CN115780358A - 一种半导体材料制备用清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体材料制备用清洗装置。其技术方案包括清洗主体；清洗主体的上部开设有清洗腔，清洗主体上设置有进水口和进气孔并均与清洗腔连通，进水口和进气孔上分别设置有第一控制阀和第二控制阀。清洗腔，其相对面上可升降的滑动设置有升降板，升降板相对面上阵列式的固定设置有喷嘴，喷嘴倾斜朝上设置，喷嘴连通气液混合物。往复升降驱动件，其安装在安装腔的内部并与升降板连接，用于驱动相对的两个升降板交替升降；液位感应器，用于对清洗腔内部液位进行感应。本发明通过半导体材料受液体冲击和重力作用在清洗腔的内部变相翻滚，改变清洗角度，使清洗全面且没有死角，清洗效率高。

Description

一种半导体材料制备用清洗装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体材料制备用清洗装置。

背景技术

半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。在半导体材料制造过程中，半导体材料表面会附着各种有机化合物、金属杂质和微粒等，而半导体材料表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一，如果不对其清洗会大大降低半导体器件的性能和合格率，所以在半导体器件制造过程中，有20％的步骤为对半导体材料的清洗，去除依附于半导体材料表面上的有机化合物、金属杂质和微粒等污染物，提高半导体器件的性能和合格率。

半导体片的清洗是一项非常精细的工作，而且半导体片对清洗环境的要求较为苛刻，在清洗过程中，需要保证周边环境的清洁，同时对半导体片的清洗也是一项费时费力的工作；目前现有的半导体清洗装置一般是通过将半导体简单的固定后进行清洗，极易产生对半导体的清洗死角，不利于更好的对半导体进行清洗，不利于使用便利性的提高。

现有的清洗工艺通常采用将晶圆利用酸碱有机物等液体化学品等进行浸泡或冲洗，用以达到清洗表面颗粒、去除反应聚合物、刻蚀表面膜层等目的，在化学液体清洗晶圆表面颗粒后，通常使用去离子水将化学液体冲洗去除。目前现有的半导体清洗装置对半导体进行冲洗，冲洗方式单一，容易造成半导体材料清洗不均匀，存在死角。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的半导体材料制备用清洗装置包括：

清洗主体，清洗主体用于形成支撑主体；清洗主体的上部开设有清洗腔，清洗腔的顶部为敞开结构，清洗腔内部形成清洗空间，清洗主体上设置有进水口和进气孔，进水口和进气孔均与清洗腔连通，进水口和进气孔上分别设置有第一控制阀和第二控制阀，进水口连通水泵，水泵通过三通连通水源、清洗剂源和清洗腔，第一控制阀用于控制水或者清洗剂进入清洗腔内部的流量；进气孔用于连通设置有气泵；

清洗腔，其相对面上可升降的滑动设置有升降板，升降板相对面上阵列式的固定设置有喷嘴，喷嘴倾斜朝上设置，喷嘴连通气液混合物，清洗主体上设置有排水口，排水口上设置有控制阀门；清洗主体的内部设置有安装腔；

往复升降驱动件，其安装在安装腔的内部并与升降板连接，用于驱动相对的两个升降板交替升降；

液位感应器，设置在清洗腔的内部，其用于对清洗腔内部液位进行感应，液位感应器为现有技术，具体在此不做赘述。

控制器，控制器与液位感应器、第一控制阀、第二控制阀、往复升降驱动件电连接，控制器控制第一控制阀打开使水或者清洗剂进入到清洗腔的内部，液位感应器感应到清洗腔内部的液位到达L；控制器控制第一控制阀关闭，将半导体材料放置在清洗腔的内部；液位感应器感应到清洗腔内部的液位到达L，控制器发送停止加料信号；控制器根据△L＝L-L查找一个预先设置的体积-清洗量信息表获得半导体材料的清洗量；控制器根据半导体材料的清洗量控制第一控制阀、第二控制阀流量而控制气液混合物喷出速率；控制器根据一个预先设置的气液比控制第一控制阀、第二控制阀流量比例，控制器控制往复升降驱动件驱动清洗腔交底升降，此时的液位L高于喷嘴喷出气液混合物的交汇点，使清洗腔内部的半导体材料受液体冲击和重力作用在清洗腔的内部翻滚交替改变进行清洗。

优选的：清洗主体的顶部设置有顶盖，顶盖将清洗腔覆盖，顶盖与清洗主体分离式设置，清洗主体上固定设置有磁铁，顶盖上固定有铁片。

优选的：所述的往复升降驱动件包括电机、转动桶、驱动圈槽和连接杆,电机固定安装在安装腔的内部，安装腔的内部转动设置有转动桶，转动桶同轴固定连接电机的输出轴上，电机的内壁或者外壁固定连接有驱动圈槽，驱动圈槽包括两个半圈槽和倾斜槽，两个半圈槽存在轴向位置差；两个驱动圈槽的端部通过倾斜槽进行连通，连接杆固定连接升降板,连接杆上固定连接有凸出，凸出滑动嵌套在驱动圈槽的内部；在电机的驱动下转动桶转动，驱动两个连接杆升降，以此驱动两个相对的升降板交替升降，两个升降板上的喷嘴就会存在高度差且高度差交替变化，喷嘴喷出气液混合物带动半导体材料翻滚。

优选的：所述的凸出上转动设置有转动轮，转动轮转动嵌套在驱动圈槽的内部。

优选的：转动轮远离转动桶的面外沿设置为倒角弧度。

优选的：两个半圈槽相对设置且对应角度大于度且小于度。

优选的：气液比是1:1-4。

优选的：所述的导体材料制备用清洗装置还包括报警器，报警器用于接收停止加料信号。

优选的：所述的清洗腔的内部设置有超声波发生器。

优选的：所述的清洗腔的内部设置有光源和光源强度检测件，光源用于发射一定光照强度A的光，光源强度检测件与光源相对设置且中间填充水或者清洗剂，光源强度检测件检测接收的光强为A_i，控制器控制气液比

其中，f为调整因子。

本发明的技术效果和优点：清洗腔内部的半导体材料受液体冲击和重力作用在清洗腔的内部翻滚，气液混合物冲击在半导体材料的表面，对半导体材料表面灰尘进行清理，通过高度差交替变化改变半导体翻滚方向不同，从而改变清洗角度，使清洗全面且没有死角，清洗彻底、清洗效率高。

附图说明

图1为本发明提出的一种半导体材料制备用清洗装置的立体结构示意图。

图2为本发明提出的一种半导体材料制备用清洗装置的俯视结构示意图。

图3为图2中A-A截面的局部剖视结构示意图。

图4为本发明提出的一种半导体材料制备用清洗装置中往复升降驱动件的立体结构示意图。

图5为图3中a的局部放大结构示意图。

图6为本发明提出的一种半导体材料制备用清洗装置中清洗翻滚状态1示意图。

图7为本发明提出的一种半导体材料制备用清洗装置中清洗翻滚状态2示意图。

附图标记说明：清洗主体1，进水口2，进气孔3，清洗腔4，升降板5，喷嘴6，排水口7，安装腔8，往复升降驱动件9，连接杆10，转动桶11，电机12，驱动圈槽13，转动轮14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参考图1-图2，在本实施例中提出了一种半导体材料制备用清洗装置，用于对加工后的半导体进行清洗，去除半导体材料表面的灰尘。所述的半导体材料制备用清洗装置包括：

清洗主体1，清洗主体1用于形成支撑主体，清洗主体1可以是不锈钢构成的长方体结构，清洗主体1的底部可以设置有支撑脚，通过支撑脚可以使清洗主体1处于水平状态，支撑脚可以具有缓冲减震作用，具体在此不做赘述。清洗主体1的上部开设有清洗腔4，清洗腔4的顶部为敞开结构，清洗腔4内部形成清洗空间，可以将半导体材料放置在清洗腔4的内部进行清洗，清洗主体1上设置有进水口2和进气孔3，进水口2和进气孔3均与清洗腔4连通，进水口2和进气孔3上分别设置有第一控制阀和第二控制阀，进水口2可以连通水泵，水泵可以通过三通连通水源、清洗剂源和清洗腔4，第一控制阀用于控制水或者清洗剂进入清洗腔4内部的流量，在水泵的作用下，水或者清洗剂进入到清洗腔4的内部。达到一个预设量时，水泵驱动可以使清洗腔4内部的水或者清洗剂循环使用。进气孔3连通设置有气泵，在气泵的作用下，空气通过进气孔3进入并与进水口2进入的水或者清洗剂混合形成液体和空气的气液混合物，液体和空气混合为现有技术，具体在此不做赘述。清洗腔4可以是长方体结构，清洗腔4的相对面上可升降的滑动设置有升降板5，升降板5相对面上阵列式的固定设置有喷嘴6，喷嘴6可以是竖直和水平的矩形阵列式的设置，喷嘴6倾斜朝上设置，喷嘴6可以连通气液混合物，气液混合物从喷嘴6喷出，所以喷嘴6喷出的气液混合物斜向上喷出，并在清洗腔4的内上部交汇，从而可以大致的相互抵消动能。清洗主体1的顶部还可以设置有顶盖，顶盖将清洗腔4覆盖，避免液体溅出。顶盖可以与清洗主体1分离式设置，清洗主体1上固定设置有磁铁，顶盖上固定有铁片，通过磁铁吸附铁片，可以将顶盖吸附在清洗主体1上。清洗主体1上还可以设置有排水口7，排水口7上设置有控制阀门，当清洗结束后，可以打开控制阀门将清洗腔4中的液体排出。清洗主体1的内部设置有安装腔8，安装腔8可以处于清洗腔4的下方。参考图3-图4，往复升降驱动件9安装在安装腔8的内部并与升降板5连接，用于驱动相对的两个升降板5交替升降。所述的往复升降驱动件9可以包括电机12、转动桶11、驱动圈槽13和连接杆10,电机12固定安装在安装腔8的内部，安装腔8的内部转动设置有转动桶11，转动桶11同轴固定连接电机12的输出轴上，电机12的内壁或者外壁固定连接有驱动圈槽13，驱动圈槽13包括两个半圈槽和倾斜槽，两个半圈槽存在轴向位置差，两个半圈槽相对设置且对应角度大于150度且小于170度，当然并不排除其他角度值，但是其他角度值不能保证相对的升降板5升降速度最佳。两个驱动圈槽13的端部通过倾斜槽进行连通，连接杆10固定连接升降板5,连接杆10可以是中空结构并与喷嘴6和气液混合物连通，气液混合物可以通过连接杆10进入到喷嘴6的内部，连接杆10上固定连接有凸出，凸出滑动嵌套在驱动圈槽13的内部，在电机12的驱动下转动桶11转动，从而驱动两个连接杆10升降，以此驱动两个相对的升降板5交替升降，两个升降板5上的喷嘴6就会存在高度差且高度差交替变化，喷嘴6喷出气液混合物带动半导体材料翻滚，并对其表面的灰尘进行清理，通过高度差交替变化从而改变半导体翻滚方向不同，从而改变清洗角度，使清洗全面且没有死角，清洗彻底、清洗效率高。当然往复升降驱动件9还可以是其他结构，例如转动桶11顶面相对存在高度差，连接杆10受重力滑动落在转动桶11的顶部，具体在此不做赘述。参考图5，所述的凸出上可以转动设置有转动轮14，转动轮14转动嵌套在驱动圈槽13的内部，从而减少了转动轮14与驱动圈槽13的摩擦力，使升降驱动更加顺畅。转动轮14远离转动桶11的面外沿设置为倒角弧度，从而可以使转动轮14转动适用弧度转角，避免了转动轮14在驱动圈槽13的内部转动卡死。

液位感应器，可以设置在清洗腔4的内部，用于对清洗腔4内部液位进行感应，液位感应器为现有技术，具体在此不做赘述。

控制器，可以设置在清洗主体1上也可以远程控制，具体不做赘述。控制器与液位感应器、第一控制阀、第二控制阀、往复升降驱动件9电连接，控制器控制第一控制阀打开使水或者清洗剂进入到清洗腔4的内部，液位感应器感应到清洗腔4内部的液位到达L₁，控制器控制第一控制阀关闭，将半导体材料放置在清洗腔4的内部，液位感应器感应到清洗腔4内部的液位到达L₂，控制器发送停止加料信号，控制器根据△L＝L₂-L₁查找一个预先设置的体积-清洗量信息表获得半导体材料的清洗量，体积-清洗量信息表可以根据清洗腔4清洗空间和清洗效果制定，具体在此不做赘述。控制器根据半导体材料的清洗量控制第一控制阀、第二控制阀流量而控制气液混合物喷出速率，控制器根据一个预先设置的气液比控制第一控制阀、第二控制阀流量比例，预先设置的气液可以根据半导体材料表面灰尘特性进行设计，其中气液比可以是1:1-4，其中1:2-3最优。控制器控制往复升降驱动件9驱动清洗腔4交底升降，此时的液位L₂高于喷嘴6喷出气液混合物的交汇点，从而使清洗腔4内部的半导体材料受液体冲击和重力作用在清洗腔4的内部翻滚，气液混合物冲击在半导体材料的表面，对半导体材料表面灰尘进行清理，通过高度差交替变化从而改变半导体翻滚方向不同，从而改变清洗角度，使清洗全面且没有死角，清洗彻底、清洗效率高。

实施例2

所述的导体材料制备用清洗装置还包括报警器，报警器用于接收停止加料信号，并进行报警，以提醒停止加料，避免加料。

实施例3

所述的清洗腔4的内部可以设置有超声波发生器，超声波发生器可以发生超声波，超声波可以加速半导体材料表面灰尘加速清洗，提高了清洗的效率。参考图6，在喷嘴6向上喷出的气液混合物的作用下，半导体材料受冲力作用向上移动，此时的上部的一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度大于另一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度，在冲力的作用下，半导体材料向另一侧翻滚，形成上下循环后向下，此时下部的一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度大于另一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度，在另一侧喷嘴6喷出气液混合物喷出的作用下翻滚。参考图7，进入下个循环，在往复升降驱动件9作用下，此时的上部的一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度小于另一侧的喷嘴6喷出气液混合物高度，则翻滚方向不同，则冲洗的表面方向不同，从而避免了清洗死角出现。

实施例4

所述的清洗腔4的内部可以设置有光源和光源强度检测件，光源用于发射一定光照强度A₀的光，光源强度检测件与光源相对设置且中间填充水或者清洗剂，光源强度检测件检测接收的光强为A_i，其中i是按照时间进行检测的光强排序序号，控制器控制气液比

其中，f为调整因子，可以通过检测光照强度判断液体中的灰尘浓度，以此拟定清洗方式。在液体中，气液混合物中气泡含量高冲击力大，提高清洗效率，气泡含量小，冲击力缓和，避免了半导体材料损伤。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的半导体材料制备用清洗装置包括：

清洗主体(1)，清洗主体(1)用于形成支撑主体；清洗主体(1)的上部开设有清洗腔(4)，清洗腔(4)的顶部为敞开结构，清洗腔(4)内部形成清洗空间，清洗主体(1)上设置有进水口(2)和进气孔(3)，进水口(2)和进气孔(3)均与清洗腔(4)连通，进水口(2)和进气孔(3)上分别设置有第一控制阀和第二控制阀，进水口(2)连通水泵，水泵通过三通连通水源、清洗剂源和清洗腔(4)，第一控制阀用于控制水或者清洗剂进入清洗腔(4)内部的流量；进气孔(3)用于连通设置有气泵；

清洗腔(4)，其相对面上可升降的滑动设置有升降板(5)，升降板(5)相对面上阵列式的固定设置有喷嘴(6)，喷嘴(6)倾斜朝上设置，喷嘴(6)连通气液混合物，清洗主体(1)上设置有排水口(7)，排水口(7)上设置有控制阀门；清洗主体(1)的内部设置有安装腔(8)；

往复升降驱动件(9)，其安装在安装腔(8)的内部并与升降板(5)连接，用于驱动相对的两个升降板(5)交替升降；

液位感应器，设置在清洗腔(4)的内部，其用于对清洗腔(4)内部液位进行感应；

控制器，控制器与液位感应器、第一控制阀、第二控制阀、往复升降驱动件(9)电连接，控制器控制第一控制阀打开使水或者清洗剂进入到清洗腔(4)的内部，液位感应器感应到清洗腔(4)内部的液位到达L₁；控制器控制第一控制阀关闭，将半导体材料放置在清洗腔(4)的内部；液位感应器感应到清洗腔(4)内部的液位到达L₂，控制器发送停止加料信号；控制器根据△L＝L₂-L₁查找一个预先设置的体积-清洗量信息表获得半导体材料的清洗量；控制器根据半导体材料的清洗量控制第一控制阀、第二控制阀流量而控制气液混合物喷出速率；控制器根据一个预先设置的气液比控制第一控制阀、第二控制阀流量比例，控制器控制往复升降驱动件(9)驱动清洗腔(4)交底升降，此时的液位L₂高于喷嘴(6)喷出气液混合物的交汇点，使清洗腔(4)内部的半导体材料受液体冲击和重力作用在清洗腔(4)的内部翻滚交替改变进行清洗。

2.根据权利要求1所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，清洗主体(1)的顶部设置有顶盖，顶盖将清洗腔(4)覆盖，顶盖与清洗主体(1)分离式设置，清洗主体(1)上固定设置有磁铁，顶盖上固定有铁片。

3.根据权利要求1所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的往复升降驱动件(9)包括电机(12)、转动桶(11)、驱动圈槽(13)和连接杆(10),电机(12)固定安装在安装腔(8)的内部，安装腔(8)的内部转动设置有转动桶(11)，转动桶(11)同轴固定连接电机(12)的输出轴上，电机(12)的内壁或者外壁固定连接有驱动圈槽(13)，驱动圈槽(13)包括两个半圈槽和倾斜槽，两个半圈槽存在轴向位置差；两个驱动圈槽(13)的端部通过倾斜槽进行连通，连接杆(10)固定连接升降板(5),连接杆(10)上固定连接有凸出，凸出滑动嵌套在驱动圈槽(13)的内部；在电机(12)的驱动下转动桶(11)转动，驱动两个连接杆(10)升降，以此驱动两个相对的升降板(5)交替升降，两个升降板(5)上的喷嘴(6)就会存在高度差且高度差交替变化，喷嘴(6)喷出气液混合物带动半导体材料翻滚。

4.根据权利要求3所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的凸出上转动设置有转动轮(14)，转动轮(14)转动嵌套在驱动圈槽(13)的内部。

5.根据权利要求4所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，转动轮(14)远离转动桶(11)的面外沿设置为倒角弧度。

6.根据权利要求4所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，两个半圈槽相对设置且对应角度大于150度且小于170度。

7.根据权利要求4所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，气液比是1:1-4。

8.根据权利要求1所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的导体材料制备用清洗装置还包括报警器，报警器用于接收停止加料信号。

9.根据权利要求1所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的清洗腔(4)的内部设置有超声波发生器。

10.根据权利要求1所述的一种半导体材料制备用清洗装置，其特征在于，所述的清洗腔(4)的内部设置有光源和光源强度检测件，光源用于发射一定光照强度A₀的光，光源强度检测件与光源相对设置且中间填充水或者清洗剂，光源强度检测件检测接收的光强为A_i，控制器控制气液比

其中，f为调整因子。

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