密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备的制作方法

1.本技术涉及清洗技术领域，特别是涉及一种密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备。


背景技术：

2.在半导体制造过程中，对无尘环境有着严格的要求，用于制造半导体产品的设备以及耗材也有着严格的管控。通常采用晶圆盒来存储和运输半导体产品，为使半导体产品不被污染，晶圆盒需要避免颗粒等污染物的产生。因此，晶圆盒在使用前和使用后，需要采用晶圆盒清洗机进行清洗。晶圆盒清洗机包括清洗腔中的滚轮组件和驱动滚轮组件的传动轴。传动轴一端连接动力装置，例如电机，另一端穿过所述晶圆盒清洗机的侧壁进入所述清洗腔连接滚轮组件。
3.发明人在晶圆盒清洗机产品的研发过程中发现，在加热工序时，滚轮组件经常发生转速达不到设定值，甚至出现卡死等异常状况，使得设备无法正常工作。因此，迫切需要对上述设备提出改进。


技术实现要素：

4.本技术发明人在大量研究后发现，该问题主要是由于晶圆盒清洗机在工作时有加热或者干燥的工序，会产生大量的热量，容易导致侧壁受热膨胀，并减少传动轴与侧壁的孔的间隙，使得传动轴的转动阻力大大增加，进而使得滚轮组件转速降低，甚至卡死。而如果增加传动轴与侧壁的孔的配合间隙，发明人发现又无法保证清洗腔的密封效果，容易使得清洗腔内的水汽向设备腔体外溢出。
5.有鉴于此，本技术为解决上述技术问题，而提供一种密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备。
6.为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本技术提供一种密封结构，包括：
8.传动轴；
9.设备壳体，开设有与所述传动轴配合的第一通孔，以使所述传动轴穿过所述第一通孔进入设备内腔，所述第一通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动；
10.密封垫，固定在所述设备壳体上，并开设有第二通孔，以套设于所述传动轴上，所述第二通孔的内径与所述传动轴的外径的差值小于或等于第二预设值，所述第二预设值小于所述第一预设值，以使所述设备壳体对外保持密封。
11.可选地，所述密封结构还包括：
12.压板，固定在所述设备壳体上，且从所述密封垫远离设备壳体的一端抵压住所述密封垫，以将所述密封垫固定在所述设备壳体上；所述压板开设有供所述传动轴穿过的第三通孔，所述第三通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得
所述压板在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动。
13.可选地，所述设备壳体包括在设备内腔的内侧壁和相对的外侧壁，所述内侧壁和所述外侧壁均固定有所述密封垫和所述压板。
14.可选地，所述压板，和/或设备壳体开设有容纳所述密封垫的凹槽，所述凹槽和所述密封垫在所述传动轴的径向上的间隙大于或等于第一预设值，以使得所述压板和/或设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述密封垫跟随所述传动轴的转动。
15.可选地，所述第二预设值为0.08mm-0.12mm。
16.可选地，所述第一预设值为设备壳体在受热情况的最大长度变化量，所述长度变化量根据如下表达式获得：
17.δl＝α
·
l
·
δt；
18.其中，δl是长度变化量，α是线性膨胀系数，l是初始长度，δt是温度变化量，所述初始长度为设备壳体在常温下的长度，所述温度变化量为所述设备壳体所处的环境温度的最大值减去常温的温度。
19.可选地，所述第一预设值为8-12mm。
20.可选地，所述压板的材料和设备壳体的材料的线性膨胀系数的差值小于第三预设值。
21.第二方面，本技术提供一种清洗设备，包括上面所述的任意一种密封结构。
22.第三方面，本技术提供一种晶圆盒清洗设备，包括上面所述的任意一种密封结构。
23.本技术提供的密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备，包括：传动轴；设备壳体，开设有与所述传动轴配合的第一通孔，以使所述传动轴穿过所述第一通孔进入设备内腔，所述第一通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动；密封垫，固定在所述设备壳体上，并开设有第二通孔，以套设于所述传动轴上，所述第二通孔的内径与所述传动轴的外径的差值小于或等于第二预设值，所述第二预设值小于所述第一预设值，以使所述设备壳体对外保持密封。其中，将设备壳体的第一通孔设置较大的孔径，减少传动轴的转动阻力，然后增加密封垫，将密封垫的第二通孔设置较小的孔径，维持清洗腔的密封。因此，本技术实施例提供的密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备，具有传动轴转动阻力小，且传动轴转动阻力不会随工艺温度变化而变化，同时清洗腔密封性好的特点。
24.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
26.图1为本技术实施例提供的晶圆盒清洗设备中侧壁的示意图；
27.图2为图1中a-a向的剖视示意图图；
28.图3为图2中i处的局部放大示意图。
29.附图标记说明：
30.10、传动轴；20、设备壳体；21、第一通孔；30、密封垫；31、第二通孔；40、压板；41、第
三通孔；42、凹槽。
具体实施方式
31.为使本技术的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式进行详细说明。其中，附图不一定是按比例绘制的，局部特征可以被放大或缩小，以更加清楚的显示局部特征的细节；除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本技术所属的技术领域中的技术和科学术语的含义相同。
32.在本技术的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于本技术的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，即不能理解为对本技术的限制。
33.在本技术中，术语“第一”、“第二”仅用于描述清楚的目的，不能理解为所指示特征的相对重要性或所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等；“若干个”的含义是至少一个，例如一个、两个、三个等；另有明确具体的限定的除外。
34.在本技术中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等应做广义理解。例如，“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征“上”、“之上”、“上方”和“上面”、“下”、“之下”、“下方”或“下面”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征的水平高度高于第二特征的水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征的水平高度小于第二特征的水平高度。
36.为彻底理解本技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本技术的技术方案。本技术的较佳实施例详细描述如下，然而除这些详细描述外，本技术还可以具有其它实施方式。
37.针对现有技术中的技术问题，本技术实施例提供一种密封结构，如图1-图3所示，所述密封结构包括传动轴10、设备壳体20和密封垫30。
38.所述设备壳体20开设有与所述传动轴10配合的第一通孔21，以使所述传动轴穿过所述第一通孔21进入设备内腔，所述第一通孔21的内径与所述传动轴10的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动；
39.所述密封垫30固定在所述设备壳体20上，并开设有第二通孔31，以套设于所述传动轴10上，所述第二通孔31的内径与所述传动轴10的外径的差值小于或等于第二预设值，所述第二预设值小于所述第一预设值，以使所述设备壳体对外保持密封。
40.具体地，所述设备壳体20可以是晶圆盒清洗设备的清洗腔的侧壁。所述传动轴10
穿过所述第一通孔21，可以进入所述清洗腔，以带动相关清洗部件，例如滚轮组件等。设备内腔也就是清洗腔。
41.所述第一通孔21的内径与所述传动轴10的外径的差值大于或等于第一预设值，可以使得：即使设备壳体20受热膨胀后，使第一通孔21的孔径减小，也不至于使得传动轴10与第一通孔21的间隙太小，进而增加传动轴10的转动阻力，阻碍所述传动轴的转动，甚至卡死。
42.而所述第二通孔31的内径与所述传动轴10的外径的差值小于或等于第二预设值，可以使得：维持所述晶圆盒清洗设备的清洗腔的密封。相比设备壳体20，密封垫30既不会被传递太多热量，也不会因受热而膨胀太多。即使因受热膨胀，导致第二通孔31与所述传动轴10的间隙很小，也不会增加太多传动轴10的转动阻力，更不可能导致卡死。因为密封垫30一般是塑料、橡胶等硬度较低的材料，弹性变形能力较强。
43.因此，本技术实施例提供的密封结构，具有传动轴10转动阻力小，且传动轴10转动阻力不会随工艺温度变化而变化，同时清洗腔密封性好的特点。
44.在一些实施例中，所述设备壳体20包括在设备内腔的内侧壁和相对的外侧壁，所述内侧壁和所述外侧壁均固定有所述密封垫30。
45.这样，在所述内侧壁和所述外侧壁均有密封材料，密封性能更好。能够理解，所述密封垫30也可以是其它数量，例如仅在所述内侧壁和所述外侧壁中之一设置，或者是在所述内侧壁和所述外侧壁上均设置多个。
46.在一些实施例中，所述密封结构还包括：
47.压板40，固定在所述设备壳体20上，且从所述密封垫30远离设备壳体20的一端抵压住所述密封垫30，以将所述密封垫30固定在所述设备壳体20上；所述压板40开设有供所述传动轴10穿过的第三通孔41，所述第三通孔41的内径与所述传动轴10的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述压板在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动。
48.通过压板40来固定密封垫30。具有如下优点：一是不损伤密封垫30，相比通过螺钉、胶粘等方式，会损伤密封垫30，例如需要打螺钉孔，产生机械损伤，涂抹胶水容易产生化学损伤等。二是保护密封垫30，压板40可以将密封垫30覆盖，避免密封垫30沾染到灰尘等脏污而损伤或更容易老化。三是进一步增加清洗腔的侧壁的强度，避免传动轴10的转动损伤侧壁。能够理解，也可以通过其它方式固定密封垫30。
49.可以理解地，通过压板40来固定密封垫30，还能使密封垫的位置更稳固，提高密封垫30对设备壳体内腔的密封作用。在一些实施例中，所述内侧壁和所述外侧壁均固定有所述压板40。
50.这样，所述内侧壁和所述外侧壁的密封垫30均能得到固定和保护。
51.可以理解地，压板40的数量基于密封垫30设置。例如仅在所述内侧壁和所述外侧壁中之一设置，那么压板也设置一块，反之，压板也可以设置为大于两块。
52.在一些实施例中，所述压板40，和/或设备壳体开设有容纳所述密封垫30的凹槽42，所述凹槽42和所述密封垫30在所述传动轴10的径向上的间隙大于或等于第一预设值，以使得所述压板和/或设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述密封垫跟随所述传动轴的转动。
53.这样，通过所述凹槽42，所述密封垫30在轴向的受压是有一定限度的。例如不会被完全压扁而影响密封性能。并且所述凹槽42通过设置径向的间隙，给密封垫30因为受热或
传动轴10的摩擦等原因，留有足够的径向变形空间。能够理解，也可以通过其它结构达到上述效果。
54.在一些实施例中，所述密封垫30的材料包括聚四氟乙烯。
55.聚四氟乙烯不仅具有良好的密封性，而且具有较低的摩擦系数，这样，传动轴10的阻力就比较小。还有，聚四氟乙烯的耐腐蚀性能较好，可以较好的抵抗清洗腔中的清洗剂的腐蚀。能够理解，密封垫30的材料也可以选择其它材料。
56.在一些实施例中，所述压板的材料和设备壳体的材料的线性膨胀系数的差值小于第三预设值。
57.这样，压板和设备壳体在受热情况下的膨胀情况是相似的，例如膨胀的长度变化量差值小于第四预设值。第四预设值可以是远小于第一预设值，例如是百分之一的第一预设值等。第三预设值可以是能满足第四预设值的一个值，即两者的线性膨胀系数的差值非常小。
58.具体地，所述压板的材料和设备壳体的材料均为聚丙烯。这样，一方面，取材方便，成本低。另一方面，也能使压板40成为设备壳体20的一部分，加强清洗腔侧壁的强度。聚丙烯具有质轻、韧性好、耐化学性好等优点。能够理解，所述设备壳体20的材料也可以是其它强度较高的塑料。例如abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、pc(聚碳酸酯)等。
59.在一些实施例中，所述第一预设值为设备壳体在受热情况的最大长度变化量，所述长度变化量根据如下表达式获得：
60.δl＝α
·
l
·
δt；
61.其中，δl是长度变化量，α是线性膨胀系数，l是初始长度，δt是温度变化量，所述初始长度为设备壳体在常温下的长度，所述温度变化量为所述设备壳体所处的环境温度的最大值减去常温的温度。
62.在一些实施例中，所述第一预设值为8-12mm。例如可以是8mm、9mm、10mm、11mm和12mm等。
63.具体地，在设备壳体的材料为聚丙烯，聚丙烯的线性膨胀系数为0.1mm/m/℃，所述第一通孔所在的设备壳体的长度可以是2m，如果有多个第一通孔的，则两个相邻通孔的间距可以是2m，在设备的工作过程中，温度变化量可以是50℃。
64.长度变化量＝2m*50℃*0.1mm/m/℃＝10mm。
65.如果按行业习惯，考虑配合的单边间隙，那就是5mm。
66.考虑到理论计算也是一种近似计算，因此在计算的基础上设置一定的浮动范围，因此将第一预设值设置为8-12mm。
67.这样，所述传动轴10和所述设备壳体20的第一通孔21之间有足够的间隙。以应对设备壳体20的受热膨胀。这是根据传动轴10和设备壳体20的材料，以及工作环境确定的间隙的尺寸，能够理解，根据不同的材料和不同的工作环境，也可以设置其它尺寸。由于是孔轴配合，一般也习惯采用单边间隙来表示，因此所述传动轴10和所述设备壳体20的第一通孔21的配合设置为：
68.单边间隙为4mm、4.5mm、5mm、5.5mm和6mm等。
69.在一些实施例中，所述第二预设值可以是0.08-0.12mm。例如可以是0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm和0.12mm等。
70.具体地，密封垫30的材料可以是聚四氟乙烯。
71.可以理解地，因为聚四氟乙烯的线性膨胀系数比较小，密封垫30的自身尺寸也比较小，受热膨胀而增加的尺寸也更少。考虑到传动轴10和密封垫30的材料，传动轴10的表面硬度较高，而密封垫30的表面硬度比较软，即使两者产生摩擦，产生的阻力也比较小，因此主要考虑密封性能。也因此，可以将第二预设值根据经验值设置，而无需从理论上进行精确计算。
72.能够理解，第二预设值的设置也需要考虑工作环境根据不同的工作环境，也可以设置其它尺寸。同理，也可以根据孔轴配合的习惯，设置配合的单边间隙：0.04mm、0.045mm、0.05mm、0.055mm和0.06mm等。
73.在一些实施例中，所述传动轴的数量有多个，在所述设备壳体的第一方向上排列分布；所述传动轴包括在第一方向一侧的第一侧和在第一方向的另一侧的第二侧；所述传动轴第一侧的外侧壁与所述第一通孔的间隙和传动轴第二侧的外侧壁与所述第一通孔的间隙大小不同。
74.对于第一通孔不是均匀分布的情况下，或者是受热状况不一致的情况下，可以将传动轴与第一通孔的间隙设置为两侧不相同，即不对称。具体地，可以对传动轴的安装位置进行调整。
75.本技术实施例还提供了一种清洗设备，包括清洗腔，所述清洗腔内设有清洗部件，所述清洗部件由清洗腔外的动力装置驱动，动力装置通过穿过清洗腔侧壁的传动轴10连接清洗部件。所述清洗腔的侧壁设置有上面所述的密封结构。
76.因此，本技术实施例提供的清洗设备，具有传动轴10转动阻力小，且清洗腔密封性好的特点。
77.本技术实施例还提供了一种晶圆盒清洗设备，结构同上述的清洗设备，应用于清洗晶圆盒。
78.本技术实施例提供的晶圆盒清洗设备，具有传动轴转动阻力小，且清洗腔密封性好的特点。
79.应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本技术的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达本技术的几种实施方式，不对本技术专利的保护范围进行限制。

技术特征：
1.一种密封结构，其特征在于，包括：传动轴；设备壳体，开设有与所述传动轴配合的第一通孔，以使所述传动轴穿过所述第一通孔进入设备内腔，所述第一通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动；密封垫，固定在所述设备壳体上，并开设有第二通孔，以套设于所述传动轴上，所述第二通孔的内径与所述传动轴的外径的差值小于或等于第二预设值，所述第二预设值小于所述第一预设值，以使所述设备壳体对外保持密封。2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括：压板，固定在所述设备壳体上，且从所述密封垫远离设备壳体的一端抵压住所述密封垫，以将所述密封垫固定在所述设备壳体上；所述压板开设有供所述传动轴穿过的第三通孔，所述第三通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述压板在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动。3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述设备壳体包括在设备内腔的内侧壁和相对的外侧壁，所述内侧壁和所述外侧壁均固定有所述密封垫和所述压板。4.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述压板，和/或设备壳体开设有容纳所述密封垫的凹槽，所述凹槽和所述密封垫在所述传动轴的径向上的间隙大于或等于第一预设值，以使得所述压板和/或设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述密封垫跟随所述传动轴的转动。5.根据权利要求1-4任一项所述的密封结构，其特征在于，所述第二预设值为0.08mm-0.12mm。6.根据权利要求1-4任一项所述的密封结构，其特征在于，所述第一预设值为设备壳体在受热情况的最大长度变化量，所述长度变化量根据如下表达式获得：δl＝α
·
l
·
δt；其中，δl是长度变化量，α是线性膨胀系数，l是初始长度，δt是温度变化量，所述初始长度为设备壳体在常温下的长度，所述温度变化量为所述设备壳体所处的环境温度的最大值减去常温的温度。7.根据权利要求1-4任一项所述的密封结构，其特征在于，所述第一预设值为8-12mm。8.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述压板的材料和设备壳体的材料的线性膨胀系数的差值小于第三预设值。9.一种清洗设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的密封结构。10.一种晶圆盒清洗设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的密封结构。

技术总结
本申请涉及一种密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备，包括：传动轴；设备壳体，开设有与所述传动轴配合的第一通孔，以使所述传动轴穿过所述第一通孔进入设备内腔，所述第一通孔的内径与所述传动轴的外径的差值大于或等于第一预设值，以使得所述设备壳体在受热膨胀后不阻碍所述传动轴的转动；密封垫，固定在所述设备壳体上，并开设有第二通孔，以套设于所述传动轴上，所述第二通孔的内径与所述传动轴的外径的差值小于或等于第二预设值，所述第二预设值小于所述第一预设值，以使所述设备壳体对外保持密封。本申请的密封结构、清洗设备及晶圆盒清洗设备，具有传动轴转动阻力小，且清洗腔密封性好的特点。密封性好的特点。密封性好的特点。


技术研发人员：汪自成 白斌
受保护的技术使用者：江苏芯梦半导体设备有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/9