專利名稱：刷洗機箱及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明總的來說涉及電子器件制造，并且尤其是涉及用于清洗例如半導體基片或晶片、壓縮盤、玻璃襯底等薄盤的刷洗機箱。
背景技術(shù)：
有時被稱為刷洗機的公知裝置，刷洗機通常被用于在電子器件制造過程的一個或多個階段中清洗半導體基片。例如，刷洗機可被用于在基片的化學機械研磨(CMP)之后清洗該基片。已知的刷洗機使用一個或多個在與基片接觸的同時旋轉(zhuǎn)從而清洗該基片的刷洗機刷。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中存在多種刷洗機系統(tǒng)，但仍存在改進刷洗機的設(shè)計的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種設(shè)備，其包括適合于支撐刷洗機刷的連桿機構(gòu)。該連桿機構(gòu)包括底座和樞軸地連接到該底座上的刷支撐。該設(shè)備還包括適合于一致地樞轉(zhuǎn)這些刷支撐的致動器，以使得由這些刷支撐所支撐的刷洗機刷基本上同時實現(xiàn)與基片的各自主表面相接觸，或斷開接觸。
在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種方法，其包括將基片插入到刷洗機箱中，使相對置的刷支撐同時樞轉(zhuǎn)而通過單一的圓弧，以便使基片和由刷支撐所支撐的刷相接合，以及轉(zhuǎn)動刷以清洗基片。
在本發(fā)明的第三方面中，提供了一種設(shè)備，其包括適合于旋轉(zhuǎn)地保持刷洗機刷的刷支撐；適合于轉(zhuǎn)動被保持在刷支撐中的刷洗機刷的馬達；連接到刷支撐上并且適合于移動該刷支撐以允許該刷洗機刷接合基片的致動器；連接到馬達和致動器上的控制器。在致動器移動刷支撐時，由馬達施加的扭矩使刷洗機刷轉(zhuǎn)動。該控制器適合于根據(jù)馬達施加的扭矩的變化來定位刷洗機刷的零點位置。
在本發(fā)明的第四方面中，提供了一種設(shè)備，其包括底座、適合于旋轉(zhuǎn)地支撐刷洗機刷的刷支撐、可滑動地安裝到底座上并且連接到該刷支撐上的球形軸承和設(shè)置在球形軸承之間的致動器。該致動器適合于通過移動刷支撐來調(diào)節(jié)刷洗機刷的前端內(nèi)收(toe-in)狀態(tài)。
在本發(fā)明的第五方面中，提供了一種設(shè)備，其包括適合于接收刷洗機刷的旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)支撐和安裝在旋轉(zhuǎn)支撐上并連接到該旋轉(zhuǎn)軸上的流體潤滑軸承。該旋轉(zhuǎn)軸包括軸向設(shè)置的工藝流體通道，流體潤滑軸承包括連接到旋轉(zhuǎn)軸的工藝流體通道的流體潤滑的入口點。
在本發(fā)明的第六方面中，提供了一種設(shè)備，其包括適合于轉(zhuǎn)動刷洗機箱中的基片的輥、適合于指示基片的進行了限定旋轉(zhuǎn)量的傳感器和連接到該傳感器上并且適合于確定該基片轉(zhuǎn)速的控制器。
在本發(fā)明的第七方面中，提供了一種設(shè)備，其包括適合于轉(zhuǎn)動刷洗機箱中的基片的輥、輥支撐和安裝在輥支撐上并且連接到該輥上的流體潤滑軸承。該輥包括軸向設(shè)置的工藝流體通道，流體潤滑軸承包括連接到輥的工藝流體通道的流體潤滑入口點。
在本發(fā)明的第八方面中，提供了一種刷洗機箱，其包括槽，適合于接收基片以便對其進行清洗；支撐，位于槽的外部并且適合于連接到被設(shè)置在槽內(nèi)部的刷洗機刷的端部；馬達，安裝在每一支撐上并且適合于轉(zhuǎn)動該刷洗機刷；底座，所述支撐通過球形軸承樞轉(zhuǎn)地安裝到所述底座上，所述底座適合于允許刷洗機刷前端內(nèi)收；刷間隙致動器，其適合于通過曲柄搖桿機構(gòu)而使支撐基本上同時朝向彼此或相互遠離地樞轉(zhuǎn)，以便允許刷洗機刷基本上同時實現(xiàn)與基片的接觸或與其斷開接觸；前端內(nèi)收致動器，其適合于使兩個球形的軸承朝向彼此或相互遠離地移動，以便調(diào)節(jié)刷洗機刷之間的前端內(nèi)收角。
根據(jù)本發(fā)明的這些和其它方面，還提供了各種其它方面，如設(shè)備、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。這里描述的每一計算機程序產(chǎn)品可由計算機可讀的介質(zhì)(例如，載波信號、軟盤、CD、DVD、硬盤、隨機存取存儲器，等)承載。
本發(fā)明的其它特征和方面將通過下面的詳細描述、權(quán)利要求和附圖而變得更加清楚。


圖1A和1B分別是根據(jù)本發(fā)明提供的創(chuàng)造性刷洗機箱的側(cè)面透視圖和簡化的頂視圖。
圖2是相對于圖1A旋轉(zhuǎn)180°后的部分透視圖，示出了創(chuàng)造性刷洗機箱的內(nèi)部元件。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性曲柄搖桿機構(gòu)的部分透視圖，該曲柄搖桿機構(gòu)用于使刷洗機刷與基片接觸或斷開接觸。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的創(chuàng)造性軸承布局的透視圖，該軸承布局可被用于調(diào)節(jié)刷的前端內(nèi)收角。
圖5是可用在創(chuàng)造性的刷洗機箱內(nèi)的示例性球形軸承的部分剖視圖。
圖6是創(chuàng)造性的旋轉(zhuǎn)軸的一部分的剖視圖，該旋轉(zhuǎn)軸可被用在根據(jù)本發(fā)明的刷洗機刷的端部。
圖7是創(chuàng)造性的輥布局的側(cè)部示意圖，該輥布局可被用在圖1A-2的刷洗機箱內(nèi)以支撐和/或轉(zhuǎn)動基片。
圖8是示例性空轉(zhuǎn)輥的側(cè)面剖視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例提供的示例性驅(qū)動輥的側(cè)面透視圖。
圖10A是根據(jù)本發(fā)明提供的第一示例性實施例的覆蓋了聚合物的馬達軸的部分剖視圖。
圖10B示出了用于圖10A的馬達的可替換的聚合物蓋的設(shè)置。
圖11是流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的刷間隙配置的方法。
具體實施例方式
創(chuàng)造性的刷洗機箱連桿機構(gòu)圖1A和1B分別是根據(jù)本發(fā)明提供的創(chuàng)造性刷洗機箱101的側(cè)面透視圖和簡化的頂視圖。圖2是相對于圖1A旋轉(zhuǎn)180°后的部分透視圖，示出了創(chuàng)造性刷洗機箱101的內(nèi)部元件。
參照圖1A-2，刷洗機箱101包括槽103和連桿機構(gòu)105。連桿機構(gòu)105處于刷洗機箱101的槽103的外部(即，外側(cè))，可被用于使定位在槽103內(nèi)部的一個或多個刷洗機刷106a、106b(圖1B)相對于基片W(圖1B和2)的主表面進行方便的和精確的驅(qū)動/移動。連桿機構(gòu)105可包括第一支撐107，用于在第一刷洗機刷106a的兩端可旋轉(zhuǎn)地支撐第一刷洗機刷106a；第二支撐109，用于在第二刷洗機刷106b的兩端可旋轉(zhuǎn)地支撐第二刷洗機刷106b。用于轉(zhuǎn)動每一個刷洗機刷106a、106b的驅(qū)動馬達111，例如直接驅(qū)動的伺服馬達，也可被安裝在槽103外部，每一個支撐107、109上安裝一個。例如，每一個馬達111可被定位成與刷洗機刷106a、106b的端部成一直線并且被安裝到支撐107、109上位于支撐107、109可旋轉(zhuǎn)地支撐刷洗機刷106a、106b的端部的位置處。連桿機構(gòu)105可進一步包括底座113，其也設(shè)置在槽103的外部，第一、二支撐107、109中的每一個可連接至該底座(例如，共同地連接，以使得相對于基片W的預定旋轉(zhuǎn)面精確的和/或協(xié)作的定位和/或定向刷洗機刷106a、106b更加容易，這將在下面描述)，并且第一、二支撐107、109可適合于相對該底座樞轉(zhuǎn)(例如，向上向內(nèi)地相向轉(zhuǎn)動，和/或向下向外地相背轉(zhuǎn)動)。
在操作中，第一、二支撐107、109可相對于底座113(例如通過將在下面進一步描述的多個球形的和/或萬向接頭類型的軸承)同時移動而通過各自的圓弧A1，A2(圖1A)。如圖1B所示，這種移動可導致第一、二刷洗機刷106a、106b向基片W靠近，或者導致在第一、二刷洗機刷106a、106b之間開啟間隙(未示出)，以允許基片W插入和/或從刷洗機箱101中移除。例如，第一致動器115可被安裝到底座113上，并且可引起第一、二支撐107、109相一致的精確移動，從而第一、二刷洗機刷106a、106b可以(1)同時實現(xiàn)與相應(yīng)的基片W主表面相接觸，或斷開接觸；和/或(2)當向基片W靠近時，實現(xiàn)對相應(yīng)的基片W主表面相似程度的施壓。
在一些實施例中，第一、二刷洗機刷106a、106b的路徑沿著圓弧A1、A2(圖1A)，這些圓弧(與圖1A中所示的圓弧A1、A2相反)可被設(shè)置為形成單一的連續(xù)圓弧。換句話說，第一、二刷洗機刷106a、106b的路徑可包括一個圓弧，其中第一刷洗機刷106a沿該單一圓弧的一半移動，而第二刷洗機刷106b沿該圓弧的另一半移動。此單一圓弧的運動路徑可幫助在刷洗機刷106a、106b和基片W之間提供對稱的和一致的相互作用。
在一些實施例中，刷洗機箱101可包括用于引導馬達111、致動器115、129(圖4)和/或其它裝置運轉(zhuǎn)的控制器104(圖1B)?？刂破?04能夠執(zhí)行以軟件代碼形式提供給它的程序指令。在一些實施例中，控制器104可包括電路或其它適合于測量由馬達111、致動器115、129和/或其它裝置施加的扭矩的裝置。
在一個或多個實施例中，第一致動器115包括諧波驅(qū)動機構(gòu)或其它適當?shù)鸟R達或驅(qū)動機構(gòu)116，并且通過曲柄搖桿機構(gòu)117(圖3)連接到第一、二支撐107、109上，以提供該兩支撐的相等的移動。圖3是根據(jù)本發(fā)明提供的示例性曲柄搖桿機構(gòu)117的部分透視圖。該曲柄搖桿機構(gòu)117可包括曲柄軸連桿機構(gòu)117a，其具有由第一致動器115(圖1A)驅(qū)動的雙偏心部曲柄118(圖2)。在一個特定的實施例中，第一曲柄臂120a由曲柄118的一個偏心部(如，圖2中的偏心部122a)驅(qū)動，以便轉(zhuǎn)動和/或移動第一支撐107，第二曲柄臂120b由曲柄118的另一個偏心部(如，圖2中的偏心部122b)驅(qū)動，以便轉(zhuǎn)動和/或移動第二支撐109。可提供用于移動支撐107、109的不同實施例，例如具有兩個凸輪從動件的凸輪、絲杠等。
此外，在一個或多個實施例中，間隙孔(未示出)可形成在槽103中以實現(xiàn)刷106a、106b和支撐107、109之間的轉(zhuǎn)動配合。幾何形狀上具有順從性的結(jié)合元件119(圖1A和2)，例如波紋管，可被設(shè)置在這些孔周圍并且安裝在槽103和支撐107、109之間。這種配置可以(1)允許刷洗機刷106a、106b相對于槽103的壁作相對運動；(2)保護基片W不受可能通過槽壁上的孔進入到槽103內(nèi)部的顆粒物的粘污；和/或(3)允許槽103中的流體面達到或超過孔的水平，同時防止流體從孔排出。
通過扭矩監(jiān)測和零點校準來保持一致的刷洗力在本發(fā)明的一個或多個實施例中，不論刷106a、106b的刷洗表面的逐漸磨損和/或由不可避免的制造或裝配公差引起的刷洗機箱101的元件的定位或定向的變化，由第一、二刷洗機刷106a、106b(圖1B)施加在基片W(圖2)的主要表面上的刷洗力可保持一致。例如，通過第一、二支撐107、109支撐的第一、二刷洗機刷106a、106b中的一個以法線方向施加到基片W的主要表面的預定大小的刷洗力Fs可被事先確定，并且可通過下面的等式來限定 其中Ts(空轉(zhuǎn))表示存在于馬達(例如，馬達111)的軸中的初始扭矩，用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動相對于基片W處于開啟(未接觸)位置的刷洗機刷106a、106b，rb(壓后)表示在刷106a、106b已經(jīng)壓在基片W的主要表面后，刷106a、106b的旋轉(zhuǎn)軸和基片W的主要表面之間的距離(其小于刷未受壓的半徑)，Ts(刷洗)表示當刷106a、106b轉(zhuǎn)動并且刷洗基片W，而刷106a、106b的軸位于距基片的主表面為rb(壓后)時，馬達軸中的扭矩。
Ts(空轉(zhuǎn))可在一開始時測量，例如在刷洗機箱101開始工作之前，和/或當刷洗機箱101需要重新校準時的以后的時間。rb(壓后)和Ts(刷洗)配對值可通過實驗方法(例如，根據(jù)在所使用的刷洗機刷的特定模型上執(zhí)行的校準試驗)得到。
刷洗機刷106a、106b相對于基片W的主表面的零點，其對應(yīng)于與刷106a、106b仍然接觸基片W的主表面相一致的rb最大值，可通過在刷106a、106b相對于基片W移動時監(jiān)測和/或測量驅(qū)動刷106a、106b的馬達的扭矩Ts得到。例如，一個旋轉(zhuǎn)刷可被置于初始位置，在該位置，該旋轉(zhuǎn)刷壓在基片W的主表面上。當旋轉(zhuǎn)刷退離基片W時對扭矩Ts進行監(jiān)測，以便確定在扭矩Ts達到Ts(空轉(zhuǎn))時各支撐107、109相對于底座113的位置。這發(fā)生在刷106a、106b和基片W的主表面之間的間隙開始形成的點上?？商鎿Q地，旋轉(zhuǎn)刷可被置于初始位置，在該位置，該旋轉(zhuǎn)刷與基片W的主表面間隔開。當旋轉(zhuǎn)刷向基片W移動時對扭矩Ts進行監(jiān)測，以便確定在扭矩Ts開始從Ts(空轉(zhuǎn))的基準值升高時各支撐107、109相對于底座113的位置。這發(fā)生在刷106a、106b和基片W的主表面之間的間隙剛好沒有的點上。
一旦刷洗機刷106a、106b的零點被找到，各支撐107、109可沿著底座113向基片W移動一個增量，其中該增量與刷106a、106b的受壓程度相對應(yīng)，在先測試所指示的增量對應(yīng)于刷洗力Fs的預定量。例如，刷洗機刷106a、106b可向基片W的主表面移動預定距離的大小，該預定距離可從在上述事先刷洗力校準測試中使用的(已知)刷徑向外形尺寸(未示出)中減去rb(壓后)得到?？杀皇褂玫牧硗獾呐ぞ乇O(jiān)測技術(shù)被描述在先前合并的序列號為No.10/283030、申請日為2002年10月29日(代理人文檔號No.5408)的美國專利申請中。正如美國專利申請序列號No.10/283030所表示的，刷洗機箱101可包括用于進行上述測量的扭矩監(jiān)視器。
刷輥的前端內(nèi)收本發(fā)明還能便于調(diào)節(jié)第一、二刷106a、106b之間的前端內(nèi)收角。例如，槽103的側(cè)邊121(圖1A)是與第一致動器115促使第一、二支撐107、109相對于底座113通過它們各自的圓弧A1、A2的地方相對的，在側(cè)邊121上，刷洗機箱101可包括一個可滑動地安裝到底座113上的用于樞轉(zhuǎn)地支撐第一支撐107的第一軸承123(圖2)和一個也可滑動地安裝在底座113上用于樞轉(zhuǎn)地支撐第二支撐109的第二軸承125(圖2)。
如圖4所示，在一個或多個實施例中，第二致動器129可被固定地安裝到第一、二可滑動安裝的軸承123、125之間的底座113上。第二致動器129可適合于對第一、二軸承123、125之間的間距進行精確調(diào)節(jié)，從而精確地調(diào)節(jié)前端內(nèi)收角。因此，如圖4所示，第一、二軸承123、125可適合于相對滑動或往復運動(例如，使第一、二刷106a、106b之間的前端內(nèi)收角隨著第一、二軸承123、125之間的間距增加和/或減小)。
在一些實施例中，第二致動器129可包括適合于對稱地改變軸承123、125之間的間距的絲杠401(圖4)。例如，這種絲杠可包括左、右螺紋(未示出)，用于與第一、二軸承123、125上的互補的套環(huán)403、405相合作。
適當?shù)木o固件或其它保持機構(gòu)(例如，螺栓407a-d)可被用于將第一、二軸承123、125滑動地安裝到底座113上。這種緊固件可被松開以允許調(diào)節(jié)軸承123、125的位置；隨后被緊固以保持調(diào)節(jié)后的軸承位置。
為了靈活地適應(yīng)前端內(nèi)收角的調(diào)節(jié)和支撐107、109相對于底座113的平滑樞轉(zhuǎn)運動，在支撐107、109與底座113之間的一些或全部軸承，包括第一、二軸承123、125，可包括球形的和/或萬向接頭類型的支撐表面和/或低摩擦的塑性材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)。例如，圖5是示例性的可被用于第一和/或第二軸承123、125(和/或用于一個或兩個連接到刷洗機箱101的第一致動器115一側(cè)上的支撐107、109的軸承128a、128b(圖1A))的球形軸承127的部分剖視圖。
也可使用另外的和/或可替換的前端內(nèi)收角調(diào)節(jié)機構(gòu)，例如先前合并的序列號為No.10/283030、申請日為2002年10月29日(代理人文檔號No.5408)的美國專利申請中所描述的。
旋轉(zhuǎn)軸承的水潤滑通過在壓力下將流體引入刷洗機刷而將流體導向刷洗機槽內(nèi)的基片主表面上是公知的。例如，軸向設(shè)置在刷洗機刷馬達端部的流體入口可被用于使加壓的流體通過鄰近刷的基片刷洗表面的孔徑向地流出刷。在一個或多個實施例中，這種流入刷洗機刷的加壓流體還可用于潤滑創(chuàng)造性刷洗機箱101的一個或多個軸承。例如，可提供旋轉(zhuǎn)的支撐130(圖1B)(例如，位于刷洗機箱101的沒有馬達的端部121)，支撐130可包括一個或多個水潤滑的軸承(下面將參照圖6進行描述)，并且在水潤滑的軸承和刷洗機刷的包含有流體的內(nèi)部之間可設(shè)置液壓連通。
圖6是創(chuàng)造性的旋轉(zhuǎn)支撐130的一部分的剖視圖，其可被用在，例如刷洗機刷106a和/或106b的不具有馬達的端部121(圖1B)。參照圖6，旋轉(zhuǎn)支撐130包括一根旋轉(zhuǎn)軸131，其伸入到形成在旋轉(zhuǎn)支撐130內(nèi)的包圍體133中。一個流體口137可軸向地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸131中，其末端在包圍體133處，允許流體流入到包圍體133中。例如，接頭或其它連接件(未示出)可連接到旋轉(zhuǎn)支撐130并且用于向流體口137提供流體(例如，水)。在本發(fā)明的一個實施例中，通過流體口137的總流量的2-3％可被引入到包圍體133(例如，通過沿圖6的流體孔從左向右移動并且由箭頭135示出)。也可以使用其它數(shù)量的總流量。所轉(zhuǎn)移的液流可用于潤滑設(shè)置在旋轉(zhuǎn)支撐130中的軸承139(例如，流體可被允許穿透和/或流過軸承139)。在一些該實施例中，位于不具有馬達的端部121處的旋轉(zhuǎn)支撐130可包括一個或多個適合于被水、水基的流體、和/或其它類型的流體潤滑的聚合物或陶瓷球軸承141。旋轉(zhuǎn)軸131和/或軸承座143可進一步包括聚合物/塑料，以降低產(chǎn)生顆粒物的可能性并能夠與用于潤滑的流體相容(例如水，盡管可使用其它流體)。旋轉(zhuǎn)支撐130也可用于將潤滑液排出到刷洗機箱101之外，以清除由軸承139產(chǎn)生的任何顆粒物和/或與它伴生的任何不合乎需要的化學物，并且防止這些顆粒物和/或化學物進入槽103中(圖1A)。例如，排放通道144可形成在包圍旋轉(zhuǎn)軸131的旋轉(zhuǎn)支撐130內(nèi)，以允許任何流過軸承139并且沿旋轉(zhuǎn)軸131流向槽103(例如，在圖6中從右到左)的流體被收集并且在該流體進入槽103之前被排出。
在本發(fā)明的另一實施例中，在旋轉(zhuǎn)軸131的端部601處可使用旋轉(zhuǎn)管接頭。例如，可以使用具有碳化硅表面機械密封的Deublin型號20211-600的旋轉(zhuǎn)管接頭或其它適當?shù)男D(zhuǎn)管接頭。
如圖6所示，聯(lián)結(jié)件119可被用于密封旋轉(zhuǎn)支撐130而使其與槽103隔開。聯(lián)結(jié)件119可包括波紋管或類似的動態(tài)密封(例如，動態(tài)線性往復密封)。靜態(tài)密封(未示出)可被用在聯(lián)結(jié)件119和槽103之間的以附圖標記603表示的接合處。
直徑增加的空轉(zhuǎn)輥圖7是創(chuàng)造性的輥布局145的側(cè)向示意圖，其可被用在圖1A-2的刷洗機箱101內(nèi)以支撐和/或轉(zhuǎn)動基片W。參照圖7，輥布局145包括一個空轉(zhuǎn)輥147和兩個驅(qū)動輥149?？辙D(zhuǎn)輥147的直徑略微大于兩個驅(qū)動輥149的直徑(例如，大0.005-0.010英寸)。在一些實施例中，驅(qū)動輥149的直徑為2.5英寸。在本發(fā)明的至少一個實施例中，輥149、147之間的角度以θ2表示，其可為約50°，而不是以θ1表示的更常規(guī)的角度約40°。可以理解，其它角度也可被使用。
在操作中，在包括有上面的具有相對較大直徑的空轉(zhuǎn)輥147以及相對較小直徑的第一、二驅(qū)動輥149的輥布局145的刷洗機箱內(nèi)，在基片W的旋轉(zhuǎn)過程中，當基片W與空轉(zhuǎn)輥147和驅(qū)動輥149一起轉(zhuǎn)動時，空轉(zhuǎn)輥147以及第一、二驅(qū)動輥149中的每一個可同時實現(xiàn)與基片W的圓周邊E相接觸，并且可靠地保持該接觸。相反，在一個或多個已知的布局中，其中空轉(zhuǎn)輥和驅(qū)動輥的各自直徑至少在標稱上是相同的，輥的直徑在標稱直徑附近的制造公差內(nèi)的變化可導致在基片的旋轉(zhuǎn)過程中，驅(qū)動輥或空轉(zhuǎn)輥中的一個不能實現(xiàn)或保持與基片的邊緣相接觸。
在一個或多個實施例中，本發(fā)明的較大直徑的空轉(zhuǎn)輥147與旋轉(zhuǎn)的基片W的邊緣E接觸，在這種情形下，該空轉(zhuǎn)輥與驅(qū)動輥149上相應(yīng)的邊緣接觸區(qū)域相比可展現(xiàn)出更大的壓縮性。這種配置可以，例如，確?；吘壓洼^大直徑的空轉(zhuǎn)輥147之間的接觸不會引起基片邊緣離開驅(qū)動輥149中的一個或兩個。
在一些這種實施例中和/或在一個或多個其它的實施例中，空轉(zhuǎn)輥147還可配備一個額外的旋轉(zhuǎn)扭矩源(例如，除了由轉(zhuǎn)動的基片W傳遞的驅(qū)動輥149的扭矩之外)。例如，空轉(zhuǎn)輥147可配備一個單獨的驅(qū)動馬達(例如，圖1A中的馬達701)，以使得空轉(zhuǎn)輥147和驅(qū)動輥149以不同的速度旋轉(zhuǎn)(例如，通過空轉(zhuǎn)輥147接觸基片邊緣處的滑動接觸而允許基片邊緣的選擇性清洗)。在一些這種實施例中，空轉(zhuǎn)輥147可選擇性地聯(lián)結(jié)和/或與該額外的旋轉(zhuǎn)扭矩源脫開。
將要理解的是，在本發(fā)明的其它實施例中，空轉(zhuǎn)輥147和驅(qū)動輥149可具有類似的尺寸。而且，還可以使用驅(qū)動和空轉(zhuǎn)輥的其它布局。例如，空轉(zhuǎn)輥147可設(shè)置在兩個驅(qū)動輥149之間。
基片旋轉(zhuǎn)傳感器在本發(fā)明的一個或多個進一步實施例中，空轉(zhuǎn)輥147(和/或驅(qū)動輥149中的一個或多個)可適合于提供每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的讀數(shù)。例如，圖8是空轉(zhuǎn)輥147一個實施例的側(cè)向剖視圖。如圖8所示，空轉(zhuǎn)輥147可包括一個殼體151和一個或多個嵌入在該殼體151中的磁鐵153。磁鐵153可適合于與一個鄰近傳感器157(例如，霍爾效應(yīng)傳感器、感應(yīng)傳感器，等等)相互作用。更具體地說，由于空轉(zhuǎn)輥147旋轉(zhuǎn)，當一個或多個磁鐵153經(jīng)過鄰近傳感器157時，一個或多個磁鐵153可與鄰近傳感器157相互作用，以便以與空轉(zhuǎn)輥147的轉(zhuǎn)速相同的速度產(chǎn)生電脈沖。在一些這種實施例中，控制器155可適合于接收這些脈沖并將這些脈沖轉(zhuǎn)換成基片的RPM讀數(shù)。
滾子軸承的水潤滑如圖8中進一步的顯示，在本發(fā)明的至少一個實施例中，空轉(zhuǎn)輥147可使用水潤滑軸承801。例如，入口803可形成在心軸殼體805的后部上，其中空轉(zhuǎn)輥147繞該心軸殼體805旋轉(zhuǎn)。入口803允許流體(例如，水)按箭頭807所示的方向流動并且潤滑該軸承801。驅(qū)動輥149中的一個或多個可被類似地構(gòu)造。
在一些實施例中，空轉(zhuǎn)輥147可包括一個或多個適合于用水和/或水基流體潤滑的聚合物或陶瓷球形軸承?？辙D(zhuǎn)輥147和/或軸承座151還可包括聚合物/塑料，以便降低產(chǎn)生顆粒物的可能并且提供與用于潤滑的流體(例如，典型地是水，雖然其它流體也可被使用)的相容性。軸承座151也可將潤滑流體流排出到刷洗機箱101的外部，以便清除由軸承801產(chǎn)生的任何顆粒物和/或與它伴生的任何不合乎需要的化學物，防止這些顆粒物和/或化學物進入槽103中(圖1A)。
帶縫的輥圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例提供的一個驅(qū)動輥149的側(cè)向透視圖。如圖9所示，驅(qū)動輥149包括多個形成在驅(qū)動輥149每一側(cè)上的縫901或其它開口。在所示的實施例中，32個縫901均勻地間隔排列在輥149的圓周上，對于一個具有直徑為約2.5英寸的空轉(zhuǎn)輥來說，這些縫具有約0.03英寸的寬度和約0.06英寸的深度。其它數(shù)量和/或間距/尺寸的縫也可被使用。縫901優(yōu)選地延伸到與基片W相接觸的輥149的表面(或以下)。通過這種方式，縫901允許流體從與基片W相接觸的輥149的表面逸出，以便增加基片W和輥149之間的夾持力。也可使用孔或其它表面構(gòu)造，例如在先前合并的序列號為No.09/580880、于2000年5月30日申請的(代理人文檔號No.3874)美國專利申請中描述的那樣?？辙D(zhuǎn)輥147可以類似地構(gòu)造有縫和/或其它表面構(gòu)造。
涂覆聚合物的馬達軸在本發(fā)明的另一個實施例中，一個或多個刷的馬達111(圖1A)、驅(qū)動輥的馬達(例如，圖1A中的馬達1001和1003)或者空轉(zhuǎn)輥的馬達701(圖1A)可包括聚合物涂層和/或聚合物蓋。這種蓋和/或涂層可保護馬達軸不受在基片的刷洗過程中所使用的任何化學品的侵蝕。例如，圖10A是第一示例性實施例的被聚合物覆蓋的馬達軸的部分剖視圖。參照圖10A，示出的馬達1005具有軸1007。由聚苯硫醚(PPS)或其它適當?shù)牟牧闲纬傻囊粋€聚合物蓋1009設(shè)置在馬達1005的安裝架1011周圍并且連接到該安裝架上。可以采用適當?shù)拿芊?未示出)用于相對于馬達1005和/或軸1007來密封聚合物蓋1009。而且，一個氣體吹掃通道1013可形成在聚合物蓋1009內(nèi)，以允許氮氣或類似的吹掃氣體圍繞著軸1007流動，以便進一步阻止流體沿軸1007流向馬達1005。
圖10B示出了用于圖10A的馬達1005的一種可替換的聚合物蓋的設(shè)置。在圖10B中，第一聚合物蓋或涂層1015附著到和/或形成在一個軸延長件1017上。軸延長件1017接著連接到馬達軸1007(例如，通過未示出的定位螺釘或其它合適的機構(gòu))。第二聚合物蓋1019可進一步連接到第一聚合物蓋或涂層1015以及安裝架1011，被用于提供在上面參照圖10A描述的氣體吹掃通道1013。適當?shù)拿芊?未示出)可被用于相對于馬達1005和/或第一聚合物蓋或涂層1015密封第二聚合物蓋1019。
軸延長件1017可包括與馬達軸1007相同的材料(例如，不銹鋼)，或其它適當?shù)牟牧?。與將聚合物蓋或涂層用在馬達1005/馬達軸1007上相比，通過使用單獨的軸延長件1017，可以使用更耐用的膠粘或結(jié)合工藝，來將第一聚合物蓋或涂層1015緊固到軸延長件1017上。同樣地，與馬達1005不同，軸延長件1017可直接暴露于聚合物沉積工藝，然后附著到馬達軸1007。
刷間隙校準如上文描述，相對于基片W的主表面的刷洗刷106a、106b(圖1B)的零點，其對應(yīng)于與刷106a、106b仍然接觸基片W的主表面相一致的最大值rb，可通過在刷106a、106b移動至接觸基片W時監(jiān)測驅(qū)動刷106a、106b的馬達的扭矩Ts得到。在一個替換實施例中，代替通過監(jiān)測驅(qū)動刷106a、106b的馬達111的扭矩而相對于基片定位刷洗刷零點，可以確定兩個刷洗刷106a、106b之間的“零間隙”以便校準刷106a、106b的位置。
參照圖11，刷間隙的校準方法1100可包括下列步驟。根據(jù)本發(fā)明，可在第一刷106a轉(zhuǎn)動并且第二刷106b處于靜止但能自由旋轉(zhuǎn)時，刷106a、106b之間的間隙逐漸地閉合。如上面所示，刷106a、106b通?？捎瑟毩⒌乃欧R達111驅(qū)動，其中每一伺服馬達包括一個編碼器。該方法開始于步驟1102。在步驟1104中，第一刷106a可以被低速驅(qū)動。在一些實施例中，選擇低的轉(zhuǎn)速以使刷106a、106b之間的可能沖擊損壞任何一個刷106a、106b的幾率最小化。在步驟1106中，第二刷106b未被驅(qū)動，連接至該第二刷106b的相應(yīng)馬達111處于“自由旋轉(zhuǎn)”狀態(tài)，并且該相應(yīng)馬達111的編碼器被監(jiān)測。在步驟1108中，刷106a、106b之間的間隙閉合一個增量。由于過程1100在步驟1108和1110之間循環(huán)，被驅(qū)動的第一刷106a最終接觸靜止的第二刷106b并且由于接觸摩擦使它旋轉(zhuǎn)。當連接到靜止刷106b的馬達111的編碼器的反饋表明靜止刷106b正被轉(zhuǎn)動的時刻，刷106a、106b的位置被確認為零間隙位置并且過程1100移動到步驟1112。在步驟1112中，使用零間隙位置作為開始點，刷受壓的限定量可通過按上述那樣進一步使刷106a、106b被一起驅(qū)動預定的量而實現(xiàn)。在步驟1114中，創(chuàng)造性的校準過程完成了。
在一些實施例中，在安裝了新的刷、刷的磨損使得需要重新校準零間隙、和/或刷之間不存在基片的任何時間時，可使用由軟件驅(qū)動的控制器(例如圖1B的控制器104)自動執(zhí)行該校準過程。這種校準方法存在一些優(yōu)點。不需要額外的傳感器、校準工具和測量手段。人們不需要接觸刷洗機箱的內(nèi)部。刷直徑的變化和其它裝置的公差由本發(fā)明自動校正。
前述說明僅僅公開了本發(fā)明的示例性實施例。對上面公開的裝置和方法所作出的在本發(fā)明范圍內(nèi)的修改，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，圖1A-3中的支撐107、109的形狀僅僅是示例性的。在一個實施例中，支撐107、109可以是U-形的(例如，主要從刷的一個端部向下延伸到底座113，沿著底座113延伸，然后向上延伸到刷的另一個端部)。因此，盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合示例性的實施例作出了公開，但是應(yīng)該理解，其它實施例也可落在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括連桿機構(gòu)，適合于支撐刷洗機刷，該連桿機構(gòu)包括底座、樞轉(zhuǎn)地連接到該底座的第一刷支撐和樞轉(zhuǎn)地連接到該底座的第二刷支撐；致動器，適合于一致地樞轉(zhuǎn)該第一、二支撐，使得由該第一、二刷支撐支撐的刷洗機刷近似同時地實現(xiàn)與基片的各主表面相接觸或斷開接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，該致動器還適合于在靠在基片時向基片的各主表面施加類似程度的擠壓。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，該致動器包括曲柄搖桿機構(gòu)。
4.一種方法，包括將基片插入到刷洗機箱中；使相對置的第一、二刷支撐同時樞轉(zhuǎn)而一起通過一個單一的圓弧，以使基片和由第一、二刷支撐所支撐的刷相嚙合；轉(zhuǎn)動刷以清洗基片。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，樞轉(zhuǎn)第一、二刷支撐包括使用一個單一的致動器來轉(zhuǎn)動第一、二刷支撐，使得每一刷支撐的運動量基本上相等并且以機械方式關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，轉(zhuǎn)動第一、二刷支撐包括使用曲柄搖桿機構(gòu)來實現(xiàn)所述兩個刷支撐的基本上相等的運動。
7.一種設(shè)備，包括刷支撐，適合于旋轉(zhuǎn)地保持刷洗機刷；馬達，適合于轉(zhuǎn)動被保持在所述刷支撐上的刷洗機刷；致動器，連接到所述刷支撐，適合于使該刷支撐運動，以允許該刷洗機刷與基片接合；控制器，連接到馬達和致動器，適合于在致動器使所述刷支撐運動時，根據(jù)由馬達施加的轉(zhuǎn)動該刷洗機刷的扭矩的變化來定位刷洗機刷的零點位置。
8.一種設(shè)備，包括底座；適合于旋轉(zhuǎn)地支撐第一刷洗機刷的第一刷支撐；適合于旋轉(zhuǎn)地支撐第二刷洗機刷的第二刷支撐；第一球形軸承，可滑動地安裝到底座并且結(jié)合到所述第一刷支撐；第二球形軸承，可滑動地安裝到底座并且結(jié)合到所述第二刷支撐；致動器，設(shè)置在所述第一、二球形軸承之間，適合于通過移動第一、二刷支撐來調(diào)節(jié)第一、二刷洗機刷的前端內(nèi)收狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述致動器安裝在所述底座上。
10.一種設(shè)備，包括適合于接收刷洗機刷的旋轉(zhuǎn)軸；旋轉(zhuǎn)支撐；流體潤滑軸承，安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐上并且結(jié)合到所述旋轉(zhuǎn)軸，其中，旋轉(zhuǎn)軸包括一個軸向設(shè)置的工藝流體通道，流體潤滑軸承包括結(jié)合到旋轉(zhuǎn)軸工藝流體通道的流體潤滑入口點。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，旋轉(zhuǎn)軸的工藝流體通道與流體潤滑軸承的流體潤滑入口點處于液壓連通。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括一個聯(lián)結(jié)件，其適合于防止與流體潤滑軸承相接觸的流體進入刷洗機箱槽。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括一個排出通道，其與流體潤滑軸承液壓連通并且適合于排出與流體潤滑軸承接觸的流體。
14.一種設(shè)備，包括適合于轉(zhuǎn)動刷洗機箱中的基片的輥；適合于指示基片發(fā)生了限定旋轉(zhuǎn)量的傳感器；連接到該傳感器并且適合于確定基片的轉(zhuǎn)速的控制器。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，傳感器包括檢測輥旋轉(zhuǎn)的傳感器。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述控制器適合于將輥的每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成基片的每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)。
17.一種設(shè)備，包括適合于轉(zhuǎn)動刷洗機箱中的基片的輥；輥支撐；安裝在輥支撐上并且結(jié)合到輥的流體潤滑軸承，其中，輥包括軸向設(shè)置的工藝流體通道，流體潤滑軸承包括連接到所述輥的工藝流體通道的流體潤滑入口點。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，輥的工藝流體通道與流體潤滑軸承的流體潤滑入口點處于液壓連通。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括聯(lián)結(jié)件，其適合于防止與流體潤滑軸承相接觸的流體進入刷洗機箱槽。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括排出通道，其與流體潤滑軸承液壓連通并且適合于排出與流體潤滑軸承接觸的流體。
21.一種刷洗機箱，包括適合于接收基片以便對其進行清洗的槽；第一支撐，其位于槽的外部并且適合于連接到設(shè)置在所述槽內(nèi)部的第一刷洗機刷的端部；第一馬達，安裝到所述第一支撐并且適合于轉(zhuǎn)動所述第一刷洗機刷；第二支撐，位于槽的外部并且適合于連接到第二刷洗機刷的端部；第二馬達，安裝到所述第二支撐并且適合于轉(zhuǎn)動所述第二刷洗機刷；底座，第一、二支撐通過若干球形軸承樞轉(zhuǎn)地安裝到該底座，球形軸承適合于允許所述第一、二刷洗機刷前端內(nèi)收；刷間隙致動器，適合于通過曲柄搖桿機構(gòu)使第一、二支撐基本上同時相向或相背地樞轉(zhuǎn)，以允許所述第一、二刷洗機刷基本上同時實現(xiàn)與基片的接觸或斷開接觸；前端內(nèi)收致動器，適合于使球形軸承中的兩個相向或者相背運動，以調(diào)節(jié)所述第一、二刷洗機刷之間的前端內(nèi)收角。
22.如權(quán)利要求21所述的刷洗機箱，其中，每一馬達包括驅(qū)動軸和連接到每一個馬達的安裝架上的聚合物蓋，聚合物蓋圍繞驅(qū)動軸設(shè)置并包括氣體吹掃通道，驅(qū)動軸伸過所述聚合物蓋，該聚合物蓋適合于防止來自刷洗機箱的工藝流體到達所述馬達。
23.如權(quán)利要求21所述的刷洗機箱，還包括第一驅(qū)動輥；第二驅(qū)動輥；空轉(zhuǎn)輥，其中，第一驅(qū)動輥、第二驅(qū)動輥以及空轉(zhuǎn)輥設(shè)置在所述槽內(nèi)并且適合于轉(zhuǎn)動基片，其中，空轉(zhuǎn)輥具有比第一、二驅(qū)動輥大的直徑。
24.如權(quán)利要求23所述的刷洗機箱，其中，空轉(zhuǎn)輥的直徑足夠大，以保持這些輥和基片之間的接觸。
25.如權(quán)利要求23所述的刷洗機箱，還包括控制器，其連接到馬達和刷間隙致動器，適合于在致動器使刷支撐運動時，根據(jù)由馬達施加的轉(zhuǎn)動該刷洗機刷的扭矩的變化來定位刷洗機刷的零點位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種刷洗機箱(101)，其包括槽(103)，適合于接收基片(W)以便對其進行清洗；支撐(107、109)，位于槽的外部并且適合于連接到設(shè)置在該槽內(nèi)部的刷洗機刷(106a，106b)的端部；馬達(111)，安裝到每一支撐并且適合于轉(zhuǎn)動該刷洗機刷；底座，所述支撐通過球形軸承(127)樞轉(zhuǎn)地安裝到該底座，球形軸承適合于允許刷洗機刷前端內(nèi)收；刷間隙致動器，適合于通過曲柄搖桿機構(gòu)(117)使所述支撐基本上同時相向或者相背地樞轉(zhuǎn)，以允許所述刷洗機刷基本上同時實現(xiàn)與基片的接觸或斷開接觸；前端內(nèi)收致動器，適合于使球形軸承中的兩個相向或者相背地移動，以調(diào)節(jié)所述刷洗機刷之間的前端內(nèi)收角。
文檔編號H01L21/00GK1874854SQ200480031861
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者約瑟夫·尤德夫斯基, 艾維·特普曼, 肯尼思·R·雷諾茲, 尤尼斯·阿奇爾, 丹·A·馬羅赫, 史蒂夫·G·查那耶姆, 亞歷山大·S·波爾雅克, 加里·厄廷格, 浩川·張, 會·陳 申請人:應(yīng)用材料公司