CN115172212A - 旋转液接头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种旋转液接头结构，包括旋转液接头、转轴及内置水管，所述转轴的一端与所述旋转液接头连接且能够相对所述旋转液接头转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头的内部设有第一供水通道，所述转轴的内部设有第二供水通道，所述内置水管位于所述第二供水通道内，所述内置水管的一端伸入所述第一供水通道且与所述第一供水通道气密性连通，另一端通过所述第二供水通道与所述清洗刷内部的清洗管路连通。通过在所述转轴的第二供水通道内安装内置水管与所述第一供水通道进行气密性连通，有效避免了轴承磨损所产生的微粒通过所述第二供水通道进入所述清洗管路，确保了晶圆的清洗效果，从而提高了晶圆的良率。

Description

旋转液接头结构
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种旋转液接头结构。
背景技术
随着半导体制造技术日新月异，CMP(化学机械研磨)成为晶圆制造中实现多金属层和互连线的关键技术，通过化学机械研磨等平坦化工艺，提高各材料层的表面平整度，进而提高后续形成的半导体器件的性能。晶圆经化学机械研磨工艺后，晶圆表面往往会残留研磨液和异物等，因此晶圆的清洗成为了一道非常重要且要求较高的工艺。
纵观机台清洗设备的几大模块，清洗刷是清除晶圆表面污染物的最重要模块，在晶圆清洗中起着至关重要的作用。一旦清洗刷的清洗效果出现问题，势必会增加后续清洗的难度，极有可能会使清洗环境加速恶化，零部件提前老化，最终导致产品良率降低。
目前用于清洗刷的旋转液接头结构存在以下两个问题：1)旋转液接头结构中的氧化锆陶瓷轴承载能力不足，在清洗刷高速旋转时稳定性较差，清洗效果变差且寿命较短；2)旋转液接头自清洗水腔体结构的开放性设计，使得轴承磨损后产生的微粒随着水流被带到清洗刷，在清洗刷刷洗晶圆时微粒回粘到晶圆表面，直接导致晶圆表面被污染。上述两种状况无疑都会影响产品的良率，此外还增加了机台的维护成本与宕机时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转液接头结构，避免了轴承磨损所产生的微粒进入所述清洗管路，确保了晶圆的清洗效果，从而提高了晶圆的良率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种旋转液接头结构，包括旋转液接头、转轴及内置水管，所述转轴的一端与所述旋转液接头连接且能够相对所述旋转液接头转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头的内部设有第一供水通道，所述转轴的内部设有第二供水通道，所述内置水管位于所述第二供水通道内，所述内置水管的一端伸入所述第一供水通道且与所述第一供水通道气密性连通，另一端通过所述第二供水通道与所述清洗刷内部的清洗管路连通。
可选的，所述内置水管的所述一端与所述第一供水通道螺纹连接。
可选的，所述内置水管的所述另一端具有开口，所述内置水管的所述另一端与所述第二供水通道连通所述清洗管路的一端具有预设距离。
可选的，所述内置水管与所述第二供水通道的内壁之间具有间距。
可选的，所述内置水管的材质为特氟龙。
可选的，所述旋转液接头结构还包括包覆在部分所述转轴外的壳体，所述转轴通过所述壳体与所述旋转液接头连接。
可选的，所述壳体内设置有若干轴承，所述轴承套接在所述转轴外。
可选的，所述轴承的材质为碳化硅陶瓷。
可选的，所述转轴的端部表面与所述旋转液接头之间具有间隙。
可选的，所述间隙的大小介于1-2mm之间。
本发明提供了一种旋转液接头结构，至少具有以下有益效果之一：
1)通过在所述转轴的第二供水通道内安装内置水管与所述第一供水通道进行气密性连通，有效避免了轴承磨损所产生的微粒通过所述第二供水通道进入所述清洗管路，确保了晶圆的清洗效果，从而提高了晶圆的良率；
2)所述内置水管与所述第一供水通道采用螺纹连接的方式，连接稳定性更好，使得所述内置水管不容易脱开，且安装和更换比较方便；
3)所述内置水管的材质采用特氟龙，可以保证所述内置水管不受各种化学试剂的影响；
4)所述轴承的材质采用碳化硅陶瓷，不会产生金属污染，具有零腐蚀、抗高压及摩擦小等优点。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限制。其中：
图1为现有技术中的清洗刷清洗时的示意图；
图2为现有技术中的接收线圈的旋转液接头结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的旋转液接头结构的示意图。
附图中：
1-清洗刷；2-晶圆；3-清洗管路；4-旋转液接头；5-转轴；6-第一供水通道；7-第二供水通道；8-轴承；
10-旋转液接头；11-第一供水通道；20-转轴；21-第二供水通道；30-内置水管；40-壳体；50-轴承。
具体实施方式
请参照图1-图2，图1为现有技术中的清洗刷清洗时的示意图，图2为现有技术中的接收线圈的旋转液接头结构的示意图。两个清洗刷1对称设置于一晶圆2的两侧，所述晶圆2绕其轴线旋转，两个所述清洗刷1在夹紧所述晶圆2的同时也做旋转运动，且两侧的清洗刷1沿相反方向旋转。所述旋转液接头结构包括旋转液接头4及转轴5，所述旋转液接头4的内部开设有空腔以形成第一供水通道6，所述转轴5的内部开设有空腔以形成第二供水通道7，所述第二供水通道的一端7与所述第一供水通道6直接连通，另一端与所述清洗刷1内部的清洗管路3连通，清洗水由所述第一供水通道6进入，经所述第二供水通道7流向所述清洗管路3，并可以从所述清洗刷1的表面喷出，通过所述清洗刷1对晶圆2表面进行接触摩擦实现清洗。由于所述第一供水通道6及所述第二供水通道7均为开放式腔体设计，两者通过直接对接实现清洗水的流通，当所述转轴5长时间运转后，套接在所述转轴5外的轴承8的磨损加剧，磨损产生的微粒随着水流被带到清洗刷1的清洗管路3内，在所述清洗刷1刷洗所述晶圆2时微粒回粘到晶圆2表面，直接导致所述晶圆2表面被污染。
基于此，本发明提供了一种旋转液接头结构，包括旋转液接头、转轴及内置水管，所述转轴的一端与所述旋转液接头连接且能够相对所述旋转液接头转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头的内部设有第一供水通道，所述转轴的内部设有第二供水通道，所述内置水管位于所述第二供水通道内，所述内置水管的一端伸入所述第一供水通道且与所述第一供水通道气密性连通，另一端通过所述第二供水通道与所述清洗刷内部的清洗管路连通。
通过在所述转轴的第二供水通道内安装内置水管与所述第一供水通道进行连通，有效避免了轴承磨损所产生的微粒通过所述第二供水通道进入所述清洗管路，确保了晶圆的清洗效果，从而提高了晶圆的良率。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
本发明中所使用的单数形式术语“一”、“一个”以及“该”可包括复数对象，除非内容另外明确指出外。本发明中所使用的术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。本发明中所使用的术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。本发明中所使用的术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。
请参照图3，本实施例提供了一种旋转液接头结构，包括旋转液接头10、转轴20及内置水管30，所述转轴20的一端与所述旋转液接头10连接且能够相对所述旋转液接头10转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头10的内部设有第一供水通道11，所述转轴20的内部设有第二供水通道21，所述内置水管30位于所述第二供水通道21内，所述内置水管30的一端伸入所述第一供水通道11且与所述第一供水通道11气密性连通，另一端通过所述第二供水通道21与所述清洗刷内部的清洗管路连通。
具体的，所述第一供水通道11与所述第二供水通道21均为开放式腔体设计，所述内置水管30直接安置在所述第二供水通道21内，且所述内置水管30的一端伸入所述第一供水通道11且与所述第一供水通道11气密性连通，如此设计既保证了所述内置水管30与所述第一供水通道11的气密封，不容易漏水，同时也能防止轴承磨损所产生的微粒进入。需要对晶圆进行清洗时，清洗水通过所述第一供水通道11进入所述内置水管30，由所述内置水管30流出后又进入所述第二供水通道21，最后进入所述清洗刷内部的清洗管路。
较佳的，所述内置水管30的所述一端与所述第一供水通道11螺纹连接。本实施例中，所述第一供水通道11内设有内螺纹，所述内置水管30的所述一端设有相匹配的外螺纹，所述内置水管30的所述一端旋入所述第一供水通道11以与所述第一供水通道11气密性连接。采用螺纹连接的方式连接稳定性更好，使得所述内置水管30不容易脱开，且安装和更换比较方便。当然，除了螺纹连接的方式之外，还可以采用插接、焊接等常规的连接方式，本申请对此不作限制。
本实施例中，为了不影响所述内置水管30的内外径，可采用细牙螺纹连接。
本实施例中，所述内置水管30与所述第二供水通道21的内壁之间具有间距。当所述转轴20相对所述旋转液接头10转动时，所述内置水管30不会发生转动。
本实施例中，所述内置水管30的所述另一端具有开口，且所述内置水管30的所述另一端与所述第二供水通道21连通所述清洗管路的一端具有预设距离，即所述内置水管30的所述另一端不会伸出所述转轴20。由于所述内置水管30位于所述第二供水通道21内，清洗水从所述内置水管30的所述另一端直接流出后进入所述第二供水通道21内，避免所述内置水管30过长影响所述转轴20与所述清洗刷的配合。
较佳的，所述内置水管30的材质为特氟龙。特氟龙即为聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，可以保证所述内置水管30不受各种化学试剂的影响。
请继续参照图3，所述旋转液接头结构还包括包覆在部分所述转轴20外的壳体40，所述转轴20通过所述壳体40与所述旋转液接头10连接。本实施例中，所述壳体40位于所述转轴20的外侧，以防止所述转轴20外露，所述壳体40可通过螺纹连接等方式与所述旋转液接头10连接。
进一步的，所述壳体40内设置有若干轴承50，所述轴承50套接在所述转轴20外。本实施例中，所述转轴20能够相对所述旋转液接头10转动，并带动所述清洗刷转动，所述轴承50的主要功能是支撑所述转轴20，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
更进一步的，所述轴承50的材质为碳化硅陶瓷。传统的旋转液接头结构中常采用氧化锆陶瓷材质的轴承50，承载能力不足，在清洗刷高速旋转时稳定性较差，使得清洗效果变差且寿命较短，而碳化硅陶瓷材质的轴承50不会产生金属污染，具有零腐蚀、抗高压及摩擦小等优点，是更佳的选择。
较佳的，所述转轴20的端部表面与所述旋转液接头10之间具有间隙，以避免转轴20高速转动时发生磨损。本实施例中，所述转轴20与所述旋转液接头10相邻的几个面之间均需要留出1-2mm的间隙。
综上，本发明各实施例提供了一种旋转液接头结构，包括旋转液接头、转轴及内置水管，所述转轴的一端与所述旋转液接头连接且能够相对所述旋转液接头转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头的内部设有第一供水通道，所述转轴的内部设有第二供水通道，所述内置水管位于所述第二供水通道内，所述内置水管的一端伸入所述第一供水通道且与所述第一供水通道气密性连通，另一端通过所述第二供水通道与所述清洗刷内部的清洗管路连通。通过在所述转轴的第二供水通道内安装内置水管与所述第一供水通道进行气密性连通，有效避免了轴承磨损所产生的微粒通过所述第二供水通道进入所述清洗管路，确保了晶圆的清洗效果，从而提高了晶圆的良率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转液接头结构，其特征在于，包括旋转液接头、转轴及内置水管，所述转轴的一端与所述旋转液接头连接且能够相对所述旋转液接头转动，另一端与一用于清洗晶圆的清洗刷连接，所述旋转液接头的内部设有第一供水通道，所述转轴的内部设有第二供水通道，所述内置水管位于所述第二供水通道内，所述内置水管的一端伸入所述第一供水通道且与所述第一供水通道气密性连通，另一端通过所述第二供水通道与所述清洗刷内部的清洗管路连通。
2.如权利要求1所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述内置水管的所述一端与所述第一供水通道螺纹连接。
3.如权利要求1所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述内置水管的所述另一端具有开口，所述内置水管的所述另一端与所述第二供水通道连通所述清洗管路的一端具有预设距离。
4.如权利要求1所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述内置水管与所述第二供水通道的内壁之间具有间距。
5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述内置水管的材质为特氟龙。
6.如权利要求1所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述旋转液接头结构还包括包覆在部分所述转轴外的壳体，所述转轴通过所述壳体与所述旋转液接头连接。
7.如权利要求6所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述壳体内设置有若干轴承，所述轴承套接在所述转轴外。
8.如权利要求7所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述轴承的材质为碳化硅陶瓷。
9.如权利要求6所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述转轴的端部表面与所述旋转液接头之间具有间隙。
10.如权利要求9所述的旋转液接头结构，其特征在于，所述间隙的大小介于1-2mm之间。
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