CN118463540B - 一种半导体生产用自动湿法清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体生产用自动湿法清洗装置，半导体生产设备技术领域，包括清洗机本体和设置在清洗机本体内存放半导体的半导体收纳框，所述半导体收纳框的一侧设有风干组件；所述风干组件包括镜像设置在半导体收纳框外侧的密封件；本发明中，通过特殊设计的密封件和出风框，实现了半导体表面的均匀风干，螺旋状气体流动增加了气体与半导体表面的接触，提高了风干效率，同时，气体流动产生的动力还能使存放半导体的半导体收纳框发生转动，进一步促进均匀风干，此外，当温度过高时，风干组件内机械结构的配合使用，自动调节出风量，以适应不同耐热性的半导体材料，确保彻底烘干并避免残留溶液影响下次清洗。

Description

一种半导体生产用自动湿法清洗装置

技术领域

本发明涉及半导体生产设备技术领域，具体为一种半导体生产用自动湿法清洗装置。

背景技术

清洗工艺是贯穿整个半导体制造的重要环节， 是影响半导体器件性能以及良率的重要因素之 一。在芯片制造过程中，任何的沾污都可能影响半 导体器件的性能，甚至引起失效，因此，几乎在芯片制造的每一道工序前后，都需要进行清洗工艺，去除表面的污染物，保证晶圆表面的洁净度，在单晶圆的湿法腐蚀清洗工艺中，晶圆片的腐蚀清洗往往是用几种腐蚀化学液在短时间内相继完成，现有技术的清洗设备需要在多个装置内分别完成不同腐蚀化学液的清洗。

例如现有专利（申请号：CN202111482465.1）公开了一种高洁净度大容量半导体晶圆湿法清洗装置，包括机架和花篮，机架处安装有控制单元和控制面板，所述机架包括第一侧板、第二侧板、前板、背板、第一承载板、第二承载板、底板和顶板，顶板、第一承载板、第二承载板和底板从上到下分布；第一侧板和第二侧板之间连接有滑轨，滑轨处具有能够沿着滑轨移动的起吊装置；第一承载板处具有花篮放置位以及多个清洗位。

上述清洗装置在清洗的过程中，利用花篮存放半导体材料，随后将半导体材料依次通过多种溶液进行浸泡式清洗，但是其在清洗的过程中，当半导体材料从第一浸泡溶液中取出时，其上会残留一定量的第一溶液，此时直接放入第二溶液，第一溶液中的成分可能会与第二溶液中的成分发生化学反应或物理混合，导致第二溶液的化学成分发生变化，这不仅可能影响第二溶液的清洗效果，还可能引入新的污染物或杂质到半导体表面，残留的第一溶液可能会占据半导体表面的某些位置，使得第二溶液无法充分接触并清洗这些区域。这可能导致清洗不彻底，半导体表面的某些杂质或污染物无法被有效去除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体生产用自动湿法清洗装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，包括清洗机本体和设置在清洗机本体内存放半导体的半导体收纳框，所述半导体收纳框的一侧设有风干组件；

所述风干组件包括镜像设置在半导体收纳框外侧的密封件，所述密封件内连接有多个出风框，多个所述出风框沿密封件的轴线方向呈螺旋状分布；

所述出风框上转动连接有至少三个导流板，所述出风框上转动连接有与导流板同轴设置的传动齿轮，所述传动齿轮的一侧啮合连接有传动齿条；

所述传动齿条的一侧连接有滑块，所述出风框上连接有第一电磁铁，所述滑块和第一电磁铁之间连接有连接弹簧；

热敏电阻，连接在出风框上，与第一电磁铁电性连接。

进一步地，所述密封件上设置有包覆组件，所述包覆组件内包括设置在清洗机本体内，可沿清洗机本体长度方向滑动的移动座，所述移动座的底部转动连接有安装座，所述半导体收纳框设置在安装座的底部；

所述安装座连接有相互对称的两个电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩端转动连接有第一连接条，所述第一连接条的另一端转动连接在密封件上，所述安装座上转动连接有相互对称的两个第二连接条，所述第二连接条的另一端转动连接在密封件上。

进一步地，所述清洗机本体的顶部连接有输送热风的热空气输送组件，所述热空气输送组件包括连接在清洗机本体顶部的保温箱，所述保温箱的一侧连接有第一抽风机，所述保温箱内连接有电热丝，用于对空气进行加热。

进一步地，所述保温箱的一侧还设有余热回收组件，所述余热回收组件包括连接在清洗机本体顶部的用于抽取清洗机本体内空气的第二抽风机，所述第二抽风机的出气端延伸至保温箱内，所述保温箱内连接有蛇形余热气体输送管，所述蛇形余热气体输送管与第二抽风机的出气端相连通，用于对空气进行预热，所述保温箱的一侧连接有固定框，所述蛇形余热气体输送管的出气端延伸至固定框内，所述固定框内可拆卸连接有干燥板，所述固定框的一侧连接有安装管，所述安装管的出气端延伸至保温箱。

进一步地，所述固定框内开设有滑槽，所述滑槽与干燥板相对应，所述干燥板为倾斜设置，所述固定框的一侧通过螺钉可拆卸连接有检修板。

进一步地，安装座的底部连接有第二电磁铁，所述半导体收纳框的顶部连接有金属板，所述金属板的位置与第二电磁铁相对应。

进一步地，所述出风框上连接有固定板，所述滑块的一侧连接有导向板，所述导向板的另一端滑动连接在固定板上。

进一步地，所述第一抽风机上连接有过滤件，所述过滤件内包括沿第一抽风机轴向方向依次设置的滤网板、活性炭过滤板和超滤膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过特殊设计的密封件和出风框，实现了半导体表面的均匀风干，螺旋状气体流动增加了气体与半导体表面的接触，提高了风干效率，同时，气体流动产生的动力还能使存放半导体的半导体收纳框发生转动，进一步促进均匀风干，此外，当温度过高时，风干组件内机械结构的配合使用，自动调节出风量，以适应不同耐热性的半导体材料，确保彻底烘干并避免残留溶液影响下次清洗。

2、通过第一抽风机抽入外部空气，经过电热丝加热后，通过固定管输送至密封件内，从而加速半导体材料上溶液的风干效率，设有余热回收组件，通过第二抽风机将烘干产生的热气吸入蛇形余热气体输送管进行输送，在输送过程中，蛇形余热气体输送管外表面的热量预热了进入保温箱的冷空气，提升了加热效率，之后，气体进入固定框并通过干燥板进行干燥处理，最后通过安装管再次送入保温箱内重复利用。这种设置不仅提高了风干效率，还实现了热能的循环利用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明中移动座与安装座的连接结构示意图；

图4为本发明中密封件与出风框的连接结构示意图；

图5为本发明中连接框的整体结构示意图；

图6为本发明中保温箱的内部结构示意图；

图7为本发明中保温箱的侧视图；

图8为本发明图5中A处的结构放大图；

图9为本发明图4中B处的结构放大图。

图中：1、清洗机本体；2、半导体收纳框；300、风干组件；301、密封件；302、出风框；303、导流板；304、传动齿轮；305、传动齿条；306、滑块；307、第一电磁铁；308、热敏电阻；309、连接弹簧；400、包覆组件；401、移动座；402、安装座；403、电动伸缩杆；404、第一连接条；405、第二连接条；5、第二电磁铁；6、固定板；7、导向板；8、导热块；900、热空气输送组件；901、保温箱；902、第一抽风机；903、电热丝；904、固定管；1000、余热回收组件；1001、第二抽风机；1002、蛇形余热气体输送管；1003、固定框；1004、干燥板；1005、安装管；11、控制电脑；12、过滤件。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：包括清洗机本体1、半导体收纳框2、用于对半导体材料进行烘干的风干组件300、用于保证烘干效果的包覆组件400、用于对风干组件300内供给热风的热空气输送组件900和对空气进行预热的余热回收组件1000；

在本发明中，清洗机本体1为清洗半导体材料的主要设备，其内设有多个溶液存放槽，溶液存放槽内可用于存放 DIW溶液、HF 清洗液、 SC1 清洗液和SC2 清洗液等溶液，同时作为必需的是，当然配备有送料机构和下料机构等用于清洗的设施和结构，但由于与本发明要解决的技术问题无关，因此并未画出。

其中，请参考图4和图8，包括清洗机本体1和设置在清洗机本体1内存放半导体的半导体收纳框2，半导体收纳框2的一侧设有风干组件300；风干组件300包括镜像设置在半导体收纳框2外侧的密封件301，密封件301内连接有多个出风框302，多个出风框302沿密封件301的轴线方向呈螺旋状分布；出风框302上转动连接有至少三个导流板303，出风框302上转动连接有与导流板303同轴设置的传动齿轮304，传动齿轮304的一侧啮合连接有传动齿条305；传动齿条305的一侧连接有滑块306，出风框302上连接有第一电磁铁307，滑块306和第一电磁铁307之间连接有连接弹簧309；热敏电阻308，连接在出风框302上，与第一电磁铁307电性连接。

需要说明的是，清洗机本体1的一侧设置有控制电脑11，用于对清洗机本体1内电气设备进行控制，在将半导体材料存放在半导体收纳框2内时，半导体材料为水平与溶液设置在半导体收纳框2内，从而有效避免半导体材料垂直与溶液导致流动性口型自缺陷的情况，同时半导体收纳框2上开设有多个进液口方便液体进入半导体收纳框2内对半导体材料进行浸泡，出风框302上连接有蓄电池，用于对第一电磁铁307供电，第一电磁铁307、蓄电池和热敏电阻308相互串联，热敏电阻308的一侧连接有导热块8方便将风温传递给热敏电阻308；

具体使用时，在半导体收纳框2浸泡一段时间后，将半导体收纳框2取出，使半导体收纳框2悬挂于第一溶液槽的上方，随后利用密封件301将半导体收纳框2包裹住，然后向密封件301内通入热风，密封件301内螺纹状设置的出风框302可吹出气体，使气体在两个密封件301内呈现螺旋式流动，能够更均匀地覆盖半导体收纳框2的半导体表面，从而实现均匀的风干效果，此流动方式避免了某些区域气体过于集中或某些区域气体不足的问题，确保了半导体各部分都能得到适当的风干，螺旋状的流动路径增加了气体与半导体表面的接触面积和接触时间，从而提高了风干效率，气体在螺旋流动过程中能够更有效地带走半导体表面的水分或残留溶液；

而在出风框302内排出气体的过程中，由于螺旋状出气的特殊设计，当气体通过时，还能产生一定的动力，帮助带动存放半导体的半导体收纳框2转动，这种转动可以进一步促进半导体表面的均匀风干，避免局部过干或过湿的情况；

最后不同半导体材料在风干的过程中，能接受的不同温度不同，一些半导体材料可能在高温环境下容易发生热损伤或性能退化，因此需要相对较低的温度进行风干。而另一些半导体材料则可能具有更高的热稳定性，能够承受较高的温度，从而可以在较短时间内实现有效的风干，为此在使用过程中，可对风干温度进行控制，当风干温度不同时，热敏电阻308带来的电阻值不同，例如当温度过高时，热敏电阻308电阻增大，此时供给第一电磁铁307的电流减小，然后第一电磁铁307对滑块306的吸附力度减弱，此时滑块306受到连接弹簧309的弹力增大，从而带动传动齿条305进行移动，传动齿条305移动的过程中带动传动齿轮304转动，传动齿轮304转动的过程中带动导流板303转动，从而使出风量增大，进而方便对耐热性较高的半导体材质进行烘干，避免半导体上残留溶液，影响下次清洗的情况；

具体的，请继续参考图8，出风框302上连接有固定板6，滑块306的一侧连接有导向板7，导向板7的另一端滑动连接在固定板6上，设置的导向板7和固定板6可配合使用对滑块306的移动进行限位和导向，进一步的提升了滑块306在移动过程中的稳定性。

为进一步提升对半导体材料的风干效果，需要使半导体处于半封闭的空间内，为此设计两个密封件301对半导体收纳框2进行包裹，而为了驱动两个密封件301进行转动，请参考图4和图9，密封件301上设置有包覆组件400，包覆组件400内包括设置在清洗机本体1内，可沿清洗机本体1长度方向滑动的移动座401，移动座401的底部转动连接有安装座402，半导体收纳框2设置在安装座402的底部；安装座402连接有相互对称的两个电动伸缩杆403，电动伸缩杆403的伸缩端转动连接有第一连接条404，第一连接条404的另一端转动连接在密封件301上，安装座402上转动连接有相互对称的两个第二连接条405，第二连接条405的另一端转动连接在密封件301上。

需要说明的是，密封件301为半圆形设计。

具体实施时，在半导体材料浸泡清洗完成后，可启动电动伸缩杆403伸缩，使密封件301从水平状态转换为垂直状态，此时第一连接条404受到电动伸缩杆403伸缩的影响带动密封件301进行角度的调节，两个半圆形密封件301合拢可构成一个密封闭合的环体结构，同理可知，当电动伸缩杆403的伸缩端在收缩状态下两个半圆形密封件301打开，该设置方便形成一个环形的半密封环境进而提升对半导体材料的风干效果，同时避免了在半导体收纳框2转动的过程中，半导体收纳框2上粘接的溶液会由于离心力而飞溅污染其他溶液的情况。

具体的，参考图9，安装座402的底部连接有第二电磁铁5，半导体收纳框2的顶部连接有金属板，金属板的位置与第二电磁铁5相对应；设置的第二电磁铁5方便对半导体收纳框2固定，从而方便调节半导体收纳框2的位置，方便将半导体收纳框2浸泡在不同的溶液内。

为方便对密封件301内供给热空气，请参考图6，清洗机本体1的顶部连接有输送热风的热空气输送组件900，热空气输送组件900包括连接在清洗机本体1顶部的保温箱901，保温箱901的一侧连接有第一抽风机902，保温箱901内连接有电热丝903，用于对空气进行加热；

需要说明的是，电热丝903的数量为多个，可控制温度，保温箱901的内壁设置有保温涂层，用于对保温箱901内温度提供保温效果；

具体实施时，设置的第一抽风机902将外部的空气抽入保温箱901内，随后经过电热丝903的空气可被加热，然后经固定管904输送至密封件301内加速半导体材料上溶液的风干效率；

具体的，第一抽风机902上连接有过滤件12，过滤件12内包括沿第一抽风机902轴向方向依次设置的滤网板、活性炭过滤板和超滤膜；设置的滤网板、活性炭过滤板和超滤膜可对导入的空气进行过滤，避免空气中的灰尘和杂质对半导体材料造成污染。

为方便对清洗机本体1内的潮湿空气进行处理和二次利用，请参考图6和图7，保温箱901的一侧还设有余热回收组件1000，余热回收组件1000包括连接在清洗机本体1顶部的用于抽取清洗机本体1内空气的第二抽风机1001，第二抽风机1001的出气端延伸至保温箱901内，保温箱901内连接有蛇形余热气体输送管1002，蛇形余热气体输送管1002与第二抽风机1001的出气端相连通，用于对空气进行预热，保温箱901的一侧连接有固定框1003，蛇形余热气体输送管1002的出气端延伸至固定框1003内，固定框1003内可拆卸连接有干燥板1004，固定框1003的一侧连接有安装管1005，安装管1005的出气端延伸至保温箱901；

具体实施时，设置的第二抽风机1001可将清洗机本体1内烘干产生的热气重新吸入蛇形余热气体输送管1002内，并经蛇形余热气体输送管1002进行输送，蛇形余热气体输送管1002在输送的过程中，由于其内存在热气，因此会使蛇形余热气体输送管1002的外表面产生热量，当外界的冷空气进入保温箱901内后，可先与蛇形余热气体输送管1002接触对空气进行预热，提升对空气的加热效率，随后蛇形余热气体输送管1002内输送的气体可导入固定框1003内，并经过干燥板1004，此时干燥板1004可对空气中的潮湿气体进行干燥，并通过安装管1005再次输送至保温箱901内重复利用，该设置方便进一步提升对半导体材料的风干效率。

具体的，固定框1003内开设有滑槽，滑槽与干燥板1004相对应，干燥板1004为倾斜设置，固定框1003的一侧通过螺钉可拆卸连接有检修板；通过打开检修板，方便在固定框1003吸收潮湿气体饱和后进行拆卸。

工作原理：在半导体收纳框2浸泡一段时间后，将半导体收纳框2取出，使半导体收纳框2悬挂于第一溶液槽的上方，随后利用密封件301将半导体收纳框2包裹住，然后向密封件301内通入热风，密封件301内螺纹状设置的出风框302可吹出气体，使气体在两个密封件301内呈现螺旋式流动，能够更均匀地覆盖半导体收纳框2的半导体表面，从而实现均匀的风干效果，此流动方式避免了某些区域气体过于集中或某些区域气体不足的问题，确保了半导体各部分都能得到适当的风干，螺旋状的流动路径增加了气体与半导体表面的接触面积和接触时间，从而提高了风干效率，气体在螺旋流动过程中能够更有效地带走半导体表面的水分或残留溶液；

而在出风框302内排出气体的过程中，由于螺旋状出气的特殊设计，当气体通过时，还能产生一定的动力，帮助带动存放半导体的半导体收纳框2转动，这种转动可以进一步促进半导体表面的均匀风干，避免局部过干或过湿的情况；

当风干温度不同时，热敏电阻308带来的电阻值不同，例如当温度过高时，热敏电阻308电阻增大，此时供给第一电磁铁307的电流减小，然后第一电磁铁307对滑块306的吸附力度减弱，此时滑块306受到连接弹簧309的弹力增大，从而带动传动齿条305进行移动，传动齿条305移动的过程中带动传动齿轮304转动，传动齿轮304转动的过程中带动导流板303转动，从而使出风量增大，进而方便对耐热性较高的半导体材质进行烘干，避免半导体上残留溶液，影响下次清洗的情况；

设置的第一抽风机902将外部的空气抽入保温箱901内，随后经过电热丝903的空气可被加热，然后经固定管904输送至密封件301内加速半导体材料上溶液的风干效率；设置的第二抽风机1001可将清洗机本体1内烘干产生的热气重新吸入蛇形余热气体输送管1002内，并经蛇形余热气体输送管1002进行输送，蛇形余热气体输送管1002在输送的过程中，由于其内存在热气，因此会使蛇形余热气体输送管1002的外表面产生热量，当外界的冷空气进入保温箱901内后，可先与蛇形余热气体输送管1002接触对空气进行预热，提升对空气的加热效率，随后蛇形余热气体输送管1002内输送的气体可导入固定框1003内，并经过干燥板1004，此时干燥板1004可对空气中的潮湿气体进行干燥，并通过安装管1005再次输送至保温箱901内重复利用，该设置方便进一步提升对半导体材料的风干效率。

Claims (8)

1.一种半导体生产用自动湿法清洗装置，包括清洗机本体（1）和设置在清 洗机本体（1）内存放半导体的半导体收纳框（2），其特征在于，所述半导体 收纳框（2）的一侧设有风干组件（300）；

所述风干组件（300）包括对称设置在半导体收纳框（2）外侧的两个密封 件（301），密封件（301）为半圆形，两个半圆形密封件（301）合拢构成一个 密封闭合的环体结构，所述密封件（301）内壁设置有多个出风框（302），多 个所述出风框（302）沿两个密封件（301）构成的环体结构的竖直轴螺旋向上 间隔分布；

所述出风框（302）上转动连接有至少三个导流板（303），所述出风框（302） 上转动连接有与导流板（303）同轴设置的传动齿轮（304），所述传动齿轮（304） 的一侧啮合连接有传动齿条（305）；

所述传动齿条（305）的一侧连接有滑块（306），所述出风框（302）上连 接有第一电磁铁（307），所述滑块（306）和第一电磁铁（307）之间连接有连 接弹簧（309）；

热敏电阻（308），连接在出风框（302）上，与第一电磁铁（307）电性连 接。

2. 如权利要求1所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述密封件（301）上设置有包覆组件（400），所述包覆组件（400）内包括设 置在清洗机本体（1）内，可沿清洗机本体（1）长度方向滑动的移动座（401）， 所述移动座（401）的底部转动连接有安装座（402），所述半导体收纳框（2） 设置在安装座（402）的底部；

所述安装座（402）连接有相互对称的两个电动伸缩杆（403），所述电动 伸缩杆（403）的伸缩端转动连接有第一连接条（404），所述第一连接条（404）

的另一端转动连接在密封件（301）上，所述安装座（402）上转动连接有相互 对称的两个第二连接条（405），所述第二连接条（405）的另一端转动连接在 密封件（301）上。

3. 如权利要求1所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述清洗机本体（1）的顶部连接有输送热风的热空气输送组件（900），所述 热空气输送组件（900）包括连接在清洗机本体（1）顶部的保温箱（901），所 述保温箱（901）的一侧连接有第一抽风机（902），所述保温箱（901）内连接 有电热丝（903），用于对空气进行加热。

4. 如权利要求3所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述保温箱（901）的一侧还设有余热回收组件（1000），所述余热回收组件（1000） 包括连接在清洗机本体（1）顶部的用于抽取清洗机本体（1）内空气的第二抽 风机（1001），所述第二抽风机（1001）的出气端延伸至保温箱（901）内，所 述保温箱（901）内连接有蛇形余热气体输送管（1002），所述蛇形余热气体输 送管（1002）与第二抽风机（1001）的出气端相连通，用于对空气进行预热，

所述保温箱（901）的一侧连接有固定框（1003），所述蛇形余热气体输送管（1002） 的出气端延伸至固定框（1003）内，所述固定框（1003）内可拆卸连接有干燥 板（1004），所述固定框（1003）的一侧连接有安装管（1005），所述安装管 （1005）的出气端延伸至保温箱（901）。

5. 如权利要求4所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述固定框（1003）内开设有滑槽，所述滑槽与干燥板（1004）相对应，所述 干燥板（1004）为倾斜设置，所述固定框（1003）的一侧通过螺钉可拆卸连接 有检修板。

6.如权利要求2所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于：

安装座（402）的底部连接有第二电磁铁（5），所述半导体收纳框（2）的顶部 连接有金属板，所述金属板的位置与第二电磁铁（5）相对应。

7. 如权利要求1所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述出风框（302）上连接有固定板（6），所述滑块（306）的一侧连接有导向 板（7），所述导向板（7）的另一端滑动连接在固定板（6）上。

8. 如权利要求3所述的一种半导体生产用自动湿法清洗装置，其特征在于： 所述第一抽风机（902）上连接有过滤件（12），所述过滤件（12）内包括沿第 一抽风机（902）轴向方向依次设置的滤网板、活性炭过滤板和超滤膜。