CN116292674A - 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 - Google Patents
一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116292674A CN116292674A CN202310398564.4A CN202310398564A CN116292674A CN 116292674 A CN116292674 A CN 116292674A CN 202310398564 A CN202310398564 A CN 202310398564A CN 116292674 A CN116292674 A CN 116292674A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil winding
- wafer
- braking
- friction plate
- wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 102
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
- F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
- B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
- B08B1/14—Wipes; Absorbent members, e.g. swabs or sponges
- B08B1/143—Wipes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
- B08B1/20—Cleaning of moving articles, e.g. of moving webs or of objects on a conveyor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B13/00—Accessories or details of general applicability for machines or apparatus for cleaning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
- F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
- F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
- F16D66/02—Apparatus for indicating wear
- F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
- F16D66/022—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating that a lining is worn to minimum allowable thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
- H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
- H01L21/67046—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly scrubbing means, e.g. brushes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
- F16D2066/001—Temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2121/00—Type of actuator operation force
- F16D2121/18—Electric or magnetic
- F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
本发明提供了一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置，包括：通过电磁制动器对测速轮进行制动，其中，所述电磁制动器包括定子、转子、线圈绕组和摩擦片；向所述线圈绕组中通入不同方向的脉冲电流，使得线圈绕组充磁或消磁；所述线圈绕组充磁后吸引转子向所述定子方向移动直至与所述摩擦片接触摩擦制动；所述线圈绕组消磁后，所述定子复位并与所述摩擦片脱离，解除对所述测速轮的制动限制。本发明通过脉冲电流对线圈绕组进行磁化，使得线圈绕组产生恒定的磁场，电磁制动器在对测速轮维持制动状态或维持解除状态时无需持续通电，进而减小了线圈绕组的发热量。
Description
技术领域
本发明属于晶圆生产技术领域，具体而言，涉及一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置。
背景技术
集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序中的五大核心制程之一。化学机械抛光后的晶圆表面会残留大量的颗粒物，因此，需要对晶圆进行清洗、干燥等后处理。
晶圆清洗装置主要包括槽体，槽体的内部设置有驱动轮和测速轮，以竖向支撑晶圆并带动其旋转；设置于晶圆两侧的滚刷绕其轴线滚动，以接触清洗晶圆表面，移除晶圆表面的颗粒物。测速轮随着晶圆的旋转而转动，通过后置的传感器计算测速轮的转动圈数，从而推算出晶圆的转速。
由于驱动轮和测速轮都与晶圆的边缘接触，在清洗装置的工作过程中，会有一部分污染物附着在驱动轮或测速轮上，然后通过接触转移至晶圆上，引起晶圆边缘污染和残留。为解决此问题，需要引入滚轮冲洗功能，采用去离子水冲洗驱动轮和测速轮以期将残留的杂质冲走，减小对晶圆质量的影响。但由于测速轮的转动惯量较小，较小流量的水流冲击即可使其转动，由此导致晶圆放片时测速轮仍未停止转动，测速轮与晶圆之间存在滑动摩擦，会对晶圆造成损伤，影响晶圆表面的电路。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置。
第一方面，本发明一实施例提供了一种晶圆清洗的测速轮制动方法，包括：
通过电磁制动器对测速轮进行制动，其中，所述电磁制动器包括定子、转子、线圈绕组和摩擦片；向所述线圈绕组中通入不同方向的脉冲电流，使得线圈绕组充磁或消磁；
所述线圈绕组充磁后吸引转子向所述定子方向移动直至与所述摩擦片接触摩擦制动；所述线圈绕组消磁后，所述定子复位并与所述摩擦片脱离，解除对所述测速轮的制动限制。
在一些实施例中，所述测速轮制动方法包括：
向所述线圈绕组中通入第一脉冲电流，使得所述线圈绕组产生磁场吸引所述转子，所述转子与所述摩擦片接触摩擦，所述测速轮停止旋转；
停止向所述线圈绕组中通入所述第一脉冲电流，所述转子维持当前的制动状态；
向所述线圈绕组中通入第二脉冲电流，使得所述线圈绕组消磁，所述定子复位并脱离摩擦片；其中，所述第一脉冲电流和所述第二脉冲电流的电流方向相反；
停止向所述线圈绕组中通入第二脉冲电流，所述定子维持当前复位状态，所述测速轮与晶圆同步旋转。
在一些实施例中，所述测速轮制动方法还包括：
对摩擦片的厚度和温度进行实时检测，根据检测结果与预设的报警值进行逻辑对比，发出相应的报警信息。
在一些实施例中，所述测速轮制动方法还包括：
对线圈绕组产生的磁场的磁性强弱进行实时检测，根据检测结果调整向所述线圈绕组通入的脉冲电流的大小。
第二方面，本发明一实施例提供了一种晶圆清洗装置，所述晶圆清洗装置用于实现第一方面所述的测速轮制动方法，其包括：
壳体，其内部用于容纳晶圆并提供晶圆清洗的空间；
清洗组件，包括位于晶圆两侧的滚刷，所述滚刷沿其轴向旋转，对晶圆表面进行滚动擦洗；
驱动组件，包括与晶圆边缘接触的驱动轮和测速轮，所述驱动轮用于限定并带动晶圆在竖直平面内沿其轴线旋转，所述测速轮在所述晶圆的带动下被动旋转；
其中，所述测速轮传动连接电磁制动器，对所述电磁制动器通入不同方向的脉冲电流以对所述测速轮制动或解除制动。
在一些实施例中，所述电磁制动器包括传动轴以及套设于所述传动轴上的定子和转子，所述传动轴的轴肩处套设有弹簧片，所述弹簧片在自由状态下顶抵于所述转子一端，使得所述定子与所述转子之间形成制动间隙；
所述定子的内部配置有环绕所述传动轴的线圈绕组，所述线圈绕组包括永磁体和缠绕于所述永磁体表面的线圈绕组；
所述线圈绕组靠近所述转子的一端配置有摩擦片，所述转子表面配置有衔铁，所述线圈绕组充磁后吸引所述衔铁，使得所述衔铁与所述摩擦片接触摩擦制动。
在一些实施例中，所述电磁制动器还包括磨损检测模块，所述磨损检测模块配置于所述摩擦片处，用于实时检测所述摩擦片的厚度和温度并发出相应的报警信息。
在一些实施例中，所述磨损检测模块包括埋设于所述摩擦片内的厚度传感器和温度传感器，所述厚度传感器和温度传感器分别独立地电性连接控制器，所述控制器反馈控制报警器。
在一些实施例中，所述电磁制动器还包括磁力控制模块，所述磁力控制模块用于检测所述线圈绕组产生的磁场的强弱并反馈控制脉冲电流的大小。
在一些实施例中，所述磁力控制模块包括埋设于所述摩擦片内的磁力传感器，所述磁力传感器电性连接控制器，所述控制器反馈控制与所述线圈绕组电性连接的脉冲电源，用于控制所述脉冲电源输出的脉冲电流。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本实施例通过配置电磁制动器确保晶圆与测速轮同时停止旋转，防止测速轮与晶圆之间产生相对滑动而对晶圆表面造成损伤，同时也能确保测速轮对晶圆转速检测的准确性。在制动过程中，通过脉冲电流对线圈绕组进行磁化，使得线圈绕组产生恒定的磁场，电磁制动器在对测速轮维持制动状态或维持解除状态时无需持续通电，进而减小了线圈绕组的发热量；此外，由于线圈绕组内通入了瞬时的脉冲电流，产生的磁力上限得以大幅提高，制动的响应速度提升，具有更优越的动态制动特性。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1示出了本发明一实施例提供的晶圆清洗装置的结构示意图；
图2示出了本发明一实施例提供的电磁制动器的结构示意图；
图3示出了本发明一实施例提供的测速轮制动方法的流程图；
图4示出了本发明一实施例提供的矩形的电流波形图；
图5示出了本发明一实施例提供的梯形的电流波形图；
图6示出了本发明一实施例提供的正弦的电流波形图；
图7示出了本发明一实施例提供磁力控制模块和磨损检测模块的逻辑控制图；
图8示出了本发明一实施例提供的控制器的设计原理图；
图9示出了本发明一实施例提供的整形电路的设计原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明中，晶圆(Wafer,w)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。
本发明一实施例提供了一种用于晶圆w清洗的测速轮制动方法，包括：
通过电磁制动器对测速轮220进行制动，其中，电磁制动器包括定子500、转子600、线圈绕组520和摩擦片510；向线圈绕组520中通入不同方向的脉冲电流，使得线圈绕组520充磁或消磁；
线圈绕组520充磁后吸引转子600向定子500方向移动直至与摩擦片510接触摩擦制动；线圈绕组520消磁后，定子500复位并与摩擦片510脱离，解除对测速轮220的制动限制。
本实施例通过配置电磁制动器确保晶圆w与测速轮220同时停止旋转，防止测速轮220与晶圆w之间产生相对滑动而对晶圆w表面造成损伤，同时也能确保测速轮220对晶圆w转速检测的准确性。在制动过程中，通过脉冲电流对线圈绕组520进行磁化，使得线圈绕组520产生恒定的磁场，电磁制动器在对测速轮220维持制动状态或维持解除状态时无需持续通电，进而减小了线圈绕组520的发热量；此外，由于线圈绕组520内通入了瞬时的脉冲电流，产生的磁力上限得以大幅提高，制动的响应速度提升，具有更优越的动态制动特性。
在本实施例中，测速轮制动方法包括：
向线圈绕组520中通入第一脉冲电流，使得线圈绕组520产生磁场吸引转子600，转子600与摩擦片510接触摩擦，测速轮220停止旋转；
停止向线圈绕组520中通入第一脉冲电流，转子600维持当前的制动状态；
向线圈绕组520中通入第二脉冲电流，使得线圈绕组520消磁，定子500复位并脱离摩擦片510；其中，第一脉冲电流和第二脉冲电流的电流方向相反；
停止向线圈绕组520中通入第二脉冲电流，定子500维持当前复位状态，测速轮220与晶圆w同步旋转。
本实施例的主要发明点在于状态保持阶段无需在线圈绕组520中持续通入电流。而传统的电磁制动器无论是通电式还是失电式制动器，都需要在制动状态保持阶段或解除状态保持阶段持续向线圈绕组520中通入电流以维持当前状态，这种制动方式使得电磁制动器在整个制动过程中依然消耗电能，从而提高了电磁制动器的发热量。而本实施例采用脉冲电流，同时线圈绕组520的芯体替换为永磁体，由永磁体产生磁场并保持磁场，在状态保持阶段无需在线圈绕组520中持续通电，大大降低了电磁制动器工作时的能量损耗，减少了线圈绕组520的发热量和功耗。
电磁制动器在制动过程中分为四个阶段，分别为瞬时制动阶段、制动保持阶段、瞬时解除阶段、解除保持阶段，在瞬时制动阶段和瞬时解除阶段中向线圈绕组520通入不同方向的瞬时脉冲电流，使得线圈绕组520充磁或消磁，从而实现对测速轮220的制动或解除制动。瞬时制动阶段结束后，测速轮220停止旋转，即可停止向线圈绕组520通入瞬时脉冲电流，此时，线圈绕组520仍保持充磁状态，测速轮220仍处于制动阶段。同样地，在瞬时解除阶段结束后，测速轮220再次恢复转动，此时停止向线圈绕组520通入瞬时脉冲电流，线圈绕组520仍保持消磁状态，测速轮220仍处于解除制动阶段。
具体地，如图3所示，本实施例提供的制动过程包括：
S1、瞬时制动阶段：初始状态时，转子600在弹簧片700的弹力作用下与定子500脱离，测速轮220正常转动；当需要对测速轮220进行制动时，在线圈绕组520中通入第一脉冲电流，线圈绕组520的电磁磁路被正向励磁，正向励磁电流产生的电磁吸力足以克服弹簧片700的弹性反作用力矩，使得转子600向定子500方向移动直至转子600一侧的衔铁610抵住摩擦片510，随着定子500与摩擦片510的接触产生摩擦力，定子500停止转动，实现了对测速轮220的瞬时制动；
S2、制动保持阶段：由于线圈绕组520的永磁磁路已呈封闭磁路，此时切断第一脉冲电流后，由于永磁体可以记忆当前磁路工作点，在给电磁铁施加脉冲电流实现制动后，无须再向线圈绕组520供电，线圈绕组520仍可保持瞬时制动阶段的磁场状态，测速轮220仍处于制动状态，进入稳定的制动保持阶段；
S3、瞬时解除阶段：当需要解除对测速轮220的制动时，在线圈绕组520中通入与第一脉冲电流方向相反的第二脉冲电流，反向励磁电流在电磁磁路中感生的反向励磁磁通将与永磁磁路中流过的正向极化磁通反向叠加，线圈绕组520产生的反向磁场使永磁体的磁性瞬间减弱，转子600一侧的衔铁610受到的电磁吸力小于弹簧片700施加的弹性反作用力矩，转子600在弹簧片700的弹力作用下向远离定子500的方向移动并脱离摩擦片510，衔铁610和摩擦片510之间的摩擦力消失，解除对测速轮220的制动状态，测速轮220恢复与晶圆w的同步旋转；
S4、解除保持阶段：由于线圈绕组520的永磁磁路已呈封闭磁路，此时切断第二脉冲电流后，线圈绕组520仍可保持瞬时解除阶段的磁场状态，测速轮220仍处于制动解除状态，进入稳定的解除保持阶段。
与普通的通电式电磁制动器和失电式电磁制动器相比，本实施例提供的制动方式的显著不同之处在于状态保持阶段无需在线圈绕组520中持续通入电流。无论是通电式电磁制动器还是失电式电磁制动器，都需要在制动保持阶段或解除保持阶段持续向线圈绕组520中通入电流，来保证作用在衔铁610上的电磁力一直存在。这种方式使得电磁制动器在保持状态阶段依然消耗能量，增加了电磁制动器的发热量，降低***的效率。而本实施例利用永磁体易被磁化和易去磁的特性，使维持衔铁610状态的电磁力由永磁体来产生和保持，从而在状态保持阶段无需在线圈绕组520中持续通电，大大降低了电磁制动器工作时的能量损耗，减少了电磁制动器的发热量，解决了现有电磁制动器工作时功耗较大的问题。同时由于本实施例提出的制动方法不依赖持续供电，可靠性相较现有的电磁制动方法也有所提升。
需要说明的是，本发明对电流的波形不作具体要求和特殊限定，可以是如图4所示的矩形波，也可以是如图5所示的梯形波，还可以是如图6所示的正弦波，其他未例举的波形同样属于本实施例的公开范围和保护范围。
在本实施例中，测速轮制动方法还包括：
对摩擦片510的厚度和温度进行实时检测，根据检测结果与预设的报警值进行逻辑对比，发出相应的报警信息。
本实施例提供的制动方法还包括对摩擦片510的磨损量进行实时监控以提醒操作人员及时更换。需要说明的是，本实施例对摩擦片510的厚度检测手段不作具体要求和特殊限定，例如可以是超声波检测、红外检测、微波检测或X射线检测。当然，其他检测手段同样可以用于本实施例中，换言之，只要能实现对摩擦片510的厚度进行实时检测的任何一种检测手段均可用于本发明中。
为了便于本领域技术人员更好地了解本实施例提供的制动方法的实现过程，本实施例以超声波检测为例，示例性地对摩擦片510的厚度检测过程提供了如下说明：
摩擦片510的一侧表面设置有信号发射器和信号接收器，在摩擦片510未使用时，由摩擦片510表面的信号发射器发射超声波信号，超声波信号在摩擦片510内传播后经摩擦片510的另一侧表面反射，并被摩擦片510表面的信号接收器接收；记录超声波信号的发射时刻和接收时刻，并计算发射时刻和接收时刻的时间差，记为M0；
当摩擦片510使用一段时间后，采用上述方法再次测量超声波信号的发射时刻和接收时刻，计算摩擦片510磨损后的超声波信号发射时刻和接收时刻的时间差，记为M1；
根据摩擦片510的温度对超声波信号在摩擦片510内的传播速度进行校正，校正后的超声波信号传播速度记为V；
摩擦片510的厚度磨损量的计算公式为：
根据摩擦片510的厚度磨损量与预设值进行对比，根据对比结果发出报警信息，提示运维人员备件，及时更换摩擦片510。
在本实施例中，测速轮制动方法还包括：
对线圈绕组520产生的磁场的磁性强弱进行实时检测，根据检测结果调整向线圈绕组520通入的脉冲电流的大小。
图1所示的实施例提供了一种晶圆清洗装置，晶圆清洗装置用于实现上述实施例提供的测速轮制动方法，其包括：
壳体100，其内部用于容纳晶圆w并提供晶圆w清洗的空间；
清洗组件300，包括位于晶圆w两侧的滚刷，滚刷沿其轴向旋转，对晶圆w表面进行滚动擦洗；
驱动组件200，包括与晶圆w边缘接触的驱动轮和测速轮220，驱动轮用于限定并带动晶圆w在竖直平面内沿其轴线旋转，测速轮220在晶圆w的带动下被动旋转；
其中，测速轮220传动连接电磁制动器，对电磁制动器通入不同方向的脉冲电流以对测速轮220制动或解除制动。
在本实施例中，清洗组件300包括两个滚刷，两个滚刷分别设置于晶圆w的两侧表面，滚刷的一端传动连接有驱动机构，驱动机构用于带动滚刷相对于晶圆w的表面转动，两个滚刷反向旋转对晶圆w的表面进行滚动刷洗，例如，其中一个滚刷顺时针旋转的同时另一个滚刷逆时针旋转。特别优选地，两侧滚刷的旋转方向背离晶圆w的表面，使得滚刷转动时对晶圆w产生向上的摩擦力，以在清洗液落下的区域使滚刷与晶圆w之间的相对速度最大，从而提高刷洗效果。
需要说明的是，本实施例对滚刷的结构及材质不作具体要求和特殊限定，示例性地，滚刷通常包括中空轴以及包覆在中空轴外周的海绵，滚刷安装在一对可旋转的滚刷固定结构上，滚刷一端的固定结构设置有进液轴，通过进液轴向中空轴内部供液(清洗液或漂洗液)，喷出柱状液流。中空轴上均匀分布若干出液孔，以使轴内液体能穿过出液孔到达海绵，并从海绵渗出，从而为滚刷保湿，并使得海绵表面形成液膜，防止海绵直接接触导致海绵上的污染物回粘污染晶圆w。
如图1所示，驱动组件200包括第一驱动轮210、第二驱动轮230和测速轮220，其中，测速轮220位于晶圆w边缘的最底部，第一驱动轮210和第二驱动轮230以测速轮220为中心对称设置于测速轮220的两侧。晶圆w清洗时，第一驱动轮210和第二驱动轮230在各自的驱动电机的带动下旋转。晶圆w两侧的滚刷与晶圆w的表面接触并绕滚刷的轴线旋转，在摩擦力的作用下，竖直设置于两个滚刷的间隙中的晶圆w绕晶圆w的轴线旋转，滚动的滚刷与旋转的晶圆w接触以移除晶圆w表面的污染物。在晶圆w的旋转过程中带动测速轮220被动旋转，通过后置的传感器计算测速轮220的转动圈数，从而推算晶圆w的转速，监测晶圆w的清洗状态。
图1所示的实施例中，晶圆清洗装置还包括位于清洗组件300的上方且相互平行的两个喷杆，喷杆上均匀分布多个喷嘴，喷嘴喷射的清洗液至少覆盖清洗组件300与晶圆w的接触区域。
图2所示的实施例中，电磁制动器包括传动轴400以及套设于传动轴400上的定子500和转子600，传动轴400的轴肩处套设有弹簧片700，弹簧片700在自由状态下顶抵于转子600一端，使得定子500与转子600之间形成制动间隙。
在图2所示的实施例中，定子500通过连接螺栓可拆卸地固定于机座800表面，传动轴400穿过机座800，其一端与定子500连接，传动轴400与机座800之间配置有轴承810，使得传动轴400带动转子600旋转的同时定子500在机座800上固定不动。定子500的内部配置有环绕传动轴400的线圈绕组520，线圈绕组520包括永磁体和缠绕于永磁体表面的线圈绕组520。
在本实施例中，永磁体是具有高剩磁、低矫顽力且能记忆当前磁路工作点的磁性材料，例如可以是铝镍钴永磁体或钕铁硼永磁体。可以通过对其施加不同方向的脉冲电流瞬间改变其磁化状态，同时得以记忆当前的磁化状态，在没有施加脉冲电流的情况下仍可保持当前的磁化状态，直到施加一个反向的瞬态脉冲电流使得线圈绕组520的磁场发生变化。
在图2所示的实施例中，线圈绕组520靠近转子600的一端配置有摩擦片510，转子600表面配置有衔铁610，线圈绕组520充磁后吸引衔铁610，使得衔铁610与摩擦片510接触摩擦制动。
在图7所示的实施例中，电磁制动器还包括磨损检测模块，磨损检测模块配置于摩擦片510处，用于实时检测摩擦片510的厚度和温度并发出相应的报警信息。
具体地，磨损检测模块包括埋设于摩擦片510内的厚度传感器和温度传感器，厚度传感器和温度传感器分别独立地电性连接控制器，控制器反馈控制报警器。
需要说明的是，本实施例对厚度传感器的结构及类型不作具体要求和特殊限定，例如可以是超声波传感器、红外传感器、X射线传感器或微波传感器等。
优选地，本实施例选用超声波传感器作为厚度传感器，超声波传感器可以发送并接收超声波信号，由于超声波在摩擦片510的介质材料中的传播速度固定，因此可以利用发射信号和接收信号的时间差计算出摩擦片510的厚度磨损量。
为了防止摩擦片510由于磨损不均匀造成检测不准确的问题，磨损检测模块至少包括2个超声波传感器并且均匀分布于摩擦片510内，其中一个超声波传感器的检测信息作为冗余信号校验。
需要说明的是，本实施例对摩擦片510的材质不作具体要求和特殊限定，优选地，为了利于加工且耐磨性高，摩擦片510可由钢纤维增强的半金属或有机矿物复合有机材料制成。
考虑环境温度对超声波传播速度的影响，需要根据环境温度对超声波信号的传播速度进行校准，因此需要在摩擦片510内设置温度传感器，用于对测得的摩擦片510的厚度值进行温度补偿。
在本实施例中，控制器分别与超声波传感器和温度传感器电连接，控制器控制超声波传感器发射超声波脉冲信号，超声波信号在摩擦片510介质中传播并反射后产生回波，超声波传感器记录发射时间和回波的接收时间，将测得的时间信息发送至控制器，控制器根据发射时间和接收时间计算时间差。同时，温度传感器向控制器发送环境温度检测信息，控制器根据环境温度对超声波信号传播速度进行校准，并根据校准后的传播速度和时间差计算摩擦片510的厚度磨损量。信号检测与控制模块将报警信息通过RS485、RS232或RS422等通讯接口连接至报警器，通过通讯接口向报警器发出指令信号。
图7所示的实施例中，电磁制动器还包括磁力控制模块，磁力控制模块用于检测线圈绕组520产生的磁场的强弱并反馈控制脉冲电流的大小。
具体地，磁力控制模块包括埋设于摩擦片510内的磁力传感器，磁力传感器电性连接控制器，控制器反馈控制与线圈绕组520电性连接的脉冲电源，用于控制脉冲电源输出的脉冲电流。
在电磁制动器长时间使用后，线圈绕组520会产生磁滞损耗，且摩擦片510也会因磨损导致制动间隙增大，影响线圈绕组520产生的磁场状态，除了通过提示操作人员尽快更换摩擦片510外，本实施例对磁场状态进行实时监控并及时调整脉冲电流的大小，以补偿因磁滞损耗和制动间隙增大导致的磁场强度衰减。
需要说明的是，本实施例对磁力传感器的结构和种类不作具体要求和特殊限定，例如可以是霍尔传感器、MR传感器或MI传感器等。
在本实施例中，如图8所示为控制器的整体设计原理图，控制器包括单片机、波形发生电路、整形电路和功放电路。向单片机中输入目标电流的参照电流信号波形，输入的直流电流信号经过波形发生电路、整形电路和功放电路，将得到的电流波形反馈给单片机，单片机将得到的电流波形与参照电流信号波形进行对比，通过时间开关的通断来控制脉冲电流信号的换向和脉宽，利用波形冲量等效原理，进而得到所需的电流波形，最后对功放电路的放大倍数进行调整以达到理论上的电流波形信号。
图9所示的实施例提供了一种整形电路的设计原理图，包括电容C1、小型电源、电容C2和滑动变阻器RL，小型电源对电容C1和电容C2进行充放电并由单片机控制充放电过程，电容C1和滑动变阻器RL构成L-C衰减震荡电路，通过控制电容C1调整L-C震荡电路对输入电流的衰减作用，对输入的电流波形进行整形，霍尔元件能检测到输入的电流波形的上下沿波形及对应的时间信息并反馈至单片机，单片机控制电容C2的充放电过程，进而与输入波形的上下沿形成一一对应关系，进而对输入的电流波形的上下沿波形进行整形。
在对电流波形的上下沿进行整修时，首先霍尔元件将检测到的输入波形的上下沿波形及对应时间信息反馈到单片机，单片机控制电容C1和C2的充放电过程，当输入的电流波形处于上升沿时，单片机控制开关闭合，电容C1和电容C2充电从而衰减了输入信号电流，电容C1促进了L-C振荡电路的衰减作用，使得输入电流波形的上升沿变得更平缓；当输入的电流波形处于下降沿时，单片机控制开关断开，电容C1放电，放电电流方向与原输入电流方向相反，因此，C1促进了原电流的降低，使得输入电流波形的下降沿变得更陡峭；进而与输入波形的上下沿形成一一对应关系，实现了对输入电流波形的上下沿波形进行整形的目的。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种晶圆清洗的测速轮制动方法，其特征在于，包括：
通过电磁制动器对测速轮进行制动，其中，所述电磁制动器包括定子、转子、线圈绕组和摩擦片；向所述线圈绕组中通入不同方向的脉冲电流，使得线圈绕组充磁或消磁；
所述线圈绕组充磁后吸引转子向所述定子方向移动直至与所述摩擦片接触摩擦制动；所述线圈绕组消磁后，所述定子复位并与所述摩擦片脱离，解除对所述测速轮的制动限制。
2.根据权利要求1所述的测速轮制动方法，其特征在于，所述测速轮制动方法包括：
向所述线圈绕组中通入第一脉冲电流，使得所述线圈绕组产生磁场吸引所述转子，所述转子与所述摩擦片接触摩擦，所述测速轮停止旋转；
停止向所述线圈绕组中通入所述第一脉冲电流，所述转子维持当前的制动状态；
向所述线圈绕组中通入第二脉冲电流，使得所述线圈绕组消磁，所述定子复位并脱离摩擦片；其中，所述第一脉冲电流和所述第二脉冲电流的电流方向相反；
停止向所述线圈绕组中通入第二脉冲电流，所述定子维持当前复位状态，所述测速轮与晶圆同步旋转。
3.根据权利要求1或2所述的测速轮制动方法，其特征在于，所述测速轮制动方法还包括：
对摩擦片的厚度和温度进行实时检测，根据检测结果与预设的报警值进行逻辑对比，发出相应的报警信息。
4.根据权利要求1或2所述的测速轮制动方法，其特征在于，所述测速轮制动方法还包括：
对线圈绕组产生的磁场的磁性强弱进行实时检测，根据检测结果调整向所述线圈绕组通入的脉冲电流的大小。
5.一种晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置用于实现权利要求1至4任一项所述的测速轮制动方法，其包括：
壳体，其内部用于容纳晶圆并提供晶圆清洗的空间；
清洗组件，包括位于晶圆两侧的滚刷，所述滚刷沿其轴向旋转，对晶圆表面进行滚动擦洗；
驱动组件，包括与晶圆边缘接触的驱动轮和测速轮，所述驱动轮用于限定并带动晶圆在竖直平面内沿其轴线旋转，所述测速轮在所述晶圆的带动下被动旋转；
其中，所述测速轮传动连接电磁制动器，对所述电磁制动器通入不同方向的脉冲电流以对所述测速轮制动或解除制动。
6.根据权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述电磁制动器包括传动轴以及套设于所述传动轴上的定子和转子，所述传动轴的轴肩处套设有弹簧片，所述弹簧片在自由状态下顶抵于所述转子一端，使得所述定子与所述转子之间形成制动间隙；
所述定子的内部配置有环绕所述传动轴的线圈绕组，所述线圈绕组包括永磁体和缠绕于所述永磁体表面的线圈绕组；
所述线圈绕组靠近所述转子的一端配置有摩擦片，所述转子表面配置有衔铁，所述线圈绕组充磁后吸引所述衔铁，使得所述衔铁与所述摩擦片接触摩擦制动。
7.根据权利要求6所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述电磁制动器还包括磨损检测模块，所述磨损检测模块配置于所述摩擦片处，用于实时检测所述摩擦片的厚度和温度并发出相应的报警信息。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述磨损检测模块包括埋设于所述摩擦片内的厚度传感器和温度传感器，所述厚度传感器和温度传感器分别独立地电性连接控制器，所述控制器反馈控制报警器。
9.根据权利要求6所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述电磁制动器还包括磁力控制模块，所述磁力控制模块用于检测所述线圈绕组产生的磁场的强弱并反馈控制脉冲电流的大小。
10.根据权利要求9所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述磁力控制模块包括埋设于所述摩擦片内的磁力传感器，所述磁力传感器电性连接控制器，所述控制器反馈控制与所述线圈绕组电性连接的脉冲电源，用于控制所述脉冲电源输出的脉冲电流。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310398564.4A CN116292674A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
| CN202311849725.3A CN117766437A (zh) | 2022-12-31 | 2023-12-29 | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310398564.4A CN116292674A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116292674A true CN116292674A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86820658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310398564.4A Pending CN116292674A (zh) | 2022-12-31 | 2023-04-14 | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116292674A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353183A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Nisso Engineering Co Ltd | ウエハ洗浄装置 |
| CN110332261A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-10-15 | 深圳市科力尔电机有限公司 | 一种混合励磁制动方法及其制动器 |
| CN114321234A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种脉冲电流触发型电磁制动器 |
| CN114999959A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-02 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种晶圆清洗装置、设备和清洗方法 |
| CN115241098A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-10-25 | 华海清科股份有限公司 | 一种晶圆清洗装置 |
| CN116201830A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-06-02 | 华海清科股份有限公司 | 一种用于晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
| CN219233273U (zh) * | 2022-12-31 | 2023-06-23 | 华海清科股份有限公司 | 一种晶圆清洗装置 |
-
2023
- 2023-04-14 CN CN202310398564.4A patent/CN116292674A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353183A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Nisso Engineering Co Ltd | ウエハ洗浄装置 |
| CN110332261A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-10-15 | 深圳市科力尔电机有限公司 | 一种混合励磁制动方法及其制动器 |
| CN114321234A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种脉冲电流触发型电磁制动器 |
| CN114999959A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-02 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种晶圆清洗装置、设备和清洗方法 |
| CN115241098A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-10-25 | 华海清科股份有限公司 | 一种晶圆清洗装置 |
| CN116201830A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-06-02 | 华海清科股份有限公司 | 一种用于晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 |
| CN219233273U (zh) * | 2022-12-31 | 2023-06-23 | 华海清科股份有限公司 | 一种晶圆清洗装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN219233273U (zh) | 一种晶圆清洗装置 | |
| CN116201830A (zh) | 一种用于晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 | |
| CN201644216U (zh) | 带有铁件吸起检测装置的带式自动除铁器 | |
| KR101381645B1 (ko) | 전자 제어방식의 롤러를 구비한 기판이송장치 | |
| JP2005245079A (ja) | 磁力回転式モータ発電機 | |
| US7963374B2 (en) | Power-off electromagnetic brake | |
| CN101443988A (zh) | 磁电动机 | |
| CN116292674A (zh) | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 | |
| CN117766437A (zh) | 一种晶圆清洗的测速轮制动方法及晶圆清洗装置 | |
| CN101529701B (zh) | 线性驱动装置以及线性压缩机 | |
| CN219738675U (zh) | 一种螺旋埋弧焊管消磁装置 | |
| CN107504103A (zh) | 一种永磁失电制动器及其检测方法 | |
| JP5763198B2 (ja) | 磁気駆動送風機又は発電機 | |
| JP2003022492A (ja) | ワイヤレスセンサ、センサ付軸受装置、及びセンサ付直動装置 | |
| JP2023021791A5 (zh) | ||
| CN219378339U (zh) | 一种晶圆清洗装置 | |
| CN114932045B (zh) | 一种受力均匀的耐磨损型液硅防粘辊 | |
| CN112792715A (zh) | 一种电控式可调抛光半径的抛光装置 | |
| JP2002210288A (ja) | 全自動洗濯機 | |
| CN110300645A (zh) | 机器人控制装置以及包括该控制装置的机器人 | |
| Chang | Design and implementation of a piezoelectric clutch mechanism using piezoelectric buzzers | |
| CN117711988A (zh) | 一种晶圆清洗装置以及晶圆清洗方法 | |
| CN116213394A (zh) | 一种晶圆清洗装置 | |
| CN2332061Y (zh) | 微耗节能吸释装置 | |
| CN220687899U (zh) | 断电制动器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20230623 |