一种片盒清洗装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体晶圆领域,尤其涉及一种片盒清洗装置及方法。
背景技术
晶圆是制造半导体芯片的基本材料,由于半导体材料的电学特性对杂志的浓度非常重要,因此晶圆的洁净程度对半导体芯片十分重要。晶圆片盒在主要起放置和输送晶圆的作用,由于晶圆需要严格保持洁净,因此晶圆片盒在放置晶圆之前需要进行清洗,以保持洁净环境,避免对晶圆造成污染。目前,常用的片盒清洗机中各清洗槽独立,占地面积大,造价和维护成本都很高。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种片盒清洗装置及方法,用于解决现有片盒清洗机占地面积大,经济效益低的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种片盒清洗装置,所述片盒清洗装置包括:
腔体,所述腔体包括清洗腔室和干燥腔室;
隔离板,位于所述腔体内部,所述隔离板具有关闭状态和开启状态,在关闭状态下,用于隔离所述清洗腔室和所述干燥腔室,在开启状态下,所述清洗腔室和所述干燥腔室连通;
片盒支架,位于所述腔体内部,用于承载片盒;
驱动机构,所述片盒支架设置于所述驱动机构上,所述驱动机构能够驱动所述片盒支架在所述清洗腔室和所述干燥腔室之间移动,且能够驱动所述片盒支架旋转。
可选的,所述清洗腔室和所述干燥腔室在竖直方向上叠放,其中,所述干燥腔室位于所述清洗腔室的上方。
可选的,所述隔离板上开设有开孔;
所述驱动机构包括:
驱动轴,所述驱动轴穿过所述开孔两端分别位于所述清洗腔室和所述干燥腔室内,所述片盒支架设于所述驱动轴上;
驱动马达,与所述驱动轴连接,用于驱动所述驱动轴旋转。
可选的,所述片盒清洗装置还包括密封圈,设于所述开孔内,所述密封圈的内圈与所述驱动轴接触,外圈与所述隔离板接触。
可选的,所述片盒支架包括第一支架和第二支架,所述第一支架和所述第二支架能够沿所述驱动轴在所述腔体内移动,所述第一支架中放置片盒的平面和与所述第二支架中放置片盒的平面在轴向方向上不重合。
可选的,所述隔离板为光圈式隔离板。
可选的,所述清洗腔室包括设置在所述腔体上的第一舱门;
所述干燥腔室包括设置在所述腔体上的第二舱门。
另外,本发明实施例还提供了一种片盒清洗方法,所述片盒清洗方法应用于上述实施例中任一项所述的片盒清洗装置,包括:
将待清洗的第一片盒固定在片盒支架上,所述片盒支架位于清洗腔室内部;
对所述第一片盒进行清洗处理;
控制隔离板打开,将所述片盒支架移动到干燥腔室内部;
控制所述隔离板关闭,并对所述第一片盒进行干燥处理。
可选的,所述片盒支架为第一支架;
所述将所述片盒支架移动到干燥腔室内部之后,还包括:将待清洗的第二片盒固定在第二支架上,所述第二支架位于所述清洗机构内部;
所述并对所述第一片盒进行干燥处理时,还包括:对所述第二片盒进行清洗处理。
可选的,所述将待清洗的第一片盒固定在片盒支架上之前,还包括:通过第一舱门将所述第一片盒放入腔体内;
所述并对所述第一片盒进行干燥处理之后,还包括:通过第二舱门将所述第一片盒取出。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:采用箱式结构,将干燥腔室和清洗腔室设计在同一腔体内,节约占地面积,降低造价和维护费用,经济效益高;同时采用干湿分离的设计,采用隔离板将干燥腔室和清洗腔室隔离开,使干燥腔室处于干燥状态,避免了干燥不良的风险,降低干燥难度,节约干燥时间和干燥能耗。
附图说明
图1为现有技术中的片盒清洗机的结构示意图;
图2为本发明一实施例中的片盒清洗装置的结构示意图;
图3为本发明一实施例中的第一支架的结构示意图;
图4为本发明一实施例中的第二支架的结构示意图;
图5为本发明一实施例中的隔离板在开启状态下的结构示意图;
图6为本发明一实施例中的隔离板在关闭状态下的结构示意图;
图7为本发明一实施例中的片盒清洗方法的流程示意图;
图8为本发明另一实施例中的片盒清洗方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
晶圆片盒的清洗是半导体工艺中的重要一环,目前,常用的片盒清洗机主要是轨道式清洗机和箱式清洗机,请参考图1,图1为现有技术中的片盒清洗机的结构示意图,轨道式清洗机占地面积大,结构复杂,造价和后期维护费用都很高,另外,由于轨道式清洗机为非封闭式装置,因此需要设置于洁净室中,使用成本高。
为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种片盒清洗装置,如图2所示,图2为本发明一实施例中的片盒清洗装置的结构示意图,所述片盒清洗装置包括:
腔体200,所述腔体包括清洗腔室201和干燥腔室202;
隔离板203,位于所述腔体200内部,所述隔离板203具有关闭状态和开启状态,在关闭状态下,用于隔离所述清洗腔室201和所述干燥腔室202,在开启状态下,所述清洗腔室201和所述干燥腔室202连通;
片盒支架204,位于所述腔体200内部,用于承载片盒;
驱动机构205,所述片盒支架204设置于所述驱动机构205上,所述驱动机构205能够驱动所述片盒支架204在所述清洗腔室201和所述干燥腔室202之间移动,且能够驱动所述片盒支架204旋转;
在本发明的上述实施例中,将清洗腔室和干燥腔室设置在一个腔体内,使装置的占地面积减小,由于硬件少,因此造价和后期维护成本低,提高了经济效益,同时,清洗腔室和干燥腔室之间采用隔离板隔离开,使干燥腔室始终保持干燥环境,因此干燥对象只有片盒支架和待干燥的片盒,减少干燥时间和干燥耗能,降低了干燥难度,从而提高了片盒的清洗效率。在本发明的一些实施例中,可选的,所述清洗腔室201中包括:
多个沿所述腔体200的轴向方向设置的清洗用水管2011;
设置于每一所述清洗用水管2011上的多个清洗用喷头2012;
其中,所述清洗用水管和所述清洗用喷头中的清洗用液体可以是超纯水;
所述干燥机构202包括以下设备中的至少一个:
沿所述腔体200内部周向设置的多个加热设备2021,所述加热设备2021可以是红外加热管,也可以是其它加热设备;
设置于所述腔体200内部的多个洁净气体喷头组2022。
在本发明的上述实施例中,在清洗腔室内设置清洗用设备,用于冲洗片盒,在干燥腔室设置加热设备和洁净气体喷头,对清洗后的片盒进行喷气干燥的同时进行加热烘干,从而保证片盒的洁净干燥。
在本发明的一些实施例中,可选的,如图2所示,所述清洗腔室201和所述干燥腔室202在竖直方向上叠放,其中,所述干燥腔室202位于所述清洗腔室201的上方。
在本发明的上述实施例中,干燥腔室位于清洗腔室上方,若片盒支架从清洗腔室移动到干燥腔室的过程中将少量水分带到干燥腔室,由于重力,水分会自然流下至清洗腔室,从而保证干燥腔室的干燥度,降低片盒的干燥难度。
在本发明的一些实施例中,可选的,所述隔离板203上开设有开孔;
所述驱动机构205包括:
驱动轴2051,所述驱动轴2051穿过所述开孔两端分别位于所述清洗腔室201和所述干燥腔室202内,所述片盒支架204设于所述驱动轴2051上;
驱动马达2052,与所述驱动轴2051连接,用于驱动所述驱动轴2051旋转。
在本发明的上述实施例中,驱动轴用于承载片盒支架,并使片盒支架能够在腔体内移动,从而能够在不出腔体的情况下对片盒支架上的片盒进行清洗和干燥,防止片盒产生二次污染;驱动马达用于带动驱动轴旋转,从而在清洗和干燥过程中带动片盒支架旋转,在清洗过程中,使得片盒受到充分喷射,同时可以对片盒进行甩干脱水,在干燥过程中,使得洁净空气流通更快,吹扫更全面。
在本发明的一些实施例中,可选的,所述片盒清洗装置还包括:
密封圈206,设于所述开孔内,所述密封圈206的内圈与所述驱动轴2051接触,外圈与所述隔离板203接触;
其中,所述密封圈206的材质可以采用高分子材料,也可以采用其它不产生二次污染的材料。
在本发明的上述实施例中,在驱动轴和隔离板之间加入密封圈,提高了隔离板的密封性,保证了清洗腔室和干燥腔室之间的隔绝状态,采用高分子材料密封圈,避免了新的颗粒或金属污染。
在本发明的一些实施例中,可选的,所述片盒支架204包括第一支架2041和第二支架2042,所述第一支架2041和所述第二支架2042能够沿所述驱动轴2051在所述腔体200内移动,如图3和图4所示,图3为本发明一实施例中的第一支架的结构示意图,图4为本发明一实施例中的第二支架的结构示意图,所述第一支架2041中放置片盒的平面和与所述第二支架2042中放置片盒的平面在轴向方向上不重合;
其中,所述第一支架2041和所述第二支架2042呈轴对称结构。
在本发明的上述实施例中,片盒支架被分为两部分,当第一支架位于干燥腔室时第二支架可以在清洗腔室,因此在对片盒进行干燥处理的同时可以对另一组片盒进行清洗处理,节约了时间,提高了工作效率;两部分支架采用交错设计,因此在移动过程中互不干涉,可以分别在腔体内自由移动,另外,两部分支架均采用对称设计,实现了在高速旋转的过程中的动态平衡。
在本发明的一些实施例中,可选的,所述隔离板203为光圈式隔离板,如图5和图6所示,图5为本发明一实施例中的隔离板在开启状态下的结构示意图,图6为本发明一实施例中的隔离板在关闭状态下的结构示意图;
其中,所述隔离板203的材质可以是PEA(二维锗基钙钛矿),也可以是其它高分子材料。
在本发明的上述实施例中,采用光圈式隔离板隔离清洗腔室和干燥腔室,能够实现高效率的开合,使用PEA材料或其它高分子材料作为隔离板的材质,有效地防止了外来颗粒或金属污染。
在本发明的一些实施例中,可选的,如图2所示,所述清洗腔室201包括设置在所述腔体上的第一舱门207;
所述干燥腔室202包括设置在所述腔体上的第二舱门208。
在本发明的上述实施例中,清洗腔室和干燥腔室各有一个舱门,保证已洁净干燥的片盒可以通过干燥腔室的舱门取出,不受清洗腔室中的水汽影响,保证了片盒的干燥度。
基于同一发明思路,本发明实施例还提供了一种片盒清洗方法,应用于上述任一实施例中的片盒清洗装置,请参考图7,图7为本发明一实施例中的片盒清洗方法的流程示意图,所述片盒清洗方法包括:
步骤701:将待清洗的第一片盒固定在片盒支架上,所述片盒支架位于清洗腔室内部;
步骤702:对所述第一片盒进行清洗处理;
步骤703:控制隔离板打开,将所述片盒支架移动到干燥腔室内部;
步骤704:控制所述隔离板关闭,并对所述第一片盒进行干燥处理;
在本发明的上述实施例中,在同一个腔体内进行片盒的洁净处理过程,避免外部环境对片盒的污染,不需要将装置设置在洁净室内,降低了成本,同时用隔离板将腔体分割成两个区域,清洗处理和干燥处理在不同的区域进行,保持了干燥区域的干燥度,降低了干燥难度,省时节能。
在本发明的一些实施例中,如图8所示,所述步骤702包括:
步骤7021:控制所述片盒支架旋转,对所述第一片盒进行超纯水冲洗;
步骤7022:对所述第一片盒进行甩干,并控制所述片盒支架停止旋转;
所述步骤704包括:
步骤7041:控制所述隔离板关闭;
步骤7042:控制所述片盒支架旋转,对所述第一片盒进行洁净空气吹扫;
步骤7043:对所述第一片盒进行加热烘干,并控制所述片盒支架停止旋转;
其中,所述步骤7043中,加热烘干处理可以是红外光线照射,也可以是其它加热处理。
在本发明的上述实施例中,在清洗处理过程中对片盒进行超纯水冲洗,保证片盒的洁净,在干燥处理过程中对片盒进行气体吹扫烘干和加热烘干,保证了片盒的干燥度。
在本发明的一些实施例中,所述步骤702之后,其中,所述步骤702中的所述片盒支架为第一支架,还包括:
步骤801:将待清洗的第二片盒固定在第二支架上,所述第二支架位于所述清洗机构内部;
所述步骤704时,还包括:
步骤802:对所述第二片盒进行清洗处理;
其中,所述步骤802包括:
步骤8021:控制所述第一支架旋转,对所述第二片盒进行超纯水冲洗;
步骤8022:对所述第二片盒进行甩干,并控制所述第二支架停止旋转。
在本发明的上述实施例中,在清洗后的第一片盒进行干燥处理的同时,对待清洗的第二片盒进行清洗处理,有效地缩短了片盒洁净时间,提高了洁净效率。
在本发明的一些实施例中,所述步骤701之前还包括:
步骤700:通过第一舱门将所述第一片盒放入腔体内;
所述步骤704之后,还包括:
步骤705:通过第二舱门将所述第一片盒取出。
在本发明的上述实施例中,待清洗的片盒从第一舱门进入腔室,已洁净的片盒从第二舱门离开腔室,实现了片盒的脏净分离,避免了交叉污染,同时可以防止操作人员操作错误,将未清洗片盒当做已洁净片盒取走。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。