单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置的制作方法

本实用新型涉及半导体制造、太阳能电池制造及液晶制造技术领域，尤其涉及一种单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置。

背景技术：

随着半导体器件关键尺寸的不断变化及新材料的引入，在半导体器件的制造过程中，对半导体基板表面的洁净度要求越来越苛刻，同时，既要满足基板清洗效率又要尽量减小基板表面刻损和结构损坏变得不那么容易，而现如今，对于基板上的污染物的去除能力及基板表面的刻损和结构损坏程度的要求越来越高，基板上的污染物如颗粒、有机物和金属通常需要用化学反应或物理力作用来克服化学键的引力或物理粘附力从而被去除。

目前基板清洗仍是以湿式清洗为主，湿式清洗通常分为槽式清洗和单片清洗两种方式。槽式清洗能同时处理若干片基板，具有很高的清洗效率。槽式清洗的最大缺点是污染物去除率受到一定的限制，这是因为即使在清洗中使用高纯度的化学试剂与去离子水，从基板上清洗下来的污染物仍然存在于清洗液中，会对基板造成二次污染。为了避免基板被二次污染，单片清洗正逐步取代槽式清洗，单片清洗能有效的防止基板的二次污染，在基板的清洗过程中，新的化学试剂盒去离子水不断的供应到基板表面，而用过的化学试剂与去离子水直接排出并被回收。此外，成品率也是转型到单片清洗的一个重要因素，通过使用单片清洗可以有效提高成品率。与槽式清洗相比，单片清洗具有清洗效果好，清洗液回收率高，能有效防止交叉污染等优势，不过产能相比槽式清洗而言比较低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种能够在保证清洗效果的同时能够对单片基板进行快速清洗的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置，包括箱体、上下料装置、基板固定装置、基板喷洗干燥装置、基板旋转装置和药液回收装置，其中：

所述箱体的上端具有开口，下端具有药液排出口；

所述上下料装置位于所述箱体上，所述基板固定装置设置在所述箱体内，所述基板旋转装置位于所述箱体的下方；

所述基板固定装置与基板旋转装置之间采用传动轴连接；

所述基板喷洗干燥装置包括基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置，所述基板正面喷洗干燥装置包括位于基板固定装置上方的第一去离子水喷洗装置、第一热N₂干燥装置、第一药液喷洗装置和刷洗装置，所述基板背面喷洗干燥装置包括位于基板固定装置下方的第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置，所述第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置的喷嘴均位于所述箱体内；

所述药液回收装置位于所述箱体的下方且与所述箱体的药液排出口之间采用管道连接。

进一步的，所述上下料装置采用搬运机器人手臂进行取放基板或采用电机驱动丝杠导轨对基板进行传送。

进一步的，所述基板固定装置包括用于夹持基板边缘的夹具。

进一步的，所述基板固定装置包括用于对基板的下表面进行真空吸附固定的吸盘。

进一步的，所述基板固定装置包括用于对基板进行悬浮固定的固定盘。

进一步的，所述第一去离子水喷洗装置、第一热N₂干燥装置和第一药液喷洗装置分别包括用于使其喷嘴升降的升降机构和摆动机构，所述刷洗装置包括用于使其刷洗头升降的刷洗头传动机构和使其刷洗头自旋转的刷洗头旋转装置。

进一步的，所述第一去离子水喷洗装置、第一热N₂干燥装置和第一药液喷洗装置的升降机构和摆动机构均采用螺旋传动、同步带传动、齿轮传动、电动直线导轨传动或气动直线导轨传动，所述刷洗头传动机构采用螺旋传动、电动直线导轨传动或气动直线导轨传动，所述刷洗头旋转装置采用同步带传动、齿轮传动或电动传动。

进一步的，所述第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置均为固定可调角度装置。

进一步的，所述药液回收装置内设置有多个不相通的空腔，各个空腔分别通过管道与所述药液排出口连接。

进一步的，所述单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置还包括基板辅助装置，所述基板辅助装置包括位于基板上方的空气过滤装置和/或基板静电去除装置。

本实用新型具有以下有益效果：

与现有技术相比，本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置将基板固定装置设置在箱体内，通过上下料装置进行取放基板，加快了基板整个清洗干燥的速度。基板喷洗干燥装置包括基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置，能够同时对基板的正面和背面进行清洗干燥，加快了基板的清洗干燥速度。基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置分别从箱体上端的开口和箱体内基板的下方对基板的正面和背面进行清洗干燥，由此确保了基板所处环境的洁净度。基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置喷射到基板表面整体的药液和去离子水均匀，使基板无清洗死角。第一热N₂干燥装置和第二热N₂干燥装置在对基板进行干燥处理时使基板表面的整体温度达到均匀，从而实现基板的快速脱水干燥。此外，基板喷洗干燥装置能够与基板旋转装置同步旋转，使得基板的喷洗更加均匀、全面。此外，清洗后的药液通过箱体下端的药液排出口回收到药液回收装置，有利于分类回收药液再利用，减少药液溶剂的总用量；同时能够防止药液外溅，确保操作人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置的主视图；

图2为图1所示的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置的俯视图；

图3为采用本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置对基板进行清洗干燥的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置，如图1至图3所示，包括箱体1、上下料装置(未示出)、基板固定装置3、基板喷洗干燥装置、基板旋转装置4和药液回收装置7，其中：

箱体1的上端具有开口1-1，下端具有药液排出口1-2；

上下料装置位于箱体上，基板固定装置3设置在箱体1内，基板旋转装置4位于箱体1的下方；

基板固定装置3与基板旋转装置4之间采用传动轴连接；

基板喷洗干燥装置包括基板正面喷洗干燥装置2和基板背面喷洗干燥装置5，基板正面喷洗干燥装置2包括位于基板固定装置3上方的第一去离子水喷洗装置2-1、第一热N₂干燥装置、第一药液喷洗装置2-2和刷洗装置2-3，基板背面喷洗干燥装置5包括位于基板固定装置3下方的第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置，第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置的喷嘴均位于箱体1内；

药液回收装置7位于箱体1的下方且与箱体1的药液排出口1-2之间采用管道连接。

本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置将基板固定装置设置在箱体内，通过上下料装置进行取放基板，加快了基板整个清洗干燥的速度。基板喷洗干燥装置包括基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置，能够同时对基板的正面和背面进行清洗干燥，加快了基板的清洗干燥速度。基板正面喷洗干燥装置和基板背面清洗干燥装置分别从箱体上端的开口和箱体内基板的下方对基板的正面和背面进行清洗干燥，由此确保了基板所处环境的洁净度。基板正面喷洗干燥装置和基板背面喷洗干燥装置喷射到基板表面整体的药液和去离子水均匀，使基板无清洗死角。第一热N₂干燥装置和第二热N₂干燥装置在对基板进行干燥处理时使基板表面的整体温度达到均匀，从而实现基板的快速脱水干燥。此外，基板喷洗干燥装置能够与基板旋转装置同步旋转，使得基板的喷洗更加均匀、全面。此外，清洗后的药液通过箱体下端的药液排出口回收到药液回收装置，有利于分类回收药液再利用，减少药液溶剂的总用量；同时能够防止药液外溅，确保操作人员的安全。

进一步的，上下料装置优选采用搬运机器人手臂进行取放基板或采用电机驱动丝杠导轨对基板进行传送。采用搬运机器人手臂可进行连续上下料，并且可输送的角度范围更广；采用电机驱动丝杠导轨也可以进行连续上下料，并且在运行速度快的同时能够保证基板传送的平稳性。

当然，本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置也可以采用人工上下料，这种方式可以自由更换各种尺寸的基板进行清洗，均不影响本实用新型技术方案的实现。

本实用新型中，基板固定装置3可以采用以下几种方式对基板进行固定：

方式1：基板固定装置3采用机械卡具机构，其能够夹持基板的边缘。这种方式利于基板正面和背面的清洗干燥，无死角残留。

方式2：基板固定装置3采用真空吸附式固定方式，利用基板固定盘上的微孔，对基板进行直接真空吸附固定，或者针对切割(裂片)后制程基板表面特殊覆膜处理(比如蓝膜，UV膜等)，覆膜将介质层通过特定的装置固定在金属框架内，然后金属框架通过与微孔吸盘相互配合，完成基板的固定，形成双重保护，更适用于薄片的清洗，防止碎片。

方式3：基板固定装置3根据伯努利原理，使基板悬浮固定在固定盘上，这种方式利于基板正面和背面的清洗干燥，无死角残留。

优选的，第一去离子水喷洗装置2-1、第一热N₂干燥装置和第一药液喷洗装置2-2可以分别包括用于使其喷嘴升降的升降机构和摆动机构，刷洗装置2-3包括用于使其刷洗头升降的刷洗头传动机构和使其刷洗头自旋转的刷洗头旋转装置。升降机构和摆动机构有利于去离子水和药液均匀的喷射在基板的正面，刷洗头传动机构能够使刷洗头根据具体情况接触和远离基板的表面，刷洗头旋转装置能够使得刷洗头与基板旋转装置同时相对旋转，实现基板的刷洗均匀，无死角残留。

进一步的，第一去离子水喷洗装置2-1、第一热N₂干燥装置和第一药液喷洗装置2-2的升降机构和摆动机构均优选采用螺旋传动、同步带传动、齿轮传动、电动直线导轨传动或气动直线导轨传动，刷洗装置2-3的刷洗头传动机构采用螺旋传动、电动直线导轨传动或气动直线导轨传动，刷洗头旋转装置采用同步带传动、齿轮传动或电动传动。上述传动方式均可以实现第一去离子水喷洗装置2-1、第一热N₂干燥装置和第一药液喷洗装置2-2的升降和摆动以及刷洗装置2-3的升降。

由于基板背面喷洗干燥装置的喷嘴均位于箱体1内，不便于升降，因此，本实用新型的第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置均优选为固定可调角度装置。通过调整第二去离子水喷洗装置、第二热N₂干燥装置和第二药液喷洗装置的角度，在不影响基板旋转装置工作的前提下，能够均匀的清洗基板的背面，并使基板能够均匀的干燥。

此外，由于基板在清洗过程中每次使用的药液浓度是不同的，为了最大化收集各个浓度的药液，便于回收的药液的后续再循环利用，药液回收装置7内优选设置有多个不相通的空腔，各个空腔分别通过管道与所述药液排出口连接。这种结构可以使得不同浓度的药液被分别回收至不同的空腔内，利于药液后续的回收处理使用。

优选的，单片基板清洗干燥装置还可以包括基板辅助装置6，基板辅助装置包括位于基板上方的空气过滤装置和/或基板静电去除装置。空气过滤装置利用风机组件和过滤器组件的结合，将外界空气过滤后压入箱体1内，以保证基板所处环境的洁净度。基板静电去除装置利用高压电源产生器和放电极组件，通过尖端高压电晕放电把箱体1内的空气电离为大量正负离子，然后用风把这些大量正负离子吹到基板的表面以中和静电。基板静电去除装置能够保证基板在清洗干燥过程中不受静电影响，基板表面清洗后无颗粒残留。

采用本实用新型的单片基板湿法制程中腐蚀清洗干燥装置对基板进行清洗干燥的方法主要包括五个步骤：上下料步骤、基板定位步骤、药液喷洗步骤、刷洗步骤和干燥步骤，如图3所示。

首先，通过搬运机器人手臂或电机驱动丝杠导轨将基板放置在相应的工位，利用基板固定装置3固定好基板；

然后，第一药液喷洗装置2-2在其升降机构和摆动机构的带动下将喷嘴降至基板的上方，同时基板旋转装置4启动，使第一药液喷洗装置的喷嘴与基板同时相对旋转，药液从药液存储罐8内经过管道由喷嘴喷射到基板的正面，均匀全面清洗基板。药液喷洗程序结束后，第一药液喷洗装置2-2在其升降机构和摆动机构的带动下返回至原位。清洗后的药液通过药液排出口1-2排出至药液回收装置7。

之后，刷洗装置2-3的刷洗头在刷洗头传动机构的带动下移动至基板的正面，刷洗头在刷洗头旋转装置的带动下与基板旋转装置4同步旋转，并且两者的旋转方向相反，刷洗头开始刷洗基板上的残留颗粒污物，同时，第一去离子水喷洗装置在其升降机构和摆动机构的带动下将其喷嘴降至基板的上方，在刷洗头对基板进行刷洗的过程中将去离子水喷淋到基板的正面，冲洗基板上的残留颗粒污物，防止基板的二次污染。喷洗后的去离子水通过药液排出口1-2排出箱体1的外部。喷洗结束后，第一热N₂干燥装置在其升降机构和摆动机构的带动下降至基板的上方，之后将热N₂喷淋到基板的正面，对基板进行快速干燥。

基板背面喷洗干燥装置5的第二药液喷洗装置在第一药液喷洗装置2-2对基板的正面喷洗的同时对基板的背面进行喷洗，第二去离子水喷洗装置在第一去离子水喷洗装置2-1和刷洗装置2-3对基板的正面进行冲刷洗的过程中对基板的背面进行喷洗，第二热N₂干燥装置在第一热N₂干燥装置对基板的正面进行干燥的同时对基板的背面进行干燥。

最后，清洗干燥完毕的基板由上下料装置从基板固定装置3内取出并放置在规定的位置。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。