专利名称:旋转干燥设备的制作方法本发明涉及制造半导体元件过程中用于干燥诸如半导体圆片等片状或圆片元件的旋转干燥设备。应用生产集成电路的圆片是经过多个制造工艺步骤，包括刻蚀、涂敷、掺杂、覆镀等步骤，直至获得所需的多层构型。经过这些多个步骤之后，需要对圆片进行清洗，以便清除杂质及在先前操作中产生的其它粒子而为继后的生产操作准备圆片。该圆片往往需进行两面清洗，清洗时一般采用液体清洗剂。经过清洗步骤之后，需以不在圆片的表面上遗留下杂质的方式将该圆片干燥。半导体圆片的清洁度的要求需达到这样的程度，即使是清洁液体的蒸汽所产生的薄膜或污斑也会成为有害的杂质。迄今圆片的离心干燥法曾被认为是干燥半导体圆片的最佳方法，因为离心力可协助用以克服表面张力及可协助用以克服由其它形式的干燥方法造成的在围绕着圆片的边缘生成的水分的依附现象。在其先有技术中，旋转干燥法通常是利用在圆片的底部表面的真空夹盘夹持该圆片的。现已发现这样方式夹持圆片时，造成圆片的表面产生污斑。因为在旋转过程中被陷在夹盘和圆片表面之间的液体若不是不能清除便从夹盘中漏出，并在该液体覆盖在圆片的表面上而被干燥时，在圆片上遗留下不受欢迎的污斑。此外，目前利用增加圆片的尺寸以改善半导体生产效率，发现增加了用真空夹盘安全夹持圆片的困难。较大尺寸的圆片上出现的任何不平衡性，会导致迅速产生克服真空吸力的抵抗力，而使圆片由夹盘上被甩下，致使造成圆片的损坏。解决这问题的答案在于用一设计成旋转时紧夹圆片的边缘的旋转干燥器。采用边缘紧夹的旋转器的一个代表性类型，已公开在1BM技术公开公报1975年11月第18卷第6期第1979和1980页中。该装置包括多个从一中心轴向外延伸的旋臂，该中心轴耦合到一驱动装置以向该旋臂和夹持在该臂上的圆片赋予旋转运动。然而，已发现用这种采用径向延伸臂以在其边缘支承圆片的旋转干燥器类型时，在旋转时，该臂产生相当大的湍流空气流杂质颗粒(固体或液体)可被湍流空气所拣拾，又再沉积于清洗过的和/或干燥过的圆片表面上。随着半导体芯片的复杂性的增加以及由该半导体芯片制成的相应部件的尺寸不断地减小，为保证圆片不只是充分地被清洗和干燥，而且也避免在清洗和干燥操作过程期间到处被杂质重新污染，这是个越来越重要的问题。因此，已清洗和干燥的圆片表面被旋转干燥设备本身搅动的杂质重新污染，很显然是极其不能令人满意的，也减少了半导体器件的生产率。因此，本发明的目的在于提供用于干燥半导体圆片的旋转干燥设备，其中该圆片只在其边缘处被一多个径向延伸的臂接触，其中所提供的装置用以防止在旋转干燥工艺中由臂的旋转产生的扇状影响(fan-like effect)。按照本发明的一个方面，提供以用于干燥诸如半导体圆片的片状元件的旋转干燥设备，该设备包括一个轴，安排成其一端有驱动马达而在另一端有旋转顶部组件以供旋转运动之用。该顶部组件包括一顶部元件，同轴地安置在该轴的一端部上，该组件有一多个从该轴向外延伸的旋臂。一多个可动臂与该旋臂一对一枢轴地连接，且各有一片-接合部分。提供一偏移装置用以偏移可动臂的片一接合部分到另一片-接合位置，并提供以用于移动可动臂反抗偏移装置的力的装置以从片一接合位置选择地移动该片一接合部分。紧密围绕径向延伸臂和包括一用以基本上消除由于所述径向延伸臂的旋转而在片状元件的周围产生空气流动的盖罩元件的抑制装置。按照本发明的另一个方面，提供以用于干燥半导体圆片的旋转干燥设备，该设备包括用于旋转运动安置的一垂直的空心轴，在其下端部具有一驱动马达，而在其上端部具有一旋转顶部组件。该顶部组件包括一空心顶部元件同轴地安排在空心轴的上端部，及若干个从该元件向外延伸的间隔着的旋臂对。一多个T形臂在其外端部的每对旋臂之间枢轴地连接一个旋臂。各T形臂具有一轴向延伸的圆片一接合支架部分及其它的在旋臂对之间径向延伸到所述顶部元件内的支架部分。提供以一致动装置，该装置包括一同轴地放置在空心轴中的传动杆，以及在顶部元件中用以接合T形臂的径向延伸部分的内端部的装置。提供以用作将与轴同轴的致动装置向电动机偏移的装置以将圆片一接合支架部分朝向该顶部组件的中央移动到一圆片-接合位置。将销钉装置放置在穿过传动杆的下端部，该销钉装置穿过轴向外延伸并附装在一轴衬，该轴衬可被一放置在围绕主轴的叉形件装置所接合，一传动器装置安置在轴的向上移动叉形件装置以接合该轴衬并向上移动致动装置以反抗偏移装置的力，从而将圆片-接合支架部分从圆片-接合位置向外移动。一第一抑制装置周边地围绕住旋转的顶部组件，该抑制装置有一直径大于旋转的顶部组件的直径的开口的上端部。该抑制装置在邻近T形臂的圆片一接合支架部分的地方有一向下的且向外的倾斜的中间部分，而在该装置的下部部分还放置一排水装置。一第二抑制装置紧贴地并固定地放置在放置臂的周围，并从第一抑制装置的下部部分向内地加以隔开。第二抑制装置终止于一上端部，其位置恰好在其顶部组件的臂间的枢轴连接的上方。对第二抑制装置备有盖罩元件，该元件被连接到顶部组件从顶部组件的中央向外延伸超过轴向延伸的T形臂的圆片-接合支架部分且在极接近第二抑制装置的上端部终止。第二抑制装置和盖罩元件大体上防止在圆片的周围的空气流，若无此装置和元件则会因顶部组件的旋转而产生该空气流。该T形臂被提供以放置在从圆片一接合支架部分的枢轴连接的相对边的平衡块，该平衡块由于顶部组件的旋转提供一离心力，该力基本上等于或稍大于转动中圆片-接合支架部分上的离心力。因此，平衡块的离心力趋向于使圆片-接合支架部分夹紧该片部件。也提供以用作升举旋转顶部组件到其中圆片-接合支架部分被放置在第一抑制装置的开口上端部的位置的装置，及第一对喷咀装置被安置在旋转操作过程的第一部分期间将液体射向圆片的两个表面上，而一第二对喷咀装置则在旋转操作过程的第二部分期间将惰性气体射向圆片的两个表面上。实践本发明的各种装置及本发明装置的各种特点和优点，将由下述详细说明本发明的最佳实施例及参考附图而变为明显。图1为按照本发明的旋转干燥器的一顶视图。图2为沿图1中2-2线截取的部分剖面的正视图。
现参照图1和2说明一最佳的旋转干燥器设备的实施例。该旋转干燥器包括一旋转的顶部组件130是放置在一大体上垂直的空心可旋转轴126的上端部。该旋转的顶部组件130包括一个大体上为圆柱体状的空心顶部部件160，该部件被连接在轴126的上端部，并提供从该部件向外延伸的若干个间隔的旋臂对124。若干个T形臂122是枢轴地安装在各旋臂对124之间的123处。各T形臂包括一轴向延伸的圆片-接合支柱部分而在外端部具有一圆片一接合端点125及一延伸到顶部元件160内的径向延伸支柱部分。该T形臂的轴向延伸部分的外端部上的圆片-接合端点125被安置成只接合一圆片的边缘用以在旋转干燥时将圆片夹持在它的位置上。
轴126是通过在其下端部的联接器129连接到步进马达128并由该马达驱动。轴126被提供以中心孔，一传动杆162通过该孔而延伸。该传动杆162在顶部元件160的空腔中有一加宽的上端部分164。该端部分164被提供以一环状凹槽166，该凹槽与T形臂122的径向部分的内端部168接合。一位移装置诸如压缩弹簧170被放置在轴126的上端部中一扩大了的孔172内的环绕传动杆162的上端位置。弹簧170是在压缩在上端部的一个轴臂174与下端部的连接到传动杆162的一轴衬176之间。因此，弹簧170向传动杆162施加一向下的力，以便向下地旋转水平的T形臂122的径向部分，从而把圆片-接合端部125拉向顶部组件的中心而进到圆片-接合位置。传动杆162的下端部延伸到轴126的下端部并用一滑动接合的套筒178来终止。仅在传动杆162的下端部的上方，轴126被提供以一对在直径的相对位置上穿过轴壁的狭槽180。一水平销钉182穿过传动杆162在该点上与传动杆162连接，并穿过轴126中的狭槽180向外延伸，及连接到一轴衬208。
致动装置184(不是电磁线圈就是气缸或液压缸)如图2所示被放置在轴126的远处一边，与轴126并行操作杆(未示出)向上延伸的以电磁线圈或一气缸或液压缸。在传动轴的上端部上提供以一恰好在轴衬208下方其臂围绕轴126的两边延伸的叉形件186。在传动器184工作时，将叉形件被提升与轴衬208接合，并在轴126中升举传动杆162。由于上端部164被提升，T形臂122的径向延伸支柱部分被向上枢轴转动，从而使在臂122的轴向延伸支柱部分的上端部的圆片-接合端点125向外地旋转，从而放松着它们对于圆片的夹持，或预期插入新的圆片到该旋转设备中。当致动器184为断能时，叉形件186被下降，从轴衬208脱开，容许弹簧170迫使传动杆162下降，使臂122的径向延伸支柱部分绕枢轴123转动，从而圆片一接合端点125再回到圆片一接合位置上。
在枢轴123下方臂122的部分127是精心设计以平衡与抵消臂的上部部分在旋转操作期间任何被离心力往外拉而可能产生的减少夹持圆片的力的趋向。最好，该平衡块是这样构成的，使作用于平衡块部分的离心力大体上相等或稍大于在圆片-接合端点125的离心力，从而使平衡块的离心力趋向于使圆片-接合端点用至少相等于，或稍大于单独由弹簧170所提供的力来夹持圆片。
旋转顶部组件130是由第一抑制装置所包围。该装置包括一固定的有一开口的上端部直径较旋转顶部组件的直径更大的圆柱体状收集皿132，使该收集皿能以将于下文叙述的方式向上地移动而接收卸下的圆片。该收集皿132被提供以在邻近T形臂的圆片-接合端点125处的一向下的和向外的倾斜的中间部分133。该收集皿被安排成用以限制任何从圆片上离心地清除的水分并防止这水分逃逸到围绕旋转干燥器的其它设备中，或重新沉积在圆片的表面上。因此，不论任何从圆片的一表面离心排除的固体或液体颗粒在撞击收集皿的倾斜的台肩部分133并被向下偏转到收集皿的底部，在该处由提供在该抑制装置的底部而在图中未示出的适宜的排水装置来清除。
如上所述，已发现在此处叙述的利用旋臂夹持圆片的边缘的离心旋转干燥器类型，会遇到由于旋转的旋臂的离心抽吸作用所产生空气流的问题。已发现该空气流在圆片的周围产生一湍流，该湍流吸入颗粒的液体和/或固体材料，然后再沉积到圆片的表面上。以本发明的设备，这种空气抽吸和湍流空气流大体上被第二抑制装置所消除，该装置包括一固定的内部圆柱体状屏蔽部件200，该部件是放置在围绕顶部组件的径向延伸的臂。该屏蔽部件是安装在轴126的固定外壳206上，并从圆柱体状收集皿132的低下部分向内地进行隔开。圆柱体状屏蔽部件的上端部恰在径向臂124与T形臂122之间的枢轴连接123的上方终止。第二抑制装置的盖罩元件202是安装在顶部组件160上并从其中心向外延伸直至超过T形臂的径向延伸的圆片一接合支架部分而在紧贴屏蔽部件200的上端部处终止。盖罩元件202是安排成与顶部组件一起旋转。如图中所示，该盖罩元件202被提供以倾斜的外围边并在围绕轴向延伸支柱部分被提供以开口使其大小足以容许为接合或脱开一圆片所需完成的运动。
整个旋转组件包括电动机128是安排成可被一气动或液动缸134所升举以便升举圆片一接合端点125到收集皿132之上方用以接收和卸下从旋转干燥器设备中的圆片。该旋转干燥器设备被一对垂直导向杆190支承和导向以作垂直方向的运动。两对轴承座192和194由旋转组件的侧边延伸并提供以支承导向杆190的轴承。气缸134是放置在导向杆190之间，并用一托架196连接到旋转组件的侧边。活塞杆(隐蔽在导向杆190之后)的上端部是固定在旋转组件的安装构架上。因此，当气缸被传动时，它块靠近活塞杆，携带旋转组件一起直至圆片一接合端头125达到收集皿的上部边缘之上方的虚线位置，在此处为一圆片传输机构所达到以便传输圆片到旋转干燥组件或从该组件移走。
提供以两对喷洒喷咀136、138与139、140用以向圆片的两表面进行喷洒。第一对喷咀136和138被安排成向圆片的两表面喷洒干净的液体如水以便在干燥操作过程之前提高一最后的冲洗工作。第二对喷咀139和140向圆片的两表面喷洒惰性气体如氮气以协助圆片旋转干燥过程中进行干燥工作。在一优选的操作过程中，首先以足够长的时间从喷咀136和138用水喷洒来冲洗圆片两表面的过程中圆片是以低转速旋转的，然后，增加电动机的转速以便用喷咀139和140喷洒惰性气体到圆片的两表面协助干燥过程中的离心干燥工作。
由此可见，本发明提供一旋转干燥设备，其优点在于该设备只在圆片边缘上夹持该圆片，且避免了由于旋转的旋臂的空气抽吸作用而重新污染圆片的问题。
旋转干燥器的控制系统由于采用了步进电动机128以控制旋转过程以及圆片-接合臂的停止位置而得利。因此，旋转顶部的停止位置可选择成使得圆片一接合臂不阻挠圆片传输机构从旋转干燥机构取或放圆片的动作。


一用于干燥半导体圆片的旋转干燥设备。其中该圆片只是在其边缘部分被一多个径向延伸臂所接触，且其中提供以用以防止在旋转干燥步骤期间由于该臂的旋转的扇状影响而产生湍流空气流及由于旋转干燥设备本身的操作所搅动的杂质重新污染已清洗干净及干燥的圆片表面。