CN104637835B - 一种单电机驱动双摆臂转动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体行业晶片湿法处理领域，具体地说是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，电机通过单元固定板安装在晶圆处理单元底座上，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，第二同步带轮的圆周上设有齿；电机的两侧对称设置有结构相同的摆臂单元，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，带轮轴及摆臂轴分别转动安装在单元固定板上，在带轮轴上连接有与第二同步带轮相啮合的第一同步带轮，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。本发明具有结构简单紧凑、定位准确、安装方便、价格低廉等特点。

Description

一种单电机驱动双摆臂转动的装置

技术领域

本发明属于半导体行业晶片湿法处理领域，具体地说是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、要求降低成本的趋势下，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已经成为一个不可避免的问题。

发明内容

为使工艺腔体结构紧凑，降低设备总成本，本发明的目的在于提供一种单电机驱动双摆臂转动的装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括电机、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。

其中：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；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；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，所述电机驱动两侧的摆臂在90°范围内摆动；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；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。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明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.本发明的电机机体安装在工艺腔体中的方式，取代了传统的电机安装在单元腔体下方的方式，这样减小了单元腔体的总高度，使得结构更加紧凑。

3.本发明具有结构简单、定位准确、安装方便、价格低廉等特点，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。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构原理图之一；

图3为本发明的结构原理图之二；

其中：1为摆臂，2为轴承，3为接近开关传感器，4为传感器挡片，5为齿轮轴转接块，6为摆臂轴同步带轮，7为同步带，8为摆臂轴，9为过渡同步带轮，10同步带轮转接块，11为第一同步带轮，12为第二同步带轮，13为减速器，14为电机，15为单元固定板，16为腔体底板，17为带轮轴，18为晶圆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括电机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。

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旋转到预定位置时，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。

本发明的工作原理为：

如图2、3所示，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°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，并通过过渡同步带轮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°，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°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的驱动下转动，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。

Claims (8)

1.一种单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：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）通过单元固定板（15）安装在晶圆处理单元底座上，所述电机（14）的输出端连接有减速器（13），在减速器（13）的输出端连接有第二同步带轮（12），该第二同步带轮（12）的圆周上设有齿；所述电机（14）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（17）、第一同步带轮（11）、同步传动机构、摆臂轴（8）及摆臂（1），所述带轮轴（17）及摆臂轴（8）分别转动安装在所述单元固定板（15）上，在带轮轴（17）上连接有与所述第二同步带轮（12）相啮合的第一同步带轮（11），所述第一同步带轮（11）通过同步传动机构与摆臂轴（8）的一端相连，摆臂轴（8）的另一端连接有摆臂（1）；所述电机（14）两侧的摆臂（1）通过电机（14）驱动分别摆动，完成对晶圆（18）的喷洒后复位。

2.按权利要求1所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述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），所述过渡同步带轮（9）与第一同步带轮（11）同轴相连，摆臂轴同步带轮（6）连接于所述摆臂轴（8）的一端，所述过渡同步带轮（9）与摆臂轴同步带轮（6）之间通过同步带（7）相连。

3.按权利要求1所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述过渡同步带轮（9）位于第一同步带轮（11）的下方，并套接在带轮轴（17）上，该过渡同步带轮（9）通过同步带转接块（10）与所述第一同步带轮（11）连动。

4.按权利要求1所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述摆臂轴同步带轮（6）通过齿轮轴转接块（5）与摆臂轴（8）连接，并带动摆臂轴（8）转动。

5.按权利要求1或2所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述第二同步带轮（12）的四分之一圆周设有齿，所述电机（14）驱动两侧的摆臂（1）在90°范围内摆动。

6.按权利要求1或2所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述电机（14）的两侧对称设有分别安装在单元固定板（15）上的接近开关传感器（3），每个摆臂轴（8）上均设有与所述接近开关传感器（3）相对应的传感器挡片（4）。

7.按权利要求1或2所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述电机（14）与减速器（13）同轴键合，在所述单元固定板（15）上安装有腔体底板（16），所述电机（14）容置于该腔体底板（16）上的腔体内。

8.按权利要求1或2所述单电机驱动双摆臂转动的装置，其特征在于：所述摆臂（1）的一端与摆臂轴（8）的另一端相连，摆臂（1）的另一端设有喷嘴；所述摆臂（1）通过电机（14）的驱动在所述晶圆（18）的上方做往复变速扫描运动。