CN117066241B - 排气排液装置、晶圆容器载具及晶圆容器清洗设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气排液装置、晶圆容器载具及晶圆容器清洗设备，排气排液装置包括排液组件与管道组件，排液组件包括排液座、塞体及限位件，排液座上设有排液通道与排液口，塞体能够沿上下方向运动地设置在排液通道中且用于关闭或打开排液口；限位件能够将塞体限制在排液通道中；管道组件包括第一管道与第二管道，第一管道与第二管道分别连接在排液座上并与排液口相互连通。该排气排液装置在安装至载具架上而用于晶圆容器清洗时，在载有晶圆容器的载具从清洗液中提出后，排液口能够被自动打开，使得管道组件内的清洗液能够被向外排出，避免清洗液蓄积在管道组件内而影响下一次使用。

Description

排气排液装置、晶圆容器载具及晶圆容器清洗设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种排气排液装置，以及具有该排气排液装置的晶圆容器载具及晶圆容器清洗设备。

背景技术

晶圆盒被广泛用作传送和存储晶圆的专用容器。晶圆盒能够有效防止晶圆的破损和污染，保护晶圆的完整性。随着晶圆盒的多次使用，其洁净程度下降，因此需要定期对晶圆盒进行清洁处理。晶圆盒的有效清洁对于确保晶圆品质和制程良率具有至关重要的影响。

现有技术中有很多晶圆盒湿式清洗方法，例如，浸没式清洗、喷淋式清洗等，其中，浸没式清洗，是通过将载有晶圆盒的载具浸没至清洗液中，配合超声等手段并借助清洗液的传导实现对晶圆盒内颗粒、有机物等污染物的清洗。

对于浸没式清洗，为了尽可能地缩短处理时间，通常会将晶圆盒以倒置的方式浸没至清洗液中，这样能够提高对晶圆盒内壁的清洗效果，同时当晶圆盒在清洗完成后脱离清洗液时，晶圆盒内的清洗液能够从向下的开口中流出，能够尽量减少晶圆盒内壁残留的清洗液。

然而，在实际操作中，由于晶圆盒是以开口朝下的方式浸没至清洗液中的，晶圆盒在清洗液中会被清洗液隔离出一个充满空气的空腔，这样的空腔会产生较大的浮力，使得晶圆盒难以完全地浸没到清洗液中。此外，这样的空腔导致清洗液与晶圆盒内壁无法充分接触，从而导致清洗液无法对晶圆盒充分清洗。

对于上述问题，若是直接在载具上加装排气装置，在晶圆盒浸没到清洗液中的过程中，排气装置可以排出晶圆盒内部被清洗液隔离的空气，从而可以保证晶圆盒与清洗液的良好接触。但是在晶圆盒完全沉入清洗液中后，清洗液就会通过排气装置位于晶圆盒内的排气口进入排气通道，并留在排气通道中，这样就会堵住载具的排气通道，影响下一次的排气使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种排气排液装置，以解决现有技术的一个或多个问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种排气排液装置，所述排气排液装置包括排液组件与管道组件，其中，所述排液组件包括：

排液座，所述排液座上设有排液通道与排液口，所述排液通道沿上下方向延伸，所述排液口位于所述排液通道的上方；

塞体，所述塞体能够沿上下方向运动地设置在所述排液通道中且用于关闭或打开所述排液口；

限位件，所述限位件可拆卸地设于所述排液通道的底部，能够将所述塞体限制在所述排液通道中；

所述管道组件包括第一管道与第二管道，所述第一管道与所述第二管道分别连接在所述排液座上并与所述排液口相互连通，所述第一管道上设有第一开口，所述第二管道上设有第二开口，沿竖直方向上，所述第一开口的高度低于第二开口的高度。

优选地，所述排液口的横截面面积小于所述排液通道的横截面面积，所述塞体在所述排液通道中具有第一位置与第二位置，其中，所述第一位置高于所述第二位置，所述塞体处于所述第一位置下，所述排液口关闭；所述塞体处于所述第二位置下，所述排液口打开。

在一些实施例中，所述塞体上设置有若干个沿上下方向贯通的排液孔，当所述塞体处于所述第一位置下，所述排液孔自上方被封堵；当所述塞体处于所述第二位置下，所述排液口、所述排液通道及所述排液孔沿上下方向相互连通。

在一些实施例中，所述排液通道与所述排液口相接处形成有朝向所述排液通道的限位面，当所述塞体处于所述第一位置下，所述限位面与所述塞体的上端面相互贴靠，使得所述排液孔的上部由所述限位面封堵；当所述塞体处于所述第二位置下，所述限位面与所述塞体的上端面沿上下方向具有间距。

在一些实施例中，所述限位件上设置有沿上下方向贯穿的避让孔或避让槽，所述避让孔或所述避让槽的周向侧壁位于所述排液孔的径向外侧。

在一些实施例中，所述塞体呈柱状，所述塞体的外侧周面与所述排液通道的内侧周壁之间间隙配合；或者，所述塞体呈球状，所述塞体的直径大于所述排液口的直径。

本发明的另一目的是提供一种具有上述排气排液装置的晶圆容器载具。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶圆容器载具，包括载具架和与所述载具架连接的至少一个排气排液装置，所述排气排液装置如上所述。

优选地，所述排气排液装置可拆卸地设置在所述载具架上。

在一些实施例中，所述载具架具有底框、自所述底框向上延伸的多个竖框，所述竖框与所述底框之间形成框型的安装区域，所述安装区域的四个角部均设置有所述的排气排液装置。

本发明的又一目的是提供一种晶圆容器清洗设备，其至少包括用于支撑晶圆容器的晶圆容器载具，所述晶圆容器载具如上所述。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的一种排气排液装置，该排气排液装置在安装至载具架上而用于晶圆容器清洗时，在载有晶圆容器的载具进入至清洗液的过程中，排液口能够被塞体所封闭，使得晶圆容器内部能够充分地接触到清洗液；在载有晶圆容器的载具从清洗液中提出后，排液口能够被自动打开，使得管道组件内的清洗液能够被向外排出，避免清洗液蓄积在管道组件内而影响下一次使用。

附图说明

附图1为本发明一具体实施例的晶圆容器的结构分解示意图；

附图2为本发明一具体实施例的晶圆容器载具的整体结构示意图，其中，晶圆容器被拆解并支撑于晶圆容器载具上；

附图3为附图2中排气排液装置的整体结构示意图；

附图4为附图3的排气排液装置中排液组件的立体结构示意图；

附图5为附图4的排液组件另一视角的立体结构示意图；

附图6为附图4的排液组件的仰视结构示意图；

附图7为沿附图6中A-A向的剖视结构示意图；

附图8为本发明另一具体实施例的晶圆容器载具的整体结构示意图；

附图9为附图8的晶圆容器载具中采用的排气排液装置中排液组件的立体结构示意图；

附图10为附图9的排液组件的纵向剖切示意图一，其中，塞体处于第一位置；

附图11为附图9的排液组件的纵向剖切示意图二，其中，塞体处于第二位置；

附图12为晶圆容器的上盖置于排气排液装置上并浸入至清洗液中的示意图；

其中：100、晶圆容器；101、晶圆支撑盒；102、上盖；103、下盖；

10、排气排液装置；

1、排液组件；11、排液座；111、排液通道；112、排液口；113、限位面；114、第一安装孔；115、第二安装孔；116、安装槽；117、安装腔；

12、塞体；121、排液孔；

13、限位件；131、避让槽；132、避让孔；

2、管道组件；21、第一管道；211、连接管；212、排气管；212a、竖直管段；212b、水平管段；213、第一开口；22、第二管道；221、第二开口；

20、载具架；201、底框；202、竖框；203、顶框。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域的技术人员理解。

参见图1所示的为一种常见的晶圆容器100，其包括用于承载晶圆的晶圆支撑盒101、上盖102及下盖103，其中，上盖102与下盖103均为一面具有开口的结构，上盖102与下盖103沿上下相互扣合时能够形成一密闭容腔，晶圆支撑盒101能够容置在上述密闭容腔内。

参见图2所示的为本申请一较佳实施例的晶圆容器载具，其能够安装于晶圆清洗设备上。晶圆容器100拆解后的晶圆支撑盒101、上盖102及下盖103能够支撑于晶圆容器载具上，并随晶圆容器载具在晶圆清洗设备中被传输，从而使得这多个部件被浸没至清洗液中进行清洗。其中，晶圆支撑盒101可以以口部朝上的方式置于载具上，而上盖102与下盖103以倒置的方式置于载具上，以提高其内壁的清洗效果。

该晶圆容器载具包括载具架20及设置在载具架20上的排气排液装置10，参见图3所示为图2的晶圆容器载具中所采用的排气排液装置10，其主要用于在倒置的上盖102与下盖103浸没至清洗液的过程中，将上盖102、下盖103内部被清洗液隔离的空气予以排空。

参见图3至图7所示，该排气排液装置10包括排液组件1与管道组件2，排液组件1包括排液座11、塞体12及限位件13，其中，排液座11上设有排液通道111与排液口112，排液通道111沿上下方向延伸，排液口112位于排液通道111的上方；塞体12能够沿上下方向运动地设置在排液通道111中且用于关闭或打开排液口112；限位件13可拆卸地设于排液通道111的底部，能够将塞体12限制在排液通道111中。管道组件2包括第一管道21与第二管道22，第一管道21与第二管道22分别连接在排液座11上并与排液口112相互连通，第一管道21上设有第一开口213，第二管道22上设有第二开口221，沿竖直方向上，该第一开口213与第二开口221的高度均高于排液口112的高度，且第一开口213的高度低于第二开口221的高度。值得注意的是，这样设置的目的是，当该排气排液装置10在用于排出晶圆容器的上盖102或下盖103内的气体时，由第一管道21伸入至上盖102或下盖103的内腔中，此时第一管道21和第二管道22都未完全浸入至液体中，即第一开口213和第二开口221均在液面以上，上盖102或下盖103中的气体能够自第二开口221和第一开口213排出至外部；随着排气过程的进行，当上盖102或下盖103内的气体被排放至第一管道21和第二管道22中时，此时第二开口221逐渐下降至液面以下，但部分气体还停留在第一管道21和第二管道22内，由于第二开口221的高度高于第一开口213的高度，此时第二开口221还位于液面以上，能够保证第一管道21和第二管道22内的气体能够自第二开口221顺利排出，直至第二开口221也下降至液面以下，完成上盖102或下盖103中的气体排出。

具体地，排液口112的横截面面积小于排液通道111的横截面面积，塞体12在排液通道111中具有第一位置与第二位置，其中，第一位置高于第二位置，塞体12处于第一位置下，排液口112关闭；当塞体12处于第二位置下，排液口112打开。其中，塞体12由在清洗液的浮力作用下能够漂浮的材料制成，从而在进入至清洗液中时，塞体12能够在清洗液的浮力作用下自动地沿排液通道111向上运动。

参见图4至图7所示，本实施例的排液组件1中，塞体12上设置有若干个沿上下方向贯通的排液孔121，当塞体12处于第一位置下，排液孔121自上方被封堵，由塞体12上未设有排液孔121的部分封闭排液口112，使得排液口112保持关闭状态；当塞体12处于第二位置下，排液口112被打开，排液口112与排液通道111及排液孔121沿上下方向相互连通，使得清洗液能够经过排液口112进入排液通道111，并经过排液孔121向下排出。

该实施例中，参见图7所示，排液通道111与排液口112相接处形成有朝向排液通道111的限位面113，当塞体12处于第一位置下，限位面113与塞体12的上端面相互贴靠，使得排液孔121的上部由限位面113封堵；当塞体12处于第二位置下，限位面113与塞体12的上端面沿上下方向具有间距，使得排液孔121的上部被打开，清洗液能够经过排液孔121向下排出。此处，需要说明的是，当塞体12处于第二位置下，清洗液可以不仅仅是从排液孔121向下排出，清洗液还能够从塞体12的外侧周部与排液通道111的内侧周壁之间形成的间隙向下排出。

该实施例中，参见图7所示，塞体12呈柱状，该塞体12的外侧周面与排液通道111的内侧周壁之间间隙配合，使得塞体12在排液通道111中能够上下运动。此处，塞体12还设置呈空心状，以减小自身的重力，在浸泡在清洗液中时能够在浮力的作用下而沿排液通道111向上运动。排液孔121设置有沿周向间隔分布的多个。

参见图4至图7所示，限位件13上设置有沿上下方向贯穿的避让槽131，该避让槽131的周向侧壁位于排液孔121的径向外侧，这样，当塞体12在排液通道111中到达最下部位置并抵靠在限位件13上时，限位件13也不会堵塞塞体12上的排液孔121，保证清洗液能够经排液孔121顺利排出。

参见图3、图4所示，排液座11上还设置有第一安装孔114与第二安装孔115，以分别用于连接第一管道21与第二管道22，该第一安装孔114与第二安装孔115分别与排液口112相互连通。

参见图3所示，管道组件2中，第一开口213设于第一管道21的顶端。晶圆容器100在置放于载具架20上时，第一管道21的顶部伸入至上盖102或下盖103的内腔中，而第二管道22上的第二开口221则位于清洗液之外。

参见图3所示，本实施例中，两组排气排液装置10共用一套第一管道21。具体地，第一管道21包括沿水平方向延伸的连接管211，以及设置在连接管211上的排气管212，该排气管212具有沿连接管211长度方向顺序分布的多根。每根排气管212均具有沿上下方向延伸的竖直管段212a，以及自竖直管段212a的下端向一侧水平弯折延伸的水平管段212b，该水平管段212b的端部与连接管211相接并连通，第一开口213设于竖直管段212a的顶端部。这样，第一管道21的竖直管段212a与第二管道22之间沿水平方向具有间距，在用于排出晶圆容器的上盖102或下盖103内的气体时，竖直管段212a能够插入至上盖102或下盖103内，而第一管道21保持在上盖102或下盖103外。本实施例中，该第一开口213沿径向贯穿排气管212的周向管壁，在上盖102或下盖103无论以何种姿态罩设于排气管212的顶部时，第一开口213都不会被上盖102或下盖103的顶部腔壁所遮挡封闭。

每个排液座11上均连接有一第二管道22，该第二管道22沿上下方向延伸且其下部插设在第一安装孔114中；连接管211长度方向上的两个端部分别插设在两侧排液座11上的第二安装孔115中。

参见图8所示为本申请另一较佳实施例的晶圆容器载具，该载具中的排气排液装置10的结构与图3中所示出的有所不同，具体主要在于排液组件1的结构形式不同。

具体地，参见图9至图11所示，该实施例的排液组件1中，塞体12呈球状，该塞体12的直径大于排液口112的直径；排液座11上还设有安装腔117，该安装腔117位于排液口112的上方，且第一管道21与第二管道22安装于排液座11上后与该安装腔117相互连通。当塞体12处于第一位置时，如图10所示，塞体12挡设在排液口112中并有部分伸入至安装腔117中，使得排液口112被关闭；当塞体12处于第二位置时，如图11所示，塞体12的上部脱离排液口112的周壁，排液口112被打开，清洗液经排液口112进入至排液通道111中，经由塞体12外侧周部与排液通道111内侧周壁之间的间隙向下排出。本实施例中，限位件13上开设有沿上下方向贯穿的避让孔132，此处，该避让孔132为腰型孔，在球状的塞体12抵靠于限位件13上时，该避让孔132不会完全被塞体12堵住，保证清洗液能够经由该避让孔132向下排出。

参见图9所示，本实施例的排液座11上还设置有安装槽116，用于与载具架20连接时与载具架20上的结构予以配合固定。

参见图2、图8所示的优选实施例中，载具架20整体呈框型结构，该载具架20包括底框201、自底框201向上延伸的多个竖框202，竖框202与底框201之间形成框型的安装区域，用于置放待清洗的晶圆容器100。如图2所示，载具架20还可以包括顶框203，该顶框203的一端部转动地连接于竖框202的上部，用于在待清洗的晶圆容器100置于安装区域内后，将顶框203翻转而使其位于安装区域的上方，避免晶圆容器100从清洗液中向上浮起。

载具架20中安装区域的四个角部均设置有上述的排气排液装置10，其中，排气排液装置10以可拆卸的方式固定安装在该载具架20上，且排气排液装置10为成对地设置。在既有的载具架20上可以增设上述的排气排液装置10来用于晶圆容器清洗时内部空气的排出，且排气排液装置10在安装区域内占用空间较小，不会挤占载具架20用于承载晶圆容器的空间。

为便于描述，此处定义载具架20的长度延伸方向为左右方向，宽度方向为前后方向，与观察者在观察图2与图8时所观察到的左右方向与前后方向相一致。该载具架20的左端部与右端部各设置有两个排气排液装置10，左右各端部上的两个排气排液装置10共用一套第一管道21而形成一个整体部件，通过将该整体部件可拆卸地固定至载具架20上，并使得两个排液组件1位于前后两端的底部，而第二管道22相比第一管道21的排气管212更靠近载具架20的竖框202。在如图8的结构中，还可以由第二管道22直接形成竖框202的部分杆件。

在对如图1的晶圆容器100进行清洗时，先将该晶圆容器100拆解分为晶圆支撑盒101、上盖102及下盖103，将上盖102以倒置的方式支撑于载具架20上并罩设在左端部排气排液装置10的第一管道21的顶部，将下盖103以倒置的方式支撑于载具架20上并罩设在右端部排气排液装置10的第一管道21的顶部，将晶圆支撑盒101以口部朝上的方式置于载具架20的中间。沿前后方向上，上盖102、晶圆支撑盒101及下盖103各自可以顺序地设置多个，可同时对多个晶圆容器100进行清洗。

将上述载有晶圆容器100的载具架20浸入至清洗液中，底部的排液组件1先进入至清洗液，在清洗液的浮力作用下，塞体12在排液通道111中向上运动而到达第一位置，并关闭排液口112，此时，第一开口213经过第一管道21的管腔、排液座11及第二管道22的管腔与第二开口221相互连通。参见图12所示，清洗液的液面将上盖102或下盖103的内腔分隔形成有一隔离腔Q，随着液面的逐渐升高，隔离腔Q内的空气便会经过第一开口213进入管道组件2中，再经由第二开口221向外逸出，直至第一管道21的管腔中也完全充满清洗液，此时第二管道22内也填充有清洗液（不高于第二开口221），上盖102及下盖103的内腔被清洗液完全地填充，使得上盖102及下盖103的周向内壁均能够与清洗液充分接触，提升清洗效果。

在清洗完毕后，将上述载有晶圆容器100的载具架20从清洗液向上提起时，当底部的排液组件1脱离清洗液后，塞体12在自身重力及上方清洗液的重力的作用下而沿排液通道111向下运动，使得排液口112打开。第一管道21及第二管道22内的清洗液便会经过排液口112向下流出，并从排液座11的底部向外排出，使得第一管道21与第二管道22内不会积蓄清洗液而影响下一次的使用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种排气排液装置，其特征在于，所述排气排液装置包括排液组件与管道组件，其中，所述排液组件包括：

排液座，所述排液座上设有排液通道与排液口，所述排液通道沿上下方向延伸，所述排液口位于所述排液通道的上方；

塞体，所述塞体能够沿上下方向运动地设置在所述排液通道中且用于关闭或打开所述排液口；

限位件，所述限位件可拆卸地设于所述排液通道的底部，能够将所述塞体限制在所述排液通道中；

所述管道组件包括第一管道与第二管道，所述第一管道与所述第二管道分别连接在所述排液座上并与所述排液口相互连通，所述第一管道上设有第一开口，所述第二管道上设有第二开口，沿竖直方向上，所述第一开口的高度低于第二开口的高度，

其中，所述排液座上还设置有第一安装孔与第二安装孔，以分别连接所述第一管道与第二管道，所述第一安装孔与所述第二安装孔分别与所述排液口相互连通，

当所述塞体关闭所述排液口时，气体通过所述第一开口进入所述管道组件与所述排液座，并经过所述第二开口向外排出。

2.根据权利要求1所述的排气排液装置，其特征在于：所述排液口的横截面面积小于所述排液通道的横截面面积，所述塞体在所述排液通道中具有第一位置与第二位置，其中，所述第一位置高于所述第二位置，所述塞体处于所述第一位置下，所述排液口关闭；所述塞体处于所述第二位置下，所述排液口打开。

3.根据权利要求2所述的排气排液装置，其特征在于：所述塞体上设置有若干个沿上下方向贯通的排液孔，当所述塞体处于所述第一位置下，所述排液孔自上方被封堵；当所述塞体处于所述第二位置下，所述排液口、所述排液通道及所述排液孔沿上下方向相互连通。

4.根据权利要求3所述的排气排液装置，其特征在于：所述排液通道与所述排液口相接处形成有朝向所述排液通道的限位面，当所述塞体处于所述第一位置下，所述限位面与所述塞体的上端面相互贴靠，使得所述排液孔的上部由所述限位面封堵；当所述塞体处于所述第二位置下，所述限位面与所述塞体的上端面沿上下方向具有间距。

5.根据权利要求3所述的排气排液装置，其特征在于：所述限位件上设置有沿上下方向贯穿的避让孔或避让槽，所述避让孔或所述避让槽的周向侧壁位于所述排液孔的径向外侧。

6.根据权利要求2所述的排气排液装置，其特征在于：所述塞体呈柱状，所述塞体的外侧周面与所述排液通道的内侧周壁之间间隙配合；或者，所述塞体呈球状，所述塞体的直径大于所述排液口的直径。

7.一种晶圆容器载具，其特征在于：包括载具架和与所述载具架连接的至少一个排气排液装置，其中，所述排气排液装置如权利要求1至6任一项所述。

8.根据权利要求7所述的晶圆容器载具，其特征在于：所述排气排液装置可拆卸地设置在所述载具架上。

9.根据权利要求7所述的晶圆容器载具，其特征在于：所述载具架具有底框、自所述底框向上延伸的多个竖框，所述竖框与所述底框之间形成框型的安装区域，所述安装区域的四个角部均设置有所述的排气排液装置。

10.一种晶圆容器清洗设备，至少包括用于支撑晶圆容器的晶圆容器载具，其特征在于：所述晶圆容器载具如权利要求7至9任一项所述。