一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机
技术领域
本发明涉及单晶硅片生产技术领域,具体为一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机。
背景技术
半导体硅片是制作集成电路的重要材料,在半导体硅片生产过程中,因硅片进行切片处理后,往往会有一些杂质附着在硅片表面上,而杂质会影响硅片的蚀刻工序。因此,需要对硅片进行清洗,才能得到合格产品。
现有技术中,如中国专利申请号为:CN 111613554 A的“硅片清洗机”,其包括:机框和相对间隔设置的两个悬臂,清洗篮,其两端分别设置在所述两个悬臂上,以及驱动机构,所述驱动机构包括两个凸轮和分别与相应的所述凸轮配合的两个随动器,所述两个悬臂与相应的随动器相连,以驱动所述两个悬臂运动同步上下往复运动,并带动所述清洗篮上下往复运动,以实现对硅片的良好清洗。
但现有技术中,利用可往复运动的机构带动装载有硅片的清洗篮,在清洗液中产生晃动和振动,对硅片表面的杂质进行清洗工作时,硅片表面所清洗下的杂质会残留并漂浮在清洗液中,而往复位移的硅片表面仍会重复粘接有清洗液中的微小杂质,硅片在清洗工作完成后,从含有杂质的清洗液中取出时,无法避免清洗液中的杂质再次粘接于硅片表面并被一同被送入下道工序的问题,硅片表面杂质清洗不彻底。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机,以解决上述背景技术提出的利用可往复运动的机构带动装载有硅片的清洗篮,在清洗液中产生晃动和振动,对硅片表面的杂质进行清洗工作时,硅片表面所清洗下的杂质会残留并漂浮在清洗液中,而往复位移的硅片表面仍会重复粘接有清洗液中的微小杂质,硅片在清洗工作完成后,从含有杂质的清洗液中取出时,无法避免清洗液中的杂质再次粘接于硅片表面并被一同被送入下道工序的问题,硅片表面杂质清洗不彻底的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机,包括工作台,所述工作台的顶部轴心处固定安装有转动机构,且所述转动机构的底部通过回收管相连通有叠片过滤器,所述叠片过滤器的输出端相连通有清洗液存储罐,所述工作台的顶部一端活动安装有单晶硅片输送装置,且所述工作台的顶部以单晶硅片输送装置为起点依次逆时针围绕有清洗机构、烘干机构、单晶硅片下料装置,所述清洗机构的一端与清洗液存储罐的一端相连通;
所述清洗机构包括固定架,所述固定架的顶部一端固定安装有加压泵,且所述加压泵的一端与清洗液存储罐的一端相连通,所述固定架的顶部另一端活动安装有下压气缸伸缩杆,且所述下压气缸伸缩杆的顶部外侧固定安装有气泵,所述下压气缸伸缩杆的底端固定安装有喷洗端头,且所述喷洗端头的外侧固定套接有遮罩;
所述喷洗端头的顶部一侧活动安装有转轴,且喷洗端头的顶部一侧贯穿开设有挤压槽,所述转轴的一端转动连接有调节按钮,且所述调节按钮的外侧与挤压槽的内侧活动插接,所述喷洗端头的内部一侧固定安装有导流块,且所述喷洗端头的另一侧相连通有导气管,所述喷洗端头的底部内侧对称固定安装有两个栅板,且两个所述栅板的外侧表面均匀固定安装有多个凸块。
优选的,所述工作台的顶部外侧固定安装有设备钣金,且所述工作台的底部外侧固定安装有机框,所述设备钣金的外侧活动安装有操控器,且所述设备钣金的顶部固定安装有观察窗,所述叠片过滤器、清洗液存储罐的外侧均与机框的内侧固定安装。
优选的,所述单晶硅片输送装置和单晶硅片下料装置均包括底座、导轨、Y轴活动板,所述底座的顶部与导轨的一端底部固定安装,所述导轨的内侧开设有输送槽,且输送槽的内侧活动安装有输送带,所述导轨(31)的另一端与设备钣金(1)的一侧固定插接,所述Y轴活动板的一侧活动安装有Z轴活动板,且所述Z轴活动板的一端活动安装有第一气缸伸缩杆,所述Z轴活动板的一侧活动安装有转接板,且所述转接板的顶部活动安装有第二气缸伸缩杆。
优选的,所述第二气缸伸缩杆的一端固定安装有真空泵,且所述真空泵的底部相连通有硅胶吸附盘。
优选的,所述设备钣金的一端贯穿开设有入料孔,且所述入料孔的内侧固定插接有所述单晶硅片输送装置的导轨的另一端,所述设备钣金的一侧贯穿开设有出料孔,且所述出料孔的内侧固定插接有所述单晶硅片下料装置的导轨的另一端。
优选的,所述烘干机构包括机壳及其内侧均匀固定安装的多个加热片,所述机壳的顶部贯穿开设有通孔,且所述通孔的顶部活动安装有鼓风机。
优选的,所述转动机构包括锥形斗,所述锥形斗的顶部内侧开设有环槽,且所述环槽的内侧活动安装有转盘。所述锥形斗的外侧底部固定安装有支撑座。
优选的,所述转盘的外侧均匀开设有多个齿牙,且所述转盘的一侧啮合连接有齿轮,所述齿轮的底部轴心处活动安装有旋转电机。
优选的,所述旋转电机的外侧顶部固定安装有卡板,且所述卡板的顶部固定安装有清洗仓罩,所述清洗仓罩的顶部贯穿开设有插入孔,且所述清洗仓罩的一端底部与锥形斗的顶部固定安装。
优选的,所述转盘的外侧均匀贯穿开设有多个底孔,且每个所述底孔的顶部均固定安装有清洗模具,每个所述清洗模具的轴心处均贯穿开设有放置槽,且所述放置槽的内侧固定安装有滤板,所述锥形斗的底端贯穿开设有导出孔,且所述导出孔的底部与回收管的顶端相连通。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明在使用时,将需要清洗的硅片依次放置于单晶硅片输送装置内,由单晶硅片输送装置输送至转动机构上后,将跟随转动机构逆时针旋转,依次经过清洗机构的清洗液喷洗工作和烘干机构对硅片表面的烘干工作,最后再由单晶硅片下料装置取下已清洗完成的硅片,整个过程中,硅片的清洗和下料工作完全实现自动化、无人化连续清洗工作,不仅避免清洗后的硅片因下料工作而再次受到污染,还极大地提升了硅片清洗效率。
2、本发明中所使用的清洗液,经喷洗硅片表面后,将携带杂质颗粒一同通过转动机构底部的回收管流入叠片过滤器内进行过滤后,导入清洗液存储罐内进行存储,并循环清洗使用,实现了清洗液循环使用,降低硅片清洗成本的目的,更加绿色环保,节能减排。
3、本发明中,喷洗端头内靠近调节按钮一侧的清洗液,会在调节按钮的凸端作用下被压缩后,再经过调节按钮与导流块之间进行散射,并受到导流块的导流作用而重新回卷,对另一侧的清洗液造成扰动,使得调节按钮与导流块之间产生不稳定涡流,以产生诸多高压气泡,同时配合气泵导入的高速气流,远离调节按钮一侧的清洗液流,在伯努利原理作用下吸入空气,高压气泡在爆炸口对水体产生的高压扰动会使得空气形成大量微小气泡,并且在经过两个栅板上的多个凸块时,不断进行重复的压缩、释放工作,使得清洗液中混杂的气体形成更加微小的气泡,降低喷射出的清洗液整体的密度,清洗液中微小的气泡在撞击到单晶硅片上后,立即破裂并造成冲击,可以进一步冲刷硅片表面上所附着的微尘,极大地提升了硅片表面杂质的清洗效率。
附图说明
图1为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的外部结构示意图;
图2为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的内部结构示意图;
图3为图2中的A处放大示意图;
图4为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的内部俯视结构示意图;
图5为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的单晶硅片输送装置的结构示意图;
图6为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的清洗机构的结构示意图;
图7为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的部分结构示意图;
图8为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的转动机构的结构示意图;
图9为本发明一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机的喷洗端头的剖视结构示意图。
图中:
1、设备钣金;10、观察窗;11、入料孔;12、工作台;13、机框;14、出料孔;
2、操控器;
3、单晶硅片输送装置;30、底座;31、导轨;32、输送槽;33、输送带;34、Y轴活动板;35、第一气缸伸缩杆;36、Z轴活动板;37、第二气缸伸缩杆;38、转接板;39、真空泵;390、硅胶吸附盘;
4、清洗机构;40、固定架;41、加压泵;42、下压气缸伸缩杆;43、气泵;44、喷洗端头;440、转轴;441、调节按钮;442、挤压槽;443、导流块;444、导气管;445、栅板;446、凸块;45、遮罩;
5、烘干机构;50、机壳;51、加热片;52、通孔;53、鼓风机;
6、单晶硅片下料装置;7、叠片过滤器;8、清洗液存储罐;
9、转动机构;90、回收管;91、锥形斗;92、环槽;93、转盘;930、齿牙;931、底孔;94、支撑座;95、清洗仓罩;950、插入孔;96、卡板;97、旋转电机;98、齿轮;99、清洗模具;990、放置槽;991、滤板;911、导出孔。
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,所描述的实施条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。
根据图1、图4、图7所示:一种基于伯努利原理技术的单晶硅片生产用喷洗式清洗机,包括工作台12,工作台12的顶部轴心处固定安装有转动机构9,且转动机构9的底部通过回收管90相连通有叠片过滤器7,叠片过滤器7的输出端相连通有清洗液存储罐8,工作台12的顶部一端活动安装有单晶硅片输送装置3,且工作台12的顶部以单晶硅片输送装置3为起点依次逆时针围绕有清洗机构4、烘干机构5、单晶硅片下料装置6,清洗机构4的一端与清洗液存储罐8的一端相连通;本装置在使用时,将需要清洗的硅片依次放置于单晶硅片输送装置3内,由单晶硅片输送装置3输送至转动机构9上后,将跟随转动机构9逆时针旋转,依次经过清洗机构4的清洗液喷洗工作和烘干机构5对硅片表面的烘干工作,最后再由单晶硅片下料装置6取下已清洗完成的硅片,整个过程中,硅片的清洗和下料工作完全实现自动化、无人化工作,避免清洗后的硅片因下料工作而再次受到污染,且其中所使用的清洗液,经喷洗硅片表面后,将携带杂质颗粒一同通过转动机构9底部的回收管90流入叠片过滤器7内进行过滤后,导入清洗液存储罐8内进行存储,实现了清洗液循环使用,降低硅片清洗成本的目的。
根据图6、图9所示:清洗机构4包括固定架40,固定架40的顶部一端固定安装有加压泵41,且加压泵41的一端与清洗液存储罐8的一端相连通,固定架40的顶部另一端活动安装有下压气缸伸缩杆42,且下压气缸伸缩杆42的顶部外侧固定安装有气泵43,下压气缸伸缩杆42的底端固定安装有喷洗端头44,且喷洗端头44的外侧固定套接有遮罩45;喷洗端头44的顶部一侧活动安装有转轴440,且喷洗端头44的顶部一侧贯穿开设有挤压槽442,转轴440的一端转动连接有调节按钮441,且调节按钮441的外侧与挤压槽442的内侧活动插接,喷洗端头44的内部一侧固定安装有导流块443,且喷洗端头44的另一侧相连通有导气管444,喷洗端头44的底部内侧对称固定安装有两个栅板445,且两个栅板445的外侧表面均匀固定安装有多个凸块446;当一个硅片跟随转动机构9位移至喷洗端头44正下方时,喷洗端头44可受到顶部下压气缸伸缩杆42的推动作用,将外侧的遮罩45包围至硅片顶部空间,使得硅片顶部形成用于清洗的密封空间,接着通过加压泵41将存储于清洗液存储罐8内洁净的清洗液加压导入喷洗端头44内,而喷洗端头44顶部一侧设有可调节内嵌深度的调节按钮441,靠近调节按钮441一侧的清洗液,会在调节按钮441的凸端作用下被再次压缩,经过调节按钮441与导流块443之间的狭小空间后散射,并受到导流块443的导流作用而重新回卷,对另一侧的清洗液造成扰动,使得调节按钮441与导流块443之间产生不稳定涡流,以产生诸多高压气泡,同时配合气泵43导入的高速气流,远离调节按钮441一侧的清洗液流,在伯努利原理作用下吸入空气,高压气泡在爆炸口对水体产生的高压扰动会使得空气形成大量微小气泡,并且在经过两个栅板445上的多个凸块446时,不断进行重复的压缩、释放工作,使得清洗液中混杂的气体形成更加微小的气泡,降低喷射出的清洗液整体的密度,清洗液中微小的气泡在撞击到单晶硅片上后,立即破裂并造成冲击,可以进一步冲刷硅片表面上所附着的微尘。
根据图1所示,工作台12的顶部外侧固定安装有设备钣金1,且工作台12的底部外侧固定安装有机框13,设备钣金1的外侧活动安装有操控器2,且设备钣金1的顶部固定安装有观察窗10,观察窗10用于工作人员观察内部机器的工作情况。叠片过滤器7、清洗液存储罐8的外侧均与机框13的内侧固定安装;设备钣金1、工作台12和机框13将清洗机构4和烘干机构5完全密封包围,避免在进行清洗后硅片受到外界空气中漂浮颗粒的污染,以实现提升清洁效果。
根据图5所示,单晶硅片输送装置3和单晶硅片下料装置6均包括底座30、导轨31、Y轴活动板34,底座30的顶部与导轨31的一端底部固定安装,导轨31的内侧开设有输送槽32,且输送槽32的内侧活动安装有输送带33,Y轴活动板34的一侧活动安装有Z轴活动板36,且Z轴活动板36的一端活动安装有第一气缸伸缩杆35,Z轴活动板36的一侧活动安装有转接板38,且转接板38的顶部活动安装有第二气缸伸缩杆37,其中,单晶硅片输送装置3和单晶硅片下料装置6的输送带33为反向转动,单晶硅片输送装置3的输送带33用于将未清洗的硅片依次输送至本装置内部进行清洗,而单晶硅片下料装置6的输送带33用于将清洗完成后的硅片依次输送出本装置的内部,实现完全自动化的上、下料工作,当进行上、下料工作时,Y轴活动板34受到第一气缸伸缩杆35的伸缩作用,可携带其一侧的Z轴活动板36、转接板38进行Y轴方向的位移,而Z轴活动板36受到第二气缸伸缩杆37的伸缩作用,可携带其一端的转接板38进行Z轴方向的位移,从而实现对真空泵39及其底部的硅胶吸附盘390的Y、Z两轴的调控,进而使得硅胶吸附盘390能完成对输送槽32内硅片的搬运工作。
根据图5所示,第二气缸伸缩杆37的一端固定安装有真空泵39,且真空泵39的底部相连通有硅胶吸附盘390,在搬运硅片时,真空泵39将附着于硅片顶部的硅胶吸附盘390内空气抽离,以形成负压空间,从而使得硅片能被硅胶吸附盘390紧固吸附,实现对硅片的无损伤搬运工作。
根据图1和图5所示,设备钣金1的一端贯穿开设有入料孔11,且入料孔11的内侧固定插接有单晶硅片输送装置3的导轨31的另一端,设备钣金1的一侧贯穿开设有出料孔14,且出料孔14的内侧固定插接有单晶硅片下料装置6的导轨31的另一端;硅片依次从入料孔11处的输送带33导入设备钣金1中,经清洗、烘干后再经出料孔14的输送带33导出。
根据图3所示,烘干机构5包括机壳50及其内侧均匀固定安装的多个加热片51,机壳50的顶部贯穿开设有通孔52,且通孔52的顶部活动安装有鼓风机53;加热片51导电后所产生的热量,经通过鼓风机53吹送至刚清洗后的硅片表面,对硅片表面进行快速加热风干,防止硅片表面有清洗液残留,提升硅片清洗效果。
根据图8所示,转动机构9包括锥形斗91,锥形斗91的顶部内侧开设有环槽92,且环槽92的内侧活动安装有转盘93,锥形斗91的外侧底部固定安装有支撑座94;转盘93的边缘活动卡接于锥形斗91的环槽92内,可于环槽92平面自由转动。
根据图8所示,转盘93的外侧均匀开设有多个齿牙930,且转盘93的一侧啮合连接有齿轮98,齿轮98的底部轴心处活动安装有旋转电机97;旋转电机97开启后将通过与齿牙930啮合的齿轮98,带动一侧的转盘93发生转动,从而将其顶部放置的硅片依次输送至清洗机构4、烘干机构5、单晶硅片下料装置6底部进行加工。
根据图8所示,旋转电机97的外侧顶部固定安装有卡板96,且卡板96的顶部固定安装有清洗仓罩95,清洗仓罩95的顶部贯穿开设有插入孔950,且清洗仓罩95的一端底部与锥形斗91的顶部固定安装;清洗仓罩95用于放置喷射出的清洗液飞溅,而污染附近正在烘干的硅片,插入孔950为喷洗端头44的插入孔。
根据图7和图8所示,转盘93的外侧均匀贯穿开设有多个底孔931,且每个底孔931的顶部均固定安装有清洗模具99,每个清洗模具99的轴心处均贯穿开设有放置槽990,且放置槽990的内侧固定安装有滤板991,锥形斗91的底端贯穿开设有导出孔911,且导出孔911的底部与回收管90的顶端相连通;底孔931与其顶部固定安装的清洗模具99的放置槽990相连通,而硅片在清洗时放置于滤板991上,滤板991的孔径较大,其只用于支撑硅片,清洗液及其含有的杂质可顺利通过滤孔,清洗液冲刷过硅片表面后,将和其夹杂的颗粒一同通过滤板991,并沿着锥形斗91的内壁流落至导出孔911内,最后经回收管90导入叠片过滤器7。
本装置的使用方法及工作原理:本装置在使用时,将需要清洗的硅片依次放置于单晶硅片输送装置3的输送带33上,需清洗的硅片位移至最前端时,单晶硅片输送装置3的Y轴活动板34受到其第一气缸伸缩杆35的伸缩作用,可携带其一侧的Z轴活动板36、转接板38进行Y轴方向的位移,而Z轴活动板36受到第二气缸伸缩杆37的伸缩作用,可携带其一端的转接板38进行Z轴方向的位移,将真空泵39及其底部的硅胶吸附盘390进行Y、Z两轴的位移调整,直至硅胶吸附盘390下压至需清洗的硅片顶部,此时,真空泵39将附着于硅片顶部的硅胶吸附盘390内空气抽离,以形成负压空间,从而使得硅片能被硅胶吸附盘390紧固吸附,实现对硅片的无损伤搬运工作。
需清洗的硅片经单晶硅片输送装置3输送至转动机构9的一个清洗模具99内后,旋转电机97开启后将通过与齿牙930啮合的齿轮98,带动一侧的转盘93发生转动。需清洗的硅片将跟随转盘93逆时针旋转,经过清洗机构4正下方时,喷洗端头44可受到顶部下压气缸伸缩杆42的推动作用,将外侧的遮罩45包围至硅片顶部空间,使得硅片顶部形成用于清洗的密封空间,接着通过加压泵41将存储于清洗液存储罐8内洁净的清洗液加压导入喷洗端头44内,而喷洗端头44顶部一侧设有可调节内嵌深度的调节按钮441,靠近调节按钮441一侧的清洗液,会在调节按钮441的凸端作用下被再次压缩,经过调节按钮441与导流块443之间的狭小空间后散射,并受到导流块443的导流作用而重新回卷,对另一侧的清洗液造成扰动,使得调节按钮441与导流块443之间产生不稳定涡流,以产生诸多高压气泡,同时配合气泵43导入的高速气流,远离调节按钮441一侧的清洗液流,在伯努利原理作用下吸入空气,高压气泡在爆炸口对水体产生的高压扰动会使得空气形成大量微小气泡,并且在经过两个栅板445上的多个凸块446时,不断进行重复的压缩、释放工作,使得清洗液中混杂的气体形成更加微小的气泡,降低喷射出的清洗液整体的密度,清洗液中微小的气泡在撞击到单晶硅片上后,立即破裂并造成冲击,可以进一步冲刷硅片表面上所附着的微尘。
而用于支撑硅片的滤板991的孔径较大,清洗液及其含有的杂质可顺利通过滤孔,将和其夹杂的颗粒一同通过滤板991,并沿着锥形斗91的内壁流落至导出孔911内,经回收管90导入叠片过滤器7内进行过滤后,导入清洗液存储罐8内进行存储,实现了清洗液循环使用,降低硅片清洗的目的。
接着,清洗后的硅片继续跟随转盘93逆时针转动,当经过烘干机构5时,加热片51导电后所产生的热量,经通过鼓风机53吹送至刚清洗后的硅片表面,对硅片表面进行快速加热风干,防止硅片表面有清洗液残留,提升硅片清洗效果。最后,烘干后的硅片位置至单晶硅片下料装置6正下方后,将由单晶硅片下料装置6将其吸附搬运至本装置外。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。