DE3821067A1 - Rotationstrockner fuer halbleitermaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationstrockner für Halbleitermaterialien gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und dabei speziell auf eine Verbesserung bei bzw. in bezug auf einen solchen Rotationstrockner zum Entfernen von Flussig­ keits- bzw. Wasserresten oder -tropfen auf Oberflächen von Halbleitermaterialien (z.B. plättchen- oder scheibenartige Halbleitermaterialien bzw. Wafer) durch Zentrifugalkraft, um auf diese Weise eine Trocknung zu erreichen.

Unter "Rotationstrockner" wird demnach im Sinne der Erfindung insbesondere ein nach Art einer Zentrifuge arbeitender Trockner verstanden, mit dem Flüssigkeits- oder Wasserreste bzw. -tropfen zum Trocknen der jeweiligen Halbleitermate­ rialien durch Zentrifugalkräfte entfernt und die Halbleiter­ materialien auch durch einen Luftstrom getrocknet werden.

Rotationstrockner dieser Art sind an sich bekannt und bestehen jeweils aus einem Gehäuse und einem in diesem Gehäuse untergebrachten, um eine vertikale Achse rotierend angetriebenen Rotor, wobei der Rotor auf einer Basisplatte eine Vielzahl von dort befestigten Luftleitelementen bzw. -blechen aufweist. Die zu trocknenden Halbleitermaterialien, die üblicherweise auch mit "Wafer" bezeichnet werden, sind in einem Träger untergebracht, der seinerseits in einem ge­ häuseartigen Halteelement angeordnet ist und zusammen mit diesem Halteelement in einem vorbestimmten, zwischen zwei Luftleitelementen gebildeten Bereich in den Rotor eingesetzt wird. Am Gehäuse ist ein Deckel vorgesehen, der über dem Rotor positioniert ist und eine Ansaug- bzw. Eintrittsöffnung aufweist. Das Gehäuse besitzt weiterhin eine Austrittsöffnung oder einen Austrittskanal, die bzw. der an einer geeigneten Stelle der Umfangswand des Gehäuses vorgesehen ist. Durch Zentrifugalkräfte, die durch die Rotationsbewegung des Rotors bedingt sind, werden auf den Oberflächenseiten der Wafer haftende Wassertropfen von diesen weggespritzt bzw. entfernt und die Wafer durch einen Luftstrom getrocknet, der aufgrund des Unterdrucks in der mittleren Zone des Rotors durch die Eintritts- bzw. Ansaugöffnung eintritt, den die Wafer aufnehmenden Träger durchströmt, dann entlang der Umfangswand des Gehäuses fließt und das Gehäuse an der Austrittsöffnung verläßt.

In der bisher verwendeten und auch akzeptierten Technik für die Befestigung eines Trägers für Wafer besitzt entsprechend den Fig. 10 und 11 das Halteelement zur Aufnahme dieses Trägers eine Bodenwand, die mit einer durchgehenden Öffnung für den Luftstrom versehen ist. Der in dem Halteelement untergebrachte Träger liegt dann mit zwei an diesem Träger vorgesehenen Schenkeln gegen beide Seiten der Bodenwand des Halteelementes an. Diese Ausbildung bedingt schwerwiegende Nachteile, die nachfolgend noch erläutert werden.

Da der größte Teil der den Träger durchströmenden Luft radial nach außen strömt und damit senkrecht zu der Bodenwand des Halteelementes, trifft ein erheblicher Teil des Luftstromes auf diese Bodenwand auf und wird von dort, wie auch in der Fig. 11 wiedergegeben ist, wieder reflektiert bzw. entgegen der ursprünglichen Fließrichtung umgelenkt und kann erst anschließend durch die Öffnung im Boden nach außen abfließen. Dies führt zu Vibrationen und einem unstabilen Verhalten, was sich insbesondere auch auf die Wafer im Träger auswirkt. Hierdurch wird dementsprechend unter anderem die mögliche Drehgeschwindigkeit des Rotors stark eingeschränkt. Weiterhin bedingen die Vibrationen unter anderem auch, daß sich vom Träger durch Brechen Teilchen ablösen und/oder der Träger insbesondere auch im Bereich von Nutenkanten oder -flächen abgenutzt bzw. abgerieben wird, so daß die so entstehenden kleinen Partikel als Staub zu einer Verunreinigung bzw. zu einem unerwünschten Niederschlag führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile und Probleme des Standes der Technik zu vermeiden und einen verbesserten Rotationstrockner aufzuzeigen, bei dem der Rotor unter Vermeidung einer Reflexion oder Wirbelbildung des einen Träger durchströmenden Luftstroms sowie unter Vermeidung einer hieraus resultierenden Vibration ein stabiles Verhalten aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rotationstrockner ent­ sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotationstrockners und dabei insbesondere auch des jeweiligen, keinen Boden benötigenden rahmenartigen Halteelementes zur Aufnahme eines Trägers wird ein stabiles, vibrationsfreies Verhalten des umlaufenden Rotors erreicht, so daß einerseits eine Staub­ bildung durch Abrieb oder Bruch vermieden wird, andererseits aber auch wesentlich höhere Drehgeschwindigkeiten für den Rotor möglich sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines Rotors zur Verwendung bei dem Rotationstrockner gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung den Rotationstrockner insgesamt;

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung einen Vertikalschnitt des Rotationstrockners;

Fig. 4 in Teil-Draufsicht einen Träger sowie einen Teil des Rotors;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils des Rotors, von außen her gesehen;

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung ein rahmenartiges Halteelement zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Rotationstrockner;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Stirnwand des Halteelementes gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Träger, der in einem in den Rotor eingesetzten Halteelement untergebracht ist;

Fig. 9 einen Schnitt entsprechend der Linie A-A gemäß Fig. 5;

Fig. 10 in perspektivischer Darstellung ein Halteelement gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 11 in einem Teilschnitt einen Teil des Halteelementes gemäß Fig. 10, zusammen mit einem von diesem Halte­ element aufgenommenen Träger.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert. In den Fig. 2 und 3, die den gesamten Aufbau eines Rotations-Trockners wiedergeben, ist 1 ein Rotor und 2 ein Gehäuse, welches den Rotor 1 umschließt. Ein bewegbarer Deckel 3 ist über dem Gehäuse 2 und oberhalb des Motors 1 angeordnet. Diese Elemente sind in bzw. an einem äußeren Gehäuse 4 vorgesehen. Auf einer Basisplatte 10 des Rotors 1 sind Luftleitbleche oder Luft­ führungen 5 befestigt. Mit Hilfe eines Halterahmens oder -elementes 20 können jeweils Träger 25, in denen die Wafer untergebracht sind, in vorbestimnten Bereichen zwischen den Luftführungen 5 angeordnet werden. Jeder Träger 25 wird in einem Halteelement 20 angeordnet und mit diesem Halteelement am Rotor 1 positioniert. Vorzugsweise sind, wie dargestellt, vier Luftführungen 5 an der Basisplatte vorgesehen, so daß vier Halteelemente 20 in den Rotor 1 eingesetzt werden können. Die Luftführungen 5 bestehen vorzugsweise jeweils aus einer einen rechten Winkel bildenden, gekrümmten Platte oder einem entsprechenden Blech.

Der Deckel 3 besitzt in seinem mittleren Bereich eine Ansaug- oder Eintrittsöffnung 6, die mit einem Luftfilter versehen ist. Die Umfangswand des Gehäuses 2 ist mit einer Austritts­ öffnung 7 versehen, die an einer geeigneten Stelle dieser Umfangswand angeordnet ist. Durch die Drehbewegung des Rotors 1 wird Luft durch die Ansaugöffnung 6 in den Rotor 1 und in das Gehäuse 2 eingeführt, wobei diese Luft dann durch den Innenraum des Gehäuses 2 sowie entlang dieses Innenraumes strömt und anschließend durch die Austrittsöffnung 7 aus­ strömt. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, ist die Basis­ platte 10 des Rotors 1 in ihrer Mitte mit einer Welle 8 verbunden, die von einem Elektromotor oder dgl. Antrieb angetrieben ist. Die Bodenplatte des Gehäuses 2 liegt in ihrem mittleren Bereich, durch den die Welle hindurchreicht, auf einem höheren Niveau als der Umfangsbereich dieser Bodenplatte.

Gemäß der Erfindung sind am Umfang des Rotors 1 jeweils wenigstens ein Paar, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, jedoch bevorzugt jeweils zwei Paare voneinander gegenüber­ liegenden Befestigungsbolzen 11 vorgesehen, und zwar in jedem zwischen zwei Luftführungen 5 gebildeten Bereich für die Anordnung eines Trägers 25, um diesen Träger 25 für die Wafer sowie auch das Halteelement 20 sicher zu halten. Bei jedem Paar von Befestigungsbolzen 11 sind diese Bolzen in ihrer Längsachse achsgleich sowie im Abstand voneinander angeordnet und liegen parallel zu der Basisplatte 10 des Rotors, so daß jeder Befestigungsbolzen 11, der an einem Ende gehalten ist, horizontal liegend vorgesehen ist.

Jeder Befestigungsbolzen 11 besitzt im Bereich seines freien Endes einen Aufnahmeabschnitt 12, wobei die freien Enden der Befestigungsbolzen 11 eines Paares solcher Befestigungsbolzen einander benachbart liegen. Jeder Aufnahmeabschnitt 12 ist so ausgebildet, daß er einen Ansatz oder Schenkel 26 des Trägers 25 aufnehmen kann, wenn dieser Träger mit einem Halteelement 20 positioniert wird, wie dies in den Fig. 4 und 5 darge­ stellt ist. Obwohl jeder Aufnahmeabschnitt 12 für eine besonders einfache Formgebung und Herstellung in der dar­ gestellten Form vorzugsweise von zwei bund- oder flansch­ artigen Abschnitten 12 a gebildet ist, kann jeder Aufnahme­ abschnitt 12 auch eine andere Formgebung oder Ausbildung aufweisen, sofern nur die Möglichkeit einer Aufnahme der Schenkel 26 durch die Aufnahmeabschnitte 12 besteht.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, sind die beiden End- bzw. Stirnwände 20 a des Halteelementes 20 jeweils mit zwei Paaren von Vorsprüngen 23 versehen, und zwar in der Weise, daß die Schenkel 26 an beiden Enden jeweils zwischen einem Paar solcher Vorsprünge 23 aufgenommen sind (Fig. 8). Diese Vorsprünge 23 sind vorzugsweise einstückig durch Preßformen hergestellt. Wenn das Halteelement 20 in seine Position am Rotor gebracht ist, sind die erwähnten Stirnwände 20 a parallel zu der Basisplatte 10 angeordnet. Die Endwände 20 a sind weiterhin vorzugsweise mit Führungselementen 24 ver­ sehen, die in der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Weise einander gegenüberliegen und beim Einführen eines Trägers 25 zur Führung dieses Trägers dienen. Das Halteelement 20 besitzt an beiden, senkrecht zu den Stirnwänden 20 a ver­ laufenden Seiten eine Positionierungs-Ausnehmung oder Öffnung 30, in die jeweils ein an der Luftführung 5 befestigter Stift 13 eingreift.

Wie die Fig. 6 zeigt, besitzt das Halteelement 20 an seinem offenen Bodenbereich weitere Vorsprünge 31, die bei am Rotor 1 positioniertem Halteelement 20 bezogen auf diesen Rotor 1 nach außen positioniert sind. Die Vorsprünge 31 sind so ausgebildet, daß sie jeweils mit einem Abschnitt des je­ weiligen Befestigungsbolzens 11 in der Nähe des befestigten Endes dieses Bolzens und entfernt von dem jeweiligen Auf­ nahmeabschnitt 12 in Eingriff bzw. zur Anlage kommen, wie dies in den Fig. 4 und 9 dargestellt ist. Anstelle jedes Vorsprunges 31 können auch eine vorspringende Kante oder ein stufenförmig verlaufender Abschnitt vorgesehen sein.

Wie die Fig. 1, 3 und 5 zeigen, weist der Rotor 1 weiterhin stangenartige Anlageelemente 15 auf, die senkrecht zur Basisplatte 10 des Rotors verlaufend an dieser befestigt sind und jeweils in Berührungskontakt mit dem Befestigungs- bzw. Haltebolzen 11 stehen, und zwar in der Nähe der Aufnahme­ abschnitte 12. Die Anlageelemente 15 sind zwischen der Basisplatte 10 und einem oberen Ring 16 des Rotors 1 ge­ halten, der (Ring) oberhalb der Basisplatte angeordnet ist. Die erwähnten stangenartigen Anlageelemente 15 dienen zur Aufnahme von Zentrifugalkräften, die auf die Befestigungs­ bolzen 11 ausgeübt werden.

Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, weist das Halteelement 20 zumindest an der dort wiedergegebenen Stirnwand 20 a, be­ vorzugt jedoch an beiden Stirnwänden 20 a einen Vorsprung 28 auf, der zwischen zwei benachbarten stangenartigen Anlage­ elementen 15 aufgenommen werden kann, um hierdurch eine Übertragung ev., in Umfangsrichtung wirkender Kräfte durch die Anlage des Vorsprunges 28 an den Anlageelementen 15 zu erreichen.

Um das Gewicht des Rotors 1 zu verringern und gleichzeitig auch den Luftstrom durch den Rotor 1 zu fördern, ist die Basisplatte 10 gemäß Fig. 1 vorzugsweise mit Öffnungen 17 für einen Luftstromdurchtritt versehen. Diese Öffnungen 17 sind in Bereichen vorgesehen, die von den Luftführungen 5 umgeben sind.

In der beschriebenen Weise ist somit jeder Halterahmen 20 in seiner Position durch die an den Befestigungsbolzen 11 angreifenden Vorsprüngen 31 sowie durch die in die Aus­ nehmungen 30 eingreifenden Stifte 17 gehalten. Jeder Träger 25 ist seinerseits in Position gehalten, und zwar durch die in die Aufnahmeabschnitte 12 der Befestigungsbolzen 11 eingreifenden Schenkel bzw. Ansätze 26 sowie durch die zwischen die Vorsprünge 23 an den Stirnwänden 20 des Halte­ elementes 20 eingreifenden Enden der Ansätze bzw. Schenkel 26.

Zum Rotationstrocknen der Wafer in dem Rotationstrockner werden die zu trocknenden Wafer in einen Träger 25 eingesetzt und im Anschluß daran wird der Träger 25 in einem Halte­ element 20 angeordnet, um ihn hierdurch in der erforderlichen Position am Rotor 1 festzulegen. Nach dem Bewegen, z.B. Verschieben des Deckels 3 in seine geschlossene Position wird der Rotor 1 angetrieben. Auf den Wafern haftende Wassertropfen werden schon beim Starten des Rotors aufgrund der Beschleuni­ gung durch Zentrifugalkraft weggeschleudert. Der mittlere Bereich des Rotors 1 bildet bedingt durch die Rotation eine Zone mit niedrigem Druck, so daß Luft in den Rotor angesaugt wird. Die Luft strömt dabei durch die Ansaugöffnung 6 zu und fließt radial nach außen durch das jeweilige Halteelement bzw. den jeweiligen Halterahmen 20. Dieses, in dem Rotations­ trockner verwendete Halteelement erfordert keine Bodenwände, die den radial nach außen gerichteten Luftstrom behindern.

ln den Fig. 10 und 11 ist ein bekanntes Halteelement wieder­ gegeben, welches eine Bodenwand 22 mit einer dort vorge­ sehenen Öffnung 21 erfordert, wobei diese Bodenwand mit den Ansätzen bzw. Schenkeln des Trägers zusammenwirkt. Diese Bodenwand bei dem bekannten Halteelement behindert den nach außen gerichteten Luftstrom und hat auch zur Folge, daß (wie oben bereits erwähnt wurde) Luft zurückgelenkt bzw. re­ flektiert wird, wie dies in der Fig. 11 mit den Pfeilen 27 angedeutet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erfordert das erfindungsgemäße Halteelement 20 keine der­ artige Bodenwand, und zwar deswegen, weil der Träger sicher durch die Befestigungs- bzw. Haltebolzen 11 gehalten ist. Hierdurch wird der nach außen gerichtete Luftstrom durch das Halteelement 20 und den Träger 25 verbessert. Die das Halteelement 20 durchströmende Luft fließt dann entlang der Umfangswand des Gehäuses 2 und tritt aus der Austrittsöffnung 7 aus. Ein solcher Luftstrom sorgt für ein schnelles und zuverlässiges Trocknen der in den Träger 25 eingebrachten Wafer.

Bei der Erfindung wird somit der Rotor in ruhiger und lagefester Weise angetrieben, und zwar ohne daß ein Umlenken oder Reflektieren der den Träger durchströmenden Luft erfolgt. Dies ermöglicht auch eine Rotation des Rotors 1 mit hoher Geschwindigkeit, ohne daß Vibrationen auftreten.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne daß der die Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.

Claims (8)

1. Rotations-Trockner für Halbleitermaterialien, mit einem Gehäuse, mit einem in diesem Gehäuse angeordneten und rotierend antreibbaren Rotor sowie mit mehreren, von gekrümmten oder abgewinkelten Platten oder Blechen gebildeten und an einer Basisplatte des Rotors vorgese­ henen Luftleitelementen, sowie mit Trägern zur Aufnahme der zu trocknenden Halbleitermaterialien, wobei diese Träger jeweils zusammen mit einem einen solchen Träger aufnehmenden Halteelement an vorbestimmten, zwischen den Luftleitelementen gebildeten Bereichen am Rotor angeordnet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem vorgenannten Bereich wenigstens ein Paar von zwei einander gegenüberliegenden bolzenartigen Befestigungselementen (11) vorgesehen ist, die (Befestigungselemente) mit ihren freien Enden einander benachbart liegen und parallel zur Basisplatte (10) des Rotors (1) verlaufend vorgesehen sind, daß stangenartige Anlageelemente (15) am Rotor vorgesehen sind, die rechtwinklig zur Basisplatte (10) verlaufend an dieser bzw. am Rotor (1) befestigt sind und gegen die sich die Befestigungselemente (11) zur Übertra­ gung von radial nach außen wirkenden und auf die Befesti­ gungselemente (11) ausgeübten Kräften abstützen, daß jedes bolzenartige Befestigungselement (11) im Bereich seines freien Endes einen Aufnahmeabschnitt (12) zur Aufnahme eines Schenkelabschnittes (26) des in einem Halteelement (20) angeordneten Trägers (25) aufweist, und daß jedes bolzenartige Befestigungselement (11) so ausgebildet ist, daß es im Bereich seines anderen befestigten Endes mit einem Abschnitt (31) des Halteelementes (20) zur Anlage und/oder in Eingriff gebracht werden kann, um hierdurch den Träger (25) sowie das Halteelement (20) zu sichern.

2. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (11) jedes Paares solcher Befestigungselemente in vertika­ ler Richtung auf einem gleichen Niveau vorgesehen sind.

3. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den erwähnten Bereichen am Rotor (1) jeweils zwei Paare von bolzen­ artigen Befestigungselementen (11) vorgesehen sind.

4. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden eines Paars von Schenkelabschnitten (26) des Trägers jeweils mit einem Paar von Vorsprüngen (23) in Eingriff stehen, die an Stirnwänden (20 a) des Halteelementes (20) vorgesehen sind.

5. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auf­ nahmeabschnitt eines Befestigungselementes (11) von zwei an diesem Befestigungselement (11) vorgesehenen oder befestigten flansch- oder bundartigen Abschnitten (12 a) gebildet ist.

6. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen ein Befestigungselement (11) anliegende bzw. mit diesem Befestigungselement in Eingriff stehende Abschnitt des Halteelementes (20) ein Vorsprung oder eine vorspringende Kante ist.

7. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) vier auf diesem Rotor befestigte Luftleitelemente (5) aufweist, und daß zwischen diesen Luftleitelementen (5) zwei oder vier der vorgenannten vorbestimmten Bereiche gebildet sind.

8. Rotationstrockner für Halbleitermaterialien nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von einem Luftleitelement (5) umgebene Bereich der Basisplatte (10) des Rotors (1) mit einer Öffnung (17) für einen Luftstrom durch diese Öffnung versehen ist.