CN113035744B - 一种半导体晶圆清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆清洗装置，属于半导体技术领域。一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜和清洗柜，补液柜连接于清洗柜顶部，清洗柜内部设置有夹装组件和清洗机构，清洗柜底壁连接有底板，底板和补液柜顶壁均开设有第一孔洞相连通，底板顶部连接有丝杆，丝杆设置有若干组，若干组丝杆外壁连接有升降板，转动组件连接于升降板内壁，清洗柜内壁连接有滑杆，滑杆外壁滑动连接有滑动块，夹装组件连接于滑动块外壁，夹装组件输出端连接有晶圆片；本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。

Description

一种半导体晶圆清洗装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆清洗装置。
背景技术
半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的基础是硅材料工业，晶圆的原始材料是硅，晶圆表面的污染物会严重影响器件的性能、可靠性和成品率，随着微电子技术的飞速发展以及人们要求的提高，污染物对器件的影响也愈加突出，在晶圆的工艺制造过程中，不可避免遭到尘埃、金属、有机物和无机物的污染，这些污染很容易造成其表面缺陷及孔内污垢，产生发射点、黑点、暗斑等，导致晶圆的良品率下降，使得晶圆的质量不稳定以至失效，因此在晶圆的制造过程中去除晶圆表面的污染物十分重要。
目前常用的清洗晶圆的装置为槽式清洗机，其采用纯水、碱性或弱酸性等水基溶剂作清洗液，多与喷淋、喷流、热浸、鼓泡等清洗方式组合使用，并配以合适的产品干燥方式，以组成清洗设备。在利用槽式清洗机清洗晶圆之前，需要首先将化学药剂按照一定的配比混合后注入槽式清洗机的工艺槽内，然后晶圆通过机械手臂传送至工艺槽内特定位置。通常为了能够同时清洗多片晶圆，一般会将多片晶圆同时垂直放置在工艺槽内的承片装置上，再放置在槽内用药液浸泡清洗，但有时药液会冲洗不干净，容易在晶圆表面留下痕迹。
经检索，公开号为CN111640692A的专利，一种晶圆的清洗辅助装置及清洗装置，该清洗辅助装置包括可旋转的若干承片装置，若干承片装置沿晶圆的竖直中线对称设置，用于承载若干晶圆；第一驱动机构，连接若干承片装置，用于驱动位于晶圆的竖直中线一侧的承片装置与另一侧的承片装置以互逆的方向旋转，且当承片装置旋转时，承片装置的下端向靠近晶圆的竖直中线的方向旋转；第二驱动机构，连接用于支撑若干承片装置的支架以驱动晶圆沿竖直方向进行移动；该装置在使用时清理效率较低，且清理时水雾容易反弹重新附着在晶圆表面，造成清洗效果较差，甚至降低晶圆良率的情况。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术在使用时清理效率较低，且清理时水雾容易反弹重新附着在晶圆表面，造成清洗效果较差，甚至降低晶圆良率的情况问题，而提出的一种半导体晶圆清洗装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜和清洗柜，所述补液柜连接于清洗柜顶部，所述清洗柜内部连接有蓄水箱，所述清洗柜内部设置有夹装组件和清洗机构，所述夹装组件与清洗机构相配合，所述清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，所述喷淋组件和吸附组件均与转动组件相配合，所述清洗柜底壁连接有底板，所述底板和补液柜顶壁均开设有第一孔洞相连通，所述底板顶部连接有丝杆，所述丝杆设置有四组，四组所述丝杆外壁连接有升降板，所述转动组件连接于升降板内壁，所述清洗柜内壁连接有滑杆，所述滑杆外壁滑动连接有滑动块，所述夹装组件连接于滑动块外壁，所述夹装组件输出端连接有晶圆片。
优选的，所述转动组件包括转动电机、主动带轮三组从动带轮，所述转动电机连接于升降板侧壁，所述转动电机连接于升降板侧壁，所述转动电机输出端连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合连接有第二齿轮，所述主动带轮连接于第二齿轮顶壁，所述主动带轮和三组从动带轮均转动连接于升降板底壁，所述主动带轮和第二齿轮均转动连接于丝杆外壁，所述主动带轮和第二齿轮均设置有螺纹与丝杆相配合。
优选的，所述主动带轮外壁连接有皮带，所述主动带轮通过皮带与三组从动带轮相连接，所述主动带轮和三组从动带轮均穿过升降板顶壁并向上延伸，所述主动带轮和三组从动带轮延伸端均连接有转动辊，所述转动辊和从动带轮均与丝杆相配合，所述转动辊和从动带轮均设置有螺纹与丝杆相配合。
优选的，所述升降板顶壁开设有第二孔洞，所述第二孔洞内壁转动连接有转动环，所述转动环外壁开设有转动槽，四组所述转动辊均与转动槽相配合。
优选的，所述升降板侧壁连接有水泵，所述水泵抽水端与蓄水箱相连通，所述转动环内壁设置有喷淋头，所述喷淋头设置有两组，所述喷淋头与水泵输水端相连通，所述升降板底部可拆卸连接有接水桶，所述接水桶与第一孔洞和转动环相配合。
优选的，所述升降板侧壁连接有负压泵，所述转动环内壁开设有吸附口，所述转动环顶壁和底壁均开设有吸附孔，所述吸附口与两组喷淋头相配合，所述吸附孔和吸附口均与负压泵相连通。
优选的，所述夹装组件包括气缸和连接架，所述气缸连接于连接架顶部，所述连接架连接于滑动块外壁，所述气缸输出端穿过连接架和滑动块底壁并向下延伸，所述气缸延伸端连接有齿板，所述气缸输出端与滑动块相配合。
优选的，所述齿板啮合连接有半齿轮，所述半齿轮转动连接于连接架内壁，所述半齿轮侧壁连接有第一连接杆，所述连接架底部转动连接有第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆远离连接架的一端转动连接有转动杆，所述转动杆远离第二连接杆的一端连接有夹紧杆，所述半齿轮对称设置有两组，所述夹紧杆侧壁连接有承片装置，所述承片装置内装载有10-20片晶圆片。
优选的，所述清洗柜侧壁开设有观察窗，所述清洗柜顶部设置有报警灯。
与现有技术相比，本发明提供了一种半导体晶圆清洗装置，具备以下有益效果：
1、该一种半导体晶圆清洗装置，通过在转动环设置喷淋组件配合吸附组件，可以在启动喷淋组件对晶圆进行清洗的同时，对晶圆反弹回的水雾进行有效的吸附，防止带有药液的水雾再重新附着于晶圆表面，造成二次污染，降低晶圆的良率。
2、该一种半导体晶圆清洗装置，通过设置转动组件配合喷淋组件和吸附组件，可在转动多角度进行清洗的同时还能进行上下移动，从而在转动清洗时对于不同高度的晶圆片也能有很好的清洗效果，非常适用于多组清洗，极大的增加了清洗效率。
3、该一种半导体晶圆清洗装置，通过在清洗柜内壁设置夹装组件配合清洗机构，可对装有晶圆的承片装置进行固定，防止承片装置及内部的晶圆在清洗时产生移动，对晶圆表面造成损伤。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。
附图说明
图1为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的结构示意图一；
图2为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗柜结构示意图一；
图3为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗柜结构示意图二；
图4为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图一；
图5为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图二；
图6为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图三；
图7为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图四；
图8为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的夹装组件结构示意图一；
图9为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的夹装组件结构示意图二；
图10为本发明提供的清洗方式的晶圆片的布置方式。
图中：1、底板；101、升降板；102、补液柜；103、清洗柜；104、观察窗；105、报警灯；106、滑杆；107、转动电机；108、负压泵；109、水泵；110、第一孔洞；111、接水桶；2、第一齿轮；201、第二齿轮；202、主动带轮；203、皮带；204、从动带轮；205、转动辊；206、丝杆；207、转动环；208、喷淋头；209、吸附口；210、吸附孔；3、气缸；301、连接架；302、滑动块；303、齿板；304、半齿轮；305、第一连接杆；306、第二连接杆；307、转动杆；308、夹紧杆；309、承片装置；310、晶圆片。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
实施例1：
参照图1-9，一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜102和清洗柜103，补液柜102连接于清洗柜103顶部，清洗柜103内部连接有蓄水箱，清洗柜103内部设置有夹装组件和清洗机构，夹装组件与清洗机构相配合，清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，喷淋组件和吸附组件均与转动组件相配合，清洗柜103底壁连接有底板1，底板1和补液柜102顶壁均开设有第一孔洞110相连通，底板1顶部连接有丝杆206，丝杆206设置有若干(图中为四组)，四组丝杆206外壁连接有升降板101，转动组件连接于升降板101内壁，清洗柜103内壁连接有滑杆106，滑杆106外壁滑动连接有滑动块302，夹装组件连接于滑动块302外壁，夹装组件输出端连接有晶圆片310。
转动组件包括转动电机107、主动带轮202三组从动带轮204，转动电机107连接于升降板101侧壁，转动电机107连接于升降板101侧壁，转动电机107输出端连接有第一齿轮2，第一齿轮2啮合连接有第二齿轮201，主动带轮202连接于第二齿轮201顶壁，主动带轮202和三组从动带轮204均转动连接于升降板101底壁，主动带轮202和第二齿轮201均转动连接于丝杆206外壁，主动带轮202和第二齿轮201均设置有螺纹与丝杆206相配合。
主动带轮202外壁连接有皮带203，主动带轮202通过皮带203与三组从动带轮204相连接，主动带轮202和三组从动带轮204均穿过升降板101顶壁并向上延伸，主动带轮202和三组从动带轮204延伸端均连接有转动辊205，转动辊205和从动带轮204均与丝杆206相配合，转动辊205和从动带轮204均设置有螺纹与丝杆206相配合。
升降板101顶壁开设有第二孔洞，第二孔洞内壁转动连接有转动环207，转动环207外壁开设有转动槽，四组转动辊205均与转动槽相配合。
升降板101侧壁连接有水泵109，水泵109抽水端与蓄水箱相连通，转动环207内壁设置有喷淋头208，喷淋头208设置有两组，喷淋头208与水泵109输水端相连通，升降板101底部可拆卸连接有接水桶111，接水桶111与第一孔洞110和转动环207相配合。
升降板101侧壁连接有负压泵108，转动环207内壁开设有吸附口209，转动环207顶壁和底壁均开设有吸附孔210，吸附口209与两组喷淋头208相配合，吸附孔210和吸附口209均与负压泵108相连通。
夹装组件包括气缸3和连接架301，气缸3连接于连接架301顶部，连接架301连接于滑动块302外壁，气缸3输出端穿过连接架301和滑动块302底壁并向下延伸，气缸3延伸端连接有齿板303，气缸3输出端与滑动块302相配合。
齿板303啮合连接有半齿轮304，半齿轮304转动连接于连接架301内壁，半齿轮304侧壁连接有第一连接杆305，连接架301底部转动连接有第二连接杆306，第一连接杆305和第二连接杆306远离连接架301的一端转动连接有转动杆307，转动杆307远离第二连接杆306的一端连接有夹紧杆308，半齿轮304对称设置有两组，夹紧杆308侧壁连接有承片装置309，承片装置309内装载有10-20片晶圆片310。
清洗柜103侧壁开设有观察窗104，清洗柜103顶部设置有报警灯105。
本发明在使用时，首先将补液柜102内部的蓄水箱加满纯水，拆掉接水桶111，将接水桶111内的液体倒掉，将装有晶圆片310的承片装置309装夹在清洗柜103内；
启动气缸3，气缸3输出端收缩带动齿板303上升，齿板303上升会啮合带动半齿轮304转动，半齿轮304转动会带动第一连接杆305转动，当第一连接杆305转动时，会通过第二连接杆306配合带动转动杆307向内移动，进而带动夹紧杆308移动，两组夹紧杆308配合会将承片装置309进行夹紧，从而防止承片装置309及内部的晶圆片310在清洗时产生移动；
当启动水泵109时，水泵109会通过从蓄水箱内抽水再通过转动环207内壁的喷淋头208将纯水喷出到晶圆片310表面，喷淋头208设置有角度，可同时喷淋晶圆片310顶部和底部，从而开始对晶圆片310进行冲洗，当启动负压泵108时，负压泵108通过吸附孔210和吸附口209对喷淋到晶圆片310并反弹的水雾进行吸附，防止清洗掉的药液冲洗附着在晶圆片310表面，有效增加清洗效果；
当夹装完毕后，关闭清洗柜103柜门，启动转动电机107、水泵109和负压泵108，当转动电机107转动时输出端会带动第一齿轮2转动，第一齿轮2会啮合带动第二齿轮201转动，当第二齿轮201转动时会带动主动带轮202转动，主动带轮202会通过皮带203带动三组从动带轮204转动，当主动带轮202和三组从动带轮204转动时会带动四组转动辊205转动，转动辊205通过转动槽会带动转动环207转动，同时，由于主动带轮202、从动带轮204和转动辊205均通过螺纹与丝杆206相配合，所以在转动时会带动升降板101远丝杆206上升或下降，从而在转动清洗时对于不同高度的晶圆片310也能有很好的清洗效果，非常适用于多组清洗，极大的增加了清洗效率；
在清洗时通过观察窗104配合报警灯105对清洗状态进观察，查看是否清洗完毕和观察是否清洗状态异常；本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。
基于半导体晶圆清洗装置的晶圆清洗方法，所述方法主要包括以下步骤：
S1：将补液柜102内部的蓄水箱加满纯水，将装有晶圆片310的承片装置309装夹在清洗柜103内，关闭清洗柜103柜门；
S2：启动气缸3，使承片装置309和晶圆片310上升，使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208；
S3：启动水泵109和负压泵108，水泵109通过从蓄水箱内抽水再通过转动环207内壁的喷淋头208将纯水喷出到晶圆片310表面，负压泵108通过吸附孔210和吸附口209对喷淋到晶圆片310并反弹的水雾进行吸附；
S4：所有晶圆片310清洗干净后，关闭水泵109和负压泵108，启动气缸3，使承片装置309和晶圆片310下降到最低端，取出晶圆片310完成清洗。
具体的，喷淋头208分为两组，分别对准晶圆片310的顶面和底面。
喷淋头208和晶圆片310堆叠方式相互配合以使得纯水能够到达整个晶圆片310。
第一种设置方式：
所述喷淋头208的开口以50°-60°(如50°、55°、60°)夹角对准晶圆片310的圆心。
所述晶圆片310之间的间隙能够使所述喷淋头208以50°-60°(如50°、55°、60°)夹角喷吹纯水并喷淋到准晶圆片310的圆心。
承片装置309和晶圆片310上升使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208进行清洗，在最底部的晶圆片310清洗完毕后，再重新使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208进行清洗。
第二种设置方式：
所述晶圆片310与水平面倾斜布置，且相邻两个所述晶圆片310以水平面为对称面镜像对称布置。
所述晶圆片310与水平面的夹角为20°-45°(如20°、35°、40°、45°)。
所述喷淋头208水平布置，且所述喷淋头208出口的水平延长对准所述晶圆片310圆心或者高于所述晶圆片310圆心的位置。
对准晶圆片310的顶面和底面的喷淋头208均具有多个时，所述喷淋头208出口的水平延长对准所述晶圆片310上的点分别位于所述晶圆片310圆心的两侧。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜(102)和清洗柜(103)，其特征在于，所述补液柜(102)连接于清洗柜(103)顶部，所述清洗柜(103)内部连接有蓄水箱，所述清洗柜(103)内部设置有夹装组件和清洗机构，所述夹装组件与清洗机构相配合，所述清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，所述喷淋组件和吸附组件均与转动组件相配合，所述清洗柜(103)底壁连接有底板(1)，所述底板(1)和补液柜(102)顶壁均开设有第一孔洞(110)相连通，所述底板(1)顶部连接有丝杆(206)，所述丝杆(206)设置有若干组，若干组所述丝杆(206)外壁连接有升降板(101)，所述转动组件连接于升降板(101)内壁，所述清洗柜(103)内壁连接有滑杆(106)，所述滑杆(106)外壁滑动连接有滑动块(302)，所述夹装组件连接于滑动块(302)外壁，所述夹装组件输出端连接有晶圆片(310)。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述转动组件包括转动电机(107)、主动带轮(202)、 三组从动带轮(204)，所述转动电机(107)连接于升降板(101)侧壁，所述转动电机(107)输出端连接有第一齿轮(2)，所述第一齿轮(2)啮合连接有第二齿轮(201)，所述主动带轮(202)连接于第二齿轮(201)顶壁，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)均转动连接于升降板(101)底壁，所述主动带轮(202)和第二齿轮(201)均转动连接于丝杆(206)外壁，所述主动带轮(202)和第二齿轮(201)均设置有螺纹与丝杆(206)相配合。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述主动带轮(202)外壁连接有皮带(203)，所述主动带轮(202)通过皮带(203)与三组从动带轮(204)相连接，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)均穿过升降板(101)顶壁并向上延伸，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)延伸端均连接有转动辊(205)，所述转动辊(205)和从动带轮(204) 均与丝杆(206)相配合，所述转动辊(205)和从动带轮(204)均设置有螺纹与丝杆(206)相配合。
4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)顶壁开设有第二孔洞，所述第二孔洞内壁转动连接有转动环(207)，所述转动环(207)外壁开设有转动槽，四组所述转动辊(205)均与转动槽相配合。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)侧壁连接有水泵(109)，所述水泵(109)抽水端与蓄水箱相连通，所述转动环(207)内壁设置有喷淋头(208)，所述喷淋头(208)设置有两组，所述喷淋头(208)与水泵(109)输水端相连通，所述升降板(101)底部可拆卸连接有接水桶(111)，所述接水桶(111)与第一孔洞(110)和转动环(207)相配合。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)侧壁连接有负压泵(108)，所述转动环(207)内壁开设有吸附口(209)，所述转动环(207)顶壁和底壁均开设有吸附孔(210)，所述吸附口(209)与两组喷淋头(208)相配合，所述吸附孔(210)和吸附口(209)均与负压泵(108)相连通。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述夹装组件包括气缸(3)和连接架(301)，所述气缸(3)连接于连接架(301)顶部，所述连接架(301)连接于滑动块(302)外壁，所述气缸(3)输出端穿过连接架(301)和滑动块(302)底壁并向下延伸，所述气缸(3)延伸端连接有齿板(303)，所述气缸(3)输出端与滑动块(302)相配合。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述齿板(303)啮合连接有半齿轮(304)，所述半齿轮(304)转动连接于连接架(301)内壁，所述半齿轮(304)侧壁连接有第一连接杆(305)，所述连接架(301)底部转动连接有第二连接杆(306)，所述第一连接杆(305)和第二连接杆(306)远离连接架(301)的一端转动连接有转动杆(307)，所述转动杆(307)远离第二连接杆(306)的一端连接有夹紧杆(308)，所述半齿轮(304)对称设置有两组，所述夹紧杆(308)侧壁连接有承片装置(309)，所述承片装置(309)内装载有10-20片晶圆片(310)。
9.根据权利要求8所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗柜(103)侧壁开设有观察窗(104)，所述清洗柜(103)顶部设置有报警灯(105)。
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