CN113369229A - 晶圆刷洗机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶圆刷洗机，包括架体及设置在架体上的清洗机构，其中，清洗机构包括：清洗槽，包括清洗台；夹持升降单元，设置在清洗槽内且可相对于清洗槽升降，用以将目标物进行夹持固定；清洗单元，设置在清洗槽的一侧，用以对目标物的表面进行清洗；以及翻转单元，设置在清洗槽的一侧，用以将目标物夹持并翻转；其中，夹持升降单元包括与清洗台连接的升降杆及与与清洗台连接的夹持件，夹持件上设置有与目标物进行卡合的凹槽，从而提高目标物的清洗效率和清洗效果，同时还可以提高目标物的合格率。

Description

晶圆刷洗机
技术领域
本发明涉及一种晶圆刷洗机。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。随着半导体器件关键尺寸的不断缩小以及新材料的引入，在晶圆的生产加工过程中，对晶圆表面的洁净度要求越来越严苛，通常需要进行多次清洗，以去除晶圆上沾附的污垢及工艺液。
目前，对晶圆的清洗通常分为槽式清洗和单片清洗两种方式；槽式清洗即把若干晶圆放到清洗槽内清洗，能够同时实现若干晶圆的清洗，具有较高的清洗效率，但对晶圆的清洗效果差，且从晶圆上清洗下来的污染物仍留存在清洗液中，会对晶圆造成二次污染，为避免晶圆的交叉污染，提高晶圆的清洗效果，单片清洗方式正逐渐取代槽式清洗，但目前仍没有专门用于晶圆单片清洗的清洗设备，晶圆的单片清洗仍多依靠人工完成，人工清洗不但效率低，劳动强度大，且由于刷片人员操作不细心等各种原因，易划伤晶圆，导致晶圆直接报废或降级处理，影响晶圆的生产质量及产品合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效率高、且清洗过程中不会对晶圆造成损伤的晶圆刷洗机。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆刷洗机，包括架体及设置在架体上的清洗机构，其中，所述清洗机构包括：
清洗槽，包括清洗台；
夹持升降单元，设置在所述清洗槽内且可相对于所述清洗槽升降，用以将目标物进行夹持固定；
清洗单元，设置在所述清洗槽的一侧，用以对所述目标物的表面进行清洗；以及
翻转单元，设置在所述清洗槽的一侧，用以将所述目标物夹持并翻转；
其中，所述夹持升降单元包括与所述清洗台连接的升降杆及与与所述清洗台连接的夹持件，所述夹持件上设置有与所述目标物进行卡合的凹槽。
进一步地，所述凹槽上设置有接触面，所述接触面与所述晶圆表面接触。
进一步地，所述翻转单元包括与电机连接的卡持臂和用以卡持所述目标物的卡持部，所述卡持部设置在所述卡持臂上。
进一步地，所述清洗单元包括用以对所述目标物进行清洗的清洗件，所述清洗件包括用以提供喷洗液体的气体管道和液体管道、以及与所述气体管道、液体管道连通的喷嘴。
进一步地，所述喷嘴包括喷嘴内芯和套设于所述喷嘴内芯外侧的喷嘴外壳，所述喷嘴内芯上开设有通道，所述喷嘴内芯与所述喷嘴外壳之间形成有环形腔，所述通道与所述液体管道和气体通道中的一个连通，所述环形腔与所述液体管道和气体管道中的另一个连通。
进一步地，所述晶圆刷洗机还包括上料机构和下料机构，所述上料机构用以为所述清洗机构提供所述目标物，所述下料机构用以放置清洗完成后的所述目标物。
进一步地，所述上料机构包括用以放置若干所述目标物的平台、设置在所述平台一侧的喷淋单元，所述喷淋单元对所述平台上的若干所述目标物湿润。
进一步地，所述上料机构还包括传感器，所述传感器用以确定所述目标物的位置。
进一步地，所述晶圆刷洗机还包括传送机构，所述传送机构用以传送所述目标物。
进一步地，所述传送机构包括设置在所述上料机构与所述清洗机构之间的第一传送机构和设置在所述清洗机构与所述下料机构之间的第二传送机构，所述第一传送机构将与所述传感器确定后的目标物传送至所述清洗机构，所述第二传送机构用以将所述清洗机构清洗后的所述目标物传送至所述下料机构。
本发明的有益效果在于：通过设置清洗槽、用以夹持目标物的夹持升降单元、用以清洗目标物的清洗单元以及翻转单元，使得在清洗目标物的过程中，清洗单元对清洗槽内的目标物进行清洗后，夹持升降单元将目标物翻转后再次清洗，从而提高目标物的清洗效率和清洗效果，同时还可以提高目标物的合格率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的晶圆刷洗机的整体结构示意图；
图2为图1所示的晶圆刷洗机另一方向上的结构示意图；
图3为图2所示的晶圆刷洗机的部分结构放大图；
图4为图2所示的晶圆刷洗机的上料单元的结构示意图；
图5为图2所示的晶圆刷洗机的清洗件的结构示意图；
图6为图5所示的清洗件的剖面图；
图7为图2所示的晶圆刷洗机的夹持件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明的一较佳实施例的晶圆刷洗机100用以去除晶圆来料表面污染、生产过程中环境所致的晶圆表面的污染或是工艺过程中产生的粘附于晶圆表面的微颗粒等。
请参见图2，晶圆刷洗机100包括架体1、设置在架体1上的清洗机构2、设置在清洗机构2一侧的上料机构3和下料机构4、以及用以传送目标物的传送机构5。其中，传送机构5包括设置在上料机构3与清洗机构2之间的第一传送机构51和设置在清洗机构2与下料机构4之间的第二传送机构52。在本实施例中，目标物为晶圆，该晶圆刷洗机100在工作时，将若干晶圆放置在上料机构3内，第一传送机构51将上料机构3内的晶圆传送至清洗机构2内，当清洗机构2完成对晶圆的清洗后，第二传送机构52将清洗机构2内清洗后的晶圆传送至下料机构4。需要说明的是，本实施例中，第一传送机构51和第二传送机构52均为机械手臂，且该机械手臂仅有一个自由度运动方向，即水平传送，以实现通过第一传送机构51将晶圆从上料机构3传送至清洗机构2后，在通过第二传送机构52将清洗单元23清洗后的晶圆传送至下料机构4，而机械手臂的结构为现有技术，在此不做赘述。
请参见图2和图4，上料机构3包括用以放置晶圆的平台31和设置在平台31一侧的喷淋单元32，该喷淋单元32用以对平台31上的若干晶圆进行喷水湿润，以使得部分沾有化学品的晶圆能够保持湿润。
请参见图4，上料机构3还包括设置在平台31一侧的传感器33，本实施例中，该传感器33为位置传感器33，以确定晶圆的位置。具体的，当设置在平台31一侧的喷淋单元32对平台31上的晶圆进行湿润后，位置传感器33对平台31上的若干晶圆进行扫描，并根据用户要求确定需求进行清洗的晶圆数量，第一传送机构51将需要清洗且经过位置传感器33确定后的晶圆传送至清洗机构2，以实现对平台31上若干晶圆的表面进行清洗。
请参见图3，清洗机构2包括设置在架体1内的清洗槽21、设置在清洗槽21内且可相对于清洗槽21升降的夹持升降单元22、以及设置在清洗槽21一侧的清洗单元23。其中，夹持升降单元22用以对晶圆进行夹持固定，清洗单元23用以对清洗槽21内被夹持升降单元22固定的晶圆进行清洗。
夹持升降单元22包括与清洗台211连接的升降杆(未图示)和与清洗台211连接的夹持件221。具体的，升降杆的一端与清洗台211的下表面连接，升降杆的另一端与第一电机(未图示)连接，当启动电机时，第一电机输出轴带动升降杆于该晶圆刷洗机100的高度方向上上下移动，以便于晶圆清洗时更加方便。当清洗单元23对该晶圆完成清洗后，第一电机带动清洗台211和夹持件221高速旋转，以使得完成清洗后的晶圆能够快速干燥。请参见图7，夹持件221上设置有与晶圆的边缘进行卡合的凹槽2211。具体的，该凹槽2211呈台阶状，且凹槽2211包括止挡部2212和接触面(未标号)。其中，接触面用以与晶圆的表面接触，并且止挡部2212高于接触面，以使得晶圆可以平稳的卡持在凹槽2211内，同时，以防止清洗台211带动晶圆高速旋转时，晶圆发生滑落。在本实施例中，清洗台211上设置有8个夹持件221，且每2个夹持件221为一组，4组夹持件221沿清洗台211均匀设置，在其他实施例中，夹持件221还可以设置为其他个数，只要达到上述效果即可。
请参见图3，清洗单元23包括用以对晶圆进行清洗的清洗件231，该清洗件231包括用以提供喷洗液体的气体管道232和液体管道233、以及与气体管道232、液体管道233连通且设置在清洗槽21上方的喷嘴234。请参见图5和图6，喷嘴234包括喷嘴内芯2341和套设于喷嘴内芯2341外侧的喷嘴外壳2342，且喷嘴内芯2341沿轴向上开设有通道2343，喷嘴内芯2341与喷嘴外壳2342之间形成有环形腔2344，通道2343和环形腔2344的其中一个与气体管道232连通，通道2343和环形腔2344中的另一个与液体管道233连通，以使得喷嘴234能够喷出清洗晶圆所需要的喷洗液体。在本实施例中，通道2343与气体管道232连通，环形腔2344与液体管道233连通，具体的，通道2343远离清洗槽21的一端开设有与气体管道232连通的进气口2347，通道2343的靠近清洗槽21的一端形成有出气口2348；喷嘴外壳2342远离清洗槽21的一端开设有进液口2345，喷嘴外壳2342靠近清洗槽21的一端开设有出水口2346，且该出水口2346环绕设置在喷气口2348的外侧，以使得喷气口2348和出液口2346所喷出的气体和液体在喷气口2348和出液口2346的外部混合并雾化，从而实现对晶圆表面的清洗。在其他实施例中，还可以将通道2343与气体通道2343连通，将环形腔2344与液体管道233连通，也可以实现气体与液体在喷嘴234外部混合，也可以达到上述效果，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
请参见图3，为了实现一次性清洗整个晶圆的表面，清洗机构2还包括设置在清洗槽21一侧的翻转单元24，该翻转单元24用以将晶圆夹持并翻转。具体的，翻转单元24包括两个卡持臂241和连接驱动气缸(未标号)与两个卡持臂241的传动件242，驱动气缸通过传动件242使得两个卡持臂241相互靠近或远离，进而使得两个卡持臂241与晶圆的卡持或释放。具体的，传动件242包括连接轴(未图示)和设置在连接轴两侧并连接两个卡持臂241的导向槽(未图示)，施加外力于驱动气缸，驱动气缸输出轴推动连接轴转动，以使得两个卡持臂241沿导向槽相向运动或相背运动，从而实现两个卡持臂241与晶圆的卡持或释放。
为了保证卡持臂241能够卡持住晶圆的同时，也可以减小卡持臂241晶圆的接触面积，以防止晶圆表面划伤，卡持臂241上还设置有卡持部2411，施加外力于驱动气缸，驱动气缸输出轴推动连接轴转动，以使得两个卡持臂241沿导向槽相向运动或相背运动，从而实现卡持部2411与晶圆的卡持或释放。本实施例中，卡持部2411设置有4个，4个卡持部2411均匀设置在两个卡持臂241上。在其他实施例中，卡持部2411的数量还可以设置为其他。
为了实现两个卡持臂241的翻转，翻转单元24还包括连接两个卡持臂241与电机(未图示)输出轴的连接件(未标号)，电机启动使得输出轴转动，并通过连接件使得两个卡持臂241翻转，以实现对晶圆表面的清洗。
清洗槽21包括清洗台211和外壁212，该清洗台211与升降杆连接，清洗槽21的底部开设有出水孔213，以便于将清洗单元23对晶圆清洗后残留的污水通过出水孔213和排水管(未图示)排出，避免下一个晶圆在清洗过程中造成污染。外壁212围设置在清洗台211外侧，以防止清洗单元23在对晶圆进行清洗时，液体迸溅。
综上所述：在使用该晶圆刷洗机100时，先将若干晶圆通过平台31放置在上料机构3内，喷淋单元32对若干晶圆进行湿润后，位置传感器33对待清洗的晶圆进行确定位置，第一传送机构51将位置传感器33确定的待清洗晶圆放置在夹持件221的凹槽2211内，清洗单元23对晶圆进行冲洗后，升降杆带动清洗台211和夹持件221上升，此时，翻转组件的两个卡持臂241相互远离并朝向晶圆移动，当两个卡持臂241移动至与晶圆为同一水平线时，两个卡持臂241相互靠近，卡持部2411与晶圆的边缘接触并卡持晶圆，电机驱动两个卡持臂241翻转后，将该晶圆再一次放置在夹持件221的凹槽2211内，清洗单元23对未清洁面进行清洗后，升降杆带动清洗台211和夹持件221高速旋转，以使得清洗后的晶圆表面的液体快速干燥，第二传送机构52将干燥结束的晶圆传送至下料机构4，以完成整个晶圆的表面清洗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆刷洗机，其特征在于，包括架体及设置在架体上的清洗机构，其中，所述清洗机构包括：
清洗槽，包括清洗台；
夹持升降单元，设置在所述清洗槽内且可相对于所述清洗槽升降，用以将目标物进行夹持固定；
清洗单元，设置在所述清洗槽的一侧，用以对所述目标物的表面进行清洗；以及
翻转单元，设置在所述清洗槽的一侧，用以将所述目标物夹持并翻转；
其中，所述夹持升降单元包括与所述清洗台连接的升降杆及与与所述清洗台连接的夹持件，所述夹持件上设置有与所述目标物进行卡合的凹槽。
2.如权利要求1所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述凹槽上设置有接触面，所述接触面与所述晶圆表面接触。
3.如权利要求1所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述翻转单元包括与电机连接的卡持臂和用以卡持所述目标物的卡持部，所述卡持部设置在所述卡持臂上。
4.如权利要求1所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述清洗单元包括用以对所述目标物进行清洗的清洗件，所述清洗件包括用以提供喷洗液体的气体管道和液体管道、以及与所述气体管道、液体管道连通的喷嘴。
5.如权利要求4所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述喷嘴包括喷嘴内芯和套设于所述喷嘴内芯外侧的喷嘴外壳，所述喷嘴内芯上开设有通道，所述喷嘴内芯与所述喷嘴外壳之间形成有环形腔，所述通道与所述液体管道和气体通道中的一个连通，所述环形腔与所述液体管道和气体管道中的另一个连通。
6.如权利要求1所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述晶圆刷洗机还包括上料机构和下料机构，所述上料机构用以为所述清洗机构提供所述目标物，所述下料机构用以放置清洗完成后的所述目标物。
7.如权利要求6所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述上料机构包括用以放置若干所述目标物的平台、设置在所述平台一侧的喷淋单元，所述喷淋单元对所述平台上的若干所述目标物湿润。
8.如权利要求7所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述上料机构还包括传感器，所述传感器用以确定所述目标物的位置。
9.如权利要求8所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述晶圆刷洗机还包括传送机构，所述传送机构用以传送所述目标物。
10.如权利要求9所述的晶圆刷洗机，其特征在于，所述传送机构包括设置在所述上料机构与所述清洗机构之间的第一传送机构和设置在所述清洗机构与所述下料机构之间的第二传送机构，所述第一传送机构将与所述传感器确定后的目标物传送至所述清洗机构，所述第二传送机构用以将所述清洗机构清洗后的所述目标物传送至所述下料机构。
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