一种光罩清洗装置及其清洗方法与流程

1.本发明涉及光罩清洗技术领域，尤其涉及一种光罩清洗装置及其清洗方法。


背景技术：

2.垂直腔面发射激光器(vcsel)在新的光电子领域中起着越来越重要的作用。与传统的边发射激光器不同，vcsel是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种新型半导体激光器，具有单纵模、发散角小、圆形对称光斑、耦合效率高、阈值低、调制速率高、体积小、可二维集成、可在片测试、价格便宜等很多优点。
3.在vcsel生产的过程中，在作业之后，光罩会与涂完胶后的晶圆接触，使得光罩粘上光刻胶，在后续的作业时，粘有光刻胶的位置处会出现曝光异常，因此需要使用药液去除光罩表面附着的光刻胶。传统的光罩清洗方式，大多是单槽清洗模式，不仅清洗麻烦，且人工操作会导致操作人员长期暴露在有机清洗剂环境中，产生一定的危害。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于公开一种光罩清洗装置及其清洗方法，采用多槽自动清洗模式，能够对光罩进行多次清洗，清洗效果更好，且减少了人工操作的步骤，节省了大量人力。
5.具体的，本发明的一种光罩清洗装置，包括机体，设置于机体内的置物台、药液浸泡槽和刷洗槽，于所述药液浸泡槽的上方固定安装有第一抓取模块，所述刷洗槽的上方固定安装有第二抓取模块，于所述药液浸泡槽对应的位置安装有第一刷洗组件，所述刷洗槽对应的位置固定安装有第二刷洗组件。
6.进一步，所述药液浸泡槽包括第一浸洗槽和第二浸洗槽。
7.进一步，所述刷洗槽包括槽体，所述槽体内设置有支撑平台、夹具模块和两组纯水bar条，所述夹具模块固定安装在槽体相对称的两侧壁上，两组所述纯水bar条设置于夹具模块的上方，对称安装在槽体的另外两侧壁上，所述槽体内还固定安装有两组氮气喷嘴，两组所述氮气喷嘴的对称线和夹具模块的中心线相重合。
8.进一步，所述夹具模块包括两块对称设置的t型安装架，两块所述t型安装架上均固定安装有转动轴，且一侧所述转动轴上固定连接有转动机构，两块所述t型安装架之间固定安装有两块对称设置的支撑板，所述t型安装架上于支撑板端部对应的位置均固定安装有驱动机构，所述驱动机构与支撑板固定连接，所述t型安装架上固定安装有第一夹具单元，支撑板上固定安装有第二夹具单元。
9.进一步，所述第一夹具单元包括两个对称设置的第一夹具组件，所述第一夹具组件包括安装支板、驱动机构和两个夹头，所述驱动机构固定安装在t型安装架上，所述安装支板与驱动机构的自由端固定连接，两个所述夹头对称固定安装在安装支板的两端。
10.进一步，所述驱动机构为气缸。
11.进一步，所述第二夹具单元包括四个夹具组件，四个所述夹具组件分为两组，对称
固定安装在支撑板上，所述夹具组件包括固定安装在支撑板上滑块和固定安装在滑块上的夹头。
12.进一步，所述第一抓取模块包括两条对称设置的第一滑轨，每条所述第一滑轨上均安装有第一驱动单元，两个第一驱动单元之间固定连接有第一手臂，所述第一手臂上滑动安装有第一夹具，所述第二抓取模块包括两个第二驱动单元，两个所述第二其驱动单元之间固定连接有第二手臂，所述第二手臂上滑动安装有第二夹具。
13.进一步，所述第一夹具包括安装板，以及固定安装在安装板上的夹取腔，所述夹取腔和安装板之间活动安装有两块活动板，两块所述活动板对称安装在夹取腔的两侧，每块所述活动板上均固定安装有两个夹头，两个夹头远离活动板的一端穿过夹取腔的侧壁，位于夹取腔内，所述活动板上固定连接有气缸，所述气缸的活塞杆的自由端和对应的活动板的端部固定连接。
14.进一步，所述安装板包括一体成型的横板和两块竖板，两块竖板位于横板对称的两侧，两块所述活动板设置于夹取腔和对应的竖板之间。
15.进一步，所述夹取腔和每块竖板之间还安装有两根限位柱，所述限位柱的一端固定在竖板上，另一端穿过活动板固定安装在夹取腔的侧壁上。进一步，所述第一刷洗组件包括第一传动螺杆、固定安装在第一传动螺杆上的第三驱动单元，以及和第三驱动单元固定连接的第三手臂，所述第三手臂上滑动安装有第一清洗刷，所述第二刷洗组件包括第二传动螺杆、固定安装在第二传动螺杆上的第四驱动单元，以及和第四驱动单元固定连接的第四手臂，所述第四手臂上滑动安装有第二清洗刷。
16.此外，本发明还公开了一种光罩的清洗方法，所述方法应用上述光罩清洗装置，具体步骤为：
17.s1：将待清洗光罩放于置物台上，同时关闭机台门，开始启动清洗程序；
18.s2：当检测到置物台上有待清洗光罩时，利用第一抓取模块抓取待清洗光罩，于药液浸泡槽中进行清洗，利用第一刷洗组件对光罩表面进行刷洗；
19.s3：浸泡清洗完成后，所述第一抓取模块抓取光罩至刷洗槽中，对光罩进行纯水冲洗，同时利用第二刷洗组件进行刷洗干净后，氮气吹干，整个清洗完成后，清洗次数加1；
20.s4：检测光罩的清洗次数，当清洗次数小于预设次数时，重复s2、s3步骤，当清洗次数等于预设次数时，进入步骤s5；
21.s5：利用第二抓取模块，将烘干的光罩进行抓取，放回置物台上，清洗完成。
22.进一步，所述s2步骤包括：
23.s21：分别在第一浸洗槽和第二浸洗槽中灌注第一清洗溶液和第二清洗溶液，实时检测所述第一清洗溶液和第二清洗溶液的液位是否处于低位，若处于低位进入步骤s22，若不处于低位进入步骤s23；
24.s22：机台报警，相应指示灯亮，提醒操作人员补充第一清洗溶液或第二清洗溶液，返回步骤s21；
25.s23：用所述第一抓取模块抓取待清洗光罩，置于第一浸洗槽中的支撑平台上；
26.s24：检测晶片是否浸没于第一清洗溶液或第二清洗溶液下，若没有浸没于第一清洗溶液或第二清洗溶液中，进入步骤s25，若浸没于清洗溶液中，进入步骤s26；
27.s25：机台报警，相应指示灯亮，提醒操作人员补充第一清洗溶液或第二清洗溶液，
返回步骤s24；
28.s26：利用第一刷洗组件，将第三手臂移动至光罩的上方，利用第三手臂上的第一清洗刷对光罩表面进行刷洗，在第一浸洗槽内刷洗完成后进入步骤s27，在第二浸洗槽内刷洗完成后进入步骤s3；
29.s27：刷洗完成后利用第一抓取模块抓取光罩，置于第二浸洗槽中，重复步骤s24-s26。
30.进一步，所述s3步骤包括：
31.s31：利用第一抓取模块，将s2步骤浸泡清洗完成的光罩抓取置于刷洗槽中处于最高位置的支撑平台上；
32.s32：支撑平台下降至夹具模块对应位置，利用第一夹具单元将光罩进行定位；
33.s33：支撑平台下降到最低位置，夹具模块旋转90
°
，使得光罩处于垂直水平面的位置；
34.s34：纯水bar条移动到光罩喷淋位置，并开启喷淋，利用第二刷洗组件对光罩表面进行刷洗；
35.s35：刷洗完成后，利用氮气喷嘴组喷出氮气，吹干光罩表面；
36.s36：吹干完成夹具模块旋转-90
°
，使得光罩返回水平位置；
37.s37：支撑平台上升至夹具模块对应位置，第一夹具单元回缩，释放出光罩，第二夹具单元伸出对光罩进行定位；
38.s38：支撑平台下降到最低位置，夹具模块旋转-90
°
，使得光罩处于垂直水平面的位置；
39.s39：开启喷淋，利用第二刷洗组件对光罩表面进行刷洗；
40.s310：刷洗完成后，利用氮气喷嘴组喷出氮气，吹干光罩表面
41.s311：吹干完成夹具模块旋转90
°
，使得光罩返回水平位置；
42.s312：支撑平台上升至夹具模块对应位置，第二夹具单元回缩，释放出光罩；
43.s313：支撑平台上升至最高位置，清洗完成。
44.本发明的有益效果：
45.1.本发明公开了一种光罩清洗装置，使用多个清洗槽、利用多种清洗溶液对光罩进行浸泡、刷洗，以充分地去除光罩表面的脏污，从而在一定程度上保证了清洗的效果。
46.2.分多个tank装不同种药液，在不同浸泡槽内药液不足、更换时，以实现对相应的浸泡槽药液的自动补液。
47.3.能够自动检测药液浸泡槽内液位状态，当药液液位处于低位时，机台报警，相应指示灯亮起，以提醒操作人员对相应tank进行加液。
48.4.在刷洗槽内，通过夹具模块和支撑平台的协同作用，可以将光罩固定后自动旋转，以实现对光罩在竖直方向的处理。
49.5.在刷洗槽内，设置具有若干喷嘴的纯水bar条，以实现高压纯水清洗光罩，有利于刷洗刷子的清洁。
50.7.在刷洗吹干槽内，设置两个氮气喷嘴，以实现光罩正反两面的快速吹干。
附图说明
51.图1为本发明的一种光罩清洗装置的结构示意图(机体未画出)；
52.图2为本发明的一种光罩清洗装置的结构示意图(为了清晰，省去了槽体和第一抓取模块、第二抓取模块和补液系统)
53.图3为本发明的第一夹具结构示意图；
54.图4为本发明的刷洗槽夹具模块结构示意图(第一夹具单元使用状态)；
55.图5为本发明的刷洗槽夹具模块结构示意图(第二夹具单元使用状态)
56.图6是本发明实施例的清洗方法的流程图；
57.图7是本发明s2步骤的流程图；
58.其中，置物台1、槽体连接板11、刷洗槽2、槽体21、纯水bar条22、支撑平台23、夹具模块24、t型安装架241、转动轴242、转动机构243、支撑板244、安装支板2451、保护罩2452、滑块2461、气缸25、氮气喷嘴26、夹头27、第一浸洗槽3、第二浸洗槽4、第一滑轨50、第一驱动单元51、第一手臂52、第一夹具53、夹取腔531、横板532、竖板533、活动板534、限位柱535、第二驱动单元61、第二手臂62、第二夹具63、第一传动螺杆71、第三驱动单元72、第三手臂73、第一清洗刷74、第二传动螺杆81、第四驱动单元82、第四手臂83、第二清洗刷84、补液罐9。
具体实施方式
59.以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明。
60.如图1-图2所示，本发明的一种光罩清洗装置，包括机体(图中未画出)，设置于机体内的置物台1、药液浸泡槽和刷洗槽2，机体内固定安装有槽体连接板11，置物台1、药液浸泡槽和刷洗槽2均固定安装在槽体连接板11上，药液浸泡槽包括第一浸洗槽3和第二浸洗槽4，第一浸洗槽3、第二浸洗槽4为现有的清洗槽结构，槽中均设置有支撑平台，于药液浸泡槽的上方固定安装有第一抓取模块，第一抓取模块包括两条第一滑轨50，两条第一滑轨50固定安装在槽体连接板上，对称设置，每条第一滑轨50上均安装有第一驱动单元51，两个第一驱动单元51之间固定连接有第一手臂52，在第一手臂52上滑动安装有第一夹具53，第一驱动单元51用以驱动第一手臂52上、下、左、右运动，第一手臂52能够驱动第一夹具53前后移动，刷洗槽2的上方固定安装有第二抓取模块，第二抓取模块包括两个第二驱动单元61，两个第二驱动单元对称安装在机体(图中未画出)顶部的内表面，其中，第二驱动单元61最低处到槽体连接板11的高度尺寸大于第一驱动单元51最高处到槽体连接板的高度尺寸，两个第二驱动单元61之间固定连接有第二手臂62，在第二手臂62上滑动安装有第二夹具63，其中第二驱动单元61用以驱动第二手臂62上下移动，第二手臂62能够驱动第二夹具63前后移动，其中第一驱动单元51、第二驱动单元61、第一手臂52、第二手臂62采用现有的驱动单元结构即可，在此不进行赘述，而第一夹具53、第二夹具63也可以采用现有的夹具。
61.具体的，本实施例第二夹具63采用现有的夹具，如图3所示，第一夹具53包括安装板，以及固定安装在安装板上的夹取腔531，安装板包括一体成型的横板532和两块竖板533，两块竖板533位于横板532对称的两侧，夹取腔531和两块竖板533之间均设置有活动板534和两根限位柱535，限位柱535的一端固定在竖板533上，另一端穿过活动板534固定安装在夹取腔531的侧壁上，每块活动板534上均固定安装有两个夹头27，两个夹头27远离活动板534的一端穿过夹取腔531的侧壁，位于夹取腔531内，夹头27的端部呈阶梯状结构，且开
设有l型凹槽，能够更好的匹配光罩的四角，夹取腔531远离活动板534的侧壁上固定安装有四个气缸25，四个气缸25的活塞杆的自由端和对应的活动板534的端部固定连接，在使用时，通过气缸25的伸缩带动活动板534，带动活动板534上的夹头27进行横向左右的移动，从而实现对光罩的夹取，在使用的过程中夹头27仅接触光罩的四角，能够减少夹具和光罩之间的接触面积，减少对光罩造成污染的几率，而限位柱535的设置，能够对夹头27的移动路径进行一定程度上的限制，防止夹头27移动时发生位移，定位不准，从而造成光罩损坏。
62.机体内于药液浸泡槽对应的位置安装有第一刷洗组件，第一刷洗组件包括第一传动螺杆71、固定安装在第一传动螺杆71上的第三驱动单元72，以及和第三驱动单元72固定连接的第三手臂73，第三手臂73上滑动安装有第一清洗刷74，第一传动螺杆71旋转带动第三驱动单元72、第三手臂73及第一清洗刷74进行前后运动，第三驱动单元72带动第三手臂73、第三清洗刷上下运动，而第三手臂73则能够驱动第一清洗刷74进行左右运动，以对光罩的表面进行刷洗，于刷洗槽2对应的位置固定安装有第二刷洗组件，第二刷洗组件包括第二传动螺杆81、固定安装在第二传动螺杆81上的第四驱动单元82，以及和第四驱动单元82固定连接的第四手臂83，第四手臂83上滑动安装有第二清洗刷84，第一传动螺杆71旋转带动第四驱动单元82、第四手臂83及第二清洗刷84进行前后运动，第四驱动单元82带动第四手臂83、第四清洗刷上下运动，而第四手臂83则能够驱动第二清洗刷84进行左右运动，其中第三驱动单元72、第四驱动单元82、第三手臂73、第四手臂84采用现有的驱动单元结构即可，在此不进行赘述。
63.刷洗槽2包括槽体21，槽体21内设置有支撑平台23、夹具模块24和两组纯水bar条22，夹具模块24固定安装在槽体21相对称的两侧壁上，两组纯水bar条22设置于夹具模块24的上方，对称安装在槽体的另外两侧壁上，槽体内固定安装有滑轨，滑轨上滑动安装有支撑板，支撑平台23固定安装在支撑板上，且支撑平台23和夹具模块24的垂直中心线相重合，槽体21内还固定安装有两组氮气喷嘴26，两组氮气喷嘴26的对称线和夹具模块24的水平中心线相重合。其中，如图4-图5所示，夹具模块24包括两块对称设置的t型安装架241，两块t型安装架241上均固定安装有转动轴242，转动轴242固定安装在槽体21相对称的侧壁上，一侧转动轴242上固定连接有转动机构243，用于带动整个夹具模块24进行旋转，两块t型安装架241之间固定安装有两块对称设置的支撑板244，t型安装架241上于支撑板244端部对应的位置均固定安装有气缸25，气缸25的活塞杆的自由端与支撑板244固定连接，t型安装架241上固定安装有第一夹具单元，支撑板244上固定安装有第二夹具单元，第一夹具单元包括两个对称设置的第一夹具组件，第一夹具组件包括安装支板2451，安装支板2451的两端固定安装有夹头27，t型安装架241于安装支板2451对应的位置固定安装有气缸25，气缸25的活塞杆的自由端与安装支板2451固定连接，安装支板2451上于背离夹头27的一面还固定设置有保护罩2452，保护罩2452为一端开口的腔体结构，开口朝着第二夹具单元的方向，第二夹具单元包括四个夹具组件，四个夹具组件分为两组，对称固定安装在支撑板244上，夹具组件包括固定安装在支撑板244上滑块2461和固定安装在滑块2461上的夹头27，保护罩2452和夹头27的数量和尺寸相匹配。在对刷洗槽内的光罩进行夹取的时候，先利用气缸25驱动第一夹具组件向前移动，利用第一夹具组件上的夹头27夹住光罩的四角进行固定，此时安装支板2451上的保护罩2452套设在第二夹具组件的夹头27上，通过保护罩2452对夹头27进行保护，防止刷洗时，打湿、污染第二夹具组件的夹头27，而在第一次刷洗、吹干完成后，气
缸25驱动带动支撑板244、带动第二夹具组件向外运动，此时第二夹具组件的夹头27脱离保护罩2452，再由气缸25带动第一夹具组件向后运动至第二夹具组件之后，松开光罩，将其放置于支撑台上后，再由气缸25带动支撑板244向内运动，由第二夹具组件的夹头27夹持住光罩表面，进行二次刷洗和吹干，在进行过程中，均通过转动轴242上的转动机构243带动整个夹具模块24进行转动，以实现对光罩正反两面的清洗。
64.为了进一步降低人工操作强度，在第一浸洗槽3、第二浸洗槽4的下方还可以设置有补液系统，补液系统包括两个补液罐9，一用一备，当第一浸洗槽3或第二浸洗槽4中的药液不足时，能够进行自动补液。
65.如图6-图7所示，使用上述光罩清洗装置对光罩进行清洗方法具体如下：
66.s1：将待清洗光罩放于置物台1上，同时关闭机台门，开始启动清洗程序；
67.s2：当检测到置物台1上有待清洗光罩时，利用第一抓取模块抓取待清洗光罩，于药液浸泡槽中进行清洗，利用第一刷洗组件对光罩表面进行刷洗，具体为：
68.s21：分别在第一浸洗槽3和第二浸洗槽4中灌注第一清洗溶液和第二清洗溶液，实时检测所述第一清洗溶液和第二清洗溶液的液位是否处于低位，若处于低位进入步骤s22，若不处于低位进入步骤s23；
69.s22：机台报警，相应指示灯亮，提醒操作人员补充第一清洗溶液或第二清洗溶液，返回步骤s21；
70.s23：用所述第一抓取模块抓取待清洗光罩，置于第一浸洗槽3中的支撑平台上；
71.s24：检测晶片是否浸没于第一清洗溶液或第二清洗溶液下，若没有浸没于第一清洗溶液或第二清洗溶液中，进入步骤s25，若浸没于清洗溶液中，进入步骤s26；
72.s25：机台报警，相应指示灯亮，提醒操作人员补充第一清洗溶液或第二清洗溶液，返回步骤s24；
73.s26：利用第一刷洗组件，将第三手臂73移动至光罩的上方，利用第三手臂73上的第一清洗刷74对光罩表面进行刷洗，在第一浸洗槽3内刷洗完成后进入步骤s27，在第二浸洗槽4内刷洗完成后进入步骤s3；利用第一刷洗组件对光罩进行刷洗时的具体操作为：
74.s261：利用第三驱动单元72带动第三手臂73、第一清洗刷74至最高位置，然后第一传动螺杆71转动，带动第三驱动单元72、第三手臂73及第一清洗刷74移动，使得第三手臂73位于光罩的正上方；
75.s262：第三驱动单元72带动第三手臂73、第一清洗刷74向下移动至第一清洗刷74接触光罩表面；
76.s263：第三手臂73驱动第一清洗刷74刷洗光罩表面，刷洗时，沿着一个方向对光罩表面进行刷洗，即当第一清洗刷74运动至一个极限位置时，第三驱动单元72带动第三手臂73、第一清洗刷74离开光罩表面，第三手臂73带动第一清洗刷74复位后，第一传动螺杆71转动一定转数即一定的刷洗进给量，重复前述步骤，直至将光罩表面刷洗完成；
77.s27：刷洗完成后利用第一抓取模块抓取光罩，置于第二浸洗槽4中，重复步骤s24-s26；
78.s3：浸泡清洗完成后，所述第一抓取模块抓取光罩至刷洗槽2中，对光罩进行纯水冲洗，同时利用第二刷洗组件进行刷洗干净后，氮气吹干，整个清洗完成后，清洗次数加1，具体为：
79.s31：利用第一抓取模块，将s2步骤浸泡清洗完成的光罩抓取置于刷洗槽2中处于最高位置的支撑平台23上；
80.s32：支撑平台23下降至夹具模块24对应位置，利用第一夹具单元24将光罩进行定位；
81.s33：支撑平台23下降到最低位置，夹具模块旋转90
°
，使得光罩处于垂直水平面的位置；
82.s34：纯水bar条22移动到光罩喷淋位置，并开启喷淋，利用第二刷洗组件对光罩表面进行刷洗；利用第二刷洗组件对光罩进行刷洗时的具体操作为：
83.s341：利用第四手臂83驱动第二清洗刷84移动，使得第二清洗刷84接触到光罩表面；
84.s342：第四驱动单元82带动第四手臂83、第二清洗刷84移动刷洗光罩表面，刷洗时，沿着一个方向对光罩表面进行刷洗，即当第二清洗刷84运动至一个极限位置时，第四手臂83带动第二清洗刷84离开光罩表面，第四驱动单元82带动第二清洗刷84复位后，第二传动螺杆81转动一定转数即一定的刷洗进给量，重复前述步骤，直至将光罩表面刷洗完成；
85.s35：刷洗完成后，利用氮气喷嘴26组喷出氮气，吹干光罩表面；
86.s36：吹干完成夹具模块旋转-90
°
，使得光罩返回水平位置；
87.s37：支撑平台23上升至夹具模块对应位置，第一夹具单元24回缩，释放出光罩，第二夹具单元25伸出对光罩进行定位；
88.s38：支撑平台下降到最低位置，夹具模块旋转-90
°
，使得光罩处于垂直水平面的位置；
89.s39：开启喷淋，利用第二刷洗组件对光罩表面进行刷洗；
90.s310：刷洗完成后，利用氮气喷嘴组喷出氮气，吹干光罩表面
91.s311：吹干完成夹具模块旋转90
°
，使得光罩返回水平位置；
92.s312：支撑平台上升至夹具模块24对应位置，第二夹具单元25回缩，释放出光罩；
93.s313：支撑平台上升至最高位置，清洗完成；
94.s4：检测光罩的清洗次数，当清洗次数小于预设次数时，重复s2、s3步骤，当清洗次数等于预设次数时，进入步骤s5；
95.s5：利用第二抓取模块，将烘干的光罩进行抓取，放回置物台1上，清洗完成。
96.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。