申请/专利权人：威海奥牧智能科技有限公司

申请日：2019-08-07

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN110318979B

主分类号：F04B37/12

分类号：F04B37/12;F04B39/00;B08B3/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.11.05#实质审查的生效;2019.10.11#公开

摘要：本发明公开了一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵及方法，空气泵包括升压部、驱动部，升压部固定设置于驱动部的前侧；驱动部包括前部组件、后部组件、缸体，前部组件、缸体、后部组件从前到后依次设置且进行机械密封；空气泵的工作方法通过多个步骤完成对半导体芯片的高压喷淋清洗；本发明的空气泵能对制程45nm以下的半导体芯片进行高压喷淋清洗，清洗效果更好；并且空气泵由升压部与驱动部配合设置，空气泵的体积更小，重量更轻，且不需要外置的蓄能器供能，具有占地面积更小，维护成本更低的优点，有利于进行车间管理。

主权项：1.一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：包括升压部、驱动部，升压部固定设置于驱动部的前侧；所述驱动部包括前部组件（1）、后部组件（2）、缸体（3），前部组件（1）、缸体（3）、后部组件（2）从前到后依次设置且进行机械密封；所述后部组件（2）的顶部开设有进气孔（24）、出气孔（25），后部组件（2）的内部设置有气缸组件；所述气缸组件包括气缸（18）、导气杆（19），导气杆（19）插置于气缸（18）的内部；所述气缸（18）上开设有气孔A（22），导气杆（19）上开设有气孔B（23）；所述后部组件（2）的前端面上开设有气孔C（26）；所述进气孔（24）的孔径大于气孔A（22）的孔径，气孔A（22）的孔径大于气孔B（23）的孔径；所述缸体（3）的内部中心处横向设置有主轴（4），主轴（4）上固定设置有活塞（5）；所述主轴（4）的前端向前穿过前部组件（1）中心处的通孔（6）后进入升压部的内部；所述升压部包括升压组件（7）、升压缸体（8）、游动组件（9），升压组件（7）设置于升压缸体（8）的前侧，升压缸体（8）通过连接套筒（10）与驱动部的前部组件（1）相连接；所述升压缸体（8）的上部、右部分别开设有出液孔（29）、进液孔（28）；所述游动组件（9）设置于升压缸体（8）的内部且游动组件（9）位于主轴（4）的前端上；所述升压组件（7）的左部、右部分别设置有进液组件、出液组件，出液组件的出液端口（27）通过出液管与升压缸体（8）上的进液孔（28）相连通；所述进液组件由进液端口（30）、垫片（31）、防泄漏垫圈（32）、回止阀A（33）、销A（34）、齿轮垫圈A（35）、弹簧A（36）从左到右依次排列组成；所述出液组件由回止阀B（37）、销B（38）、齿轮垫圈B（39）、弹簧B（40）、出液端口（27）从左到右依次排列组成；所述游动组件（9）包括齿轮螺丝、筒体（11），齿轮螺丝、筒体（11）从前到后依次套置于主轴（4）上。

全文数据：一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵及方法技术领域本发明涉及一种泵及方法，尤其涉及一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵及方法。背景技术半导体制程升级后其清洗频率需大幅提高，带来半导体清洗设备需求的增加，需求量呈稳定的增长趋势；并且随着半导体结构的3D化，清洗效果不仅在表面，还需要在无损情况下清洗内部污染物，技术进步的驱动对于清洗设备市场的拓展将长期持续。喷淋清洗技术是当前可预测技术条件下的主流，用于半导体行业内各道工序间的清洗工艺尤其是前道，晶片清洗效果好，不存在二次污染成为核心优势，其药液传输与喷淋是由泵来实现功能的。而现有泵的体积大且供能不足，需要外置皮囊式蓄能器方可达到使用条件，增加了维护成本，且占用面积大，不利于车间管理，因此当流体的传输受到一定限制时，需经常更换部件，过多的维护与保养，造成企业浪费；并且随着半导体晶圆制造的制程不断推进，从100nm发展到10nm以下工艺，其制程的提升对于清洗的性能要求几何级倍升，现有的不同类型的泵有各自不同的应用领域和应用范围，并不通用于所有行业，均具有局限性，现有技术的泵在喷淋清洗制程45nm以下半导体芯片时的清洗效果差，无法达到制程45nm以下半导体芯片的清洗要求。因此，目前亟需一种能够用于高压喷淋清洗制程45nm以下的半导体芯片的空气泵。发明内容为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵及方法。为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，包括升压部、驱动部，升压部固定设置于驱动部的前侧；驱动部包括前部组件、后部组件、缸体，前部组件、缸体、后部组件从前到后依次设置且进行机械密封；后部组件的顶部开设有进气孔、出气孔，后部组件的内部设置有气缸组件；气缸组件包括气缸、导气杆，导气杆插置于气缸的内部；气缸上开设有气孔A，导气杆上开设有气孔B；后部组件的前端面上开设有气孔C；缸体的内部中心处横向设置有主轴，主轴上固定设置有活塞；主轴的前端向前穿过前部组件中心处的通孔后进入升压部的内部；升压部包括升压组件、升压缸体、游动组件，升压组件设置于升压缸体的前侧，升压缸体通过连接套筒与驱动部的前部组件相连接；升压缸体的上部、右部分别开设有出液孔、进液孔；游动组件设置于升压缸体的内部且游动组件位于主轴的前端上；升压组件的左部、右部分别设置有进液组件、出液组件，出液组件的出液端口通过出液管与升压缸体上的进液孔相连通。进一步地、进气孔的孔径大于气孔A的孔径，气孔A的孔径大于气孔B的孔径。进一步地、进液组件由进液端口、垫片、防泄漏垫圈、回止阀A、销A、齿轮垫圈A、弹簧A从左到右依次排列组成；出液组件由回止阀B、销B、齿轮垫圈B、弹簧B、出液端口从左到右依次排列组成。进一步地、游动组件包括齿轮螺丝、筒体，齿轮螺丝、筒体从前到后依次套置于主轴上；齿轮螺丝与筒体之间从前到后依次设置有垫圈、凸垫片、O形环、凹垫片，垫圈、凸垫片、O形环、凹垫片均套置于主轴上；主轴的前端开设有固定孔，固定孔内插置有销钉，销钉的头部弯折后与齿轮螺丝的齿相卡合将游动组件固定于主轴的前端。进一步地、后部组件与前部组件上均开设有位置相对应的螺纹孔B，螺纹孔B内插置的螺杆B将前部组件与后部组件固定连接在一起；前部组件与升压组件上均开设有位置相对应的螺纹孔A，螺纹孔A内插置的螺杆A将升压组件与前部组件固定连接在一起。进一步地、连接套筒的下部开设有排废孔。一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵的工作方法的步骤为：通过进气孔向空气泵内通入低压气体，通过进液组件向空气泵内通入低压液体；低压气体从进气孔进入后部组件后进入气缸组件内进行两次加压；低压气体由进气孔进入后部组件后通过气孔A进入气缸内，与导气杆相接触带动导气杆旋转；由于进气孔的孔径大于气孔A的孔径，故低压气体从进气孔进入气孔A完成了第一次加压；经一次加压后的气体通过气孔B进入导气杆内部，由于气孔A的孔径大于气孔B，故经一次加压后的气体从气孔A进入气孔B完成了第二次加压，得到了高压气体；当导气杆旋转使得气孔B与气孔C相连通时，高压气体从导气杆内通过气孔C流入缸体内推动活塞向前移动，活塞移动带动主轴向前移动，进而带动游动组件在升压缸体内向前移动；低压液体从进液组件进入升压组件后从出液组件的出液端口流出，经出液管由进液孔流入升压缸体的内部；此时游动组件在升压缸体内向前移动对升压缸体内的低压液体产生脉冲，对低压液体进行加压，得到了高压液体；升压缸体内的高压液体从出液孔喷出对半导体芯片进行高压喷淋清洗。本发明的空气泵能对制程45nm以下的半导体芯片进行高压喷淋清洗，清洗效果更好；并且空气泵由升压部与驱动部配合设置，空气泵的体积更小，重量更轻，且不需要外置的蓄能器供能，具有占地面积更小，维护成本更低的优点，有利于进行车间管理。附图说明图1为空气泵的结构示意图。图2为图1的仰视图。图3为图1的爆炸图。图4为图1的俯视图。图5为图4的剖面图。图6为图1的右视图。图7为气缸组件的结构示意图。图8为驱动部的结构示意图。图9为图8的爆炸图。图10为升压组件的结构示意图。图11为升压组件的剖面图。图12为游动组件的结构示意图。图13为游动组件的剖面图。图14为半导体芯片清洗效果对比图。图中：1、前部组件；2、后部组件；3、缸体；4、主轴；5、活塞；6、；7、升压组件；8、升压缸体；9、游动组件；10、齿轮螺丝；11、筒体；12、垫圈；13、凸垫片；14、凹垫片；15、O形环；16、固定孔；17、销钉；18、气缸；19、导气杆；20、；21、；22、气孔A；23、气孔B；24、进气孔；25、出气孔；26、气孔C；27、出液端口；28、进液孔；29、出液孔；30、进液端口；31、垫片；32、防泄漏垫圈；33、回止阀A；34、销A；35、齿轮垫圈A；36、弹簧A；37、回止阀B；38、销B；39、齿轮垫圈B；40、弹簧B；41、排废孔；42、螺纹孔B；43、螺杆B；44、螺纹孔A；45、螺杆A。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图1-6所示，一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，包括升压部、驱动部，升压部固定设置于驱动部的前侧，升压部用于将低压液体升压变成高压液体后从空气泵中喷出对半导体芯片进行高压喷淋清洗。如图8所示，驱动部包括前部组件1、后部组件2、缸体3，前部组件1、缸体3、后部组件2从前到后依次设置且进行机械密封，以保证驱动部的密封性。如图7所示，后部组件2的顶部开设有进气孔24、出气孔25，后部组件2的内部设置有气缸组件；气缸组件包括气缸18、导气杆19，导气杆19插置于气缸18的内部；气缸18上开设有气孔A22，导气杆19上开设有气孔B23；后部组件2的前端面上开设有气孔C26；进气孔24的孔径大于气孔A22的孔径，气孔A22的孔径大于气孔B23的孔径。如图9所示，缸体3的内部中心处横向设置有主轴4，主轴4上固定设置有活塞5；主轴4的前端向前穿过前部组件1中心处的通孔6后进入升压部的内部。如图3所示，升压部包括升压组件7、升压缸体8、游动组件9，升压组件7设置于升压缸体8的前侧，升压缸体8通过连接套筒10与驱动部的前部组件1相连接。升压缸体8的上部、右部分别开设有出液孔29、进液孔28；游动组件9设置于升压缸体8的内部且游动组件9位于主轴4的前端上；如图12、13所示，游动组件9包括齿轮螺丝10、筒体11，齿轮螺丝10、筒体11从前到后依次套置于主轴4上；齿轮螺丝10与筒体11之间从前到后依次设置有垫圈12、凸垫片13、O形环15、凹垫片14，垫圈12、凸垫片13、O形环15、凹垫片14均套置于主轴4上；主轴4的前端开设有固定孔16，固定孔16内插置有销钉17，销钉17的头部弯折后与齿轮螺丝10的齿相卡合将游动组件9固定于主轴4的前端。如图10、11所示，升压组件7的左部、右部分别设置有进液组件、出液组件，出液组件的出液端口27通过出液管与升压缸体8上的进液孔28相连通。进液组件由进液端口30、垫片31、防泄漏垫圈32、回止阀A33、销A34、齿轮垫圈A35、弹簧A36从左到右依次排列组成；出液组件由回止阀B37、销B38、齿轮垫圈B39、弹簧B40、出液端口27从左到右依次排列组成。如图3、9所示，后部组件2与前部组件1上均开设有位置相对应的螺纹孔B42，螺纹孔B42内插置的螺杆B43将前部组件1与后部组件2固定连接在一起；前部组件1与升压组件7上均开设有位置相对应的螺纹孔A44，螺纹孔A44内插置的螺杆A45将升压组件7与前部组件1固定连接在一起。一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵的工作方法的步骤为：通过进气孔24向空气泵内通入低压气体，通过进液组件向空气泵内通入低压液体；低压气体从进气孔24进入后部组件2后进入气缸组件内进行两次加压；低压气体由进气孔24进入后部组件2后通过气孔A22进入气缸18内，与导气杆19相接触带动导气杆19旋转；由于进气孔24的孔径大于气孔A22的孔径，故低压气体从进气孔24进入气孔A22完成了第一次加压；经一次加压后的气体通过气孔B23进入导气杆19内部，由于气孔A22的孔径大于气孔B23，故经一次加压后的气体从气孔A22进入气孔B23完成了第二次加压，得到了高压气体；当导气杆19旋转使得气孔B23与气孔C26相连通时，高压气体从导气杆19内通过气孔C26流入缸体3内推动活塞5向前移动，活塞5移动带动主轴4向前移动，进而带动游动组件9在升压缸体8内向前移动；低压液体从进液组件进入升压组件7后从出液组件的出液端口27流出，经出液管由进液孔28流入升压缸体8的内部；此时游动组件9在升压缸体8内向前移动对升压缸体8内的低压液体产生脉冲，对低压液体进行加压，得到了高压液体；升压缸体8内的高压液体从出液孔29喷出对半导体芯片进行高压喷淋清洗。高压气体推动活塞5移动带动游动组件9对低压液体产生脉冲，从而对低压液体进行加压得到高压液体，高压液体从出液孔29喷出；这个对低压液体进行加压的过程中消耗了高压气体的能量，故在活塞5的后侧产生了负压，活塞5被推动着向后移动，缸体3内的气体从出气孔25排出，与此同时空气泵外部的低压液体通过进液组件被吸入空气泵中，继续从进气孔24通入低压气体，开始下一个工作循环，本发明的空气泵能够对半导体芯片进行连续地高压喷淋清洗。如图2所示，通过连接套筒10连接升压缸体8与前部组件1保证了二者之间的密封性；连接套筒10的下部开设有排废孔41，当升压缸体8内的游动组件9发生损坏时，升压缸体8与连接套筒10之间的密封性被破坏，升压缸体8内的液体会从排废孔41流出，工作人员通过观察到排废孔41有液体流出就能得知游动组件9已经损坏并能及时对损坏部件进行更换。本发明的空气泵能对半导体芯片进行高压喷淋清洗，清洗效果更好。如图14所示，图14为半导体芯片清洗效果对比图，展示了使用了本发明空气泵的清洗机与使用现有技术泵的清洗机，在清洗半导体芯片后芯片上残留微颗粒物的差异。图中，PatternWaferCleanPerformance的意思为晶圆清洁效果，即半导体芯片的清洁效果；折线图的纵坐标代表的是微颗粒物的颗粒数目，横坐标代表的是芯片盒内的半导体芯片数量，即L1代表芯片盒内有一个半导体芯片，L3代表芯片盒内有三个半导体芯片，清洗机对芯片盒内的半导体芯片进行清洗；表格中before之前代表的是使用现有技术泵的清洗机对半导体芯片进行清洗的数据，after之后代表的是使用本发明空气泵的清洗机对半导体芯片进行清洗的数据。试验中使用的清洗机为TELTokyoElectronLtd，东京电子有限公司的清洗机，现有技术泵为风囊泵。采用现有技术泵的清洗机对半导体芯片进行的是低压清洗，清洗效果差，半导体芯片上残留微颗粒物多，达不到制程45nm以下半导体芯片的清洗要求；由图14可得知，使用本发明空气泵的清洗机在对半导体芯片进行高压喷淋清洗后，半导体芯片上残留的微颗粒物的数目与使用现有技术泵进行喷淋清洗相比明显减少，本发明空气泵对半导体芯片的清洗效果更好；并且本发明的空气泵由升压部与驱动部配合设置，空气泵的体积更小，重量更轻，且不需要外置的蓄能器供能，具有占地面积更小，维护成本更低的优点，有利于进行车间管理。上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：包括升压部、驱动部，升压部固定设置于驱动部的前侧；所述驱动部包括前部组件1、后部组件2、缸体3，前部组件1、缸体3、后部组件2从前到后依次设置且进行机械密封；所述后部组件2的顶部开设有进气孔24、出气孔25，后部组件2的内部设置有气缸组件；所述气缸组件包括气缸18、导气杆19，导气杆19插置于气缸18的内部；所述气缸18上开设有气孔A22，导气杆19上开设有气孔B23；所述后部组件2的前端面上开设有气孔C26；所述缸体3的内部中心处横向设置有主轴4，主轴4上固定设置有活塞5；所述主轴4的前端向前穿过前部组件1中心处的通孔6后进入升压部的内部；所述升压部包括升压组件7、升压缸体8、游动组件9，升压组件7设置于升压缸体8的前侧，升压缸体8通过连接套筒10与驱动部的前部组件1相连接；所述升压缸体8的上部、右部分别开设有出液孔29、进液孔28；所述游动组件9设置于升压缸体8的内部且游动组件9位于主轴4的前端上；所述升压组件7的左部、右部分别设置有进液组件、出液组件，出液组件的出液端口27通过出液管与升压缸体8上的进液孔28相连通。2.根据权利要求1所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：所述进气孔24的孔径大于气孔A22的孔径，气孔A22的孔径大于气孔B23的孔径。3.根据权利要求2所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：所述进液组件由进液端口30、垫片31、防泄漏垫圈32、回止阀A33、销A34、齿轮垫圈A35、弹簧A36从左到右依次排列组成；所述出液组件由回止阀B37、销B38、齿轮垫圈B39、弹簧B40、出液端口27从左到右依次排列组成。4.根据权利要求3所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：所述游动组件9包括齿轮螺丝10、筒体11，齿轮螺丝10、筒体11从前到后依次套置于主轴4上；所述齿轮螺丝10与筒体11之间从前到后依次设置有垫圈12、凸垫片13、O形环15、凹垫片14，垫圈12、凸垫片13、O形环15、凹垫片14均套置于主轴4上；所述主轴4的前端开设有固定孔16，固定孔16内插置有销钉17，销钉17的头部弯折后与齿轮螺丝10的齿相卡合将游动组件9固定于主轴4的前端。5.根据权利要求4所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：所述后部组件2与前部组件1上均开设有位置相对应的螺纹孔B42，螺纹孔B42内插置的螺杆B43将前部组件1与后部组件2固定连接在一起；所述前部组件1与升压组件7上均开设有位置相对应的螺纹孔A44，螺纹孔A44内插置的螺杆A45将升压组件7与前部组件1固定连接在一起。6.根据权利要求5所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵，其特征在于：所述连接套筒10的下部开设有排废孔41。7.一种如权利要求2-6任一项所述的半导体芯片高压喷淋清洗用空气泵的工作方法，其特征在于：所述工作方法的步骤为：通过进气孔24向空气泵内通入低压气体，通过进液组件向空气泵内通入低压液体；低压气体从进气孔24进入后部组件2后进入气缸组件内进行两次加压；低压气体由进气孔24进入后部组件2后通过气孔A22进入气缸18内，与导气杆19相接触带动导气杆19旋转；由于进气孔24的孔径大于气孔A22的孔径，故低压气体从进气孔24进入气孔A22完成了第一次加压；经一次加压后的气体通过气孔B23进入导气杆19内部，由于气孔A22的孔径大于气孔B23，故经一次加压后的气体从气孔A22进入气孔B23完成了第二次加压，得到了高压气体；当导气杆19旋转使得气孔B23与气孔C26相连通时，高压气体从导气杆19内通过气孔C26流入缸体3内推动活塞5向前移动，活塞5移动带动主轴4向前移动，进而带动游动组件9在升压缸体8内向前移动；低压液体从进液组件进入升压组件7后从出液组件的出液端口27流出，经出液管由进液孔28流入升压缸体8的内部；此时游动组件9在升压缸体8内向前移动对升压缸体8内的低压液体产生脉冲，对低压液体进行加压，得到了高压液体；升压缸体8内的高压液体从出液孔29喷出对半导体芯片进行高压喷淋清洗。

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