JPH0528761Y2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 回転可能に配置されると共に、一端に駆動モ
ータ１２８を有し、他端に回転するヘツド組立
体１３０を有する軸１２６と、 前記ヘツド組立体に設けられると共に、前記
軸１２６の前記他端に同軸的に配置され、外方
向に伸びる複数の放射状アーム１２４を有する
ヘツド要素１６０と、 前記放射状アーム１２４の各々に回転可能に
接続され、板係合部分１２５を有する複数の可
動アーム１２２と、 前記可動アーム１２２の前記板係合部分１２
５を板係合位置に付勢する偏倚手段１７０と、 前記偏倚手段１７０の付勢力に抗して前記可
動アーム１２２を動かし、前記板係合部分を前
記板係合位置から動かす手段１８４と、 前記回転するヘツド組立体１３０を包囲する
と共に、上部開放端を有し、さらに前記可動ア
ーム１２２の前記板係合部分近傍に外方向下方
に傾斜する中間部分１３３を有する第１の保持
手段と、 を有してなる板状要素を脱水させる遠心脱水装
置において、 前記第１の保持手段の下方部分から内側に間
隔を置き、かつ前記回転アームの回りに接近し
て固定的に配置されると共に、前記アームの間
の枢着部分の上方の上端まで伸びている第２の
保持手段と、 前記ヘツド組立体に接続されると共に、同ヘ
ツド組立体から前記可動アームの板係合部分１
２５を越えて外側に伸び、かつ前記第２の保持
手段２００の上端近傍に達している第２の保持
手段のためのカバー要素２０２と、 を有しており、これによつて前記第２の保持手
段と前記カバー要素とが、前記板状要素のまわ
りに、前記ヘツド組立体の回転による空気の流
れの発生を防止することを特徴とする遠心脱水
装置。

２ 前記可動アーム１２２が略Ｔ字形であること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載した遠心
脱水装置。

３ 前記各Ｔ字形アーム１２２が略軸方向に伸長
する第１脚部と、および略放射状に伸長する第
２脚部とを備え、および前記軸方向に伸長する
脚部が前記保持カバー要素２０２を通つて伸長
することを特徴とする請求の範囲第２項に記載
した遠心脱水装置。

４ 前記可動アームを前記軸方向に伸長する脚部
と前記放射状に伸長する脚部の接続箇所にて前
記放射状アームに旋回可能なように接続１２３
することを特徴とする請求の範囲第３項に記載
した遠心脱水装置。

５ 前記可動アームの前記軸方向に伸長する脚部
が板係合部分１２５を備えることを特徴とする
請求の範囲第３項に記載した遠心脱水装置。

６ 前記Ｔ字形アームが前記軸方向に伸長する脚
部からの前記枢着部１２５の反対側に配設した
釣り合い重り１２７を備え、前記ヘツド組立体
の回転時、前記釣合い重りが、回転中、前記軸
方向に伸長する脚部に作用する遠心力と略等し
く、またはこれを若干上廻る遠心力を提供し、
よつて、前記釣合い重りの遠心力により軸方向
に伸長する脚部が前記板状要素を把持すること
を特徴とする請求の範囲第３項に記載した遠心
脱水装置。

考案の分野 本考案は、半導体部品の製造中、半導体ウエー
ハのような板状またはウエーハ状要素を脱水する
遠心脱水装置に関する。集積回路の製造に使用す
るウエーハは、所望の多層構造が得られるまでエ
ツチング、コーテイング、ドーピング、プレーテ
イング等の段階を含む複数の製造工程を経なけれ
ばならない。多くの段階後、ウエーハを洗浄し、
前工程中生じた汚染物質およびその他の粒子を除
去し、ウエーハが次の工程を行ない得るようにす
ることが望ましい。ウエーハは、一般に液状洗浄
剤を使用して、多くの場合両側を洗浄しなければ
ならない。洗浄段階後、ウエーハは、ウエーハの
表面上に汚染物質が残らないような方法にて脱水
しなければならない。半導体ウエーハの清浄にお
いては、洗浄流体の気化によつて発生した膜また
は汚れでさえも取り除くことが要求される。

従来、ウエーハの遠心脱水は、半導体ウエーハ
の好適な脱水方法であると考えられていた。それ
は、遠心力は、表面張力に勝り、また、他の型式
の脱水時、ウエーハ端縁の周囲に水分が付着する
のを解消する働きをするからである。

従来技術において、遠心脱水は、一般に、ウエ
ーハの下面を把持する真空チヤツクを利用して行
つていた。このようにしてウエーハを保持する結
果、ウエーハ表面が汚染されることが分かつてい
る。これは、チヤツクとウエーハ表面間に溜ま
り、除去できない液体が遠心脱水中、チヤツクか
ら漏洩し、ウエーハ表面上に拡散され、これが乾
燥して許容し得ない汚れを残すからである。

さらに、半導体の製造効率を向上させるため現
在採用している大きいウエーハ寸法の場合、真空
チヤツクにより安全に保持することは益々難しく
なる。大きいウエーハと均衝のとれていない場
合、真空力を上廻る力が急激に生じ、その結果、
ウエーハはチヤツクから放り出され、破損する結
果となる。

背景技術 この問題点に対する１つの解決法は、回転中、
ウエーハ端縁を把持し得るように配設した遠心脱
水機を使用することである。端縁を把持するのに
使用する遠心脱水機の典型的な型式は、1975年11
月のIBM Technical Disclosure Bulletin，
Vol.18、No.6に開示されている。この装置は、
中心軸から外方に伸長する複数の放射状アームを
備え、上記中心軸はアームおよびアームにより保
持したウエーハに回転運転を与える駆動手段に結
合されている。しかし、放射状に伸長するアーム
を利用して、ウエーハ端縁を支持するこの型式の
遠心脱水機の場合、アームは乱気流を生じさせ、
洗浄され、且つ脱水されたウエーハ表面上に微粒
子の（固形または液状の）汚染物質を再付着させ
ることが分かつている。半導体チツプの複雑さが
増し、その上の各要素の寸法が益々小さくなるに
伴ない、ウエーハは十分に洗浄され且つ脱水され
るばかりでなく、洗浄および脱水サイクル中、何
れの時点でも汚染物質により再汚染されないよう
保護することが益々重要となる。かくて、既に洗
浄し、脱水したウエーハ表面が遠心脱水装置自体
の運転により舞い上つた汚染物質で再汚染される
ことは極めて望ましくなく、半導体素子の歩留り
率が低下する結果となる。

考案の要約 従つて、本考案は、放射状に伸長する複数のア
ームがウエーハ端縁にのみ接触し、遠心脱水段階
中、アームの回転に起因するフアン状の効果を防
止する手段を設けた半導体ウエーハを脱水させる
遠心脱水機を提供するものである。

本考案の１実施態様に依れば、半導体ウエーハ
のような板状要素を脱水する遠心脱水機が提供さ
れ、この装置は、１端に駆動モータ、および他端
に回転ヘツド組立体を設け、回転運転可能なよう
に配設した軸を備えている。ヘツド組立体は、軸
の端部にて同心状に配設したヘツド構成要素を備
え、またこの組立体は、外方に伸長する複数の放
射状アームを備えている。複数の可動アームは、
１つづつ各放射状アームに旋回可能なように接続
されており、各々、板係合部分を備えている。可
動アームの板係合部分を板係合位置に偏倚手段が
設けてあり、および偏倚手段の力に抗して可動ア
ームを動かし、板係合部分を板位置から選択的に
動かす手段が設けられている。第１保持手段が回
転するヘツド組立体の周縁を囲繞しており、この
保持手段の径は、回転するヘツド組立体の径より
大きくしてある。この保持手段は、可動アームの
板係合部に隣接する、下方外方に傾斜した中間部
分を有している。この様な遠心脱水機において、
本考案は、第１保持手段の下部から内方向に間隔
を置き、かつ回転アームの周囲に密にかつ不動状
態に配設された第２保持手段を有している。この
第２保持手段は、ヘツド組立体のアーム間の枢着
部分の丁度か上方の上端まで伸びている。第２保
持手段にはカバー要素が設けられており、同カバ
ー要素は可動アームの板係合脚部よりも外方のヘ
ツド組立体の中心に接続され、かつ同中心から伸
長し、第２保持手段の上端近傍に達している。第
２保持手段およびカバー要素は、ヘツド組立体の
回転によりウエーハ周囲に生ずる気流を略防止す
る。

本考案のさらに他の実施例によれば、可動アー
ムはＴ字形をなし、またウエーハ係合脚部と反対
側の枢着部に配設された釣合い重りが設けられて
いる。この釣合い重りは、回転最中におけるウエ
ーハ係合脚部に作用する遠心力に略等しいか、も
しくはこれを若干上廻る遠心力をヘツド組立体の
回転時に作用させる。かくて、釣合い重りの遠心
力により、ウエーハ係合脚部は板部材を把持す
る。

ウエーハ係合脚部が第１保持手段の開放した上
端よりも上方に配設される位置まで回転ヘツド組
立体を持上げる手段が設けており、また遠心サイ
クルの第１部分中、液体をウエーハの両表面に導
くための第１対のノズル手段が配設されており、
一方、第２対のノズル手段は、遠心サイクルの第
２部分中、ウエーハの両表面にイナートガスを導
く。

本考案を実施するための手段、本考案の他の特
徴および利点は、添付図面に関する好適実施態様
の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に依る遠心脱水機の平面図、
および 第２図は、第１図の線２−２に関する一部断面
図とした立面図である。 好適実施態様の説明 先ず第１図および第２図を参照すると、遠心脱
水装置の好適実施態様が示してある。この遠心脱
水装置は、略垂直、中空の回転可能な軸１２６の
上端に取付けた回転ヘツド組立体１３０を備えて
いる。この回転ヘツド組立体１３０は、軸１２６
の上端に接続した略円筒形の中空ヘツド部材１６
０を備えており、さらに、外方伸長の間隔を置い
て配設した複数対の放射状アーム１２４が設けて
ある。各対の放射状アーム１２４間には、箇所１
２３にて複数のＴ字形アーム１２２が旋回可能に
取付けられている。各Ｔ字形アーム１２３は、外
端にウエーハ係合端１２５を有する軸方向に伸長
のウエーハ係合部、およびヘツド構成要素１６０
内まで伸長する放射状伸長の脚部を備えている。
Ｔ字形アームの軸方向伸長部の外端にて、ウエー
ハ係合端１２５は、ウエーハの端縁にのみ係合
し、この端縁を遠心脱水する位置に配設されてい
る。 軸１２６は、その下端の継手１２９にて接続さ
れたステツピングモータ１２８で駆動される。軸
１２６には、アクチユエータロツド１６２が貫通
して伸長する中心穴が設けてある。アクチユエー
タロツド１６２は、ヘツド部材１６０の空洞内に
拡大上端部１６４を備えている。この上端部１６
４には、Ｔ字形アーム１２２の放射状部分の内端
１６８と係合する環状凹所１６６が設けてある。
圧縮ばね１７０のような偏倚手段が、軸１２６の
上端の拡大穴１７２内にてロツド１６２の上端周
囲に配設されている。ばね１７０は、上端のシヨ
ルダ部１７４とロツド１６２に接続した下端のカ
ラー１７６間に圧縮されている。かくて、ばね１
７０は、ロツド１６２に下向きの力を作用させ、
Ｔ字形アーム１２２の水平放射状部分を下方に回
転させ、ウエーハ係合端１２５をヘツド組立体の
中心方向に引寄せ、ウエーハ係合位置にする。ア
クチユエータロツド１６２の下端は、軸１２６の
下端まで伸長し、その端末は、ブシユ１７８と滑
り係合している。ロツド１６２の下端の丁度上に
て、軸１２６の壁には１対の直向いスロツト１８
０が形成してある。水平ピン１８２がこの箇所に
てロツド１６２に接続されており、軸１２６のス
ロツト１８０を通つて外方に伸長し、カラー２０
８に接続している。 電磁、または空圧もしくは油圧シリンダ何れか
とした起動手段１８４が、第２図に示すように軸
１２６の遠方側に配設されており、作動軸（図示
せず）が軸１２６と平行に外方に伸長している。
アクチユエータの軸の上端には、軸１２６の片側
に沿い、カラー２０８の丁度下まで伸長するアー
ムを有するフオーク１８６が設けてある。アクチ
ユエータ１８４を作動させると、フオークは、持
上げられてカラー２０８と係合し、軸１２６内に
てロツド１６２を持上げる。上端部１６４が上昇
すると、Ｔ字形アーム１２２の放射状伸長脚部は
上方に駆動し、よつて、ウエーハの把持を釈放す
るか、または、新たなウエーハを遠心脱水機に挿
入する用意が整う。アクチユエータ１８４を消勢
させると、フオーク１８６は下降し、カラー２０
８を開放させ、ばね１７０を介してロツド１６２
を下方に強制し、アーム１２２の放射状伸長脚部
を枢軸１２３を中心として回転させ、よつて、ウ
エーハ係合端１２５は、再びウエーハ係合位置と
なる。 枢軸１２３より下方のアーム１２２の部分１２
７は、遠心脱水中、遠心力によつてアーム上部が
外方に引張られ、その結果、ウエーハの把持力が
低下する傾向に釣合い、反作用し得るように慎重
に設計してある。釣合い重りは、この釣合い重り
部分に作用する遠心力がウエーハ係合端１２５に
作用する遠心力に略等しいか、またはこれを若干
上廻り、よつて釣合い重りの遠心力がばね１７０
単独によつて作用される力と少なくとも同等、ま
たはこれを若干上廻る力にてウエーハ係合端がウ
エーハを把持し得る形態とすることが望ましい。
遠心脱水機のヘツド組立体１３０は、不動の円筒
形のコレクターボウル１３２を備える第１保持手
段によつて囲繞されており、このコレクターボウ
ル１３２の開放上端の径は、回転ヘツド組立体の
径より十分に大きくしてあるため、ボウル１３
２、上方に動き、以下に説明する方法にてウエー
ハを受入れ、且つ排出することができる。円筒形
のコレクターボウル１３２には、Ｔ字形アームの
ウエーハ係合端に隣接し、下方外方に傾斜する中
間部分１３３が設けてある。このボウルは、ウエ
ーハから遠心脱水した水分を閉じ込め、この水分
が遠心脱水機を包囲する装置の他部分に逃げ、ま
たはウエーハ表面上に再付着するのを防止し得る
ように配設されている。かくて、ウエーハの表面
から遠心分離されたあらゆる粒子、固体または液
体は、ボウルの傾斜したシヨルダ部１３３に当た
り、下方に反らされて、コレクターボウル底部に
集まり、ここにて、保持手段底部に設けた図示し
ない適当な排出手段によつて除去される。 上述のように、ウエーハ端縁を把持する放射状
アームを利用する、ここに開示した形式の遠心脱
水機の場合、回転放射状アームの遠心圧送動作に
よつて生じた気流のため、上記問題点が発生する
ことが分かつた。この気流の結果、ウエーハ周囲
に乱流が生じ、これにより、微粒子の液体および
固体材料、またはその何れか１方が伴出されて、
ウエーハ表面上に再付着する。本考案によれば、
かかる空気圧送および乱気流は、ヘツド組立体の
放射状に伸長するアームの周囲に配設された不動
の内側円筒形遮へい部材２００を備える第２保持
手段によつて略解消される。この遮へい部材は、
軸１２６の不動ハウジング２０６に取付けられる
と共に、円筒形のコレクターボウル１３２の下部
から中方に間隔を置いて配設されている。円筒形
の遮へい部材の上端は、放射状アーム１２４とＴ
字形アーム１２２間の枢着部１２３の丁度上方に
端末がある。第２保持手段のカバー要素２０２が
ヘツド組立体１６０に取付けられており、Ｔ字形
アームの軸方向に伸長するウエーハ係合脚部より
も外方にその中心から伸長し、その端末は遮へい
部材２００の上端に近接した位置にある。カバー
要素２０２は、ヘツド組立体と共に回転し得るよ
う配設されている。図示するように、カバー要素
２０２には、傾斜した外周が設けてあり、また、
このカバー要素２０２には、動いてウエーハを脱
着させ得るのに十分な大きさの穴が軸方向伸長脚
部の周囲に設けられている。 モータ１２８を含む遠心脱水機の全組立体は、
空圧または油圧シリンダで持上げ、ウエーハ係合
端１２５をコレクターボウル１２３の頂部よりも
上に持上げ、遠心脱水装置に対するウエーハの受
理・排出を行ない得るように配設されている。こ
の遠心脱水機は、１対の垂直ガイドロツド１９０
によつて支持され、且つ案内されて垂直運動を行
なう。２対の軸受ブロツク１９２および１９４が
遠心脱水機組立体の側部から伸長し、また、これ
ら軸受ブロツクにはロツド１９０に乗る軸受が設
けられている。シリンダ１３４がロツド間に配設
されてあり、ブラケツト１９６により遠心脱水機
組立体の側部に接続されている。ピストンロツド
（ロツド１９０の陰に隠れたこの上端は、遠心脱
水機組立体の取付けフレームに固定されている。
かくて、シリンダは起動されると、ピストンロツ
ドを引寄せ、ウエーハ係合端１２５がコレクター
ボウルの頂端縁上方の仮想線で示した位置に達す
るまで、遠心脱水機組立体を担持し、上記位置に
て、ウエーハ係合端は、ウエーハ搬送機構にアク
セスし、遠心脱水機組立体に対する搬入または搬
出の何れかを行なう。 ２対の噴霧ノズル１３６，１３８および１３
９，１４０が設けられており、ウエーハの両面を
噴霧する。第１対のノズル１３６，１３８は、水
のような清浄な液体をウエーハの両表面に噴霧
し、脱水サイクル前の最終水洗いを行ない得るよ
う配設されている。第２対のノズル１３９，１４
０は、窒素のようなイナートガスを両表面に噴霧
し、ウエーハの遠心脱水中、脱水が容易であるよ
うにする。好適な運転サイクル中、ノズル１３
６，１３８から十分な時間水を噴霧して、ウエー
ハ表面を洗浄する間、ウエーハは、最初低速にて
回転させ、次いで、モータの速度を上げてウエー
ハ表面を遠心脱水させ、ノズル１３９，１４０に
よつて供給したイナートガスが脱水工程を促進さ
せる。 産業上の利用可能性 本考案は、ウエーハ端縁のみ把持し、且つ回転
する放射状アームによつて圧送した空気による再
汚染という問題点を防止する利点を備えた遠心脱
水装置を提供するものであることが理解できよ
う。 遠心脱水機の制御システムは、ステツプモータ
１２８を利用して、遠心サイクル、並びにウエー
ハ係合アームの停止位置を制御する。かくて、回
転ヘツドの停止位置は、ウエーハ係合アームが遠
心脱水機構に対するウエーハの搬入、搬出を行な
うウエーハ搬送機構を妨害しないように選択する
ことが可能となる。