CN104549858B - 一种用于化学液喷洒的摆臂装置及其喷洒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体行业晶片湿法处理领域，具体地说是一种用于化学液喷洒的及其喷洒方法，摆臂装置包括摆臂套筒、带键槽滚珠丝杠支座、升降驱动电机、旋转驱动电机、传动装置、摆臂固定架及化学液管路，升降驱动电机与旋转驱动电机分别安装在摆臂固定架内，带键槽滚珠丝杠支座包括丝杠及螺母，丝杠与升降驱动电机的输出端相连，螺母与丝杠螺纹连接，并通过传动装置与旋转驱动电机的输出端相连，且螺母与传动装置之间具有花键副，摆臂套筒与螺母相连、随螺母升降或旋转；化学液管路放置在摆臂套筒内。本发明的摆臂套筒通过两个电机的驱动可分别实现升降和旋转运动，摆臂套筒在晶圆的上方实现了变速扫描运动，提高了化学液喷洒的工艺效果。

Description

一种用于化学液喷洒的摆臂装置及其喷洒方法
技术领域
本发明属于半导体行业晶片湿法处理领域，具体地说是一种用于化学液喷洒的摆臂装置及其喷洒方法。
背景技术
目前，对于半导体行业中晶片湿法处理工艺经常需要使用化学液对晶圆进行喷洒处理，而目前最常用的喷洒方式一般是使用机械摆臂来完成。一般来讲，机械摆臂要有升降和旋转两个功能，这就需要两个动力源分别来驱动摆臂。随着设备的结构越来越紧凑，如何能够尽量减少摆臂机构的体积成为一个不可避免的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于化学液喷洒的摆臂装置及其喷洒方法。该摆臂装置通过两个电机分别驱动旋转和升降，结构更加紧凑、降低了所消耗的功率，
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明用于化学液喷洒的摆臂装置包括摆臂套筒、带键槽滚珠丝杠支座、升降驱动电机、旋转驱动电机、传动装置、摆臂固定架及化学液管路，其中升降驱动电机与旋转驱动电机分别安装在所述摆臂固定架内，所述带键槽滚珠丝杠支座包括丝杠及螺母，该丝杠与所述升降驱动电机的输出端相连，所述螺母与丝杠螺纹连接，所述螺母通过传动装置与所述旋转驱动电机的输出端相连，且所述螺母与所述传动装置之间具有花键副，所述摆臂套筒与螺母相连、随螺母升降或旋转；所述化学液管路放置在摆臂套筒内，随所述摆臂套筒升降或旋转。
其中：所述升降驱动电机与旋转驱动电机并排固定在摆臂固定架内；所述摆臂套筒的一端为向下垂直的转接头，另一端为喷洒化学液的喷嘴，所述摆臂套筒通过转接头与所述螺母相连；所述丝杠的一端与升降驱动电机的输出端相连，另一端容置在所述转接头中；所述化学液管路的一端螺旋缠绕在所述丝杠另一端的外围，化学液管路的另一端由所述摆臂套筒另一端的喷嘴处，喷洒化学液；所述摆臂套筒通过升降驱动电机驱动升降，该摆臂套筒旋转时，所述升降驱动电机及旋转驱动电机同时驱动；所述传动装置包括第一同步带轮、第二同步带轮及同步带，该第一同步带轮与所述旋转驱动电机的输出端相连，第二同步带轮与所述螺母键连接、与螺母形成花键副，所述第一、二同步带轮之间通过同步带连接；所述螺母的外表面加工有键槽，该键槽与第二同步带轮上开设的健槽相配合，形成花键副；所述旋转驱动电机上设有接近开关传感器，在第二同步带轮上安装有随第二同步带轮旋转的传感器挡片，所述传感器挡片与接近开关传感器相对应；
本发明用于化学液喷洒的摆臂装置的喷洒方法为：
所述摆臂套筒通过升降驱动电机的驱动实现升降操作，通过升降驱动电机及旋转驱动电机同时驱动实现旋转操作；在进行喷洒工艺处理时，摆臂套筒先做升起动作，然后旋转到晶圆的上方，再做下降动作，然后开始喷洒化学液。
在喷洒化学液的过程中，摆臂套筒在晶圆的上方做来回往复的变速扫描运动，所谓变速扫描运动是指摆臂套筒上的喷嘴在沿晶圆的直径方向上每一点的速度是连续可变、可以自由定义的。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明通过升降驱动电机的驱动实现了摆臂套筒的升降，通过升降驱动电机及旋转驱动电机的同时驱动实现了摆臂套筒的旋转。
2.本发明将升降驱动电机及旋转驱动电机并排固定放置，最大限度地减少了摆臂装置占用的空间。
3.本发明将化学液管路布置在摆臂套筒内，且一端以螺旋方式缠绕，满足了升降的需要。
4.本发明结构简单、定位准确、安装方便、成本低。
5.本发明的喷洒方法可实现摆臂套筒上喷嘴的变速扫描，提高了化学液喷洒的工艺效果，可以更好地让化学液在整个晶圆表面上均匀分布。
附图说明
图1为本发明摆壁装置的结构示意图；
图2为本发明摆壁装置工作状态图；
图3为图1中带键槽滚珠丝杠支座的结构示意图；
其中：1为摆臂套筒，2为转接头，3为带键槽滚珠丝杠支座，4为丝杠，5为升降驱动电机，6为旋转驱动电机，7为接近开关传感器，8为同步带，9为第一同步带轮，10摆臂固定架，11为传感器挡片，12为第二同步带轮，13为化学液管路，14为晶圆处理单元底座，15为晶圆，16为承片台，17为螺母，18为键槽。
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、图3所示，本发明的摆臂装置包括摆臂套筒1、带键槽滚珠丝杠支座3、升降驱动电机5、旋转驱动电机6、传动装置、摆臂固定架10及化学液管路13，其中升降驱动电机5与旋转驱动电机6并排固定在摆臂固定架10的内部，带键槽滚珠丝杠支座3包括丝杠4及螺母17，该丝杠4的一端（下端）与升降驱动电机5的输出端相连，螺母17与丝杠4螺纹连接、形成滚珠丝杠副。
摆臂套筒1的一端为向下垂直的转接头2，另一端为喷洒化学液的喷嘴，摆臂套筒1通过转接头2与螺母17相连，随螺母17升降或旋转。化学液管路13放置在摆臂套筒1内，随摆臂套筒1升降或旋转。丝杠4的另一端（上端）容置在转接头2中，化学液管路13的一端螺旋缠绕在丝杠4另一端的外围，以满足升降的需要；化学液管路13的另一端位于摆臂套筒1另一端的喷嘴处，喷洒化学液。
螺母17通过传动装置与旋转驱动电机6的输出端相连，且螺母17与传动装置之间具有花键副。传动装置包括第一同步带轮9、第二同步带轮12及同步带8，该第一同步带轮9与旋转驱动电机6的输出端相连，螺母17的外表面加工有键槽18，该键槽18与第二同步带轮12上开设的健槽相配合。第一同步带轮9与第二同步带轮12通过同步带8连接，第一同步带轮9通过同步带8带动第二同步带轮12旋转。第二同步带轮12与螺母17形成花键副，即螺母17可随着第二同步带轮12同步旋转，也可相对第二同步带轮12上下运动。本发明的传动装置还可为齿轮传动装置或链轮链条传动装置。旋转驱动电机6上设有接近开关传感器7，在第二同步带轮12上固接有随第二同步带轮12旋转的传感器挡片11，该传感器挡片11与接近开关传感器7相对应。
摆臂套筒1通过升降驱动电机5驱动升降，该摆臂套筒1旋转时，升降驱动电机5及旋转驱动电机6同时驱动。即，当升降驱动电机5旋转时，螺母17沿着丝杠4做上下运动，同时带动转接头2和摆臂套筒1做升降运动，此时第二同步带轮12与螺母17组成的花键副发生了相对滑动。当摆臂套筒1需要实现旋转动作时，旋转驱动电机6带动第一同步带轮9旋转，第一同步带轮9通过同步带8带动第二同步带轮12旋转，第二同步带轮12通过花键副带动螺母17旋转；与此同时，升降驱动电机5也要开始旋转，从而保证丝杠4和螺母17之间没有相对转动。当摆臂套筒1旋转到预定位置时，固定在第二同步带轮12上的传感器挡片11刚好挡住接近开关传感器7，此时接近开关传感器7发出信号命令，升降驱动电机5及旋转驱动电机6停止转动。
本发明的喷洒方法为：
如图2所示，在晶圆处理单元底座14上安装有承片台16，晶圆15放置在承片台16上，在晶圆15的两侧分别设置了本发明的摆臂装置，摆臂固定架10固定在晶圆处理单元底座14上。
摆臂套筒1通过升降驱动电机5的驱动实现升降操作，通过升降驱动电机5及旋转驱动电机6同时驱动实现旋转操作。在进行喷洒工艺处理时，摆臂套筒1先做升起动作，然后旋转到晶圆15的上方，再做下降动作，然后开始喷洒化学液。在喷洒化学液的过程中，摆臂套筒1在晶圆15的上方做来回往复的变速扫描运动，所谓变速扫描运动是指摆臂套筒1上的喷嘴在沿晶圆15的直径方向上每一点的速度是连续可变、可以自由定义的。通过这样的调整可以更好地让化学液在整个晶圆15的表面上均匀的分布。

Claims (7)

1.一种用于化学液喷洒的摆臂装置，其特征在于：包括摆臂套筒(1)、带键槽滚珠丝杠支座(3)、升降驱动电机(5)、旋转驱动电机(6)、传动装置、摆臂固定架(10)及化学液管路(13)，其中升降驱动电机(5)与旋转驱动电机(6)分别安装在所述摆臂固定架(10)内，所述带键槽滚珠丝杠支座(3)包括丝杠(4)及螺母(17)，该丝杠(4)的一端与所述升降驱动电机(5)的输出端相连，所述螺母(17)与丝杠(4)螺纹连接，所述螺母(17)通过传动装置与所述旋转驱动电机(6)的输出端相连，且所述螺母(17)与所述传动装置之间具有花键副，所述摆臂套筒(1)的一端为向下垂直的转接头(2)，另一端为喷洒化学液的喷嘴，所述摆臂套筒(1)通过转接头(2)与螺母(17)相连、随螺母(17)升降或旋转，所述丝杠(4)的另一端容置在转接头(2)中；所述化学液管路(13)放置在摆臂套筒(1)内，随所述摆臂套筒(1)升降或旋转，该化学液管路(13)的一端螺旋缠绕在所述丝杠(4)另一端的外围，所述化学液管路(13)的另一端由摆臂套筒(1)另一端的喷嘴处，喷洒化学液；
所述传动装置包括第一同步带轮(9)、第二同步带轮(12)及同步带(8)，该第一同步带轮(9)与所述旋转驱动电机(6)的输出端相连，第二同步带轮(12)与所述螺母(17)键连接、与螺母(17)形成花键副，所述第一、二同步带轮(9、12)之间通过同步带(8)连接。
2.按权利要求1所述用于化学液喷洒的摆臂装置，其特征在于：所述升降驱动电机(5)与旋转驱动电机(6)并排固定在摆臂固定架(10)内。
3.按权利要求1所述用于化学液喷洒的摆臂装置，其特征在于：所述摆臂套筒(1)通过升降驱动电机(5)驱动升降，该摆臂套筒(1)旋转时，所述升降驱动电机(5)及旋转驱动电机(6)同时驱动。
4.按权利要求1所述用于化学液喷洒的摆臂装置，其特征在于：所述螺母(17)的外表面加工有键槽(18)，该键槽(18)与第二同步带轮(12)上开设的健槽相配合，形成花键副。
5.按权利要求1所述用于化学液喷洒的摆臂装置，其特征在于：所述旋转驱动电机(6)上设有接近开关传感器(7)，在第二同步带轮(12)上安装有随第二同步带轮(12)旋转的传感器挡片(11)，所述传感器挡片(11)与接近开关传感器(7)相对应。
6.一种按权利要求1至5任一权利要求所述用于化学液喷洒的摆臂装置的喷洒方法，其特征在于：所述摆臂套筒(1)通过升降驱动电机(5)的驱动实现升降操作，通过升降驱动电机(5)及旋转驱动电机(6)同时驱动实现旋转操作；在进行喷洒工艺处理时，摆臂套筒(1)先做升起动作，然后旋转到晶圆(15)的上方，再做下降动作，然后开始喷洒化学液。
7.按权利要求6所述的喷洒方法，其特征在于：在喷洒化学液的过程中，摆臂套筒(1)在晶圆(15)的上方做来回往复的变速扫描运动，所谓变速扫描运动是指摆臂套筒(1)上的喷嘴在沿晶圆(15)的直径方向上每一点的速度是连续可变、可以自由定义的。
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