JP3217323B2 - 半導体材料の遠心処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体シリコンウ
エハ、ガラス基板、そしてＩＣ及びトランジスタ等の電
子部品、等の半導体材料の表面を、薬液等の処理液を用
いて洗浄処理、エッチング処理、ケミカル処理等の表面
処理を行なったり、これら各種の半導体材料の作製プロ
セスにおいてその表面に付着しているゴミ、有機或いは
無機残留物等を洗い落とす洗浄処理を経て水洗いした後
に、半導体材料の表面に付着している水滴を、遠心力を
利用して振り切りように取り除く半導体材料の遠心処理
装置に係り、特に一枚の半導体材料を水平に載承させ且
つ遠心力によりガタ付いたり、移動しないように保持さ
せた状態で一枚つづ処理を行なう所謂枚葉処理装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の遠心処理装置におい
て半導体材料が遠心力によりガタ付いたり、移動しない
ように保持する保持構造としては種々の構造形態が発明
され、提案されている。例えば処理容器内に、半導体材
料が水平に搬入載承されるように構設されてなる材料受
けが回転主軸に固着されて回転可能に設置され、この材
料受けには遠心力により半導体材料の縁部を押え保持す
るチャック部材が周囲数カ所に具備されてなる保持機構
を有する遠心処理装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、材料受け
上に搬入載承された半導体材料を遠心力により押え保持
しながら処理を行なう前述した遠心処理装置において
は、材料受けの回転が回転開始から所要の回転数（rp
m）まで達しないと、チャック部材による保持力が半導
体材料に作用しない。即ち、材料受けの回転が、回転開
始からチャック部材による保持力を作用する所要の回転
数に達するまでの間においては半導体材料が材料受け上
でガタ付いたり、移動することとなり、又、半導体材料
と材料受けとの滑り接触部分から塵埃が発生する問題が
あった。又、処理作業が終了し、チャック部材による保
持力が半導体材料に対し作用しなくなる回転数まで材料
受けの回転が下がると、その時点で半導体材料の押え保
持が解かれてしまうことから、保持力が解かれた時点か
ら材料受けの回転が停止するまでの間においても前述し
たように、半導体材料が材料受け上においてガタ付いた
り、移動することとなり、材料受けとの滑り接触部分か
ら塵埃が発生する。

【０００４】そこで、この様な問題の解決策として従来
においては、材料受けが回転を開始する前に、材料受け
上に搬入載承された半導体材料を予め押え保持する保持
機構を材料受けに具備してなる遠心処理装置が知られて
いるが、斯かる従来の処理装置においては例えば前述し
たチャック部材が半導体材料を押え保持する起立姿勢か
らその保持状態を解除すべく上向き斜め姿勢へとチャッ
ク部材を機械的に動作させる駆動機構を材料受けの下面
に直接具備させてなることから、材料受け回りの構造が
複雑で大型化を招くばかりか、材料受けが固着される回
転主軸の上部側に重心が偏り、結果として回転主軸を含
めた材料受けの回転バランスに影響を与え、満足のでき
る処理が期待できない。加えて生産歩留まりも低下する
等、長年に亘りその改善が望まれていた。

【０００５】本発明はこの様な従来事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とする処は、材料受けの回転バラン
スが崩れることなく、その回転が開始する時から、そし
て回転が完全に停止する時まで半導体材料を確実に押え
保持することができ、しかも、半導体材料の作製プロセ
スにおける処理作業の終了に伴う回転停止時には半導体
材料の位置が一義的に規制されて搬出時の信頼度の向上
が期待できる半導体材料の遠心処理装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を達成するための手段】課題を達成するために本
発明は、回転主軸と、回転主軸の上端側に水平回転可能
に固着され、半導体材料が水平に搬入載承される材料受
けと、この材料受けの周囲において該材料受けに載承さ
れた半導体材料の縁部を接離可能に押え保持する保持機
構とを備え、前記回転主軸は、その軸芯内部に昇降軸が
貫通状に挿設されると共に、該昇降軸の突出上端に前記
保持機構が連繋されてなり、前記材料受けは、回転主軸
の上端に固着される中心円盤部から数本の腕杆を半導体
材料の大きさに相当する長さにて水平且つ放射状に備え
ると共に、各腕杆の開放端側には上端面に半導体材料の
搬入ズレを修正するガイド部を有する支持ピンを立設し
て構成し、前記保持機構は、材料受けの各腕杆の開放端
側に前記支持ピンとは別途に軸着配設され、その軸着部
を支点に材料受けの支持ピン上に載承される半導体材料
の縁部を押え保持したり、その保持状態を解除するよう
に各腕杆に対する軸着姿勢を略垂直姿勢と略上向き斜め
姿勢へと姿勢を変えるチャック部材と、前記材料受けを
介して突出する昇降軸の上端側に固着され、該昇降軸の
上下の動きに連動させて前記各姿勢へとチャック部材を
夫々動作させる連結手段とを備え、前記連結手段は、昇
降軸の上端側から材料受けの各腕杆と平行に延びる数本
の連結腕杆と、この各連結腕杆の解放端側に垂直に設け
る連結杆と、この連結杆を介して前記チャック部材と連
結する杆体とを備え、前記連結杆を各腕杆の解放端側に
開設した孔に対して上下動可能に貫通連繋させた状態で
昇降軸の上下の動きに連動させて前記チャック部材を保
持又は解除の各姿勢に夫々動作させるように成し、更に
前記昇降軸の下端側が、処理容器を支持する装置機枠に
設置されている昇降機にロータリーユニオンを介して連
結されてなることを要旨とする。

【０００７】斯かる技術的手段によれば、搬入・搬出装
置により材料受け上に搬入されてきた半導体材料は各支
持ピンの上端面に搬入載承される。この時、搬入・搬出
装置による各支持ピン上への搬入ズレは同上端面のガイ
ド部により修正される。そして、昇降軸の上下の動きに
連動して略垂直姿勢、そして略上向き斜め姿勢へと姿勢
を変えるチャック部材の軸着部を支点とする動きによ
り、材料受けの各支持ピン上に搬入載承された半導体材
料を押え保持させた後に、材料受けの回転を作動させる
ことができる。又、チャック部材による押え保持状態
を、半導体材料の作製プロセスのおける処理作業が終了
し、材料受けの回転が完全に停止するまで継続的に保つ
ことができる。又、ロータリーユニオンを介して昇降軸
が昇降機に連結されることにより、昇降軸は昇降機との
連結がフリー状態に保たれる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の具体例を図面に基
づいて説明する。図１乃至図５は本発明遠心処理装置の
実施形態の一例を示し、１は回転主軸３の上端側に水平
回転可能に固着され、半導体材料Ｘが水平に搬入載承さ
れる材料受け、２はこの材料受け１の周囲において該材
料受け１に載承された半導体材料Ｘの縁部を押え保持す
る保持機構であり、周知のように不図示の搬入・搬出装
置（ロボット）により材料受け１上に搬入載承された半
導体材料Ｘが、回転する材料受け１の遠心力によりガタ
付いたり、移動しないようにその縁部を保持機構２によ
り予め押え保持せしめ、その後、材料受け１を所要の回
転数（例えば、２０００〜３０００rpm）まで回転させ
て半導体材料Ｘの作製プロセスにおける各種の表面処理
が行われるように構成されてなる。

【０００９】材料受け１は、回転主軸３に一体的に固着
される中心円盤部1-1から数本（４本又は５本又は６本
等、図において４本）の腕杆1-2を半導体材料Ｘの大き
さ（例えば直径等の大きさ）に相当する長さにて平面視
略十字状に備えると共に、各腕杆1-2の開放端側には半
導体材料Ｘを、その縁部X-1にて載承支持する適宜高さ
を有する支持ピン1-3が立設され、且つ保持機構２の後
述するチャック部材2-1が前記各支持ピン1-3に隣接して
該支持ピン1-3とは別途に軸着配設されており、処理容
器４の底部から突出する回転主軸３の上端にナットやボ
ルト止めにて固着されて、該処理容器４内に水平回転可
能に設置される。

【００１０】支持ピン1-3は、各腕杆1-2の開放端側にお
いて鈍角方向に延設させた延設部1-20に立設され、その
上端面には截頭円錐形状等の上方に向けて漸次先細状に
突出させたガイド部1-30が形成されており、搬入・搬出
装置による半導体材料Ｘの材料受け１への搬入時に、各
支持ピン1-3に対する載承状態に僅かなズレがあったと
してもガイド部1-30の傾斜面によってそのズレが修正さ
れ、各支持ピン1-3の上端面に半導体材料Ｘの縁部X-1が
確実に載った状態で半導体材料Ｘが材料受け１に載承セ
ットされるように形成されてなる。

【００１１】そして、この材料受け１を水平回転可能に
固着支持する回転主軸３は、処理容器４の底部裏面を載
置固定する如く、装置機枠５上に固着されている支柱を
兼ねた軸受け部材６に上下動不能に貫通支持されて処理
容器４の底部から該容器４内に上端側を貫通突出させる
と共に、下端側にはスプロケット又はプーリー７を取り
付けて、装置機枠５下に設置されているモータ等からな
る駆動機８のスプロケット又はプーリー９に亘りチェー
ン又はベルト（タイミングベルト等）10を巻回架け渡し
て、駆動機８からの動力により回転し、材料受け１を駆
動回転させるようになっている。尚、駆動機８には回転
速度を適宜調節可能とする変速機が備えられており、材
料受け１の回転数（回転速度）を半導体材料Ｘの処理内
容により任意に調節選択し得るようになっている。図中
11は、軸受け部材６内に内在させたシール材であり、回
転主軸３を伝わって処理容器４から軸受け部材６内へ液
体の侵入並びに該部材５内を介しての漏水を防ぐように
してなる。

【００１２】又、回転主軸３の軸芯内部には昇降軸12が
上下貫通状でスライド可能に挿設されており、回転主軸
３の上端から材料受け１の中心円盤部1-1を介して突出
させた昇降軸12の上端側に保持機構２の後述する連結手
段2-2が固着支持される。又、昇降軸12の下端側には該
昇降軸12を回転可能に支持するロータリーユニオン13が
備えられており、このロータリーユニオン13を介して装
置機枠５下に設置されているモータ或いはエアー又は油
圧シリンダー等からなる昇降機14に連結支持させること
で、この昇降機14により昇降軸12を上昇させたり、下降
させるようになっている。つまり、材料受け１の各支持
ピン1-3上に載承された半導体材料Ｘの縁部X-1を保持機
構２のチャック部材2-1が押え保持したり、その保持状
態を解除すべく材料受け１の腕杆1-2に対する軸着姿勢
を変える該チャック部材2-1の動きが、昇降機14により
上下動する昇降軸12の動きにより行われ、しかも、昇降
軸12はロータリーユニオン13を介して昇降機14に連結支
持されていることで、上下の動きのみならず回転主軸３
と共に回転し得るようになっている。

【００１３】保持機構２は、材料受け１の各支持ピン1-
3上に搬入載承された半導体材料Ｘが、回転する材料受
け１の遠心力によりガタ付いたり、移動しないように縁
部X-1を押え保持する役目と、半導体材料Ｘを材料受け
１の軸芯に対する位置合わせ、所謂センターリングを行
う役目とをなすもので、材料受け１の各腕杆1-2の開放
端部に軸着配設され、前述した支持ピン1-3上に搬入載
承された半導体材料Ｘをその縁部X-1で押え保持した
り、その保持状態を解除するように軸着部Ｐを支点に姿
勢を変えるチャック部材2-1と、前記昇降軸12の上端側
に固着され、該昇降軸12の上下の動きに連動させて前記
各姿勢へとチャック部材2-1を夫々動作させる連結手段2
-2とを備えてなる。

【００１４】チャック部材2-1は、昇降軸12、連結手段2
-2を介して伝達されてくる昇降機14による昇降軸12の動
きに連動して材料受け１の各支持ピン1-3上に載承され
る半導体材料Ｘを、円周数カ所にて押え保持する役目を
なすもので、上半部側に形成した棒状の押え部2-10と下
半部側に形成した略長方形状の連結部2-11から形成さ
れ、この連結部2-11を材料受け１の各腕杆1-2の開放端
側に形成されている平面視略コの字状の取付部15にピン
16等によって軸着せしめることで、当該軸着部Ｐを支点
に半導体材料Ｘを押え保持する略垂直姿勢になったり
（図５（ロ）の状態）、その保持状態を解除する略上向
き斜め姿勢になったり（図５（イ）の状態）、連結手段
2-2を介して伝達されてくる昇降軸12の上下の動きに連
動して各腕杆1-2に対する軸着姿勢を変えられるように
前記取付部15に配設される。又、このチャック部材2-1
の連結部2-11には昇降軸12の上下の動きを、チャック部
材2-1の前記各姿勢方向に変換するガイド長孔17が、軸
着部Ｐから外れた下側に斜めに開設されている。

【００１５】連結手段2-2は、昇降軸12の上下の動きに
連動させて各チャック部材2-1を夫々動作させるべく該
チャック部材2-1と昇降軸12とを連繋すると共に、該チ
ャック部材2-1のガイド長孔17との連繋により昇降軸12
の上下方向の動きを、軸着部Ｐを支点とする前述した各
姿勢方向の動きに方向変換する役目をなすもので、昇降
軸12の上端に固着される中心円盤部2-20から数本の連結
腕杆2-21を、材料受け１の各腕杆1-2の上側において平
行に各チャック部材2-1に向けて延びる平面視略十字状
に備える。そして、各連結腕杆2-21の解放端側に後述の
杆体2-24を介してチャック部材2-1との連繋を図る連結
杆2-23を下向き垂直状に備え、この連結杆2-23を同じく
材料受け１の各腕杆1-2の解放端側に開設した孔20に上
下動可能に貫通させるようにしてある。一方、各チャッ
ク部材2-1側にはガイド長孔17に連結ピン18を挿通させ
て該チャック部材2-1との連繋を図る平面視略コの字状
の連結部19を有する杆体2-22を各腕杆1-2の下側に備
え、この下側の各杆体2-22と上側の各連結腕杆2-21とを
各腕杆1-2の開放端側に開設されている孔20を介して上
下に貫通させた連結杆2-23にて連結することで、昇降軸
12の上下の動きに連動させて各チャック部材2-1が、軸
着部Ｐを支点に半導体材料Xの縁部X-1を押え保持する略
垂直姿勢、そしてその保持状態を解除する略上向き斜め
姿勢へと姿勢を変えられるように構成されている（図３
乃至図５参照）。

【００１６】又、材料受け１の各腕杆1-2の開放端側の
孔20に対する連結杆2-23の上下動可能な貫通により、昇
降軸12の上端に固着されて上下に動く連結手段2-2の連
結腕杆2-21と回転主軸３の上端に固着されて回転する材
料受け１との連繋が図られ、それにより、昇降軸12は上
下に動く一方で、回転主軸３と共に回転するようになっ
ている。

【００１７】尚、回転主軸３に回転を伝達する駆動機
８、昇降軸12に上下の動きを伝達する昇降機14は電気的
に連結されており、両者の動作タイミング並びに動作開
始、終了等は遠心処理装置の制御部にてコントロールさ
れるようになっている。又、昇降機14は昇降軸12を上昇
限並びに下降限まで夫々上下させた時点で作動を停止し
且つその停止状態を保つ。つまり、チャック部材2-1の
軸着部Ｐを支点に略上向き斜め姿勢と略垂直姿勢を保つ
ようにコントロールされるようになっている。

【００１８】次に、以上の如く構成された本実施例の遠
心処理装置の動作説明を以下に述べる。図１乃至図３に
示したように、保持機構２の各チャック部材2-1が略上
向き斜め姿勢に保たれている状態で、搬入・搬出装置に
より半導体材料Ｘが材料受け１の各支持ピン1-3上に搬
入載承されて処理容器４内に収容されると、昇降機14が
作動を開始して昇降軸12を下降させる。すると、各チャ
ック部材2-1は昇降軸12が下降する動きに連動して略上
向き斜め姿勢から略垂直姿勢へと軸着部Ｐを支点に姿勢
を変え（図５（イ）の状態から（ロ）の状態）、押え部
2-10を半導体材料Ｘの縁部X-1に衝合させて半導体材料
Ｘを押え保持する（図５（ロ）の状態）。そして、半導
体材料Ｘの作製プロセスにおける処理作業が終了し、材
料受け１の回転が完全に停止すると、昇降機14が作動を
開始して昇降軸12を上昇させる。すると、各チャック部
材2-1は昇降軸12が上昇する動きに連動して半導体材料
Ｘを押え保持する略垂直姿勢からその保持状態を解除す
る略上向き斜め姿勢へと軸着部Ｐを支点に姿勢を変える
（図５（ロ）の状態から（イ）の状態に戻る）。

【００１９】従って、材料受け１上に搬入載承された半
導体材料Ｘを押え保持させた状態で材料受け１の回転を
作動（開始）させることができる。又、チャック部材2-
1による押え保持状態を、半導体材料Ｘの作製プロセス
における処理作業が終了し、材料受け１の回転が完全に
停止するまで継続的に保つことができることから、半導
体材料Ｘが遠心力によりガタ付いたり、移動することは
ない。又、材料受け１の回転が完全に停止するまで、半
導体材料Ｘを保持することができる。つまり、材料受け
１の軸芯に対し半導体材料Ｘを位置合わせ、所謂センタ
ーリングせしめた状態で搬入・搬出装置による半導体材
料Ｘの搬出が可能となり、半導体材料Ｘの位置が一義的
に規制されて搬出時の信頼度の向上が期待できる。

【００２０】尚、材料受け１の構造形態、並びに保持機
構２のチャック部材2-1、連結手段2-2の構造形態は前述
した実施例詳述のものに限定されるものでないことは言
うまでもないであろう。又、回転主軸３と昇降軸12との
回転方向の連繋を図る構造形態として、昇降軸12が挿通
される回転主軸３の孔内面と昇降軸12の外面との間に、
軸方向にスライド可能で、回転方向に係合連結可能とす
る縦溝又は縦リブ等を施す。所謂スプライン構造を採用
して回転主軸３と共に昇降軸12が回転するように回転方
向の連繋を図る構成とするも良く、任意である。

【００２１】

【発明の効果】本発明の半導体材料の遠心処理装置は叙
上の如く構成してなることから下記の作用効果を奏す
る。本発明によれば、昇降軸の上下の動きに連動して姿
勢を変えるチャック部材の軸着部を支点とする動きによ
り、材料受けが回転を開始する前に該材料受けの各支持
ピン上に搬入載承された半導体材料を押え保持させるこ
とができる。又、チャック部材による押え保持状態を、
半導体材料の作製プロセスにおける処理作業が終了し、
材料受けの回転が完全に停止するまで継続的に保つこと
ができる。従って、従来装置のように、ガタ付きや移動
による滑り接触部分からの塵埃の発生を確実に防ぐこと
ができる。又、材料受けの回転が完全に停止するまで、
半導体材料の保持状態を保つことができることで、材料
受けの軸芯に対し半導体材料を位置合わせ、所謂センタ
ーリングせしめた状態で搬入・搬出装置による半導体材
料の材料受けからの搬出が可能となり、半導体材料の位
置が一義的に規制されて搬出時の信頼度の向上が期待で
きる。又、従来の装置のように、回転主軸を含めた材料
受けの回転バラツキに影響を与えることはない。つま
り、昇降軸に連動させてチャック部材を動作させるよう
に構成してなることから、チャック部材を動作させる駆
動系を従来の装置のように材料受けの下面に具備する必
要がなく、材料受け並びに回転主軸とは直接関係を持た
ない例えば装置機枠下方位置への設置が可能となる。更
に、本発明によれば、ロータリーユニオンによる昇降機
との連結により、昇降軸は昇降機との連結がフリー状態
に保たれることから、昇降軸は回転主軸との摩擦を起さ
ずに保持機構のチャック部材を確実に動作させて、材料
受けの各支持ピン上に搬入載承されている半導体材料の
縁部を押え保持させたり、その保持状態を解除させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明半導体材料の遠心処理装置の一例を示
した縦断面図

【図２】 同平面図

【図３】 材料受け、保持機構を示した要部の拡大図
で、半断面して示す

【図４】 保持機構の要部を示した分解斜視図

【図５】 チャック部材の動きを示した拡大断面図で、
（イ）はチャック部材の略上向き斜め姿勢の状態、
（ロ）はチャック部材の略垂直姿勢の状態

【符号の説明】

１：材料受け 1-1：中心円盤部 1-2：腕杆 1-3：支持ピン 1-30：ガイド部 ２：保持機構 2-1：チャック部材 2-2：連結手段 2-20：中心円盤 2-21：連結腕杆 2-22：杆体 2-23：連結杆 ３：回転主軸 ４：処理容器 ５：装置機枠 ８：駆動機 12：昇降軸 13：ロータリーユニオン 14：昇降機 20：孔 Ｐ：軸着部 Ｘ：半導体材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−195663（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−249613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−26226（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−16504（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304,21/68 B04B 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転主軸と、回転主軸の上端側に固着さ
   れ、半導体材料が搬入載承される材料受けと、この材料
   受けの周囲において半導体材料を押え保持する保持機構
   とを備え、 前記回転主軸は、その軸芯内部に昇降軸が貫通状に挿設
   されると共に、該昇降軸の上端側に前記保持機構が連結
   支持されてなり、 前記材料受けは、回転主軸の上端に固着される中心円盤
   部から数本の腕杆を半導体材料の大きさに相当する長さ
   にて水平且つ放射状に備えると共に、各腕杆の開放端側
   には上端面に半導体材料の搬入ズレを修正するガイド部
   を有する支持ピンを立設して構成し、 前記保持機構は、材料受けの各腕杆の開放端側に前記支
   持ピンとは別途に軸着配設され、その軸着部を支点に材
   料受けの支持ピン上に載承される半導体材料を押え保持
   したり、その保持状態を解除するように姿勢を変えるチ
   ャック部材と、前記昇降軸の上端側に固着され、該昇降
   軸の上下の動きに連動させて前記各姿勢へとチャック部
   材を夫々動作させる連結手段とを備え、前記連結手段は、昇降軸の上端側から材料受けの各腕杆
   と平行に延びる数本の連結腕杆と、この各連結腕杆の解
   放端側に垂直に設けた連結杆と、この連結杆を介して前
   記チャック部材と連結する杆体とを備え、前記連結杆を
   各腕杆の解放端側に開設した孔に対して上下動可能に貫
   通連繋させた状態で昇降軸の上下の動きに連動させて前
   記チャック部材を保持又は解除の各姿勢に夫々動作させ
   るように成し、 更に、前記昇降軸の下端側が、ロータリーユニオンを介
   して昇降機に連結されてなることを特徴とする半導体材
   料の遠心処理装置。