一种半导体晶圆清洗装置

摘要

本发明公开了一种半导体晶圆清洗装置，属于半导体技术领域。一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜和清洗柜，补液柜连接于清洗柜顶部，清洗柜内部设置有夹装组件和清洗机构，清洗柜底壁连接有底板，底板和补液柜顶壁均开设有第一孔洞相连通，底板顶部连接有丝杆，丝杆设置有若干组，若干组丝杆外壁连接有升降板，转动组件连接于升降板内壁，清洗柜内壁连接有滑杆，滑杆外壁滑动连接有滑动块，夹装组件连接于滑动块外壁，夹装组件输出端连接有晶圆片；本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。

权利要求

1.一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜(102)和清洗柜(103)，其特征在于，所述补液柜(102)连接于清洗柜(103)顶部，所述清洗柜(103)内部连接有蓄水箱，所述清洗柜(103)内部设置有夹装组件和清洗机构，所述夹装组件与清洗机构相配合，所述清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，所述喷淋组件和吸附组件均与转动组件相配合，所述清洗柜(103)底壁连接有底板(1)，所述底板(1)和补液柜(102)顶壁均开设有第一孔洞(110)相连通，所述底板(1)顶部连接有丝杆(206)，所述丝杆(206)设置有若干组，若干组所述丝杆(206)外壁连接有升降板(101)，所述转动组件连接于升降板(101)内壁，所述清洗柜(103)内壁连接有滑杆(106)，所述滑杆(106)外壁滑动连接有滑动块(302)，所述夹装组件连接于滑动块(302)外壁，所述夹装组件输出端连接有晶圆片(310)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述转动组件包括转动电机(107)、主动带轮(202)、 三组从动带轮(204)，所述转动电机(107)连接于升降板(101)侧壁，所述转动电机(107)输出端连接有第一齿轮(2)，所述第一齿轮(2)啮合连接有第二齿轮(201)，所述主动带轮(202)连接于第二齿轮(201)顶壁，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)均转动连接于升降板(101)底壁，所述主动带轮(202)和第二齿轮(201)均转动连接于丝杆(206)外壁，所述主动带轮(202)和第二齿轮(201)均设置有螺纹与丝杆(206)相配合。

3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述主动带轮(202)外壁连接有皮带(203)，所述主动带轮(202)通过皮带(203)与三组从动带轮(204)相连接，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)均穿过升降板(101)顶壁并向上延伸，所述主动带轮(202)和三组从动带轮(204)延伸端均连接有转动辊(205)，所述转动辊(205)和从动带轮(204) 均与丝杆(206)相配合，所述转动辊(205)和从动带轮(204)均设置有螺纹与丝杆(206)相配合。

4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)顶壁开设有第二孔洞，所述第二孔洞内壁转动连接有转动环(207)，所述转动环(207)外壁开设有转动槽，四组所述转动辊(205)均与转动槽相配合。

5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)侧壁连接有水泵(109)，所述水泵(109)抽水端与蓄水箱相连通，所述转动环(207)内壁设置有喷淋头(208)，所述喷淋头(208)设置有两组，所述喷淋头(208)与水泵(109)输水端相连通，所述升降板(101)底部可拆卸连接有接水桶(111)，所述接水桶(111)与第一孔洞(110)和转动环(207)相配合。

6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降板(101)侧壁连接有负压泵(108)，所述转动环(207)内壁开设有吸附口(209)，所述转动环(207)顶壁和底壁均开设有吸附孔(210)，所述吸附口(209)与两组喷淋头(208)相配合，所述吸附孔(210)和吸附口(209)均与负压泵(108)相连通。

7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述夹装组件包括气缸(3)和连接架(301)，所述气缸(3)连接于连接架(301)顶部，所述连接架(301)连接于滑动块(302)外壁，所述气缸(3)输出端穿过连接架(301)和滑动块(302)底壁并向下延伸，所述气缸(3)延伸端连接有齿板(303)，所述气缸(3)输出端与滑动块(302)相配合。

8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述齿板(303)啮合连接有半齿轮(304)，所述半齿轮(304)转动连接于连接架(301)内壁，所述半齿轮(304)侧壁连接有第一连接杆(305)，所述连接架(301)底部转动连接有第二连接杆(306)，所述第一连接杆(305)和第二连接杆(306)远离连接架(301)的一端转动连接有转动杆(307)，所述转动杆(307)远离第二连接杆(306)的一端连接有夹紧杆(308)，所述半齿轮(304)对称设置有两组，所述夹紧杆(308)侧壁连接有承片装置(309)，所述承片装置(309)内装载有10‑20片晶圆片(310)。

9.根据权利要求8所述的一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗柜(103)侧壁开设有观察窗(104)，所述清洗柜(103)顶部设置有报警灯(105)。

说明书

一种半导体晶圆清洗装置

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆清洗装置。

背景技术

[0002] 半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的基础是硅材料工业，晶圆的原始材料是硅，晶圆表面的污染物会严重影响器件的性能、可靠性和成品率，随着微电子技
术的飞速发展以及人们要求的提高，污染物对器件的影响也愈加突出，在晶圆的工艺制造
过程中，不可避免遭到尘埃、金属、有机物和无机物的污染，这些污染很容易造成其表面缺
陷及孔内污垢，产生发射点、黑点、暗斑等，导致晶圆的良品率下降，使得晶圆的质量不稳定
以至失效，因此在晶圆的制造过程中去除晶圆表面的污染物十分重要。

[0003] 目前常用的清洗晶圆的装置为槽式清洗机，其采用纯水、碱性或弱酸性等水基溶剂作清洗液，多与喷淋、喷流、热浸、鼓泡等清洗方式组合使用，并配以合适的产品干燥方
式，以组成清洗设备。在利用槽式清洗机清洗晶圆之前，需要首先将化学药剂按照一定的配
比混合后注入槽式清洗机的工艺槽内，然后晶圆通过机械手臂传送至工艺槽内特定位置。
通常为了能够同时清洗多片晶圆，一般会将多片晶圆同时垂直放置在工艺槽内的承片装置
上，再放置在槽内用药液浸泡清洗，但有时药液会冲洗不干净，容易在晶圆表面留下痕迹。

[0004] 经检索，公开号为CN111640692A的专利，一种晶圆的清洗辅助装置及清洗装置，该清洗辅助装置包括可旋转的若干承片装置，若干承片装置沿晶圆的竖直中线对称设置，用
于承载若干晶圆；第一驱动机构，连接若干承片装置，用于驱动位于晶圆的竖直中线一侧的
承片装置与另一侧的承片装置以互逆的方向旋转，且当承片装置旋转时，承片装置的下端
向靠近晶圆的竖直中线的方向旋转；第二驱动机构，连接用于支撑若干承片装置的支架以
驱动晶圆沿竖直方向进行移动；该装置在使用时清理效率较低，且清理时水雾容易反弹重
新附着在晶圆表面，造成清洗效果较差，甚至降低晶圆良率的情况。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术在使用时清理效率较低，且清理时水雾容易反弹重新附着在晶圆表面，造成清洗效果较差，甚至降低晶圆良率的情况问题，而提出的一种
半导体晶圆清洗装置。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0007] 一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜和清洗柜，所述补液柜连接于清洗柜顶部，所述清洗柜内部连接有蓄水箱，所述清洗柜内部设置有夹装组件和清洗机构，所述夹装组
件与清洗机构相配合，所述清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，所述喷淋组件和
吸附组件均与转动组件相配合，所述清洗柜底壁连接有底板，所述底板和补液柜顶壁均开
设有第一孔洞相连通，所述底板顶部连接有丝杆，所述丝杆设置有四组，四组所述丝杆外壁
连接有升降板，所述转动组件连接于升降板内壁，所述清洗柜内壁连接有滑杆，所述滑杆外
壁滑动连接有滑动块，所述夹装组件连接于滑动块外壁，所述夹装组件输出端连接有晶圆
片。

[0008] 优选的，所述转动组件包括转动电机、主动带轮三组从动带轮，所述转动电机连接于升降板侧壁，所述转动电机连接于升降板侧壁，所述转动电机输出端连接有第一齿轮，所
述第一齿轮啮合连接有第二齿轮，所述主动带轮连接于第二齿轮顶壁，所述主动带轮和三
组从动带轮均转动连接于升降板底壁，所述主动带轮和第二齿轮均转动连接于丝杆外壁，
所述主动带轮和第二齿轮均设置有螺纹与丝杆相配合。

[0009] 优选的，所述主动带轮外壁连接有皮带，所述主动带轮通过皮带与三组从动带轮相连接，所述主动带轮和三组从动带轮均穿过升降板顶壁并向上延伸，所述主动带轮和三
组从动带轮延伸端均连接有转动辊，所述转动辊和从动带轮均与丝杆相配合，所述转动辊
和从动带轮均设置有螺纹与丝杆相配合。

[0010] 优选的，所述升降板顶壁开设有第二孔洞，所述第二孔洞内壁转动连接有转动环，所述转动环外壁开设有转动槽，四组所述转动辊均与转动槽相配合。

[0011] 优选的，所述升降板侧壁连接有水泵，所述水泵抽水端与蓄水箱相连通，所述转动环内壁设置有喷淋头，所述喷淋头设置有两组，所述喷淋头与水泵输水端相连通，所述升降
板底部可拆卸连接有接水桶，所述接水桶与第一孔洞和转动环相配合。

[0012] 优选的，所述升降板侧壁连接有负压泵，所述转动环内壁开设有吸附口，所述转动环顶壁和底壁均开设有吸附孔，所述吸附口与两组喷淋头相配合，所述吸附孔和吸附口均
与负压泵相连通。

[0013] 优选的，所述夹装组件包括气缸和连接架，所述气缸连接于连接架顶部，所述连接架连接于滑动块外壁，所述气缸输出端穿过连接架和滑动块底壁并向下延伸，所述气缸延
伸端连接有齿板，所述气缸输出端与滑动块相配合。

[0014] 优选的，所述齿板啮合连接有半齿轮，所述半齿轮转动连接于连接架内壁，所述半齿轮侧壁连接有第一连接杆，所述连接架底部转动连接有第二连接杆，所述第一连接杆和
第二连接杆远离连接架的一端转动连接有转动杆，所述转动杆远离第二连接杆的一端连接
有夹紧杆，所述半齿轮对称设置有两组，所述夹紧杆侧壁连接有承片装置，所述承片装置内
装载有10‑20片晶圆片。

[0015] 优选的，所述清洗柜侧壁开设有观察窗，所述清洗柜顶部设置有报警灯。

[0016] 与现有技术相比，本发明提供了一种半导体晶圆清洗装置，具备以下有益效果：

[0017] 1、该一种半导体晶圆清洗装置，通过在转动环设置喷淋组件配合吸附组件，可以在启动喷淋组件对晶圆进行清洗的同时，对晶圆反弹回的水雾进行有效的吸附，防止带有
药液的水雾再重新附着于晶圆表面，造成二次污染，降低晶圆的良率。

[0018] 2、该一种半导体晶圆清洗装置，通过设置转动组件配合喷淋组件和吸附组件，可在转动多角度进行清洗的同时还能进行上下移动，从而在转动清洗时对于不同高度的晶圆
片也能有很好的清洗效果，非常适用于多组清洗，极大的增加了清洗效率。

[0019] 3、该一种半导体晶圆清洗装置，通过在清洗柜内壁设置夹装组件配合清洗机构，可对装有晶圆的承片装置进行固定，防止承片装置及内部的晶圆在清洗时产生移动，对晶
圆表面造成损伤。

[0020] 该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，
有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。

附图说明

[0021] 图1为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的结构示意图一；

[0022] 图2为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗柜结构示意图一；

[0023] 图3为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗柜结构示意图二；

[0024] 图4为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图一；

[0025] 图5为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图二；

[0026] 图6为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图三；

[0027] 图7为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的清洗机构结构示意图四；

[0028] 图8为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的夹装组件结构示意图一；

[0029] 图9为本发明提出的一种半导体晶圆清洗装置的夹装组件结构示意图二；

[0030] 图10为本发明提供的清洗方式的晶圆片的布置方式。

[0031] 图中：1、底板；101、升降板；102、补液柜；103、清洗柜；104、观察窗；105、报警灯；106、滑杆；107、转动电机；108、负压泵；109、水泵；110、第一孔洞；111、接水桶；2、第一齿轮；
201、第二齿轮；202、主动带轮；203、皮带；204、从动带轮；205、转动辊；206、丝杆；207、转动
环；208、喷淋头；209、吸附口；210、吸附孔；3、气缸；301、连接架；302、滑动块；303、齿板；
304、半齿轮；305、第一连接杆；306、第二连接杆；307、转动杆；308、夹紧杆；309、承片装置；
310、晶圆片。

具体实施方式

[0032] 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。

[0033] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便
于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以
特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0034] 实施例1：

[0035] 参照图1‑9，一种半导体晶圆清洗装置，包括补液柜102和清洗柜103，补液柜102连接于清洗柜103顶部，清洗柜103内部连接有蓄水箱，清洗柜103内部设置有夹装组件和清洗
机构，夹装组件与清洗机构相配合，清洗机构包括喷淋组件、转动组件和吸附组件，喷淋组
件和吸附组件均与转动组件相配合，清洗柜103底壁连接有底板1，底板1和补液柜102顶壁
均开设有第一孔洞110相连通，底板1顶部连接有丝杆206，丝杆206设置有若干(图中为四
组)，四组丝杆206外壁连接有升降板101，转动组件连接于升降板101内壁，清洗柜103内壁
连接有滑杆106，滑杆106外壁滑动连接有滑动块302，夹装组件连接于滑动块302外壁，夹装
组件输出端连接有晶圆片310。

[0036] 转动组件包括转动电机107、主动带轮202三组从动带轮204，转动电机107连接于升降板101侧壁，转动电机107连接于升降板101侧壁，转动电机107输出端连接有第一齿轮
2，第一齿轮2啮合连接有第二齿轮201，主动带轮202连接于第二齿轮201顶壁，主动带轮202
和三组从动带轮204均转动连接于升降板101底壁，主动带轮202和第二齿轮201均转动连接
于丝杆206外壁，主动带轮202和第二齿轮201均设置有螺纹与丝杆206相配合。

[0037] 主动带轮202外壁连接有皮带203，主动带轮202通过皮带203与三组从动带轮204相连接，主动带轮202和三组从动带轮204均穿过升降板101顶壁并向上延伸，主动带轮202
和三组从动带轮204延伸端均连接有转动辊205，转动辊205和从动带轮204均与丝杆206相
配合，转动辊205和从动带轮204均设置有螺纹与丝杆206相配合。

[0038] 升降板101顶壁开设有第二孔洞，第二孔洞内壁转动连接有转动环207，转动环207外壁开设有转动槽，四组转动辊205均与转动槽相配合。

[0039] 升降板101侧壁连接有水泵109，水泵109抽水端与蓄水箱相连通，转动环207内壁设置有喷淋头208，喷淋头208设置有两组，喷淋头208与水泵109输水端相连通，升降板101
底部可拆卸连接有接水桶111，接水桶111与第一孔洞110和转动环207相配合。

[0040] 升降板101侧壁连接有负压泵108，转动环207内壁开设有吸附口209，转动环207顶壁和底壁均开设有吸附孔210，吸附口209与两组喷淋头208相配合，吸附孔210和吸附口209
均与负压泵108相连通。

[0041] 夹装组件包括气缸3和连接架301，气缸3连接于连接架301顶部，连接架301连接于滑动块302外壁，气缸3输出端穿过连接架301和滑动块302底壁并向下延伸，气缸3延伸端连
接有齿板303，气缸3输出端与滑动块302相配合。

[0042] 齿板303啮合连接有半齿轮304，半齿轮304转动连接于连接架301内壁，半齿轮304侧壁连接有第一连接杆305，连接架301底部转动连接有第二连接杆306，第一连接杆305和
第二连接杆306远离连接架301的一端转动连接有转动杆307，转动杆307远离第二连接杆
306的一端连接有夹紧杆308，半齿轮304对称设置有两组，夹紧杆308侧壁连接有承片装置
309，承片装置309内装载有10‑20片晶圆片310。

[0043] 清洗柜103侧壁开设有观察窗104，清洗柜103顶部设置有报警灯105。

[0044] 本发明在使用时，首先将补液柜102内部的蓄水箱加满纯水，拆掉接水桶111，将接水桶111内的液体倒掉，将装有晶圆片310的承片装置309装夹在清洗柜103内；

[0045] 启动气缸3，气缸3输出端收缩带动齿板303上升，齿板303上升会啮合带动半齿轮304转动，半齿轮304转动会带动第一连接杆305转动，当第一连接杆305转动时，会通过第二
连接杆306配合带动转动杆307向内移动，进而带动夹紧杆308移动，两组夹紧杆308配合会
将承片装置309进行夹紧，从而防止承片装置309及内部的晶圆片310在清洗时产生移动；

[0046] 当启动水泵109时，水泵109会通过从蓄水箱内抽水再通过转动环207内壁的喷淋头208将纯水喷出到晶圆片310表面，喷淋头208设置有角度，可同时喷淋晶圆片310顶部和
底部，从而开始对晶圆片310进行冲洗，当启动负压泵108时，负压泵108通过吸附孔210和吸
附口209对喷淋到晶圆片310并反弹的水雾进行吸附，防止清洗掉的药液冲洗附着在晶圆片
310表面，有效增加清洗效果；

[0047] 当夹装完毕后，关闭清洗柜103柜门，启动转动电机107、水泵109和负压泵108，当转动电机107转动时输出端会带动第一齿轮2转动，第一齿轮2会啮合带动第二齿轮201转
动，当第二齿轮201转动时会带动主动带轮202转动，主动带轮202会通过皮带203带动三组
从动带轮204转动，当主动带轮202和三组从动带轮204转动时会带动四组转动辊205转动，
转动辊205通过转动槽会带动转动环207转动，同时，由于主动带轮202、从动带轮204和转动
辊205均通过螺纹与丝杆206相配合，所以在转动时会带动升降板101远丝杆206上升或下
降，从而在转动清洗时对于不同高度的晶圆片310也能有很好的清洗效果，非常适用于多组
清洗，极大的增加了清洗效率；

[0048] 在清洗时通过观察窗104配合报警灯105对清洗状态进观察，查看是否清洗完毕和观察是否清洗状态异常；本发明非常适用于多组晶圆的清洗药液残留，并能有效防止在清
洗时水雾飞溅重新附着在晶圆表面，有效增加清洗效果和清洗效率，增加晶圆良率。

[0049] 基于半导体晶圆清洗装置的晶圆清洗方法，所述方法主要包括以下步骤：

[0050] S1：将补液柜102内部的蓄水箱加满纯水，将装有晶圆片310的承片装置309装夹在清洗柜103内，关闭清洗柜103柜门；

[0051] S2：启动气缸3，使承片装置309和晶圆片310上升，使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208；

[0052] S3：启动水泵109和负压泵108，水泵109通过从蓄水箱内抽水再通过转动环207内壁的喷淋头208将纯水喷出到晶圆片310表面，负压泵108通过吸附孔210和吸附口209对喷
淋到晶圆片310并反弹的水雾进行吸附；

[0053] S4：所有晶圆片310清洗干净后，关闭水泵109和负压泵108，启动气缸3，使承片装置309和晶圆片310下降到最低端，取出晶圆片310完成清洗。

[0054] 具体的，喷淋头208分为两组，分别对准晶圆片310的顶面和底面。

[0055] 喷淋头208和晶圆片310堆叠方式相互配合以使得纯水能够到达整个晶圆片310。

[0056] 第一种设置方式：

[0057] 所述喷淋头208的开口以50°‑60°(如50°、55°、60°)夹角对准晶圆片310的圆心。

[0058] 所述晶圆片310之间的间隙能够使所述喷淋头208以50°‑60°(如50°、55°、60°)夹角喷吹纯水并喷淋到准晶圆片310的圆心。

[0059] 承片装置309和晶圆片310上升使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208进行清洗，在最底部的晶圆片310清洗完毕后，再重新使所有晶圆片310逐一对准喷淋头208进行清洗。

[0060] 第二种设置方式：

[0061] 所述晶圆片310与水平面倾斜布置，且相邻两个所述晶圆片310以水平面为对称面镜像对称布置。

[0062] 所述晶圆片310与水平面的夹角为20°‑45°(如20°、35°、40°、45°)。

[0063] 所述喷淋头208水平布置，且所述喷淋头208出口的水平延长对准所述晶圆片310圆心或者高于所述晶圆片310圆心的位置。

[0064] 对准晶圆片310的顶面和底面的喷淋头208均具有多个时，所述喷淋头208出口的水平延长对准所述晶圆片310上的点分别位于所述晶圆片310圆心的两侧。

[0065] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。