CN218482203U - 一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，包括设备主体、清洗槽、安装在清洗槽上方的送风组件、安装在清洗槽上方侧部的排风组件、用于监测相邻两个清洗槽上方空间压力差的压力监测单元和控制器，每个送风组件包括变频器、进风机和风机过滤单元，变频器与进风机连接，风机过滤单元的出风端安装有第一风量传感器；每个排风组件的排风管道上安装有第二风量传感器和蝶阀；控制器与第一风量传感器、第二风量传感器、压力监测单元、进风机、蝶阀连接。本实用新型能够对设备环境情况进行实时监测和控制，使设备环境维持在层流状态，减少因环境颗粒增加和接触后污染源对产品表面或边缘颗粒产生的影响，进而改善清洗设备的清洗能力。

Description

一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置

技术领域

本实用新型涉及半导体清洗设备领域，尤其是涉及一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置。

背景技术

半导体清洗设备中环境因素和清洗药液因素会直接影响清洗产品的品质。其中，环境因素主要是指每个槽或腔体上方的风机过滤单元(FFU)输入风量和排气系统(Exhaustsystem)输出风量不匹配时造成槽体或腔体环境中产生的扰流/紊流现象。而当设备的环境处于紊流或过度流状态时，环境中的颗粒在惯性力的作用下容易长时间存在设备环境中，从而造成产品品质异常。相反的，当设备的环境处于线性的层流时，环境中的颗粒则会顺着排气系统快速抽走，利于维持设备中环境的洁净度。而清洗药液因素主要指药液槽中颗粒的洁净度，设备经过长时间的生产也会使槽体内液体中的颗粒积累，从而影响清洗效果。

目前，半导体清洗设备中一般通过手动吊线的飘动状态来确定是否处于层流状态，对于槽体中颗粒度的情况没有专门的检测，手动吊线飘动状态的方式在实际使用过程中有较大的局限性，它会随着环境的变化而发生变化，可控性低。同时，药液的洁净度只能通过定期更换滤芯来保证。考虑到晶圆(wafer)制造对颗粒的要求也越来越高，故急需一种能够实时控制和监测设备中环境颗粒的装置。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，能够对设备环境进行实时监测和控制，使设备环境维持在层流状态，减少因环境颗粒增加和接触后污染源对产品表面或边缘颗粒产生影响，改善清洗设备的清洗能力。

根据本实用新型基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，包括：

设备主体，所述设备主体内限定出容纳腔；

清洗槽，所述清洗槽用于对硅片进行清洗，所述清洗槽有多个，多个所述清洗槽依次排列布置在所述容纳腔内；

送风组件，所述送风组件有多个，分别依次布置在所述设备主体上位于多个所述清洗槽的正上方；每个所述送风组件包括变频器、进风机和风机过滤单元，所述变频器与所述进风机连接，所述进风机的出风口与所述风机过滤单元的进风端连接，所述风机过滤单元的出风端正对所述清洗槽布置；所述风机过滤单元的出风端安装有第一风量传感器；

排风组件，所述排风组件有多个，分别依次布置在所述设备主体内多个所述清洗槽后侧上方；每个所述排风组件包括开设在所述设备主体上的出风口和连接在出风口处的排风管道，所述排风管道上安装有第二风量传感器和蝶阀；

压力监测单元，所述压力监测单元有多个，所述压力检测单元能够移动地安装在相邻的两个所述清洗槽之间，用于监测相邻两个所述清洗槽上方空间的压力差；

控制器，所述控制器与所述第一风量传感器、所述第二风量传感器、所述压力监测单元、所述进风机、所述蝶阀连接，所述控制器用于根据所述第一风量传感器、所述第二风量传感器、所述压力监测单元的监测值控制所述进风机、所述蝶阀工作。

根据本实用新型基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，可以通过各个传感器实现对设备环境的实时监测，并将监测结果传送给控制器，经控制器处理后再向各个变频器21或蝶阀等发送信号，控制各个进风机或排风组件的工作，以使设备环境维持在层流状态，减少因环境颗粒增加和接触后污染源对产品表面或边缘颗粒产生影响，改善清洗设备的清洗能力。

在本实用新型的一些实施例中，所述清洗槽包括内槽和设在所述内槽外周的外槽，所述内槽上设有喷嘴，所述外槽上设有出液口；所述内槽的侧壁高于所述外槽的侧壁，以使所述内槽内药液满时通过所述内槽的侧壁溢流至所述外槽内。

在本实用新型的一些实施例中，所述内槽的侧壁顶端呈锯齿状或波纹状结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述内槽中装有用于放置待清洗硅片的支撑架，所述支撑架包括三根平行布置的支撑杆，分别为第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一支撑杆位于下方，所述第二支撑杆和所述第三支撑杆对称布置在所述第一支撑杆的上方。

在本实用新型的一些实施例中，还包括用于检测所述内槽内颗粒浓度的颗粒检测装置，所述颗粒检测装置与所述控制器连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述压力监测单元包括：支座、能够移动地安装在所述支座上的挡板、安装在所述挡板上的气压传感器以及驱动所述挡板沿所述支座移动的动力机构，所述气压传感器与所述控制器连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述动力机构包括：

螺纹杆，所述螺纹杆能转动地安装在所述支座上；

伺服电机，所述伺服电机为双向伺服电机，所述伺服电机安装在所述支座的端部，并与所述螺纹杆的端部连接，用于带动所述螺纹杆转动；

滑块，所述滑块安装在所述螺纹杆上，并可随所述螺纹杆的转动沿所述螺纹杆的轴向方向移动；所述滑块与所述挡板的底部连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的基于半导体清洗设备的颗粒控制装置的示意图；

图2是本实用新型清洗槽的结构示意图；

图3是本实用新型内槽侧壁为锯齿状的示意图；

图4是本实用新型内槽侧壁为波纹状的示意图；

图5是本实用新型第一支撑杆的结构示意图；

图6是本实用新型压力检测单元的示意图。

附图标记：

清洗槽10；内槽11；外槽12；支撑架13；第一支撑杆131；第二支撑杆132；第三支撑杆133；

送风组件20；变频器21；进风机22；风机过滤单元23；

排风组件30；第二风量传感器31；蝶阀32；排风管道33；

压力监测单元40；支座41；挡板42；气压传感器43；动力机构44；螺纹杆441；伺服电机442；滑块443；

控制器50；

设备主体60；

颗粒检测装置70。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，包括：清洗槽10、送风组件20、排风组件30、压力监测单元40、控制器50和设备主体60。其中，设备主体60指现有半导体清洗设备的外壳，可在设备主体60内进行硅片的无污染清洗操作。

参照图1所示，设备主体60内限定出容纳腔；清洗槽10用于对硅片进行清洗，清洗槽10有多个，多个清洗槽10依次排列布置在所述容纳腔内，如所有清洗槽10可呈一字型成排布置，不同的清洗槽10可实现硅片的不同清洗操作，具体可根据实际操作需求进行调整，对其具体功能在此不做限定。

送风组件20有多个，分别依次布置在设备主体60上位于多个清洗槽10的正上方，即送风组件20与清洗槽10的数量相等，且一一对应布置；每个送风组件20包括变频器21、进风机22和风机过滤单元23，变频器21与进风机22连接，通过对变频器21的控制，可实现对进风机22转动情况的控制，实现对进风机22向清洗槽10上方输入风量的调控；进风机22的出风口与风机过滤单元23的进风端连接，风机过滤单元23的出风端正对清洗槽10布置，风机过滤单元23可对进风机22产生的风进行过滤，以使进入清洗槽10上方的风的洁净度高，减少风中杂质对清洗槽10上方与风机过滤单元间环境的影响；风机过滤单元23的出风端安装有第一风量传感器24，第一风量传感器24用于实时检测进入清洗槽10上方和风机过滤单元23之间的输入风量，为其是否处于层流状态提供评判依据。风机过滤单元23中可安装有U17等级HEPA过滤网，过滤效果佳。

排风组件30有多个，分别依次布置在所述设备主体的侧壁上正对多个所述清洗槽上方，即排风组件30同送风组件20一致，与清洗槽10的数量相等，且一一对应布置；每个所述排风组件30包括开设在所述设备主体60上的出风口和连接在出风口处的排风管道33，排风管道33上安装有第二风量传感器31和蝶阀32，第二风量传感器31用于实时检测排风管道33的输出风量，为清洗槽10上方是否处于层流状态提供评判依据，蝶阀32可用于控制排风管道的输出风量。

压力监测单元40有多个，压力检测单元40能够移动地安装在相邻的两个清洗槽10之间，用于监测相邻两个清洗槽10上方空间的压力差。

控制器50与第一风量传感器24、第二风量传感器31、压力监测单元40、进风机22、蝶阀32连接，控制器50用于根据第一风量传感器24、第二风量传感器31、压力监测单元40的监测值控制进风机22、蝶阀32工作。

可以理解的是，每个清洗槽10与其相配合的送风组件20、排风组件30形成独立的输入风量和输出风量的检测，两个相邻清洗槽11之间是互相独立的，他们之间可通过机械手臂的传送夹取完成产品的移动。以其中一个清洗槽10为例进行说明：第一风量传感器24、第二风量传感器31分别实时监测清洗槽10上方和风机过滤单元23下方之间形成的空间内的输入风量和输出风量，并将检测值传送给控制器50，控制器50处理后向变频器21发送信号，根据需要改变变频器的频率，从而控制进风机22转快或转慢，以使输入风量等于输出风量。同时，压力监测单元40监测相邻两个清洗槽10上方空间的压力，并将其发送给控制器50，控制器50经处理后，当压差值不等于0时，可向相应蝶阀32发送信号，控制输出风量，蝶阀自动调节开合度来补偿至零点，同时向变频器21发送信号，以使输入风量等于输出风量，保证输入风量等于输出风量使左右压差为零并保持平衡，当压差值为零和输入输出风量相等这两个条件均满足时即可保证层流系统的稳定性，而层流有利于将清洗槽10上方空间内的颗粒由风机过滤单元23的出风端向出风口移动，并经排风管道33排出，减少环境中颗粒的含量，进而保持设备中环境的洁净度。

有鉴于此，根据本实用新型基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，可以通过各个传感器实现对设备环境的实时监测，并将监测结果传送给控制器50，经控制器50处理后再向各个变频器21或蝶阀32等发送信号，控制各个进风机22或排风组件30的工作，以使设备环境维持在层流状态，减少因环境颗粒增加和接触后污染源对产品表面或边缘颗粒产生影响，改善清洗设备的清洗能力。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，清洗槽10包括内槽11和设在内槽11外周的外槽12，内槽11上设有喷嘴(图中未画出)，外槽12上设有出液口(图中未画出)；内槽11的侧壁高于外槽12的侧壁，以使内槽11内药液满时通过内槽11的侧壁溢流至外槽12内。例如，操作时，硅片可沿内槽11的长度方向设置在内槽11内，并将供液管路与内槽11上的喷嘴连接，通过喷嘴向内槽11内输入药液对硅片进行清洗；当内槽11内的药液高于内槽11的侧壁顶端时，药液将外溢进入外槽12内后经出液口排出；这样可使内槽11始终处于活水状态，从而保持药液的洁净度。同时，这种结构的清洗槽10中药液的流动为溢流方式，流动缓慢，保持药液洁净度的同时，可减少其对清洗槽10上方环境的影响，利于上方层流状态的维持。整个清洗槽10的材质可以采用GE124等级石英材质，结构稳定洁净度高，不易与药液反应产生其他物质。

在本实用新型的一些实施例中，参照图3和图4所示，内槽11的侧壁顶端呈锯齿状或波纹状结构。这种结构，可减缓内槽11内药液向外槽12的溢流速度，使内槽11满液位时向外槽12以更缓慢的速度溢流，减少直接溢出时对外槽12内溶液造成的冲击，以及对清洗槽10上方空间气流的影响，更利于保持药液的洁净度的同时，也更利于维持清洗槽10上方的层流处于稳定状态，利于上方空间内颗粒的顺利排出，提高环境洁净度。

在本实用新型的一些实施例中，参照图2和图5所示，内槽11中装有用于放置待清洗硅片的支撑架13，支撑架13包括三根平行布置的支撑杆，分别为第一支撑杆131、第二支撑杆132和第三支撑杆133，第一支撑杆131位于下方，第二支撑杆132和第三支撑杆133对称布置在第一支撑杆131的上方，即三个支撑杆的连线呈倒等腰三角形，每个支撑杆上均设有用于卡接硅片的凹槽134，第一支撑杆131起到支撑的作用，可从硅片底部给它一个支撑力，第二支撑杆132和第三支撑杆133则从两侧将硅片进行限位，采用三点接触的方式进行支撑，可减少接触药液残留和药液印记，有效降低边缘污染。

在本实用新型的一些实施例中，参照图2所示，还包括用于检测内槽11内颗粒浓度的颗粒检测装置70，颗粒检测装置70与控制器50连接。颗粒检测装置70可实时检测内槽11内颗粒的浓度情况，方便用户实时获知颗粒情况，减少产品品质异常。上述颗粒检测装置70可采用现有技术中常用的颗粒检测装置，只要其能够实现检测即可，对其具体结构不做限定。例如，上述颗粒检测装置70可采用公开号为CN102652257A于2012年8月29日公开的专利中所提及用于探测流动的流体中的发光性和/或光散射性颗粒的装置，也可采用公开号为CN112414906A于2021年2月26日公开的专利中所提及的药液中颗粒物浓度的检测装置，将其检测组件放置在内槽11内即可。

可以理解的使，上述颗粒检测装置70也可将检测值传送给控制器50，控制器50进行处理，当检测值达到预设值时，控制器50向变频器21发送信号，控制进风机22停止工作，打开设备主体60实现对内槽11中药液的全部替换，利于后续硅片的清洗。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图6所示，压力监测单元40包括：支座41、能够移动地安装在支座41上的挡板42、安装在挡板42上的气压传感器43以及驱动挡板42沿支座41移动的动力机构44，气压传感器43与控制器50连接。

具体的，支座41可拆卸地安装在设备主体60的底壁上，挡板42至少具有两种状态，第一种是将两侧的清洗槽10上方的空间完全隔开，形成互不影响的两个空间，第二种是部分移动收纳至设备主体60的侧壁内，使两个相邻的清洗槽10上方的空间连通，方便利用机械手将硅片由一个清洗槽10移至另一个清洗槽10内。气压传感器43可以由两个，分别用于检测两侧清洗槽10上方空间的气压，并将检测值传送给控制器50，由控制器50进行后续的处理。

在本实用新型的一些实施例中，参照图6所示，动力机构44包括：螺纹杆441、伺服电机442和滑块443，螺纹杆441能转动地安装在支座41上；伺服电机442为双向伺服电机，伺服电机442安装在支座41的端部，并与螺纹杆441的端部连接，用于带动螺纹杆441转动；滑块443安装在螺纹杆441上，并可随螺纹杆441的转动沿螺纹杆441的轴向方向移动；滑块443与挡板42的底部连接。该动力机构的结构简单，操作方便。

工作过程：

变频器21可根据控制器50的信号控制进风机22产生的风量，进风机22产生的风量通过风机过滤单元23中U17等级HEPA过滤网能有效过滤≥0.1颗粒，过滤效率达99％；穿过风机过滤单元23的风产生向下的风量，再由第一风量传感器24侦测实际输入风量值。清洗槽10侧面的排风组件30中排风管道33的出风端均与排气系统连接，并在排气系统的作用下产生等量的风量形成层流；气压传感器43嵌入挡板42的结构方式同时监测两个相邻空间的压力并计算出压差值，当压差值不等于0时，控制器50向相应地蝶阀32发送信号，以此控制输出风量，自动调整蝶阀32开合度来补偿至零点，保证输入风量等于输出风量使左右压差为零保持平衡。当压差值为零和输入输出风量相等这两个条件满足时即可保证层流系统的稳定性减少环境中的颗粒。

最终，本实用新型采用层流平衡的控制方式可使设备保持层流状态，同时可避免由于外在因素影响导致层流异常，减少手动调节的局限性，提升设备环境洁净度使设备的洁净度得到稳定并提升品质。同时，结合实时颗粒检测装置来实现药液槽颗粒可视化，减少产品过程污染的同时还可以节约清洗设备耗材滤芯成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，可以是固定连接，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，还可以是通信；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，包括：

设备主体，所述设备主体内限定出容纳腔；

清洗槽，所述清洗槽用于对硅片进行清洗，所述清洗槽有多个，多个所述清洗槽依次排列布置在所述容纳腔内；

送风组件，所述送风组件有多个，分别依次布置在所述设备主体上位于多个所述清洗槽的正上方；每个所述送风组件包括变频器、进风机和风机过滤单元，所述变频器与所述进风机连接，所述进风机的出风口与所述风机过滤单元的进风端连接，所述风机过滤单元的出风端正对所述清洗槽布置；所述风机过滤单元的出风端安装有第一风量传感器；

排风组件，所述排风组件有多个，分别依次布置在所述设备主体内多个所述清洗槽后侧上方；每个所述排风组件包括开设在所述设备主体上的出风口和连接在出风口处的排风管道，所述排风管道上安装有第二风量传感器和蝶阀；

压力监测单元，所述压力监测单元有多个，所述压力监测单元能够移动地安装在相邻的两个所述清洗槽之间，用于监测相邻两个所述清洗槽上方空间的压力差；

控制器，所述控制器与所述第一风量传感器、所述第二风量传感器、所述压力监测单元、所述进风机、所述蝶阀连接，所述控制器用于根据所述第一风量传感器、所述第二风量传感器、所述压力监测单元的监测值控制所述进风机、所述蝶阀工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，所述清洗槽包括内槽和设在所述内槽外周的外槽，所述内槽上设有喷嘴，所述外槽上设有出液口；所述内槽的侧壁高于所述外槽的侧壁，以使所述内槽内药液满时通过所述内槽的侧壁溢流至所述外槽内。

3.根据权利要求2所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，所述内槽的侧壁顶端呈锯齿状或波纹状结构。

4.根据权利要求2所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，所述内槽中装有用于放置待清洗硅片的支撑架，所述支撑架包括三根平行布置的支撑杆，分别为第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一支撑杆位于下方，所述第二支撑杆和所述第三支撑杆对称布置在所述第一支撑杆的上方。

5.根据权利要求2所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，还包括用于检测所述内槽内颗粒浓度的颗粒检测装置，所述颗粒检测装置与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，所述压力监测单元包括：支座、能够移动地安装在所述支座上的挡板、安装在所述挡板上的气压传感器以及驱动所述挡板沿所述支座移动的动力机构，所述气压传感器与所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于半导体清洗设备的颗粒控制装置，其特征在于，所述动力机构包括：

螺纹杆，所述螺纹杆能转动地安装在所述支座上；

伺服电机，所述伺服电机为双向伺服电机，所述伺服电机安装在所述支座的端部，并与所述螺纹杆的端部连接，用于带动所述螺纹杆转动；

滑块，所述滑块安装在所述螺纹杆上，并可随所述螺纹杆的转动沿所述螺纹杆的轴向方向移动；所述滑块与所述挡板的底部连接。

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