CN115312436B - 一种自动上料的晶圆清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动上料的晶圆清洗装置，涉及半导体材料制造技术领域。固定盘上侧固定安装有外筒，转轴外圆周设置有连接筒，连接体上的凸块在转轴的第一滑槽内垂直运动，连接筒顶部圆周方向均匀设清洗机构，清洗机构依次经过未清洗晶圆放置箱、第二固定板、第一固定板、两个相互对称的喷气板、清洗后晶圆放置箱。本发明通过转轴带动连接筒在外筒的第二滑槽内滑动，连接体的凸块在转轴内圆周侧壁的第一滑槽内在垂直方向移动，连接筒带动清洗机构做圆周运动的同时在垂直方向直线运动，清洗机构完成吸取未清洗的晶圆、第一次翻转晶圆、清洗晶圆、第二次翻转晶圆、干燥晶圆、收集清洗后的晶圆的动作，能够完成自动上料和清洗晶圆的连续性动作。

Description

一种自动上料的晶圆清洗装置
技术领域
本发明属于半导体材料制造技术领域，具体涉及到一种自动上料的晶圆清洗装置。
背景技术
硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，硅晶圆片也就是晶圆，由于晶圆在不断被加工成形及抛光处理的过程中，由于与各种有机物、粒子及金属接触而产生的污染物，因此需要对晶圆进行清洗，晶圆清洗是晶圆制造过程中的一个重要工艺步骤。
现有技术中的方法，总是不能完全将晶圆表面清洗干净。清洗完的晶圆表面通常也会留存水痕，影响晶圆后续的加工处理，从而影响最终的晶圆加工处理的良率，现有专利公开了申请号为CN201220066406.6的晶圆清洗刷和晶圆清洗装置，通过将刷桶上的刷毛设置成沿刷桶轴向交错排列的叉形刷毛，可以快速彻底清洗晶圆表面上的颗粒，一方面，叉形刷毛相比现有的圆形刷毛，更容易扫除晶圆表面的颗粒；另一方面，沿刷桶轴向交错排列的叉形刷毛可以减少刷桶轴向方向上各刷毛之间的总的间隔，可以减少清洗液的流失，从而可以有效提高清洗液的利用率；再一方面，叉形刷毛在和晶圆的接触中挤压变形，挤压变形后叉形刷毛和晶圆的接触面积变大，能覆盖到晶圆的边缘部位，从而有效减少晶圆边缘的颗粒残留，但是不能同时完成晶圆的自动上料和清洗工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种自动上料和清洗同时进行的自动上料的晶圆清洗装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在外壳体内的底板上固定安装有固定盘，固定盘上侧固定安装有外筒，固定盘底部设置有驱动转轴转动的第一电机，转轴位于外筒内侧，转轴上端的凹槽内底部设置有第一弹簧，凹槽内圆周侧壁加工有第一滑槽,转轴外圆周设置有连接筒，连接筒内底部的连接体的外圆周设置有与第一滑槽滑动连接的凸块，连接体上的凸块在转轴的第一滑槽内垂直运动，连接筒外圆周设置有滑轴，外筒内圆周侧壁加工有与滑轴滑动连接的第二滑槽。
固定盘上围绕外筒外圆周方向依次设置有未清洗晶圆放置箱、第二固定板、第一固定板、两个相互对称的喷气板、清洗后晶圆放置箱，未清洗晶圆放置箱内放置有未清洗的晶圆，第二固定板上顶端设置有与清洗机构连接的第二齿条，第一固定板上顶端设置有与清洗机构连接的第一齿条，喷气板一侧设置有干燥剂箱体，干燥剂箱体内的干燥气体与两个喷气板之间相互连通，两个喷气板之间的干燥气体用于干燥清洗后的晶圆，清洗后晶圆放置箱内放置有清洗、干燥后的晶圆，连接筒顶部圆周方向均匀设置有用于清洗晶圆的清洗机构，清洗机构依次经过未清洗晶圆放置箱、第二固定板、第一固定板、两个相互对称的喷气板、清洗后晶圆放置箱。
进一步的，所述的第二滑槽由半径不同的多条曲线构成，清洗机构通过连接筒上的滑轴滑动在第二滑槽内，滑轴位于第二滑槽的第一个最低点A点时通过未清洗晶圆放置箱，滑轴位于第二滑槽的第二个最低点B点时通过清洗后晶圆放置箱。
进一步的，所述的第二滑槽的第一个最低点A点与固定盘顶面之间的高度等于第二滑槽的第二个最低点B点与固定盘顶面之间的高度。
进一步的，所述的清洗机构为：连接筒顶部圆周方向均匀设置有连接杆，连接杆一端设置有清洗箱体，清洗箱体内顶板固定安装有第三连接板，第三连接板上加工有与第三连接轴配合连接的连接孔，清洗箱体一侧板滑动连接有废液箱，废液箱顶部加工有排液孔，清洗箱体顶板上设置有清洗液存储箱，清洗液存储箱下部均匀设置有喷液头，废液箱上顶板加工有第三倾斜面，废液箱上顶板加工有第四倾斜面，废液箱、清洗箱体侧板、清洗箱体顶板、第三连接板之间连接构成清洗腔室，废液箱上位于清洗箱体外侧设置有第二连接板，清洗箱体外一侧板固定安装有与第二连接板活动连接的第一连接轴，第一连接轴外圆周设置有第二弹簧，第二弹簧一端与第二连接板固定连接、另一端与第一连接轴一端固定连接。
清洗箱体内顶板设置有驱动丝杆转动的第二电机，清洗箱体内顶板设置有两个支撑杆，两个支撑杆之间滑动连接有滑板，滑板一侧与丝杆滑动连接，滑板上转动连接有第三连接轴，第三连接轴与连接孔配合连接，第三连接轴一端固定安装有的齿轮、另一端与第二连接轴固定连接，齿轮依次与第二齿条、第一齿条啮合传动，第二连接轴一端设置有吸盘、另一端设置有第一连接板，第一连接板一端加工有与第三倾斜面紧密贴合的第一倾斜面，第一连接板另一端加工有与第四倾斜面紧密贴合的第二倾斜面。
进一步的，所述的第三倾斜面与水平面之间的夹角等于第一倾斜面与水平面之间的夹角。
进一步的，所述的第四倾斜面与水平面之间的夹角等于第二倾斜面与水平面之间的夹角。
进一步的，所述的外壳体的顶部设置有通风口，外壳体的侧板加工有用于观察外壳体内部晶圆清洗过程的透视玻璃，外壳体的侧板加工有用于放入未清洗的晶圆和拿出清洗好的晶圆的取料口。
本发明采用了转轴带动连接筒在外筒的第二滑槽内滑动，连接体的凸块在转轴内圆周侧壁的第一滑槽内在垂直方向移动，连接筒带动清洗机构做圆周运动的同时在垂直方向直线运动，清洗机构依次经过未清洗晶圆放置箱、第二固定板、第一固定板、两个相互对称的侧板、清洗后晶圆放置箱，完成吸取未清洗的晶圆、第一次翻转晶圆、清洗晶圆、第二次翻转晶圆、干燥晶圆、收集清洗后的晶圆的动作，能够完成自动上料和清洗晶圆的连续性动作，本发明具有缩短清洗周期、清洗效率高的优点。
附图说明
图1是本发明自动上料的晶圆清洗装置一个实施例的结构示意图。
图2是图1中外壳体1内部的结构示意图。
图3是图2另一角度的结构示意图。
图4是图2中连接筒3和外筒13的结构示意图。
图5是图4的内部结构示意图。
图6是图4中连接筒3的结构示意图。
图7是图6另一角度的结构示意图。
图8是图4中外筒13一半的内部结构示意图。
图9是图4中外筒13另一半的内部结构示意图。
图10是图1中清洗机构4的结构示意图。
图11是图10另一角度的结构示意图。
图12是图11中废液箱415的结构示意图。
图13是图10中清洗箱体414的内部结构示意图。
图14是图13去掉废液箱415的结构示意图。
附图标记：1、外壳体；a、通风口；b、取料口；2、透视玻璃；3、连接筒；4、清洗机构；401、连接杆；402、第一连接轴；403、第二弹簧；404、第一倾斜面；405、第一连接板；406、第二连接轴；407、第二倾斜面；408、吸盘；409、支撑杆；410、滑板；411、第三连接轴；412、齿轮；413、丝杆；414、清洗箱体；415、废液箱；416、第二连接板；417、第三倾斜面；418、第四倾斜面；419、第二电机；420、第三连接板；421、清洗液存储箱；422、喷液头；e、排液孔；f、连接孔；5、第一齿条；6、第一固定板；7、干燥剂箱体；8、喷气板；9、清洗后晶圆放置箱；10、固定盘；11、未清洗晶圆放置箱；12、第二固定板；13、外筒；14、第二齿条；15、第一电机；16、第一弹簧；17、转轴；18、滑轴；19、凸块；20、连接体；c、第一滑槽；d、第二滑槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图9所示，本实施例的自动上料的晶圆清洗装置由外壳体1、通风口a、取料口b、透视玻璃2、连接筒3、清洗机构4、第一齿条5、第一固定板6、干燥剂箱体7、喷气板8、清洗后晶圆放置箱9、固定盘10、未清洗晶圆放置箱11、第二固定板12、外筒13、第二齿条14、第一电机15、第一弹簧16、转轴17、滑轴18、凸块19、连接体20、第一滑槽c、第二滑槽d联接构成。
在外壳体1的顶部加工有通风口a，外壳体1的侧板加工有用于观察外壳体1内部晶圆清洗过程的透视玻璃2，外壳体1的侧板加工有用于放入未清洗的晶圆和拿出清洗好的晶圆的取料口b，在外壳体1内的底板上固定安装有固定盘10，固定盘10上侧固定安装有外筒13，固定盘10底部固定安装有第一电机15，第一电机15的输出轴与转轴17固定连接，第一电机15用于驱动转轴17转动，转轴17位于外筒13内侧，转轴17上端的凹槽内底部固定安装有第一弹簧16，凹槽内圆周侧壁加工有第一滑槽c,转轴17外圆周设置有连接筒3，连接筒3内底部的连接体20的外圆周设置有与第一滑槽c滑动连接的凸块19，连接体20上的凸块19在转轴17的第一滑槽c内垂直运动，连接筒3外圆周固定安装有滑轴18，外筒13内圆周侧壁加工有与滑轴18滑动连接的第二滑槽d。第二滑槽d的形状由半径不同的多条圆弧构成，清洗机构4通过连接筒3上的滑轴18滑动在第二滑槽d内，滑轴18位于第二滑槽d的第一个最低点A点时通过未清洗晶圆放置箱11，滑轴18位于第二滑槽d的第二个最低点B点时通过清洗后晶圆放置箱9。第二滑槽d的第一个最低点A点与固定盘10顶面之间的高度等于第二滑槽d的第二个最低点B点与固定盘10顶面之间的高度。
固定盘10上围绕外筒13外圆周方向依次设置有未清洗晶圆放置箱11、第二固定板12、第一固定板6、两个相互对称的喷气板8、清洗后晶圆放置箱9，未清洗晶圆放置箱11内放置有未清洗的晶圆，第二固定板12上顶端设置有与清洗机构4连接的第二齿条14，第一固定板6上顶端设置有与清洗机构4连接的第一齿条5，喷气板8一侧设置有干燥剂箱体7，干燥剂箱体7内填充有干燥气体，干燥气体为氮气，氮气经过吹风机吹出干燥剂箱体7，干燥剂箱体7内的干燥气体与两个喷气板8之间相互连通，两个喷气板8之间的氮气用于干燥清洗后的晶圆，清洗后晶圆放置箱9内放置有清洗、干燥后的晶圆，连接筒3顶部圆周方向均匀设置有用于清洗晶圆的清洗机构4，清洗机构4依次经过未清洗晶圆放置箱11、第二固定板12、第一固定板6、两个相互对称的喷气板8、清洗后晶圆放置箱9。
如图10至图14所示，清洗机构4由连接杆401、第一连接轴402、第二弹簧403、第一倾斜面404、第一连接板405、第二连接轴406、第二倾斜面407、吸盘408、支撑杆409、滑板410、第三连接轴411、齿轮412、丝杆413、清洗箱体414、废液箱415、第二连接板416、第三倾斜面417、第四倾斜面418、第二电机419、第三连接板420、清洗液存储箱421、喷液头422、排液孔e、连接孔f联结构成。清洗机构4为：连接筒3顶部圆周方向均匀设置有连接杆401，连接杆401一端固定安装有清洗箱体414，清洗箱体414内顶板固定安装有第三连接板420，第三连接板420上加工有与第三连接轴411配合连接的连接孔f，清洗箱体414一侧板滑动连接有废液箱415，废液箱415顶部加工有排液孔e，废液箱415上顶板加工有第三倾斜面417，废液箱415上顶板加工有第四倾斜面418，清洗箱体414顶板上设置有清洗液存储箱421，清洗液存储箱421下部均匀设置有喷液头422，废液箱415、清洗箱体414侧板、清洗箱体414顶板、第三连接板420之间连接构成清洗腔室，废液箱415上位于清洗箱体414外侧设置有第二连接板416，清洗箱体414外一侧板固定安装有与第二连接板416活动连接的第一连接轴402，第一连接轴402外圆周设置有第二弹簧403，第二弹簧403一端与第二连接板416固定连接，第二弹簧403另一端与第一连接轴402一端固定连接。
清洗箱体414内顶板固定安装有第二电机419，第二电机419的输出轴与丝杆413一端固定连接，第二电机419用于驱动丝杆413正向和反向转动，清洗箱体414内顶板固定安装有两个支撑杆409，两个支撑杆409之间滑动连接有滑板410，滑板410一侧与丝杆413滑动连接，滑板410上转动连接有第三连接轴411，第三连接轴411与连接孔f配合连接，第三连接轴411一端固定安装有的齿轮412，第三连接轴411另一端与第二连接轴406固定连接，齿轮412依次与第二齿条14、第一齿条5啮合传动，第二连接轴406一端设置有吸盘408，第二连接轴406另一端固定连接有第一连接板405，第一连接板405一端加工有与第三倾斜面417紧密贴合的第一倾斜面404，第一连接板405另一端加工有与第四倾斜面418紧密贴合的第二倾斜面407。第三倾斜面417与水平面之间的夹角等于第一倾斜面404与水平面之间的夹角。第四倾斜面418与水平面之间的夹角等于第二倾斜面407与水平面之间的夹角。
本实施例的操作步骤如下：
(1)吸取未清洗的晶圆：启动第一电机15，第一电机15带动转轴17转动，转轴17带动连接筒3在外筒13的第二滑槽d内滑动至第二滑槽d的第一个最低点A点时，连接体20的凸块19在转轴17内圆周侧壁的第一滑槽c在垂直方向向下移动，连接筒3带动清洗机构4做圆周运动并垂直运动下降至未清洗晶圆放置箱11内，吸盘408吸住未清洗晶圆放置箱11中的晶圆。
(2)第一次翻转晶圆：转轴17带动连接筒3在外筒13的第二滑槽d内滑动，由第二滑槽d的第一个最低点A点向第二滑槽d的高处滑动，滑动过程中，齿轮412在第二固定板12的第二齿条14上啮合传动，第二齿条14转动带动第三连接轴411转动，第三连接轴411带动第二连接轴406和第一连接板405转动180°，吸盘408吸住的晶圆翻转180°。
(3)清洗晶圆：启动第二电机419，第二电机419带动丝杆413转动，丝杆413带动滑板410在丝杆413上做垂直向上直线运动，滑板410在两个支撑杆409上移动，滑板410通过第三连接轴411带动第一连接板405和第二连接轴406在垂直方向移动，第一连接板405的第二倾斜面407与废液箱415的第四倾斜面418紧密贴合，第一连接板405的第二倾斜面407推动废液箱415移出清洗箱体414，第二弹簧403收缩，第一连接板405、第二连接轴406、吸盘408和未清洗的晶圆进入清洗腔室后，在第二弹簧403的作用下，废液箱415向清洗箱体414内移动，废液箱415、清洗箱体414侧板、清洗箱体414顶板、第三连接板420、第三连接轴411之间连接构成密闭的清洗腔室，打开喷液头422，清洗液存储箱421中的清洗液通过喷液头422流出，对晶圆进行清洗，液体通过排液孔e流入废液箱415中。
(4)第二次翻转晶圆：清洗结束后，第二电机419反转，第二电机419带动丝杆413转动，丝杆413带动滑板410在丝杆413上做垂直向下直线运动，第一连接板405的第一倾斜面404与废液箱415的第三倾斜面417紧密贴合，第一连接板405的第一倾斜面404推动废液箱415移出清洗箱体414，清洗机构4离开清洗箱体414，同时转轴17带动连接筒3在外筒13的第二滑槽d内滑动，连接筒3带动清洗机构4在转动的同时做垂直方向直线运动，滑动过程中，齿轮412在第一固定板6的第一齿条5上啮合传动，第一齿条5转动带动第三连接轴411转动，第三连接轴411带动第二连接轴406和第一连接板405反向翻转180°，吸盘408吸住的晶圆反向翻转180°，晶圆复位。
(5)干燥晶圆：转轴17带动连接筒3在外筒13的第二滑槽d内滑动，连接筒3带动清洗机构在转动的同时做垂直方向做直线运动，复位后的晶圆经过两个喷气板8中间，吹动干燥剂箱体7中的氮气流入两个喷气板8中间，两个喷气板8中间的氮气对清洗后的晶圆进行干燥。
(6)收集清洗后的晶圆：转轴17带动连接筒3在外筒13的第二滑槽d内滑动至第二滑槽d的第二个最低点B点时，连接体20的凸块19在转轴17内圆周侧壁的第一滑槽c在垂直方向向下移动，连接筒3带动清洗机构4做圆周运动并垂直运动下降至清洗后晶圆放置箱9内，吸盘408放开清洗后的晶圆，将晶圆放入清洗后晶圆放置箱9中。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于：在外壳体(1)内的底板上固定安装有固定盘(10)，固定盘(10)上侧固定安装有外筒(13)，固定盘(10)底部设置有驱动转轴(17)转动的第一电机(15)，转轴(17)位于外筒(13)内侧，转轴(17)上端的凹槽内底部设置有第一弹簧(16)，凹槽内圆周侧壁加工有第一滑槽(c),转轴(17)外圆周设置有连接筒(3)，连接筒(3)内底部的连接体(20)的外圆周设置有与第一滑槽(c)滑动连接的凸块(19)，连接体(20)上的凸块(19)在转轴(17)的第一滑槽(c)内垂直运动，连接筒(3)外圆周设置有滑轴(18)，外筒(13)内圆周侧壁加工有与滑轴(18)滑动连接的第二滑槽(d)；
固定盘(10)上围绕外筒(13)外圆周方向依次设置有未清洗晶圆放置箱(11)、第二固定板(12)、第一固定板(6)、两个相互对称的喷气板(8)、清洗后晶圆放置箱(9)，未清洗晶圆放置箱(11)内放置有未清洗的晶圆，第二固定板(12)上顶端设置有与清洗机构(4)连接的第二齿条(14)，第一固定板(6)上顶端设置有与清洗机构(4)连接的第一齿条(5)，喷气板(8)一侧设置有干燥剂箱体(7)，干燥剂箱体(7)内的干燥气体与两个喷气板(8)之间相互连通，两个喷气板(8)之间的干燥气体用于干燥清洗后的晶圆，清洗后晶圆放置箱(9)内放置有清洗、干燥后的晶圆，连接筒(3)顶部圆周方向均匀设置有用于清洗晶圆的清洗机构(4)，清洗机构(4)依次经过未清洗晶圆放置箱(11)、第二固定板(12)、第一固定板(6)、两个相互对称的喷气板(8)、清洗后晶圆放置箱(9)。
2.根据权利要求1所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于：所述的第二滑槽(d)的形状由半径不同的多条圆弧构成，清洗机构(4)通过连接筒(3)上的滑轴(18)滑动在第二滑槽(d)内，滑轴(18)位于第二滑槽(d)的第一个最低点A点时通过未清洗晶圆放置箱(11)，滑轴(18)位于第二滑槽(d)的第二个最低点B点时通过清洗后晶圆放置箱(9)。
3.根据权利要求2所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于；所述的第二滑槽(d)的第一个最低点A点与固定盘(10)顶面之间的高度等于第二滑槽(d)的第二个最低点B点与固定盘(10)顶面之间的高度。
4.根据权利要求1所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于，所述的清洗机构(4)为：连接筒(3)顶部圆周方向均匀设置有连接杆(401)，连接杆(401)一端设置有清洗箱体(414)，清洗箱体(414)内顶板固定安装有第三连接板(420)，第三连接板(420)上加工有与第三连接轴(411)配合连接的连接孔(f)，清洗箱体(414)一侧板滑动连接有废液箱(415)，废液箱(415)顶部加工有排液孔(e)，清洗箱体(414)顶板上设置有清洗液存储箱(421)，清洗液存储箱(421)下部均匀设置有喷液头(422)，废液箱(415)上顶板加工有第三倾斜面(417)，废液箱(415)上顶板加工有第四倾斜面(418)，废液箱(415)、清洗箱体(414)侧板、清洗箱体(414)顶板、第三连接板(420)之间连接构成清洗腔室，废液箱(415)上位于清洗箱体(414)外侧设置有第二连接板(416)，清洗箱体(414)外一侧板固定安装有与第二连接板(416)活动连接的第一连接轴(402)，第一连接轴(402)外圆周设置有第二弹簧(403)，第二弹簧(403)一端与第二连接板(416)固定连接、另一端与第一连接轴(402)一端固定连接；
清洗箱体(414)内顶板设置有驱动丝杆(413)转动的第二电机(419)，清洗箱体(414)内顶板设置有两个支撑杆(409)，两个支撑杆(409)之间滑动连接有滑板(410)，滑板(410)一侧与丝杆(413)滑动连接，滑板(410)上转动连接有第三连接轴(411)，第三连接轴(411)与连接孔(f)配合连接，第三连接轴(411)一端固定安装有的齿轮(412)、另一端与第二连接轴(406)固定连接，齿轮(412)依次与第二齿条(14)、第一齿条(5)啮合传动，第二连接轴(406)一端设置有吸盘(408)、另一端设置有第一连接板(405)，第一连接板(405)一端加工有与第三倾斜面(417)紧密贴合的第一倾斜面(404)，第一连接板(405)另一端加工有与第四倾斜面(418)紧密贴合的第二倾斜面(407)。
5.根据权利要求4所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于：所述的第三倾斜面(417)与水平面之间的夹角等于第一倾斜面(404)与水平面之间的夹角。
6.根据权利要求4所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于：所述的第四倾斜面(418)与水平面之间的夹角等于第二倾斜面(407)与水平面之间的夹角。
7.根据权利要求1所述的自动上料的晶圆清洗装置，其特征在于：所述的外壳体(1)的顶部设置有通风口(a)，外壳体(1)的侧板加工有用于观察外壳体(1)内部晶圆清洗过程的透视玻璃(2)，外壳体(1)的侧板加工有用于放入未清洗的晶圆和拿出清洗好的晶圆的取料口(b)。
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