CN104733349A - 旋转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转装置。在不损伤晶片、不减少每单位时间内能够清洗的晶片的数量的情况下,可靠地保持晶片。保持爪与晶片的外周接触,臂使保持爪以保持爪转动轴为轴转动,弹簧朝接近自旋旋转轴的方向对保持爪施力。臂具有因自旋旋转机构的旋转而产生推力的推力产生部,利用由推力产生部产生的推力,进一步朝接近自旋旋转轴的方向对保持爪施力,来保持晶片的维持。由于不需要加强弹簧产生的作用力,因而能够防止晶片缺损,不需要减慢保持爪的移动速度,因此,保持晶片所耗费的时间不会变长,每单位时间能够清洗的晶片的数量也不会减小。
Description
技术领域
本发明涉及清洗晶片并使其干燥的旋转装置。
背景技术
在旋转装置中,存在如下结构:具有利用保持爪来保持晶片的外周的保持部和使保持部旋转的旋转机构,使保持在保持部中的晶片旋转,向晶片喷射清洗液,清洗晶片并使其干燥。
保持爪能够以保持爪转动轴为轴转动,由此沿晶片的径向移动。保持爪朝内侧被施力,由此,保持晶片的外周部。保持爪转动轴存在与上述旋转机构的自旋旋转轴平行的情况和不平行的情况(例如,参照专利文献1~4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利3909915号
专利文献2:日本专利4532014号
专利文献3:日本专利4681148号
专利文献4:日本专利4089837号
发明内容
发明要解决的问题
与保持爪转动轴是否与自旋旋转轴平行无关地,在旋转机构使保持部旋转时,离心力作用于使保持爪朝外侧打开的方向。因此,为了在旋转机构使保持部旋转时也可靠地保持晶片,需要加强朝内侧对保持爪施力的作用力。但是,如果作用力较强,则在保持晶片时,保持爪较强地与晶片接触,有时会使晶片的外周缺损。此外,在为了防止晶片的缺损而减慢保持爪的移动速度时,在保持晶片上耗费时间,因此,每单位时间内能够清洗的晶片的数量变少。
本发明是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于,在不损伤晶片、不减少每单位时间内能够清洗的晶片的数量的情况下,可靠地保持晶片。
用于解决问题的手段
本发明的旋转装置具有:保持机构,其具有至少3个保持晶片的外周的保持部;自旋旋转机构,其具有使该保持机构以自旋旋转轴为中心旋转的旋转驱动部;以及清洗液提供单元,其向被该保持机构保持的该晶片提供清洗液,利用该自旋旋转机构,使被该保持机构保持的该晶片旋转,清洗该晶片并使其干燥,其中,该保持部具有:保持爪,其与该晶片的外周接触;臂,其使该保持爪以保持爪转动轴为轴转动;以及弹簧,其朝接近该自旋旋转轴的方向对该保持爪施力,该臂具有推力产生部,该推力产生部因该自旋旋转机构的旋转而产生推力,利用由该推力产生部产生的推力,进一步朝接近该自旋旋转轴的方向对该保持爪施力,来维持该晶片的保持。
优选的是,所述保持爪转动轴是与所述自旋旋转轴的方向平行的方向,并相对于该自旋旋转轴而在周向上等间隔地配置。
优选的是,所述保持爪转动轴是与所述自旋旋转轴的方向垂直的方向,并相对于该自旋旋转轴而在周向上等间隔地配置。
发明效果
根据本发明的旋转装置,因保持部旋转而产生的推力抵消了作用于保持爪的离心力,因此,在旋转中也能够可靠地保持晶片。此外,通过利用推力,使得不需要加强弹簧的作用力,因此,能够防止晶片缺损,而不需要减慢保持爪的移动速度,所以,保持晶片所耗费的时间不会变长,每单位时间内能够清洗的晶片的数量也不会减小。
附图说明
图1的(a)是示出旋转装置的俯视剖视图,图1的(b)是侧面剖视图。
图2的(a)是示出在旋转装置中送入晶片之前的状态的俯视剖视图,图2的(b)是侧面剖视图。
图3的(a)是示出在旋转装置中,能够送入晶片的状态的俯视剖视图,图3的(b)是侧面剖视图。
图4的(a)是在旋转装置中保持晶片的状态的俯视剖视图,图4的(b)是侧面剖视图。
图5的(a)是示出在旋转装置中,能够保持晶片并旋转的状态的俯视剖视图,图5的(b)是侧面剖视图。
图6是示出第二旋转装置的俯视图。
图7是示出第二保持部的分解放大俯视图。
图8是示出第二保持部的动作的放大俯视图。
图9是示出第三旋转装置的侧视图。
图10是示出第三旋转装置的动作的侧视图。
图11是示出第四旋转装置的立体图。
图12是示出第五旋转装置的侧视图。
图13是示出第五保持部的侧视图。
标号说明
10、10A~10D 旋转装置、
11 基台,12 壳体,121 排水口,
13 保持机构,31 旋转轴,311 贯通孔,319 自旋旋转轴,
32 上板,321a~321c、42 轴承,
33a~33c、33A~33D 保持部,331、331A~331D 保持爪,
332、332A~332D、334、334D 臂,
333、333A、333C 轴部,335、337、337B 柱部,336 弹簧,
338、338A、338D 推力产生部,339 保持爪转动轴,34 下板,
341 开口,342a~342c 突出部,
35a、35b 升降部,351 缸,352 活塞,
14 自旋旋转机构,41 旋转驱动部,43 密封件,
15 清洗水提供单元,51 清洗水提供源,52 旋转接头,
53 清洗喷嘴,60 晶片
具体实施方式
图1所示的旋转装置10具有:基台11;防止清洗水飞溅的壳体12;保持晶片的保持机构13;使保持机构13以及被保持机构13保持的晶片旋转的自旋旋转机构14;以及向被保持机构13保持的晶片提供清洗水的清洗水提供单元15,图1所示的旋转装置10例如具有搭载在磨削装置中,清洗晶片并使其干燥的功能。
壳体12形成为有底圆筒状,在底面具有排水口121,并被固定在基台11的外周侧。
保持机构13具有:圆柱状的旋转轴31;固定在旋转轴31上的上板32;固定在上板32上的3个保持部33a~33c;圆环板状的下板34;以及使下板34升降的升降部35a、35b。
旋转轴31具有沿±Z方向贯通中央的贯通孔311,以能够以与±Z方向平行的自旋旋转轴319为中心旋转的方式支承在基台11上。
上板32是与XY平面平行且与旋转轴31同轴的圆板状,构成为随着旋转轴31的旋转而以自旋旋转轴319为中心旋转。上板32具有3个轴承321a~321c。
保持部33a~33c以能够以与±Z方向平行的保持爪转动轴339为轴转动的方式,经由轴承321a~321c固定在上板32上。保持部33a~33c的保持爪转动轴339以旋转轴31的自旋旋转轴319为中心,在周向上等间隔(每隔120度的间隔)配置。由此,能够从三点以均等力来保持晶片。
各保持部33a~33c具有:与晶片的外周接触的保持爪331;使保持爪331以保持爪转动轴339为轴转动的臂332;作为转动的轴的轴部333;配置在上板32的-Z侧的臂334;在臂334的末端朝上侧突出地配置的柱部335;固定在上板32并朝下侧突出的柱部337;以及设置在两个柱部335、337之间的弹簧336。保持爪331例如由聚醚醚酮(PEEK)树脂等较硬的塑料形成。臂332的一端固定有保持爪331,另一端固定有轴部333,随着轴部333的旋转而转动,从而使保持爪331移动。
臂332具有推力产生部338,该推力产生部338产生朝向自旋旋转轴319的推力。推力产生部338例如设为使臂332的侧面朝内侧鼓出的形状,在上板32旋转时,在保持部33a~33c的周围产生相对空气流。由该空气流产生的推力朝接近自旋旋转轴319的方向对保持爪331施力。
臂334在一端固定有轴部333,随着轴部333的旋转而转动。柱部335被固定在臂334的另一端,随着臂334的转动而移动。在两个柱部335、337之间的距离因柱部335的移动而增大时,由于弹簧336的弹性,产生使两个柱部335、337之间的距离缩小的方向的力。由此,朝接近自旋旋转轴319的关闭方向对保持爪331施力。
下板34是与XY平面平行且与旋转轴31同轴的圆板状,在中央具有圆形的开口341,旋转轴31贯通开口341。因此,即使旋转轴31旋转,下板34也不旋转。此外,下板34在+Z侧的面上具有朝+Z侧突出的3个突出部342a~342c。
各升降部35a、35b具有:与下板34的-Z侧的面连接的活塞352;以及使活塞352与±Z方向平行地移动的缸351,缸351使活塞352升降,由此使下板34沿±Z方向移动。
自旋旋转机构14具有:使旋转轴31旋转的电机等旋转驱动部41;将旋转轴31支承为可旋转的轴承42;以及防止清洗水从旋转轴31与基台11之间的间隙处漏出的密封件43。旋转驱动部41构成为:使旋转轴31旋转,由此,上板32旋转,保持部33a~33c移动。
清洗水提供单元15具有:提供清洗水的清洗水提供源51;以及使从清洗水提供源51提供的清洗水流入到贯通孔311的旋转接头52。从清洗水提供源51提供的清洗水通过旋转接头52以及贯通孔311,从贯通孔311的上端喷出。
接下来,对旋转装置10保持晶片的步骤顺序进行说明。
首先,如图2所示,使升降部35a、35b朝下板34+Z方向上升,使下板34的突出部342a~342c处于与保持部33a~33c的臂334相同的高度。
接下来,如图3所示,在旋转驱动部41使旋转轴31朝规定方向旋转时,下板34的突出部342a~342c与保持部33a~33c的臂334抵接,使臂334以保持爪转动轴339为轴转动。臂332随之转动,保持爪331朝远离自旋旋转轴319的方向旋转移动。保持爪331打开,保持爪331与自旋旋转轴319之间的距离大于晶片60的半径,因此,能够将晶片60送入到被打开的3个保持爪331围着的中央处。
如图4所示,在送入晶片60后,在旋转驱动部41使旋转轴31朝反方向旋转时,保持部33a~33c的臂334从下板34的突出部342a~342c离开,由于弹簧336产生的作用力,臂334以保持爪转动轴339为轴而朝反方向转动。臂332随之朝反方向转动,保持爪331朝接近自旋旋转轴319的关闭方向旋转移动而与晶片60接触。保持爪331被弹簧336朝接近自旋旋转轴319的方向施力,因此,通过该力,夹住晶片60而保持。
最后,如图5所示,升降部35a、35b使下板34朝-Z方向下降,退避到即使上板32旋转,突出部342a~342c也不会碰到臂334的位置。这样,由于利用自旋旋转运动来进行保持爪331的开闭,因此,能够在不增加可动部的情况下使保持爪331进行开闭。
在这样保持住晶片60的状态下,在旋转驱动部41以高速(例如,1000RPM)使旋转轴31旋转、使上板32以及保持部33a~33c旋转时,保持在保持部33a~33c中的晶片60旋转。从清洗水提供源51提供的清洗水经由旋转接头52,从贯通孔311的上端喷出,对晶片60的-Z侧的面进行清洗。此外,清洗水提供单元15具有喷出从清洗水提供源51提供的清洗水的清洗喷嘴53。从清洗喷嘴53喷出的清洗水对晶片60的+Z侧的面进行清洗。供清洗的清洗水从排水口121排水。保持部33a~33c保持晶片60的外周侧面而进行侧夹(エッジクランプ),因此,晶片60的两个面被清洗。
在结束清洗后,停止提供来自清洗水提供源51的清洗水。在旋转驱动部41继续高速旋转时,附着在晶片60的上表面以及下表面上的清洗水因离心力而飞出,晶片60变得干燥。
这样,在对晶片60进行清洗或干燥时,使上板32以及保持部33a~33c高速旋转。由此,在推力产生部338的周围产生相对空气流,产生使保持爪331靠近自旋旋转轴319的方向的推力。另一方面,由于保持部33a~33c高速旋转,产生使保持爪331远离自旋旋转轴319的方向的离心力。因此,保持部33a~33c保持晶片60的保持力f成为:f=f1+f2-f3(f1表示弹簧336产生的作用力,f2表示推力产生部338产生的推力,f3表示旋转产生的离心力)。如果推力f2大于离心力f3或与离心力f3同等程度,则保持力f不会变弱。在自旋旋转中,保持爪331不会打开,能够可靠地保持晶片60。
上板32的旋转速度越大,则推力f2以及离心力f3均越大。因此,与上板32的旋转速度无关地,推力f2与离心力f3之差始终大致相同,保持力f大致不变。由此,保持力f不会过强,也不会过弱,能够始终以最优的保持力来保持晶片60。
此外,与上板32的旋转速度无关地,能够利用作用于使保持爪331关闭的方向的推力f2来抵消离心力f3,因此,弹簧336产生的作用力f1只要是在上板32不旋转的状态下能够可靠地保持晶片60的强度即可,不需要进一步加强弹簧336。因此,在保持晶片60时,能够防止保持爪331与晶片60较强地接触而使晶片的外周缺损。由此,不需要减慢保持爪331的移动速度,因此,能够防止每单位时间内能够清洗的晶片60的数量减少。
图6所示的旋转装置10A的保持部33A的数量以及形状与上述旋转装置10的保持部33a~33c不同,其它方面与旋转装置10相同。
保持机构13具有6个保持部33A。保持部33A以能够以与±Z方向平行的保持爪转动轴为轴转动的方式固定在上板32上。6个保持部33A的保持爪转动轴按每隔60度的间隔配置在以旋转轴的自旋旋转轴为中心的等距离的位置处。由此,能够从六个方向以均等的力来保持晶片。
如图7所示,保持部33A具有:与晶片的外周接触的保持爪331A;使保持爪331A以保持爪转动轴为轴转动的臂332A;以及作为转动的轴的轴部333A。臂332A具有推力产生部338A,该推力产生部338A产生朝自旋旋转轴的方向对保持爪331A施力的推力。推力产生部338A是通过使臂332整体朝内侧弯曲而设置的。
如图8所示,在保持住晶片60的状态下使保持机构13高速旋转时,在保持部33A的周围产生相对空气流,产生推力f2。如果推力f2大于离心力f3或为同等程度,则保持力f不会变弱,能够始终可靠地保持晶片60。
图9所示的旋转装置10B的保持部33B的结构与上述旋转装置10的保持部33a~33c不同,其它方面与旋转装置10相同。保持部33B在上板32+Z侧配设有柱部337B,不具有柱部335,在柱部337B与臂332B之间设置有弹簧336。臂332B为在±Z方向上较长的板状,由此,能够得到较大的推力。
如图10所示,在使臂332B转动、使保持爪331朝远离自旋旋转轴的方向移动时,弹簧336伸展,由于弹簧336的弹性,朝接近自旋旋转轴的方向对保持爪331B施力。
图11所示的旋转装置10C的保持部33C的结构与上述旋转装置10的保持部33a~33c不同,其它方面与旋转装置10相同。
保持部33C具有:较粗的轴部333C;在轴部333C的上表面,朝外周附近偏心地设置的臂332C;以及设置在臂332C的末端的保持爪331C。将臂332C设为朝内侧弯曲的形状,由此,设置推力产生部,产生朝接近自旋旋转轴的方向对保持爪331C施力的推力。
图12所示的旋转装置10D的保持部33D的结构与上述旋转装置10的保持部33a~33c不同,其它方面与旋转装置10相同。
保持部33D以能够以与±Z方向垂直的保持爪转动轴为轴转动的方式固定在上板32上。保持部33D具有:与晶片60的外周接触的保持爪331D;使保持爪331D以保持爪转动轴为轴转动的臂332D、334D;配设在上板32的-Z侧的面上的柱部337;以及设置在臂334D与柱部337之间的弹簧336。
如图13所示,将臂332的-Z侧的面设为向下侧鼓出的形状,由此,设置推力产生部338D,产生朝接近自旋旋转轴的方向对保持爪331D施力的推力。
这样,保持爪转动轴可以不与自旋旋转轴平行。
保持部的数量不限于3个或6个。只要保持部为3个以上,就能够可靠地保持晶片,因此,可以是3个以上的任意个。此外,优选的是,3个以上的保持部相对于自旋旋转轴而在周向上等间隔地配置。由此,能够以均等的保持力来保持晶片,因此,能够防止晶片的中心偏离自旋旋转轴。
此外,用于在保持晶片之前打开保持爪的机构不限于上述结构,也可以是其它结构。
在清洗/干燥时,保持爪转动轴相对于自旋旋转机构旋转的方向,可以比臂靠前侧,也可以靠后侧。
推力产生部的形状不限于上述形状,只要能够产生朝自旋旋转轴的方向对保持爪施力的推力即可。
Claims (3)
1.一种旋转装置,其具有:
保持机构,其具有至少3个保持晶片的外周的保持部;
自旋旋转机构,其具有使该保持机构以自旋旋转轴为中心旋转的旋转驱动部;以及
清洗液提供单元,其向被该保持机构保持的该晶片提供清洗液,
利用该自旋旋转机构,使被该保持机构保持的该晶片旋转,清洗该晶片并使其干燥,
其中,
该保持部具有:
保持爪,其与该晶片的外周接触;
臂,其使该保持爪以保持爪转动轴为轴转动;以及
弹簧,其朝接近该自旋旋转轴的方向对该保持爪施力,
该臂具有推力产生部,该推力产生部因该自旋旋转机构的旋转而产生推力,利用由该推力产生部产生的推力,进一步朝接近该自旋旋转轴的方向对该保持爪施力,来维持该晶片的保持。
2.根据权利要求1所述的旋转装置,其中,
所述保持爪转动轴是与所述自旋旋转轴的方向平行的方向,并相对于该自旋旋转轴而在周向上等间隔地配置。
3.根据权利要求1所述的旋转装置,其中,
所述保持爪转动轴是与所述自旋旋转轴的方向垂直的方向,并相对于该自旋旋转轴而在周向上等间隔地配置。
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