晶圆刷洗装置的制作方法

文档序号:13263566研发日期:2017年阅读:640来源:国知局
技术简介:
本发明针对晶圆刷洗装置中滚刷轴因弹簧固定导致高速旋转时轴向窜动、整体刚性不足的问题,提出采用卡接+锁紧机构(定心卡套与锁紧螺母)的连接方案,通过锥形面与矩形面配合实现精准定位和刚性锁紧,提升滚刷轴稳定性及摆臂结构刚性,确保刷洗工艺稳定性与效果。
关键词:晶圆刷洗装置,滚刷轴连接结构

本发明涉及一种晶圆刷洗装置,属于对晶圆进行化学机械抛光(cmp)后的清洗领域。



背景技术:

晶圆刷洗工艺在cmp后清洗工艺中是必不可少的一环,其原理是通过滚刷与晶圆间的摩擦力去除附着在晶圆表面的颗粒。专利号为200480031861.0的发明专利“刷洗机和刷洗机箱”公开了一种典型的晶圆刷洗箱,晶圆竖直放置于刷洗箱的三个支点上,并可在支点带动下旋转;两个刷洗轴分别位于晶圆两侧,刷洗轴一端与进水模组相连,负责向滚刷轴内部注入纯水,保持滚刷湿润;另一端与驱动模组相连,由电机带动滚刷自转,当与晶圆接触时,自转产生摩擦力,去除晶圆表面的颗粒。左右两个摆臂在驱动电机的作用下可以打开或接近,从而控制刷洗力的大小。

刷洗轴上的滚刷作为一种耗材需要经常更换,因此刷洗轴的连接一般设计为可拆卸结构。现有的晶圆刷洗轴的连接方案中,进水模组端设计为一个带弹簧的可沿轴向滑动的顶块,驱动模组设计为一个固定顶块,两顶块之间的距离小于滚刷轴长度。安装滚刷时,将带弹簧端的顶块向反方向滑动,增大两顶块之间的距离,从而可将滚刷轴装入。最终滚刷轴是靠弹簧力顶紧连接。

现有滚刷轴的固定主要靠弹簧力绷紧,考虑到防腐蚀及洁净度要求,刷洗箱内的所有零件均为工程塑料材质,强度有限,因此弹簧力不能太大,否则在安装或拆除滚刷时可能导致零件损坏。滚刷在进行清洗作业时转速可达700rpm,弹簧力有限则可能导致滚刷轴在高速旋转时发生轴向窜动,影响刷洗工艺的稳定性。

此外,在实际应用中,箱体的摆臂并不是一个整体,出于结构考虑,摆臂由前后两个侧板和中间一根连接梁组合而成。摆臂的连接刚性直接关系到受力情况下刷洗轴的状态,成为一个不容忽视的问题。现有技术中,滚刷轴的弹簧连接为柔性连接,对提升整体刚性的作用不大。



技术实现要素:

本发明的目的是为解决目前晶圆刷洗装置滚刷轴的固定主要靠弹簧力绷紧,滚刷轴在高速旋转时容易发生轴向窜动,影响刷洗工艺稳定性;滚刷轴的弹簧连接为柔性连接,导致刷洗装置的整体刚性差的技术问题。

为了解决上述技术问题,本发明提供一种晶圆刷洗装置,包括滚刷轴、滚刷、进水端和驱动端;

所述滚刷轴中空,轴壁上有一段设有若干小孔,所述滚刷套设于所述滚刷轴上设有所述小孔的一段并覆盖所有小孔;

所述进水端连接于所述滚刷轴的第一端,所述驱动端连接于所述滚刷轴的第二端;

所述进水端通过轴承支撑于前侧板上,所述驱动端通过轴承支撑于后侧板上,所述前侧板底端通过连接杆与所述后侧板连接;

所述进水端包括中空的进水端主轴,所述进水端主轴第一端连接至进水管接头,第二端与所述滚刷轴卡接;

所述驱动端包括驱动端主轴,所述驱动端主轴第一端与所述滚刷轴之间通过锁紧机构连接,第二端连接至电机。

进一步地,所述锁紧机构包括定心卡套和锁紧螺母,所述定心卡套具有圆柱形内表面;

所述驱动端主轴第一端的端部设有矩形卡口,所述驱动端主轴上远离所述滚刷轴的部分加工有一段螺纹,所述驱动端主轴上毗邻所述滚刷轴部分的外表面为圆柱面,所述圆柱面与所述定心卡套的圆柱形内表面间隙配合;

所述滚刷轴第二端前后为矩形面;所述滚刷轴第二端的矩形面插于所述驱动端主轴的矩形卡口内;

所述锁紧螺母安装于所述驱动端主轴的螺纹上并紧贴所述定心卡套,通过拧紧所述锁紧螺母将所述定心卡套推至与所述滚刷轴紧密接触,从而锁紧所述滚刷轴。

进一步地,所述定心卡套还具有锥形内表面,所述锥形内表面与所述圆柱形内表面相邻;

所述滚刷轴第二端上下为锥形面;

所述滚刷轴第二端的锥形面与所述定心卡套的锥形内表面接触贴合。

进一步地,所述定心卡套的锥形内表面的锥角与所述滚刷轴的锥形面的锥角相同。

进一步地,所述驱动端主轴的圆柱面与所述定心卡套的圆柱形内表面之间间隙配合的间隙不大于50um。

进一步地,所述进水端主轴第二端的端部径向设有矩形卡口;

所述滚刷轴第一端具有矩形面;

所述滚刷轴第一端的矩形面插于所述进水端主轴的矩形卡口内。

进一步地,所述进水端主轴第二端的端部轴向还设有锥形卡口;

所述滚刷轴第一端还具有锥形面,所述锥形面突出设于所述滚刷轴第一端的矩形面上;

所述滚刷轴第一端的锥形面插于所述进水端主轴的锥形卡口内。

进一步地,所述滚刷为聚乙烯醇材质,其表面布满凸点。

进一步地,所述锁紧机构为销钉或螺钉。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

本发明的滚刷轴通过一端卡接,一端由定心卡套及锁紧螺母锁紧的连接方式,使滚刷轴的连接刚性得到较大提升,避免高速旋转时产生轴向窜动,同时使得由滚刷轴、侧板和连接杆构成的整个滚刷支承结构的整体刚性得到提升,达到更好的晶圆刷洗效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

图2a是进水端主轴卡口结构示意图;

图2b是滚刷轴进水端卡口结构示意图;

图3a是驱动端锁紧机构结构示意图;

图3b是驱动端主轴结构示意图;

图3c是定心卡套结构示意图;

图3d是滚刷轴驱动端卡口结构示意图。

图中,滚刷轴1;第一端锥形面101;第一端矩形面102;第二端锥形面103;第二端矩形面104;滚刷2;进水端3;进水端主轴301;进水端主轴矩形卡口301-1;锥形卡口301-2;驱动端4;定心卡套401;定心卡套圆柱形内表面401-1;定心卡套锥形内表面401-2;驱动端主轴402;圆柱面402-1;驱动端主轴矩形卡口402-2;螺纹402-3;锁紧螺母403;前侧板5;后侧板6;连接杆7;进水管接头8;支点9。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作优选详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3d所示,本发明的晶圆刷洗装置,包括滚刷轴1、滚刷2、进水端3和驱动端4;

滚刷轴1中空,轴壁上有一段设有若干小孔,滚刷2套设于滚刷轴1上设有小孔的一段并覆盖所有小孔;

进水端3连接于滚刷轴1的第一端,驱动端4连接于滚刷轴1的第二端;

进水端3通过轴承支撑于前侧板5上,驱动端4通过轴承支撑于后侧板6上,前侧板5底端通过连接杆7与后侧板6连接;

进水端3包括中空的进水端主轴301,进水端主轴301第一端连接至进水管接头8,第二端与滚刷轴1卡接;

驱动端4包括驱动端主轴402,驱动端主轴402第一端与滚刷轴1之间通过锁紧机构连接,第二端连接至电机。

优选地,锁紧机构包括定心卡套401和锁紧螺母403,定心卡套401具有圆柱形内表面401-2;

驱动端主轴402第一端的端部设有矩形卡口402-2,驱动端主轴402上远离滚刷轴1的部分加工有一段螺纹402-3,驱动端主轴402上毗邻滚刷轴1部分的外表面为圆柱面402-1,圆柱面402-1与定心卡套401的圆柱形内表面401-2间隙配合;

滚刷轴1第二端前后为矩形面104;滚刷轴1第二端的矩形面104插于驱动端主轴402的矩形卡口402-2内,以将电机的扭矩从驱动端主轴402传递至滚刷轴1;

锁紧螺母403安装于驱动端主轴的螺纹402-3上并紧贴定心卡套401,通过拧紧锁紧螺母403将定心卡套401推至与滚刷轴1紧密接触,从而锁紧滚刷轴1。

优选地,定心卡套401还具有锥形内表面401-2,锥形内表面401-2与圆柱形内表面401-1相邻;

滚刷轴1第二端上下为锥形面103;

滚刷轴1第二端的锥形面103与定心卡套401的锥形内表面401-2接触贴合,使定心卡套401和滚刷轴1安装后同轴心。

优选地,定心卡套401的锥形内表面401-2的锥角与滚刷轴1的锥形103面的锥角相同,可保证定心卡套401和滚刷轴1安装后更严格地保持同轴心,不会发生径向晃动。

优选地,驱动端主轴402的圆柱面402-1与定心卡套401的圆柱形内表面401-1之间间隙配合的间隙不大于50um,以免间隙太大发生径向抖动。

优选地,进水端主轴301第二端的端部径向设有矩形卡口301-1;

滚刷轴1第一端具有矩形面102;

滚刷轴1第一端的矩形面102插于进水端主轴301的矩形卡口301-1内,通过这样的卡接方式,可有效地将扭矩从滚刷轴1传递至进水端主轴301。

优选地,进水端主轴301第二端的端部轴向还设有锥形卡口301-2;

滚刷轴1第一端还具有锥形面101,锥形面101突出设于滚刷轴1第一端的矩形面102上;

滚刷轴1第一端的锥形面102插于进水端主轴301的锥形卡口301-2内,可使滚刷轴1和进水端主轴301同轴心,同时起到密封作用,防止导入滚刷轴1中的用于清洗晶圆的diw(去离子水)流出。

优选地,滚刷2为聚乙烯醇(pva)材质,其表面布满凸点,提高刷洗效果。

另外,作为一种变形,驱动端主轴402第一端与滚刷轴1之间的锁紧机构可为销钉或螺钉组合。

安装滚刷轴1时,先将锁紧螺母403旋松,将定心卡套401推至螺纹402-3这端,驱动端主轴的矩形卡口402-2伸出,将滚刷轴1的第二端的矩形面104插于驱动端主轴402的矩形卡口402-2内,再将定心卡套401拨回,使滚刷轴1第二端的锥形面103与定心卡套401的锥形内表面401-2接触贴合,拧紧锁紧螺母403,安装完成。

这样,滚刷轴1、前后侧板5、6和连接杆7相互连接构成一个稳固的刚性部件,可绕固定于安装基板(图中未示出)上的一对支点8转动,从而对晶圆进行刷洗。

以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

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