CN109326542A - 晶圆处理装置 - Google Patents

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赵黎
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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆处理装置。所述晶圆处理装置包括用于承载晶圆的基座以及嵌套于所述基座中的轴承；所述基座与所述轴承接触的第一表面具有第一连接结构，所述轴承与所述基座接触的第二表面具有与所述第一连接结构匹配的第二连接结构；所述基座与所述轴承通过所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合实现固定连接。本发明防止了所述轴承对所述基座造成不可逆转的磨损的问题，提高了基座的使用寿命。

Description

晶圆处理装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆处理装置。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3D结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。
随着半导体技术的发展，晶圆处理装置中的机械部件的自动化控制高度整合，由电机-轴承-运动部件构成的机械结构在半导体设备中得到了更为广泛的使用。轴承通常安装在用于承载晶圆的基座中，在轴承的使用中，由于受到所处环境因素的影响，例如湿法清洗机台中的轴承不可逆转的遭受不同程度的化学酸雾的腐蚀，造成轴承失效，最终导致轴承内部阻力增大，甚至是抱死的出现。
轴承的失效会使得转轴的扭转力矩作用在轴承与基座之间的摩擦力上，导致电机长时间超载工作，大大缩短了电机的使用寿命。另外，轴承的失效还会逐渐导致轴承与基座之间的相对运动，造成基座运动中心的偏移或者基座的抖动，导致化学药品的飞溅，影响半导体制程的稳定进行，严重时甚至会导致晶圆破片的发生。
因此，如何减少因轴承失效而导致的基座磨损问题，提高基座的使用寿命，确保半导体制程持续、稳定的进行，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种晶圆处理装置，用于解决现有的晶圆处理装置中易因轴承失效而导致基座磨损的问题，以提高基座的使用寿命，确保半导体制程持续、稳定的进行。
为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆处理装置，包括用于承载晶圆的基座以及嵌套于所述基座中的轴承；所述基座与所述轴承接触的第一表面具有第一连接结构，所述轴承与所述基座接触的第二表面具有与所述第一连接结构匹配的第二连接结构；所述基座与所述轴承通过所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合实现固定连接。
优选的，所述晶圆处理装置还包括转轴；所述轴承包括内圈、外圈以及置于所述内圈与所述外圈之间的滚珠；所述转轴嵌套于所述内圈中，所述第二连接结构位于所述外圈背离所述滚珠的表面。
优选的，所述第一连接结构包括至少一凹槽，所述第二连接结构包括与所述凹槽匹配的凸起。
优选的，所述第一连接结构包括环绕所述第一表面均匀分布的多个所述凹槽，所述第二连接结构包括与多个所述凹槽一一对应的多个所述凸起。
优选的，多个所述凹槽包括6个所述凹槽。
优选的，所述凹槽的截面形状为半圆形或者任意多边形；所述凸起的截面形状相应的为半圆形或者任意多边形。
优选的，所述凸起的截面形状为半圆形，且半圆形的所述凸起的直径大于所述滚珠的直径。
优选的，所述第一连接结构包括至少一凸起，所述第二连接结构包括与所述凸起匹配的凹槽。
优选的，所述晶圆处理装置为晶圆湿法清洗装置。
本发明提供的晶圆处理装置，分别在基座和轴承上设置第一连接结构和第二连接结构，通过第一连接结构与所述第二连接结构的相互卡合实现所述基座与所述轴承的固定连接，增大了所述基座与所述轴承之间连接的稳定性，避免了因轴承失效而导致的轴承外侧与基座的相对运动，防止了所述轴承对所述基座造成不可逆转的磨损的问题，提高了基座的使用寿命。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的俯视结构示意图；
附图2是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的截面结构示意图；
附图3是本发明具体实施方式中基座的截面示意图；
附图4是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的受力分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的晶圆处理装置的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种晶圆处理装置，附图1是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的俯视结构示意图，附图2是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的截面结构示意图，附图3是本发明具体实施方式中基座的截面示意图。
如图1、图2、图3所示，本具体实施方式提供的晶圆处理装置，包括用于承载晶圆的基座10以及嵌套于所述基座10中的轴承；所述基座10与所述轴承接触的第一表面具有第一连接结构，所述轴承与所述基座10接触的第二表面具有与所述第一连接结构匹配的第二连接结构；所述基座10与所述轴承通过所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合实现固定连接。
具体来说，所述轴承嵌套于所述基座10中，所述基座10朝向所述轴承的内表面(即所述第一表面)上具有第一连接结构，所述轴承朝向所述基座10的外表面(即所述第二表面)上具有第二连接结构，所述基座10与所述轴承的连接通过所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合固定实现。其中，所述第一连接结构与所述第二连接结构的具体结构形式，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够实现所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合固定即可。
本具体实施方式通过卡合固定的方式实现所述基座10与所述轴承的连接，即便所述轴承受到晶圆处理装置内部环境因素的影响而失效时，由于卡合固定的方式使得所述基座10与所述轴承之间的连接强度较大，因而，一方面能够有效避免所述轴承与所述基座之间的相对运动，防止了对所述基座10造成不可逆转的磨损，提高了所述基座10的使用寿命；另一方面，由于避免了所述轴承与所述基座之间的相对运动，也能够防止所述基座10在承载晶圆的过程中发生运动中心的偏移或者抖动，避免了喷射至所述晶圆表面的药液出现飞溅以及晶圆破片等问题的出现，确保了半导体制程持续、稳定的进行。
具体来说，所述晶圆处理装置还包括转轴14；所述轴承包括内圈12、外圈11以及置于所述内圈12与所述外圈11之间的滚珠13；所述转轴14嵌套于所述内圈12中，所述第二连接结构位于所述外圈11背离所述滚珠13的表面。
附图4是本发明具体实施方式中晶圆处理装置的受力分析图。当马达驱动所述转轴14在所述轴承的内圈12中转动时，所述转轴14的转动带动所述内圈12与所述滚珠13的转动。所述马达本身的性能参数包括马达额定负载力F5和马达堵转作用力F6。此时，所述晶圆处理装置的受力主要包括：马达提供的驱动力F1、转轴14对所述轴承的反作用力F2、所述轴承内部的摩擦阻力F3、所述轴承与所述基座10之间的摩擦力F4。其中，所述轴承内部的摩擦阻力F3主要来自于所述滚珠13与所述内圈12、所述外圈13之间的摩擦力。
当所述轴承未失效(即正常工作)时，所述轴承内部的摩擦阻力F3是很小的，可以近似认为F1＝F2；当所述轴承逐渐失效时，所述轴承内部的摩擦阻力F3成为额外的负载，此时，F1＝F2+F3。现有技术中，由于轴承与基座之间的摩擦阻力F4较小，当轴承逐渐失效到所述轴承内部的摩擦阻力F3大于轴承与基座之间的摩擦阻力F4时，可近似认为F1＝F2+F4，且马达提供的驱动力F1小于马达堵转作用力F6，此时轴承就会与基座发生相对运动，导致基座不可逆转的磨损。
本具体实施方式中，由于所述基座10与所述轴承采用卡合固定的方式，极大的增加了所述轴承与所述基座10之间的摩擦力F4，从而保持F1＝F2+F3；当所述轴承逐渐失效时，所述轴承内部的摩擦阻力F3逐渐增大，使得马达提供的驱动力F1持续增大，当所述马达提供的驱动力F1增大至所述马达堵转作用力F6时，则会触发马达报警并停止驱动，避免对其他结构部件造成损坏。通常轴承在静止不动时，其失效状况才会逐渐恶化；当所述晶圆处理装置在停机一段时间后再次驱动时，所述轴承内部的摩擦阻力F3会在驱动初始蚀刻达到最大，即此时马达提供的驱动力F1也会达到最大，若此刻马达提供的驱动力F1大于所述马达堵转作用力F6，则所述马达即刻开始报警，此时机台通常还处于预运行状态，因而能够将对所述基座的影响降低到最小。
为了简化所述晶圆处理装置的整体结构，优选的，所述第一连接结构包括至少一凹槽101，所述第二连接结构包括与所述凹槽101匹配的凸起102。更优选的，所述第一连接结构包括环绕所述第一表面均匀分布的多个所述凹槽101，所述第二连接结构包括与多个所述凹槽101一一对应的多个所述凸起111。
具体来说，多个所述凹槽101与多个所述凸起111均关于所述轴承的轴线对称分布，使得所述轴承与所述基座10之间的摩擦力在所述轴承与所述基座10的接触界面均匀分布，从而进一步提高了所述基座10与所述轴承之间的连接稳定性。
所述凹槽101的具体数量，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。优选的，多个所述凹槽101包括6个所述凹槽101。相应的，多个所述凸起111包括6个所述凸起111。
优选的，所述凹槽101的截面形状为半圆形或者任意多边形；所述凸起111的截面形状相应的为半圆形或者任意多边形。其中，多个所述凹槽101的形状和/或尺寸可以均相同，也可以互不相同；相应的，多个所述凸起111的形状和/或尺寸可以均相同，或者互不相同。
为了在简化所述晶圆处理装置制造工艺的同时，进一步减小所述轴承对所述基座10的磨损，优选的，所述凸起111的截面形状为半圆形，且半圆形的所述凸起111的直径大于所述滚珠13的直径。
在其他实施方式中，所述第一连接结构包括至少一凸起，所述第二连接结构包括与所述凸起匹配的凹槽。即所述基座朝向所述轴承的内表面上具有至少一凸起，所述轴承朝向所述基座的外表面上具有至少一凹槽，且所述凹槽与所述凸起匹配，通过所述凸起与所述凹槽的卡合固定实现所述基座与所述轴承的稳固连接。
优选的，所述晶圆处理装置为晶圆湿法清洗装置。
本具体实施方式提供的晶圆处理装置，分别在基座和轴承上设置第一连接结构和第二连接结构，通过第一连接结构与所述第二连接结构的相互卡合实现所述基座与所述轴承的固定连接，增大了所述基座与所述轴承之间连接的稳定性，避免了因轴承失效而导致的轴承外侧与基座的相对运动，防止了所述轴承对所述基座造成不可逆转的磨损的问题，提高了基座的使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括用于承载晶圆的基座以及嵌套于所述基座中的轴承；所述基座与所述轴承接触的第一表面具有第一连接结构，所述轴承与所述基座接触的第二表面具有与所述第一连接结构匹配的第二连接结构；所述基座与所述轴承通过所述第一连接结构与所述第二连接结构的卡合实现固定连接。
2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆处理装置还包括转轴；所述轴承包括内圈、外圈以及置于所述内圈与所述外圈之间的滚珠；所述转轴嵌套于所述内圈中，所述第二连接结构位于所述外圈背离所述滚珠的表面。
3.根据权利要求2所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述第一连接结构包括至少一凹槽，所述第二连接结构包括与所述凹槽匹配的凸起。
4.根据权利要求3所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述第一连接结构包括环绕所述第一表面均匀分布的多个所述凹槽，所述第二连接结构包括与多个所述凹槽一一对应的多个所述凸起。
5.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，多个所述凹槽包括6个所述凹槽。
6.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述凹槽的截面形状为半圆形或者任意多边形；所述凸起的截面形状相应的为半圆形或者任意多边形。
7.根据权利要求6所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述凸起的截面形状为半圆形，且半圆形的所述凸起的直径大于所述滚珠的直径。
8.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述第一连接结构包括至少一凸起，所述第二连接结构包括与所述凸起匹配的凹槽。
9.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆处理装置为晶圆湿法清洗装置。
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