CN112893302A - 一种电子半导体加工用清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子半导体加工用清洗装置，包括兆声波清洗壳体，兆声波清洗壳体的底部设有周期性振动的弹性振动板；弹性振动板活动盖设于兆声波清洗壳体的底部；兆声波清洗壳体的外侧设有兆声波共振腔换能器；还包括清洗液存储装置，电磁脉冲振动器，清洗管路组件，驱动部件，振动组件，对弹性振动板产生周期性振动；并配合电磁脉冲振动器、兆声波共振腔换能器实现对电子半导体高效率清洗；使得半导体材料冲洗的更加干净，清洗更加更加彻底，提高清洗效率和效果。

Description

一种电子半导体加工用清洗装置
技术领域
本发明涉及清洗装置领域，特别是涉及一种电子半导体加工用清洗装置。
背景技术
半导体在生产时会被各种污渍污染，导致半导体在使用时达不到希望的效果，尤其切磨片是在铸铁磨盘上进行，造成切磨片后的硅片破损层较大，其凹凸不平的结构让清洗工作变得难以进行，而且这些极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等，尤其是应用在集成电路的制造工艺过程中，颗粒污染物数量的控制对于最终的器件性能至关重要。
在清洗过程中，其中重要目的就是控制半导体表面颗粒污染物的数量，提高产品良率；随着集成电路制造工艺特征尺寸的不断缩小，半导体的清洗工艺要求也在不断提高；高效地去除微小尺寸的颗粒污染物，并确保对半导体表面精细的图形结构没有损伤的工艺要求变得越来越具有挑战。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有的清洗工艺通常采用将半导体利用酸碱有机物等液体化学品等进行浸泡或冲洗，通常情况下，颗粒污染物的去除主要是依靠化学药液的化学腐蚀或者是清洗过程中引入的物理作用力；然而，随着集成电路制造工艺的不断进步，清洗工艺过程中对衬底材料的腐蚀要求也越来越高，这大大限制了化学清洗药液的使用；另一方面，由于清洗工艺过程中引入的物理作用力有可能会造成半导体表面精细图形的结构损伤。
但是现有的很多清洗装置的清洗质量不高，清洗效率底下，增大成本。
因此，需要提出有效的方案来解决以上问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种电子半导体加工用清洗装置，解决现有的清洗工艺通常采用将半导体利用酸碱有机物等液体化学品等进行浸泡或冲洗，通常情况下，颗粒污染物的去除主要是依靠化学药液的化学腐蚀或者是清洗过程中引入的物理作用力；然而，随着集成电路制造工艺的不断进步，清洗工艺过程中对衬底材料的腐蚀要求也越来越高，这大大限制了化学清洗药液的使用；另一方面，由于清洗工艺过程中引入的物理作用力有可能会造成半导体表面精细图形的结构损伤。但是现有的很多清洗装置的清洗质量不高，清洗效率底下，增大成本的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种电子半导体加工用清洗装置，包括：
兆声波清洗壳体，所述兆声波清洗壳体的底部设有周期性振动的弹性振动板；所述弹性振动板活动盖设于所述兆声波清洗壳体的底部；所述兆声波清洗壳体的外侧设有兆声波共振腔换能器；
清洗液存储装置，用于存储清洗液，并通过泵体将清洗液泵入所述兆声波清洗壳体内；
电磁脉冲振动器，所述电磁脉冲振动器在清洗液中发生脉冲振动，通过电磁脉冲震源能连续发射；
清洗管路组件，呈环形阵列分布于所述兆声波清洗壳体内侧壁上；且与所述清洗液存储装置相互连通；
毛刷组件，位于所述兆声波清洗壳体底部，对电子半导体进行滚动清理；
驱动部件，能够同时控制所述电磁脉冲振动器和所述毛刷组件同步旋转；
振动组件，对所述弹性振动板产生周期性振动；并配合所述电磁脉冲振动器、所述兆声波共振腔换能器实现对电子半导体高效率清洗。
优选地，所述兆声波清洗壳体与所述清洗液存储装置之间设有所述泵体；
所述清洗液存储装置的底部且靠近所述泵体的一端设有出液管，所述出液管的一端通过法兰固定在所述清洗液存储装置的外壁上，所述出液管的另一端与所述泵体的进清洗液端固定连接，所述泵体的出清洗液端的管路与所述兆声波清洗壳体内部的所述清洗管路组件相贯通。
优选地，所述清洗管路组件包括进液管、和等间距设于所述进液管上的高压喷头；
所述进液管的内径为沿其出清洗液方向呈阶梯式分布；
各段所述进液管的出清洗液孔处设有所述高压喷头。
优选地，所述驱动部件包括设置在所述兆声波清洗壳体外侧的固定座、固定在所述固定座上的驱动电机、与所述驱动电机的传动轴固定连接的清洗轴、套设在所述清洗轴上的主动传动齿轮、从动轴、套设在所述从动轴且与所述主动传动齿轮相啮合的从动传动齿轮、以及用于驱动所述电磁脉冲振动器旋转的齿轮驱动组件；
所述驱动电机驱动所述主动传动齿轮并啮合所述从动传动齿轮旋转，进而带动所述齿轮驱动组件旋转并带动所述电磁脉冲振动器和所述毛刷组件同步旋转。
优选地，所述振动组件包括具有凹槽的固定座、动力件、与所述动力件的主动轴动力连接的凸轮、一端通过销轴铰接在所述固定座另一端的驱动连杆；
所述驱动连杆与所述凸轮相贴合的一端设有螺杆轴承。
优选地，所述固定座上设有梯形缺口，所述驱动连杆的底部设有与所述梯形缺口内底壁固定连接的弹簧。
优选地，所述兆声波清洗壳体的一侧壁上设有排清洗液管。
优选地，所述开口的上方设有箱门，所述箱门通过合页与所述兆声波清洗壳体铰接连接。
优选地，所述齿轮驱动组件包括套设在所述从动轴上的第一齿轮、和套设在于所述电磁脉冲振动器相连接的固定轴上的第二齿轮。
优选地，所述毛刷组件包括套设在所述清洗轴上的清洁刷辊和与将所述清洁刷辊与所述清洗轴固定连接的支架辊；
所述清洁刷辊固定有旋转毛刷。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种电子半导体加工用清洗装置；至少具备以下有益效果：
首先打开箱门12将半导体材料平铺放入兆声波清洗壳体1内，其中箱门12可以将半导体材料加入到兆声波清洗壳体1内进行清洗，采用合页连接的方式结构简单可靠。其中清洗液存储装置2是固定在移动推车上，另外将泵体3也固定在移动推车上的固定板上，泵体3从清洗液平方向来看是位于清洗液存储装置2与兆声波清洗壳体1之间，与此同时接通泵体3和电机(图纸未示出)，使得泵体3和电机均正常工作，泵体3将清洗液存储装置2中的清洗液通过管路迅速抽至兆声波清洗壳体1中，由于清洗液管与清洗管路组件5相连通，进而清洗液流进入到清洗管路组件5中并通过高压喷头均匀地喷洒到电磁脉冲振动器4中，电磁脉冲振动器4、清洁刷辊61以及兆声波清洗结构，能够在电子半导体的底部区域，中部区域，以及周边区域相互之间的清洗也产生复杂的交变频率，从而能实现对半导体材料进行多角度和多维度的全面覆盖清洗，同时配合高压清洗液流通过与半导体材料接触的表面起到冲击和刷洗的作用，进而完成半导体材料的高速清洗；此外，振动组件8，对弹性振动板11产生周期性振动；并配合拨料杆41实现对半导体材料的翻转和位置替换；更进一步来说，振动组件8包括具有凹槽的固定座81、动力件82、与动力件82的主动轴动力连接的凸轮83、一端通过销轴铰接在固定座81另一端的驱动连杆84；驱动连杆84与凸轮82相贴合的一端设有螺杆轴承9。此外，固定座81上设有梯形缺口811，驱动连杆84的底部设有与梯形缺口811内底壁固定连接的弹簧10。弹簧10的目的是提高电磁脉冲振动器4稳定性和安全性。
凸轮83的一端通过转轴可转动地设于固定座81上，其中转轴的一端突出于固定座81其通过联轴器与电机的输出轴固定连接，转轴的另一端贯穿固定座81并延伸至兆声波清洗壳体1的一侧壁，并采用轴承座固定在侧壁上，转轴固定轴承座上且与内部的轴承固定连接，确保转轴转动时驱动凸轮83的传动稳定性，更进一步来说，驱动部件7包括设置在兆声波清洗壳体1外侧的固定座71、固定在固定座71上的驱动电机72、与驱动电机72的传动轴固定连接的清洗轴73、套设在清洗轴73上的主动传动齿轮74、从动轴75、套设在从动轴75且与主动传动齿轮74相啮合的从动传动齿轮76、以及用于驱动电磁脉冲振动器4旋转的齿轮驱动组件77；驱动电机72驱动主动传动齿轮74并啮合从动传动齿轮76旋转，进而带动齿轮驱动组件77旋转并带动电磁脉冲振动器4和毛刷组件6同步旋转。凸轮83持续转动把运动传递给紧靠其边缘移动的螺杆轴承9，带动驱动连杆84个沿着销轴摆动，当凸轮83回转时，迫使驱动连杆84摆动，使得循环拨料筒体1中的半导体材料也随之进行抖动，在冲洗的同时，利用清洗液的循环撞击结合兆声波清洗壳体1的有规律的振动，使得内部的半导体材料能够产生一定的翻转和滑移，使半导体材料冲洗的更加干净，清洗更加更加彻底，提高清洗效率和效果。
在实施生产过程中，可采用兆声波共振换能器可与兆声波功率放大器结合，这样可以通过改变调制周期、改变脉宽，控制兆声波振荡频率和功率作用时间与隔离，控制振荡频率波形的个数，同时利用共振腔换能器来大大减小兆声波声场在半导体材料表面的干涉，从而达到消除兆声波气蚀对半导体微机构的损伤，具有高效的清洗效率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种电子半导体加工用清洗装置的主视结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的毛刷组件的立体结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的毛刷组件的俯视结构示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的清洗管路组件与兆声波清洗壳体的安装结构示意图；
图中：
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1-4所示，一种电子半导体加工用清洗装置，包括：
兆声波清洗壳体1，兆声波清洗壳体1的底部设有周期性振动的弹性振动板11；弹性振动板11活动盖设于兆声波清洗壳体1的底部；兆声波清洗壳体1的外侧设有兆声波共振腔换能器；
清洗液存储装置2，用于存储清洗液，并通过泵体3将清洗液泵入兆声波清洗壳体1内；
电磁脉冲振动器4，电磁脉冲振动器4在清洗液中发生脉冲振动，通过电磁脉冲震源能连续发射；
清洗管路组件5，呈环形阵列分布于兆声波清洗壳体1内侧壁上；且与清洗液存储装置2相互连通；
毛刷组件6，位于兆声波清洗壳体1底部，对电子半导体进行滚动清理；
驱动部件7，能够同时控制电磁脉冲振动器4和毛刷组件6同步旋转；
振动组件8，对弹性振动板11产生周期性振动；并配合电磁脉冲振动器4、兆声波共振腔换能器实现对电子半导体高效率清洗。
清洗液体经过清洗液存储装置2并经过清洗管路组件5实现对电磁脉冲振动器4中的半导体材料进行全面覆盖清洗，同时高压清洗液流通过与半导体材料接触的表面起到冲击和刷洗的作用，并配合毛刷组件6以及振动组件8使得电磁脉冲振动器4中的半导体材料也随之进行抖动，在冲洗的同时，利用清洗液的循环撞击结合振动组件8的有规律的振动，使得内部的半导体材料能够产生一定的翻转和滑移，进而完成半导体材料的高速清洗。
进一步地，兆声波清洗壳体1与清洗液存储装置2之间设有泵体3；
清洗液存储装置2的底部且靠近泵体3的一端设有出液管21，出液管21的一端通过法兰固定在清洗液存储装置2的外壁上，出液管21的另一端与泵体3的进水端固定连接，泵体3的出水端的管路与兆声波清洗壳体1内部的清洗管路组件5相贯通。
进一步地，清洗管路组件5包括进液管51、和等间距设于进液管51上的高压喷头；
进液管51的内径为沿其出水方向呈阶梯式分布；
各段进液管51的出水孔处设有高压喷头。
具体而言，可以确保高压水流量能够在进液管51内的流量较为均匀，确保高压喷头处冲洗液的速度大致相同，提高清洗效果。
进一步地，驱动部件7包括设置在兆声波清洗壳体1外侧的固定座71、固定在固定座71上的驱动电机72、与驱动电机72的传动轴固定连接的清洗轴73、套设在清洗轴73上的主动传动齿轮74、从动轴75、套设在从动轴75且与主动传动齿轮74相啮合的从动传动齿轮76、以及用于驱动电磁脉冲振动器4旋转的齿轮驱动组件77；
驱动电机72驱动主动传动齿轮74并啮合从动传动齿轮76旋转，进而带动齿轮驱动组件77旋转并带动电磁脉冲振动器4和毛刷组件6同步旋转。
进一步地，振动组件8包括具有凹槽的固定座81、动力件82、与动力件82的主动轴动力连接的凸轮83、一端通过销轴铰接在固定座81另一端的驱动连杆84；
驱动连杆84与凸轮82相贴合的一端设有螺杆轴承9。
进一步地，固定座81上设有梯形缺口811，驱动连杆84的底部设有与梯形缺口811内底壁固定连接的弹簧10。
弹簧10的目的是提高电磁脉冲振动器4稳定性和安全性。
进一步地，兆声波清洗壳体1的一侧壁上设有排水管11。排水管11可以将兆声波清洗壳体1内残留的水外排至外部下水管道中。
进一步地，开口的上方设有箱门12，箱门12通过合页与兆声波清洗壳体1铰接连接。
进一步地，齿轮驱动组件77包括套设在从动轴75上的第一齿轮771、和套设在于电磁脉冲振动器4相连接的固定轴上的第二齿轮772。
进一步地，毛刷组件6包括套设在清洗轴73上的清洁刷辊61和与将清洁刷辊61与清洗轴73固定连接的支架辊62；清洁刷辊61固定有旋转毛刷。清洁刷辊61固定有旋转毛刷。半导体材料的进行全面覆盖进行冲洗，实现较彻底地将附着在半导体材料的残渣冲洗干净，确保半导体材料的质量。
具体的工作原理为，首先打开箱门12将半导体材料平铺放入兆声波清洗壳体1内，其中箱门12可以将半导体材料加入到兆声波清洗壳体1内进行清洗，采用合页连接的方式结构简单可靠。其中清洗液存储装置2是固定在移动推车上，另外将泵体3也固定在移动推车上的固定板上，泵体3从清洗液平方向来看是位于清洗液存储装置2与兆声波清洗壳体1之间，与此同时接通泵体3和电机(图纸未示出)，使得泵体3和电机均正常工作，泵体3将清洗液存储装置2中的清洗液通过管路迅速抽至兆声波清洗壳体1中，由于清洗液管与清洗管路组件5相连通，进而清洗液流进入到清洗管路组件5中并通过高压喷头均匀地喷洒到电磁脉冲振动器4中，电磁脉冲振动器4、清洁刷辊61以及兆声波清洗结构，能够在电子半导体的底部区域，中部区域，以及周边区域相互之间的清洗也产生复杂的交变频率，从而能实现对半导体材料进行多角度和多维度的全面覆盖清洗，同时配合高压清洗液流通过与半导体材料接触的表面起到冲击和刷洗的作用，进而完成半导体材料的高速清洗；此外，振动组件8，对弹性振动板11产生周期性振动；并配合拨料杆41实现对半导体材料的翻转和位置替换；更进一步来说，振动组件8包括具有凹槽的固定座81、动力件82、与动力件82的主动轴动力连接的凸轮83、一端通过销轴铰接在固定座81另一端的驱动连杆84；驱动连杆84与凸轮82相贴合的一端设有螺杆轴承9。此外，固定座81上设有梯形缺口811，驱动连杆84的底部设有与梯形缺口811内底壁固定连接的弹簧10。弹簧10的目的是提高电磁脉冲振动器4稳定性和安全性。
凸轮83的一端通过转轴可转动地设于固定座81上，其中转轴的一端突出于固定座81其通过联轴器与电机的输出轴固定连接，转轴的另一端贯穿固定座81并延伸至兆声波清洗壳体1的一侧壁，并采用轴承座固定在侧壁上，转轴固定轴承座上且与内部的轴承固定连接，确保转轴转动时驱动凸轮83的传动稳定性，更进一步来说，驱动部件7包括设置在兆声波清洗壳体1外侧的固定座71、固定在固定座71上的驱动电机72、与驱动电机72的传动轴固定连接的清洗轴73、套设在清洗轴73上的主动传动齿轮74、从动轴75、套设在从动轴75且与主动传动齿轮74相啮合的从动传动齿轮76、以及用于驱动电磁脉冲振动器4旋转的齿轮驱动组件77；驱动电机72驱动主动传动齿轮74并啮合从动传动齿轮76旋转，进而带动齿轮驱动组件77旋转并带动电磁脉冲振动器4和毛刷组件6同步旋转。凸轮83持续转动把运动传递给紧靠其边缘移动的螺杆轴承9，带动驱动连杆84个沿着销轴摆动，当凸轮83回转时，迫使驱动连杆84摆动，使得循环拨料筒体1中的半导体材料也随之进行抖动，在冲洗的同时，利用清洗液的循环撞击结合兆声波清洗壳体1的有规律的振动，使得内部的半导体材料能够产生一定的翻转和滑移，使半导体材料冲洗的更加干净，清洗更加更加彻底，提高清洗效率和效果。
在实施生产过程中，可采用兆声波共振换能器可与兆声波功率放大器结合，这样可以通过改变调制周期、改变脉宽，控制兆声波振荡频率和功率作用时间与隔离，控制振荡频率波形的个数，同时利用共振腔换能器来大大减小兆声波声场在半导体材料表面的干涉，从而达到消除兆声波气蚀对半导体微机构的损伤，具有高效的清洗效率。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：包括：
兆声波清洗壳体(1)，所述兆声波清洗壳体(1)的底部设有周期性振动的弹性振动板(11)；所述弹性振动板(11)活动盖设于所述兆声波清洗壳体(1)的底部；所述兆声波清洗壳体(1)的外侧设有兆声波共振腔换能器；
清洗液存储装置(2)，用于存储清洗液，并通过泵体(3)将清洗液泵入所述兆声波清洗壳体(1)内；
电磁脉冲振动器(4)，所述电磁脉冲振动器(4)在清洗液中发生脉冲振动，通过电磁脉冲震源能连续发射；
清洗管路组件(5)，呈环形阵列分布于所述兆声波清洗壳体(1)内侧壁上；且与所述清洗液存储装置(2)相互连通；
毛刷组件(6)，位于所述兆声波清洗壳体(1)底部，对电子半导体进行滚动清理；
驱动部件(7)，能够同时控制所述电磁脉冲振动器(4)和所述毛刷组件(6)同步旋转；
振动组件(8)，对所述弹性振动板(11)产生周期性振动；并配合所述电磁脉冲振动器(4)、所述兆声波共振腔换能器实现对电子半导体高效率清洗。
2.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述兆声波清洗壳体(1)与所述清洗液存储装置(2)之间设有所述泵体(3)；
所述清洗液存储装置(2)的底部且靠近所述泵体(3)的一端设有出液管(21)，所述出液管(21)的一端通过法兰固定在所述清洗液存储装置(2)的外壁上，所述出液管(21)的另一端与所述泵体(3)的进清洗液端固定连接，所述泵体(3)的出清洗液端的管路与所述兆声波清洗壳体(1)内部的所述清洗管路组件(5)相贯通。
3.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述清洗管路组件(5)包括进液管(51)、和等间距设于所述进液管(51)上的高压喷头()；
所述进液管(51)的内径为沿其出清洗液方向呈阶梯式分布；
各段所述进液管(51)的出清洗液孔处设有所述高压喷头()。
4.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述驱动部件(7)包括设置在所述兆声波清洗壳体(1)外侧的固定座(71)、固定在所述固定座(71)上的驱动电机(72)、与所述驱动电机(72)的传动轴固定连接的清洗轴(73)、套设在所述清洗轴(73)上的主动传动齿轮(74)、从动轴(75)、套设在所述从动轴(75)且与所述主动传动齿轮(74)相啮合的从动传动齿轮(76)、以及用于驱动所述电磁脉冲振动器(4)旋转的齿轮驱动组件(77)；
所述驱动电机(72)驱动所述主动传动齿轮(74)并啮合所述从动传动齿轮(76)旋转，进而带动所述齿轮驱动组件(77)旋转并带动所述电磁脉冲振动器(4)和所述毛刷组件(6)同步旋转。
5.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述振动组件(8)包括具有凹槽的固定座(81)、动力件(82)、与所述动力件(82)的主动轴动力连接的凸轮(83)、一端通过销轴铰接在所述固定座(81)另一端的驱动连杆(84)；
所述驱动连杆(84)与所述凸轮(82)相贴合的一端设有螺杆轴承(9)。
6.如权利要求5所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述固定座(81)上设有梯形缺口(811)，所述驱动连杆(84)的底部设有与所述梯形缺口(811)内底壁固定连接的弹簧(10)。
7.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述兆声波清洗壳体(1)的一侧壁上设有排清洗液管(11)。
8.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述开口的上方设有箱门(12)，所述箱门(12)通过合页与所述兆声波清洗壳体(1)铰接连接。
9.如权利要求5所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述齿轮驱动组件(77)包括套设在所述从动轴(75)上的第一齿轮(771)、和套设在于所述电磁脉冲振动器(4)相连接的固定轴上的第二齿轮(772)。
10.如权利要求1所述一种电子半导体加工用清洗装置，其特征在于：
所述毛刷组件(6)包括套设在所述清洗轴(73)上的清洁刷辊(61)和与将所述清洁刷辊(61)与所述清洗轴(73)固定连接的支架辊(62)；
所述清洁刷辊(61)固定有旋转毛刷。
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