WO2024012069A1 - 一种晶圆存放盒的清洗烘干设备及清洗烘干方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种晶圆存放盒的清洗烘干设备及清洗烘干方法，清洗烘干设备包括机架、机械手、上料装置、清洗装置、烘干装置和下料装置；其中，上料装置用于晶圆存放盒的上料，并经机械手移料至清洗装置；清洗装置和烘干装置分别用于对晶圆存放盒进行清洗和烘干；下料装置，用于将经机械手从烘干装置移取的晶圆存放盒下料；下料装置上设置有氮气充气机构，氮气充气机构用于对晶圆存放盒内冲入氮气。
Description
相关申请
本申请要求于2022年07月15日申请的，申请号为202210828946.1，名称为“一种晶圆存放盒的清洗烘干设备及清洗烘干方法”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。
本申请涉及晶圆存放盒后处理装置技术领域，尤其涉及一种晶圆存放盒的清洗烘干设备及清洗烘干方法。
随着半导体制程技术的不断发展，晶圆制程和存储过程中对环境洁净度的要求越来越高，需要对晶圆的洁净度进行控制，而晶圆的洁净度很大程度上取决于FOUP(前开式晶圆存放盒)内的环境，因此需要对晶圆存放盒进行清洗以保证清洁度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种晶圆存放盒的清洗烘干设备及清洗烘干方法，以解决上述背景技术中的技术问题。
为达到上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：
一种晶圆存放盒的清洗烘干设备，包括机架、机械手、上料装置、清洗装置、烘干装置和下料装置；其中，
所述上料装置用于晶圆存放盒的上料，并经所述机械手移料至所述清洗装置；
所述清洗装置和所述烘干装置分别用于对所述晶圆存放盒进行清洗和烘干；
所述下料装置，用于将经机械手从烘干装置移取的晶圆存放盒下料；所述下料装置上设置有氮气充气机构，所述氮气充气机构用于对晶圆存放盒内冲入氮气。
作为进一步的优化，所述下料装置包括第二前支架和第二后支架，所述第二前支架位于所述晶圆存放盒的清洗烘干设备的壳体外，所述第二后支架位于所述晶圆存放盒的清洗烘干设备的壳体内；
所述氮气充气机构设置在所述第二后支架上。
作为进一步的优化，所述氮气充气机构包括至少一个充气孔与至少一个抽气孔，所述充气孔与所述抽气孔分别用于与晶圆存放盒上的气孔对应。
作为进一步的优化，所述充气孔和所述抽气孔的上端设置有弹性垫；或者，所述充气孔和所述抽气孔的下端设置有弹簧结构。
作为进一步的优化，所述晶圆存放盒的清洗烘干设备具有多个所述上料装置、所述清洗装置、所述烘干装置和所述下料装置，以形成多工位。
作为进一步的优化，所述清洗装置和所述烘干装置上均设置有旋钮机构和定位机构，所述旋钮机构和所述定位机构配置为协同作用以将晶圆存放盒的盖子和盒体分开，所述清洗装置和所述烘干装置分别配置为对所述盒体和所述盖子进行清洗和烘干
本申请实施例还提供了一种晶圆存放盒的清洗烘干方法，所述方法包括：
晶圆存放盒经上料装置上料，并被机械手移料至清洗装置；
通过所述清洗装置对所述晶圆存放盒进行清洗；
在完成清洗工序后，机械手将清洗后的所述晶圆存放盒送料至烘干装置；
通过所述烘干装置对所述晶圆存放盒进行烘干；
在所述晶圆存放盒烘干完毕后，经机械手从所述烘干装置移取所述晶圆存放盒至下料装置；
所述下料装置对经机械手从所述烘干装置移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，并下料。
作为进一步的优化，所述下料装置对经机械手从所述烘干装置移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，包括：
所述下料装置通过夹持机构夹紧所述晶圆存放盒，使得所述晶圆存放盒上的四个气孔与氮气充气机构的充气孔和抽气孔对应，往所述晶圆存放盒内冲入氮气。
作为进一步的优化，所述下料装置对经机械手从所述烘干装置移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，包括：
对所述晶圆存放盒进行充气和抽气，使得所述晶圆存放盒内的气体在压强基本保持不变的情况下达到氮气浓度为95-97％。
作为进一步的优化，所述清洗装置包括桶体和第一盖体，所述第一盖体用于盖合或打开所述桶体，所述第一盖体上设有第一定位机构和第一旋钮机构；
所述通过所述清洗装置对所述晶圆存放盒进行清洗，包括：所述第一盖体上的第一旋钮机构伸入所述晶圆存放盒的盖子的旋钮孔后旋转，解锁盖子使盖子脱离所述晶圆存放盒的盒体，所述第一定位机构固定脱离盒体后的盖子，机械手将所述盒体倒扣于所述桶体内的料盘上，所述第一盖体闭合所述桶体，所述清洗装置对所述盒体和所述盖子进行清洗；
在通过所述清洗装置对所述晶圆存放盒进行清洗后，所述方法还包括：所述第一盖体打开，机械手夹取所述盒体抵接于所述盖子上，所述第一盖体上的所述第一旋钮机构伸入所述盖子的旋钮孔后旋转，使所述盖子锁合于所述盒体上，所述第一旋钮机构复位，所述第一定位机构释放所述盖子，机械手夹取晶圆存放盒至烘干装置。
作为进一步的优化，所述烘干装置包括壳体和第二盖体，所述第二盖体用于闭合或打开所述壳体，所述第二盖体上设有第二定位机构和第二旋钮机构；
所述通过所述烘干装置对所述晶圆存放盒进行烘干，包括：所述第二盖体上的所述第二旋钮机构伸入所述盖子的旋钮孔后旋转，解锁并定位所述盖子，所述第二定位机构固定所述盖子，机械手将所述盒体放置于所述壳体内，所述第二盖体盖合所述壳体，抽气并通氮气，所述烘干装置对所述盒体和所述盖子进行烘干；
在通过所述烘干装置对所述晶圆存放盒进行烘干后，所述方法还包括：所述第二盖体打开，机械手夹取所述盒体并将所述盒体抵接于所述盖子上，所述第二旋钮机构伸入所述盖子的旋钮孔内旋转，使所述盖子锁合于所述盒体上，所述第二定位机构释放所述盖子，机械手夹取所述晶圆存放盒至下料装置。
作为进一步的优化，所述第二盖体盖合所述壳体，抽气并通氮气，包
括：
所述第二盖体盖合所述壳体，之后进行抽气，直到所述壳体内压力维持在500-1800Pa，并以2-5升/分的流速向所述壳体内充入氮气，通过温湿度传感器检测盒体和盖子的干燥程度；彻底干燥后，停止抽气，并以50-100升/分的流速向所述壳体内充入氮气，使所述壳体内的压力恢复到标准大气压。
与已有技术相比，本申请实施例的有益效果体现在：
1.通过设置上料装置和下料装置，使得需要清洗的晶圆存放盒可以通过上料装置进行上料，而清洗烘干后的、干净的晶圆存放盒可以通过下料装置进行下料，避免了对晶圆存放盒造成二次污染的问题；而已有技术中，往往通过一个连通清洗烘干设备内部和外部的传输机构，既进行上料又进行下料，换言之，上料和下料采用同一个传输机构实现，由于上料时晶圆存放盒是不洁净的，很容易将不洁净的物质残留在传输机构上，而下料时晶圆存放盒再次经过该传输机构，可能会导致清洗烘干后的、干净的晶圆存放盒被二次污染；此外，通过在下料装置上设置氮气充气机构以对晶圆存放盒内冲入氮气，从而在后道工序中可以将晶圆存放盒置于整体氮气环境下，然后将晶圆放入晶圆存放盒内，避免晶圆氧化；
2.晶圆存放盒烘干过程中通过提高氮气环境，并在低真空环境下，可以降低液体沸点，提高烘干效率，还可避免缝隙中水分残留，具有优异的烘干效果；
3.通过在清洗装置和烘干装置上均设置旋钮机构和定位机构，可以在对晶圆存放盒进行清洗和烘干时，将晶圆存放盒的盖子和盒体分开，使二者相对独立、不盖合，可以对盒体和盖子进行充分的清洗和烘干，保证清洁程度，优化晶圆的存放环境。
图1为本申请实施例的晶圆存放盒的清洗烘干设备结构图。
图2为本申请实施例的上料装置的结构图。
图3为本申请实施例的清洗装置打开第一盖体的结构图。
图4为图3另一侧视角的结构图。
图5为本申请实施例的第一旋钮机构的结构图。
图6为本申请实施例的烘干装置打开第二盖体的结构图。
图7为图6另一侧视角的结构图。
图8为本申请实施例的下料装置的结构图。
图9为本申请实施例的晶圆存放盒的结构图。
图10为本申请实施例的晶圆存放盒另一侧视角的结构图。
以下是本发明的具体实施例，结合附图对本申请各实施例的技术方案以及有益效果作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。
如图1所示，一种晶圆存放盒的清洗烘干设备，包括机架50、机械手60、上料装置10、清洗装置20、烘干装置30和下料装置40。
上料装置10、清洗装置20、烘干装置30和下料装置40可以具有多个，形成多工位，相互配合，可以提高晶圆存放盒100的清洗烘干效率。
其中，上料装置10用于晶圆存放盒100的上料，并经机械手60移料至清洗装置20。
如图2所示，上料装置10的具体结构包括位于清洗烘干设备壳体外的第一前支架11和位于清洗烘干设备壳体内的第一后支架12，第一前支架11和第一后支架12的下方设有第一电缸13，第一电缸13上设有第一顶升气缸14，第一顶升气缸14上设有第一托架15，将晶圆存放盒100放置于第一前支架11上，第一顶升气缸14驱动第一托架15向上举升晶圆存放盒100，然后通过第一电缸13带动平移至第一后支架12的上方，晶圆存放盒100进入清洗烘干设备壳体内，第一顶升气缸14驱动下降后复位，晶圆存放盒100落于第一后支架12上，由机械手60从第一后支架12上夹取晶圆存放盒100至清洗装置20中进行清洗和吹干。在本申请实施例中，还可以在第一后支架12上安装称重感应器16，用于对清洗烘干前的晶圆存放盒100进行称重。
如图3至5所示，清洗装置20包括桶体211和第一盖体212，桶体211内设有喷淋管，喷淋管可以包括用于清洗盒体101内壁的竖直喷淋管221和用于清洗盖子102底壁的水平喷淋管222，该桶体211内下部设有料盘
(未示出)用于盒体101倒扣其上，第一盖体212铰接于桶体211上，且通过第一门体电机26驱动盖合或打开桶体211，该第一盖体212上设有第一定位机构25a和第一旋钮机构24a，第一旋钮机构24a用于伸入被机械手60夹持的晶圆存放盒100的盖子102的旋钮孔1020内，第一旋钮机构24a经旋转后，盖子102与盒体101解锁使二者可以脱离，此时盖子102位于第一旋钮机构24a上并保持竖直状态，第一定位机构25a动作，用于固定盖子102，机械手60将晶圆存放盒100的盒体101倒扣于料盘上，此时盒体101倒扣于竖直喷淋管221的外侧，综上所述，即通过第一旋钮机构24a完成对晶圆存放盒100的盖子102的对接和解锁，然后通过第一定位机构25a将盖子102固定，盒体101由机械手60放置于桶体211的清洗腔200内，第一门体电机26驱动第一盖体212闭合桶体211后，即可通过竖直喷淋管221和水平喷淋管222分别对盒体101内壁、以及盖子102底壁进行清洗，喷淋管清洗动作完成后，进行吹风干燥，因此将晶圆存放盒100空间内的各面进行有效的清洗和吹干，保证晶圆存放环境无杂质残留。
可以理解地，本实施例通过在清洗装置上设置解锁机构(请参考第一旋钮机构24a)和定位机构(请参考第一定位机构25a)，可以在对晶圆存放盒进行清洗时，将晶圆存放盒的盖子和盒体分开，使二者相对独立、不盖合，可以对盒体和盖子进行充分的清洗，保证清洁程度，优化晶圆的存放环境；并且晶圆存放盒的盖子是在清洗装置处脱离盒体，而后直接由定位机构固定，无需在晶圆存放盒的清洗烘干设备中占用额外的解锁和存放空间，也无需再次移动至清洗装置处，因此有利于清洗烘干过程更顺畅地进行，效率更高。
此外，本实施例中晶圆存放盒的盖子和盒体虽然是在分开的状态下被清洗的，但并非分开进行清洗，盖子经由第一定位机构固定在清洗装置的第一盖体上，盒体放置在清洗装置的桶体内，从而在第一盖体盖合桶体的状态下，实现对盖子和盒体的一并清洗，进而进一步保证了清洗效率。
本申请实施例中，第一定位机构25a包括定位盘252和第一真空吸嘴253，第一真空吸嘴253安装于定位盘252上，完成对盖子102的吸附固定，同时定位盘252上可以安装有第一限位块254，用于保证盖子102被第一
真空吸嘴253吸附后处于正确的位置，如图3所示，一对第一真空吸嘴253相对设置，在吸附盖子102后通过一对相对设置的第一限位块254进行支撑定位，保证盖子102的吸附稳定性。
在本申请实施例中，还可以将料盘和定位盘252分别可转动的安装于桶体211和第一盖体212上，与之相匹配的，在桶体211外和第一盖体212上分别设置第一旋转电机23和第二旋转电机251，第一旋转电机23的输出轴与料盘相连，第二旋转电机251的输出轴与定位盘252相连，由此实现料盘和定位盘252的转动，从而带动盒体101和盖子102的转动，可以做到全方位清洗和吹干，保证清洗无死角，提高清洗洁净度；同时，盒体101和盖子102的转动还可以进行甩干，配合吹干动作，进一步提高了清洗后的烘干效率，可减轻后续干燥装置的工作压力。
由于定位盘252实现了可转动的功能，即实现了盖子102的转动功能，而盖子102又是由第一旋钮机构24a定位保持竖直状态后吸附固定于定位盘252上的，因此第一旋钮机构24a在盖子102抵接于定位盘252上的第一真空吸嘴253后，为避免影响定位盘的转动，必须要脱离盖子102，因此第一旋钮机构24a的具体结构可为图5所示，包括升降气缸2411、旋转气缸2421、轴承座2424、轴承2425和第一旋钮2414，轴承座2424固定于第一盖体212上，轴承2425安装于轴承座2424内，该轴承2425内可升降且可同步转动(匹配面为非圆形面即可实现同步转动)的设有导杆2413，导杆2413一端穿过轴承2425和第一盖体212后连接有第一旋钮2414，另一端与升降气缸2411输出端的安装板2412相连，旋转气缸2421的输出端设有主动轮2422，主动轮2422通过同步带2423与固定于轴承2425外壁的从动轮2426传动相连，同时在定位盘252上设置通孔250，第一旋钮2414经升降气缸2411驱动穿过通孔250，为保证稳定性，第一旋钮2414设有一对，与盖子102两侧的旋钮孔1020相配合，因此通孔250也具有一对。
基于上述设置，当需要吸附固定盖子102时，升降气缸2411驱动导杆2413带动第一旋钮2414向晶圆存放盒100的盖子102方向移动，并将第一旋钮2414深入盖子102的旋钮孔1020中，通过旋转气缸2421带动轴承2425在轴承座2424内转动，进而使得导杆2413带动第一旋钮2414转动，
因此实现第一旋钮2414和旋钮孔1020的错位卡合，保持盖子102呈竖直状态，盖子102随即通过第一真空吸嘴253吸附固定，旋转气缸2421复位，在升降气缸2411复位过程中，导杆2413带动第一旋钮2414反向穿过通孔250，由于此时通孔250中不存在导杆2413或第一旋钮2414，在此状态下，定位盘252便可以在第二旋转电机251驱动下进行旋转，以此实现第一旋钮机构24a和第一定位机构25a之间动作不干涉影响。
当清洗完毕盖子102需要盖合于盒体101上时，第一门体电机26驱动第一盖体212打开桶体211，机械手60夹持倒扣的盒体101调整角度后向位于第一盖体212上的晶圆存放盒100的盖子102方向移动，并将盒体101对接于盖子102上，先由升降气缸2411驱动导杆2413带动第一旋钮2414穿过通孔250后伸入旋钮孔1020内，然后旋转气缸2421驱动第一旋钮2414转动将盖子102锁合于盒体101上，完成盖子102和盒体101的盖合动作，第一真空吸嘴253解吸，旋转气缸2421和升降气缸2411依次复位即可。
在完成清洗工序后，由机械手60将清洗后并组装于一体的晶圆存放盒100送料至烘干装置30处，如图6至7所示，烘干装置30包括壳体311和第二盖体312，壳体311的烘干腔300内设有加热器33，该壳体311上设有进气口321和出气口322，出气口322用于抽气，并配合进气口321通入氮气后形成氮气环境，第二盖体312铰接于壳体311上，可通过第二门体电机36驱动闭合或打开壳体311，该第二盖体312上设有第二定位机构34a和第二旋钮机构35a，第二旋钮机构35a伸入被机械手60夹持的晶圆存放盒100的盖子102上的旋钮孔1020后旋转解锁并定位盖子102，第二定位机构34a固定盖子102，机械手60将盒体101放置于壳体311内，综上所述，即通过第二旋钮机构35a完成对晶圆存放盒100盖子102的对接和解锁，并保证盖子102的竖直状态，通过第二定位机构34a将盖子102固定，盒体101放置于壳体311的烘干腔300内，因此将晶圆存放盒100空间内的各面(盒体101内壁和盖子102底壁)进行有效的烘干，保证晶圆存放盒100完全烘干，且提高了烘干效率。
可以理解地，本实施例通过在烘干装置上设置解锁机构(请参考第二旋钮机构35a)和定位机构(请参考第二定位机构34a)，可以在对晶圆存
放盒进行烘干时，将晶圆存放盒的盖子和盒体分开，使二者相对独立、不盖合，可以对盒体和盖子进行充分的烘干，保证清洁程度，优化晶圆的存放环境；并且晶圆存放盒的盖子是在烘干装置处脱离盒体，而后直接由定位机构固定，无需在晶圆存放盒的清洗烘干设备中占用额外的解锁和存放空间，也无需再次移动至烘干装置处，因此有利于清洗烘干过程更顺畅地进行，效率更高。
第二旋钮机构35a与第二定位机构34a协同作用，完成盖子102固定于第二盖体312上，当机械手60夹取经清洗的晶圆存放盒100至第二盖体312处时，晶圆存放盒100的盖子102上的旋钮孔1020对准第二旋钮机构35a的第二旋钮352，经机械手60移动使得旋钮孔1020套设于第二旋钮352上，气缸351驱动第二旋钮352转动使得盖子102解锁于盒体101并保持正确状态，第二定位机构34a包括设置于第二盖体312上的夹爪343和第二真空吸嘴341，夹爪343与第二盖体312上的定位气缸342的输出端相连，初始时，盖子102通过第二真空吸嘴341进行吸附固定，当第二盖体312闭合壳体311后，对烘干腔300进行抽气时，通过定位气缸342驱动夹爪343上下夹紧盖子102，用于替代第二真空吸嘴341在近真空状态下的失效，从而继续将盖子102固定于第二盖体312上，如图6所示，当一对相对设置的第二真空吸嘴341吸附固定盖子102时，可以通过另外一对相对设置的第二限位块344对盖子102进行支撑，保证盖子102固定的稳定性。
当盒体101与盖子102烘干完毕后，第二门体电机36驱动第二盖体312打开壳体311，机械手60夹取盒体101与盖子102对接，第二定位机构34a和第二旋钮机构35a复位即可。
在晶圆存放盒100烘干完毕后，经机械手60从烘干装置30移取晶圆存放盒100至下料装置40进行下料。
如图8所示，下料装置40包括位于清洗烘干设备壳体外的第二前支架41和位于清洗烘干设备壳体内的第二后支架42，第二前支架41和第二后支架42的下方设有第二电缸43，第二电缸43上设有第二顶升气缸44，第二顶升气缸44上设有第二托架45，烘干后的晶圆存放盒100在下料时，
通过机械手60将晶圆存放盒100放置于第二后支架42上，第二顶升气缸44驱动第二托架45向上举升晶圆存放盒100，然后通过第二电缸43带动平移至第二前支架41的上方，晶圆存放盒100移至清洗烘干设备壳体外，第二顶升气缸44复位，晶圆存放盒100落于第二前支架41上，完成下料。
在本申请实施例中，还可在第二后支架42上设置氮气充气机构46，氮气充气机构46包括至少一个充气孔461与至少一个抽气孔462，在晶圆存放盒100放置于第二后支架42上时，可以通过夹持机构467夹紧晶圆存放盒100，使得晶圆存放盒100上的四个气孔与充气孔461和抽气孔462对应，往晶圆存放盒100内冲入氮气，即三个充气孔461对准晶圆存放盒100上的三个第一气孔1011进行充气，一个抽气孔462对准晶圆存放盒100上的一个第二气孔1012进行抽气，使得晶圆存放盒100内的气体在压强基本保持不变的情况下达到氮气浓度为95-97％(由于晶圆存放盒100内外压强几近相等，所以第一气孔1011和第二气孔1012并不会漏气导致氮气泄露出晶圆存放盒100)，形成一个氮气环境，在后道工序中可以将晶圆存放盒100置于整体氮气环境下，然后将晶圆放入晶圆存放盒100内，避免晶圆氧化；充气孔461和抽气孔462的上端可以设置弹性垫，通过与晶圆存放盒100过盈抵接，保证充气时的密封性，另外，亦可在充气孔461和抽气孔462的下端设置弹簧结构，通过充气孔461和抽气孔462分别与第一气孔1011和第二气孔1012抵接后对弹簧压缩时弹簧向上形成的反作用力增强抵接效果，进一步增强充气时的密封性。
在本申请实施例中，晶圆存放盒100的清洗烘干方法包括如下步骤：
S1、晶圆存放盒100经上料装置10上料，并被机械手60移料至清洗装置20；
S2、第一盖体212上的第一旋钮机构24a伸入盖子102的旋钮孔1020后旋转，解锁盖子102使其可脱离盒体101，第一定位机构25a固定脱离盒体101后的盖子102，机械手60将盒体101倒置于料盘上，第一盖体212闭合桶体211，喷淋管对盒体101和盖子102进行清洗和吹干；
S3、第一盖体212打开，机械手60夹取盒体101抵接于盖子102上，第一盖体212上的第一旋钮机构24a伸入盖子102的旋钮孔1020后旋转，
使盖子102锁合于盒体101上，第一旋钮机构24a复位，第一定位机构25a释放盖子102，机械手60移取晶圆存放盒100至烘干装置30；
S4、第二盖体312上的第二旋钮机构35a伸入盖子102的旋钮孔1020后旋转，解锁并定位盖子102，第二定位机构34a固定盖子102，机械手60将盒体101放置于壳体311内，第二盖体312盖合壳体311，抽气并通氮气，加热器33对盒体101和盖子102进行加热，直至盒体101和盖子102干燥，具体为第二盖体312盖合壳体311后进行抽气，直到壳体311内压力维持在500-1800Pa，并以2-5升/分的流速向壳体311内充入氮气，通过温湿度传感器检测盒体101和盖子102的干燥程度；彻底干燥后，停止抽气，并以50-100升/分的流速向壳体311内充入氮气，使壳体311内的压力恢复到标准大气压。
S5、第二盖体312打开，机械手60夹取盒体101并将盒体101抵接于盖子102上，第二旋钮机构35a伸入盖子102的旋钮孔1020内旋转，使盖子102锁合于盒体101上，机械手60夹取晶圆存放盒100至下料装置40；
S6、下料装置40通过盒体101对晶圆存放盒100内冲入氮气，并下料。
晶圆存放盒100在烘干装置30内烘干过程中，氮气可以来源于氮气发生器或者氮气储存装置，加热后的氮气达到60℃左右，通过往烘干腔300内充入加热的氮气，可以将晶圆存放盒100内的空气挤出，同时可以提高烘干腔300内的温度，达到加热烘干腔300内水分的目的，氮气持续往烘干腔300内充入时的流速为5升/分，可以在达到理想的氮气填充效果的同时而不会浪费氮气，进而可以非常有效控制氮气的用气成本。
烘干原理为：在真空度为1000Pa的时候，水的沸点仅为7℃，在近真空状态下，通过加热后的氮气、以及位于晶圆存放盒100周围的加热器33加热，为水汽化提供足够的能量，烘干腔300进行抽气时水汽化快速克服水分子之间的作用力，让水分充分吸收能量，达到快速干燥晶圆存放盒100，避免水分在晶圆存放盒100内结冰。相较于现有技术，干燥时间仅为现有技术的1/3-1/2，提升了晶圆存放盒100的干燥效率，干燥后晶圆存放盒100
的缝隙1010里不会有水分残留，取得了理想的干燥效果，消除了后续晶圆储存和制程的隐患。
如图9至10所示，现有的晶圆存放盒具有盒体和盖子，盖子盖合于盒体上形成密封腔室，需要通过伸入旋钮孔内的旋钮转动一定的角度(一般旋转90°)实现锁合或解锁。但现有技术中，如公开号为CN113578900A的一种料盒清洗机及其使用方法，公开了在输送线体、清洗工位、吹干工位以及供气组件的配合作用下，实现了对晶圆料盒的清洗与吹干，保证了晶圆料盒的清洁度，进而保证了晶圆的颗粒洁净度，但其并没有公开如何在清洗、烘干的过程中如何解锁并分离盖子与盒体、以及清洗、烘干完成后再锁合盖子和盒体的方法，而在对晶圆存放盒进行清洗、烘干时，比较理想的操作方法是将盖子与盒体分开后，再进行清洗和烘干，这样可以更加全方位的清洗烘干，效率更高。
而本申请实施例提供了一种晶圆存放盒的清洗烘干设备，包括机架和机械手，还包括：上料装置，用于晶圆存放盒的上料，并经机械手移料至清洗装置；清洗装置，包括桶体和第一盖体，所述桶体内设有喷淋管，所述桶体内的下部设有料盘，所述第一盖体铰接于桶体上，所述第一盖体上设有第一定位机构和第一旋钮机构，所述第一旋钮机构伸入被所述机械手夹持的晶圆存放盒的盖子的旋钮孔内旋转，用于解锁盖子使盖子脱离盒体，所述第一定位机构固定脱离盒体后的盖子，所述机械手将盒体倒扣于所述料盘上；烘干装置，包括壳体和第二盖体，所述壳体内设有加热器，所述壳体上设有进气口和出气口，所述第二盖体铰接于壳体上，所述第二盖体上设有第二定位机构和第二旋钮机构，所述第二旋钮机构伸入被所述机械手夹持的晶圆存放盒的盖子上的旋钮孔内旋转用于解锁盖子使盖子脱离盒体，所述第二定位机构固定盖子，所述机械手将盒体放置于壳体内；下料装置，用于将经机械手从烘干装置移取的晶圆存放盒下料。
作为进一步的优化，所述第一定位机构包括定位盘和第一真空吸嘴，所述第一真空吸嘴安装于定位盘上；所述定位盘上安装有第一限位块。
作为进一步的优化，所述料盘和定位盘分别可转动的安装于桶体和第一盖体上，所述桶体外和第一盖体上分别设有第一旋转电机和第二旋转电
机，所述第一旋转电机的输出轴与所述料盘相连，所述第二旋转电机的输出轴与所述定位盘相连。
作为进一步的优化，所述第一旋钮机构包括升降气缸、旋转气缸、轴承座、轴承和第一旋钮，所述轴承座安装于第一盖体上，所述轴承安装于轴承座内，所述轴承内可升降且可同步转动的设有导杆，所述导杆一端穿过第一盖体后连接有第一旋钮，所述导杆另一端与升降气缸输出端相连，所述旋转气缸的输出端设有主动轮，所述主动轮通过同步带与固定于轴承外壁的从动轮传动相连。
作为进一步的优化，所述定位盘上设有通孔，所述第一旋钮经升降气缸驱动穿过所述通孔。
作为进一步的优化，所述第二定位机构包括设置于第二盖体上的夹爪和第二真空吸嘴，所述夹爪与第二盖体上的定位气缸的输出端相连；所述第二盖体上安装有第二限位块。
作为进一步的优化，所述上料装置包括第一前支架和第一后支架，所述第一前支架和第一后支架的下方设有第一电缸，所述第一电缸上设有第一顶升气缸，所述第一顶升气缸上设有第一托架；所述第一后支架上安装有称重感应器。
作为进一步的优化，所述下料装置包括第二前支架和第二后支架，所述第二前支架和第二后支架的下方设有第二电缸，所述第二电缸上设有第二顶升气缸，所述第二顶升气缸上设有第二托架；所述第二后支架上设有氮气充气机构用于对晶圆存放盒内冲入氮气。
其次，本申请实施例提供了一种晶圆存放盒的清洗烘干方法，包括如下步骤：S1、晶圆存放盒经上料装置上料，并被机械手移料至清洗装置；S2、第一盖体上的第一旋钮机构伸入盖子的旋钮孔后旋转，解锁盖子使盖子脱离盒体，第一定位机构固定脱离盒体后的盖子，机械手将盒体倒扣于料盘上，第一盖体闭合桶体，喷淋管对盒体和盖子进行清洗和吹干；S3、第一盖体打开，机械手夹取盒体抵接于盖子上，第一盖体上的第一旋钮机构伸入盖子的旋钮孔后旋转，使盖子锁合于盒体上，第一旋钮机构复位，第一定位机构释放盖子，机械手夹取晶圆存放盒至烘干装置；S4、第二盖
体上的第二旋钮机构伸入盖子的旋钮孔后旋转，解锁并定位盖子，第二定位机构固定盖子，机械手将盒体放置于壳体内，第二盖体盖合壳体，抽气并通氮气，加热器对盒体和盖子进行加热，直至盒体和盖子干燥；S5、第二盖体打开，机械手夹取盒体并将盒体抵接于盖子上，第二旋钮机构伸入盖子的旋钮孔内旋转，使盖子锁合于盒体上，第二定位机构释放盖子，机械手夹取晶圆存放盒至下料装置；S6、下料装置对晶圆存放盒内冲入氮气，并下料。
作为进一步的优化，步骤S4中第二盖体盖合壳体后进行抽气，直到壳体内压力维持在500-1800Pa，并以2-5升/分的流速向壳体内充入氮气，通过温湿度传感器检测盒体和盖子的干燥程度；彻底干燥后，停止抽气，并以50-100升/分的流速向壳体内充入氮气，使壳体内的压力恢复到标准大气压。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (12)
- 一种晶圆存放盒的清洗烘干设备，包括机架(50)、机械手(60)、上料装置(10)、清洗装置(20)、烘干装置(30)和下料装置(40)；其中，所述上料装置(10)用于晶圆存放盒的上料，并经所述机械手(60)移料至所述清洗装置(20)；所述清洗装置(20)和所述烘干装置(30)分别用于对所述晶圆存放盒进行清洗和烘干；所述下料装置(40)，用于将经机械手(60)从烘干装置(30)移取的晶圆存放盒下料；所述下料装置(40)上设置有氮气充气机构(46)，所述氮气充气机构(46)用于对晶圆存放盒内冲入氮气。
- 根据权利要求1所述的晶圆存放盒的清洗烘干设备，其中，所述下料装置(40)包括第二前支架(41)和第二后支架(42)，所述第二前支架(41)位于所述晶圆存放盒的清洗烘干设备的壳体外，所述第二后支架(42)位于所述晶圆存放盒的清洗烘干设备的壳体内；所述氮气充气机构(46)设置在所述第二后支架(42)上。
- 根据权利要求1或2所述的晶圆存放盒的清洗烘干设备，其中，所述氮气充气机构(42)包括至少一个充气孔(461)与至少一个抽气孔(462)，所述充气孔(461)与所述抽气孔(462)分别用于与晶圆存放盒上的气孔对应。
- 根据权利要求3所述的晶圆存放盒的清洗烘干设备，其中，所述充气孔(461)和所述抽气孔(462)的上端设置有弹性垫；或者，所述充气孔和所述抽气孔的下端设置有弹簧结构。
- 根据权利要求1所述的晶圆存放盒的清洗烘干设备，其中，所述晶圆存放盒的清洗烘干设备具有多个所述上料装置(10)、所述清洗装置(20)、所述烘干装置(30)和所述下料装置(40)，以形成多工位。
- 根据权利要求1所述的晶圆存放盒的清洗烘干设备，其中，所述清洗装置(20)和所述烘干装置(30)上均设置有旋钮机构和定位机构，所述旋钮机构和所述定位机构配置为协同作用以将晶圆存放盒的盖子和盒体分开，所述清洗装置(20)和所述烘干装置(30)分别配置为对所述盒体 和所述盖子进行清洗和烘干。
- 一种晶圆存放盒的清洗烘干方法，所述方法包括：晶圆存放盒经上料装置(10)上料，并被机械手(60)移料至清洗装置(20)；通过所述清洗装置(20)对所述晶圆存放盒进行清洗；在完成清洗工序后，机械手(60)将清洗后的所述晶圆存放盒送料至烘干装置(30)；通过所述烘干装置(30)对所述晶圆存放盒进行烘干；在所述晶圆存放盒烘干完毕后，经机械手(60)从所述烘干装置(30)移取所述晶圆存放盒至下料装置(40)；所述下料装置(40)对经机械手(60)从所述烘干装置(30)移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，并下料。
- 根据权利要求7所述的晶圆存放盒的清洗烘干方法，其中，所述下料装置(40)对经机械手(60)从所述烘干装置(30)移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，包括：所述下料装置(40)通过夹持机构(467)夹紧所述晶圆存放盒，使得所述晶圆存放盒上的四个气孔与氮气充气机构(46)的充气孔(461)和抽气孔(462)对应，往所述晶圆存放盒内冲入氮气。
- 根据权利要求7或8所述的晶圆存放盒的清洗烘干方法，其中，所述下料装置(40)对经机械手(60)从所述烘干装置(30)移取的所述晶圆存放盒内冲入氮气，包括：对所述晶圆存放盒进行充气和抽气，使得所述晶圆存放盒内的气体在压强基本保持不变的情况下达到氮气浓度为95-97％。
- 根据权利要求7所述的晶圆存放盒的清洗烘干方法，其中，所述清洗装置(20)包括桶体(211)和第一盖体(212)，所述第一盖体(212)用于盖合或打开所述桶体(211)，所述第一盖体(212)上设有第一定位机构(25a)和第一旋钮机构(24a)；所述通过所述清洗装置(20)对所述晶圆存放盒进行清洗，包括：所述第一盖体上(212)的第一旋钮机构(24a)伸入所述晶圆存放盒的盖子 的旋钮孔后旋转，解锁盖子使盖子脱离所述晶圆存放盒的盒体，所述第一定位机构(25a)固定脱离盒体后的盖子，机械手(60)将所述盒体倒扣于所述桶体(211)内的料盘上，所述第一盖体(212)闭合所述桶体(211)，所述清洗装置(20)对所述盒体和所述盖子进行清洗；在通过所述清洗装置(20)对所述晶圆存放盒进行清洗后，所述方法还包括：所述第一盖体(212)打开，机械手(60)夹取所述盒体抵接于所述盖子上，所述第一盖体上(212)的所述第一旋钮机构(24a)伸入所述盖子的旋钮孔后旋转，使所述盖子锁合于所述盒体上，所述第一旋钮机构(24a)复位，所述第一定位机构(25a)释放所述盖子，机械手(60)夹取晶圆存放盒至烘干装置(30)。
- 根据权利要求7所述的晶圆存放盒的清洗烘干方法，其中，所述烘干装置(30)包括壳体(311)和第二盖体(312)，所述第二盖体(312)用于闭合或打开所述壳体(311)，所述第二盖体(312)上设有第二定位机构(34a)和第二旋钮机构(35a)；所述通过所述烘干装置(30)对所述晶圆存放盒进行烘干，包括：所述第二盖体(312)上的所述第二旋钮机构(35a)伸入所述盖子的旋钮孔后旋转，解锁并定位所述盖子，所述第二定位机构(34a)固定所述盖子，机械手(60)将所述盒体放置于所述壳体(311)内，所述第二盖体(312)盖合所述壳体(311)，抽气并通氮气，所述烘干装置(30)对所述盒体和所述盖子进行烘干；在通过所述烘干装置(30)对所述晶圆存放盒进行烘干后，所述方法还包括：所述第二盖体(312)打开，机械手(60)夹取所述盒体并将所述盒体抵接于所述盖子上，所述第二旋钮机构(35a)伸入所述盖子的旋钮孔内旋转，使所述盖子锁合于所述盒体上，所述第二定位机构(34a)释放所述盖子，机械手(60)夹取所述晶圆存放盒至下料装置(40)。
- 根据权利要求11所述的晶圆存放盒的清洗烘干方法，其中，所述第二盖体(312)盖合所述壳体(311)，抽气并通氮气，包括：所述第二盖体(312)盖合所述壳体(311)，之后进行抽气，直到所述壳体(311)内压力维持在500-1800Pa，并以2-5升/分的流速向所述壳 体(311)内充入氮气，通过温湿度传感器检测盒体和盖子的干燥程度；彻底干燥后，停止抽气，并以50-100升/分的流速向所述壳体(311)内充入氮气，使所述壳体(311)内的压力恢复到标准大气压。
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