一种半导体晶圆生产系统及其方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆生产系统及其方法。

背景技术：

随着半导体晶圆制程工艺技术的发展，对各个例如抛光等制程前的晶圆表面清洁度要求越来越高，各种半导体晶圆清洗设备随之产生。目前大多数半导体晶圆的清洗设备的夹具不够稳固，容易造成半导体晶圆在清洗中造成剧烈晃动从而造成的半导体晶圆的损坏，并且有些杂物在经过清洗后可能还是会吸附在半导体晶圆的角落或缝隙处，无法达到充分清洗的效果，这样半导体晶圆的产品质量会受到一定的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有技术存在的不足，提供一种半导体晶圆生产系统，该系统采用的清洗设备通过先清洗在除尘步骤，能够对半导体晶圆充分清洗并且通过上下层能够提高清洗的产品数量和种类，提高了清理效率。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种半导体晶圆生产系统，该生产系统包括清洗设备，该清洗设备包括机箱、清洗罩、旋转装置、清洗装置和除尘装置，所述的机箱内设置有内置腔体，内置腔体底部设置有出水口；所述的清洗罩设置在内置腔体的底板上，清洗罩顶部设置有开口；所述的旋转装置设置在清洗罩内，旋转装置包括旋转驱动模块和转盘，旋转驱动模块的下部固定设置在机箱内，旋转驱动模块的上部与转盘的底部中心连接，转盘的顶部设置有小固定平台和大固定平台，且大固定平台高于小固定平台；所述的清洗装置设置在清洗罩外的一侧，清洗装置包括第一清洗升降模块、第一清洗旋转模块和用于清洗晶圆的清洗模块，所述的第一清洗升降模块与第一清洗旋转模块的下部连接，且通过第一清洗升降模块能带动第一清洗旋转模块升降；所述的第一清洗旋转模块的上部通过连接管连接清洗模块，且第一清洗旋转模块通过连接管带动清洗模块来回摆动；所述的除尘装置设置在清洗罩外的另一侧，除尘装置包括第二清洗升降模块、第二清洗旋转模块和用于清刷晶圆的除尘模块，第二清洗升降模块与第二清洗旋转模块的下部连接，且通过第二清洗升降模块能带动第二清洗旋转模块升降；第二清洗旋转模块的上部通过连接臂连接清刷模块，且第二旋转模块通过连接臂能带清刷模块来回摆动。

作为优选，所述的小固定平台为4个小夹具，每个小夹具均包括小固定柱、第一夹具头和小掩膜版，小固定柱的底部固定设置在转盘顶面上，第一夹具头与小固定柱的顶部固定连接，第一夹具头上通过销钉连接有第一压杆，所述的4个小夹具呈小正方形状设置；所述的小掩膜版固定在4个小夹具上；所述的大固定平台为4个大夹具，每个大夹具均包括大固定柱、第二夹具头和大掩膜版，大固定柱的底部固定设置在转盘的顶面上，第二夹具头与大固定柱的顶部固定连接，第二夹具头上通过销钉连接有第二压杆，所述的4个大夹具呈大正方形状设置；所述的大掩膜版固定在4个小夹具上。

作为优选，所述的第一清洗升降模块和第二清洗升降模块均包括支撑架、第一电机、第一联轴器、升降转轴和连接块，所述的支撑架固定设置在机箱上，所述的第一电机固定设置在支撑架的下部，第一电机通过第一联轴器与升降转轴连接；所述的连接块设置在升降转轴上，且连接块与升降转轴螺纹连接；所述的第一清洗旋转模块和第二清洗旋转模块均包括第二电机、第二联轴器、清洗转轴和连接架，所述的连接架与所述的连接块固定连接，所述的第二电机固定设置在连接架的底部，第二电机的转动轴穿过连接架底部与第二联轴器的下端连接，第二联轴器的上端与清洗转轴连接，第一清洗旋转模块的清洗转轴的上端与连接管内端连接，第二清洗旋转模块的清洗转轴与连接管的内端连接。

作为优选，所述的旋转驱动模块包括主轴电机、转盘主轴、主轴联轴器和连接支架，第一电机通过连接支架与机箱固定连接，第一电机的转动轴通过主轴联轴器与转盘主轴的下部连接，转盘主轴的上部与转盘的底部固定连接。

作为优选，所述的清洗模块包括水管连接头、2根水管、高压喷嘴和兆声头；所述的水管连接头设置在连接臂的外端，水管连接头的底部分别与2根水管的上端连接，所述的高压喷嘴设置在一根水管上，所述的兆声头设置在另一根水管上，所述两根水管的正下方设置有清洗杯，所述的清洗杯固定设置在内置腔体的底板上。

作为优选，所述的除尘模块包括除尘电机、清洗转接轴和清洗毛刷，所述的除尘电机设置在连接管的外端，所述的清洗转接轴的上端通过转接轴联轴器与除尘电机的转动轴连接；所述的清洗毛刷设置在清洗转接轴的下端；清洗毛刷的正下方设置有毛刷杯，所述的毛刷杯固定设置在内置腔体的底板上。

作为优选，所述的大正方形和小正方形的中心在同一根轴上，且大正方形和小正方形之间呈90度。

作为优选，所述的箱体正面设置有箱门，箱门的一侧与箱体铰接，箱门的中部设置有玻璃板，箱门与箱体通过锁具锁紧或打开，所述的内置腔体的正面门板为玻璃透明板。

作为优选，所述的清洗罩包括底座和上盖，所述的上盖固定设置在底座上，上盖上设置有用于放止清洗液飞溅的圆锥状斜面，所述的圆锥状斜面向清洗罩中心倾斜。

作为优选，所述的箱体的右侧上部设置有触摸屏、箱体的右侧下部设置有减压阀面板。

本发明还公开了一种半导体晶圆生产方法，该方法采用所述的系统进行生产。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

（1）通过先清洗后除尘对半导体晶圆进行充分清洗。

（2）通过设置双层平台，节省空间，并能够提高清洗产品的数量。

（3）通过大小平台，能够对不同型号的产品进行同时清洗，提高清洗效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为旋转装置的爆炸图。

图4为清洗装置的爆炸图。

图5为除尘装置的爆炸图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，配合附图作详细说明如下。

如图1和图2所示，一种半导体晶圆生产系统，该生产系统包括清洗设备，该清洗设备包括机箱1、清洗罩2、旋转装置3、清洗装置4和除尘装置5。箱体1正面设置有箱门12，箱门12的一侧与箱体1铰接，箱门1的中部设置有玻璃板13，箱门12与箱体1通过锁具14锁紧或打开。内置腔体11的正面门板为玻璃透明板。箱体1的右侧上部设置有触摸屏6、箱体1的右侧下部设置有减压阀面板7。机箱1内设置有内置腔体11，内置腔体11底部设置有出水口；清洗罩2设置在内置腔体11的底板上，清洗罩2顶部设置有开口，清洗罩2包括底座21和上盖22，上盖22固定设置在底座21上，上盖22上设置有用于放止清洗液飞溅的圆锥状斜面，圆锥状斜面向清洗罩2中心倾斜。旋转装置3用于使半导体晶圆做离心旋转，清洗装置4用于清洗半导体晶圆，除尘装置5用于清除半导体晶圆上的杂物灰尘。

如图1、图2和图3所示，旋转装置3设置在清洗罩2内，旋转装置3包括旋转驱动模块31和转盘32，旋转驱动模块31的下部固定设置在机箱1内，旋转驱动模块31的上部与转盘32的底部中心连接，旋转驱动模块31包括主轴电机311、转盘主轴312、主轴联轴器313和连接支架314，第一电机311通过连接支架314与机箱1固定连接，第一电机311的转动轴通过主轴联轴器313与转盘主轴312的下部连接，转盘主轴312的上部与转盘32的底部固定连接。转盘32的顶部设置有小固定平台321和大固定平台322，且大固定平台321高于小固定平台321。小固定平台321为4个小夹具，每个小夹具均包括小固定柱3211、第一夹具头3212和小掩膜版3214，小固定柱3211的底部固定设置在转盘32顶面上，第一夹具头3212与小固定柱3211的顶部固定连接，第一夹具头3212上通过销钉连接有第一压杆3213，4个小夹具呈小正方形状设置；小掩膜版3214固定在4个小夹具上；大固定平台322为4个大夹具，每个大夹具均包括大固定柱3221、第二夹具头3222和大掩膜版3223，大固定柱3221的底部固定设置在转盘32的顶面上，第二夹具头3222与大固定柱3221的顶部固定连接，第二夹具头3222上通过销钉连接有第二压杆3223，4个大夹具呈大正方形状设置；大掩膜版3224固定在4个小夹具上。大正方形和小正方形的中心在同一根轴上，且大正方形和小正方形之间呈90度。

工作时，将半导体晶圆分别放在小掩膜版3214和大掩膜版3224上，通过小掩膜版3214通过第一压杆3213压紧，大掩膜版3224通过第二压杆3223压紧，将主轴电机311开启，通过主轴电机311旋转带动转动主轴312旋转，从而带动转盘旋转使半导体晶圆做离心运动，甩去杂物和灰尘。

该装置解决了设置多个工位占用设备空间、设备成本过大以及只能清洗一种半导体晶圆的问题。

通过双层平台设置，可以节省设备占用空间，降低设备成本。通过大小两个平台能够对不同型号的半导体晶圆同时进行清洗。

如图1、图2和图3所示，清洗装置4设置在清洗罩2外的一侧，清洗装置4包括第一清洗升降模块41、第一清洗旋转模块42和用于清洗晶圆的清洗模块43，第一清洗升降模块41与第一清洗旋转模块42的下部连接，且通过第一清洗升降模块41能带动第一清洗旋转模块42升降；第一清洗旋转模块42的上部通过连接管44连接清洗模块43，且第一清洗旋转模块42通过连接管44带动清洗模块43来回摆动；第一清洗升降模块41包括支撑架451、第一电机452、第一联轴器453、升降转轴454和连接块455，支撑架451固定设置在机箱1上，第一电机452固定设置在支撑架451的下部，第一电机452通过第一联轴器453与升降转轴454连接；连接块455设置在升降转轴454上，且连接块455与升降转轴454螺纹连接。第一清洗旋转模块42包括第二电机541、第二联轴器542、清洗转轴543和连接架544，连接架544与连接块455固定连接，第二电机541固定设置在连接架544的底部，第二电机541的转动轴穿过连接架544底部与第二联轴器542的下端连接，第二联轴器542的上端与清洗转轴543连接，第一清洗旋转模块42的清洗转轴543的上端与连接管44内端连接，第二清洗旋转模块52的清洗转轴543与连接管54的内端连接。清洗模块43包括水管连接头431、2根水管432、高压喷嘴433和兆声头434；水管连接头431设置在连接臂54的外端，水管连接头431的底部分别与2根水管431的上端连接，高压喷嘴433设置在一根水管431上，兆声头434设置在另一根水管431上，所述两根水管431的正下方设置有清洗杯435，清洗杯435固定设置在内置腔体11的底板上。

工作时，通过第一电机452旋转带动升降转轴454，通过升降转轴454与连接块455螺纹连接，使连接块455上下移动，连接块455带动连接架544上下移动，连接架的第二电机541旋转带动清洗转轴543旋转，清洗转轴543带动连接管44来回摆动。在旋转装置3旋转时，连接管44端部的清洗模块43摆动到清洗罩2的中心，进行放水冲洗。

该装置能够解决清洗装置清洗不充分的问题，通过连接管44摆动清洗以及高压喷头433和兆声头434配合能够使半导体晶圆充分清洗。

如图1、图2和图3所示，除尘装置5设置在清洗罩2外的另一侧，除尘装置5包括第二清洗升降模块51、第二清洗旋转模块52和用于清刷晶圆的除尘模块53，第二清洗升降模块51与第二清洗旋转模块52的下部连接，且通过第二清洗升降模块51能带动第二清洗旋转模块52升降；第二清洗旋转模块52的上部通过连接臂54连接清刷模块53，且第二旋转模块52通过连接臂54能带清刷模块53来回摆动。第二清洗升降模块51也包括支撑架451、第一电机452、第一联轴器453、升降转轴454和连接块455，支撑架451固定设置在机箱1上，第一电机452固定设置在支撑架451的下部，第一电机452通过第一联轴器453与升降转轴454连接；连接块455设置在升降转轴454上，且连接块455与升降转轴454螺纹连接。第二清洗旋转模块52也包括第二电机541、第二联轴器542、清洗转轴543和连接架544，连接架544与连接块455固定连接，第二电机541固定设置在连接架544的底部，第二电机541的转动轴穿过连接架544底部与第二联轴器542的下端连接，第二联轴器542的上端与清洗转轴543连接，第一清洗旋转模块42的清洗转轴543的上端与连接管44内端连接，第二清洗旋转模块52的清洗转轴543与连接管54的内端连接。除尘模块53包括除尘电机531、清洗转接轴532和清洗毛刷533，除尘电机531设置在连接管44的外端，清洗转接轴531的上端通过转接轴联轴器与除尘电机531的转动轴连接；清洗毛刷533设置在清洗转接轴532的下端；清洗毛刷533的正下方设置有毛刷杯534，毛刷杯534固定设置在内置腔体11的底板上。

工作时，通过第一电机452旋转带动升降转轴454，通过升降转轴454与连接块455螺纹连接，使连接块455上下移动，连接块455带动连接架544上下移动，连接架的第二电机541旋转带动清洗转轴543旋转，清洗转轴543带动连接臂54来回摆动。在旋转装置3旋转时，连接臂54端部的清洗模块43摆动到清洗罩2的中心，使除尘电机531启动，使清洗毛刷533旋转，将半导体晶圆上的杂物和灰尘清除干净。

该装置能够解决清洗装置4对细小的角落和缝隙清除不干净的问题。通过清除毛刷533能够使半导体晶圆被清洗的更加充分干净，确保产品的质量。

整个装置工作时，将半导体晶圆固定在转盘32上，先通过旋转驱动模块31使转盘32旋转，将清洗模块43摆动到清洗罩2的中心上方，进行清洗，清洗模块43回到最初位置。再通过除尘模块53摆动到清洗罩2的中心，进行除尘，出去杂物和灰尘，清除后，除尘模块53恢复原位，使旋转停止旋转并取下。

综上所述，该设备通过先清洗后除尘对半导体晶圆进行充分清洗；通过设置双层平台，节省空间，并能够提高清洗产品的数量；通过大小平台，能够对不同型号的产品进行同时清洗，提高清洗效率。