专利名称：工件处理系统的驱动组件的制作方法
背景技术：
本发明涉及处理微电子工件诸如半导体微电子工件或玻璃光掩模板的设备。更具体地说，本发明针对的是用于微电子工件处理系统的直接传动电机，其可提高工件处理产量。
在集成电路和其它微电子元件的制造中，切割下电路的微电子工件诸如半导体晶片或衬底经过多个步骤的处理。工件衬底的基本材料可以是硅、玻璃或各种陶瓷材料，或是其它类似的很薄且具有晶片状结构的材料。这种玻璃衬底受到涂敷、腐蚀和清洗处理，非常重要的一点是各处理步骤要在尽可能大的产量下进行，以降低制造成本。
如美国专利3,760,822所公开的，半导体晶片和玻璃光掩模板用各种支撑机构如真空卡盘等通过围绕垂直轴旋涂来进行处理，晶片或掩模沿该轴在垂直方向堆叠。这已经导致了更大的缺陷，即晶片可能一次只进行一面的处理，而不会有显著不同的处理速度，其中顶侧处理要比底侧处理快得多。
其它的处理装置如美国专利3,070,471所公开的，分别地处理各晶片。尽管晶片绕水平轴转动，这种装置只能处理在每个工作台上的单个晶片，这样做费用很高且消耗很大。
为了消除上述的这许多问题，本发明的受让人开发了一种晶片处理系统，并在1981年11月17日公布的题为“离心式晶片处理器”的美国专利4,300,581中揭示了该系统并要求得到专利保护。其中所揭示的发明允许对在一个运载器(carrier)上的多个晶片同时进行处理。根据该发明，通过将诸如半导体晶片或玻璃光掩模板之类的微电子工件分类放入运载器中并将该运载器置于电机中来进行处理，电机绕大致水平方向的轴转动。各种液体可以在工件被转动时通过喷嘴均匀地加到工件上。
前述的系统包括内置的减震器，其从支撑槽的机架垂直地伸入运载器被放入的地方。该减震器有助于减少震动能量向运载器的传递。而减少震动能量的传递又使得处理的产量更大，因为工件未受到破坏性的机械应力和张力。本发明人已经认识到一种更好的方法，其中为了减少震动能量的传递而采用了具有一个或多个减震结构的直接传动电机组件。
在现有设备中的另一个问题是电机的密封以将其与材料如处理所用的液体隔离。本发明人通过提供一种对电机转子的侵蚀性(aggressive)密封而提供了对这一问题的唯一的解决方案。
发明概述提出了一种处理微电子工件诸如半导体晶片的设备。该设备包括一处理槽，其限定了一个处理室。该处理槽与机架固定对齐。安装适合于支撑至少一个工件的工件支撑结构使其可在处理室内转动。将电机驱动组件设置在处理室外部并连接以转动工件支撑结构。电机驱动组件包括一电力驱动的电机和至少一个连接在电力驱动的电机和机架之间的减震器。电力驱动的电机包括一个绕转动轴线转动的轴。减震器在垂直于电机轴转动轴线的几乎所有方向上弹性地变形。
根据本发明另一个独立的方面，提供了侵蚀性密封以防止诸如处理所用的液体之类的材料进入电机转子区域中的电机中。为达到此目的，在电机的转子轴末端的设置了排液螺纹。一个部件基本上围绕着转子末端的排液螺纹。该部件与转子一起限定了一个空间。转子和螺纹的转动有助于防止外部材料进入电机中。
附图的简要说明
图1是微电子工件处理设备的透视图，该处理设备可采用本发明的电机固定及侵蚀性密封。
图2是用于图1中设备的晶片运载器转子组件。
图3是图1中设备所使用的槽、电机组件和机架的一个实施例的透视图。
图4是图3中部件的分解图。
图5是根据本发明一个实施例构成的电机组件的分解图。
图6是使用图5中部件所构成的电机组件的侧剖视图。
图7和图8展示了适合于图6的电机组件中所使用的电机转子轴的一个实施例。
图9-11是在图5和图6的电机组件中使用的减震组件的各种视图。
发明的详细描述参考附图，在图1中展示了用于处理工件如半导体晶片的示例性设备10。该设备只是一种微电子工件处理设备的类型，其中可以使用本发明的直接电机驱动。另一种可以使用本发明的直接电机驱动的类似设备可见于美国专利5,022,419，题为“清洗器干燥器系统”1991年6月11日公开，并转让给本发明的受让人。‘581和‘419专利的教导在此引用作为参考。
该示例性的设备10如图1所示，具有接近于矩形的外部结构和一个在前端的开口。这类设备有时被称为前载式处理器，这种称谓是表示半导体晶片被放入设备中的方式。设备10包括机架和机箱组件，统一用11表示，其容纳带有前端开口13的静止的槽(bowl)12。在机架上的装有铰链的门14可对槽开口13进行密封，以便使槽和门构成一封闭的处理室。槽12优选由抗腐蚀性和抗溶解性的材料如不锈钢构成，并且其形状为圆柱形，在底部有一个排液道，以在处理循环过程中去掉处理所用的液体。
运载器转子15与槽12同心地安置在槽12内。运载器转子包括支撑部件26、支撑杆28和支撑环25。运载器转子15在槽12内被支撑，以公知的方式围绕转轴29转动。
图3显示了设备10的上部30的主要操作部分，去掉了机箱的各面板。如图所示，当安装该设备时，运载器转子15直接或间接地与电驱动电机组件21耦连，电驱动电机组件21具有转子轴，该轴的旋转轴线31与运载器转子15的转动轴29重合。电机组件21为槽12内的运载器转子15提供了一种受控的转动驱动。
如图3和图4所示，槽12是固定不动的，并与机架50连接。在一些系统中，机架50可以由机箱55内的减震器17(图1)来可震动地支撑。槽12设置有多个喷射部件33，它们可置于运载器转子15的支撑部件26的上方并与其平行，以引导处理所用的液体流向在处理室内由运载器38所承载的晶片。支撑部件26和支撑杆28与支撑环25相连，如图2所示，从而对运载器38提供外部支撑。
机架50包括前端60，其具有一个带连接凸耳70的切口部分65，以与槽12固定。机架50还包括一电机支撑辅助机架75，其形状做成可装进电力驱动电机组件21。电机支撑辅助机架75包括凸耳80，其提供与电机组件21的外凸缘85以及凹形切除部分90的固定，从而使得电机组件21各部分安装在机架50内。
图5是电机组件21的各独立部件的分解图，而图6则是装配好的电机组件21的剖视图。如图所示，电机组件21包括电机转子组件95和电机定子组件100。电机转子组件95包括一中央转子轴105，其近端110直接或间接地与运载器转子15连接。排液螺纹115设置在转子轴105近端110的外表面上。由例如不锈钢制成的固定(retaining)部件120设置在轴105近端的上方并用转子部件95另外露出的端部密封。部件120形成与排液螺纹115外径的紧密的配合。优选地，在排液螺纹115与部件120之间最好是没有直接的接触。部件120的内表面形成带有轴105近端的小室。在操作期间，轴105和排液螺纹115的旋转运动迫使任何靠近轴105的处理所用的液体离开电机组件并返回到槽12中。在图7和图8中可以清楚地看出关于中央转子轴105的特定实施例的更详细的情况。
电机转子组件95置于定子组件100的中央开口处，并在其近端具有法兰125，与定子组件100的安装面130啮合并固定于其上。电机转子组件95的远端伸出定子组件100的远端之外，以与端板140啮合。
在设备10操作期间，产生震动能量。该震动能量可以在设备10的外部产生并传递到运载器15和晶片150，也可能由于例如槽12中的转子组件的不平衡而在内部产生。如果不注意限制这种震动能量向晶片150的传播，就会伤害运载器15中的晶片150。为此目的，电机组件21在其近端和远端均设置了减震器。这些减震器155如图3和4所示的，用于将电机组件21安装于处理设备10的机架50上，以帮助防止电机组件21将震动能量传递给运载器转子15和晶片150，进一步地，允许受到来自机架50的震动能量。这种隔离限制了最后被运载器转子15和晶片150所吸收的震动能量的大小。
如图9-11所示，减震器155包括三个部分外侧法兰部件85、减震波板(web)170和电机固定部件175。外侧法兰部件85包括一中心孔180和反向伸出的固定耳185。每个固定耳185包括一个用于进行固定的孔190，以将法兰部件85固定到框架50上。所示实施例的电机固定部件175通常是圆形的，并具有多个设置在其圆周上的孔，在这些孔中插入固定件以将电机固定部件175固定到定子外壳100和转子组件95的法兰125上。电机固定部件175具有比外侧法兰部件85的中心孔180内径小预定程度的外径。这种直径的差别可使外侧法兰部件85和电机固定部件175与减震波板170彼此同心地安装好。减震波板170延伸并最好是占用外侧法兰部件85和电机固定部件175之间的填隙区。在所说明的实施例中，减震器155最终安装于定子外壳130和转子组件95周围，以便外侧法兰部件85和电机固定部件175与转子轴105的转动轴31重合。应该认识到上面讨论的这种形状和同心方式仅是示例了电机组件的一个实施例。
具体参考图11，可以看出减震波板170包括外凸缘200，其与外侧法兰部件85啮合并与其固定在一起，还包括一内凸缘205，其与电机固定部件175啮合并与其固定在一起。一中间弧形部分210在圆周方向沿着减震波板170的外凸缘200和内凸缘205之间的区域延伸。减震波板170优选由诸如尿烷等在受到震动力时可通过变形来吸收能量、并在去掉该力之后仍能返回其正常形状的弹性材料制成。这里所说明的特别结构可以在诸如通常与转子轴105的转轴31平行的220和225方向上弹性地变形到一定程度。但是，在沿着一般是与转轴31垂直的230和235方向上会发生显著的弹性变形。这样，减震波板170通过对于沿着转轴31和垂直于转轴31的震动力而弹性地变形，从而有效地将外侧法兰部件85和机架50与电机固定部件175、定子组件100以及转子组件95隔离开。这种隔离减小了最终到达晶片150的存在潜在破坏性的机械能。从而提高了晶片处理产量，由此可以非常经济和有益地使用本发明。
在设备10的操作中，运载器38中的半导体晶片置于如图2所示的运载器转子15的支撑件26中。支撑杆28如图2所示在运载器转子15以较低的RPM(每分钟转数)转动时，将半导体晶片保持在运载器38中。随着运载器转子15的转速增加，半导体晶片150被离心力保持在原位上。通过喷射部件33用各种液体对半导体晶片150进行处理。运载器转子15基本上绕转轴29转动。运载器转子15的转轴与电机组件21的转子轴105的转动轴同轴。最好该转轴的角度大于或小于精确的水平方向，以防止半导体晶片在处理过程中彼此接触。如果半导体晶片或掩模在处理过程中彼此接触，就会形成表面张力，从而妨碍接触部分半导体晶片或掩模的处理，导致产量降低。在这里所示的优选实施例中，转动轴的角度为水平方向上10度以上或小于10度。这样使装载半导体晶片更为容易，并且使运载器38容易地滑入支撑件26中，而不需要固定装置来防止运载器38掉出设备10。
由运载器转子15带动的半导体晶片的高速转动使得由喷射部件33所施加的处理所用的液体的压力可以较低，因此可省去高压设备，从而节省了大量的费用。在优选实施例中的喷射部件33分别装载处理所用的液体以及在干燥过程中使用的加热的氮，以保证安全的最优性能。
以操作期间，可通过门14上可选择的窗口18来观察半导体晶片。在处理步骤期间，除了用氮之外，通过槽12中的通风孔通入气体，从而通过排泄而能更有效地抽空处理所用的液体。设备10将不会工作，直到门14被关上并用锁定开关42锁上为止。尽管与本发明并没有特别的关系，也可以使用另外的门组件。
各种用户接口可用来为用户提供参数控制，诸如各处理的定时及清洗步骤、该处理步骤的温度、半导体晶片转动的转动速度等等。但是，这种控制同样与与本发明没有特别的关系。
对前述的系统可以在不背离本发明基本教导的情况下进行各种修改。尽管本发明已经参考一个或多个具体实施例详尽地作了说明，本领域的技术人员将会认识到，在不脱离后附权利要求所阐明的本发明的精神和范围的前提下，可以对其作出各种变化。
权利要求
1.一种用于处理微电子工件的设备，其特征在于包括机架；与机架固定对齐并限定了一个处理室的处理槽；用于承载至少一件微电子工件的微电子工件支撑结构，其中该种微电子工件支座的所采用装配方式使其可在处理室内转动；配置于处理室外部且与之相连，用于带动微电子工件支座转动的电机驱动组件，其包括电驱动电机，和连在该电驱动电机与机架之间的减震器。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述电驱动电机包括一条绕转动轴转动的转子轴，而减震器则用于在震动力具有与转动轴相垂直的分量时，沿与转子轴垂直的几乎所有方向发生弹性变形，以起到减震的作用。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述减震器包括用于使其能够以与机架固定对齐的方式进行装配的外侧固定法兰，穿过该外侧固定法兰形成有一个近似圆形的小孔，该近似圆形小孔的内缘位于第一直径处；用于以与转子的转动轴基本同心、并与外侧固定法兰的近似圆形小孔基本同心的方式来安装电驱动电机的电机固定件，该电机固定件上在第二直径处形成有一个近似圆形的外周边外周边，其中第二直径比第一直径略小一些，以由此在电机固定件的外周边和外侧固定法兰的内缘之间形成填隙区；由弹性材料制成的减震波板，该减震波板被填置于填隙区内，并由电机固定件和外侧固定法兰来进行固定。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于所述减震波板包括与外侧法兰部件的内缘相啮合并由其进行固定的外凸缘；与电机固定件的外周边相啮合并由其进行固定的内凸缘；以及位于外凸缘和内凸缘之间的弧形部分。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述外凸缘、内凸缘以及弧形部分被形成为一个单独的整体。
6.一种用于处理微电子工件的设备，其特征在于包括机架；与机架固定对齐并限定了一个处理室的处理槽；用于承载至少一件微电子工件的微电子工件支撑结构，其中该种微电子工件支座所采用的装配方式使其可在处理室内绕转动轴转动，而转动轴通常为水平轴；配置于处理室外部且与之相连，用于带动微电子工件支座绕转动轴转动的电机驱动组件，其包括具有与微电子工件支撑结构相连用以驱动其转动的转子轴的电驱动电机，其中该转子轴的转动轴与微电子工件支架的转动轴大致共线，另外该电驱动电机靠近微电子工件支撑部件的一端为第一末端，而远离微电子工件支撑部件的一端为第二末端；连在该电驱动电机的第一末端与机架之间的减震器，该减震器用于在震动力具有与转动轴相垂直的分量时，沿几乎所有与转子轴垂直的方向发生弹性变形，以起到减震的作用。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于另外包括连在电驱动电机的第二末端与机架之间的另外的减震器，该另外的减震器用于在震动力具有沿与转子轴相垂直方向的分量时，沿几乎所有上述方向发生弹性变形，以起到减震的作用。
8.如权利要求6所述的设备，其特征在于所述减震器包括用于使其能够以与机架固定对齐的方式进行装配的外侧固定法兰，穿过该外侧固定法兰形成有一个近似圆形的小孔，该近似圆形小孔的内缘位于第一直径处；用于以与转子的转动轴基本同心，同时与外侧固定法兰的近似圆形小孔基本同心的方式来固定电驱动电机的第一末端的电机固定件，该电机固定件上第二直径处形成有一个近似圆形的外周边，其中第二直径比第一直径略小一些，以由此在电机固定件的外周边与外侧固定法兰的内缘之间形成填隙区；由弹性材料制成的减震波板，该减震波板被填置于填隙区内，并由电机固定件和外侧固定法兰来进行固定。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述减震波板包括与外侧固定法兰的内缘相啮合并由其固定的外凸缘；与外侧固定法兰的外周边相啮合并由其固定的内凸缘；以及位于外凸缘和内凸缘之间的弧形部分。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述外凸缘、内凸缘以及弧形部分被形成为一个单独的整体。
11.如权利要求7所述的设备，其特征在于所述另外的减震器包括另外的外侧固定法兰，用于使其能够以与机架固定对齐的方式进行装配，穿过该另外的外侧固定法兰形成有一个近似圆形的小孔，而该近似圆形小孔的内缘具有第一直径；另外的电机固定件，用于以与转子的转动轴基本同心并与所述另外的外侧固定法兰的近似圆形小孔基本同心的方式来固定电驱动电机的第二末端，该另外的电机固定件上第二直径处形成有一个近似圆形的外周边，其中第二直径比另外的外侧法兰的第一直径小预定的程度，以由此在所述另外的电机固定件的外周边与另外的外侧固定法兰的内缘之间形成填隙区；由弹性材料制成的另外的减震波板，该另外的减震波板被填置于填隙区内，并由所述另外的电机固定件和另外的外侧固定法兰来进行固定。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述另外的减震波板包括与外侧固定法兰的内缘相啮合并由其固定的外凸缘；与电机固定件的外周边相啮合并由其固定的内凸缘；以及位于外凸缘和内凸缘之间的弧形部分。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于所述外凸缘、内凸缘以及弧形部分被形成为一个单独的整体。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于另外包括在靠近微电子工件支撑结构的第一末端上具有多条排液螺纹的转子；以及大体环绕着转子第一末端处的排液螺纹周围的部件，在转子与该部件之间限定了一个内腔，通过转子和螺纹的转动可以起到防止异物进入到电机内部的作用。
15.一种用于处理微电子工件的设备，其特征在于包括机架；与机架固定对齐并限定了一个处理室的处理槽；用于承载至少一件微电子工件的微电子工件支撑结构，其中该种微电子工件支座所采用的装配方式使其可在处理室内转动；配置于处理室外部且与之相连的电机驱动组件，用于带动微电子工件支座绕转动轴转动，该电机驱动组件包括具有一个绕转动轴转动的转子的电驱动电机，以及连在该电驱动电机与机架之间的减震器，该减震器用于在震动力具有与转子轴相垂直以及平行的分量时，沿几乎所有上述方向发生弹性变形，以起到减震的作用。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于所述减震器包括用于使其能够以与机架固定对齐的方式进行装配的外侧固定法兰，穿过该外侧固定法兰形成有一个近似圆形的小孔，而该近似圆形小孔的内缘位于第一直径处；电机固定件，用于以与转子的转动轴基本同心、并与外侧固定法兰的近似圆形小孔基本同心的方式来固定电驱动电机的第一末端，该电机固定件上第二直径处形成有一个近似圆形的外周边，其中第二直径比第一直径要小一些，以由此在电机固定件的外周边与外侧固定法兰的内缘之间形成填隙区；由弹性材料制成的减震波板，该减震波板被填置于填隙区内，并由电机固定件和外侧固定法兰来进行固定。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于所述减震波板包括与外侧固定法兰的内缘相啮合并由其固定的外凸缘；与电机固定件的外周边相啮合并由其固定的内凸缘；以及位于外凸缘和内凸缘之间的弧形部分。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述外凸缘、内凸缘以及弧形部分被形成为一个单独的整体。
19.如权利要求16所述的设备，其特征在于另外包括位于转子靠近微电子工件支撑结构的第一末端上的多条排液螺纹；以及大体环绕在转子靠近微电子工件支撑结构的末端上的排液螺纹周围，并与转子一起限定了一个内腔的部件，通过转子和螺纹的转动可以起到防止异物进入到电机内部的作用。
20.一种用于处理微电子工件的设备，其特征在于包括限定了一个处理室的处理槽；用于承载至少一件微电子工件的微电子工件支撑结构，该种微电子工件支座的安装方式使其可在处理室内转动；配置于处理室外部且与之相连的电机驱动组件，用于带动微电子工件支座绕转动轴转动，该电机驱动组件包括具有一个绕转动轴转动的转子的电驱动电机，其中该转子在其靠近微电子工件支撑结构的末端上具有多条排液螺纹；以及大体环绕在转子靠近微电子工件支撑结构的末端上的排液螺纹周围，并与转子一起限定了一个内腔的部件，通过其转动可以起到防止异物进入到电机内部的作用。
全文摘要
公开了一种处理微电子工件的设备(10)。设备(10)包括一槽(12),其限定了一处理室。槽(12)与机架(50)固定对齐。安装工件支撑结构(15)以在处理室内转动。将电机驱动组件(21)设置在处理室外部并转动工件支撑结构(15)。驱动组件(21)包括一电力驱动的电机和至少一个连接在电机和机架(50)之间的减震器(155)。电机包括一个绕转动轴(29)转动的轴。减震器(155)响应于具有垂直于转动轴线(29)的分量的震动力在垂直于转动轴线(29)的几乎所有方向上弹性地变形,并响应于具有平行于转动轴线(29)的分量的震动力而在平行于转动轴线(29)的方向上有较低程度的弹性变形。
文档编号H02K5/124GK1267243SQ98807445
公开日2000年9月20日 申请日期1998年7月21日 优先权日1997年7月21日
发明者奥弗扎尔兹·亚历山大 申请人:塞米图尔公司