一种单片晶圆清洗设备的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及晶圆清洗技术领域，特别涉及一种单片晶圆清洗设备。背景技术：2.随着各国在半导体领域的追逐竞争，半导体产业逐步发展完善，尤其是在晶圆制程领域上。作为贯穿整个晶圆制程的清洗工艺，晶圆的清洗效果直接影响最终晶圆成品质量，是晶圆制程中的极为重要的一环。晶圆清洗工艺是对经过其他制程工艺之后的晶圆表面残留的有机物、金属离子、微粒灰层等进行清除的一项晶圆制程工艺。目前市面上的清洗设备大致分为单片式清洗机与槽式清洗机两种。槽式清洗机的清洗速度更快，但清洗过程中容易发生晶圆间的污染，因此单片式清洗机较槽式清洗机的清洗效果更好。3.在单片湿法设备中，晶圆经常需要使用大量的显影液或化学品进行显影、清洗等工艺动作，大量的液体会顺着侧壁留到晶圆背面，继而造成背面沾污或顺着吸盘进入到真空系统，造成真空管路过电机等部件的损坏，或使晶圆背面因清洗液流入而出现特殊图形缺陷，影响晶圆的良率。4.公开号为cn211980560u的中国实用新型专利公开了一种用于单片晶圆清洗的喷淋罩，包括圆形顶板，圆形顶板外圈向下延伸有环形外罩，圆形顶板的圆心与外圈连线的中点处连接有雾状喷嘴，雾状喷嘴有4个且呈环形均匀分布，圆心顶板的圆心与雾状喷嘴之间设有第一直流喷嘴，第一直流喷嘴倾斜设置且其柱状水流经过下方的晶圆的圆心，环形外罩内侧均匀设有多个第二直流喷嘴，第二直流喷嘴内喷出的柱状水流经过晶圆的外侧边，圆形顶板上表面的圆心处与电机的输出轴连接，电机的底部通过固定板与升降气缸的输出轴连接。增加了第一直流喷嘴，倾斜冲洗圆心处，不会造成去离子水堆积，采用多个喷嘴统一布置在喷淋罩上，但是该专利并不能实现晶圆的全自动全方位清洗、干燥，故本发明提供了一种单片晶圆清洗设备。技术实现要素：5.本发明针对现有技术上的缺陷，提供一种单片晶圆清洗设备，克服现有技术中不能实现晶圆的全自动全方位清洗、干燥的问题。6.一种单片晶圆清洗设备，包括单片晶圆，还包括与执行机构连接的清洗机构、配合定位机构，所述执行机构包括与执行电机的输出轴固定连接的内花键轴，内花键轴与外花键筒花键配合，外花键筒沿内花键轴的轴向方向滑动，外花键筒与执行齿轮一花键配合，外花键筒上固定安装有执行齿轮二，所述执行齿轮二与配合定位机构配合，通过执行齿轮二驱动配合定位机构对单片晶圆的上表面进行无死角旋转清洗、干燥，并对单片晶圆进行定位；所述执行齿轮一与清洗机构连接，所述清洗机构用于对单片晶圆的不同位置进行支撑，同时对单片晶圆下表面进行无死角清洗、干燥。7.进一步的，所述清洗机构包括与执行齿轮一相互啮合的清洗外齿圈，所述清洗外齿圈与外凸轮同轴心固定连接，所述外凸轮与内凸轮同轴固定连接，所述外凸轮与内凸轮之间设置有与回收底筒连通的缝隙，回收底筒与清洗筒固定连接。8.进一步的，所述外凸轮、内凸轮上设置有凹凸面，所述外凸轮、内凸轮的凹凸面分别与若干个滑动导水杆的第一端接触，每个滑动导水杆分别滑动安装在一个清洗套筒内，所述清洗套筒、滑动导水杆为空心结构，所述清洗套筒、滑动导水杆的轴向方向与重力方向一致，所有清洗套筒均通过空心供水架与水泵一连通，水泵一与清洗液箱一、清洗液箱二连接。9.进一步的，每个所述滑动导水杆上均设置有喷嘴、导水口，喷嘴位于滑动导水杆的顶端，当滑动导水杆的第一端与外凸轮或内凸轮凹凸面的最高处水平段接触时，导水口位于清洗套筒上方，清洗套筒不与导水口连通，当滑动导水杆在清洗套筒上滑动，导水口完全处于清洗套筒内时，清洗套筒与导水口连通，清洗液通过空心供水架、导水口传递到滑动导水杆中，通过喷嘴喷出。10.进一步的，所述内凸轮、外凸轮凹凸面的最高处水平段设置有多个，所有外凸轮、内凸轮的最高处水平段处于同一水平面，初始位置时，所有滑动导水杆均与外凸轮或内凸轮凹凸面的最高处水平段接触，所述清洗机构还包括安装在水泵一上方的干燥组件，所述干燥组件与清洗筒固定连接，清洗筒内壁上设置有防溅水材质的材料。11.进一步的，所述清洗筒上固定安装有导向板，所述导向板上设置有外滑槽、中心滑槽，所述外滑槽、中心滑槽设置有两组且对称分布在环形滑槽两侧，环形滑槽两侧的外滑槽、中心滑槽均与环形滑槽连通，每组外滑槽、中心滑槽分别连接有一组联动组件。12.进一步的，所述联动组件包括滑动安装在外滑槽内的电磁铁四，每组联动组件内设置有两个外滑槽、电磁铁四，电磁铁四固定安装在半环滑座上，半环滑座内滑动安装有定位滑动杆，定位滑动杆与电磁铁四滑动连接，定位滑动杆与中心滑槽滑动连接，半环滑座与配合半筒同轴固定安装，配合半筒上固定安装有配合半齿，当两组联动组件中的配合半筒贴合时，两个配合半齿组成一个完整的齿轮。13.进一步的，所述定位滑动杆上固定安装有定位板，所述定位滑动杆上设置有电磁铁一，导向板的下表面的两端分别固定安装有一个电磁铁二，导向板上还设置有电磁铁三，所述电磁铁三位于环形滑槽与外滑槽的连接处，当两个配合半齿组成一个完整的齿轮时，定位板处于清洗筒内部与单片晶圆的侧面贴合，对单片晶圆进行定位。14.进一步的，所述清洗筒上对称设置有两个环形导槽，每个所述环形导槽内滑动安装有两个内弧形滑块，每个内弧形滑块通过一个弹簧与清洗筒固定连接，每个内弧形滑块上固定安装有一个斜推板，每个内弧形滑块上设置有缺口，当定位板处于清洗筒内部与单片晶圆的侧面贴合时，每个环形导槽中的两个内弧形滑块在弹簧的弹力作用下保持贴合，此时两个内弧形滑块上的缺口与定位滑动杆贴合，使回收底筒内部形成密闭。15.进一步的，每个所述配合半筒上分别设置有料箱、导流管，导流管处于配合半筒内部，每个所述配合半筒上均设置有联动电磁铁。16.本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明通过设置了清洗机构对晶圆的下表面进行支撑，实现晶圆下表面的全方位清洗，清洗污染彻底；(2)本发明采用配合定位机构配合清洗机构对晶圆的上表面进行全方位旋转清洗，清洗更全面；通过在清洗桶内完成清洗、干燥多个步骤，避免多工序造成晶圆二次污染，提高了晶圆的良率；(3)本发明通过设置了配合定位机构对清洗筒内的晶圆进行定位，避免晶圆在清洗过程中发生偏移，导致破片。附图说明17.图1为本发明整体结构示意图。18.图2为本发明执行机构、清洗机构局部结构示意图。19.图3为本发明清洗机构局部结构示意图。20.图4为本发明清洗机构另一角度局部结构示意图。21.图5为本发明清洗机构、配合定位机构局部结构示意图。22.图6为本发明配合定位机构局部结构示意图。23.图7为本发明配合定位机构另一角度局部结构示意图。24.图8为本发明配合定位机构局部剖视结构示意图。25.附图标记：1-执行机构；2-清洗机构；3-配合定位机构；4-单片晶圆；101-执行电机；102-内花键轴；103-执行齿轮一；104-执行气缸；105-外花键筒；106-执行套环；107-执行齿轮二；201-回收底筒；202-清洗筒；203-清洗外齿圈；204-外凸轮；205-内凸轮；206-清洗液箱一；207-清洗液箱二；208-水泵一；209-清洗套筒；210-滑动导水杆；211-导水口；212-喷嘴；213-空心供水架；214-喷气管；215-空心干燥架；216-气箱；217-滑动座；301-导向板；302-外滑槽；303-环形滑槽；304-电磁铁三；305-中心滑槽；306-电磁铁二；307-配合半齿；308-半环滑座；309-电磁铁四；310-定位滑动杆；311-定位板；312-联动电磁铁；313-配合半筒；314-导流管；315-料箱；316-斜推板；317-内弧形滑块；318-弹簧；319-环形导槽。具体实施方式26.在本发明以下的描述中，需要说明的是，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。27.在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。28.下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。29.实施例：参考图1-图8一种单片晶圆清洗设备，包括单片晶圆4，还包括与执行机构1连接的清洗机构2、配合定位机构3，执行机构1包括与执行电机101的输出轴固定连接的内花键轴102，执行电机101固定安装在平台上，内花键轴102与外花键筒105花键配合，外花键筒105沿内花键轴102的轴向方向滑动，外花键筒105与执行齿轮一103花键配合，执行齿轮一103转动安装在滑动座217上，滑动座217固定安装在回收底筒201上，外花键筒105上固定安装有执行套环106，执行套环106与执行气缸104的活塞杆固定连接，执行气缸104固定安装在执行齿轮一103上，外花键筒105上固定安装有执行齿轮二107，执行齿轮二107与配合定位机构3配合，通过执行齿轮二107驱动配合定位机构3对单片晶圆4的上表面进行无死角旋转清洗、干燥，并对单片晶圆4进行定位；执行齿轮一103与清洗机构2连接，清洗机构2用于对单片晶圆4的不同位置进行支撑，同时对单片晶圆4下表面进行无死角清洗、干燥。30.清洗机构2包括与执行齿轮一103相互啮合的清洗外齿圈203，清洗外齿圈203转动安装在回收底筒201上，回收底筒201固定安装在平台上，回收底筒201上设置有排水口，回收底筒201、清洗外齿圈203上设置有与回收底筒201内部连通的缝隙，使落到清洗外齿圈203、回收底筒201内壁上的液体可以流到回收底筒201底部，清洗外齿圈203与外凸轮204同轴心固定连接，外凸轮204与内凸轮205同轴固定连接，外凸轮204与内凸轮205之间设置有与回收底筒201连通的缝隙，回收底筒201与清洗筒202固定连接。31.外凸轮204、内凸轮205上设置有凹凸面，外凸轮204、内凸轮205的凹凸面分别与若干个滑动导水杆210的第一端接触，每个滑动导水杆210分别滑动安装在一个清洗套筒209内，清洗套筒209、滑动导水杆210为空心结构，清洗套筒209、滑动导水杆210的轴向方向与重力方向一致，清洗套筒209固定安装在空心供水架213上，空心供水架213内部为中空结构，空心供水架213与水泵一208固定连接，所有清洗套筒209均通过空心供水架213与水泵一208连通，水泵一208上设置有管道，通过管道水泵一208与清洗液箱一206、清洗液箱二207连接，清洗液箱一206、清洗液箱二207固定安装在回收底筒201底部。32.每个滑动导水杆210上均设置有喷嘴212、导水口211，喷嘴212位于滑动导水杆210的顶端，当滑动导水杆210的第一端与外凸轮204或内凸轮205凹凸面的最高处水平段接触时，导水口211位于清洗套筒209上方，清洗套筒209不与导水口211连通，当滑动导水杆210在清洗套筒209上滑动，导水口211完全处于清洗套筒209内时，清洗套筒209与导水口211连通，清洗液通过空心供水架213、导水口211传递到滑动导水杆210中，通过喷嘴212喷出。33.内凸轮205、外凸轮204凹凸面的最高处水平段设置有多个，所有外凸轮204、内凸轮205的最高处水平段处于同一水平面，初始位置时，所有滑动导水杆210均与外凸轮204或内凸轮205凹凸面的最高处水平段接触，清洗机构2还包括安装在水泵一208上方的的干燥组件，干燥组件与清洗筒202固定连接，清洗筒202内壁上设置有防溅水材质的材料。34.干燥组件包括固定安装在清洗筒202内壁上的空心干燥架215，空心干燥架215为中空结构，空心干燥架215上设置有若干个喷气管214，喷气管214通过空心干燥架215与气箱216连通，气箱216固定安装在空心干燥架215上。35.清洗筒202上固定安装有导向板301，导向板301上设置有外滑槽302、中心滑槽305，外滑槽302、中心滑槽305设置有两组且对称分布在环形滑槽303两侧，环形滑槽303两侧的外滑槽302、中心滑槽305均与环形滑槽303连通，每组外滑槽302、中心滑槽305分别连接有一组联动组件。36.联动组件包括滑动安装在外滑槽302内的电磁铁四309，每组联动组件内设置有两个外滑槽302、电磁铁四309，电磁铁四309固定安装在半环滑座308上，半环滑座308内滑动安装有定位滑动杆310，定位滑动杆310与电磁铁四309滑动连接，定位滑动杆310与中心滑槽305滑动连接，半环滑座308与配合半筒313同轴固定安装，配合半筒313上固定安装有配合半齿307，当两组联动组件中的配合半筒313贴合时，两个配合半齿307组成一个完整的齿轮。37.定位滑动杆310上固定安装有定位板311，定位滑动杆310上设置有电磁铁一，导向板301的下表面的两端分别固定安装有一个电磁铁二306，导向板301上还设置有电磁铁三304，电磁铁三304位于环形滑槽303与外滑槽302的连接处，当两个配合半齿307组成一个完整的齿轮时，定位板311处于清洗筒202内部与单片晶圆4的侧面贴合，对单片晶圆4进行定位。38.清洗筒202上对称设置有两个环形导槽319，每个环形导槽319内滑动安装有两个内弧形滑块317，每个内弧形滑块317通过一个弹簧318与清洗筒202固定连接，每个内弧形滑块317上固定安装有一个斜推板316，每个内弧形滑块317上设置有缺口，当定位板311处于清洗筒202内部与单片晶圆4的侧面贴合时，每个环形导槽319中的两个内弧形滑块317在弹簧318的弹力作用下保持贴合，此时两个内弧形滑块317上的缺口与定位滑动杆310贴合，使回收底筒201内部形成密闭。39.每个配合半筒313上分别设置有料箱315、导流管314，导流管314处于配合半筒313内部，每个配合半筒313上均设置有联动电磁铁312，其中一个料箱315中设置清洗液，另一个料箱315中设置氮气，配合半筒313顶部设置有排气孔。40.本发明的工作原理如下：初始位置，两组联动机构分别处于导向板301的两端，此时，清洗筒202为开放状态，通过吸盘将未清洗的单片晶圆4放入清洗筒202中的滑动导水杆210上，对两个配合半筒313上的联动电磁铁312通电，两个配合半筒313通过联动电磁铁312的磁力相吸，向清洗筒202同步移动，配合半筒313带动电磁铁四309在外滑槽302中滑动，带动定位滑动杆310在中心滑槽305中滑动，定位滑动杆310带动定位板311移动，每个定位板311分别与两个斜推板316接触，推动斜推板316带动内弧形滑块317在环形导槽319上滑动，随后定位板311穿过环形导槽319，进入清洗筒202，此时每个环形导槽319中的两个内弧形滑块317在弹簧318的弹力作用下保持贴合，此时两个内弧形滑块317上的缺口与定位滑动杆310贴合，当两个配合半筒313贴合，两个配合半齿307组成一个完整的齿轮，使配合半筒313与清洗筒202内部形成密闭，电磁铁四309处于环形滑槽303中，两个定位板311均处于清洗筒202内部且与单片晶圆4的侧面贴合，对单片晶圆4进行定位，防止单片晶圆4在清洗过程中左右偏移。41.启动外花键筒105伸出活塞杆推动外花键筒105上升，带动执行齿轮二107移动，使执行齿轮二107与配合半齿307接触啮合，启动执行电机101驱动内花键轴102转动，内花键轴102带动外花键筒105转动，带动执行齿轮一103、执行齿轮二107转动。42.当需要对单片晶圆4进行清洗时，启动水泵一208抽取清洗液箱一206或清洗液箱二207中的清洗液并将清洗液传递到空心供水架213中，通过空心供水架213传递到若干清洗套筒209中，执行齿轮一103转动带动清洗外齿圈203转动，带动外凸轮204、内凸轮205转动，带动与外凸轮204、内凸轮205接触的滑动导水杆210在清洗套筒209上滑动，当与外凸轮204接触的滑动导水杆210在清洗套筒209上滑动时，与内凸轮205接触的滑动导水杆210处于内凸轮205凹凸面的最高处水平段上，使与内凸轮205接触的滑动导水杆210在竖直方向上保持不动，对单片晶圆4进行支撑，当与内凸轮205接触的滑动导水杆210在清洗套筒209上滑动时，与外凸轮204接触的滑动导水杆210处于外凸轮204凹凸面的最高处水平段上，使与外凸轮204接触的滑动导水杆210在竖直方向上保持不动，对单片晶圆4进行支撑，以此对单片晶圆4进行交替支撑；在与外凸轮204接触的滑动导水杆210在支撑单片晶圆4的时候，此时位于内凸轮205上的不起支撑作用的滑动导水杆210沿清洗套筒209竖直向下滑动，当滑动导水杆210上的导水口211完全处于清洗套筒209中时，清洗套筒209与导水口211连通，清洗套筒209中的清洗液通过导水口211传递到喷嘴212中，通过喷嘴212对单片晶圆4的下表面喷射清洗液，根据滑动导水杆210距离单片晶圆4圆心的径向距离调节每个喷嘴212的喷射角度，使单片晶圆4的下表面得到全面清洗，当与内凸轮205接触的滑动导水杆210在支撑单片晶圆4的时候，原理同上，通过位于外凸轮204上的不起支撑作用的滑动导水杆210上的喷嘴212对单片晶圆4进行喷射清洗液，实现交替喷射清洗液使单片晶圆4的下表面得到全方位清洗。43.两个料箱315上分别设置有水泵二、气泵二，启动水泵二抽取一个料箱315中的清洗液传递到导流管314中，执行齿轮二107转动带动配合半齿307转动，带动配合半筒313转动，带动电磁铁四309在环形滑槽303中转动，使导流管314中的清洗液旋转喷出，均匀喷射在单片晶圆4的上表面，对单片晶圆4的上表面进行清洗，单片晶圆4与清洗筒202之间留有缝隙，清洗液通过单片晶圆4与清洗筒202之间的缝隙流向回收底筒201，通过回收底筒201底部的排水口对清洗液进行回收，本发明通过多种清洗液对单片晶圆4进行清洗。44.当需要对单片晶圆4进行干燥时，水泵一208、水泵二停止工作，水泵一208停止对滑动导水杆210供水，滑动导水杆210仍起交替支撑作用，气箱216上设置有气泵一，通过气箱216上的气泵一抽取气箱216中氮气，将氮气通过空心干燥架215输送到若干喷气管214中，在滑动导水杆210的交替支撑作用下，对单片晶圆4下表面进行全方位喷气干燥，同时启动气泵二抽取另一个料箱315中的氮气对单片晶圆4的上表面进行旋转吹拂干燥。45.当单片晶圆4完成干燥后，执行电机101停止工作，执行气缸104缩回活塞杆，带动外花键筒105、执行齿轮二107竖直向下移动，使执行齿轮二107不与配合半齿307接触，对两个配合半筒313中的联动电磁铁312断电，对电磁铁四309、电磁铁三304通电，带动电磁铁四309在环形滑槽303中滑动，直到电磁铁四309与电磁铁三304接触，随后对电磁铁四309、电磁铁三304断电，对定位滑动杆310上的电磁铁一和电磁铁二306通电，定位滑动杆310带动配合半筒313向电磁铁二306滑动，带动电磁铁四309在外滑槽302中滑动，使配合半筒313重新回到初始位置。46.定位滑动杆310向电磁铁二306滑动的过程中，带动定位板311上的弧面与内弧形滑块317上的弧面接触，推动两个内弧形滑块317在环形导槽319上向两侧滑动，使定位板311移动到清洗筒202外部，随后通过洁净的吸盘将清洗筒202内的单片晶圆4取出。47.应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述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；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。









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