CN216988926U - 基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，包括机身、晶舟、承载及摇摆机构、升降机构和承载盒；升降机构居中竖直安装在机身内部后壁，承载及摇摆机构安装于升降机构前部的抬升板上，承载盒放置在承载及摇摆机构之上，晶舟放置在承载盒之中，承载盒通过摇摆机构实现左右轻微摆动，从而使晶舟中的晶圆片充分干燥。本实用新型可实现清洗、干燥一体化，使晶圆干燥充分，并且装置足够轻量化、小型化的优点，提高了晶圆干燥的质量，提升晶圆生产效率，降低了晶圆损伤率，节约了空间。

Description

基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，是生产集成电路所用的载体。在晶圆的加工制备过程中，将会有化学刻蚀后的残余颗粒和灰尘等污渍附着在晶圆表面，会影响后续的生产。因此在完成晶圆的加工后，要对其进行清洗、干燥等操作，以保证晶圆生产质量。

2019年，南亚科技股份有限公司蔡奉儒等人提出了一种半导体晶圆干燥设备及方法（申请公布号：CN111276422A，申请人：南亚科技股份有限公司）。该发明采用了微波产生器，并且被配置成对腔室发射微波，半导体晶圆干燥设备运用微波移除残留于晶圆表面上的水，使得干燥过程变得简单，从而能有效降低干燥晶圆的作业成本。其缺点是未能对晶圆夹持部分进行有效干燥，影响进一步加工。

2020年，智程半导体设备科技（昆山）有限公司杨仕品实用新型了一种氮气加热晶圆干燥槽（申请公布号：CN212962714U，申请人：智程半导体设备科技（昆山）有限公司）。该实用新型通过将氮气加热装置内设于机箱内，保证了干燥设备的一体化结构，便于搬运，并且设置了转动装置能够驱动晶圆在干燥过程中不断转动，将表面的水甩干，提高干燥效率。其缺点是晶圆在转动过程中，承受较大的离心力，容易造成破损。

2021年，亚电科技南京有限公司钱诚等人实用新型了一种单片晶圆清洗装置（申请公布号：CN214624981U，申请人：亚电科技南京有限公司）。该实用新型将单片晶圆朝上放置在支撑盘上，利用可旋转喷管喷出清洗液和清水，同时加热后的氮气从转轴中间的通道经过空腔从通孔喷出，实现对单片晶圆的有效清洁，加热氮气形成的气流也能防止清洗液流入晶圆底面。其缺点是只能完成单片晶圆的清洗，不能实现干燥作用，在清洗完成后，需要将晶圆搬运到干燥模块，易于在搬运途中损坏。并且此装置每次只能清洗一片晶圆，效率低下，不利于工厂大批量生产。

2021年，梁立等人实用新型了一种基于Z字型伸缩式微动摇摆晶圆充分干燥装置（申请公布号：CN213905317U，申请人：扬州大学）。该实用新型将载有晶圆片的晶舟放置于晶舟摇摆机构，由晶圆顶出机构将晶舟内晶圆片顶出，并利用晶舟摇摆机构摇摆晶舟，使晶圆片各处干燥充分，解决了现有晶圆片干燥程中干燥不彻底等问题。其缺点是清洗和干燥单元分离，导致装置总体体积过大，不够轻量化和小型化。

综上所述，以上的晶圆清洗干燥装置若追求轻量化，则每次只能清洗一片晶圆，工作效率低下，在搬运途中增加了损坏的几率；若追求每次清洗干燥多片晶圆以提升效率，则要牺牲空间，且在干燥过程中往往会出现夹持部分干燥不充分的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供一种基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，能够解决现有半导体晶圆制造领域清洗干燥分离，干燥不充分等问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，包括机身、晶舟、承载及摇摆机构、升降机构和承载盒；所述升降机构居中竖直安装在机身内部后壁，所述承载及摇摆机构安装于升降机构前部的抬升板上，所述承载盒放置在承载及摇摆机构之上，所述晶舟放置在承载盒之中，承载盒通过摇摆机构实现左右轻微摆动，从而使晶舟中的晶圆片充分干燥。

作为本实用新型的进一步限定，所述承载及摇摆机构包括第二电机、曲柄、摇杆、连杆、背板、中心杆、L型滑块、承载杆和托板；所述第二电机固定在背板上方，所述曲柄的一端与第二电机轴相连，另一端与摇杆相连接；所述背板的两边设置有滑槽，所述L型滑块嵌在背板的滑槽中，所述L型滑块的中间设置有铰接轴；所述摇杆的一端与曲柄相连接，另一端与铰接轴相连接；所述连杆通过中间孔铰接于背板上，所述连杆的两边设置有槽，所述槽置于铰接轴上；所述承载杆固定在承载盒的下方，所述承载杆下方设有两个空心槽，承接摇动时L型滑块下方承载柱的移动，所述中心杆垂直固定于背板上，所述承载杆及托板绕着中心杆旋转。

作为本实用新型的进一步限定，所述承载盒下部设置有多个用于排水的孔洞。

作为本实用新型的进一步限定，所述升降机构包括电机第一、导轨、丝杠和抬升板；所述导轨上设置有四个导轨滑块，所述抬升板的后侧与四个导轨滑块以及丝杠滑块固定连接；所述抬升板的前侧与背板固定连接，所述第一电机驱动丝杠，带动丝杠滑块上下移动。

作为本实用新型的进一步限定，所述机身包括进水口、排水口、超声装置、喷嘴、控制面板和玻璃；所述进水口和排水口分别置于机身的左下侧和右下侧，所述超声装置放置于机身的内部下方，所述喷嘴安装在机身的内壁两侧及前壁上方，所述控制面板安装在机身的上方，所述玻璃安装在机身上方的卡槽上。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：第一，本实用新型在实现清洗干燥一体化的同时，使整个装置足够的轻量化、小型化，节约空间资源，方便运输，带来可观的经济效应；

第二，在使用马兰戈尼干燥法时，采用的承载及摇摆机构（波动摇摆机构）可以让晶圆在晶舟中左右晃动，使晶圆与晶舟接触处能得到充分的干燥；

第三，本实用新型相较于传统的技术，可以实现清洗、干燥这两道工序的集成化，去除了不必要的传片机构，在一定程度上降低了晶圆在搬运的过程中造成的损坏和划伤，也节省了时间成本；该装置可实现清洗、干燥一体化，使晶圆干燥充分，并且装置足够轻量化、小型化的优点，提高了晶圆干燥的质量，提升晶圆生产效率，降低了晶圆损伤率，节约了空间。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构装配图。

图2为本实用新型的机身剖面示意图。

图3为本实用新型的承载及摇摆机构立体图。

图4为本实用新型的机箱内部以及升降机构的结构立体图。

图5为本实用新型的波动摇摆位姿示意图。

其中，1机身、11进水口、12超声装置、13喷嘴、14控制面板、15玻璃、16排水口；2晶舟，3承载及摇摆机构、31托板、32承载杆、33 L型滑块、34中心杆、35背板、36连杆、37摇杆、38曲柄、39第二电机、4升降机构、41导轨、42丝杠、43抬升板、44第一电机，5承载盒。

具体实施方式

如图1所示的基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，包括机身1、晶舟2、承载及摇摆机构3、升降机构4和承载盒5；升降机构4居中竖直安装在机身1内部后壁，承载及摇摆机构3安装于升降机构4前部的抬升板上，承载盒5放置在承载及摇摆机构3之上，晶舟2放置在承载盒5之中，承载盒5通过摇摆机构3实现左右轻微摆动，从而使晶舟2中的晶圆片充分干燥。升降机构4居中竖直安装在机身1内部后壁，安装在合适的高度，使晶舟2在清洗过程中能顺利下降到液面之下，在干燥过程中能顺利上升到气体释放的位置。

如图2所示，机身1包括进水口11、排水口16、超声装置12、喷嘴13、控制面板14和玻璃15；进水口11和排水口16分别置于机身1的左下侧和右下侧，分别在清洗过程中输入和排出清洗液及清水；超声装置12放置于机身1的内部下方，在清洗过程中开启；喷嘴13安装在机身1的内壁两侧及前壁上方，在干燥过程中释放IPA气体及热氮气；控制面板14安装在机身1的上方，玻璃15安装在机身1上方的卡槽上，用于干燥时实现密封作用。

如图3所示，承载及摇摆机构3包括第二电机39、曲柄38、摇杆37、连杆36、背板35、中心杆34、L型滑块33、承载杆32和托板31；第二电机39固定在背板35上方，曲柄38的一端与第二电机轴相连，另一端与摇杆37相连接；背板35的两边设置有滑槽，L型滑块3嵌在背板35的滑槽中，可实现上下位移，L型滑块33的中间设置有铰接轴；摇杆37的一端与曲柄38相连接，另一端与铰接轴相连接；连杆36通过中间孔铰接于背板35上，连杆36的两边设置有槽，槽置于铰接轴上；承载杆32固定在承载盒5的下方，用于托起承载盒5，承载杆32下方设有两个空心槽，用于承接摇动时L型滑块33下方承载柱的移动，中心杆34垂直固定于背板35上，承载杆32及托板31绕着中心杆34旋转，托板31用于托住承载盒5，使其更为稳定。

如图4所示，升降机构4包括电机第一44、导轨41、丝杠42和抬升板43；导轨41上设置有四个导轨滑块，抬升板43的后侧与四个导轨滑块以及丝杠滑块固定连接；抬升板43的前侧与背板35固定连接，第一电机44驱动丝杠42，带动丝杠滑块上下移动，同时导轨滑块起导向作用，导轨滑块在导轨41上平移，使升降位移更加平稳可靠，承载盒5下部设置有多个用于排水的孔洞，承载盒5端正固定于承载及摇摆机构3之上。

如图5所示，实线图为承载盒5随着承载及摇摆机构3向左倾斜的位姿；虚线图为承载盒5随着承载及摇摆机构3向右倾斜的位姿，晶舟2内的晶圆片会不断地向左向右倾斜，从而使晶圆片与晶舟接触部分得到充分的干燥。

本实用新型工作时，首先，将装满晶圆片的晶舟2端正放置于承载盒5中，承载盒5与承载及摇摆机构3固接，打开控制面板14控制电机工作，使整个晶舟2向下位移到固定位置；

其次，在晶圆清洗阶段，打开进水口11注入清洗液及清水，待完全没过晶圆，打开超声装置12开始清洗，待清洗完毕，打开排水口16排除清洗液及清水，由丝杠42将晶舟抬升至一定高度，控制晶舟2向上位移到固定位置；

最后，通过喷嘴13注入IPA气体及热氮气，同时承载及摇摆机构3（波动摇摆机构）开始工作，使晶圆与晶舟2接触部分不断分离，实现充分干燥。

本实用新型提供一种晶圆清洗干燥节约型装置，体现了其清洗干燥一体化、晶圆片充分干燥和装置充分轻量化的优点，提高了晶圆干燥的质量，节约了空间，提升了生产效率，降低了晶圆损伤率，具有很大的市场前景和经济价值。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，其特征在于，包括机身（1）、晶舟（2）、承载及摇摆机构（3）、升降机构（4）和承载盒（5）；所述升降机构（4）居中竖直安装在机身（1）内部后壁，所述承载及摇摆机构（3）安装于升降机构（4）前部的抬升板上，所述承载盒（5）放置在承载及摇摆机构（3）之上，所述晶舟（2）放置在承载盒（5）之中，承载盒（5）通过摇摆机构（3）实现左右轻微摆动，从而使晶舟（2）中的晶圆片充分干燥。

2.根据权利要求1所述的基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，其特征在于，所述承载及摇摆机构（3）包括第二电机（39）、曲柄（38）、摇杆（37）、连杆（36）、背板（35）、中心杆（34）、L型滑块（33）、承载杆（32）和托板（31）；所述第二电机（39）固定在背板（35）上方，所述曲柄（38）的一端与第二电机轴相连，另一端与摇杆（37）相连接；所述背板（35）的两边设置有滑槽，所述L型滑块（33）嵌在背板（35）的滑槽中，所述L型滑块（33）的中间设置有铰接轴；所述摇杆（37）的一端与曲柄（38）相连接，另一端与铰接轴相连接；所述连杆（36）通过中间孔铰接于背板（35）上，所述连杆（36）的两边设置有槽，所述槽置于铰接轴上；所述承载杆（32）固定在承载盒（5）的下方，所述承载杆（32）下方设有两个空心槽，承接摇动时L型滑块（33）下方承载柱的移动，所述中心杆（34）垂直固定于背板（35）上，所述承载杆（32）及托板（31）绕着中心杆（34）旋转。

3.根据权利要求1或2所述的基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，其特征在于，所述承载盒（5）下部设置有多个用于排水的孔洞。

4.根据权利要求1所述的基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，其特征在于，所述升降机构（4）包括第一电机（44）、导轨（41）、丝杠（42）和抬升板（43）；所述导轨（41）上设置有四个导轨滑块，所述抬升板（43）的后侧与四个导轨滑块以及丝杠滑块固定连接；所述抬升板（43）的前侧与背板（35）固定连接，所述第一电机（44）驱动丝杠（42），带动丝杠滑块上下移动。

5.根据权利要求1所述的基于波动摇摆的晶圆清洗干燥节约型装置，其特征在于，所述机身（1）包括进水口（11）、排水口（16）、超声装置（12）、喷嘴（13）、控制面板（14）和玻璃（15）；所述进水口（11）和排水口（16）分别置于机身（1）的左下侧和右下侧，所述超声装置（12）放置于机身（1）的内部下方，所述喷嘴（13）安装在机身（1）的内壁两侧及前壁上方，所述控制面板（14）安装在机身（1）的上方，所述玻璃（15）安装在机身（1）上方的卡槽上。

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