一种单电机驱动双摆臂转动的装置的制作方法

本发明涉及半导体行业晶片湿法处理领域，尤其涉及一种单电机驱动双摆臂转动的装置。

背景技术：

目前，半导体晶片湿法处理工艺中需要化学液对晶圆表面进行点喷加工，最常使用的是依靠摆臂摆动来实现化学液与晶圆的相对位置。常见的工艺腔体内一般都含有两个或两个以上的摆臂，这就需要两个甚至更多的电机及其附属必需的元器件来驱动摆臂。随着半导体设备结构日益紧凑、要求降低成木的趋势下，如何能通过优化结构来减少摆臂安装控件和降低设备成本己经成为一个不可避免的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单电机驱动双摆臂转动的装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种单电机驱动双摆臂转动的装置，包括电机、单元固定板、减速器及摆臂单元，其中电机通过单元固定板安装在晶圆处理单元底座上，所述电机的输出端连接有减速器，在减速器的输出端连接有第二同步带轮，该第二同步带轮的圆周上设有齿；所述减速器包括外壳体、均安装在外壳体内部的少齿差行星传动机构和蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮固定地安装在少齿差行星传动机构的输入轴上；所述少齿差行星传动机构包括摆线针轮行星传动机构，所述摆线针轮行星传动机构包括设置在输入轴上的偏心套与偏心套轴承、安装在偏心套轴承上的摆线轮、与摆线轮相啮合的针轮、与摆线轮连接的输出构件、与输出构件固定连接的输出轴，所述输出轴为减速器的输出端；

所述电机的两侧对称设置有结构相同的摆臂单元，该摆臂单元包括带轮轴、第一同步带轮、同步传动机构、摆臂轴及摆臂，所述带轮轴及摆臂轴分别转动安装在所述单元固定板上，在带轮轴上连接有与所述第二同步带轮相啮合的第一同步带轮，所述第一同步带轮通过同步传动机构与摆臂轴的一端相连，摆臂轴的另一端连接有摆臂；所述电机两侧的摆臂通过电机驱动分别摆动，完成对晶圆的喷洒后复位

优选地，所述摆线轮通过多个销轴与输出构件连接，所述输出构件安装在输入轴上，并在输出构件和输入轴之间设置有轴承。

优选地，所述偏心套为错位90度的双偏心套，所述摆线轮包括分别安装在双偏心套上的两个摆线轮，所述少齿差行星传动机构包括渐开线少齿差行星传动机构，所述少齿差行星传动机构包括rv减速传动机构。

优选地，所述同步传动机构包括过渡同步带轮、同步带及摆臂轴同步带轮，所述过渡同步带轮与第一同步带轮同轴相连，摆臂轴同步带轮连接于所述摆臂轴的一端，所述过渡同步带轮与摆臂轴同步带轮之间通过同步带相连。

优选地，所述过渡同步带轮位于第一同步带轮的下方，并套接在带轮轴上，该过渡同步带轮通过同步带转接块与所述第一同步带轮连动。

优选地，所述摆臂轴同步带轮通过齿轮轴转接块与摆臂轴连接，并带动摆臂轴转动；所述第二同步带轮的四分之一圆周设有齿，所述电机驭动两侧的摆臂在90度范围内摆动。

优选地，所述电机的两侧对称设有分别安装在单元固定板上的接近开关传感器，每个摆臂轴上均设有与所述接近开关传感器相对应的传感器挡片；所述电机与减速器同轴键合，在所述单元固定板上安装有腔体底板，所述电机容置于该腔体底板上的腔体内。

优选地，所述摆臂的一端与摆臂轴的另一端相连，摆臂的另一端设有喷嘴；所述摆臂通过电机的驱动在所述晶圆的上方做往复变速扫描运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明结构简单、定位准确、安装方便、价格低廉，节省了一个电机及其必需的电器元件，从而降低设备制造成本。通过一个电机驱动两个摆臂摆动，分别向晶圆喷洒化学液，减小了装置所占空间。

2、减速器经过特殊设计，在实际应用中，旋转运动从蜗轮蜗杆传动机构输入，从少齿差行星传动机构的输出轴输出，在整个传动过程中，旋转运动经过了两级减速，分别为相互啮合的蜗杆与蜗轮所进行的减速以及少齿差传动机构进行的减速，能够获得较低的输出速度，显著地提高了传动比以及所能承受的负载，此外，蜗轮蜗杆传动机构与少齿差传动机构设置在同一个外壳体的内部并者两者直接连接，使得减速器的结构紧凑，体积相对较小，重量相对较轻。

附图说明

图1为本发明提出的一种单电机驱动双摆臂转动的装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种单电机驱动双摆臂转动的装置中减速器13的结构示意图；

图3为本发明提出的一种单电机驱动双摆臂转动的装置的结构原理图；

图4为本发明提出的一种单电机驱动双摆臂转动的装置的另一结构原理图。

图中：1、摆臂，2、轴承，3、接近开关传感器，4、传感器挡片，5、齿轮轴转接块，6、摆臂轴同步带轮，7、同步带，8、摆臂轴，9、过渡同步带轮，10、同步带轮转接块，11、第一同步带轮，12、第二同步带轮，13、减速器，14、电机，15、单元固定板，16、腔体底板，17、带轮轴，18、晶圆，19、底座，20、上壳体，21、前壳体，22、蜗轮，23、蜗杆，24、摆线轮，25、销轴，26、偏心套轴承，27、偏心套，28、输入轴，29、输出构件，30、第一轴承，31、输出轴，32、第二轴承，33、针轮，34、第一紧固螺栓，35、通气销，36、间隔环，37、第二紧固螺栓。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种单电机驱动双摆臂转动的装置，包括电机14，单元固定板15，减速器13及摆臂单元，其中电机14及减速器13各一个，电机14的输出端与减速器13同轴键合后固定在单元固定板15上，并通过单元固定板15安装在晶圆处理单元底座19上。在单元固定板15的上表面固接有腔体底板16，电机14容置于该腔体底板16上的腔体内。第二同步带轮12与减速器13的输出端键合，该第二同步带轮12的四分之一圆周上设有齿。

所述减速器13包括外壳体、安装在外壳体内部的少齿差行星传动机构和蜗轮22蜗杆23传动机构，所述蜗轮22蜗杆23传动机构的蜗轮22固定地安装在少齿差行星传动机构的输入轴28上。少齿差行星传动机构包括摆线针轮33行星传动机构。摆线针轮33行星传动机构包括设置在输入轴28上的偏心套27与偏心套轴承26、安装在偏心套轴承26上的摆线轮24、与摆线轮24相啮合的针轮33、与摆线轮24连接的输出构件29、与输出构件29固定连接的输出轴31，输出轴31为减速器13的输出端。摆线轮24通过多个销轴25与输出构件29连接。所述输出构件29安装在输入轴28上，并在输出构件29和输入轴28之间设置有轴承。所述偏心套27为错位180度的双偏心套27，摆线轮24包括分别安装在双偏心套27上的两个摆线轮24。所述少齿差行星传动机构包括渐开线少齿差行星传动机构。所述少齿差行星传动机构包括rv减速传动机构。所述蜗轮22蜗杆23传动机构包括相互啮合的蜗杆23和蜗轮22，所述蜗杆23为减速器13的输入端。实际应用中，旋转运动从蜗轮22蜗杆23传动机构输入，从少齿差行星传动机构的输出轴31输出，在整个传动过程中，旋转运动经过了两级减速，分别为相互啮合的蜗杆23与蜗轮22所进行的减速以及少齿差传动机构进行的减速，能够获得较低的输出速度，显著地提高了传动比以及所能承受的负载，此外，蜗轮22蜗杆23传动机构与少齿差传动机构设置在同一个外壳体的内部并者两者直接连接，使得减速器13的结构紧凑，体积相对较小，重量相对较轻。

所述电机14的两侧对称设置有结构相同的两个摆臂单元，每个摆臂单元均包括带轮轴17、第一同步带轮11、同步传动机构、摆臂轴8及摆臂1，同步传动机构包括过渡同步带轮9、同步带7及摆臂轴同步带轮6。带轮轴17的一端通过轴承2转动连接于单元固定板15上，另一端为自由端；摆臂轴8由单元固定板15及腔体底板16穿过，并通过轴承2与单元固定板15转动连接，摆臂轴8较带轮轴17要远离电机14。在带轮轴17上同轴设有第一同步带轮11及过渡同步带轮9，其中第一同步带轮11与第二同步带轮12啮合，过渡同步带轮9位于第一同步带轮11的下方、通过同步带轮转接块10与第一同步带轮11连动，实现了过渡同步带轮9与减速器13同步转动。过渡同步带轮9与摆臂轴同步带轮6通过同步带7传动，摆臂轴同步带轮6通过齿轮轴转接块5与摆臂轴8连接，带动摆臂1转动，实现摆臂1与减速机13输出转速同步。摆臂轴8的另一端与摆臂1的一端相连，摆臂1的另一端设有喷嘴，两个摆臂1通过一个电机14的驱动，依次在晶圆18的上方做往复变速扫描运动，完成对晶圆18的喷洒后复位。

电机14的两侧对称设有分别固接在单元固定板15上的接近开关传感器3，每个摆臂轴8上均设有与接近开关传感器3相对应的传感器挡片4。摆臂1另一端端部的喷嘴对晶圆18进行湿法处理，当摆臂1旋转到顶定位置时，固定在摆臂轴8上的传感器挡片4挡住接近开关传感器3，此时接近开关传感器3发出信号命令电机14停止转动。

通过一个电机14的驱动，可实现两个摆臂1的转动。在进行工艺处理时，减速器13带动仅在四分之一圆周有轮齿的第二同步带轮12转动，该第二同步带轮12与第一同步带轮11啮合，使得第一同步带轮11能在四分之一圆周内进行转动，该第一同步带轮11下方的过渡同步带轮9与摆臂1下方的摆臂轴同步带轮6通过同步带7传动，这样实现了摆臂1在90度范围内转动。具体为电机14左右两侧的摆臂1在初始状态时相互平行设置。电机14工作，驱动第二同步带轮12逆时针转动，第二同步带轮12上有齿的四分之一部分与左边的第一同步带轮11啮合，井通过过渡同步带轮9、同步带7及摆臂轴同步带轮7的传动，带动左边的摆臂1顺时针方向转动90度，在转动的过程中向晶圆18喷洒化学液。当左边的摆臂1动作结束后，第二同步带轮12上的四分之一圆周齿转出啮合区；然后电机14反转，使得左边的摆臂1复位，此时第二同步带轮12继续在电机14的驱动下转动，直至与右侧的第一同步带轮11啮合，实现右边的摆臂1在90度范围内转动，对晶圆进行喷洒。当右边的摆臂1动作结束后，第二同步带轮12上的四分之一圆周齿转出啮合区；然后，电机14再反转，使得右边的摆臂1复位，此时第二同步带轮12继续在电机14的驭动下转动，直至再与左侧的第一同步带轮11啮合，重复上述的操作。在喷洒的过程中，摆臂1在晶圆18的上方做来回的变速扫描运动，所谓变速扫描运动是指摆臂1上的喷嘴在沿晶圆18的直径方向上每一点的速度是可以自由定义的，通过这样的调整可以更好的让化学液在整个晶圆18表面上均匀的分布。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。