CN115156125A - 一种半导体晶圆多维度自动清洗刷 - Google Patents
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Abstract
本发明属于晶圆技术领域，尤其是一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，包括安装在清洗机摆臂上的限位安装机构、清洗刷、圆周清洗机构、往复清洗机构和偏心清洗机构以及动力驱动机构。该半导体晶圆多维度自动清洗刷，通过进行圆周运动清洗操作时通过往复清洗机构带动清洗刷左右往复运动清洗，以及在往复运动清洗时，还经过偏心清洗机构控制清扫刷进行以清洗轴的轴心为圆心偏心转动，带动清洗刷的偏心凸点挤压半导体晶圆表面清洗操作，从而清洗操作中清洗刷同时进行圆周、往复和偏心清洗操作，避免了现有的只能进行圆周运动清洗，从而增强了清洗的效率，以及清洗的质量增强。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆多维度自动清洗刷。
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。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。
现有的辊筒式的清洗刷都只是带着清洗刷沿着晶圆圆周方向进行扫描式/老唱片式的清洗，这样清洗在细微观察下只显示出一道道晶圆圆周形状的清洗轨迹，需要长时间清洗才能将晶圆表面清洗的较为干净，而对于晶圆的径向方向上，现有技术中显示是被固定的，这样容易造成清洗死角，因为清洗刷的刷毛为软性，在与晶圆表面接触后，与晶圆径向方向形成垂直状态，加上清洗辊筒的转速以及晶圆的转速固定不变，若晶圆径向方向没有清洗结构，那么只能依靠晶圆圆周方向上的刷毛长时间清洗才有可能将晶圆表面清洗干净，如图1所示，现有技术中的清洗都是圆周单向，同时，单向清洗还会造成其他问题，例如在晶圆转速以及辊筒转速相同的前提上，晶圆径向上的每根刷毛清洗的角速度相同，但圆周方向上的清洗轨迹不同，外周的轨迹长，内周的轨迹短，这就造成了每个刷毛清洗晶圆的线速度不同，这也就容易造成晶圆中心位置与外圆位置的清洗程度是不同的，所以需要一种半导体晶圆多维度自动清洗刷。
发明内容
基于现有的半导体晶圆在清洗时造成的清洗线速度不同导致清洗程度不同的技术问题，本发明提出了一种半导体晶圆多维度自动清洗刷。
本发明提出的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，包括安装在清洗机摆臂上的限位安装机构、清洗刷、圆周清洗机构、往复清洗机构和偏心清洗机构以及动力驱动机构；
所述圆周清洗机构、往复清洗机构和偏心清洗机构均沿所述限位安装机构的长度方向上集成安装，之后由所述动力驱动机构实现统一驱动，所述偏心清洗机构包括有清洗轴；
所述圆周清洗机构带动所述清洗刷设置在晶圆的径向方向后转动，以实现对晶圆圆周方向上的清洗动作；
所述往复清洗机构带动所述圆周清洗机构沿所述晶圆径向方向上做往复直线运动；
多个所述清洗轴环形阵列在所述圆周清洗机构的圆周方向上实现偏心转动的动作。
优选地，所述限位安装机构包括安装在清洗机摆臂末端的U型安装块以及限位安装环，两个所述限位安装环的圆弧表面分别与U型安装块的两端固定安装。
优选地，所述动力驱动机构包括电机罩以及设置在所述电机罩内部的驱动电机，所述驱动电机同轴心线安装在所述限位安装环的一侧，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有驱动轴，所述驱动轴的一端通过轴承同轴心安装在所述限位安装环的轴心处。
优选地，所述限位安装环的一侧表面通过轴承转动连接有从动轴，所述从动轴的一端固定安装有从动齿轮，所述限位安装环的圆弧表面固定安装有安装圈，所述安装圈的一侧表面固定安装有连接杆，多个所述连接杆环形阵列安装在所述安装圈的外表面，多个所述连接杆的一端均固定安装有齿圈安装环，所述齿圈安装环的内壁通过转盘轴承转动连接有齿圈，所述齿圈的内壁与所述从动齿轮的外表面啮合，所述驱动轴的圆弧表面固定安装有主动齿轮，所述主动齿轮的齿槽与从动齿轮的齿槽啮合。
优选地，所述圆周清洗机构包括套管以及键条，所述驱动轴的圆弧表面开设有下键槽，所述套管的内壁开设有上键槽，所述上键槽的内壁和下键槽的内壁均与键条的表面滑动插接，所述驱动轴的圆弧表面与套管的内壁滑动插接。
优选地，所述往复清洗机构包括弹簧以及运行轨迹环，所述运行轨迹环的一侧表面与相对所述限位安装环的安装表面固定连接，所述运行轨迹环的另一侧开设有运行轨迹槽，所述套管的一侧表面固定安装有行走杆，所述行走杆的一端沿所述运行轨迹槽的内壁滑动。
优选地，所述弹簧的内壁与所述驱动轴的圆弧表面活动套接，所述弹簧的一端与相对所述主动齿轮的表面固定安装，所述弹簧的另一端与所述套管的一侧固定安装。
优选地，所述偏心清洗机构还包括偏心辊，所述套管的两端圆弧表面均固定安装有轴承座，多个所述轴承座均以每七个为一组，分两组且每组环形阵列设置在所述套管的两端，两组所述轴承座的相对表面均通过轴承与所述清洗轴的圆弧表面转动连接。
优选地，多个所述清洗轴的一端均贯穿并延伸至相对一组所述轴承座的一侧，且多个所述清洗轴的一端固定安装有清洗齿轮，多个所述清洗齿轮环形阵列设置在所述齿圈后与所述齿圈啮合，同时，多个所述清洗齿轮沿所述驱动轴的轴线方向实现往复运动。
优选地，所述清洗轴的表面与所述偏心辊的偏心孔固定安装后带动所述偏心辊做偏心转动，多个所述清洗刷阵列安装在所述偏心辊的圆弧表面，以实现对所述晶圆表面的偏心清洗动作。
本发明中的有益效果为：
通过设置限位安装机构、圆周清洗机构、往复清洗机构、偏心清洗机构和动力驱动机构，进行利用动力驱动机构的一个动力源同时驱动圆周清洗机构、往复清洗机构和偏心清洗机构进行清洗操作，圆周清洗机构进行控制清洗刷以驱动轴的轴心为圆心圆周运动清洗操作，且圆周运动清洗操作时通过往复清洗机构带动清洗刷左右往复运动清洗，以及在往复运动清洗时，还经过偏心清洗机构控制清扫刷进行以清洗轴的轴心为圆心偏心转动，带动清洗刷的偏心凸点挤压半导体晶圆表面清洗操作，从而清洗操作中清洗刷同时进行圆周、往复和偏心清洗操作，避免了现有的只能进行圆周运动清洗，从而增强了清洗的效率，以及清洗的质量增强。
附图说明
图1为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的清洗结构现有技术示意图；
图2为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的U型安装块结构立体图；
图3为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的限位安装机构立体图；
图4为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的偏心清洗机构立体爆炸图；
图5为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的圆周清洗机构立体爆炸图；
图6为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的往复清洗机构立体图；
图7为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的图4中A处结构放大图；
图8为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的图4中B处结构放大图；
图9为一种半导体晶圆多维度自动清洗刷的图4中C处结构放大图。
图中：1、限位安装机构；11、U型安装块；12、限位安装环；2、清洗刷；3、圆周清洗机构；31、套管；32、键条；33、下键槽；34、上键槽；4、往复清洗机构；41、弹簧；42、运行轨迹环；43、运行轨迹槽；44、行走杆；5、偏心清洗机构；51、清洗轴；52、偏心辊；53、轴承座；54、清洗齿轮；6、动力驱动机构；61、电机罩；62、驱动电机；63、驱动轴；64、从动轴；65、从动齿轮；66、安装圈；67、连接杆；68、齿圈安装环；69、齿圈；610、主动齿轮。
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。
参照图2-9，一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，包括安装在清洗机摆臂上的限位安装机构1、清洗刷2、圆周清洗机构3、往复清洗机构4和偏心清洗机构5以及动力驱动机构6，限位安装机构1包括安装在清洗机摆臂末端的U型安装块11以及限位安装环12，两个限位安装环12的圆弧表面分别与U型安装块11的两端固定安装，进而可直接替换掉现有用于清洗的摆臂即可。
为了清洗半导体晶圆表面一个动力源驱动多个机构运动操作，动力驱动机构6包括电机罩61以及设置在电机罩61内部的驱动电机62，驱动电机62同轴心线安装在限位安装环12的一侧，驱动电机62的输出轴通过联轴器固定安装有驱动轴63，驱动轴63的一端通过轴承同轴心安装在限位安装环12的轴心处，进而利用驱动电机62工作提供动力源，进而控制驱动轴63转动的效果，同时电机罩61对电机进行防水保护。
为了驱动轴63转动使之动力传输转换，限位安装环12的一侧表面通过轴承转动连接有从动轴64，从动轴64的一端固定安装有从动齿轮65，限位安装环12的圆弧表面固定安装有安装圈66，安装圈66的一侧表面固定安装有连接杆67，多个连接杆67环形阵列安装在安装圈66的外表面，多个连接杆67的一端均固定安装有齿圈安装环68，齿圈安装环68的内壁通过转盘轴承转动连接有齿圈69，齿圈69的内壁与从动齿轮65的外表面啮合，驱动轴63的圆弧表面固定安装有主动齿轮610，主动齿轮610的齿槽与从动齿轮65的齿槽啮合，进而驱动轴63旋转时带动主动齿轮610旋转，主动齿轮610转动进行驱动从动齿轮65转动，从动齿轮65转动驱动齿圈69旋转，进行驱动轴63旋转同时给转动力传递到齿圈69进行驱动偏心清洗机构5工作的效果，进而进行一个动力进行多个机构运动。
圆周清洗机构3、往复清洗机构4和偏心清洗机构5均沿限位安装机构1的长度方向上集成安装，之后由动力驱动机构6实现统一驱动，偏心清洗机构5包括有清洗轴51。
为了圆周清洗机构3带动清洗刷2设置在晶圆的径向方向后转动，以实现对晶圆圆周方向上的清洗动作，圆周清洗机构3包括套管31以及键条32，驱动轴63的圆弧表面开设有下键槽33，套管31的内壁开设有上键槽34，上键槽34的内壁和下键槽33的内壁均与键条32的表面滑动插接，驱动轴63的圆弧表面与套管31的内壁滑动插接，进而驱动轴63旋转时通过键条32与上键槽34和下键槽33滑动插接限位中，带动套管31跟随驱动轴63进行圆周运动旋转，从而带动清洗刷2进行圆周运动清洗的效果。
为了往复清洗机构4带动圆周清洗机构3沿晶圆径向方向上做往复直线运动，往复清洗机构4包括弹簧41以及运行轨迹环42，运行轨迹环42的一侧表面与相对限位安装环12的安装表面固定连接，运行轨迹环42的另一侧开设有运行轨迹槽43，套管31的一侧表面固定安装有行走杆44，行走杆44的一端沿运行轨迹槽43的内壁滑动，进而驱动轴63进行圆周运动时带动套管31圆周运动，从而进行驱动套管31一端的行走杆44进行以套管31的轴心为圆心进行旋转，从而控制行走杆44的一端在运行轨迹槽43的内壁滑动行走，在行走到运行轨迹槽43的最高点时，控制套管31向驱动电机62的一侧运动，在行走到运行轨迹槽43的最低点时，控制套管31向另一侧运动，进而控制清洗刷2进行往复运动清洗操作。
为了套管31进行往复运动提供反向驱动力，弹簧41的内壁与驱动轴63的圆弧表面活动套接，弹簧41的一端与相对主动齿轮610的表面固定安装，弹簧41的另一端与套管31的一侧固定安装，进而行走杆44在运行轨迹槽43行驶到最高点时，带动套管31的一端进行挤压弹簧41使之产生反向推动力，使之推动套管31向一侧运动，控制行走杆44进入到运行轨迹槽43的最低点，从而提供反向驱动力的效果。
为了多个清洗轴51环形阵列在圆周清洗机构3的圆周方向上实现偏心转动的动作，偏心清洗机构5还包括偏心辊52，套管31的两端圆弧表面均固定安装有轴承座53，多个轴承座53均以每七个为一组，分两组且每组环形阵列设置在套管31的两端，两组轴承座53的相对表面均通过轴承与清洗轴51的圆弧表面转动连接，进而通过两组轴承座53进行均匀等分排列从而控制多个清洗轴51均匀等分排列，便于多个清洗刷2清洗时均匀的效果。
为了齿圈69的动力驱动清洗轴51操作，多个清洗轴51的一端均贯穿并延伸至相对一组轴承座53的一侧，且多个清洗轴51的一端固定安装有清洗齿轮54，多个清洗齿轮54环形阵列设置在齿圈69后与齿圈69啮合，同时，多个清洗齿轮54沿驱动轴63的轴线方向实现往复运动，进而齿圈69旋转时，驱动清洗齿轮54转动，从而控制清洗轴51转动清洗的效果。
为了偏心辊52进行偏心转动，清洗轴51的表面与偏心辊52的偏心孔固定安装后带动偏心辊52做偏心转动，多个清洗刷2阵列安装在偏心辊52的圆弧表面，以实现对晶圆表面的偏心清洗动作，进而清洗轴51转动时因清洗轴51与偏心辊52偏心设置，从而控制偏心辊52偏心旋转，进而控制表面安装的清洗刷2进行以清洗轴51的轴心为圆心偏心旋转清洗，控制清洗刷2与半导体晶圆的表面进行挤压接触时清洗操作。
通过设置限位安装机构1、圆周清洗机构3、往复清洗机构4、偏心清洗机构5和动力驱动机构6，进行利用动力驱动机构6的一个动力源同时驱动圆周清洗机构3、往复清洗机构4和偏心清洗机构5进行清洗操作，圆周清洗机构3进行控制清洗刷2以驱动轴63的轴心为圆心圆周运动清洗操作，且圆周运动清洗操作时通过往复清洗机构4带动清洗刷2左右往复运动清洗，以及在往复运动清洗时，还经过偏心清洗机构5控制清扫刷进行以清洗轴51的轴心为圆心偏心转动，带动清洗刷2的偏心凸点挤压半导体晶圆表面清洗操作，从而清洗操作中清洗刷2同时进行圆周、往复和偏心清洗操作，避免了现有的只能进行圆周运动清洗，从而增强了清洗的效率，以及清洗的质量增强。
工作原理：半导体晶圆清洗操作时，通过清洗机控制U型安装块11带动清洗刷2的表面与半导体晶圆的表面接触清洗，控制驱动电机62通电操作，带动驱动轴63旋转，驱动轴63旋转时通过键条32进行限位，从而控制套管31进行以驱动轴63的轴心为圆心进行圆周运动，进而带动套管31表面的多个清洗刷2以驱动轴63的轴心为圆心进行旋转，控制清洗刷2对半导体晶圆的表面进行圆周运动清洗。
同时驱动轴63圆周运动时带动套管31圆周运动，从而带动套管31一端的行走杆44在运行轨迹槽43的内壁行走驱动，从而控制套管31挤压弹簧41产生反向推力，进而控制套管31在驱动轴63的表面进行左右滑动，从而带动清洗刷2进行往复运动清洗。
在驱动轴63旋转时还驱动主动齿轮610转动，主动齿轮610转动带动从而齿轮旋转，从而驱动齿圈69转动，齿圈69旋转时带动多个清洗齿轮54旋转，进而控制多个清洗轴51转动，清洗轴51旋转时带动偏心辊52以清洗轴51的轴心为圆心进行偏心运动，从而带动清洗刷2进行偏心旋转运动，进而带动清洗刷2在偏心辊52的凸点时挤压半导体晶圆的表面清洗，偏心管的凸点离开后，挤压力降低，清洗刷2的表面摩擦清洗。
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 (10)
1.一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：包括安装在清洗机摆臂上的限位安装机构（1）、清洗刷（2）、圆周清洗机构（3）、往复清洗机构（4）和偏心清洗机构（5）以及动力驱动机构（6）；
所述圆周清洗机构（3）、往复清洗机构（4）和偏心清洗机构（5）均沿所述限位安装机构（1）的长度方向上集成安装，之后由所述动力驱动机构（6）实现统一驱动，所述偏心清洗机构（5）包括有清洗轴（51）；
所述圆周清洗机构（3）带动所述清洗刷（2）设置在晶圆的径向方向后转动，以实现对晶圆圆周方向上的清洗动作；
所述往复清洗机构（4）带动所述圆周清洗机构（3）沿所述晶圆径向方向上做往复直线运动；
多个所述清洗轴（51）环形阵列在所述圆周清洗机构（3）的圆周方向上实现偏心转动的动作。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述限位安装机构（1）包括安装在清洗机摆臂末端的U型安装块（11）以及限位安装环（12），两个所述限位安装环（12）的圆弧表面分别与U型安装块（11）的两端固定安装。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述动力驱动机构（6）包括电机罩（61）以及设置在所述电机罩（61）内部的驱动电机（62），所述驱动电机（62）同轴心线安装在所述限位安装环（12）的一侧，所述驱动电机（62）的输出轴通过联轴器固定安装有驱动轴（63），所述驱动轴（63）的一端通过轴承同轴心安装在所述限位安装环（12）的轴心处。
4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述限位安装环（12）的一侧表面通过轴承转动连接有从动轴（64），所述从动轴（64）的一端固定安装有从动齿轮（65），所述限位安装环（12）的圆弧表面固定安装有安装圈（66），所述安装圈（66）的一侧表面固定安装有连接杆（67），多个所述连接杆（67）环形阵列安装在所述安装圈（66）的外表面，多个所述连接杆（67）的一端均固定安装有齿圈安装环（68），所述齿圈安装环（68）的内壁通过转盘轴承转动连接有齿圈（69），所述齿圈（69）的内壁与所述从动齿轮（65）的外表面啮合，所述驱动轴（63）的圆弧表面固定安装有主动齿轮（610），所述主动齿轮（610）的齿槽与从动齿轮（65）的齿槽啮合。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述圆周清洗机构（3）包括套管（31）以及键条（32），所述驱动轴（63）的圆弧表面开设有下键槽（33），所述套管（31）的内壁开设有上键槽（34），所述上键槽（34）的内壁和下键槽（33）的内壁均与键条（32）的表面滑动插接，所述驱动轴（63）的圆弧表面与套管（31）的内壁滑动插接。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述往复清洗机构（4）包括弹簧（41）以及运行轨迹环（42），所述运行轨迹环（42）的一侧表面与相对所述限位安装环（12）的安装表面固定连接，所述运行轨迹环（42）的另一侧开设有运行轨迹槽（43），所述套管（31）的一侧表面固定安装有行走杆（44），所述行走杆（44）的一端沿所述运行轨迹槽（43）的内壁滑动。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述弹簧（41）的内壁与所述驱动轴（63）的圆弧表面活动套接，所述弹簧（41）的一端与相对所述主动齿轮（610）的表面固定安装，所述弹簧（41）的另一端与所述套管（31）的一侧固定安装。
8.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述偏心清洗机构（5）还包括偏心辊（52），所述套管（31）的两端圆弧表面均固定安装有轴承座（53），多个所述轴承座（53）均以每七个为一组，分两组且每组环形阵列设置在所述套管（31）的两端，两组所述轴承座（53）的相对表面均通过轴承与所述清洗轴（51）的圆弧表面转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：多个所述清洗轴（51）的一端均贯穿并延伸至相对一组所述轴承座（53）的一侧，且多个所述清洗轴（51）的一端固定安装有清洗齿轮（54），多个所述清洗齿轮（54）环形阵列设置在所述齿圈（69）后与所述齿圈（69）啮合，同时，多个所述清洗齿轮（54）沿所述驱动轴（63）的轴线方向实现往复运动。
10.根据权利要求9所述的一种半导体晶圆多维度自动清洗刷，其特征在于：所述清洗轴（51）的表面与所述偏心辊（52）的偏心孔固定安装后带动所述偏心辊（52）做偏心转动，多个所述清洗刷（2）阵列安装在所述偏心辊（52）的圆弧表面，以实现对所述晶圆表面的偏心清洗动作。
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