀、光刻、电镀等等，都有可能在晶圆表面引入污染和/或颗粒，导致晶圆表面的清洁度下降，制造的半导体器件良率不高，因此，需要对晶圆的外壁进行清洗，现有的清洗方式在清洗时，经常是通过固定装置就将晶圆的两侧进行固定，但是晶圆与固定装置接触的部分，则无法被清洗，导致清洗完毕后还需要人工对晶圆与固定装置接触的部分清洗，进而提高了对晶圆的清洗时间。

发明内容

本发明的目的在于提供基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，包括冲刷装置以及安装在所述冲刷装置上方的清洗装置，所述冲刷装置包括安装台、储水箱和安装箱，所述储水箱固定在安装台顶部的一端，所述储水箱的顶部安装有水泵，所述安装箱安装在所述安装台顶部位于所述储水箱的一侧，所述安装箱一侧的内壁连接有连接柱，所述连接柱内开设有流动空腔，所述连接柱的一端连通有喷头，所述储水箱、所述水泵和所述连接柱之间通过连接管相互连通，所述清洗装置至少包括：

固定机构，所述固定机构包括安装在所述储水箱顶部的负压机和安装在所述安装箱顶部的第一电机，所述负压机的进气口连通有通风管，所述通风管的一端连通有通风环，所述通风环的一端固定在所述安装箱底部的内壁，所述通风环的另一端转动连接有固定台，所述固定台内开设有气体空腔，所述固定台的顶部开设有若干穿孔，所述穿孔、所述气体空腔和所述通风环之间相互连通，所述固定台外壁固定连接有传动齿轮，所述第一电机的输出轴一端固定连接有转动齿轮并与所述传动齿轮啮合；

擦拭机构，所述擦拭机构包括安装在安装台顶部的第二电机和滑板，所述第二电机的输出轴一端固定连接有圆盘，所述滑板侧边滑动连接有方板，所述方板的表面开设有板槽，所述板槽内设置有与所述圆盘相啮合的联动齿轮，所述方板的一侧安装有毛刷，所述毛刷位于所述固定台的上方。

作为本技术方案的进一步改进，所述安装箱四周的内壁固定连接有挡板，所述挡板与所述固定台转动连接，所述固定台呈三角形结构。

作为本技术方案的进一步改进，所述安装箱的底部内壁设置有两个挡环，两个所述挡环之间形成流水槽，用于对水的收集，两个所述挡环之间安装有过滤板。

作为本技术方案的进一步改进，所述安装台的顶部连通有滴水管，所述滴水管与所述安装箱相连通，所述安装台的底部位于所述滴水管的下方安装有存水箱。

作为本技术方案的进一步改进，所述安装台的底部安装有安置箱，所述安置箱内安装有若干夹板，若干夹板之间形成插槽，用于对晶圆的存放。

作为本技术方案的进一步改进，所述第二电机的两侧转动连接有转轮，所述滑板的侧边开设有转槽，所述转槽与所述转轮转动连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一电机的外周安装有防护罩，所述防护罩的内壁与外壁之间开设有填充空腔，所述填充空腔内填充有隔音棉。

作为本技术方案的进一步改进，所述连接柱的一端与所述安装箱的内壁之间通过转块转动连接，所述连接柱的另一端设置有转轴，所述转轴外壁转动连接有转环，所述转环与所述毛刷之间通过连接杆固定连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述固定台的表面设置有固定盘，所述固定盘底部固定连接有插杆，所述插杆与部分所述穿孔插配合，所述固定盘的表面开设有若干圆孔，所述圆孔与另外一部分所述穿孔相连通。

本发明目的之二在于，提供了基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗方法，包括上述中任意一项所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，包括如下方法步骤：

S1、负压机通电产生吸力并通过固定台表面的穿孔对晶圆进行固定；

S2、第一电机通电输出轴带动转动齿轮转动，转动齿轮带动传动齿轮，传动齿轮带动固定台，固定台带动晶圆转动；

S3、水泵通电将水泵内的水通过连接管输送到连接柱内，并通过喷头滋到晶圆的外壁；

S4、第二电机通电输出轴带动圆盘转动，圆盘通过联动齿轮带动板槽形成往复移动，方板移动带动毛刷，毛刷移动与转动的晶圆之间产生摩擦，进而达到对晶圆的清洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置及其净水方法中，通过设置的负压机和固定台，可以对晶圆进行负压固定，以便于晶圆的外壁可以被完整的清洗到，解决了现有的装置晶圆与固定装置接触的部分无法被清洗，导致清洗完毕后还需要人工对晶圆与固定装置接触的部分清洗，进而提高了对晶圆的清洗时间的问题。

2、该基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置及其净水方法中，通过设置的圆盘，可以对固定台的大小进行调节，以便于对不同大小的晶圆进行清洗。

3、该基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置及其净水方法中，通过设置的防护罩，可以对第一电机进行隔离，以防止外界的水与第一电机接触。

4、该基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置及其净水方法中，通过设置的过滤板，可以对是使用的水进行过滤，以便于对过滤水的二次利用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的冲刷装置结构示意图；

图3为本发明的挡环结构示意图；

图4为本发明的安置箱结构示意图；

图5为本发明的清洗装置结构示意图；

图6为本发明的固定机构结构示意图；

图7为本发明的固定台结构剖面示意图；

图8为本发明的擦拭机构结构示意图；

图9为本发明的盖板结构截面示意图；

图10为本发明的防护罩结构剖面示意图；

图11为本发明的连接柱结构示意图；

图12为本发明的连接柱结构剖面示意图；

图13为本发明的固定盘结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、冲刷装置；

110、安装台；111、滴水管；112、存水箱；113、安置箱；114、夹板；115、板垫；

120、储水箱；121、水泵；122、连接管；

130、安装箱；131、连接柱；132、喷头；

140、挡板；141、挡环；142、过滤板；143、把手；

200、清洗装置；

210、固定机构；211、负压机；212、通风管；213、通风环；214、固定台；215、穿孔；216、传动齿轮；217、第一电机；218、转动齿轮；

220、擦拭机构；221、第二电机；222、圆盘；223、滑板；224、方板；225、板槽；226、毛刷；227、转轮；228、转槽；

230、盖板；231、拉环；

240、防护罩；241、隔音棉；

250、转块；251、转轴；252、转环；253、连接杆；

260、固定盘；261、插杆；262、圆孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1-图10所示，本实施例目的之一在于，提供了基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，包括冲刷装置100以及安装在冲刷装置100上方的清洗装置200，冲刷装置100包括安装台110、储水箱120和安装箱130，储水箱120固定在安装台110顶部的一端，储水箱120的顶部安装有水泵121，安装箱130安装在安装台110顶部位于储水箱120的一侧，安装箱130一侧的内壁连接有连接柱131，连接柱131内开设有流动空腔，连接柱131的一端连通有喷头132，储水箱120、水泵121和连接柱131之间通过连接管122相互连通，连接管122包括进水管和出水管，储水箱120与水泵121之间通过进水管连通，水泵121与连接柱131之间则通过出水管连通，清洗装置200至少包括：

固定机构210，固定机构210包括安装在储水箱120顶部的负压机211和安装在安装箱130顶部的第一电机217，负压机211的进气口连通有通风管212，通风管212的一端连通有通风环213，通风环213的一端固定在安装箱130底部的内壁，通风环213的另一端转动连接有固定台214，固定台214内开设有气体空腔，固定台214的顶部开设有若干穿孔215，穿孔215、气体空腔和通风环213之间相互连通，固定台214外壁固定连接有传动齿轮216，第一电机217的输出轴一端固定连接有转动齿轮218并与传动齿轮216啮合；

擦拭机构220，擦拭机构220包括安装在安装台110顶部的第二电机221和滑板223，第二电机221的输出轴一端固定连接有圆盘222，滑板223侧边滑动连接有方板224，方板224的表面开设有板槽225，板槽225内设置有与圆盘222相啮合的联动齿轮，具体的，联动齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮安装在板槽225的两侧，第二齿轮安装在圆盘222外壁，使方板224形成往复移动机构，具体的，为了防止圆盘222将人夹伤，滑板223的顶部安装有盖板230，用于对圆盘222的遮盖，盖板230的顶部安装有拉环231，以便于打开盖板230，方板224的一侧安装有毛刷226，毛刷226位于固定台214的上方，通过设置的负压机211和固定台214，可以对晶圆进行负压固定，以便于晶圆的外壁可以被完整的清洗到。

本实施例的负压机211优选采用离心式鼓风机，其工作原理如本技术领域人员所公知的那样，由于风机工作时里面的风机叶属轮高速旋转，使风机壳里的空气产生离心力而被甩离风机叶轮，经过出风口被“压送”出风机，而此时由于风机叶轮周围的空气被甩出而产生“负压”，所以“新空气”便从进风口处被源源不断地补充进来，构成了风机的正常工作状态。

本实施例的水泵121其工作原理为本领域技术人员所公知的那样，在打开水泵121后，叶轮在泵体内做高速旋转运动，泵体内的液体随着叶轮一块转动，在离心力的作用下液体在出品处被叶轮甩出，甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐变慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵121内。泵体扩散室的容积是一定的，随着被甩出液体的增加，压力也逐渐增加，最后从水泵121的出口被排出。

本实施例的冲刷装置100和清洗装置200在使用时，将晶圆放在固定台214的表面，接通负压机211电源，使其工作，负压机211产生吸力，使得放在在固定台214表面的晶圆被吸住，达到固定的效果，接通第一电机217电源，第一电机217的输出轴带动转动齿轮218，转动齿轮218带动传动齿轮216，传动齿轮216带动固定台214，固定台214带动晶圆转动，接通水泵121电源，水泵121将储水箱120内的水送到连接柱131内，并通过喷头132滋在晶圆的表面，接通第二电机221电源，第二电机221的输出轴带动圆盘222转动，圆盘222外壁的第二齿轮与板槽225一侧的第一齿轮接触，使得第一齿轮带动板槽225向前移动，当圆盘222外壁的第二齿轮转动到板槽225另一侧的第一齿轮处时，通过 第二齿轮和第一齿轮啮合，使得第一齿轮带动板槽225向后移动，形成往复移动，方板224带动毛刷226移动，毛刷226移动在晶圆的表面并对晶圆进行清洗。

此外，为了防止水滴落到传动齿轮216和转动齿轮218处，安装箱130四周的内壁固定连接有挡板140，挡板140与固定台214转动连接，固定台214呈三角形结构，三角形结构可以使得固定台214表面的水快速的留下，防止水在固定台214的表面堆积，通过将固定台214设置在传动齿轮216和转动齿轮218的上方，使得固定台214将水阻挡，进而防止传动齿轮216和转动齿轮218与水产生腐蚀的现象。

进一步的，为了实现对使用过的水进行过滤，安装箱130的底部内壁设置有两个挡环141，两个挡环141之间形成流水槽，用于对水的收集，两个挡环141之间安装有过滤板142，为了便于抬起过滤板142，过滤板142的顶部固定连接有把手143，通过设置的过滤板142对水进行过滤，使得清洗过的水可以二次利用。

再进一步的，为了实现对过滤后的水进行收集，安装台110的顶部连通有滴水管111，滴水管111与安装箱130相连通，安装台110的底部位于滴水管111的下方安装有存水箱112，通过将水从滴水管111内流到存水箱112内，存水箱112对过滤水进行收集，以便于对过滤水的快速利用。

具体的，为了便于对清洗过的晶圆进行存放，安装台110的底部安装有安置箱113，安置箱113内安装有若干夹板114，若干夹板114之间形成插槽，用于对晶圆的存放，具体的，为了防止晶圆被夹板114刮伤，夹板114的外壁还设置有板垫115，板垫115优选采用橡胶材质，橡胶具有较强的柔性，以便于防止晶圆被刮伤，通过设置的安置箱113对晶圆进行放置且可对晶圆达到保护的效果，以便于防止晶圆被损坏。

此外，为了提高方板224滑动的流畅度，第二电机221的两侧转动连接有转轮227，滑板223的侧边开设有转槽228，转槽228与转轮227转动连接，通过转动连接的方式，使得方板224与滑板223之间的接触面积变小，从而降低方板224与滑板223之间的摩擦力。

进一步的，为了对第一电机217进行隔离，第一电机217的外周安装有防护罩240，防护罩240的内壁与外壁之间开设有填充空腔，填充空腔内填充有隔音棉241，通过设置的防护罩240对第一电机217进行隔离，从而防止水溅射到第一电机217处对第一电机217造成伤害，而且，设置的隔音棉241可对第一电机217进行消音，以便于减少第一电机217运行时的噪音。

本实施例的隔音棉241其工作原理如本技术领域人员所公知的那样，物体震动产生声音、声波在空气中传递、棉具有多纤维结构、声波通过棉时经过无数纤维的反射、相互叠加、碰撞、声波能量转化为热能、声波强度减弱，声音消失。

本实施例目的之二在于，提供了基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗方法，包括上述中任意一项的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，包括如下方法步骤：

S1、负压机211通电产生吸力并通过固定台214表面的穿孔215对晶圆进行固定；

S2、第一电机217通电输出轴带动转动齿轮218转动，转动齿轮218带动传动齿轮216，传动齿轮216带动固定台214，固定台214带动晶圆转动；

S3、水泵121通电将水泵121内的水通过连接管122输送到连接柱131内，并通过喷头132滋到晶圆的外壁；

S4、第二电机221通电输出轴带动圆盘222转动，圆盘222通过联动齿轮带动板槽225形成往复移动，方板224移动带动毛刷226，毛刷226移动与转动的晶圆之间产生摩擦，进而达到对晶圆的清洗。

实施例2

为了提高对晶圆的清洁程度，在实施例1的基础上进行如下改进：

请参阅图2、图11和图12所示，连接柱131的一端与安装箱130的内壁之间通过转块250转动连接，连接柱131的另一端设置有转轴251，转轴251外壁转动连接有转环252，转环252与毛刷226之间通过连接杆253固定连接，通过毛刷226移动带动转环252，转环252带动连接柱131，连接柱131通过转块250实现转动，以便于喷头132可以对晶圆的不同地方进行冲洗。

实施例3

为了对不同大小的晶圆固定，在实施例1的基础上进行如下改进：

请参阅图6和图13所示：固定台214的表面设置有固定盘260，固定盘260底部固定连接有插杆261，插杆261与部分穿孔215插配合，固定盘260的表面开设有若干圆孔262，圆孔262与另外一部分穿孔215相连通，通过设置的固定盘260插接到固定台214的表面，使得固定盘260可以对较小的晶圆进行固定，从而提高该装置的使用场景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：包括冲刷装置（100）以及安装在所述冲刷装置（100）上方的清洗装置（200），所述冲刷装置（100）包括安装台（110）、储水箱（120）和安装箱（130），所述储水箱（120）固定在安装台（110）顶部的一端，所述储水箱（120）的顶部安装有水泵（121），所述安装箱（130）安装在所述安装台（110）顶部位于所述储水箱（120）的一侧，所述安装箱（130）一侧的内壁连接有连接柱（131），所述连接柱（131）内开设有流动空腔，所述连接柱（131）的一端连通有喷头（132），所述储水箱（120）、所述水泵（121）和所述连接柱（131）之间通过连接管（122）相互连通，所述清洗装置（200）至少包括：

固定机构（210），所述固定机构（210）包括安装在所述储水箱（120）顶部的负压机（211）和安装在所述安装箱（130）顶部的第一电机（217），所述负压机（211）的进气口连通有通风管（212），所述通风管（212）的一端连通有通风环（213），所述通风环（213）的一端固定在所述安装箱（130）底部的内壁，所述通风环（213）的另一端转动连接有固定台（214），所述固定台（214）内开设有气体空腔，所述固定台（214）的顶部开设有若干穿孔（215），所述穿孔（215）、所述气体空腔和所述通风环（213）之间相互连通，所述固定台（214）外壁固定连接有传动齿轮（216），所述第一电机（217）的输出轴一端固定连接有转动齿轮（218）并与所述传动齿轮（216）啮合；

擦拭机构（220），所述擦拭机构（220）包括安装在安装台（110）顶部的第二电机（221）和滑板（223），所述第二电机（221）的输出轴一端固定连接有圆盘（222），所述滑板（223）侧边滑动连接有方板（224），所述方板（224）的表面开设有板槽（225），所述板槽（225）内设置有与所述圆盘（222）相啮合的联动齿轮，所述方板（224）的一侧安装有毛刷（226），所述毛刷（226）位于所述固定台（214）的上方。

2.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述安装箱（130）四周的内壁固定连接有挡板（140），所述挡板（140）与所述固定台（214）转动连接，所述固定台（214）呈圆形结构。

3.根据权利要求2所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述安装箱（130）的底部内壁设置有两个挡环（141），两个所述挡环（141）之间形成流水槽，用于对水的收集，两个所述挡环（141）之间安装有过滤板（142）。

4.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述安装台（110）的顶部连通有滴水管（111），所述滴水管（111）与所述安装箱（130）相连通，所述安装台（110）的底部位于所述滴水管（111）的下方安装有存水箱（112）。

5.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述安装台（110）的底部安装有安置箱（113），所述安置箱（113）内安装有若干夹板（114），若干夹板（114）之间形成插槽，用于对晶圆的存放。

6.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述第二电机（221）的两侧转动连接有转轮（227），所述滑板（223）的侧边开设有转槽（228），所述转槽（228）与所述转轮（227）转动连接。

7.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述第一电机（217）的外周安装有防护罩（240），所述防护罩（240）的内壁与外壁之间开设有填充空腔，所述填充空腔内填充有隔音棉（241）。

8.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述连接柱（131）的一端与所述安装箱（130）的内壁之间通过转块（250）转动连接，所述连接柱（131）的另一端设置有转轴（251），所述转轴（251）外壁转动连接有转环（252），所述转环（252）与所述毛刷（226）之间通过连接杆（253）固定连接。

9.根据权利要求1所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：所述固定台（214）的表面设置有固定盘（260），所述固定盘（260）底部固定连接有插杆（261），所述插杆（261）与部分所述穿孔（215）插接配合，所述固定盘（260）的表面开设有若干圆孔（262），所述圆孔（262）与另外一部分所述穿孔（215）相连通。

10.基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗方法，使用权利要求1-9中任意一项所述的基于往复升缩的半导体晶圆外壁清洗装置，其特征在于：包括如下方法步骤：

S1、负压机（211）通电产生吸力并通过固定台（214）表面的穿孔（215）对晶圆进行固定；

S2、第一电机（217）通电输出轴带动转动齿轮（218）转动，转动齿轮（218）带动传动齿轮（216），传动齿轮（216）带动固定台（214），固定台（214）带动晶圆转动；

S3、水泵（121）通电将水泵（121）内的水通过连接管（122）输送到连接柱（131）内，并通过喷头（132）滋到晶圆的外壁；

S4、第二电机（221）通电输出轴带动圆盘（222）转动，圆盘（222）通过联动齿轮带动板槽（225）形成往复移动，方板（224）移动带动毛刷（226），毛刷（226）移动与转动的晶圆之间产生摩擦，进而达到对晶圆的清洗。

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