устройство для обработки полупроводниковых пластин
Классы МПК: | H01L21/306 обработка химическими или электрическими способами, например электролитическое травление |
Автор(ы): | Комаров В.Н. (RU), Комаров Р.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводникового машиностроения" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-01-27 публикация патента:
20.06.2004 |
Использование: в качестве оборудования для производства полупроводниковых приборов, например, на операциях отмывки полупроводниковых пластин. Сущность изобретения: устройство для обработки полупроводниковых пластин содержит ванну, установленный в ванне ротор центрифуги с держателями для пластин, ориентирующее устройство, установленное на валу ротора, электропривод. Устройство дополнительно снабжено механизмом предварительной ориентации, выполненным в виде диска с прорезью, взаимодействующего с фотодатчиком и установленного на валу ротора, а также фиксатором, выполненным в виде рычага, установленного с возможностью горизонтального перемещения во втулке, закрепленной на роторе с помощью гайки и штифта, при этом один конец рычага снабжен осью, на которой установлены два вращающихся ролика, а второй конец рычага выполнен в виде П-образного паза, в котором с возможностью горизонтального перемещения от привода установлен ролик на кронштейне, поочередно взаимодействующий со стенками упомянутого паза, а ориентирующее устройство выполнено в виде диска со срезанной частью в виде сегмента. При этом плоскость среза ориентирующего диска взаимодействует с двумя подшипниками, закрепленными на осях держателя, имеющего возможность возвратно-поступательного перемещения. Кроме того, в упомянутой втулке ротора выполнено отверстие с фиксирующим шариком, соответственно которому в рычаге фиксатора выполнена конусная выемка, а каждый из держателей ротора снабжен кольцевым пазом с заходным конусом. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности двусторонней вертикальной обработки пластин, исключение разрушения пластин и обеспечение хорошего качества отмывки при надежной работе в автоматическом режиме. 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
Устройство для обработки полупроводниковых пластин, содержащее ванну, установленный в ванне ротор центрифуги с держателями для пластин, ориентирующее устройство, установленное на валу ротора, электропривод, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено механизмом предварительной ориентации, выполненным в виде диска с прорезью, взаимодействующего с фотодатчиком и установленного на валу ротора, а также фиксатором, выполненным в виде рычага, установленного с возможностью горизонтального перемещения во втулке, закрепленной на роторе с помощью гайки и штифта, при этом один конец рычага снабжен осью, на которой установлены два вращающихся ролика, а второй конец рычага выполнен в виде П-образного паза, в котором с возможностью горизонтального перемещения от привода установлен ролик на кронштейне, поочередно взаимодействующий со стенками упомянутого паза, а ориентирующее устройство выполнено в виде диска со срезанной частью в виде сегмента, при этом плоскость среза ориентирующего диска взаимодействует с двумя подшипниками, закрепленными на осях держателя с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кроме того, в упомянутой втулке ротора выполнено отверстие с фиксирующим шариком, соответственно которому в рычаге фиксатора выполнена конусная выемка, а каждый из держателей ротора снабжен кольцевым пазом с заходным конусом.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оборудованию для производства полупроводниковых приборов, ИС, БИС, СБИС и может быть использовано, например, на операциях отмывки полупроводниковых пластин.Широко известны способы и устройства индивидуальной обработки полупроводниковых пластин [1], установленных горизонтально на вакуумном столике центрифуги. В процессе вращения центрифуги от электродвигателя осуществляют струйную очистку поверхности пластины. Однако известные способы и устройства позволяют обрабатывать только одну сторону пластины.Известны также устройства групповой обработки пластин в специальных ваннах [2]. Полупроводниковые пластины, установленные вертикально в кассетах, помещают в промывочную ванну, а затем через трубку с соплами, расположенную по центру крышки, подают моющую жидкость, например деионизованную воду, на вращающиеся пластины со скоростью V1 об/мин. При скорости V1>V2 подают азот для сушки.Недостаток групповой обработки пластин заключается в низком качестве ее по сравнению с индивидуальной обработкой из-за возможного оседания загрязнений на соседних пластинах. Кроме того, происходит загрязнение и самого раствора, в то время как при индивидуальной обработке раствор все время подается свежий.Предложенное устройство для обработки полупроводниковых пластин лишено указанных недостатков, обеспечивает возможность двусторонней отмывки пластин в вертикальном положении их, позволяет повысить надежность и улучшить качество отмывки.Это достигается тем, что устройство дополнительно снабжено механизмом предварительной ориентации, выполненным в виде диска с прорезью, взаимодействующего с фотодатчиком и установленного на валу ротора, а также фиксатором, выполненным в виде рычага, установленного с возможностью горизонтального перемещения во втулке, закрепленной на роторе с помощью гайки и штифта, при этом один конец рычага снабжен осью, на которой установлены два вращающихся ролика, а второй конец рычага выполнен в виде П-образного паза, в котором с возможностью горизонтального перемещения от привода установлен ролик на кронштейне, поочередно взаимодействующий со стенками упомянутого паза. Ориентирующее устройство выполнено в виде диска со срезанной частью в виде сегмента, при этом плоскость среза ориентирующего диска взаимодействует с двумя подшипниками, закрепленными на осях держателя с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Кроме того, во втулке ротора выполнено отверстие с фиксирующим шариком, соответственно которому в рычаге фиксатора выполнена конусная выемка, а каждый из держателей ротора снабжен кольцевым пазом с заходным конусом.Введение диска с прорезью, взаимодействующей с фотодатчиком, позволяет осуществлять предварительную ориентацию ротора. Для чего при загрузке полупроводниковой пластины, имеющей базовый срез, диск с прорезью устанавливается так, что паз располагается в зоне работы фотодатчика. Окончательная ориентация ротора производится с помощью предложенного ориентирующего устройства. Это важно при обработке полупроводниковых пластин с базовым срезом.Выполнение рычага с двумя подвижными роликами и П-образным пазом позволяет фиксировать по базовому срезу пластину, установленную вертикально, во время вращения ротора и исключает разрушение пластины.Держатели, снабженные кольцевым пазом с заходным конусом, предохраняют пластину от выброса при больших скоростях вращения центрифуги, а также способствуют загрузке пластины на ротор. А фиксирующий шарик, устанавливаемый в выемке кронштейна за счет центробежных сил, предохраняет самопроизвольное движение кронштейна в горизонтальной плоскости во время вращения пластины.Таким образом, предложенная совокупность признаков является новой и обеспечивает возможность двусторонней вертикальной обработки пластин, исключая разрушение пластин и обеспечивая хорошее качество отмывки.Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:на фиг.1 - общий вид устройства;на фиг.2 - разрез устройства по А-А;на фиг.3 - диск предварительной ориентации ротора;на фиг.4 - ориентирующее устройство;на фиг.5 - устройство в рабочем положении;на фиг.6 - положение привода затвора при вращении ротора с пластиной;на фиг.7 - положение ориентирующего устройства при обработке пластин.Предложенное устройство (фиг.1) содержит ванну 1 со сливным отверстием 2 и окном загрузки 3, ротор центрифуги 4, снабженный держателями 5, установленными на стойках 6. Ротор 4 установлен на подшипниках 7 в корпусе 8 и снабжен диском 9, имеющим один паз 10 (фиг.3). Паз 10 взаимодействует с фотодатчиком 11. Диск 9 устанавливают на роторе так, что при загрузке пластин 12 на ротор 4 паз 10 располагается в зоне работы фотодатчика 11. После чего диск 9 закрепляют на роторе жестко. На роторе также жестко закреплен ориентирующий диск 13 с удаленной частью в виде сегмента. Плоскость среза 14 после удаления сегмента используется для ориентации ротора с помощью подшипников 15, закрепленных на осях 16 в держателе 17, имеющего пневмопривод 18. Плоскость среза 14 ориентирующего диска 13 устанавливают параллельно базовому срезу обрабатываемой пластины 12 при загрузке ее на ротор. Ротор 4 имеет привод от электродвигателя 19 через шкивы 20, 21 и клиновой ремень 22.Загрузка пластин осуществляется с помощью механизма (не показан), имеющего штангу 23 и носитель 24. Окно 1 в ванне 3 закрывается заслонкой 25, имеющей пневмопривод 26. Для ограничения перемещения пластины 12 во время обработки ротор снабжен роликами 27 (фиг.2), установленными на оси 28, запрессованной в рычаг 29. Рычаг 29 может перемещаться в горизонтальной плоскости во втулке 30 (фиг.1), которая закреплена на роторе 4 с помощью гайки 31. От проворота рычаг 29 предохраняется штифтом 32. Горизонтальное перемещение рычага 29 осуществляется с помощью ролика 33, установленного в П-образном пазу рычага и закрепленного на кронштейне 34, имеющего привод 35. Приводы 26 и 35 закреплены на ванне с помощью кронштейна 36.Устройство также снабжено форсунками 37 и 38. Форсунка 37 закреплена на ванне 1, а форсунка 38 закреплена на корпусе 8. Через них подается раствор или вода на обе стороны обрабатываемой пластины 12.Для предотвращения вращения рычага 29 во втулке 30 имеется штифт 32, который перемещается в канавке 39 рычага 29. Кроме того, во втулке 30 выполнено отверстие 40 с фиксирующим шариком 41, соответственно которому в рычаге 29 выполнена выемка 42.Ролик 33 имеет возможность останавливаться в трех фиксированных положениях:I положение - правое (загрузка-выгрузка пластин, фиг.1);II положение - левое (замыкание пластин на роторе, фиг.5);III положение - среднее (обработка пластины 12 в процессе ее вращения, фиг.6). В этом случае ролик 33 не касается рычага 29. Между плоскостями П-образного паза 42 и 43 рычага 29 и роликом 33 имеются зазоры и 1 (фиг.6).Держатель 17 с подшипниками 15 может занимать два положения:I - держатель 17 прижимает подшипник 15 к плоскости 14 диска 13. В этом случае ротор 4 не имеет возможности вращаться и установлен в положении загрузки пластин (фиг.4), а образующая роликов 27 параллельна горизонтали;II - держатель 17 с подшипниками 15 отведен от плоскости 14 ориентирующего диска 13 на величину L (фиг.7). Ротор 4 имеет возможность вращения.Стрелками (а) на фиг.1 показано движение носителя пластин 24 при загрузке их на ротор центрифуги и выгрузке после окончания обработки пластин.При этом для размещения пластин на держателях ротора в держателях 5 выполнен кольцевой паз 44 с заходным конусом 45.Устройство работает следующим образом.Механизм транспортировки пластин (не показан) со штангой 23 и носителем 24 переносит пластину 12 на позицию загрузки Г. Причем пластина 12 на носителе 24 ориентирована так, что базовый срез находится вверху и плоскость его среза параллельна горизонтали. Ротор 4 центрифуги при этом находится также в ориентированном положении, т.е. держатель 17 прижимает подшипники 15 к плоскости 14 ориентирующего диска 13. Рычаг 29 с роликами 27 отведен в исходное положение роликом 33. Носитель 24 опускает пластину 12 и укладывает ее в пазы держателей 5 ротора 4. Далее носитель 24 опускается ниже уровня пластин, отводится влево и выводится вверх из зоны обработки за пределы ванны 1 центрифуги. Кронштейн 34 с роликом 33 перемещается влево с помощью привода 35. Одновременно перемещается рычаг 29 с роликами 27 влево. Ролики 27 устанавливаются над базовым срезом пластины 12, при этом выемка 42 на рычаге 29 устанавливается перед шариком 41 (фиг.5), ролик 33 отводится от плоскости П-образного паза 42 рычага 29 на величину , не доходя до плоскости 43 на величину 1 (фиг.6).Затем держатель 17 с подшипниками 15 отводится от плоскости среза 14 диска 13 с помощью привода 18 (фиг.7), освобождая ротор 4 и давая ему возможность вращаться. Заслонка 25 перемещается с помощью привода 26 влево, закрывая загрузочное окно 3 в ванне 1.В форсунки 37, 38 подается раствор или деионизованная вода, а ротор 4 с пластиной 12 начинает вращаться от привода 19 со скоростью, необходимой для обработки пластин.После обработки пластин 12 раствором или деионизованной водой подача этих растворов прекращается, а ротор 4 переходит на повышенные обороты для удаления капель влаги с поверхности пластины 12. Во время вращения ротора 4 шарик 41 за счет центробежных сил входит в выемку 42 кронштейна 29, предохраняя от самопроизвольного движения кронштейн 29 в горизонтальной плоскости.После сушки пластин 12 привод 19 ротора 4 переходит на малую скорость вращения и при совпадении паза 10 диска 9 с положением фотодатчика 11 привод 19 останавливает ротор 4. Далее привод 18 перемещает кронштейн 17 с подшипниками 15 в сторону диска 13. Подшипники 15 упираются в плоскость 14, окончательно ориентируя ротор 4 в нужном положении. Привод 35 перемещает кронштейн 34 с роликом 33 вправо. Ролик 33 в свою очередь перемещает кронштейн 29 вправо, отодвигая ролики 27 и открывая торец (базовый срез) пластины 12. При этом шарик 41 западает в отверстие втулки 30, не препятствуя движению кронштейна 29. Заслонка 25 перемещается приводом 26 вправо, открывая загрузочное окно 3 ванны 1.Штанга 23 с носителем 24 перемещается вниз, входит в зону обработки, опускается ниже уровня пластины 12, затем перемещается вправо, заходя под пластину. Далее носитель 24 поднимается вверх, захватывая пластину 12, снимает ее с роликов 5 и выносит из зоны обработки для дальнейшей транспортировки.Ролики 27 и 5 выполнены вращающимися. Для роликов 27 это необходимо, чтобы пластина не потеряла ориентацию при загрузке, так как ролики могут провернуться, а пластина останется на месте. А для роликов 5 это важно при освобождении пластины после обработки, так как ролики в этом случае, проворачиваясь, исключают повреждение пластины.Источники информации1. Патент Японии № 6056833, кл. H 01 L 21/027, 1997.2. Авторское свидетельство № 1600856, кл. В 08 В 3/02, 1990.3. Авторское свидетельство № 1314880, кл. H 01 L 21/00, 1985 (прототип).Класс H01L21/306 обработка химическими или электрическими способами, например электролитическое травление