CN103094171B - 一种磁悬浮晶圆旋转系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体设备领域，具体地说是一种利用磁流体的磁悬浮晶圆旋转系统，包括可升降的上盖支撑架、上盖、磁流体轴承、下腔体及安装在工作台上的驱动电机，驱动电机的输出端连接有下腔体，下腔体通过驱动电机旋转，在下腔体内设有真空吸盘，真空吸盘上吸附有晶圆，晶圆与真空吸盘随下腔体旋转；上盖支撑架的一端与驱动装置相连，另一端通过磁流体轴承连接有位于下腔体上方的上盖，上盖随上盖支撑架升降，上盖的下限位与下腔体密封连接、形成密封腔体，通过摩擦力随下腔体同步旋转。本发明上盖的重量固定在运转轨道上，使上盖没有作用力于下腔体；并且上盖与下腔体同步旋转，避免了产生晶圆与旋转系统相对旋转运动的问题。

Description

一种磁悬浮晶圆旋转系统

技术领域

本发明属于半导体设备领域，具体地说是一种利用磁流体的磁悬浮晶圆旋转系统，该旋转系统是晶圆工艺处理时所在的密封腔体。本发明多用于半导体制程的涂胶设备，尤其适用于光刻胶、阻焊剂等容易挥发的化学品涂覆工艺制程。

背景技术

目前，随着半导体制程的多样化，设备中很多的工艺处理越来越复杂，在制造过程中对晶圆状态要求也越来越繁琐，有很多制程需要晶圆在密封系统中实现高速旋转；且密封系统与晶圆需要同步旋转，防止晶圆与密封系统之间的相对旋转引起的气流流动对晶圆表面光刻胶层的影响。现有的密封系统与晶圆旋转时很难形成同步，两者经常发生相对旋转运动，导致晶圆表面涂敷光刻胶层质量差、不均匀。

发明内容

为了解决现有密封系统存在的与晶圆发生相对旋转运动的问题，本发明的目的在于提供一种利用磁流体的磁悬浮晶圆旋转系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括可升降的上盖支撑架、上盖、磁流体轴承、下腔体及安装在工作台上的驱动电机，其中驱动电机的输出端连接有下腔体，该下腔体通过驱动电机旋转，在下腔体内设有真空吸盘，真空吸盘上吸附有晶圆，所述晶圆与真空吸盘随下腔体旋转；所述上盖支撑架的一端与驱动装置相连，另一端通过磁流体轴承连接有位于下腔体上方的上盖，该上盖随上盖支撑架升降，所述上盖的下限位与下腔体密封连接、形成密封腔体，通过摩擦力随下腔体同步旋转。

其中：所述磁流体轴承内分别连接有位置传感器及中空电磁体，该位置传感器及中空电磁体分别与所述旋转系统的控制系统电连接，其中中空电磁体的一端与磁流体轴承相连接，另一端为自由端、位于所述上盖上表面的上方；所述位置传感器与上盖同步旋转；所述中空电磁体的一端与磁流体轴承中的定子相连接；所述位置传感器连接于磁流体轴承中转子的一端，磁流体轴承中转子的另一端与所述上盖的上表面相连接；所述上盖的下表面设有与下腔体上表面相对应的密封圈，该密封圈与下腔体上表面内壁密封接触。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明利用磁流体轴承及中空电磁体，使上盖处于平衡位置，重量固定在运转轨道上，使上盖没有作用力于下腔体；并且上盖通过摩擦力与下腔体及其内的真空吸盘和晶圆同步旋转，避免产生晶圆与旋转系统相对旋转运动的问题，晶圆表面涂敷的化学品层质量好，十分均匀。

2.本发明磁流体轴承，定子与转子之间不存在机械接触，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。

3.本发明上盖与晶圆、下腔体之间不产生相对运动，避免密封腔体内由于旋转产生的气流流动对晶圆表面化学品层的影响。

4.本发明可通过位置传感器监测上盖是否处于平衡位置，保证上盖的悬空状态；即使上盖偏离平衡位置，也会通过位置传感器检测到，然后利用控制系统发出的控制电流通过中空电磁铁产生磁力，使上盖复位。

5.本发明结构合理性能稳定，维护方便，多功能集一身，可满足多种工艺制程，适用于各种半导体设备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1为上盖支撑架，2为上盖，3为晶圆，4为真空吸盘，5为位置传感器，6为磁流体轴承，7为中空电磁体，8为密封圈，9为下腔体，10为驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括上盖支撑架1、上盖2、位置传感器5、磁流体轴承6、中空电磁体7、下腔体9及驱动电机10，其中驱动电机10安装在工作台上，驱动电机10的输出端连接有下腔体9，该下腔体9为圆盘，内部为圆形凹槽；在下腔体9内部中间设有真空吸盘4，真空吸盘4上吸附有晶圆3，晶圆3与真空吸盘4随下腔体9共同旋转。所述上盖支撑架1的由两块相互垂直的直板构成，上盖支撑架1的一端连接于安装在工作台框架上的驱动装置的输出端(驱动装置可为气缸)，上盖支撑架1的另一端下表面设有磁流体轴承6；磁流体轴承6中的定子固接在上盖支撑架5上，转子位于定子内。磁流体轴承6内分别连接有位置传感器5及中空电磁体7，该位置传感器5及中空电磁体7分别与本发明旋转系统的控制系统(本发明的控制系统为现有技术)电连接。中空电磁体7的一端与磁流体轴承6中的定子相连接，另一端为自由端、位于所述上盖2上表面的上方；位置传感器5连接于磁流体轴承6中转子的一端，磁流体轴承6中转子的另一端与所述上盖2的上表面相连接，使得位置传感器5及上盖2随磁流体轴承6中的转子一起旋转。在上盖2的下表面设有与下腔体9上表面相对应的密封圈8，该密封圈8与下腔体9上表面内壁密封接触；上盖2随上盖支撑架1升降，当上盖2下降至下限位时，与下腔体9通过密封圈8密封连接、形成密封腔体；上盖2通过下腔体9内壁与密封圈8之间的摩擦力随下腔体9同步旋转。

本发明的工作原理为：

由驱动装置驱动上盖支撑架1上下升降，使上盖2与下腔体9分离或接触。当上盖2随上盖支撑架1下降到下限位时，与下腔体9密封接触、形成一个密封腔体；驱动电机10驱动该密封腔体及其内的真空吸盘4和晶圆3旋转，由于上盖2悬空，在密封圈8与下腔体9之间摩擦力的作用下，上盖2随下腔体9同步旋转。工作时，由于上盖2与晶圆3、下腔体9之间不产生相对运动，上盖与下腔体9之间通过密封圈8形成的密封腔体不会因为晶圆3的旋转而带来密封腔体内部气流旋转问题，可以提高晶圆3上涂敷化学品层的均匀性。

本发明在磁流体轴承6和中空电磁体7的共同作用下，使上盖2处于平衡位置，即上盖2与下腔体9相互平行，上盖2的重量固定在运转轨道上，对下腔体9不施加作用力(本领域称之为悬空)。位置传感器5用于监测上盖2的位置，如果上盖2偏离平衡位置(即上盖2发生倾斜、不与下腔体9平行)，位置传感器5会检测出上盖2偏离平衡位置的位移，旋转系统的控制系统便会将位移信号转换成控制电流，控制电流通过中空电磁铁7产生磁力，从而驱动上盖2回到原来的平衡位置。

本发明的工作过程如下：

晶圆3被吸附于真空吸盘4上，化学品滴于晶圆3的中心位置；上盖支撑架1下降，使密封圈8与下腔体9的上表面密封接触，驱动电机10驱动下腔体9和其内的真空吸盘4及晶圆3旋转，上盖2在密封圈8与下腔体9之间摩擦力的作用下，与晶圆3同步旋转，化学品在离心力的作用下被均匀涂敷于晶圆3的表面。

本发明将晶圆吸附功能、晶圆与系统同步旋转功能、系统上下部分密封功能集于一身，完全解决了晶圆与旋转系统相对旋转运动问题。

Claims (4)

1.一种磁悬浮晶圆旋转系统，其特征在于：包括可升降的上盖支撑架(1)、上盖(2)、磁流体轴承(6)、下腔体(9)及安装在工作台上的驱动电机(10)，其中驱动电机(10)的输出端连接有下腔体(9)，该下腔体(9)通过驱动电机旋转，在下腔体(9)内设有真空吸盘(4)，真空吸盘(4)上吸附有晶圆(3)，所述晶圆(3)与真空吸盘(4)随下腔体(9)旋转；所述上盖支撑架(1)的一端与驱动装置相连，另一端通过磁流体轴承(6)连接有位于下腔体(9)上方的上盖(2)，该上盖(2)随上盖支撑架(1)升降，所述上盖(2)的下限位与下腔体(9)密封连接、形成密封腔体，通过摩擦力随下腔体(9)同步旋转；所述磁流体轴承(6)内分别连接有位置传感器(5)及中空电磁体(7)，该位置传感器(5)及中空电磁体(7)分别与所述旋转系统的控制系统电连接，其中中空电磁体(7)的一端与磁流体轴承(6)相连接，另一端为自由端、位于所述上盖(2)上表面的上方；所述位置传感器(5)与上盖(2)同步旋转。

2.按权利要求1所述的磁悬浮晶圆旋转系统，其特征在于：所述中空电磁体(7)的一端与磁流体轴承(6)中的定子相连接。

3.按权利要求1所述的磁悬浮晶圆旋转系统，其特征在于：所述位置传感器(5)连接于磁流体轴承(6)中转子的一端，磁流体轴承(6)中转子的另一端与所述上盖(2)的上表面相连接。

4.按权利要求1所述的磁悬浮晶圆旋转系统，其特征在于：所述上盖(2)的下表面设有与下腔体(9)上表面相对应的密封圈(8)，该密封圈(8)与下腔体(9)上表面内壁密封接触。