一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机
技术领域
本发明涉及晶圆清洗技术领域,尤其涉及一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。
在现有的晶圆槽式清洗工艺中,都是由机械手将装有晶圆的花篮夹取后放置到清洗槽内,机械手复位再进行晶圆的清洗。而后待晶圆清洗完成,通过顶升气缸将清洗槽内花篮顶起后,再控制机械手横向伸入,待横向伸入到位后,控制机械手夹取,最后再将清洗完成的晶圆花篮向一侧移动,完成一个晶圆花篮的清洗动作。
之所以要让花篮顶起再用机械手夹取,是因为对晶圆清洗液的要求很严格,一旦机械手接触清洗液后,势必增加了清洗液与机械手接触所产生化学反应的概率,从而降低了清洗液的重复利用次数,所以需要尽量避免除晶圆花篮以及清洗槽之外的部件与清洗液接触的问题发生。而将花篮顶起后机械手夹取花篮需要位于晶圆的上方时,同样会带动机械手上附着的微颗粒物在机械手进行夹取动作中掉落进入清洗槽内的清洗液中,对清洗液或者清洗完成的晶圆造成污染,且机械手一端设置的运动部件,例如(授权公告号:CN114405892B)为一种适用于半导体晶圆槽式清洗机械手的清洗槽授权专利中公开了机械手通过电机螺杆轴承导轨配合件进行上下的运动体系,每个运动之间产生的摩擦和微颗粒物会被机械手在移动过程中产生的移动幅度带动进行漂浮,影响清洗槽周围的空气质量,造成对清洗晶圆清洗液以及清洗后晶圆的污染,受污染的清洗液再对晶圆清洗时,会影响晶圆清洗质量。
发明内容
基于现有的机械手在夹取完成清洗后的晶圆花篮而造成清洗液污染的技术问题,本发明提出了一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机。
本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机,包括支撑架,还包括位于所述支撑架一侧的传送带以及安装在所述支撑架上的隔离罩。
所述支撑架的上表面固定安装有外槽,所述外槽的内部中心处竖直方向上安装有用于清洗晶圆的晶圆清洗槽。
所述支撑架的外表面两侧均固定安装有带有隔离液的隔离槽,所述隔离槽的外表面设置有拿取装有晶圆的花篮进行移动动作的移动装置,所述移动装置包括呈U型状的机械手,所述机械手的将清洗完成后装有晶圆的所述花篮沿水平方向上放置到所述传送带上实现晶圆清洗后的运输动作。
优选地,两个所述隔离槽的内底壁均固定连通有排水管道,两个所述排水管道的一端通过三通接头固定安装有自动排水阀,所述自动排水阀控制所述隔离槽是否进行泄液动作。
优选地,所述机械手的底端活动设置在所述隔离槽的内底壁处,所述隔离罩的底端位于所述机械手U型内壁处,所述机械手沿着所述隔离罩的下表面与所述隔离槽的内底壁之间形成的间隙处进行水平移动,且所述隔离液充入并漫过所述间隙,其中所述隔离液包括但不限于蒸馏水。
通过将机械手浸泡在隔离槽的隔离液中,能够在所述机械手来回移动时隔离灰尘,以防止灰尘通过所述机械手进入晶圆清洗槽内,对晶圆的清洗造成影响,同时隔离罩的下端浸泡在隔离液中起到隔离的效果。
优选地,所述移动装置还包括安装在支撑架外表面的移动外壳、固定在所述移动外壳内底壁的驱动电机、通过轴承座安装在所述支撑架外表面的丝杆以及安装在所述支撑架外表面的限位导轨。
所述驱动电机的输出轴通过皮带和皮带轮的配合驱动两个所述丝杆同步同向进行转动动作,两个所述机械手的一端分别与两个丝杆的外表面螺纹连接且两个机械手呈对称分布,所述机械手的外表面与所述限位导轨的外表面滑动插接,两个所述丝杆的正反转动后实现对两个机械手沿所述限位导轨的水平方向进行来回同步的移动动作。
优选地,所述隔离罩的外表面设置有延伸至所述晶圆清洗槽上方的输送机构,所述输送机构包括安装在隔离罩外表面的输送气管,所述输送气管是由总管道和多个固定连通且呈垂直等距离分布在所述总管道外表面的分支管构成,所述输送气管的分支管的内壁固定安装有过滤输送气体的过滤网。
优选地,所述输送机构还包括位于所述支撑架一侧的气泵,所述气泵的进气端与车间内空气滤新系统连通,所述气泵的出气端通过软管与所述输送气管的总管道一端固定安装,所述气泵将抽吸的洁净空气通过输送气管输送进入晶圆清洗槽的上方,对进入所述隔离罩内的受污染空气进行排斥动作。
优选地,所述隔离槽的内壁设置有用于抽吸气体的抽吸机构,所述抽吸机构包括呈竖直方向开设在所述隔离槽一侧外表面的安装槽,所述安装槽的内壁固定安装有抽吸管道。
优选地,所述抽吸机构还包括位于所述支撑架一侧的风机,所述风机的进气端通过软管与所述抽吸管道的总管道一端固定安装,所述风机抽吸产生的吸力后实现所述抽吸管道对所述隔离罩内的空气进行抽吸动作。
优选地,所述晶圆清洗槽的内壁滑动设置有托架,所述花篮的下端与所述托架的上表面活动卡合,所述外槽的下表面固定安装有举升气缸,所述举升气缸的活塞杆贯穿并延伸至所述晶圆清洗槽的内部后与所述托架的下表面中心处固定连接。
优选地,所述晶圆清洗槽的内侧底壁设有延伸至其两侧顶部的喷水管,所述喷水管的顶部沿所述晶圆清洗槽的长度方向上阵列设置有对准所述花篮的喷头,所述喷水管的进液端贯穿并延伸至所述外槽的外部与储液罐连通实现进液动作。
本发明中的有益效果为:
1、通过设置隔离槽以及隔离液,能够使得机械手浸泡在隔离槽的隔离液中,在机械手来回移动时隔离机械手移动装置中移动体系产生的微颗粒物,以防止微颗粒物通过机械手进入晶圆清洗槽内,对晶圆的清洗造成影响,同时隔离罩的下端浸泡在隔离液中同样起到隔离的效果,从而有效的避免了微颗粒物进入晶圆清洗槽的晶圆清洗液中,减少对晶圆清洗液的污染。
2、通过设置移动装置,能够实现减少机械手位于花篮上方的面积,减少微颗粒物掉落在清洗液内和清洗完成的晶圆上,通过将机械手设置在花篮的两侧,在花篮被顶起后,通过支撑花篮的两侧,带动花篮进行水平移动,实现对花篮的运输,避免现有技术中通过机械手位于晶圆上方进行夹持花篮才能够带动花篮移动的问题,减少对晶圆和清洗液的污染。
3、通过设置输送机构和抽吸机构,能够对隔离罩内的空气进行净化,防止通过隔离罩一侧进入的污染空气对晶圆清洗槽周围的空气造成污染,通过输气管道和抽吸管道的配合实现隔离罩内空气的净化,能够有效减少隔离罩内的污染,输气管道由上至下输送洁净后的气体,对隔离罩一侧进入的气体进行挤压排斥,防止隔离罩一侧的污染空气进入隔离罩,抽吸管道的抽吸力小于输气管道输送的输送力,抽吸管道进行抽吸加快输气管道输送气体的流动性。
附图说明
图1为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的示意图;
图2为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的传送带接的立体图;
图3为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的外槽结构的立体图;
图4为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的晶圆清洗槽结构的立体图;
图5为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的花篮结构的立体图;
图6为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的丝杆结构的立体图;
图7为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的隔离槽结构的立体图;
图8为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的机械手结构的立体图;
图9为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的输气管道结构的立体图;
图10为本发明提出的一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机的抽吸管道结构的立体图。
图中:1、支撑架;11、传送带;2、隔离罩;21、隔离槽;22、排水管道;23、自动排水阀;3、移动外壳;31、驱动电机;32、丝杆;33、限位导轨;34、机械手;4、输气管道;41、过滤网;42、气泵;5、安装槽;51、抽吸管道;52、风机;6、外槽;61、晶圆清洗槽;62、托架;63、花篮;64、举升气缸;65、喷水管;66、喷头。
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1-图10,一种机械摆臂与槽体紧凑配合的晶圆槽式清洗机,包括支撑架1,还包括位于支撑架1一侧的传送带11以及安装在支撑架1上的隔离罩2,传送带11对清洗完成的盛放晶圆的花篮63进行运输工作。
如图3-5所示,为了对晶圆进行清洗工作,支撑架1的上表面固定安装有外槽6,外槽6的内部中心处竖直方向上安装有用于清洗晶圆的晶圆清洗槽61,将晶圆清洗槽61设置套在外槽6的内部,不仅能够方便集成安装其他结构,同时还能利用两者之间的间隙构成一个保温腔体,防止清洗液的温度散失过快。
晶圆清洗槽61的内壁滑动设置有托架62,托架62的两端表面为网格形状,花篮63通过机械手34运送至托架62的上表面后松开,使得花篮63活动卡合在托架62的上表面处,以防止花篮63在托架62的上表面发生滑动位移,为了使得晶圆清洗槽61具有超高的顶升效果,外槽6的下表面固定安装有举升气缸64,举升气缸64的活塞杆贯穿并延伸至晶圆清洗槽61的内部后与托架62的下表面中心处固定连接,通过举升气缸64便于将托架62进行推动进行升降。
为了进行清洗效果,晶圆清洗槽61的内侧底壁设有延伸至其两侧顶部的喷水管65,喷水管65的顶部沿晶圆清洗槽61的长度方向上阵列设置有对准花篮63的喷头66,喷水管65的进液端贯穿并延伸至外槽6的外部与储液罐连通实现进液动作。
本申请的晶圆清洗机具体对晶圆清洗的清洗结构和清洗方法在申请号为2022112316955公开的一种半导体晶圆清洗机及清洗方法中已经全面详细的进行公开。
如图6-7和图9所示,为了对外界的微颗粒物进行隔离,支撑架1的外表面两侧均固定安装有带有隔离液的隔离槽21,隔离槽21的内壁与隔离罩2的下端固定安装,隔离槽21内的隔离液对隔离罩2两端得到空气进行隔离,减少微颗粒物进入通过隔离槽21内底壁与隔离罩2的下表面之间形成的间隙进入隔离罩2的内部,尽可能减少微颗粒物对晶圆清洗槽61内的清洗液和晶圆造成污染。
进一步地,为了便于更换隔离槽21内的清洗液,两个隔离槽21的内底壁均固定连通有排水管道22,两个排水管道22的一端通过三通接头固定安装有自动排水阀23,自动排水阀23控制隔离槽21是否进行泄液动作,可在隔离槽21一侧设置进液机构,通过水泵向隔离槽21内加入隔离液,与自动排水阀23的配合形成自动加液和排液动作。
通过设置隔离槽21以及隔离液,能够使得机械手34浸泡在隔离槽21的隔离液中,在机械手34来回移动时隔离机械手34移动装置中移动体系产生的微颗粒物,以防止微颗粒物通过机械手34进入晶圆清洗槽61内,对晶圆的清洗造成影响,同时隔离罩2的下端浸泡在隔离液中同样起到隔离的效果,从而有效的避免了微颗粒物进入晶圆清洗槽61的晶圆清洗液中,减少对晶圆清洗液的污染。
如图6-7所示,为了不影响晶圆清洗槽61内的晶圆和清洗液受到污染,还能够拿取晶圆清洗槽61内盛有晶圆的花篮63进行以移动,隔离槽21的外表面设置有拿取装有晶圆的花篮63进行移动动作的移动装置,移动装置包括呈U型状的机械手34,机械手34的将清洗完成后装有晶圆的花篮63沿水平方向上放置到传送带11上实现晶圆清洗后的运输动作。
进一步地,为了对机械手34的底端进行隔离工作,将机械手34的底端活动设置在隔离槽21的内底壁处,且隔离罩2的底端位于机械手34U型内壁处,机械手34沿着隔离罩2与隔离槽21之间间隙处进行水平移动,且隔离液充入并漫过间隙实现对机械手34的隔离,防止机械手34的移动将微颗粒物带入隔离罩2内,其中隔离液包括但不限于蒸馏水。
进一步地,为了控制相对机械手34的同步移动,实现对花篮63的运输,移动装置还包括安装在支撑架1外表面的移动外壳3、固定在移动外壳3内底壁的驱动电机31、通过轴承座安装在支撑架1外表面的丝杆32以及安装在支撑架1外表面的限位导轨33。
驱动电机31的输出轴通过皮带和皮带轮的配合驱动两个丝杆32同步同向进行转动动作,其中驱动电机31还可通过链条和链轮或者同步带和同步轮的配合驱动丝杆32转动,两个机械手34的一端分别与两个丝杆32的外表面螺纹连接且两个机械手34呈对称分布,两个机械手34与花篮63之间的间距等于花篮63的宽度,便于花篮63的边框下表面能够接触到机械手34的上表面,为了对机械手34进行限位且平稳移动,机械手34的外表面与限位导轨33的外表面滑动插接,限位导轨33一体成型,材料包括但不限于尼龙等一种,减少机械手34移动产生的微颗粒物,两个丝杆32的正反转动后实现对两个机械手34沿限位导轨33的水平方向进行来回同步的移动动作。
通过设置移动装置,能够实现减少机械手34位于花篮63上方的面积,减少微颗粒物掉落在清洗液内和清洗完成的晶圆上,通过将机械手34设置在花篮63的两侧,在花篮63被顶起后,通过支撑花篮63的两侧,带动花篮63进行水平移动,实现对花篮63的运输,避免现有技术中通过机械手34位于晶圆上方进行夹持花篮63才能够带动花篮63移动的问题,减少对晶圆和清洗液的污染。
如图8所示,为了减少隔离罩2内的污染物,隔离罩2的外表面设置有延伸至晶圆清洗槽61上方的输送机构,输送机构包括安装在隔离罩2外表面的输气管道4,输气管道4是由总管道和多个固定连通且呈垂直等距离分布在总管道外表面的分支管构成,通过分支管的分布,能够将总管道内输送的气体分散成多分进行输送,增加扩散面积和速度,为了对输送得到气体再次进行过滤,输气管道4的分支管的内壁固定安装有过滤输送气体的过滤网41,过滤网41为可拆卸式过滤网41,便于后期进行清洗或者更换。
进一步地,为了自动进行洁净的气体,输送机构还包括位于支撑架1一侧的气泵42,气泵42的进气端与车间内空气滤新系统连通,车间内空气滤新系统为现有技术,一般车间顶部设有车间空气流出的出风口,在车间的底部埋设用于空气过滤后输送进入车间进风口,实现上下空气的对流,将气泵42的进气端与进风口连通,气泵42能够抽吸过滤后的洁净空气,将气泵42的出气端与输气管道4的总管道一端固定安装,气泵42能够将过滤后的洁净空气输送进入输气管道4内,对隔离罩2内部的空气实现净化效果且对进入隔离罩2内的受污染空气进行向外排斥的动作。
如图9-10所示,为了实现隔离罩2内的空气循环,减少微颗粒物的存在,在隔离槽21的内壁设置有用于抽吸气体的抽吸机构,抽吸机构包括呈竖直方向开设在隔离槽21一侧外表面的安装槽5,安装槽5的内壁固定安装有抽吸管道51,抽吸管道51的结构与输气管道4的结构相同。
为了实现自动抽吸的效果,抽吸机构还包括位于支撑架1一侧的风机52,风机52的进气端通过软管与抽吸管道51的总管道一端固定安装,风机52抽吸产生的吸力后实现抽吸管道51对隔离罩2内的空气进行抽吸动作,抽吸管道51的抽吸速度小于输气管道4输送气体的速度,在加快输气管道4输送气体的分散,同时能够便于输气管道4气体的更新,且抽吸管道51位于限位导轨33的下方,能够对机械手34移动过程中可能造成的漂浮的微颗粒物进行吸收后排出,从而有效的减少微颗粒物的存在。
通过设置输送机构和抽吸机构,能够对隔离罩2内的空气进行净化,防止通过隔离罩2一侧进入的污染空气对晶圆清洗槽61周围的空气造成污染,通过输气管道4和抽吸管道51的配合实现隔离罩2内空气的净化,能够有效减少隔离罩2内的污染,输气管道4由上至下输送洁净后的气体,对隔离罩2一侧进入的气体进行挤压排斥,防止隔离罩2一侧的污染空气进入隔离罩2,抽吸管道51的抽吸力小于输气管道4输送的输送力,抽吸管道51进行抽吸加快输气管道4输送气体的流动性。
工作原理:启动清洗机工作,实现对花篮63内晶圆的清洗动作,清洗液进入喷水管65内通过喷头66喷出对花篮63内的晶圆进行清洗,达到晶圆设定清洗时间后,进行停机,控制举升气缸64升起,举升气缸64通过托架62将花篮63举升到设定高度,使得花篮63的顶部高于清洗液的液位;
同时气泵42抽吸洁净空气输送进入输气管道4内,通过输气管道4内的过滤网41进行过滤后分散出去,对隔离罩2内的空气进行净化,同时防止隔离罩2开口一侧的空气进入隔离罩2,风机52启动,产生的吸力通过隔离槽21的上抽吸管道51进行分散,对隔离罩2内的空气进行抽吸,实现空气的循环,保持洁净空气的更新;
移动外壳3内的驱动电机31启动,通过皮带和皮带轮的配合驱动两侧的丝杆32转动,两侧丝杆32带动相对机械手34移动至抬起花篮63的边框下表面与边框下表面接触,控制举升气缸64复位后,机械手34在丝杆32的转动下在限位导轨33上进行移动,且机械手34的底端在隔离罩2的隔离液内移动,带动花篮63离开晶圆清洗槽61后,位于外槽6一侧的传送带11上,将花篮63的下表面与传送带11的外表面接触后,传送带11启动带动盛有晶圆的花篮63进行运输;
通过自动排水阀23的开启能够将隔离槽21内的隔离液排出进行更换新的隔离液。
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。