CN116313896A - 一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，涉及到货物运输领域，包括超声波清洗槽、驱动用于承载磁性晶圆的放置框进行上下运动的两电动伸缩杆，所述放置框的内腔竖直放置有若干个磁性晶圆，每个所述磁性晶圆的底部均安装有竖直向外倾斜张开设置的两承重永磁体，所述放置框两相对的侧壁上均安装有水平向外倾斜张开设置的两限位永磁体，且两所述限位永磁体分别位于所述磁性晶圆的两侧。通过倾斜设置的四个限位永磁体和两承重永磁体的配合可使得磁性晶圆稳定悬浮，以实现对磁性晶圆地无接触超声波清洗，使得磁性晶圆清洗的更加彻底且不会发生变形。

Description

一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置

技术领域

本发明涉及晶圆清洗技术领域，特别涉及一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。

晶圆根可分为带磁晶圆（即磁性晶圆）和不带磁晶圆（比较常见），针对磁性晶圆，为在其一端的端面上镀上一层强磁性的磁性薄膜，其为制作自旋电子芯片的基础材料，随后再进行光刻、刻蚀等复杂的加工工艺使得其上晶圆上带有电路，而在光刻、刻蚀等加工工艺后其上会沾有多种杂质，需要进行清洗，由于等离子清洗时产生的高温会对磁性薄膜的磁性产生影响，故一般采用水洗，其直接将磁性晶圆竖直放置在晶圆框架的限位槽中，然后晶圆框架放置在带有清洗液的超声波清洗槽中进行清洗，由于晶圆的外端与限位槽内壁接触，导致在清洗时其接触部位不能够彻底清洗干净（杂质容易积聚在此接触处，无法下落），同时晶圆与限位槽的接触部分容易因为超声波清洗槽工作产生的震动而形成快速碰撞，致使晶圆因碰撞而导致变形，因此，本申请提供了一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置来满足需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，通过倾斜设置的四个限位永磁体和两承重永磁体的配合可使得磁性晶圆稳定悬浮，以实现对磁性晶圆地无接触超声波清洗，使得磁性晶圆清洗的更加彻底且不会发生变形。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，包括超声波清洗槽、驱动用于承载磁性晶圆的放置框进行上下运动的两电动伸缩杆，所述放置框的内腔竖直放置有若干个磁性晶圆，且若干个所述磁性晶圆分别被多个所述隔磁板一一隔开，每个所述磁性晶圆的底部均安装有竖直向外倾斜张开设置的两承重永磁体，且所述两承重永磁体分别位于所述磁性晶圆的两侧，两所述承重永磁体的两端与所述放置框的两相对侧壁之间的距离相等，两所述承重永磁体与所述磁性晶圆相对的端面的磁极相同，所述放置框两相对的侧壁上均安装有水平向外倾斜张开设置的两限位永磁体，且两所述限位永磁体分别位于所述磁性晶圆的两侧，两所述限位永磁体与所述磁性晶圆的相对端的磁极相同，四组所述限位永磁体均位于两所述承重永磁体的上方。

优选的，还包括磁力甩干单元，每个所述磁性晶圆的两侧均固定安装有两所述磁力甩干单元，所述磁力甩干单元包括带有安装孔的筒体，所述筒体通过转轴转动安装有电磁铁，且所述电磁铁的轴心与所述磁性晶圆的轴心位于同一条直线上，所述筒体的侧端上固定有电机，且所述电机位于所述筒体内腔的输出轴通过齿轮与所述转轴位于所述筒体内腔的一端啮合连接，所述电磁铁的连接导线贯穿所述转轴并与所述筒体内的导电滑环的转动端连接，所述导电滑环的固定端连接导线贯穿所述筒体和所述放置框并与安装在所述超声波清洗槽外壁上的控制器电性连接，所述放置框上通过合页转动设置有密封盖。

优选的，所述放置框包括内回形板和位于所述内回形板***并通过连接柱固定连接的外回形板，且所述内回形板与所述外回形板之间设置有下流空隙，所述外回形板相对的两侧壁上均设置有与放置的所述磁性晶圆个数一致的若干个第一导流条，所述内回形板相对的两侧壁上均与所述第一导流条对应设置有的长条状的第一开口；

所述密封盖包括外盖板和位于所述外盖板内腔的内盖板，所述内盖板上开设有若干个与所述磁性晶圆相对应的长条状的第二开口，所述外盖板的内腔固定有若干个与所述第二开口相对设置第二导流条，所述内盖板固定有U形连接板，且所述U形连接板的上端以及侧壁分别与所述外盖板的内腔顶部以及侧壁密封固定，所述内盖板靠近所述合页的一端与所述外盖板的内壁设置有对接空隙；

所述第一导流条和第二导流条的水平截面均为等腰三角形结构，所述第一开口和所述第二开口的水平截面均为等腰梯形结构，所述第一开口和所述第二开口的窄口端分别与所述第一导流条和第二导流条尖端相对设置。

优选的，所述第一导流条和第二导流条的两斜面端上均衔接有带有进液缺口的螺旋形管道。

优选的，还包括伸缩软管，且所述伸缩软管的上端密封固定在所述对接空隙内，所述伸缩软管的下端固定密封在所述下流空隙内。

优选的，所述放置框的后端面上固定有L形板，且所述L形板的上端位于所述放置框上端面的上方。

优选的，所述内回形板、所述外回形板、所述外盖板、所述内盖板、所述第一导流条和所述第二导流条的表面均设置有疏水涂层。

综上，本发明的技术效果和优点：

1、本发明结构合理，通过倾斜设置的四个限位永磁体和两承重永磁体的配合可使得磁性晶圆稳定悬浮，以实现对磁性晶圆地无接触超声波清洗，使得磁性晶圆清洗的更加彻底且不会发生变形；

2、本发明中，还包括磁力甩干单元，可带动磁性晶圆进行快速旋转，通过离心力的作用可去除将磁性晶圆上沾有的清洗液，可实现对磁性晶圆进行无接触快速甩干

3、本发明中。设置有第一导流条、第二导流条、第一开口和第二开口，使得液体与外回形板的内壁的碰撞溅射点远离第一开口，进而降低液提高第一开口的窄口再溅射汇磁性晶圆上的可能

4、本发明中，设置有螺旋形管道，可通过改变液滴的运动路径进而消耗掉液体的动能，可有效避免液滴发生碰撞溅射。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明拆分结构示意图；

图3为本发明图2中超声波清洗槽内部结构示意图；

图4为本发明图3中密封盖拆分结构示意图；

图5为本发明图4中外盖板仰视结构示意图；

图6为本发明图3中磁力甩干单元结构示意图；

图7为本发明图6中筒体剖面结构示意图；

图8为本发明图3中超声波清洗槽局部剖面结构示意图；

图9为本发明图3中第一导流条与第一开口位置结构示意图；

图10为本发明螺旋形管道结构示图。

图中：1、超声波清洗槽；2、放置框；21、内回形板；22、外回形板；23、连接柱；24、第一开口；25、第一导流条；26、螺旋形管道；3、密封盖；31、外盖板；32、内盖板；33、第二开口；34、U形连接板；35、伸缩软管；36、第二导流条；4、电动伸缩杆；5、合页；6、隔磁板；7、限位永磁体；8、承重永磁体；9、磁力甩干单元；91、电机；92、筒体；93、电磁铁；94、转轴；95、齿轮；96、导电滑环；10、L形板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参考图1-3所示的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，包括超声波清洗槽1、驱动用于承载磁性晶圆的放置框2进行上下运动的两电动伸缩杆4，放置框2的内腔竖直放置有若干个磁性晶圆，且若干个磁性晶圆分别被多个隔磁板6一一隔开，每个磁性晶圆的底部均安装有竖直向外倾斜张开设置的两承重永磁体8，且两承重永磁体8分别位于磁性晶圆的两侧，两承重永磁体8的两端与放置框2的两相对侧壁之间的距离相等，两承重永磁体8与磁性晶圆相对的端面的磁极相同，放置框2两相对的侧壁上均安装有水平向外倾斜张开设置的两限位永磁体7，且两限位永磁体7分别位于磁性晶圆的两侧，两限位永磁体7与磁性晶圆的相对端的磁极相同，四组限位永磁体7均位于两承重永磁体8的上方，在对磁性晶圆进行清洗时，可将磁性晶圆竖直放置在两承重永磁体8以及四个限位永磁体7之间，通过同名磁极相斥的原理，倾斜设置的两承重永磁体8均可对磁性晶圆产生一个斜向上且大小相等的磁力作用，两磁力的合力方向为竖直向上，而磁性晶圆的重力竖竖直向下，其合力与重力抵消，可使得磁性晶圆悬浮，为保证磁性晶圆的放置到位还倾斜设置了四个限位永磁体7对其进行限位，当磁性晶圆在放置时，其磁性晶圆的环形外沿与同侧的两限位永磁体7距离不一致时，通过同名磁极相斥的原理，靠近环形外沿的同侧两限位永磁体7对磁性晶圆形成的斥力可推动磁性晶圆做远离运动，并最终使得磁性晶圆的环形外沿两侧距离同侧的两限位永磁体7距离一致，通过四限位永磁体7的配合，使得磁性晶圆所受的重力与两承重永磁体8产生的斥力在同一条直线上，通过两承重永磁体8和四个限位永磁体7的配合可使得磁性晶圆稳定悬浮，磁性晶圆放置完毕后，可通过电动伸缩杆将放置框2浸没在清洗液中进行超声波清洗，清洗完毕后取下磁性晶圆即可，采用悬浮清洗，使得磁性晶圆清洗的更加彻底且不会发生变形。

作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图2、图6和图7所示，还包括磁力甩干单元9，每个磁性晶圆的两侧均固定安装有两磁力甩干单元9，磁力甩干单元9包括带有安装孔的筒体92，筒体92通过转轴94转动安装有电磁铁93，且电磁铁93的轴心与磁性晶圆的轴心位于同一条直线上，筒体92的侧端上固定有电机91，且电机91位于筒体92内腔的输出轴通过齿轮95与转轴94位于筒体92内腔的一端啮合连接，电磁铁93的连接导线贯穿转轴94并与筒体92内的导电滑环96的转动端连接，导电滑环96的固定端连接导线贯穿筒体92和放置框2并与安装在超声波清洗槽1外壁上的控制器电性连接，放置框2上通过合页5转动设置有密封盖3，清洗完毕后，通过电动伸缩杆4将放置框2移出超声波清洗槽1，此时，密封盖3为盖合状态，通过控制器控制若干个电磁铁93同时通电，此时位于磁性晶圆两侧且相对设置的两电磁铁93对磁性晶圆产生的大小相同且方向相反的斥力作用，可对磁性晶圆形成夹持固定，此时可控制若干个电机91同时工作，带动相对的两电磁铁93进行快速旋转，而在磁力的作用下，可带动磁性晶圆进行快速旋转，通过离心力的作用可去除将磁性晶圆上沾有的清洗液，可实现对磁性晶圆进行无接触快速甩干。

需要注意的是，由于在两承重永磁体8和四个限位永磁体7的作用下磁性晶圆稳定悬浮，此时在安装磁力甩干单元9时只需要将电磁铁93的轴心保持与磁性晶圆的轴心一致即可，使得磁性晶圆在两电磁铁93的斥力夹持作用下做稳定地旋转运动，可避免磁性晶圆因因离心力作用被甩出导致发生碰撞损坏。

作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图3-5和图9所示，放置框2包括内回形板21和位于内回形板21***并通过连接柱23固定连接的外回形板22，且内回形板21与外回形板22之间设置有下流空隙，外回形板22相对的两侧壁上均设置有与放置的磁性晶圆个数一致的若干个第一导流条25，内回形板21相对的两侧壁上均与第一导流条25对应设置有的长条状的第一开口24；密封盖3包括外盖板31和位于外盖板31内腔的内盖板32，内盖板32上开设有若干个与磁性晶圆相对应的长条状的第二开口33，外盖板31的内腔固定有若干个与第二开口33相对设置第二导流条36，内盖板32固定有U形连接板34，且U形连接板34的上端以及侧壁分别与外盖板31的内腔顶部以及侧壁密封固定，内盖板32靠近合页5的一端与外盖板31的内壁设置有对接空隙；第一导流条25和第二导流条36的水平截面均为等腰三角形结构，第一开口24和第二开口33的水平截面均为等腰梯形结构，第一开口24和第二开口33的窄口端分别与第一导流条25和第二导流条36尖端相对设置，在利用磁力甩干单元9对磁力晶圆进行甩干时，，对于甩向放置框2内壁方向的液滴，其可沿着第一开口24进入下流空隙内，第一开口24设置为等腰梯形结构，通过其斜面的作用，可对进入其内腔的液体起到聚拢和导向的作用，并使得其最终从窄口处飞出并与第一导流条25的尖端接触并被其尖端切分成两份后沿着其斜面做远离第一开口2424的运动，使得液体与外回形板22的内壁的碰撞溅射点远离第一开口24，进而降低液提高第一开口24的窄口再溅射汇磁性晶圆上的可能，有利于磁性晶圆的快速甩干，对于甩向上方的液滴，其第二开口33与第二导流条36与第一开口24和第一导流条25的作用相同。

需要注意的是，其窄口的宽度不易过大，控制在0.2-1mm之间，当窄口宽度过大时，可提高液体碰撞溅射后重新附着在磁性晶圆上的可能，且无法使得汇聚导流后的液体与尖端接触被切成两份后沿着其斜面进行运动，当窄口宽度过小时，不利于汇聚导流后的液滴从窄口处的大量排出。

在本实施例中，如图10所示，第一导流条25和第二导流条36的两斜面端上均衔接有带有进液缺口的螺旋形管道26，其沿着第一导流条25或第二导流条36斜面运动的液滴通过进液缺口进入螺旋形管道26的内腔并沿着其管道内壁做螺旋运动，当液滴的动能消耗完毕后，对于放置框2内的螺旋形管道26，其液滴可通过自身重力作用下落至超声波清洗槽1中，而对于密封盖3中的螺旋形管道26，其的液滴在消耗完动能后将停留在螺旋形管道26内，可通过旋转密封盖3使得此液滴从对接空隙流动至下流空隙中并最终排向超声波清洗槽1中，螺旋形管道26的设置，可通过改变液滴的运动路径进而消耗掉液体的动能，可有效避免液滴发生碰撞溅射。

需要注意的是，螺旋形管道26的其两端均为开口设置。

在本实施例中，如图8所示，还包括伸缩软管35，且伸缩软管35的上端密封固定在对接空隙内，伸缩软管35的下端固定密封在下流空隙内，在旋转密封盖3时，为防止从对接空隙内留下的液滴滴落至磁性晶圆上，故设置了伸缩软管35，可有效防止螺旋形管道26内液滴滴落至磁性晶圆上，同时因其具有一定的柔形和伸缩性，使得其不影响密封盖3的旋转操作。

在本实施例中，如图1所示，放置框2的后端面上固定有L形板10，且L形板10的上端位于放置框2上端面的上方，当磁性晶圆清洗完毕后，旋转密封盖3，可将密封盖3的上端与L形板10形成接触，利用L形板10对密封盖3进行倾斜支撑，可防止密封盖3的上端与超声波清洗槽1的侧端接触，不利于操作人员旋转密封盖3对超声波清洗槽1进行盖合。

作为本实施例中的一种优选地实施方式，图中未画出，内回形板21、外回形板22、外盖板31、内盖板32、第一导流条25和第二导流条36的表面均设置有疏水涂层，可有效防止超声波清洗槽1和密封盖3挂液，有利于液滴的下流

本发明工作原理：在对磁性晶圆进行清洗时，可将磁性晶圆竖直放置在两承重永磁体8以及四个限位永磁体7之间，通过同名磁极相斥的原理，倾斜设置的两承重永磁体8均可对磁性晶圆产生一个斜向上且大小相等的磁力作用，两磁力的合力方向为竖直向上，而磁性晶圆的重力竖竖直向下，其合力与重力抵消，可使得磁性晶圆悬浮，为保证磁性晶圆的放置到位还倾斜设置了四个限位永磁体7对其进行限位，当磁性晶圆在放置时，其磁性晶圆的环形外沿与同侧的两限位永磁体7距离不一致时，通过同名磁极相斥的原理，靠近环形外沿的同侧两限位永磁体7对磁性晶圆形成的斥力可推动磁性晶圆做远离运动，并最终使得磁性晶圆的环形外沿两侧距离同侧的两限位永磁体7距离一致，通过四限位永磁体7的配合，使得磁性晶圆所受的重力与两承重永磁体8产生的斥力在同一条直线上，通过两承重永磁体8和四个限位永磁体7的配合可使得磁性晶圆稳定悬浮，磁性晶圆放置完毕后，可通过电动伸缩杆将放置框2浸没在清洗液中进行超声波清洗，清洗完毕后取下磁性晶圆即可，采用悬浮清洗，使得磁性晶圆清洗的更加彻底且不会发生变形；

还包括磁力甩干单元9，可带动磁性晶圆进行快速旋转，通过离心力的作用可去除将磁性晶圆上沾有的清洗液，可实现对磁性晶圆进行无接触快速甩干；

设置有第一导流条25、第二导流条36、第一开口24和第二开口33，使得液体与外回形板22的内壁的碰撞溅射点远离第一开口24，进而降低液提高第一开口24的窄口再溅射汇磁性晶圆上的可能；

设置有螺旋形管道26，可通过改变液滴的运动路径进而消耗掉液体的动能，可有效避免液滴发生碰撞溅射。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，包括超声波清洗槽（1）、驱动用于承载磁性晶圆的放置框（2）进行上下运动的两电动伸缩杆（4），其特征在于：所述放置框（2）的内腔竖直放置有若干个磁性晶圆，且若干个所述磁性晶圆分别被多个所述隔磁板（6）一一隔开，每个所述磁性晶圆的底部均安装有竖直向外倾斜张开设置的两承重永磁体（8），且所述两承重永磁体（8）分别位于所述磁性晶圆的两侧，两所述承重永磁体（8）的两端与所述放置框（2）的两相对侧壁之间的距离相等，两所述承重永磁体（8）与所述磁性晶圆相对的端面的磁极相同，所述放置框（2）两相对的侧壁上均安装有水平向外倾斜张开设置的两限位永磁体（7），且两所述限位永磁体（7）分别位于所述磁性晶圆的两侧，两所述限位永磁体（7）与所述磁性晶圆的相对端的磁极相同，四组所述限位永磁体（7）均位于两所述承重永磁体（8）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：还包括磁力甩干单元（9），每个所述磁性晶圆的两侧均固定安装有两所述磁力甩干单元（9），所述磁力甩干单元（9）包括带有安装孔的筒体（92），所述筒体（92）通过转轴（94）转动安装有电磁铁（93），且所述电磁铁（93）的轴心与所述磁性晶圆的轴心位于同一条直线上，所述筒体（92）的侧端上固定有电机（91），且所述电机（91）位于所述筒体（92）内腔的输出轴通过齿轮（95）与所述转轴（94）位于所述筒体（92）内腔的一端啮合连接，所述电磁铁（93）的连接导线贯穿所述转轴（94）并与所述筒体（92）内的导电滑环（96）的转动端连接，所述导电滑环（96）的固定端连接导线贯穿所述筒体（92）和所述放置框（2）并与安装在所述超声波清洗槽（1）外壁上的控制器电性连接，所述放置框（2）上通过合页（5）转动设置有密封盖（3）。

3.根据权利要求2所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：所述放置框（2）包括内回形板（21）和位于所述内回形板（21）***并通过连接柱（23）固定连接的外回形板（22），且所述内回形板（21）与所述外回形板（22）之间设置有下流空隙，所述外回形板（22）相对的两侧壁上均设置有与放置的所述磁性晶圆个数一致的若干个第一导流条（25），所述内回形板（21）相对的两侧壁上均与所述第一导流条（25）对应设置有的长条状的第一开口（24）；

所述密封盖（3）包括外盖板（31）和位于所述外盖板（31）内腔的内盖板（32），所述内盖板（32）上开设有若干个与所述磁性晶圆相对应的长条状的第二开口（33），所述外盖板（31）的内腔固定有若干个与所述第二开口（33）相对设置第二导流条（36），所述内盖板（32）固定有U形连接板（34），且所述U形连接板（34）的上端以及侧壁分别与所述外盖板（31）的内腔顶部以及侧壁密封固定，所述内盖板（32）靠近所述合页（5）的一端与所述外盖板（31）的内壁设置有对接空隙；

所述第一导流条（25）和第二导流条（36）的水平截面均为等腰三角形结构，所述第一开口（24）和所述第二开口（33）的水平截面均为等腰梯形结构，所述第一开口（24）和所述第二开口（33）的窄口端分别与所述第一导流条（25）和第二导流条（36）尖端相对设置。

4.根据权利要求3所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：所述第一导流条（25）和第二导流条（36）的两斜面端上均衔接有带有进液缺口的螺旋形管道（26）。

5.根据权利要求3所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：还包括伸缩软管（35），且所述伸缩软管（35）的上端密封固定在所述对接空隙内，所述伸缩软管（35）的下端固定密封在所述下流空隙内。

6.根据权利要求3所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：所述放置框（2）的后端面上固定有L形板（10），且所述L形板（10）的上端位于所述放置框（2）上端面的上方。

7.根据权利要求3所述的一种适用于磁性晶圆的磁悬浮清洗装置，其特征在于：所述内回形板（21）、所述外回形板（22）、所述外盖板（31）、所述内盖板（32）、所述第一导流条（25）和第二导流条（36）的表面均设置有疏水涂层。

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