CN114260218A - 一种晶圆片表面清洁装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆片表面清洁装置及方法，包括清洁槽以及设于清洁槽内的清扫机构、清洗机构和晶圆片运移机构；所述清扫机构包括立杆、驱动块和清扫刷，所述驱动块与立杆在竖直方向滑动连接，所述驱动块与清扫刷相连且能够驱动清扫刷转动；所述清洗机构包括与清洁槽在竖直方向滑动连接的清洗组件，所述清洗组件用于喷淋清洗晶圆片；所述晶圆片运移机构包括立筒、转筒、伸缩杆和晶圆片夹持组件，所述转筒设于立筒上部且能够相对立筒转动，所述转筒连接有若干伸缩杆，所述伸缩杆末端设有若干晶圆片夹持组件，所述晶圆片夹持组件用于夹持不同尺寸的晶圆片。本发明适用范围广，晶圆片表面清洁效率高、清洁效果好。
Description
技术领域
本发明属于晶圆片加工技术领域，具体涉及一种晶圆片表面清洁装置及方法。
背景技术
晶圆片是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，晶圆片加工过程中需要进行清洗，现有的晶圆片清洁装置结构复杂，成本高，清洁效率低且清洁效果一般，清洁后仍存在表面粘附异物的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种晶圆片表面清洁装置及方法，适用范围广，晶圆片表面清洁效率高、清洁效果好。
本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，提供一种晶圆片表面清洁装置，包括清洁槽以及设于清洁槽内的清扫机构、清洗机构和晶圆片运移机构；
所述清扫机构包括立杆、驱动块和清扫刷，所述驱动块与立杆在竖直方向滑动连接，所述驱动块与清扫刷相连且能够驱动清扫刷转动；
所述清洗机构包括与清洁槽在竖直方向滑动连接的清洗组件，所述清洗组件用于喷淋清洗晶圆片；
所述晶圆片运移机构包括立筒、转筒、伸缩杆和晶圆片夹持组件，所述转筒设于立筒上部且能够相对立筒转动，所述转筒连接有若干伸缩杆，所述伸缩杆末端设有若干晶圆片夹持组件，所述晶圆片夹持组件用于夹持不同尺寸的晶圆片。
进一步的，所述清洁槽的内表面设有第一滑槽，所述立杆底部设有第一滑块，所述第一滑块安装于第一滑槽内且能够在第一滑槽内滑动；
所述立杆设有竖直方向的第二滑槽，所述驱动块连接有第二滑块，所述第二滑块安装于第二滑槽内且能够在第二滑槽内滑动，所述第二滑块上安装有用于固定的第一螺栓；
所述驱动块内设有第一电机，所述第一电机的输出轴与清扫刷相连且能够驱动清扫刷转动。
进一步的，所述清扫刷包括组合设置的主刷和副刷；
所述主刷包括主刷杆以及安装于主刷杆的若干组主刷毛，各组主刷毛间隔设置，所述主刷杆对应各组主刷毛间隔的位置设有副刷通孔，所述主刷杆的两端设有螺栓孔；
所述副刷包括副刷杆以及安装于副刷杆的若干组副刷毛，各组副刷毛对应副刷通孔设置，所述副刷杆的两端安装有调节螺栓；
所述副刷和主刷组合安装时，各组副刷毛贯穿副刷通孔，调节螺栓安装于螺栓孔内。
进一步的，所述清洗组件包括水箱以及与水箱相连的防护罩，所述防护罩内设有喷水盘，所述喷水盘通过水管与水箱相连，所述水箱连接有外接水管；
所述水箱的侧壁设有第三滑块，所述清洁槽设有立柱，所述立柱上设有竖直方向的第三滑槽，所述第三滑块安装于第三滑槽内且能够沿第三滑槽滑动，所述立柱顶部设有第一气缸，所述第一气缸与水箱相连且能够驱动水箱移动。
进一步的，所述防护罩内架设有横杆，所述横杆上套有滑套，所述滑套通过第二螺栓固定，所述喷水盘安装于滑套底部，与喷水盘相连的所述水管螺旋缠绕于横杆外部；所述喷水盘表面设有内喷水圈以及均匀分布于内喷水圈外围的外喷水口。
进一步的，所述立筒内设有第二气缸和第二电机，所述第二气缸的推杆上安装第二电机，所述第二电机的输出轴与转筒相连且能够带动转筒转动。
进一步的，所述伸缩杆设有若干调节孔，所述转筒连接有与伸缩杆对应设置的套壳，所述伸缩杆贯穿套壳安装且通过第三螺栓固定，所述第三螺栓与调节孔相匹配；所述伸缩杆的端部连接有支撑板，所述支撑板上安装有若干晶圆片夹持组件。
进一步的，所述晶圆片夹持组件包括相对设置的第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块连接有滑杆，所述第二夹持块可拆卸式安装于滑杆外部且能够沿滑杆移动；
所述第一夹持块和第二夹持块分别设有相对设置的第一夹持平台和第二夹持平台，所述第一夹持平台和第二夹持平台的侧边呈弧形，所述第一夹持块和第二夹持块上设有分别伸出至第一夹持平台和第二夹持平台上方的硅胶限位条。
进一步的，所述第二夹持块底部连接有螺杆，所述螺杆上套接有两个平行设置的支撑台，所述支撑台滑动连接有调节板，所述调节板的末端连接有支撑梁，两个支撑梁间滑动连接有第一限位弧条和第二限位弧条，所述第一限位弧条和第二限位弧条所在平面的夹角为15~30°；所述第二夹持块翻转安装于滑杆外部时，所述第一限位弧条和第二限位弧条与第一夹持平台相对设置。
第二方面，提供一种采用第一方面所述的晶圆片表面清洁装置清洁晶圆片的方法，包括以下步骤：
沿立杆滑动驱动块以调节清扫刷的位置，使清扫刷位于晶圆片夹持组件上表面；
调节清洗组件的高度使清洗组件位于晶圆片夹持组件的上方；
将待清洁晶圆片安装于晶圆片夹持组件上；
转筒相对立筒转动，带动晶圆片夹持组件移动，晶圆片依次经过清扫刷清扫以及清洗组件的喷淋清洗，完成表面清洁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明利用晶圆片夹持组件夹持不同尺寸的晶圆片，实现不同尺寸晶圆片的清洗，不需针对不同尺寸的晶圆片而配置不同型号的清洁装置，适用范围广，成本低；
（2）本发明利用清扫机构中转动的清扫刷对晶圆片表面的灰尘进行清理，然后通过清洗机构中的清洗组件对晶圆片进行喷淋清洗，两道工序协同作用，达到晶圆片清洁干净的目的；
（3）本发明采用晶圆片运移机构转运晶圆片，能够实现晶圆片的自动化、流水线式清洗，提高清洗效率；
（4）本发明中的清扫刷能够随驱动块在立杆的竖直方向上移动，清洗组件能够在清洁槽的竖直方向上移动，从而配合晶圆片的夹持高度，同时便于与晶圆片运移机构分隔以进行维护和检修。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明另一视角的结构示意图；
图3是立杆和清扫刷的结构示意图；
图4是图3中主刷和副刷分离时的结构示意图；
图5是图4中主刷和副刷的结构示意图；
图6是自上而下视角清洗组件的结构示意图；
图7是自下而上视角清洗组件的结构示意图；
图8是晶圆片运移机构的结构示意图；
图9是实施例1中晶圆片夹持组件的结构示意图；
图10是实施例3中第二夹持块的结构示意图；
图11是实施例4中晶圆片夹持组件的结构示意图；
图12是图11中弹性块的结构示意图；
图13是实施例5中竖直状态下支撑板的结构示意图；
图中标记为：1、清洁槽；2、立杆；3、第一滑槽；4、清扫刷；41、主刷；411、主刷杆；412、主刷毛；413、副刷通孔；414、螺栓孔；42、副刷；421、副刷杆；422、副刷毛；423、调节螺栓；424、弹簧圈；43、驱动块；44、第二滑块；45、第一螺栓；5、立筒；6、转筒；7、晶圆片夹持组件；701、第一夹持块；702、第二夹持块；703、第一夹持平台；704、第二夹持平台；705、硅胶限位条；706、滑杆；707、支撑块；708、刻度线；709、第五螺栓；710、螺杆；711、支撑台；712、调节板；713、支撑梁；714、第一限位弧条；715、第二限位弧条；716、硅胶块；8、清洗组件；801、防护罩；802、横杆；803、水管；804、水箱；805、喷水盘；806、滑套；807、第二螺栓；808、外接水管；809、第三滑块；810、外喷水口；811、内喷水圈；9、第一气缸；10、立柱；11、第一排污口；12、第二排污口；13、隔板；14、第三滑槽；15、第一滑块；16、第二滑槽；17、伸缩杆；18、支撑板；19、调节孔；20、套壳；21、第三螺栓；22、第四螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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
如图1、2、4和5所示，本实施例提供一种晶圆片表面清洁装置，包括清洁槽1以及设于清洁槽1内的清扫机构、清洗机构和晶圆片运移机构；清扫机构包括立杆2、驱动块43和清扫刷4，驱动块43与立杆2在竖直方向滑动连接，驱动块43与清扫刷4相连且能够驱动清扫刷4转动；清洗机构包括与清洁槽1在竖直方向滑动连接的清洗组件8，清洗组件8用于喷淋清洗晶圆片；晶圆片运移机构包括立筒5、转筒6、伸缩杆17和晶圆片夹持组件7，转筒6设于立筒5上部且能够相对立筒5转动，转筒6连接有若干伸缩杆17，伸缩杆17末端设有若干晶圆片夹持组件7，晶圆片夹持组件7用于夹持不同尺寸的晶圆片。
如图1和2所示，清洁槽1内以隔板13分隔为两个分槽，清扫机构和清洗机构分别设于一个分槽内，两个分槽分别设有第一排污口11和第二排污口12，用于排出晶圆片清洁过程中产生的灰尘或废水。
如图1、3和4所示，清洁槽1的内表面设有第一滑槽3，立杆2底部设有第一滑块15，第一滑块15安装于第一滑槽3内且能够在第一滑槽3内滑动，立杆2和清洁槽1之间连接气缸，用于推动立杆2沿第一滑槽3的方向移动。立杆2设有竖直方向的第二滑槽16，驱动块43连接有第二滑块44，第二滑块44安装于第二滑槽16内且能够在第二滑槽16内滑动，第二滑块44上安装有用于固定的第一螺栓45，从而实现驱动块43和清扫刷4的移动和固定。驱动块43内设有第一电机，第一电机的输出轴与清扫刷4相连且能够驱动清扫刷4转动，便于对晶圆片表面进行全方位清扫。
如图4和5所示，清扫刷4包括组合设置的主刷41和副刷42。主刷41包括主刷杆411以及安装于主刷杆411的若干组主刷毛412，主刷杆411与第一电机的输出轴连接，各组主刷毛412间隔设置，主刷杆411对应各组主刷毛412间隔的位置设有副刷通孔413，主刷杆411的两端设有螺栓孔414。副刷42包括副刷杆421以及安装于副刷杆421的若干组副刷毛422，各组副刷毛422对应副刷通孔413设置，副刷杆421的两端安装有调节螺栓423。副刷42和主刷41组合安装时，各组副刷毛422贯穿副刷通孔413，调节螺栓423安装于螺栓孔414内。通过转动调节螺栓423能够调节副刷42的安装高度，实现主刷毛412和副刷毛422齐平设置或者不同高度的设置，以应对不同情况的晶圆片表面清扫工作。调节螺栓423上套有弹簧圈424，用于辅助提升主刷41和副刷42的连接强度。
如图2和6所示，清洗组件包括水箱804以及与水箱804相连的防护罩801，防护罩801内设有喷水盘805，喷水盘805通过水管803与水箱804相连，水箱804连接有外接水管808；水箱804的侧壁设有第三滑块809，清洁槽1设有立柱10，立柱10上设有竖直方向的第三滑槽14，第三滑块809安装于第三滑槽14内且能够沿第三滑槽14滑动，立柱10顶部设有第一气缸9，第一气缸9与水箱804相连且能够驱动水箱804移动，从而实现清洁组件的高度调节。
如图6和7所示，防护罩801内架设有横杆802，横杆802上套有滑套806，滑套806通过第二螺栓807固定，喷水盘805安装于滑套806底部，与喷水盘805相连的水管803螺旋缠绕于横杆802外部，拧松第二螺栓807时，滑套806可以沿横杆802移动，从而调节喷水盘805的位置。喷水盘805表面设有内喷水圈811以及均匀分布于内喷水圈811外围的外喷水口810，内喷水圈811的喷水压力大于外喷水口810的喷水压力。
如图8所示，立筒5内设有第二气缸和第二电机，第二气缸的推杆上安装第二电机，第二电机的输出轴与转筒6相连且能够带动转筒6转动，第二气缸能够带动第二电机和转筒6实现高度调节。
如图8所示，伸缩杆17设有若干调节孔19，转筒6连接有与伸缩杆17对应设置的套壳20，伸缩杆17贯穿套壳20安装且通过第三螺栓21固定，第三螺栓21与调节孔19相匹配，拧松第三螺栓21后，推拉伸缩杆17以调节长度，调节完毕后拧紧第三螺栓21进行固定。伸缩杆17的端部通过第四螺栓22固定连接有支撑板18，支撑板18上安装有若干晶圆片夹持组件7，可同时夹持若干晶圆片进行清洁，提供清洁效率。
如图9和10所示，晶圆片夹持组件7包括相对设置的第一夹持块701和第二夹持块702，第一夹持块701连接有滑杆706，第二夹持块702可拆卸式安装于滑杆706外部，具体的，第二夹持块702侧面设有用于固定连接第二夹持块702和滑杆706的第五螺栓709，当拧松第五螺栓709时，第二夹持块702能够沿滑杆706移动，便于夹持不同尺寸的晶圆片，当移动至滑杆706末端时可直接拆卸。第一夹持块701和第二夹持块702分别设有相对设置的第一夹持平台703和第二夹持平台704，第一夹持平台703和第二夹持平台704的侧边呈弧形，便于放置晶圆片，第一夹持块701和第二夹持块702上设有分别伸出至第一夹持平台703和第二夹持平台704上方的硅胶限位条705，既不会阻碍晶圆片的放入，同时能够对晶圆片进行限位，防止清洁过程中晶圆片脱落。
实施例2
本实施例提供一种采用实施例1所述的晶圆片表面清洁装置清洁晶圆片的方法，包括以下步骤：
（1）推拉立杆2在水平方向移动至合适位置，通过控制第一气缸9调节清洗组件的高度，通过控制第二气缸调节转筒6及晶圆片夹持组件7的高度，通过移动驱动块43调节清扫刷4的高度，最终使清扫刷4位于晶圆片夹持组件7上表面，使清洗组件位于晶圆片夹持组件7的上方；
（2）根据待清洁的晶圆片的尺寸，调节第二夹持块702的位置，使晶圆片能够安装于第一夹持平台703和第二夹持平台704之间；
（3）利用机械臂等装置将待清洁的晶圆片放置于第一夹持平台703和第二夹持平台704之间；
（4）控制第一电机驱动清扫刷4转动，控制第二电机驱动转筒6转动，带动晶圆片夹持组件7移动，晶圆片经过清扫机构时由清扫刷4清除表面的灰尘，转筒6继续转动，晶圆片经过清洗机构，水箱804中的水经水泵流经水管803，最后从喷水盘805喷出以清洗晶圆片表面，完成晶圆片表面的清洁，转筒6继续转动，晶圆片运移至下一步烘干工序。
实施例3
本实施例提供一种晶圆片表面清洁装置，包括实施例1中的结构。
如图10所示，第二夹持块702底部连接有螺杆710，螺杆710上套接有两个平行设置的支撑台711，支撑台711滑动连接有调节板712，调节板712的末端连接有支撑梁713，两个支撑梁713间滑动连接有第一限位弧条714和第二限位弧条715，第一限位弧条714和第二限位弧条715所在平面的夹角为15~30°。拧松第五螺栓709后，将第二夹持块702沿滑杆706移动并拆卸下来，翻转第二夹持块702，使支撑台711一侧朝上，然后将第二夹持块702再次安装于滑杆706上，并通过第五螺栓709固定。通过旋转螺杆710，调节两个支撑台711的高度，使第一限位弧条714和第二限位弧条715与第一夹持平台703相对设置，便于水平夹持晶圆片，通过移动调节板712以及第一限位弧条714和第二限位弧条715的位置，能够适应不同直径的晶圆片。此外，由于第一限位弧条714和第二限位弧条715是通过对晶圆片的侧面施力进行夹持固定，所以对晶圆片无厚度限制，从而实现不同厚度晶圆片的夹持固定。
实施例4
本实施例提供一种晶圆片表面清洁装置，包括实施例1或3中的结构。
如图11和12所示，滑杆706上设有若干均匀分布的支撑块707，用于支撑晶圆片，支撑块707的表面设有硅胶块716，硅胶块716的上表面与第一夹持平台703位于同一平面，硅胶块716与晶圆片接触，不会划伤晶圆片。滑杆706的表面还设有刻度线708，便于调节第二夹持块702的位置以适应不同直径的晶圆片。
实施例5
本实施例提供一种晶圆片表面清洁装置，包括实施例1或3或4中的结构，其不同之处在于，如图13所示，伸缩杆17的端部转动连接有支撑板18，具体的，在伸缩杆17内安装第三电机，第三电机与支撑板18相连并驱动支撑板18转动。当晶圆片清洁工作完成后，可以转动支撑板18使其呈竖直方向放置，减少横向占用面积，便于安装防尘罩保护晶圆夹持组件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶圆片表面清洁装置，其特征在于，包括清洁槽以及设于清洁槽内的清扫机构、清洗机构和晶圆片运移机构；
所述清扫机构包括立杆、驱动块和清扫刷，所述驱动块与立杆在竖直方向滑动连接，所述驱动块与清扫刷相连且能够驱动清扫刷转动；
所述清洗机构包括与清洁槽在竖直方向滑动连接的清洗组件，所述清洗组件用于喷淋清洗晶圆片；
所述晶圆片运移机构包括立筒、转筒、伸缩杆和晶圆片夹持组件，所述转筒设于立筒上部且能够相对立筒转动，所述转筒连接有若干伸缩杆，所述伸缩杆末端设有若干晶圆片夹持组件，所述晶圆片夹持组件用于夹持不同尺寸的晶圆片。
2.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述清洁槽的内表面设有第一滑槽，所述立杆底部设有第一滑块，所述第一滑块安装于第一滑槽内且能够在第一滑槽内滑动；
所述立杆设有竖直方向的第二滑槽，所述驱动块连接有第二滑块，所述第二滑块安装于第二滑槽内且能够在第二滑槽内滑动，所述第二滑块上安装有用于固定的第一螺栓；
所述驱动块内设有第一电机，所述第一电机的输出轴与清扫刷相连且能够驱动清扫刷转动。
3.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述清扫刷包括组合设置的主刷和副刷；
所述主刷包括主刷杆以及安装于主刷杆的若干组主刷毛，各组主刷毛间隔设置，所述主刷杆对应各组主刷毛间隔的位置设有副刷通孔，所述主刷杆的两端设有螺栓孔；
所述副刷包括副刷杆以及安装于副刷杆的若干组副刷毛，各组副刷毛对应副刷通孔设置，所述副刷杆的两端安装有调节螺栓；
所述副刷和主刷组合安装时，各组副刷毛贯穿副刷通孔，调节螺栓安装于螺栓孔内。
4.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述清洗组件包括水箱以及与水箱相连的防护罩，所述防护罩内设有喷水盘，所述喷水盘通过水管与水箱相连，所述水箱连接有外接水管；
所述水箱的侧壁设有第三滑块，所述清洁槽设有立柱，所述立柱上设有竖直方向的第三滑槽，所述第三滑块安装于第三滑槽内且能够沿第三滑槽滑动，所述立柱顶部设有第一气缸，所述第一气缸与水箱相连且能够驱动水箱移动。
5.根据权利要求4所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述防护罩内架设有横杆，所述横杆上套有滑套，所述滑套通过第二螺栓固定，所述喷水盘安装于滑套底部，与喷水盘相连的所述水管螺旋缠绕于横杆外部；所述喷水盘表面设有内喷水圈以及均匀分布于内喷水圈外围的外喷水口。
6.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述立筒内设有第二气缸和第二电机，所述第二气缸的推杆上安装第二电机，所述第二电机的输出轴与转筒相连且能够带动转筒转动。
7.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述伸缩杆设有若干调节孔，所述转筒连接有与伸缩杆对应设置的套壳，所述伸缩杆贯穿套壳安装且通过第三螺栓固定，所述第三螺栓与调节孔相匹配；所述伸缩杆的端部连接有支撑板，所述支撑板上安装有若干晶圆片夹持组件。
8.根据权利要求1所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述晶圆片夹持组件包括相对设置的第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块连接有滑杆，所述第二夹持块可拆卸式安装于滑杆外部且能够沿滑杆移动；
所述第一夹持块和第二夹持块分别设有相对设置的第一夹持平台和第二夹持平台，所述第一夹持平台和第二夹持平台的侧边呈弧形，所述第一夹持块和第二夹持块上设有分别伸出至第一夹持平台和第二夹持平台上方的硅胶限位条。
9.根据权利要求8所述的晶圆片表面清洁装置，其特征在于，所述第二夹持块底部连接有螺杆，所述螺杆上套接有两个平行设置的支撑台，所述支撑台滑动连接有调节板，所述调节板的末端连接有支撑梁，两个支撑梁间滑动连接有第一限位弧条和第二限位弧条，所述第一限位弧条和第二限位弧条所在平面的夹角为15~30°；所述第二夹持块翻转安装于滑杆外部时，所述第一限位弧条和第二限位弧条与第一夹持平台相对设置。
10.一种采用权利要求1~9任一项所述的晶圆片表面清洁装置清洁晶圆片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
沿立杆滑动驱动块以调节清扫刷的位置，使清扫刷位于晶圆片夹持组件上表面；
调节清洗组件的高度使清洗组件位于晶圆片夹持组件的上方；
将待清洁晶圆片安装于晶圆片夹持组件上；
转筒相对立筒转动，带动晶圆片夹持组件移动，晶圆片依次经过清扫刷清扫以及清洗组件的喷淋清洗，完成表面清洁。
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