一种晶圆清洗系统的制作方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆清洗系统。


背景技术：

2.晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。晶圆清洗指的是，在集成电路的制造过程中，采用化学或者物理的方法，将晶圆表面的污染物以及氧化物去除，使得晶圆表面符合清洁度要求的过程。
3.现有技术中，晶圆清洗设备只能对一个晶圆进行清洗，无法实现批量清洗，清洗效率较低，亟需解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的是开发一种容纳多个晶圆同时清洗，提高晶圆清洗效率的晶圆清洗系统。
5.本发明通过如下的技术方案实现：
6.一种晶圆清洗系统，包括：
7.晶圆传送盒，内部上下等间距叠放有多个晶圆；
8.晶圆清洗机构，包括：
9.多个清洗槽，上下设置；
10.环座，呈内径与晶圆适配的圆环状并转动设于清洗槽内；
11.夹持件，设于环座内壁；
12.转柱，转动设于清洗槽侧部；
13.多个支杆，分别设于清洗槽的上部和下部并与转柱连接；
14.上清洗组件，设于清洗槽上部的支杆底部；
15.下清洗组件，设于清洗槽下部的支杆顶部；
16.其中，该系统还包括晶圆定位机构和晶圆移动机构，所述晶圆移动机构用于在晶圆传送盒、晶圆定位机构、晶圆清洗机构间转移晶圆，晶圆在所述晶圆定位机构内定位后再进入晶圆清洗机构。
17.可选的，所述上清洗组件包括设于支杆底部的第一喷头和第二喷头，所述第一喷头和第二喷头均与液体管路连通，所述第一喷头还与气体管路连通。
18.可选的，所述下清洗组件包括设于支杆顶部的第三喷头和清洁刷，所述第三喷头与液体管路连通。
19.可选的，所述清洗槽底部封闭且顶部开口，所述第三喷头、清洁刷与支杆之间均设有升降件，所述升降件驱动第三喷头、清洁刷升降，所述清洗槽底部设有供第三喷头、清洁刷穿过和滑动的摆动槽，所述摆动槽两侧的清洗槽底部呈斜面，所述清洗槽边缘为斜面的较高端，所述清洗槽底部侧壁设有排管。
20.可选的，所述支杆顶部设有呈球面状的挡罩，所述第三喷头、清洁刷设于挡罩中部，所述挡罩中心为最低端，所述挡罩中心处连通有下液管。
21.可选的，所述清洗槽内设有支座，所述环座转动设于支座上，所述环座外壁上设有环齿，所述支座上对应位置转动设有与环齿啮合的齿轮，所述支座上设有与齿轮传动连接的电机。
22.可选的，所述晶圆定位机构包括支柱，所述支柱上滑动设有数量与清洗槽对应的多个定位台，所述定位台上滑动设有两个定位块，两所述定位块相互靠近的侧壁呈与晶圆形状适配的圆弧形。
23.可选的，所述晶圆移动机构包括可三向移动的第一移动组件，所述第一移动组件上设有三轴机械臂，所述三轴机械臂上设有承载架，所述承载架上设有多个在竖直方向等间距设置的叉架，所述叉架间的间距与晶圆传送盒内晶圆间的间距适配，所述叉架的数量与清洗槽对应。
24.可选的，所述晶圆移动机构还包括可三向移动的第二移动组件，所述第二移动组件上设有撑柱，所述撑柱上滑动设有数量与清洗槽对应的支架，所述支架端部设有吸盘。
25.可选的，所述夹持件包括设于环座内壁上的一圈垫台，所述垫台上方的环座内壁上设有多个卡槽，所述卡槽内壁上滑动设有卡块，所述卡块沿环座的径向方向弹性滑动，所述环座内对应设有与卡块连接的弹性件，所述卡块的顶部为斜面结构并且朝向环座圆心的端部为该斜面结构的较低端，所述支架上设有多个呈l形的插杆，所述插杆的水平部与吸盘顶部的支架连接，所述插杆的竖直部的位置与卡槽对应。
26.本发明的有益效果是：
27.本发明实现了批量对晶圆进行移动、定位和清洗，晶圆清洗效率大幅提高。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术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仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
29.图1为本发明结构图；
30.图2为滑块与剪叉架连接结构图；
31.图3为定位台结构图；
32.图4为清洗槽结构图；
33.图5为支座结构图。
具体实施方式
34.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
35.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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创造和简化描述，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创造的限制。
36.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
37.如图1~5所示，本发明公开了一种晶圆清洗系统，包括晶圆移动机构、晶圆定位机构和晶圆清洗机构，晶圆传送盒1是储存晶圆的容器，晶圆在晶圆传送盒1内上下等间距叠放，晶圆移动机构将晶圆传送盒1中的晶圆移入晶圆定位机构，晶圆定位机构完成晶圆定位后，晶圆移动机构将晶圆移入晶圆清洗机构中进行清洗。
38.晶圆移动机构包括第一移动组件2，第一移动组件2上设有三轴机械臂3，三轴机械臂3上设有晶圆承载组件。第一移动组件2带动三轴机械臂3可沿x轴方向、y轴方向、z轴方向进行三向运动，三轴机械臂3带动晶圆承载组件将晶圆传送盒1中的晶圆移出。
39.晶圆承载组件包括与三轴机械臂3连接的承载架4，承载架4上设有三个叉架5，叉架5呈u形状且水平设置，叉架5上设有垫脚，三个叉架5在竖直方向等间距设置，叉架5间的间隔距离与晶圆传送盒1内晶圆间的间隔距离适配。三轴机械臂3带动承载架4运动，使三个叉架5分别进入晶圆传送盒1内相邻三个晶圆的下方间隙内，承载架4上升，使三个叉架5分别将三个晶圆叉起，三轴机械臂3带动承载架4外移，将三个晶圆移出。
40.晶圆定位机构包括支柱6，支柱6侧部设有三个定位台7，定位台7水平设置，定位台7侧部设有滑块8，支柱6侧部竖直设有与滑块8滑动连接的滑轨，通过滑块8与滑轨的配合，使得三个定位台7在支柱6上可竖直滑动。
41.支柱6的滑轨内设有剪叉架10，剪叉架10竖直设置，剪叉架10两侧铰接处转动连接有滑柱，滑块8侧壁上水平设有与滑柱滑动连接的滑槽9，三个定位台7的滑块8等间距布置在剪叉架10侧部的三个铰接处，并且铰接处的滑柱滑动于滑块8侧部的滑槽9内。
42.剪叉架10底部两端分别转动设有驱动块12，剪叉架10下部的支柱6内转动设有驱动螺杆11，驱动螺杆11两侧分别与两驱动块12螺纹配合，驱动螺杆11两侧以及两驱动块12的螺纹方向相反，使得驱动螺杆11转动时两驱动块12同步反向运动，支柱6内对应设有与驱动螺杆11传动连接的电机作为其驱动源。驱动螺杆11转动，两驱动块12相互靠近或远离，剪叉架10对应进行伸长或缩短，剪叉架10侧部铰接处间的间距对应进行增加或减少，使得三个滑块8间的间距在增加或减少时保持等间距，三个定位台7分别随三个滑块8移动。三个滑块8随剪叉架10的伸缩进行升降过程中，剪叉架10侧部铰接处的滑柱在滑块8的滑槽9内进行适应性滑动。
43.定位台7上滑动设有两个定位块14，两定位块14相互靠近的侧壁呈与晶圆形状适配的圆弧形，两定位块14侧部均设有传动杆15，传动杆15呈l形，传动杆15上设有与定位块14滑动方向平行的齿条16，两传动杆15的齿条16之间设有转动设于定位台7上的第一齿轮17，两齿条16分别在第一齿轮17两侧与其啮合。定位台7上还设有气缸18，气缸18活塞杆的伸缩方向与定位块14的滑动方向平行，气缸18的活塞杆与其中一传动杆15连接，气缸18驱动其中一传动杆15滑动，通过第一齿轮17、齿条16的传动，另一传动杆15同步反向滑动，使得两定位块14靠近或远离。两定位块14之间的定位台7上设有与叉架5适配的开槽13，叉架5将晶圆放置于两定位块14间的定位台7上，叉架5可穿过该开槽13，两定位块14相互靠近对
晶圆进行定位。
44.晶圆移动机构还包括第二移动组件20，第二移动组件20与第一移动组件2相同，也可进行三向运动。第二移动组件20上设有撑柱21，撑柱21上滑动设有三个支架22，支架22在撑柱21上竖直升降，撑柱21上对应设有直线滑台作为支架22的驱动源。支架22自由端底部设有吸盘24，吸盘24用以吸附定位台7上的晶圆。
45.晶圆清洗机构包括三个上下等间距布置的清洗槽25，清洗槽25底部封闭，顶部开口。清洗槽25内设有支座28，支座28侧部设有与清洗槽25内壁连接的连接杆。支座28上转动设有环座29，环座29呈圆环状，环座29外壁上设有环齿33，支座28上对应位置转动设有与环齿33啮合的第二齿轮34，支座28上设有与第二齿轮34传动连接的电机，电机运转驱动第二齿轮34转动，第二齿轮34与环齿33传动驱动环座29转动。
46.环座29内径与晶圆直径适配，环座29内壁上设有一圈垫台30，垫台30上方的环座29内壁上设有多个卡槽31，多个卡槽31在环座29内壁的圆周方向上等间距设置。卡槽31内壁上滑动设有卡块32，卡块32沿环座29的径向方向弹性滑动，环座29内对应设有与卡块32连接的弹性件，弹性件可以是弹簧，卡块32的顶部为斜面结构，朝向环座29圆心的端部为该斜面结构的较低端。晶圆在环座29内置于垫台30与卡块32之间，垫台30与卡块32作为晶圆的夹持件。
47.支架22上设有多个插杆23，插杆23呈l形，插杆23的水平部与吸盘24顶部的支架22连接，插杆23的竖直部位置与卡槽31对应。吸盘24吸附晶圆后，支架22移动使吸盘24将晶圆放入环座29上，支架22带动吸盘24进入环座29上方，此时晶圆与环座29处于同轴状态，多个卡槽31分别处于多个插杆23竖直部的正下方，支架22下降，插杆23插入卡槽31内，插杆23与卡块32顶部的斜面结构配合，卡块32向卡槽31内侧滑动，晶圆随支架22下降被放入垫台30上后，吸盘24与晶圆分离，支架22上升，插杆23竖直部离开卡槽31后，卡块32在弹性件弹力的作用下再次滑出处于晶圆的顶部。定位台7上对应位置设有与插杆23竖直部配合的通孔19，使得吸盘24吸附定位台7上的晶圆时，插杆23竖直部可插入通孔19内。
48.清洗槽25侧部转动设有转柱27，转柱27上设有四个支杆26，四个支杆26分别处于顶部的清洗槽25上方、底部的清洗槽25下方以及相邻两清洗槽25之间，使得每个清洗槽25上方及下方均存在一个支杆26。清洗槽25上方的支杆26底部设有上清洗组件，清洗槽25下方的支杆26顶部设有下清洗组件。
49.上清洗组件包括设于支杆26底部的第一喷头39和第二喷头40，第一喷头39和第二喷头40均与液体管路连通，第一喷头39还与气体管路连通。下清洗组件包括设于支杆26顶部的挡罩38，挡罩38呈球面状，挡罩38中心为最低端，挡罩38中部设有第三喷头36和清洁刷37，挡罩38中心处还连通有下液管。第三喷头36与液体管路连通，第三喷头36、清洁刷37与支杆26之间均设有升降件，升降件驱动第三喷头36及清洁刷37竖直升降，升降件可以是电动推杆。转柱27转动，第一喷头39、第二喷头40、第三喷头36、清洁刷37随之转动可在晶圆上、下部往复摆动。
50.清洗槽25底部设有供第三喷头36和清洁刷37穿过并滑动的摆动槽35，摆动槽35的轨迹与第三喷头36、清洁刷37的摆动轨迹适配。转柱27转动，带动第三喷头36、清洁刷37转至清洗槽25底部，使第三喷头36、清洁刷37位于摆动槽35正下方，升降件驱动第三喷头36、清洁刷37上升，使第三喷头36、清洁刷37进入清洗槽25内的底部，转柱27转动，第三喷头36、
清洁刷37随之在摆动槽35内往复摆动。摆动槽35两侧的清洗槽25底部呈斜面，清洗槽25边缘为斜面的较高端。清洗槽25底部侧壁设有排管，通过排管对清洗槽25内进行抽吸，及时排出清洗槽25内的液体，避免液体外溢出清洗槽25。
51.晶圆承载组件将晶圆传送盒1中的三个晶圆移出，三个定位台7间的间距与三个晶圆适配，晶圆承载组件将三个晶圆放入三个定位台7后，剪叉架10伸长，三个定位台7间的间距增大，三个定位台7上的定位块14运动完成对晶圆的定位，三个支架22在撑柱21上的间距与三个定位台7适配，第二移动组件20带动支架22运动，三个支架22端部的吸盘24分别降至三个定位台7上方，随着支架22下降，吸盘24吸附完成了定位的晶圆，并将三个晶圆分别移至三个清洗槽25上方，支架22下降，使三个晶圆分别进入三个环座29上，插杆23先进入卡槽31推动卡块32滑动，晶圆被放置在垫台30上后，支架22上升使得插杆23离开卡槽31，卡块32弹出实现晶圆在环座29上的放置。支架22上的吸盘24随第二移动组件20离开清洗槽25上方，支座28上的电机驱动环座29转动，环座29带动晶圆转动。转柱27转动，使四个支杆26处于三个清洗槽25的上方、下方，第三喷头36在升降件的驱动下穿过摆动槽35处于晶圆下方，清洁刷37在升降件的驱动下穿过摆动槽35与晶圆下表面接触，转柱27往复转动，第一喷头39、第二喷头40在晶圆上方往复摆动对晶圆上表面清洗，第三喷头36与清洁刷37配合在晶圆下部往复摆动对晶圆下表面进行清洗。清洗过程中的液体在清洗槽25内流至其底部，由于清洗槽25底部呈斜面，摆动槽35边缘为斜面的较高端，液体不会由清洗槽25流出，排管在清洗过程中保持抽吸，将清洗槽25中的液体抽出，清洗槽25内空气中存在的滴液也被排管抽吸，部分液体由摆动槽35流出后落入清洗槽25下方的挡罩38内，并由挡罩38中心处的下液管排出避免积液产生。
52.晶圆完成清洗移出清洗槽25时，可另外设置晶圆移动机构、晶圆定位机构专门用于对清洗后的晶圆进行移动和定位，将晶圆放入晶圆传送盒1，在这一过程中，第三喷头36及清洁刷37在升降件的驱动下，下降并由摆动槽35离开摆动槽35，转柱27转动使支杆26带动上清洗组件和下清洗组件摆动离开清洗槽25的上、下部，支架22带动插杆23及吸盘24进入清洗槽25，插杆23进入卡槽31推动卡块32滑动，使卡块32缩回卡槽31内侧的环座29内，吸盘24吸附晶圆，晶圆定位机构的三个定位台7间的间距与三个支架22上的吸盘24适配后，支架22带动晶圆进入三个定位台7上，三个定位台7间的间距调整与承载架4上的三个叉架5间的间距适配，三个叉架5承载三个晶圆后将其放入晶圆传送盒1中。两套晶圆移动机构和两套晶圆定位机构分别用于待清洗的晶圆和清洗后的晶圆，避免清洗后的晶圆受到污染。
53.本发明实现了批量对晶圆进行移动、定位和清洗，晶圆清洗效率大幅提高。
54.上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

技术特征：
1.一种晶圆清洗系统，其特征在于，包括：晶圆传送盒，内部上下等间距叠放有多个晶圆；晶圆清洗机构，包括：多个清洗槽，上下设置；环座，呈内径与晶圆适配的圆环状并转动设于清洗槽内；夹持件，设于环座内壁；转柱，转动设于清洗槽侧部；多个支杆，分别设于清洗槽的上部和下部并与转柱连接；上清洗组件，设于清洗槽上部的支杆底部；下清洗组件，设于清洗槽下部的支杆顶部；其中，该系统还包括晶圆定位机构和晶圆移动机构，所述晶圆移动机构用于在晶圆传送盒、晶圆定位机构、晶圆清洗机构间转移晶圆，晶圆在所述晶圆定位机构内定位后再进入晶圆清洗机构。2.根据权利要求1所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述上清洗组件包括设于支杆底部的第一喷头和第二喷头，所述第一喷头和第二喷头均与液体管路连通，所述第一喷头还与气体管路连通。3.根据权利要求1所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述下清洗组件包括设于支杆顶部的第三喷头和清洁刷，所述第三喷头与液体管路连通。4.根据权利要求3所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述清洗槽底部封闭且顶部开口，所述第三喷头、清洁刷与支杆之间均设有升降件，所述升降件驱动第三喷头、清洁刷升降，所述清洗槽底部设有供第三喷头、清洁刷穿过和滑动的摆动槽，所述摆动槽两侧的清洗槽底部呈斜面，所述清洗槽边缘为斜面的较高端，所述清洗槽底部侧壁设有排管。5.根据权利要求3所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述支杆顶部设有呈球面状的挡罩，所述第三喷头、清洁刷设于挡罩中部，所述挡罩中心为最低端，所述挡罩中心处连通有下液管。6.根据权利要求1所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述清洗槽内设有支座，所述环座转动设于支座上，所述环座外壁上设有环齿，所述支座上对应位置转动设有与环齿啮合的齿轮，所述支座上设有与齿轮传动连接的电机。7.根据权利要求1所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述晶圆定位机构包括支柱，所述支柱上滑动设有数量与清洗槽对应的多个定位台，所述定位台上滑动设有两个定位块，两所述定位块相互靠近的侧壁呈与晶圆形状适配的圆弧形。8.根据权利要求1所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述晶圆移动机构包括可三向移动的第一移动组件，所述第一移动组件上设有三轴机械臂，所述三轴机械臂上设有承载架，所述承载架上设有多个在竖直方向等间距设置的叉架，所述叉架间的间距与晶圆传送盒内晶圆间的间距适配，所述叉架的数量与清洗槽对应。9.根据权利要求8所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述晶圆移动机构还包括可三向移动的第二移动组件，所述第二移动组件上设有撑柱，所述撑柱上滑动设有数量与清洗槽对应的支架，所述支架端部设有吸盘。10.根据权利要求9所述的晶圆清洗系统，其特征在于，所述夹持件包括设于环座内壁
上的一圈垫台，所述垫台上方的环座内壁上设有多个卡槽，所述卡槽内壁上滑动设有卡块，所述卡块沿环座的径向方向弹性滑动，所述环座内对应设有与卡块连接的弹性件，所述卡块的顶部为斜面结构并且朝向环座圆心的端部为该斜面结构的较低端，所述支架上设有多个呈l形的插杆，所述插杆的水平部与吸盘顶部的支架连接，所述插杆的竖直部的位置与卡槽对应。

技术总结
本发明提供了一种晶圆清洗系统，涉及半导体制造技术领域。本发明包括晶圆传送盒和晶圆清洗机构，晶圆传送盒内部上下等间距叠放有多个晶圆，晶圆清洗机构包括多个上下设置的清洗槽，清洗槽内转动设有内径与晶圆适配的圆环状环座，环座内壁设有夹持件，清洗槽侧部转动设有转柱，多个支杆分别设于清洗槽的上、下部并与转柱连接，清洗槽上部的支杆底部、下部的支杆顶部分别设有上清洗组件、下清洗组件，该系统还包括晶圆定位机构和晶圆移动机构，晶圆移动机构用于在晶圆传送盒、晶圆定位机构、晶圆清洗机构间转移晶圆，晶圆在晶圆定位机构内定位后再进入晶圆清洗机构。本发明实现了对晶圆批量进行清洗，晶圆清洗效率大幅提高。晶圆清洗效率大幅提高。晶圆清洗效率大幅提高。


技术研发人员：刘明华 甘健康
受保护的技术使用者：成都尚明工业有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/8/5