CN2871036Y - 晶圆清洗设备的转轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆清洗设备的转轴装置，包含一具有一轴孔的固定座、一可转动地设置在该轴孔中的转轴单元，及一套设于该转轴单元并固定在该固定座上的封盖单元，该转轴单元具有一转轴，及一支撑该转轴转动的轴承，该封盖单元具有一固定在该固定座上且呈中空的封盖、一紧密地贴设于该转轴外周面上的油封环，及一抵压该油封环的油封盖，由于该油封环是以氟素塑胶且一体成型地制成，不设有任何金属组件，不会有金属被酸性的清洗液锈蚀产生金属微粒而影响清洗效果，同时该油封环与转轴是以紧配方式组合，使得清洗液不易渗入，确保该轴承可顺畅地运转。

Description

晶圆清洗设备的转轴装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体的清洗设备，特别是涉及一种晶圆清洗设备的转轴装置。

背景技术

如图1所示，一般而言，晶圆(Wafer)10在经过化学机械研磨制程(ChemicalMechanical Polish，CMP)之后，所述晶圆10的表面会附着许多研磨过程所产生的颗粒、介电层微粒，及金属离子等附着物。为避免上述附着物影响后续的晶圆制程，必须接着进行晶圆清洗制程来加以去除这些附着物。

现有的晶圆清洗制程有许多种类型，其中一种晶圆清洗制程是利用一使用清洗液的晶圆清洗设备1，该晶圆清洗设备1包含一可容置清洗液的清洗容器11、一穿设于该清洗容器11周壁上的转轴装置2、一驱动该转轴装置2转动的动力单元12、一连接该动力单元12与转轴装置2的第一连动单元13、二可转动地间隔设置在该清洗容器11中的清洗刷14，及二分别连接该二清洗刷14与转轴装置2的第二连动单元15。

如图1、2所示，该第一连动单元13具有一固设在该转轴装置2一侧的外滑轮131，及一环绕于该外滑轮131与动力单元12上的传动皮带132。每一第二连动单元15具有一固设在该转轴装置2另一侧的内滑轮151、一环绕该内滑轮151与每一清洗刷14的皮带152，及一固定在该内滑轮151表面上的金属片153。

利用该动力单元12透过该第一连动单元13的传动皮带132、外滑轮131带动该转轴装置2的转动，进而透过该二第二连动单元15的内滑轮151，使该二清洗刷14产生旋转运动。所述的晶圆10是位于该二转动的清洗刷14之间，该二清洗刷14喷射出清洗液，以洗净该晶圆10表面上的附着物。

如图1、2所示，现有晶圆清洗设备1的转轴装置2包括一穿设于该清洗容器11周壁上的固定座21、二相间隔且平行地穿设于该固定座21的转轴单元22、二分别套设于该转轴单元22上并固定在该固定座21上的封盖单元23，及二相互啮合的齿轮24。而其中之一齿轮24是与该第一连动单元13的外滑轮131固定连接。

该固定座21包括一穿设在该清洗容器11上的座体211，及二贯通地设于该座体211上的轴孔212。

每一转轴单元22包括一可转动地分别穿伸于该固定座21的每一轴孔212中且呈圆形长杆状的转轴221，及二间隔设置在每一轴孔212内以支撑该转轴221旋转的轴承222。每一转轴221具有一穿出该固定座21并位于该清洗容器11外的第一轴部223，及一穿出该固定座21并位于该清洗容器11内的第二轴部224。该二齿轮24分别与该二转轴221固定连接。

该第一连动单元13的外滑轮131是设置在其中之一转轴221的第一轴部223上，并被一插销26(Pin)而固定，当该外滑轮131被带动时，会连动该转轴221。

该二第二连动单元15的内滑轮151是分别设置在该二转轴221的第二轴部224上，并被二插销27穿入而固定，让该二内滑轮151可随该二转轴221一起转动。每一金属片153是金属材质所制成并被四螺丝28(因视角关系，图2中只示出其二)固定。

如图2、3所示，每一封盖单元23是套设于该转轴221的第二轴部224上，并具有一固定在该固定座21上且呈中空的封盖231、一位于该封盖231内且贴设于该第二轴部224外周面上的油封环232，及一用以抵压该油封环232的油封盖233。

该封盖231的内周面可界定出一邻近该固定座21的第一容置空间234，及一连通该第一容置空间234且直径小于该第一容置空间234的第二容置空间235。该油封环232是容置在该第二容置空间235中，该油封环232具有一以金属材质制成的金属环层236，及一以塑胶材质所制成并包覆于该金属环层236外周面的被覆环层237。该金属环层236是用于强化该油封环232整体的强度而不致于容易变形。

如图1、3所示，当该动力单元12透过该传动皮带132的传动而使该外滑轮131转动时，会连动与该外滑轮131固接的齿轮24转动，借由啮合作用以带动另一齿轮24，进而使该二转轴221呈相向的转动。接着，该二转轴221会再连动该二内滑轮151转动，经由该二皮带152的传动，使该二清洗刷14是作相向的转动。

然而，用来清洗该晶圆10的清洗液为清水、一氯化硫(SCl)、氢氧化氨(NH₄OH)，及双氧水(H₂O₂)的组合所调配而成，具有高度的酸性与腐蚀性。而该二封盖单元23的油封环232则是用于阻挡这些清洗液的入侵，使位于该固定座21内的轴承222免于被清洗液所侵蚀，而影响该二转轴221的顺畅性。

不幸的是，该二内滑轮151上的金属片153是显露于外，易被酸性且具腐蚀性的清洗液所侵蚀并释放出金属微粒，而每一转轴221在一段时间的运转后，会逐渐地磨耗掉每一油封环232的被覆环层237，当靠近所述转轴221外周面的被覆环层237被磨光时，以金属制成的金属环层236就会显露于外而被清洗液所锈蚀，也会释放出金属微粒，使得清洗液被金属微粒所污染，进而影响其清洗效果，易使晶圆10产生缺陷(Defect)。另一方面，被磨耗的油封环232对于阻止清洗液侵入效果也会变得较差，使位于内部的轴承222容易被清洗液所锈蚀，影响该二转轴221运转的顺畅性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种晶圆清洗设备的转轴装置，可减少因酸性的清洗液锈蚀金属所产生的金属微粒污染清洗液。

为达到上述目的，本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置，装设在一晶圆清洗设备上，该晶圆清洗设备包含一清洗容器、一可驱使该转轴装置转动的动力单元，及一位于该清洗容器中并可被该转轴装置连动而转动的清洗刷，该转轴装置包含一设置在该清洗容器上的固定座、一可相对该固定座转动的转轴单元，及一固设在该固定座上的封盖单元。

该固定座包括一穿设在该清洗容器上的座体，及一贯通地设于该座体上的轴孔，该座体具有一位于该清洗容器外的第一表面，及一位于该清洗容器内的第二表面，该轴孔是自该第一表面延伸至该第二表面。

该转轴单元包括一可转动地穿伸于该固定座的轴孔中的转轴，及一支撑该转轴旋转的轴承，该转轴具有一凸出该座体的第一表面的第一轴部，及一凸出该座体的第二表面的第二轴部，该转轴可界定出一呈轴向的中心轴线。

该封盖单元套设在该转轴的第二轴部上并具有一固定在该座体的第二表面上并呈中空的封盖，及一贴设于该转轴的第二轴部周面上的油封环。该封盖的内周面可界定出沿该中心轴线并由大到小依序排列且彼此相互连通的一第一、第二，及第三容置空间，该第一容置空间是邻近该第二表面，该油封环是呈实心环状且为氟素塑胶材质所制成，该油封环具有一容置于该第三容置空间的凸环部，及一容置于该第二容置空间且直径大于该凸环部的抵靠部。

本实用新型的功效在于将该油封环设计成实心环状并为氟素塑料所制成，不会有金属被清洗液锈蚀而产生金属微粒的问题，可改善现有的油封环在使用一段时间后，其油封环内的金属环层被锈蚀的缺点，因此，可以减少清洗液被金属微粒所污染的情况。

附图说明

图1是一立体图，说明现有晶圆清洗设备的转轴装置是设置在一清洗容器中，可连动二清洗刷以清洁一晶圆。

图2是一剖面侧视图，说明现有的转轴装置的组件与一内、外滑轮的设置位置。

图3是一局部分解侧视图，说明现有转轴装置的封盖单元的组成元件。

图4是一剖面侧视图，说明本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置的第一较佳实施例。

图5是一立体分解图，说明该转轴装置与一内滑轮、外滑轮，及一动力单元的态样。

图6是一局部分解侧视图，说明该转轴装置的封盖单元构成元件。

图7是一俯视图，说明本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置的第二较佳实施例，是配合二第一连动单元。

图8是一局部剖面侧视图，用以辅助说明图7。

具体实施方式

下面通过较佳实施例及附图对本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置进行详细说明。在本实用新型被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明中，类似的元件是以相同的编号表示。

如图4所示，并配合图1，本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置的第一较佳实施例，适于装设在一晶圆清洗设备1上，该晶圆清洗设备1包含一清洗容器11、一动力单元12、一连接该动力单元12与转轴装置的第一连动单元13、二清洗刷14，及二分别连接该二清洗刷14与转轴装置的第二连动单元15。该第一连动单元13具有一设置在该转轴装置一侧的外滑轮131，及一环套于该动力单元12与外滑轮131上的传动皮带132，该第二连动单元15具有一设置在该转轴装置另一侧的内滑轮151，及一环套于该清洗刷14与内滑轮151上的皮带152。有关于上述晶圆清洗设备1的组件间的作动方式，以及如何利用该晶圆清洗设备1对一晶圆10进行清洗的方式，均为熟习该项技艺的人士所易于了解的，于前文中已有详细述明，在此不予赘述。

如图4、5所示，该转轴装置包含一设置在该清洗容器11上的固定座3、二可分别相对该固定座3转动的转轴单元4，及二分别被该二转轴单元4穿设并固定于该固定座3上的封盖单元5。特别一提的是，在该第一较佳实施例中，是使用二组转轴单元4与封盖单元5，但是在实际应用上也可以只使用单一组转轴单元4与封盖单元5，不应以此局限本实用新型的权利要求范围。

该固定座3包括一穿设于该清洗容器11上的座体31，及二贯通地设于该座体31上的轴孔32。该座体31具有一位于该清洗容器11外的第一表面311，及一位于该清洗容器11内的第二表面312。该二轴孔32是平行地自该第一表面311延伸至该第二表面312。

每一转轴单元4包括一可转动地穿伸于该固定座3的轴孔32的转轴41，及二支撑该转轴41旋转的轴承42，每一转轴41可界定出一呈轴向的中心轴线410，并具有一凸出该座体31的第一表面311的第一轴部411，及一凸出该座体31的第二表面312的第二轴部412。在该第一较佳实施例中，所揭示的轴承42是滚珠轴承也可以是滚柱轴承、含油铜轴承等，不应以轴承的形式来局限本实用新型的权利要求范围。

该转轴装置是利用二可相互啮合并能分别套设于该二转轴41的第一轴部411上的齿轮6。其中之一齿轮6是与该第一连动单元13的外滑轮131(均见图1)固定连接，相关的运作方式请参阅前文说明。

配合图6，该二封盖单元5分别套设在该二转轴41的第二轴部412上，而能封闭该二轴孔32，以阻挡清洗液渗入侵蚀所述的轴承42。每一封盖单元5具有一固定在该座体31的第二表面312上且呈中空的封盖51、一紧密地贴设于该第二轴部412外周面上的油封环52，及一抵压该油封环52的油封盖53。每一封盖51的内周面可界定出沿每一转轴41的中心轴线410并从大到小依序排列且彼此相互连通的一第一容置空间511、第二容置空间512，及第三容置空间513，而该第一容置空间511是邻近该座体31的第二表面312。每一油封环52是以紧配的方式与每一转轴41组装在一起，可确实防止清洗液渗入。

该二油封环52是呈实心环状并为氟素塑胶所制成，每一油封环52具有一容置于该第三容置空间513的凸环部521，及一容置于该第二容置空间512且直径大于该凸环部521的抵靠部522。每一油封环52是呈一体成型并采紧配方式套设于每一转轴41的第二轴部412上，用以阻挡清洗液的渗入。

一般来说，氟素塑胶在耐低温、耐蚀性有不错的表现，特别是具有优异的自润性(低摩擦性)。由于此类型的材质在高温状态下，会略有融熔的情况而具有粘性，也就是说，当在该转轴41转动一段时间之后，会因摩擦生热而使温度升高，此时，该油封环52会轻微融熔而使得其密封效果变的更好，使清洗液更不容易渗入，而设置在内部的轴承42不被侵蚀。因此，可以大幅地减少金属被锈蚀的情况发生，避免清洗液被污染，同时，也能延长所述轴承42的使用期限，并维持该二转轴41处于良好且稳定的运转状态。

该第一较佳实施例中，该二油封环52是聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)所制成，也就是一般俗称的铁氟龙(Teflon)，当然也可以是四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(Perfluoralkoxy copolymer，PFA)所制成。而氟素塑胶除了上述两种之外，尚有一氯三氟乙烯(Ethylene-chlorotrifluoroethylene，ETCTFE)、聚一氯三氟乙烯(Polychlorotrifluooethylene，PCTFE)、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，PVDF)、乙烯一氯四氟乙烯共聚物(Copolymer of ethylene and chlorotetrafluoroethylene，ETFE)，以及四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Perfluoro ethylene-propylene Copo.，FEP)等材质均可应用于该油封环52的使用材质。

每一油封盖53是位于每一封盖51的第一容置空间511中，当该二封盖51被锁设而固定在该固定座3上时，该二油封盖53会抵压该二油封环52的抵靠部522，而使该二油封环52能迫紧该二转轴41，达到更好的密封效果。

关于该转轴装置如何配合该动力单元12、第一连动单元13，以及第二连动单元15(均见图1)一起运转，已于前述说明，在此不予赘述。

由上述说明可以发现，该二封盖单元5的油封环52是呈环状实心体，无任何金属材质设置其中(现有的油封环232内含有金属环层236，见图3)，同时，该二油封环52的凸环部521与抵靠部522是一体成型并为氟素塑胶所制成的，且与该二转轴41以紧配方式组合而成，使得清洗液不易渗入，而可以减少设置在该固定座3的二轴孔32中的轴承42，因受到清洗液的锈蚀产生金属微粒而污染清洗液。由于氟素塑胶本身具有较佳的自润性，尽管该二油封环52与转轴41是以紧配方式组合，两者之间也能有较低摩擦系数，不致影响运转的顺畅性。另外，在本实用新型中，已不在该二第二连动单元15的内滑轮151上设置任何金属材质制成的组件(现有的设计是设置有金属片153)，可避免因金属锈蚀而污染清洗液的情况发生。

如图7、8所示，本实用新型晶圆清洗设备的转轴装置的第二较佳实施例，大致上是与该第一较佳实施例相同，其中不同的地方在于：使用三彼此平行间隔排的转轴单元4与对应套设在该三转轴单元4上的封盖单元5，并透过二组第一连动单元13的设置，而可以同时连动该三转轴单元4，但是在实际应用上也可以四组或四组以上的转轴单元4与封盖单元5。使用越多组转轴单元4，就可以同时对更多的晶圆进行清洗作业。不应以此局限本实用新型的权利要求范围。另外，需特别说明的是，该第二较佳实施例中，除了可以应用在带动所述清洗刷14(见图1)转动之外，尚可应用在支撑与转动晶圆的转轴装置。

如图6所示，归纳上述，本实用新型的晶圆清洗设备的转轴装置，是将所述的封盖单元5的油封环52以氟素塑胶一体成型地制造，使之呈环状实心体，不存在有任何的金属材质，以减少金属材质被清洗液所腐蚀所产生的金属微粒，污染清洗液的清洗效果。同时，将该油封环52与转轴41是以紧配的方式相互组装在一起，并配合使用具有较佳自润性的氟素塑料材质，不但可以有效地阻挡清洗液渗入而锈蚀所述的轴承42，并且能具有较低的摩擦系数而不致影响所述转轴41运转的顺畅性，所以确实能达到本实用新型的目的。

Claims (5)

1.一种晶圆清洗设备的转轴装置，适于装设在一晶圆清洗设备上，该晶圆清洗设备包含一清洗容器、一可驱使该转轴装置转动的动力单元，及一位于该清洗容器中并可被该转轴装置驱动而转动的清洗刷，该转轴装置包括一固定座、一转轴单元、及一封盖单元，该固定座包括一穿设于该清洗容器上的座体，及一贯通地设于该座体上的轴孔，该座体具有一位于该清洗容器外的第一表面，及一位于该清洗容器内的第二表面，该轴孔是自该第一表面延伸至该第二表面，该转轴单元可转动地设置在该固定座的轴孔中并包括一穿伸于该轴孔的转轴，及一支撑该转轴旋转的轴承，该转轴具有一凸出该座体的第一表面的第一轴部，及一凸出该座体的第二表面的第二轴部，该转轴可界定出一呈轴向的中心轴线，该封盖单元套设在该转轴的第二轴部上并固定在该座体上，其特征在于：

该封盖单元具有一固定在该座体的第二表面上且呈中空的封盖，及一位于该封盖内并贴设于该第二轴部外周面的油封环，该封盖的内周面可界定出沿该中心轴线由大到小依序排列且彼此相互连通的一第一、第二，及第三容置空间，其中，该第一容置空间邻近于该第二表面，该油封环呈实心环状并为氟素塑料材质所制成，该油封环具有一容置于该第三容置空间的凸环部，及一容置于该第二容置空间且直径大于该凸环部的抵靠部。

2.如权利要求1所述晶圆清洗设备的转轴装置，其特征在于：

该封盖单元的油封环的材质是聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)。

3.如权利要求1所述晶圆清洗设备的转轴装置，其特征在于：

该封盖单元的油封环是四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(Perfluoralkoxycopolymer，PFA)所制成。

4.如权利要求1所述晶圆清洗设备的转轴装置，其特征在于：

该封盖单元还具有一位于该封盖的第一容置空间内并抵压该油封环的抵靠部的油封盖。

5.如权利要求4所述晶圆清洗设备的转轴装置，其特征在于：

该封盖单元油封环是紧密地贴设于该转轴的第二轴部外周面上。

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