專利名稱：一種磁懸浮晶圓旋轉系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體設備領域，具體地說是一種利用磁流體的磁懸浮晶圓旋轉系統，該旋轉系統是晶圓工藝處理時所在的密封腔體。本發明多用于半導體制程的涂膠設備，尤其適用于光刻膠、阻焊劑等容易揮發的化學品涂覆工藝制程。
背景技術：
目前，隨著半導體制程的多樣化，設備中很多的工藝處理越來越復雜，在制造過程中對晶圓狀態要求也越來越繁瑣，有很多制程需要晶圓在密封系統中實現高速旋轉；且密封系統與晶圓需要同步旋轉，防止晶圓與密封系統之間的相對旋轉引起的氣流流動對晶圓表面光刻膠層的影響。現有的密封系統與晶圓旋轉時很難形成同步，兩者經常發生相對旋轉運動，導致晶圓表面涂敷光刻膠層質量差、不均勻。
發明內容
為了解決現有密封系統存在的與晶圓發生相對旋轉運動的問題，本發明的目的在于提供一種利用磁流體的磁懸浮晶圓旋轉系統。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:本發明包括可升降的上蓋支撐架、上蓋、磁流體軸承、下腔體及安裝在工作臺上的驅動電機，其中驅動電機的輸出端連接有下腔體，該下腔體通過驅動電機旋轉，在下腔體內設有真空吸盤，真空吸盤上吸附有晶圓，所述晶圓與真空吸盤隨下腔體旋轉；所述上蓋支撐架的一端與驅動裝置相連，另一端通過磁流體軸承連接有位于下腔體上方的上蓋，該上蓋隨上蓋支撐架升降，所述上蓋的下限位與下腔體密封連接、形成密封腔體，通過摩擦力隨下腔體同步旋轉。其中:所述磁流體軸承內分別連接有位置傳感器及中空電磁體，該位置傳感器及中空電磁體分別與所述旋轉系統的控制系統電連接，其中中空電磁體的一端與磁流體軸承相連接，另一端為自由端、位于所述上蓋上表面的上方；所述位置傳感器與上蓋同步旋轉；所述中空電磁體的一端與磁流體軸承中的定子相連接；所述位置傳感器連接于磁流體軸承中轉子的一端，磁流體軸承中轉子的另一端與所述上蓋的上表面相連接；所述上蓋的下表面設有與下腔體上表面相對應的密封圈，該密封圈與下腔體上表面內壁密封接觸。本發明的優點與積極效果為:1.本發明利用磁流體軸承及中空電磁體，使上蓋處于平衡位置，重量固定在運轉軌道上，使上蓋沒有作用力于下腔體；并且上蓋通過摩擦力與下腔體及其內的真空吸盤和晶圓同步旋轉，避免產生晶圓與旋轉系統相對旋轉運動的問題，晶圓表面涂敷的化學品層質量好，十分均勻。2.本發明磁流體軸承，定子與轉子之間不存在機械接觸，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優點，特別適用于高速、真空、超凈等特殊環境中。
3.本發明上蓋與晶圓、下腔體之間不產生相對運動，避免密封腔體內由于旋轉產生的氣流流動對晶圓表面化學品層的影響。4.本發明可通過位置傳感器監測上蓋是否處于平衡位置，保證上蓋的懸空狀態；即使上蓋偏離平衡位置，也會通過位置傳感器檢測到，然后利用控制系統發出的控制電流通過中空電磁鐵產生磁力，使上蓋復位。5.本發明結構合理性能穩定，維護方便，多功能集一身，可滿足多種工藝制程，適用于各種半導體設備。
圖1為本發明的結構示意圖；其中:1為上蓋支撐架,2為上蓋,3為晶圓,4為真空吸盤,5為位置傳感器,6為磁流體軸承，7為中空電磁體,8為密封圈,9為下腔體,10為驅動電機。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳述。如圖1所示，本發明包括上蓋支撐架1、上蓋2、位置傳感器5、磁流體軸承6、中空電磁體7、下腔體9及驅動電機10，其中驅動電機10安裝在工作臺上，驅動電機10的輸出端連接有下腔體9，該下腔體9為圓盤，內部為圓形凹槽；在下腔體9內部中間設有真空吸盤4，真空吸盤4上吸附有晶圓3，晶圓3與真空吸盤4隨下腔體9共同旋轉。所述上蓋支撐架I的由兩塊相互垂直的直板構成，上蓋支撐架I的一端連接于安裝在工作臺框架上的驅動裝置的輸出端(驅動裝置可為氣缸)，上蓋支撐架I的另一端下表面設有磁流體軸承6 ;磁流體軸承6中的定子固接在上蓋支撐架5上，轉子位于定子內。磁流體軸承6內分別連接有位置傳感器5及中空電磁體7，該位置傳感器5及中空電磁體7分別與本發明旋轉系統的控制系統(本發明的控制系統為現有技術)電連接。中空電磁體7的一端與磁流體軸承6中的定子相連接，另一端為自由端、位于所述上蓋2上表面的上方；位置傳感器5連接于磁流體軸承6中轉子的一端，磁流體軸承6中轉子的另一端與所述上蓋2的上表面相連接，使得位置傳感器5及上蓋2隨磁流體軸承6中的轉子一起旋轉。在上蓋2的下表面設有與下腔體9上表面相對應的密封圈8，該密封圈8與下腔體9上表面內壁密封接觸；上蓋2隨上蓋支撐架I升降，當上蓋2下降至下限位時，與下腔體9通過密封圈8密封連接、形成密封腔體；上蓋2通過下腔體9內壁與密封圈8之間的摩擦力隨下腔體9同步旋轉。本發明的工作原理為:由驅動裝置驅動上蓋支撐架I上下升降，使上蓋2與下腔體9分離或接觸。當上蓋2隨上蓋支撐架I下降到下限位時，與下腔體9密封接觸、形成一個密封腔體；驅動電機10驅動該密封腔體及其內的真空吸盤4和晶圓3旋轉，由于上蓋2懸空，在密封圈8與下腔體9之間摩擦力的作用下，上蓋2隨下腔體9同步旋轉。工作時，由于上蓋2與晶圓3、下腔體9之間不產生相對運動，上蓋與下腔體9之間通過密封圈8形成的密封腔體不會因為晶圓3的旋轉而帶來密封腔體內部氣流旋轉問題，可以提高晶圓3上涂敷化學品層的均勻性。本發明在磁流體軸承6和中空電磁體7的共同作用下，使上蓋2處于平衡位置，即上蓋2與下腔體9相互平行，上蓋2的重量固定在運轉軌道上，對下腔體9不施加作用力(本領域稱之為懸空)。位置傳感器5用于監測上蓋2的位置，如果上蓋2偏離平衡位置(即上蓋2發生傾斜、不與下腔體9平行)，位置傳感器5會檢測出上蓋2偏離平衡位置的位移，旋轉系統的控制系統便會將位移信號轉換成控制電流，控制電流通過中空電磁鐵7產生磁力，從而驅動上蓋2回到原來的平衡位置。本發明的工作過程如下:晶圓3被吸附于真空吸盤4上，化學品滴于晶圓3的中心位置；上蓋支撐架I下降，使密封圈8與下腔體9的上表面密封接觸，驅動電機10驅動下腔體9和其內的真空吸盤4及晶圓3旋轉，上蓋2在密封圈8與下腔體9之間摩擦力的作用下，與晶圓3同步旋轉，化學品在離心力的作用下被均勻涂敷于晶圓3的表面。本發明將晶圓吸附功能、晶圓與系統同步旋轉功能、系統上下部分密封功能集于一身，完全解決了晶圓與旋轉系統相對旋轉運動問題。
權利要求
1.一種磁懸浮晶圓旋轉系統，其特征在于:包括可升降的上蓋支撐架(I)、上蓋(2)、磁流體軸承(6)、下腔體(9)及安裝在工作臺上的驅動電機(10)，其中驅動電機(10)的輸出端連接有下腔體(9)，該下腔體(9)通過驅動電機旋轉，在下腔體(9)內設有真空吸盤(4)，真空吸盤(4)上吸附有晶圓(3)，所述晶圓(3)與真空吸盤(4)隨下腔體(9)旋轉；所述上蓋支撐架(I)的一端與驅動裝置相連，另一端通過磁流體軸承(6)連接有位于下腔體(9)上方的上蓋(2)，該上蓋(2)隨上蓋支撐架(I)升降，所述上蓋(2)的下限位與下腔體(9)密封連接、形成密封腔體，通過摩擦力隨下腔體(9)同步旋轉。
2.按權利要求1所述的磁懸浮晶圓旋轉系統，其特征在于:所述磁流體軸承(6)內分別連接有位置傳感器(5)及中空電磁體(7)，該位置傳感器(5)及中空電磁體(7)分別與所述旋轉系統的控制系統電連接，其中中空電磁體(7)的一端與磁流體軸承(6)相連接，另一端為自由端、位于所述上蓋(2)上表面的上方；所述位置傳感器(5)與上蓋(2)同步旋轉。
3.按權利要求2所述的磁懸浮晶圓旋轉系統，其特征在于:所述中空電磁體(7)的一端與磁流體軸承(6)中的定子相連接。
4.按權利要求2所述的磁懸浮晶圓旋轉系統，其特征在于:所述位置傳感器(5)連接于磁流體軸承(6)中轉子的一端，磁流體軸承(6)中轉子的另一端與所述上蓋(2)的上表面相連接。
5.按權利要求1或2所述的磁懸浮晶圓旋轉系統，其特征在于:所述上蓋(2)的下表面設有與下腔體(9)上表面相對應的密封圈(8)，該密封圈(8)與下腔體(9)上表面內壁密封接觸。
全文摘要
本發明屬于半導體設備領域，具體地說是一種利用磁流體的磁懸浮晶圓旋轉系統，包括可升降的上蓋支撐架、上蓋、磁流體軸承、下腔體及安裝在工作臺上的驅動電機，驅動電機的輸出端連接有下腔體，下腔體通過驅動電機旋轉，在下腔體內設有真空吸盤，真空吸盤上吸附有晶圓，晶圓與真空吸盤隨下腔體旋轉；上蓋支撐架的一端與驅動裝置相連，另一端通過磁流體軸承連接有位于下腔體上方的上蓋，上蓋隨上蓋支撐架升降，上蓋的下限位與下腔體密封連接、形成密封腔體，通過摩擦力隨下腔體同步旋轉。本發明上蓋的重量固定在運轉軌道上，使上蓋沒有作用力于下腔體；并且上蓋與下腔體同步旋轉，避免了產生晶圓與旋轉系統相對旋轉運動的問題。
文檔編號H01L21/687GK103094171SQ20111033198
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者汪明波 申請人:沈陽芯源微電子設備有限公司