半导体清洗设备中的清洗槽及半导体清洗设备的制作方法

本发明涉及半导体清洗设备技术领域，更具体地，涉及一种半导体清洗设备中的清洗槽及半导体清洗设备。

背景技术：

近年来，随着半导体行业的迅猛发展，集成电路(ic)的集成度的不断提升，对于半导体设备提出了更高的要求。而作为晶圆(wafer)在炉内进行氧化及扩散工艺的载体，炉管和晶舟(一般为石英管、石英舟)的洁净水平决定着硅片在后续工艺过程中的质量，以及芯片最终品质。因此为了保证工艺纯度，在处理过一定数量的晶圆后，石英管、石英舟必须从炉中取出并进行清洗。

目前，主流石英管和石英舟清洗设备为卧式石英管舟清洗机，其原理是将石英管或石英舟进行浸泡清洗，工艺槽中的药液进行过滤后循环使用。

卧式石英管舟清洗机的清洗槽结构存在以下缺点：

1、清洗槽内药液注入清洗槽内后，仅靠循环泵循环来混合药液，时间较长；

2、清洗槽内药液只通过循环泵进行药液循环，槽内药液流速缓慢，仅靠石英管或石英舟自转产生相对速度来清洗表面，清洗效果差且清洗效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种半导体清洗设备中的清洗槽及半导体清洗设备，实现在清洗石英管或石英舟时高效地混合药液并使槽内药液高效循环，提升清洗效果。

为实现上述目的，本发明提出了一种半导体清洗设备中的清洗槽，包括：清洗槽本体、滚动机构、混合循环机构、驱动机构和传动机构；

所述滚动机构可转动地设置于所述清洗槽本体的底板上，用于承载并带动炉管或晶舟滚动；

所述混合循环机构可转动地设置于所述清洗槽本体的侧壁上，用于对注入所述清洗槽本体内的药液进行混合和/或使所述药液循环流动；

所述驱动机构设置于所述清洗槽本体的侧壁上，通过所述传动结构与所述滚动机构、所述混合循环机构传动连接，用于驱动所述滚动机构、所述混合循环机构转动。

可选地，所述驱动机构包括电机，所述传动机构包括链条，所述电机的转轴通链轮与所述链条传动连接。

可选地，所述滚动机构包括至少两根滚轮轴，所述滚轮轴通过固定架可转动地设置于所述清洗槽本体的底板上；

所述滚轮轴上设有至少两个用于承载并带动炉管或晶舟滚动的滚轮；

所述滚轮轴的一端通过链轮与所述链条传动连接。

可选地，所述混合循环机构包括轴承组件、调节支架、旋转扇叶、转动轴；

所述轴承组件包括第一轴承框和第二轴承框，所述第一轴承框设置在所述调节支架上，所述第二轴承框设置在所述清洗槽本体的侧壁上；

所述第一轴承框内设置有第一轴承，所述第二轴承框内设置有第二轴承；

所述转动轴的一端设置于所述第二轴承内，所述转动轴的另一端穿过所述第一轴承与所述旋转扇叶连接，所述转动轴上设置有齿轮，所述齿轮与所述链条传动连接。

可选地，所述混合循环机构还包括套设在所述转动轴上的转速调节机构，所述转动轴上设置有多个直径不同的齿轮；

所述转速调节机构包括壳体和齿轮调节模块；

所述壳体套设于所述转动轴上，用作所述第一轴承框；

所述齿轮调节模块设置于所述壳体内，用于驱动所述转动轴沿其轴向移动，以使不同的齿轮与所述链条传动连接。

可选地，所述齿轮调节模块包括调节气缸，所述调节气缸上设有气缸轴，所述气缸轴的轴向平行于所述转动轴的轴向，所述调节气缸上设有垂直于所述转动轴轴向的滑槽，所述气缸轴可移动且可旋转地设置于所述滑槽内，所述气缸轴的一端设有调节螺杆；

所述转动轴上设有与所述调节螺杆配合的螺纹；

所述调节气缸用于：

驱动所述气缸轴沿所述滑槽靠近所述转动轴，使所述调节螺杆与所述螺纹啮合，并驱动所述气缸轴旋转，以通过所述调节螺杆带动所述转动轴沿其轴向移动；

以及，驱动所述气缸轴停止旋转并沿所述滑槽远离所述转动轴，使所述调节螺杆与所述螺纹分离。

可选地，所述旋转扇叶通过紧固螺纹与所述转动轴的所述另一端连接，且所述旋转扇叶的旋转方向与所述紧固螺纹方向相反。

可选地，所述调节支架设置在所述清洗槽本体的侧壁上，其上开设有条形孔，所述第一轴承框可移动地设置在所述条形孔中；

所述清洗槽本体的侧壁上设有与所述条形孔延伸方向对应的滑槽，所述第二轴承框可移动地设置于所述滑槽内。

可选地，所述调节支架可移动地设置在所述清洗槽本体的底板上，所述第一轴承框设置在所述调节支架的顶端；

所述清洗槽本体的侧壁上设有与所述调节支架移动方向对应的滑槽，所述第二轴承框可移动地设置于所述滑槽内。

本发明还提出一种半导清洗设备，用于清洗炉管或晶舟，包括以上所述的清洗槽。

本发明的有益效果在于：

通过设置混合循环机构对注入清洗槽本体内的药液进行混合和/或在清洗过程中对药液进行循环，能够实现在清洗之前高效地混合药液并在清洗过程中使槽内药液高效循环，提升清洗效果。

进一步地，通过设置齿轮组和齿轮调节模块，能够实现对旋转扇叶的转速调节，可以在清洗过程的不同阶段采用不同的转速，实现在清洗前对药液的高效混合，在清洗过程中对药液进行循环，以及在清洗之后对石英管或石英舟进行吹干，进一步提高清洗效果。

本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽的整体结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的侧视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的主视图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的旋转扇叶受力分析示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的安装位置示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的结构细节示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽中混合循环机构的调节模块结构示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽进行混液状态的俯视图。

图9示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽进行混液状态的侧视图。

图10示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽在清洗过程中进行药液循环状态的俯视图。

图11示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽在清洗过程中进行药液循环状态的侧视图。

图12示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽进行干燥状态的侧视图。

附图标记说明：

101-清洗槽本体，102-滚动机构，103-混合循环机构，104-传动机构，105-驱动机构，106-电机，107-链条，108-旋转扇叶，109-转动轴，111-齿轮调节机构，112-调节气缸，113-调节螺杆，114-螺纹，115-调节支架，116-壳体，117-第二轴承框，118-第一轴承，119-第二轴承，120-低速齿轮，121-中速齿轮，122-高速齿轮，123-药液进口，124-药液出口，125-气缸轴，126-滑槽。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体清洗设备中的清洗槽的整体结构示意图。

如图1所示，一种半导体清洗设备中的清洗槽，包括：清洗槽本体101、滚动机构102、混合循环机构103、驱动机构105和传动机构104；

滚动机构102可转动地设置于清洗槽本体101的底板上，用于承载并带动炉管或晶舟滚动；

混合循环机构103可转动地设置于清洗槽本体101的侧壁上，用于对注入清洗槽本体101内的药液进行混合和/或使药液循环流动；

驱动机构105设置于清洗槽本体101的侧壁上，通过传动结构与滚动机构102、混合循环机构103传动连接，用于驱动滚动机构102、混合循环机构103转动。

其中，驱动机构105可以包括电机106，传动机构104包括可以链条107，电机106的转轴通链轮与链条107传动连接。需要说明的是，其他任何可实现类似功能的驱动机构和传动机构也都可以用在此处，本发明不做具体限定。

优选的，滚动机构102包括至少两根滚轮轴，滚轮轴通过固定架可转动地设置于清洗槽本体101的底板上；

滚轮轴上设有至少两个用于承载并带动炉管或晶舟滚动的滚轮；

滚轮轴的一端通过链轮与链条107传动连接。

参考图2、图3、图6，本实施例中，混合循环机构103可以包括轴承组件、调节支架115、旋转扇叶108、转动轴109；

轴承组件包括第一轴承框116和第二轴承框117，第一轴承框116设置在调节支架115上，第二轴承框117设置在清洗槽本体101的侧壁上；

第一轴承框116内设置有第一轴承118，第二轴承框117内设置有第二轴承119；

转动轴109的一端设置于第二轴承119内，转动轴109的另一端穿过第一轴承118与旋转扇叶108连接，转动轴109上设置有齿轮，齿轮与链条107传动连接。

参考图5、图6和图7，混合循环机构103还包括套设在转动轴109上的转速调节机构111，转动轴109上设置有多个直径不同的齿轮；

转速调节机构111包括壳体116和齿轮调节模块；

壳体116套设于转动轴109上，用作第一轴承框；

齿轮调节模块设置于壳体111内，用于驱动转动轴109沿其轴向移动，以使不同的齿轮与链条107传动连接。

其中，齿轮调节模块包括调节气缸112，调节气缸112上设有气缸轴125，气缸轴的轴向平行于转动轴109的轴向，调节气缸112上设有垂直于转动轴109轴向的滑槽126，气缸轴可移动且可旋转地设置于滑槽内，气缸轴的一端设有调节螺杆113；

转动轴109上设有与调节螺杆113配合的螺纹114；

调节气缸112用于驱动气缸轴125沿滑槽126靠近转动轴109，使调节螺杆113与螺纹114啮合，并驱动气缸轴125旋转，以通过调节螺杆113带动转动轴109沿其轴向移动；

以及，驱动气缸轴125停止旋转并沿滑槽126远离转动轴109，使调节螺杆113与螺纹114分离。

具体地，多个齿轮包括低速齿轮120、中速齿轮121和高速齿轮122，每个齿轮均通固定在转动轴109上。混合循环机构103与传动机构104连接，通过调节自身齿轮改变风扇叶108的转速。各型号齿轮通过键固定在齿轮轴上。

其中，调节气缸112可以采用防腐蚀塑料材质，且自带调节螺杆113，通过螺钉固定在壳体111内，当需调节齿轮组时，给与调节气缸112的进气口通入cda气体，气缸轴125从滑槽126外侧位置通过cda气体压迫移位到内侧，此时调节螺杆113的螺纹与转动轴109上的螺纹114啮合，同时气缸轴125开始进行旋转，从而带动转动轴109使其左右移动(通过螺杆间的相互啮合运动)。此时，高速齿轮122、中速齿轮121及低速齿轮120即可根据需求进行调节，与传动链条107配合提供不同转速，调节完毕后，停止cda气体的进气口供给，气缸轴125旋转停止，同时气缸轴125在反向气体压迫下从滑槽126内测移位至外侧，调节螺杆113与转动轴109分离。通过控制调节气缸112运动，使调节螺杆113带动转动轴109使其左右移动，高速齿轮122、中速齿轮121及低速齿轮120即可根据需求进行调节，与传动链条107配合提供不同转速。

需要说明的是，本发明采用的调节气缸112为特殊定制的具有平移及旋转功能的气缸。

参考图4，本实施例中，旋转扇叶108通过紧固螺纹与转动轴109的另一端连接，且旋转扇叶108的旋转方向与紧固螺纹方向相反。

具体地，由于扇叶旋转方向与风扇叶紧固螺纹方向相反，在反作用力的作用下，扇叶在旋转过程中会不断自紧，防止扇叶脱落。

在一优选实施例中，如图2所示，调节支架115设置在清洗槽本体101的侧壁上，其上开设有条形孔，第一轴承框(壳体116)可移动地设置在条形孔中；

清洗槽本体101的侧壁上设有与条形孔延伸方向对应的滑槽，第二轴承框117可移动地设置于滑槽内。

通过条形孔的设置能够在切换高低速齿轮120过程中，使混合循环机构103整体能够沿条形孔平移滑动，从而在通过齿轮调节转速时，能够使齿轮与链条107分离或结合。同时为避免链条107脱落，上述齿轮还可以作为张紧轮调节链条107的松紧。

在另一优选实施例中，如图5所示。调节支架115可移动地设置在清洗槽本体101的底板上，第一轴承框(壳体116)设置在调节支架115的顶端；

清洗槽本体101的侧壁上设有与调节支架115移动方向对应的滑槽，第二轴承框117可移动地设置于滑槽内。

具体地，调节支架115的底部可以设置滑轨，滑轨垂直于转动轴109的轴向，调节支架115连接有第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动调节支架115在滑轨上往复移动；清洗槽本体101的一端侧壁上设有与滑轨对应的滑槽，第二轴承框117可移动地设置于滑槽内。

通过滑轨和第二驱动机构的设置能够在切换高低速齿轮120过程中，驱动调节支架115带动混合循环机构103整体平移滑动，从而在通过齿轮调节转速时，能够使齿轮与链条107分离或结合。同时为避免链条107脱落，上述齿轮还可以作为张紧轮调节链条107的松紧。

本实施例中，清洗槽本体101另一端的侧壁底部可以设有药液进口123和药液出口124。

本发明实施例还提出一种半导体清洗设备，包括以上实施例的半导体清洗设备中的清洗槽。

其中清洗槽本体101安装固定在设备机台主体腔室内部，与管路部分连接；电机106部分固定在机台主体腔室外部，通过转动轴109与腔室内部传动机构104相连；滚动机构102固定在清洗槽本体101上，通过传动机构104与电机106部分连接，获得传动力，使滚动机构102的滚轮转动，带动炉管或晶舟运动；混合循环机构103与传动机构104连接，通过调节自身齿轮改变风扇叶转速。

本实施例的炉管或晶舟清洗设备的清洗流程为：

1.注液及混合阶段：

待药液注入清洗槽本体101内到达指定液位点后，停止供液，齿轮调节模块111将齿轮组调节至中速齿轮121，随后驱动电机106开始旋转，带动传动链条107将动力传递给齿轮，之后风扇叶开始旋转，药液开始进行混液工作，如图8和图9所示；

2.清洗阶段：

混液工作完成后，机械手再将石英管或石英舟放入槽内，之后齿轮调节模块111调节齿轮组至低速齿轮120(防止流速过大，将清洗物品冲走)，随后电机106开始旋转，带动传动链条107将动力传递给齿轮，之后风扇叶开始进行工作，槽内药液开始进行槽内药液循环，如图10和图11所示；

3.干燥阶段：

清洗阶段完成后，待药液完全排出后，齿轮调节模块111调节为高速齿轮122，随后电机106开始旋转，带动传动链条107将动力传递给齿轮组，之后风扇叶开始进行粗吹扫，将附着在石英管或石英舟上的大水珠吹走，如图12所示。

综上，本发明的半导体清洗设备中的清洗槽及半导体清洗设备设置了注液混液阶段及清洗干燥阶段，减少了药液混合及物品干燥阶段的时间；

在清洗阶段可以使槽内药液循环，且药液循环方向与清洗物品循环方向相反，增加了药液与清洗物品的相对速度，加强了清洗效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。