一种半导体晶圆清洗装置论文和设计

全文摘要

本发明公开了一种半导体晶圆清洗装置，其结构包括清洗装置本体、折叠晶圆收纳筐和摆臂升降架，该清洗装置本体底端的清洗箱内部第二电机运转带动左端摇杆旋转，摇杆前端底部与第一连杆内侧直槽口滑动连接，摇杆周转带动第一连杆摆动，第一连杆带动左端第二连杆摆动，第二连杆带动第二滑块在第二安装架内的滑槽上下移动，由于第二滑块左端与连接块固定连接，同时连接块左端通过滑块与安装架滑动连接，第二滑块上下滑动过程通过连接块带动顶端的外框和网面上下移动，网面上下移动过程中带动顶端的收纳筐本体上下移动，收纳筐本体将在清洗箱内部上下移动进一步清洗，内侧的晶圆片与清洗箱内部超纯水接触，晶圆片活动移动将提升清洗效率。

主设计要求

1.一种半导体晶圆清洗装置，包括清洗装置本体（1）、支撑架（2）、清洗箱（3）、进水管（4）、出水管（5）、转轮（6）、固定架（7）、电机（8）、固定板（9）、连接板（10）、第二连接板（11）、第二固定板（12）、气缸（13）、固定杆（14）、导杆（15）、挂钩（16）、控制面板（19）、微控制器（20）、电源线（21）、隔板（31）和喷嘴（32），其特征在于：还包括折叠晶圆收纳筐（17）和摆臂升降架（18），所述清洗装置本体（1）顶端外侧设置有支撑架（2），所述支撑架（2）底端面内侧与清洗箱（3）固定连接，所述进水管（4）和出水管（5）右端面贯穿于清洗箱（3）左侧，并且进水管（4）和出水管（5）右端面与清洗箱（3）左侧固定连接，所述支撑架（2）顶部与转轮（6）滑动连接，所述转轮（6）外侧与固定架（7）活动连接，所述固定架（7）后端面左侧与电机（8）固定连接，并且电机（8）前端外侧与转轮（6）固定连接，所述固定架（7）顶端面中部与固定板（9）固定连接，所述固定板（9）底端面与连接板（10）螺栓连接，所述连接板（10）底端面与第二连接板（11）垂直焊接，所述第二连接板（11）底端面与第二固定板（12）垂直焊接，所述第二固定板（12）顶端面前侧与气缸（13）螺栓连接，所述气缸（13）底端面与固定杆（14）固定连接，所述固定杆（14）顶端面左右侧与导杆（15）螺栓连接，所述导杆（15）顶端通过内置导套与第二固定板（12）滑动连接，所述固定杆（14）底端面左右侧焊接有两个挂钩（16），所述清洗箱（3）内部安装有摆臂升降架（18），所述摆臂升降架（18）前端顶部设置有折叠晶圆收纳筐（17），所述清洗箱（3）前端面左上侧安装有控制面板（19），所述控制面板（19）内部安装有微控制器（20），所述清洗箱（3）后端面左侧设置有电源线（21），所述清洗箱（3）内侧面底部与隔板（31）进行焊接，所述清洗箱（3）内侧面中部安装有喷嘴（32），并且喷嘴（32）后端与进水管（4）固定连接，所述出水管（5）顶端面贯穿于隔板（31）顶端面，并且出水管（5）顶端面与隔板（31）固定连接，所述电机（8）、控制面板（19）和电源线（21）均与微控制器（20）电连接，所述折叠晶圆收纳筐（17）包括收纳筐本体（171）、外围板（172）、提手杆（173）、安放槽（174）、旋钮（175）和垫脚（176），所述收纳筐本体（171）中部外侧设置有外围板（172），所述外围板（172）前后端与提手杆（173）活动连接，所述外围板（172）内部左右侧设置有安放槽（174），所述旋钮（175）后端外侧与提手杆（173）螺纹连接，所述外围板（172）底端面与垫脚（176）进行焊接，所述摆臂升降架（18）包括摆臂机构（181）、第二电机（182）、连接块（183）、外框（184）、网面（185）、垫圈（186）、滑块（187）和安装架（188）组成，所述摆臂机构（181）右端安装有第二电机（182），所述摆臂机构（181）左端面底部安装有连接块（183），所述连接块（183）顶端面与外框（184）螺栓连接，所述外框（184）内部与网面（185）固定拦截，所述网面（185）内侧中部与垫圈（186）相连接，所述外框（184）底端面左侧通过连接块（183）与滑块（187）固定连接，所述滑块（187）外侧与安装架（188）滑动连接，所述第二电机（182）后端面与清洗箱（3）内侧螺栓连接，所述垫圈（186）内侧与垫脚（176）外侧固定连接，所述安装架（188）后端面与清洗箱（3）螺栓连接，所述第二电机（182）与微控制器（20）电连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述摆臂机构（181）由第二安装架（1811）、摇杆（1812）、第一连杆（1813）、第二连杆（1814）、第二滑块（1815）和滑槽（1816）组成，所述第二安装架（1811）中部与摇杆（1812）活动连接，所述摇杆（1812）右侧前端与第一连杆（1813）活动连接，所述第一连杆（1813）左端后侧与第二连杆（1814）活动连接，所述第二连杆（1814）后端与第二滑块（1815）活动连接，所述第二安装架（1811）前端内侧设置有滑槽（1816），并且第二安装架（1811）前端内侧通过滑槽（1816）与第二滑块（1815）滑动连接，所述第二安装架（1811）后端面与清洗箱（3）内侧面螺栓连接，所述第二滑块（1815）左端面与连接块（183）固定连接，所述摇杆（1812）内侧孔通过联轴器与电机（8）固定连接。

3.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述摆臂机构（181）和安装架（188）前后设置有两组，并且两组呈中心对称。

4.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述连接块（183）设置有四个，并且四个连接块（183）呈矩形分布。

5.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述垫圈（186）直径尺寸大于垫脚（176）直径尺寸，并且垫圈（186）与垫脚（176）分布位置相同。

6.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述网面（185）表面喷涂有2mm氟碳漆，并且网面（185）表面为光滑面。

7.根据权利要求1所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述提手杆（173）旋转角度范围为0~110度，并且提手杆（173）直径尺寸小于挂钩（16）内侧直径尺寸。

8.根据权利要求2所述一种半导体晶圆清洗装置，其特征在于：所述第一连杆（1813）内侧设置有直槽口，并且直槽口左右侧面为弧面。

设计说明书

技术领域

本发明涉及半导体清洗相关领域，具体是一种半导体晶圆清洗装置。

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，晶圆的原始材料是二氧化硅矿，二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，晶圆表面附着大约2um的Al2O3和甘油混合液保护层，在制作前必须进行表面清洗，普通设备初次表面清洗时，往往将晶圆静态放置于清洗液内侧，由于收纳筐内部摆放晶圆片密集，普通收纳筐往往包覆于晶圆片外侧，清洗过程中的晶圆片与清洗液接触面积小，清洗完成表面仍有残留物将影响后期流片成功率，同时清洗过程中液体流动性差，清洗效率低下。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种半导体晶圆清洗装置。

本发明是这样实现的，构造一种半导体晶圆清洗装置，该装置包括清洗装置本体、支撑架、清洗箱、进水管、出水管、转轮、固定架、电机、固定板、连接板、第二连接板、第二固定板、气缸、固定杆、导杆、挂钩、控制面板、微控制器、电源线、隔板、喷嘴、折叠晶圆收纳筐和摆臂升降架，所述清洗装置本体顶端外侧设置有支撑架，所述支撑架底端面内侧与清洗箱固定连接，所述进水管和出水管右端面贯穿于清洗箱左侧，并且进水管和出水管右端面与清洗箱左侧固定连接，所述支撑架顶部与转轮滑动连接，所述转轮外侧与固定架活动连接，所述固定架后端面左侧与电机固定连接，并且电机前端外侧与转轮固定连接，所述固定架顶端面中部与固定板固定连接，所述固定板底端面与连接板螺栓连接，所述连接板底端面与第二连接板垂直焊接，所述第二连接板底端面与第二固定板垂直焊接，所述第二固定板顶端面前侧与气缸螺栓连接，所述气缸底端面与固定杆固定连接，所述固定杆顶端面左右侧与导杆螺栓连接，所述导杆顶端通过内置导套与第二固定板滑动连接，所述固定杆底端面左右侧焊接有两个挂钩，所述清洗箱内部安装有摆臂升降架，所述摆臂升降架前端顶部设置有折叠晶圆收纳筐，所述清洗箱前端面左上侧安装有控制面板，所述控制面板内部安装有微控制器，所述清洗箱后端面左侧设置有电源线，所述清洗箱内侧面底部与隔板进行焊接，所述清洗箱内侧面中部安装有喷嘴，并且喷嘴后端与进水管固定连接，所述出水管顶端面贯穿于隔板顶端面，并且出水管顶端面与隔板固定连接，所述电机、控制面板和电源线均与微控制器电连接，所述折叠晶圆收纳筐包括收纳筐本体、外围板、提手杆、安放槽、旋钮和垫脚，所述收纳筐本体中部外侧设置有外围板，所述外围板前后端与提手杆活动连接，所述外围板内部左右侧设置有安放槽，所述旋钮后端外侧与提手杆螺纹连接，所述外围板底端面与垫脚进行焊接，所述摆臂升降架包括摆臂机构、第二电机、连接块、外框、网面、垫圈、滑块和安装架组成，所述摆臂机构右端安装有第二电机，所述摆臂机构左端面底部安装有连接块，所述连接块顶端面与外框螺栓连接，所述外框内部与网面固定拦截，所述网面内侧中部与垫圈相连接，所述外框底端面左侧通过连接块与滑块固定连接，所述滑块外侧与安装架滑动连接，所述第二电机后端面与清洗箱内侧螺栓连接，所述垫圈内侧与垫脚外侧固定连接，所述安装架后端面与清洗箱螺栓连接，所述第二电机与微控制器电连接。

优选的，所述摆臂机构由第二安装架、摇杆、第一连杆、第二连杆、第二滑块和滑槽组成，所述第二安装架中部与摇杆活动连接，所述摇杆右侧前端与第一连杆活动连接，所述第一连杆左端后侧与第二连杆活动连接，所述第二连杆后端与第二滑块活动连接，所述第二安装架前端内侧设置有滑槽，并且第二安装架前端内侧通过滑槽与第二滑块滑动连接，所述第二安装架后端面与清洗箱内侧面螺栓连接，所述第二滑块左端面与连接块固定连接，所述摇杆内侧孔通过联轴器与电机固定连接。

优选的，所述摆臂机构和安装架前后设置有两组，并且两组呈中心对称。

优选的，所述连接块设置有四个，并且四个连接块呈矩形分布。

优选的，所述垫圈直径尺寸大于垫脚直径尺寸，并且垫圈与垫脚分布位置相同。

优选的，所述网面表面喷涂有2mm氟碳漆，并且网面表面为光滑面。

优选的，所述提手杆旋转角度范围为0~110度，并且提手杆直径尺寸小于挂钩内侧直径尺寸。

优选的，所述第一连杆内侧设置有直槽口，并且直槽口左右侧面为弧面。

优选的，所述电机型号为S6R06GXCE SPG，最低转速为900r\/min；微控制器型号为msp430g2；第二电机型号为6gu-10k，最低转速为1500r\/min。

本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种半导体晶圆清洗装置，与同类型设备相比，具有如下改进：

优点1：本发明所述一种半导体晶圆清洗装置，清洗装置本体底端的清洗箱内部第二电机运转，通过内置联轴器带动左端的摇杆旋转，摇杆前端底部与第一连杆内侧直槽口滑动连接，摇杆周转带动第一连杆摆动，第一连杆带动左端第二连杆摆动，第二连杆带动第二滑块在第二安装架内的滑槽上下移动，由于第二滑块左端与连接块固定连接，同时连接块左端通过滑块与安装架滑动连接，第二滑块上下滑动过程通过连接块带动顶端的外框和网面上下移动，网面上下移动过程中带动顶端的收纳筐本体上下移动，收纳筐本体将在清洗箱内部超纯水上下移动进一步清洗，内侧晶圆片同时与清洗箱内部超纯水接触，收纳筐本体上下移动过程中超纯水晶圆片活动移动将提升清洗效率。

优点2：本发明所述一种半导体晶圆清洗装置，外围板高度低，存放于安放槽内部的晶圆片外露面积大，清洗过程中与超纯水和清洗液接触面积大，清洗效率高，并且底端的垫脚便于通过垫圈与网面进行固定，结构简单便于批量生产。

附图说明

图1是本发明清洗装置本体结构示意图；

图2是本发明清洗装置本体局部结构示意图；

图3是本发明连接板结构示意图；

图4是本发明清洗箱局部结构内部图；

图5是本发明摆臂升降架结构示意图；

图6是本发明摆臂机构局部结构右视图；

图7是本发明折叠晶圆收纳筐结构示意图。

其中：清洗装置本体-1、支撑架-2、清洗箱-3、进水管-4、出水管-5、转轮-6、固定架-7、电机-8、固定板-9、连接板-10、第二连接板-11、第二固定板-12、气缸-13、固定杆-14、导杆-15、挂钩-16、控制面板-19、微控制器-20、电源线-21、隔板-31、喷嘴-32、折叠晶圆收纳筐-17、摆臂升降架-18、收纳筐本体-171、外围板-172、提手杆-173、安放槽-174、旋钮-175、垫脚-176、摆臂机构-181、第二电机-182、连接块-183、外框-184、网面-185、垫圈-186、滑块-187、安装架-188、第二安装架-1811、摇杆-1812、第一连杆-1813、第二连杆-1814、第二滑块-1815、滑槽-1816。

具体实施方式

下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明，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。

本发明通过改进在此提供一种半导体晶圆清洗装置，包括清洗装置本体1、支撑架2、清洗箱3、进水管4、出水管5、转轮6、固定架7、电机8、固定板9、连接板10、第二连接板11、第二固定板12、气缸13、固定杆14、导杆15、挂钩16、控制面板19、微控制器20、电源线21、隔板31、喷嘴32、折叠晶圆收纳筐17和摆臂升降架18，清洗装置本体1顶端外侧设置有支撑架2，支撑架2底端面内侧与清洗箱3固定连接，进水管4和出水管5右端面贯穿于清洗箱3左侧，并且进水管4和出水管5右端面与清洗箱3左侧固定连接，支撑架2顶部与转轮6滑动连接，转轮6外侧与固定架7活动连接，固定架7后端面左侧与电机8固定连接，并且电机8前端外侧与转轮6固定连接，固定架7顶端面中部与固定板9固定连接，固定板9底端面与连接板10螺栓连接，连接板10底端面与第二连接板11垂直焊接，第二连接板11底端面与第二固定板12垂直焊接，第二固定板12顶端面前侧与气缸13螺栓连接，气缸13底端面与固定杆14固定连接，固定杆14顶端面左右侧与导杆15螺栓连接，导杆15顶端通过内置导套与第二固定板12滑动连接，固定杆14底端面左右侧焊接有两个挂钩16，清洗箱3内部安装有摆臂升降架18，摆臂升降架18前端顶部设置有折叠晶圆收纳筐17，清洗箱3前端面左上侧安装有控制面板19，控制面板19内部安装有微控制器20，清洗箱3后端面左侧设置有电源线21，清洗箱3内侧面底部与隔板31进行焊接，清洗箱3内侧面中部安装有喷嘴32，并且喷嘴32后端与进水管4固定连接，出水管5顶端面贯穿于隔板31顶端面，并且出水管5顶端面与隔板31固定连接，电机8、控制面板19和电源线21均与微控制器20电连接，折叠晶圆收纳筐17包括收纳筐本体171、外围板172、提手杆173、安放槽174、旋钮175和垫脚176，收纳筐本体171中部外侧设置有外围板172，外围板172前后端与提手杆173活动连接，外围板172内部左右侧设置有安放槽174，旋钮175后端外侧与提手杆173螺纹连接，外围板172底端面与垫脚176进行焊接，摆臂升降架18包括摆臂机构181、第二电机182、连接块183、外框184、网面185、垫圈186、滑块187和安装架188组成，摆臂机构181右端安装有第二电机182，摆臂机构181左端面底部安装有连接块183，连接块183顶端面与外框184螺栓连接，外框184内部与网面185固定拦截，网面185内侧中部与垫圈186相连接，外框184底端面左侧通过连接块183与滑块187固定连接，滑块187外侧与安装架188滑动连接，第二电机182后端面与清洗箱3内侧螺栓连接，垫圈186内侧与垫脚176外侧固定连接，安装架188后端面与清洗箱3螺栓连接，第二电机182与微控制器20电连接。

进一步的，所述摆臂机构181由第二安装架1811、摇杆1812、第一连杆1813、第二连杆1814、第二滑块1815和滑槽1816组成，所述第二安装架1811中部与摇杆1812活动连接，所述摇杆1812右侧前端与第一连杆1813活动连接，所述第一连杆1813左端后侧与第二连杆1814活动连接，所述第二连杆1814后端与第二滑块1815活动连接，所述第二安装架1811前端内侧设置有滑槽1816，并且第二安装架1811前端内侧通过滑槽1816与第二滑块1815滑动连接，所述第二安装架1811后端面与清洗箱3内侧面螺栓连接，所述第二滑块1815左端面与连接块183固定连接，所述摇杆1812内侧孔通过联轴器与电机8固定连接。

进一步的，所述摆臂机构181和安装架188前后设置有两组，并且两组呈中心对称，利于带动顶端的外框184上下移动。

进一步的，所述连接块183设置有四个，并且四个连接块183呈矩形分布，利于与顶端的外框184进行连接固定。

进一步的，所述垫圈186直径尺寸大于垫脚176直径尺寸，并且垫圈186与垫脚176分布位置相同，利于收纳筐本体171底端的垫脚176通过垫圈186与网面185进行固定。

进一步的，所述网面185表面喷涂有2mm氟碳漆，并且网面185表面为光滑面，利于提升网面185抗腐蚀性能。

进一步的，所述提手杆173旋转角度范围为0~110度，并且提手杆173直径尺寸小于挂钩16内侧直径尺寸，利于提手杆173旋转，使底端内侧的安放槽174放置晶圆片。

进一步的，所述第一连杆1813内侧设置有直槽口，并且直槽口左右侧面为弧面，利于第一连杆1813与摇杆1812活动连接。

进一步的，所述电机8型号为S6R06GXCE SPG，最低转速为900r\/min；微控制器20型号为msp430g2；第二电机182型号为6gu-10k，最低转速为1500r\/min。

本发明通过改进提供一种半导体晶圆清洗装置，按照如下方式运行；

第一，首先将清洗装置本体1后端的电源线21接电，然后再将进水管4与外置进水管道连接，其次将出水管5与外置排水管道连接，再将气缸13与外置气动系统连接，并操作控制面板19表面按钮将清洗装置本体1与外置生产线进行对接调试；

第二，然后拧松旋钮175并将提手杆173旋转110度，把晶圆片插入外围板172内部的安放槽174，并且晶圆片之间保持相应间隔，再将提手杆173回转110度复位，将旋钮175插入提手杆173后侧底端后拧紧固定，然后将收纳筐本体171放入外置生产线进行输送，外置生产线将收纳筐本体171输送到清洗装置本体1左端；

第三，然后微控制器20控制电机8内置继电器通电，电机8逆向启动带动前端的转轮6旋转，转轮6转动使顶端的固定架7向左端移动，达到指定位置后外置气动系统将气缸13进气口通气，气缸13将向下推动，固定杆14向通过左右侧导杆15向下滑动，同时固定杆14底端面的挂钩16将移动置提手杆173底端；

第四，然后外置气动系统将气缸13排气孔进气，气缸13将向上收缩，固定杆14底端面的挂钩16将顶端的提手杆173向上端提升悬挂，同时电机8逆向启动带动前端的转轮6逆向旋转，转轮6转动使顶端的固定架7向右端移动置清洗箱3顶端面左侧的清洗槽顶部，外置气动系统将气缸13进气口通气，气缸13将向下推动，然后微控制器20控制电机8内置继电器通电，电机8逆向启动带动前端的转轮6旋转，然后固定杆14脱离于收纳筐本体171，固定杆14底端面的挂钩16将收纳筐本体171移动置网面185顶端面，同时外围板172底端面的四个垫脚176将插入网面185顶端面的垫圈186内侧进行固定；

第五，然后外置进水管道输送超纯水并通过进水管4从喷嘴32前端喷出，喷嘴32喷出置收纳筐本体171内侧的晶圆片表面进行清洗，同时清洗箱3内部底端存有超纯水，然后第二电机182运转，通过内置联轴器带动左端的摇杆1812旋转，摇杆1812前端底部与第一连杆1813内侧直槽口滑动连接，摇杆1812周转带动第一连杆1813摆动，第一连杆1813带动左端第二连杆1814摆动，第二连杆1814带动第二滑块1815在第二安装架1811内的滑槽1816上下移动，由于第二滑块1815左端与连接块183固定连接，同时连接块183左端通过滑块187与安装架188滑动连接，第二滑块1815上下滑动过程通过连接块183带动顶端的外框184和网面185上下移动，网面185上下移动过程中带动顶端的收纳筐本体171上下移动，收纳筐本体171将在清洗箱3内部超纯水上下移动进一步清洗；

第六，清洗完成后固定架7通过左端的电机8逆向启动向左端移动置指定位置，外置气动系统将气缸13排气孔通气，气缸13将向上端收缩，固定杆14提升过程中底端的挂钩16将通过提手杆173将收纳筐本体171吊起，然后微控制器20控制电机8内置继电器通电，电机8逆向启动带动前端的转轮6旋转将固定架7移动置清洗箱3顶端内侧的第二清洗槽内，完成后继续将收纳筐本体171吊起并向右端输送置外置生产线；

第七，工作完成后操作控制面板19表面按钮使外置进水管道通过出水管5将清洗箱3内部水排出，排空后再拔出电源线21进行断电。

本发明通过改进提供一种半导体晶圆清洗装置，清洗装置本体1底端的清洗箱3内部第二电机182运转，通过内置联轴器带动左端的摇杆1812旋转，摇杆1812前端底部与第一连杆1813内侧直槽口滑动连接，摇杆1812周转带动第一连杆1813摆动，第一连杆1813带动左端第二连杆1814摆动，第二连杆1814带动第二滑块1815在第二安装架1811内的滑槽1816上下移动，由于第二滑块1815左端与连接块183固定连接，同时连接块183左端通过滑块187与安装架188滑动连接，第二滑块1815上下滑动过程通过连接块183带动顶端的外框184和网面185上下移动，网面185上下移动过程中带动顶端的收纳筐本体171上下移动，收纳筐本体171将在清洗箱3内部超纯水上下移动进一步清洗，内侧晶圆片同时与清洗箱3内部超纯水接触，收纳筐本体171上下移动过程中晶圆片活动移动将清洗提升效率；外围板172高度低，存放于安放槽174内部的晶圆片外露面积大，清洗过程中与超纯水和清洗液接触面积大，清洗效率高，并且底端的垫脚176便于通过垫圈186与网面185进行固定，结构简单便于批量生产。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

设计图

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