CN114937632A - 一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置，其中双向气封结构包括旋转轴组件和固定套筒组件；所述旋转轴组件的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件，所述旋转轴组件和固定套筒组件之间通过轴承连接，所述固定套筒组件包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分，所述主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道，所述气封通道与所述旋转轴组件相接触的位置形成有分别位于气封通道两侧的第一窄缝和第二窄缝，气流通过第一窄缝流入所述晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝流向所述轴承并排出。

Description

一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置
技术领域
本发明涉及半导体晶圆加工技术领域，尤其涉及一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置。
背景技术
在半导体领域，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。在晶圆制程中，例如：沉积、等离子体刻蚀、光刻、电镀等等，都有可能在晶圆表面引入污染和/或颗粒，导致晶圆表面的清洁度下降，制造的半导体器件良率不高。化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP）是一种全局平整化的超精密表面加工工艺。由于化学机械抛光中大量使用的化学试剂和研磨剂会在抛光完成后在晶圆表面残留大量的研磨颗粒和研磨副产物等污染物，这些污染物会对后续工艺产生不良影响。
为了达到晶圆表面无污染物的目的，需要移除晶圆表面的污染物以避免制程前污染物重新残留于晶圆表面。因此，在晶圆制造过程中需要经过多次的表面清洗，以去除晶圆表面附着的金属离子、原子、有机物及微粒等污染物。
用于清洗晶圆的模块和设备，特别是用于高端芯片制程的，对清洗工艺腔内空气的洁净度有较高要求，避免使被清洗的晶圆遭受二次污染。现有技术中，用于清洗晶圆的模块或设备中一般都用到了旋转机构，而旋转机构内的电机轴的油封挥发物或者轴承磨损物会进入到工艺腔内部，造成工艺腔内空气的洁净度下降，导致晶圆二次污染，对工艺结果造成负面影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明实施例的第一方面提供了一种应用于晶圆处理的双向气封结构，包括旋转轴组件和固定套筒组件；
所述旋转轴组件的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件，所述旋转轴组件和固定套筒组件之间通过轴承连接，所述固定套筒组件包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分，所述主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道，所述气封通道与所述旋转轴组件相接触的位置形成有分别位于气封通道两侧的第一窄缝和第二窄缝，气流通过第一窄缝流入所述晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝流向所述轴承并排出。
在一个实施例中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件并连接功能器件。
在一个实施例中，所述旋转轴组件的固定端与所述固定套筒组件固定连接。
在一个实施例中，所述气封通道包括围绕所述旋转轴组件的旋转端的环形区域以及从所述主体部分的外表面通向所述环形区域的进气通路。
在一个实施例中，所述环形区域设有环绕所述旋转端的匀流环，以对从所述进气通路流入所述环形区域的气流进行匀流。
在一个实施例中，所述环形区域设置有相对的至少两个匀流环。
在一个实施例中，所述主体部分还设有用于排气的贯通孔，所述贯通孔与所述轴承相比远离晶圆处理腔室，以实现气流进入气封通道后通过第二窄缝流向轴承然后从贯通孔排出。
在一个实施例中，所述第一窄缝的缝宽为0.05~1mm，第二窄缝的缝宽为0.05~1mm。
在一个实施例中，所述功能器件为清洗刷、辊轮、基座和供给臂中的至少一者。
本发明实施例的第二方面提供了一种晶圆处理装置，包括：
晶圆旋转机构，用于支撑晶圆并驱动晶圆在竖直面内旋转；
供液组件，用于将清洗液供给至晶圆表面；
两个清洗刷，分别设置于晶圆的两侧并对晶圆表面进行滚动刷洗；
清洗刷驱动机构，用于支撑清洗刷并驱动清洗刷转动和移动；
其中，所述晶圆旋转机构和/或清洗刷驱动机构设置有如上所述的双向气封结构。
在一个实施例中，所述晶圆旋转机构包括主动轮和从动轮；连接所述主动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构，和/或，连接所述从动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构。
在一个实施例中，所述清洗刷驱动机构设置有所述双向气封结构，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述清洗刷。
本发明实施例的第三方面提供了一种晶圆处理装置，包括：
晶圆驱动机构，其夹持晶圆并带动晶圆旋转；
供给臂，其在晶圆的侧面摆动并经由其上的喷嘴将液体供应至晶圆表面；
挡圈，其设置于驱动机构的外周侧；
其中，所述晶圆驱动机构和/或所述供给臂设置有如上所述的双向气封结构。
在一个实施例中，所述晶圆驱动机构中的旋转机构设置有所述双向气封结构。
在一个实施例中，连接所述供给臂的旋转机构设置有所述双向气封结构，其中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述供给臂。
本发明实施例的有益效果包括：能够实现晶圆处理腔室和污染源区域之间的空间隔离，能够在防止晶圆处理腔室内的清洗液进入旋转机构的同时，实现防止含有污染物的气体进入晶圆处理腔室对被清洗晶圆造成二次污染。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1为本发明实施例一提供的晶圆处理装置的立体图；
图2为图1中晶圆处理装置的另一角度立体图；
图3为本发明实施例二提供的晶圆处理装置的立体图；
图4为图1中清洗刷驱动机构的正视图；
图5为图4的剖视图；
图6为图5中虚线框内的局部放大图；
图7至图9示出了匀流环的三种实施方式；
图10为图1中主动轮的示意图；
图11为图10的剖视图；
图12为图11中虚线框内的局部放大图；
图13为图12的一种变体；
图14为图1中从动轮的示意图；
图15为图14的剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本发明具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。
此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。
为了说明本发明所述的技术方案，下面将参考附图并结合实施例来进行说明。
在本申请中，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing）也称为化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization），晶圆（wafer）也称为晶片、硅片、基片或基板（substrate），其含义和实际作用等同。
实施例一
如图1和图2所示，本发明实施例一提供了一种晶圆处理装置1，用于实现晶圆清洗，包括：箱体10、晶圆旋转机构20、两个清洗刷40、清洗刷驱动机构30和供液组件60。
如图1所示，箱体10内部形成晶圆处理腔室11，提供晶圆处理的环境。
如图1和图2所示，晶圆旋转机构20，用于支撑晶圆w并驱动晶圆w在竖直面内旋转。晶圆旋转机构20设置于底座的上部，待清洗晶圆w由晶圆旋转机构20支撑并绕水平的轴线旋转。晶圆w的转速为20~200rpm，优选为20~50rpm。
其中，晶圆旋转机构20包括固定座和用于支撑晶圆的辊轮。辊轮包括位于晶圆w下方的用于支撑的一对主动轮21和从动轮22。两个主动轮21起到驱动作用，两个主动轮21相对于晶圆圆心形成的夹角小于180°。从动轮22设置在两个主动轮21之间。
在一个实施例中，主动轮21和从动轮22配置有用于支撑晶圆w的卡槽，卡槽绕辊轮的外周侧设置。主动轮21和从动轮22设置于固定座。从动轮22设置于固定座的中部，主动轮21对称设置于从动轮22的两侧。主动轮21和从动轮22沿晶圆w的外缘轮廓设置，放置于晶圆旋转机构20的晶圆w由卡槽限位，晶圆w的外缘与卡槽的底面相切设置。主动轮21配置有驱动电机，驱动电机驱动主动轮21旋转。晶圆w的外缘与辊轮之间的摩擦力带动晶圆w绕其轴线旋转。
在一个实施例中，从动轮22上设置有用于检测晶圆w转速的转速传感器，转速传感器可以由霍尔传感器或光电开关传感器实现。
如图1所示，两个清洗刷40，分别设置于晶圆w的前、后两侧并对晶圆w表面进行滚动刷洗，其中，两个清洗刷40以相反方向滚动。两个清洗刷40分别为第一清洗刷和第二清洗刷，分别设置于待清洗晶圆w的前、后两侧，可绕自身轴线滚动以接触待清洗晶圆w的表面进行刷洗。清洗刷40为圆筒状结构，其由具有良好吸水性的材料，如聚乙烯醇（PVA）制成。
在一个实施例中，还包括连接于清洗刷40一端的进液机构50，通过进液机构50不断地向清洗刷40提供液体，使清洗刷40保持湿润的状态。其中，清洗刷40由多孔性材料制成，能够吸附大量液体。该液体可以是酸性或碱性的溶液，也可以是去离子水。进液机构50连接清洗刷40的进液端，向清洗刷40内充液。清洗刷40充液后变软，可以对晶圆w进行刷洗，所以在清洗过程中需要随时使清洗刷40保持充液的状态。
位于晶圆w两侧的清洗刷40可以沿水平方向移动以远离或靠近晶圆w。清洗刷40远离晶圆w时，清洗刷40与晶圆w预留一定间隙，晶圆搬运机械手可夹持晶圆w以取走完成清洗的晶圆w；清洗刷40靠近晶圆w移动时，清洗刷40与晶圆w抵接并以接触方式实施晶圆w表面的清洗。
如图1和图2所示，清洗刷驱动机构30，用于带动两个清洗刷40相向移动并以一定夹角夹持晶圆w进行滚动刷洗。清洗刷驱动机构30包括清洗刷旋转驱动模块和清洗刷水平驱动模块。
清洗刷旋转驱动模块，用于支撑位于待清洗晶圆w两侧的两个清洗刷40，并驱动清洗刷40旋转。
清洗刷水平驱动模块，其与清洗刷旋转驱动模块连接，以驱动清洗刷旋转驱动模块及其上的清洗刷40整体移动。清洗刷水平驱动模块可以包括导轨、丝杠和驱动件，导轨和丝杆分别与清洗刷旋转驱动模块连接以在丝杠的带动下使清洗刷旋转驱动模块沿导轨移动，驱动件设置于丝杠的端部，驱动件驱动丝杠动作，从而带动洗刷支撑组件及清洗刷40整体移动，以使得清洗刷40的两端同时接触或远离晶圆w。进一步地，清洗刷40两端分别设置丝杆，从而可实现分别调节清洗刷40两端的移动距离。
在一个实施例中，清洗刷旋转驱动模块上设有位移传感器，用于测量两个清洗刷之间的距离。
如图1所示，供液组件60，用于将清洗液供给至位于清洗刷40上方的晶圆w表面的上部区域。清洗液相对于晶圆w表面的供给角度为5°~30°。供液组件60通过输送管路连接流体源。
下面结合图1简述晶圆清洗的作业方式。
首先，由机械手将待清洗晶圆w放置于晶圆旋转机构20，此时，清洗刷40与晶圆w的侧面预留一定距离，从而为机械手提供作业空间；在摩擦力作用下，晶圆旋转机构20带动晶圆w绕其轴线旋转；
接着，供液组件60朝向旋转的晶圆w喷射清洗液，如酸性或碱性的清洗液；
接着，清洗刷40绕其轴线滚动并朝向晶圆w的位置移动，使得清洗刷40与晶圆w的表面接触；清洗刷40滚动刷洗晶圆w的表面，去除晶圆w表面的污染物，实现晶圆w的表面刷洗；
晶圆w刷洗完毕后，清洗刷40朝向晶圆w的外侧移动，清洗刷40与晶圆w的表面分离；
接着，供液组件60继续朝向旋转的晶圆w喷射清洗液，持续一段时间后，机械手将完成清洗的晶圆w转移至下一工序。
实施例二
如图3所示，为本发明实施例二提供的一种晶圆处理装置1′，包括：
箱体10′，其内部形成晶圆处理腔室11′，以提供晶圆处理的环境；
晶圆驱动机构70，其夹持晶圆并带动晶圆旋转；
供给臂80，其在晶圆的侧面摆动并经由其上的喷嘴将液体供应至晶圆表面；
挡圈90，其设置于驱动机构的外周侧。
如图3所示，晶圆驱动机构70包括可旋转的盘状结构的基座，基座的周侧间隔设置有多个卡爪，卡爪用于固持晶圆w并带动晶圆w在腔室内绕晶圆旋转轴竖直旋转，晶圆旋转轴经过晶圆w圆心并垂直于晶圆w表面。基座的侧部配置有未示出的驱动电机，驱动电机带动基座以及由卡爪夹持的晶圆w旋转。
如图3所示，供给臂80具有两端，一端与转轴件连接，另一端为自由端，自由端可绕转轴件转动，从而实现供给臂80在平行于晶圆w所在平面的竖直平面内摆动。并且，供给臂80在其自由端配置有喷射机构（未示出），随供给臂80移动的喷射机构将流体供应至旋转的晶圆w的全局表面。
如图3所示，挡圈90设置于晶圆驱动机构70的外周侧，以防止晶圆w表面离心力甩出的液体落至箱体10′腔室的顶壁，从而避免液体在这些位置撞击、溅射引起的细小液滴污染晶圆w表面，并避免腔室顶壁因液体积聚形成的液滴向下滴落污染晶圆w。
图3中所示的晶圆处理装置1′的工作方式为：设置在晶圆w一侧的供给臂80按照工艺步骤对旋转的晶圆w实施清洗及干燥处理，从而除去晶圆w表面的颗粒物，剥离晶圆w表面的水膜。晶圆w在旋转过程中，若干工艺步骤会对晶圆w正面喷射清洗液以进行清洗或漂洗，清洗液随晶圆w旋转会被离心力甩出，甩出的清洗液由外围的挡圈90接住，以减少液体的溅射。
可以理解的是，在图1至图3所示的晶圆处理装置中，清洗刷驱动机构30、晶圆旋转机构20、晶圆驱动机构70和供给臂80中均设置有旋转机构，便必然会涉及旋转电机和/或轴承，然而，旋转电机会产生油封挥发物，轴承在使用过程中会产生磨损物，由于这些机构中的旋转机构需要伸入晶圆处理腔室内，导致挥发物或磨损物也会进入到晶圆处理腔室内，从而污染腔室内的气体，造成晶圆的二次污染。
为了解决上述技术问题，清洗刷驱动机构30、晶圆旋转机构20、晶圆驱动机构70和供给臂80中的至少一个设置有一种应用于晶圆处理的双向气封结构，下面进行具体说明。
实施例三
如图4和图6所示，清洗刷驱动机构30设置有双向气封结构，包括旋转轴组件31和固定套筒组件32。旋转轴组件31的至少一部分伸入晶圆处理腔室内，旋转轴组件31的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件32，旋转轴组件31和固定套筒组件32之间通过轴承连接，固定套筒组件32包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分。主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道331，气封通道331与旋转轴组件31相接触的位置形成有分别位于气封通道331两侧的第一窄缝341和第二窄缝338，气流通过第一窄缝341流入晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝338流向轴承并排出。
如图5所示，在一个实施例中，旋转轴组件31包括电机座311、电机轴312和主动轴313。电机座311和电机轴312是驱动电机的组成部分。电机座311用于固定电机轴312，电机轴312连接主动轴313以驱动主动轴313旋转，主动轴313用于连接清洗刷40从而带动清洗刷40旋转。主动轴313形成旋转轴组件31的旋转端，其连接的清洗刷40可视为功能器件。
固定套筒组件32的材质可以是PPS等工程塑料，其固定安装于一支撑臂（未示出）上。电机轴312固定安装在电机座311的一端，电机轴312插入主动轴313内并由顶丝（未示出）锁紧。主动轴313的材质可以是PPS或PEEK等工程塑料。主动轴313的前端部分伸入晶圆处理腔室内。如图5所示，主动轴313上从左至右依次套设有第一轴承315、内隔环316、第二轴承317、锁紧螺母318和环形固定套319。主动轴313的周壁设有台阶，第一轴承315抵接该台阶，锁紧螺母318将第一轴承315、内隔环316和第二轴承317限定在该台阶和锁紧螺母318之间，实现限位固定。环形固定套319用于安装清洗刷40的一端。
如图4和图5所示，在一个实施例中，固定套筒组件32包括套筒33和前端盖34。
套筒33和前端盖34均套设在主动轴313的外周侧，套筒33的一端与电机座311固定连接，套筒33的另一端由前端盖34固定。套筒33和主动轴313之间通过第一轴承315和第二轴承317连接。套筒33位于晶圆处理腔室外，前端盖34的前端部分伸入晶圆处理腔室内。
如图5和图6所示，套筒33设有贯穿其内、外表面的气封通道331，气封通道331包括环形区域334和进气通路333，进气通路333从套筒33的外表面通向环形区域334，进气通路333通过进气口332连接气源。环形区域334设在套筒33与前端盖34相接处，环形区域334环绕主动轴313并位于轴承和前端盖34之间。气源提供的气流通过进气口332进入进气通路333，然后进入环形区域334。双向气封结构采用的气体通常为PN2（高纯氮）或GN2（普氮），为避免液体进入旋转机构，通常为不间断供气，气压采用0.1~0.6Mpa的正压，优选0.1~0.3MPa正压。
气流通过进气通路333进入环形区域334之后流向左右两侧。相应地，气封通道331设有分别位于环形区域334左右两侧的两个排气口，分别是位于环形区域334右侧的第一排气口335和位于环形区域334左侧的第二排气口336。
如图5和图6所示，前端盖34位于环形区域334右侧，前端盖34与主动轴313之间有第一窄缝341。第一窄缝341用于形成环形区域334与晶圆处理腔室之间的空间隔离。套筒33在环形区域334左侧设有向主动轴313延伸的环形凸起337，环形凸起337垂直于主动轴313，该环形凸起337与主动轴313之间有第二窄缝338。第二窄缝338用于形成环形区域334和污染源区域之间的空间隔离，污染源区域是指包括电机轴端、轴承等可能挥发、磨损等产生污染物的零部件的区域。
如图5和图6所示，第一排气口335为前端盖34与主动轴313之间形成的第一窄缝341的右侧出口，第二排气口336为套筒33上设置的用于排气的贯通孔。贯通孔与轴承相比远离晶圆处理腔室。
如图5所示，流入环形区域334的一部分气流向右通过第一窄缝341流向第一排气口335然后流入晶圆处理腔室，这部分气流是未受污染的洁净气体，能够将晶圆处理腔室的内部环境与清洗刷驱动机构30的内部环境隔离开来，避免相互影响，一方面能够防止晶圆处理腔室内的湿气进入旋转机构内影响使用，另一方面能够防止旋转机构内的污染物进入晶圆处理腔室降低晶圆处理效果。
同时，流入环形区域334的另一部分气流向左通过第二窄缝338流向轴承然后通过第二排气口336排出。第二排气口336位于晶圆处理腔室外，用于排出混有电机轴端油封挥发物或者轴承磨损物的气体，能够防止含有污染物的气体对被清洗晶圆造成二次污染。
为了保障第一窄缝341、第二窄缝338发挥有效的隔离效果，第一窄缝341和第二窄缝338的缝隙宽度设置范围为0.05~1mm，优选0.1~0.3mm。如图6所示，环形区域334用于将气流快速输送到主动轴313的环周，以便第一窄缝341、第二窄缝338都有足够的气体能流出，环形区域334的宽度h为1~30mm，优选2~5mm。
进一步，为了达到更好的气封效果，在环形区域334内设置环绕主动轴313的匀流环339，以对从进气通路333流入环形区域334的气流进行匀流。图7至图9示出了匀流环339的3种实现方式。
第1实施方式
如图5和图7所示，前端盖34位于环形区域334的侧壁朝向套筒33的方向延伸形成一环形的匀流环339，该环形的匀流环339环绕主动轴313。匀流环339的壁厚l为0.5~5mm，凸起长度s为0.3~29mm，凸起长度s<环形区域334的宽度h。
合适的匀流环339结构设置能显著提高第一窄缝341、第二窄缝338的绕主动轴313的环周气流均匀性，例如：不设匀流环339时，靠近进气口332附近的窄缝处（如图7中上方的窄缝，以下称近端）气流强，远离进气口332的窄缝处（如图7中下方的窄缝，以下称远端）气流弱，近端单位面积流量/远端单位面积流量≈3；然而，当设置匀流环339结构后，近端单位面积流量/远端单位面积流量≈1.05，周向均匀性显著提升。换句话说，不设匀流环339时，近端（图7中上方）的气流大，远端（图7中下方）的气流小甚至还可能倒抽气。设置匀流环339之后，气流从进入方向均匀分配至整个环形区域334，近端和远端的气流大小近似，极大地提高了整体的气封效果。
第2实施方式
如图5和图8所示，前端盖34位于环形区域334的侧壁朝向套筒33的方向延伸形成一环形的匀流环339a，套筒33位于环形区域334的侧壁朝向前端盖34延伸形成另一环形的匀流环339b，这两个匀流环339a、339b相对分布。
第3实施方式
如图5和图9所示，前端盖34位于环形区域334的侧壁朝向套筒33的方向延伸形成一环形的匀流环339a，套筒33位于环形区域334的侧壁朝向前端盖34延伸形成另一环形的匀流环339b，这两个匀流环339a、339b相对交错分布。
可以理解的是，匀流环还可以设置多个，相对或交错分布。
一般对于环形区域334的宽度h尺寸裕量较大（4~30mm）的情况，匀流环建议采用第1实施方式中的单侧匀流环，或第2实施方式中的双侧相对式的；对于环形区域334的宽度h尺寸裕量较小（1~4mm）的情况，匀流环建议采用第3实施方式中的两侧交错式的。
本发明实施例，能够实现晶圆处理腔室和污染源区域之间的空间隔离，能够在防止晶圆处理腔室内的清洗液进入旋转机构的同时，实现防止含有污染物的气体进入晶圆处理腔室对被清洗晶圆造成二次污染。
实施例四
如图1和图2所示，晶圆旋转机构20包括主动轮21。
在一个实施例中，如图10和图11所示，连接主动轮21的旋转机构可以设置有双向气封结构，包括旋转轴组件和固定套筒214。
如图11所示，旋转轴组件包括电机211、带轮212和驱动轴213，电机211的轴端固定有带轮212并连接驱动轴213，从而实现电机211带动带轮212和驱动轴213旋转。驱动轴213与主动轮21固定连接。驱动轴213上套设有轴承。驱动轴213形成旋转轴组件的旋转端，其连接的主动轮21可视为功能器件。
如图11所示，固定套筒214套设在驱动轴213的外周侧，固定套筒214和驱动轴213之间通过轴承连接。固定套筒214的主体部分位于晶圆处理腔室外，伸入部分伸入晶圆处理腔室内。固定套筒214设有贯穿其内、外表面的气封通道，气封通道包括环形区域217和进气通路216，进气通路216从固定套筒214的外表面通向环形区域217，进气通路216通过进气口215连接气源。环形区域217环绕驱动轴213，位于固定套筒214与驱动轴213相接处。气源提供的气流通过进气口215进入进气通路216，然后进入环形区域217。
如图12和图13所示，固定套筒214和驱动轴213之间形成第一窄缝218和第二窄缝219。第一窄缝218位于环形区域217的右侧，用于形成环形区域217与晶圆处理腔室之间的空间隔离。第二窄缝219位于环形区域217的左侧，用于形成环形区域217和污染源区域之间的空间隔离，污染源区域是指包括电机211轴端、轴承等可能挥发、磨损等产生污染物的零部件的区域。流入环形区域217的一部分气流向右通过第一窄缝218流向第一排气口然后流入晶圆处理腔室，同时，流入环形区域217的另一部分气流向左通过第二窄缝219流向轴承然后通过第二排气口排出，第二排气口可以是在固定套筒214上的开口，位于轴承左侧。第一窄缝218和第二窄缝219的缝隙宽度设置范围为0.05~1mm，优选0.1~0.3mm。
进一步，如图13所示，在环形区域217内设置环绕驱动轴213的匀流环210，可以理解的是图13仅示出了匀流环210的一种实现方式的示例，匀流环210还可以采用多种方式实现，只要能够实现相同功能均属于本申请的保护范围，具体可以与实施例三中所述类似，在此不再赘述。
实施例五
如图1和图2所示，晶圆旋转机构20还包括从动轮22。
在一个实施例中，如图14和图15所示，连接从动轮22的旋转机构可以设置有双向气封结构，包括轴端盖221、转轴222、套筒223和气封通道224。转轴222形成旋转轴组件的旋转端，其连接的从动轮22可视为功能器件。
如图15所示，转轴222连接从动轮22，在从动轮22跟随晶圆旋转时转轴222随动以起到支撑作用。套筒223套设在转轴222的外周侧，套筒223和转轴222之间通过轴承连接。套筒223的主体部分位于晶圆处理腔室外，伸入部分伸入晶圆处理腔室内。套筒223设有贯穿其内、外表面的气封通道224，气封通道224通过进气口连接气源。
如图15所示，套筒223和转轴222之间形成第一窄缝和第二窄缝。第一窄缝位于气封通道224的右侧，用于形成气封通道224与晶圆处理腔室之间的空间隔离。第二窄缝位于气封通道224的左侧，用于形成气封通道224和污染源区域之间的空间隔离。流入气封通道224的一部分气流向右通过第一窄缝流向第一排气口然后流入晶圆处理腔室，同时，流入气封通道224的另一部分气流向左通过第二窄缝流向轴承然后通过第二排气口排出，第二排气口可以是在套筒223或轴端盖221上的开口，位于轴承左侧。第一窄缝和第二窄缝的缝隙宽度设置范围为0.05~1mm，优选0.1~0.3mm。
进一步地，还可以在气封通道224内设置匀流环，具体结构可以与实施例三中所述类似，在此不再赘述。
实施例六
在图3所示的晶圆处理装置中，晶圆驱动机构70和供给臂80均设置有旋转机构，也都可以采用如上所述的双向气封结构，具体结构与实施例三类似，在此不再赘述。具体来说，晶圆驱动机构70的基座可视为功能器件，其连接的旋转机构也具有旋转端，也采用如上所述的双向气封结构进行密封。供给臂80也可视为功能器件，其连接的旋转机构也具有旋转端，也采用如上所述的双向气封结构进行密封。
可以理解的是，上述的双向气封结构，不仅能够应用于以上所述的晶圆处理装置，还可以应用于其他对腔室洁净度有要求的装置中，只要这些装置设置了通入洁净腔室的旋转机构，便可在旋转机构中设置上述双向气封结构，不论旋转机构是主动驱动旋转还是被动或从动旋转均可应用上述双向气封结构，均应当落入本发明的保护范围内。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种应用于晶圆处理的双向气封结构，其特征在于，包括旋转轴组件和固定套筒组件；
所述旋转轴组件的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件，所述旋转轴组件和固定套筒组件之间通过轴承连接，所述固定套筒组件包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分，所述主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道，所述气封通道与所述旋转轴组件相接触的位置形成有分别位于气封通道两侧的第一窄缝和第二窄缝，气流通过第一窄缝流入所述晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝流向所述轴承并排出。
2.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件并连接功能器件。
3.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述旋转轴组件的固定端与所述固定套筒组件固定连接。
4.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述气封通道包括围绕所述旋转轴组件的旋转端的环形区域以及从所述主体部分的外表面通向所述环形区域的进气通路。
5.如权利要求4所述的双向气封结构，其特征在于，所述环形区域设有环绕所述旋转端的匀流环，以对从所述进气通路流入所述环形区域的气流进行匀流。
6.如权利要求4所述的双向气封结构，其特征在于，所述环形区域设置有相对的至少两个匀流环。
7.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述主体部分还设有用于排气的贯通孔，所述贯通孔与所述轴承相比远离晶圆处理腔室，以实现气流进入气封通道后通过第二窄缝流向轴承然后从贯通孔排出。
8.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述第一窄缝的缝宽为0.05~1mm，第二窄缝的缝宽为0.05~1mm。
9.如权利要求2所述的双向气封结构，其特征在于，所述功能器件为清洗刷、辊轮、基座和供给臂中的至少一者。
10.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：
晶圆旋转机构，用于支撑晶圆并驱动晶圆在竖直面内旋转；
供液组件，用于将清洗液供给至晶圆表面；
两个清洗刷，分别设置于晶圆的两侧并对晶圆表面进行滚动刷洗；
清洗刷驱动机构，用于支撑清洗刷并驱动清洗刷转动和移动；
其中，所述晶圆旋转机构和/或清洗刷驱动机构设置有如权利要求1至9任一项所述的双向气封结构。
11.如权利要求10所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆旋转机构包括主动轮和从动轮；连接所述主动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构，和/或，连接所述从动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构。
12.如权利要求10所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述清洗刷驱动机构设置有所述双向气封结构，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述清洗刷。
13.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：
晶圆驱动机构，其夹持晶圆并带动晶圆旋转；
供给臂，其在晶圆的侧面摆动并经由其上的喷嘴将液体供应至晶圆表面；
挡圈，其设置于驱动机构的外周侧；
其中，所述晶圆驱动机构和/或所述供给臂设置有如权利要求1至9任一项所述的双向气封结构。
14.如权利要求13所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆驱动机构中的旋转机构设置有所述双向气封结构。
15.如权利要求13所述的晶圆处理装置，其特征在于，连接所述供给臂的旋转机构设置有所述双向气封结构，其中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述供给臂。
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