DE4026510A1 - Filterkasten zur verwendung bei einem drehtrockner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei bzw. in bezug auf einen Drehtrockner, der dazu dient, an der Ober­ fläche von Halbleiter-Scheiben oder -Wafer vorhandene Wassertropfen oder Wasserreste usw. durch Zentrifugalkraft zu entfernen und diese Wafer zu trocknen. Speziell bezieht sich die Erfindung auf einen Filterkasten für einen solchen Drehtrockner gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Ein Dreh- bzw. Rotationstrockner der vorgenannten Art, der auch als Zentrifuge bezeichnet werden kann, besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse und aus einem in diesem Gehäuse rotierend angeordneten Rotor. Das zu trocknende Halbleitermaterial, welches üblicherweise von Scheiben oder Wafer gebildet ist, wird in einem Träger angeordnet. Der Träger wird dann in einen Halter oder Rahmen eingesetzt, mit dem er an einer vorgegebenen Position am Rotor befestigt wird. Vorgesehen ist weiterhin ein mit einer Ansaugöffnung bzw. mit einer Einlaßöffnung versehenes Deckelelement mit einem Filter oberhalb des Rotors. Das Gehäuse des Dreh­ trockners besitzt an einer geeigneten Position seiner Umfangswand eine Auslaßöffnung. Die Drehbewegung des Rotors erzeugt einen Unterdruck in der mittleren Zone des Rotors, wodurch Luft in den Rotor angesaugt und zwar durch das Filter, um auch eine Filterung der Luft zu erreichen. Die angesaugte bzw. zugeführte Luft strömt durch den Rotor an die Umfangswand des Gehäuses und fließt von dort durch die Auslaßöffnung ab. Auf diese Weise werden die am Rotor vorgesehenen Wafer auch durch den Luftstrom getrocknet.

Bei diesem Verfahren weisen die Halbleiter-Wafer eine elektrostatische Ladung auf, die unerwünschte, nachteilige Einflüsse auf die Halbleiter-Wafer hat, und zwar insbesondere auch dahingehend, daß die Halbleiter-Wafer dazu neigen, Staub oder andere Fremdpartikel anzuziehen.

Eine bekannte Technik zum Entfernen derartiger statischer Elektrizität entspricht dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 62 433/1987. Diese bekannte Anordnung ist in der Fig. 8 wiedergegeben. Bei dieser Anordnung sind einige Korona-Elektroden (c) an geeigneten Positionen am Umfang der Einlaßöffnung des Deckels oberhalb des Rotors vorgesehen. Die genannten Elektroden dienen zur Ionisierung der Luft, die durch das Filter (d) an der Einlaßöffnung zufließt, um auf diese Weise elektrostatische Elektrizität bzw. Ladung an den Wafern zu entfernen. Bei dieser bekannten Anordnung wird aber die Luft, die am mittleren Bereich der Einlaßöffnung sowie auch im Bereich zwischen den Elektroden zuströmt nicht ionisiert, so daß der Anteil an ionisierter Luft nicht ausreicht.

Eine andere bekannte Anordnung ist in der Fig. 9 dargestellt, bei der eine Filterbox bzw. ein Filterkasten (e) oberhalb des Rotors vorgesehen ist. Dieser bekannte Filterkasten besitzt ein ringförmiges Filter (f) sowie Ionisiereinrichtungen (g), die von Korona-Elektroden gebildet sind, welche in gleich­ mäßigen Abständen an der inneren Fläche des Filters ange­ ordnet sind. Obwohl diese Art von Filterkasten den Vorteil hat, daß Filter hoher Qualität, beispielsweise sog. "Hepa- Filter" oder "Ulpa-Filter" verwendbar sind, weist auch dieser Filterkasten erhebliche Nachteile auf, die nachfolgend noch näher beschrieben werden.

Beim Trocknen von Halbleiter-Wafer mit einem Drehtrockner bzw. mit einer Zentrifuge oder Schleuder wird üblicherweise eine hohe elektrostatische Aufladung in der Größenordnung von 30 000 bis 50 000 V an den Halbleiter-Wafer erzeugt. Wie in der Fig. 10 dargestellt ist, existieren zwei Arten von Strömungen für die zugeführte Luft, von denen eine Strömung die Ionisiereinrichtungen (g) passiert oder zumindest so nahe an diesen vorbeiströmt, daß die Luft ionisiert wird, während ein anderer Teil der Luftströmung für eine Ionisierung nicht nahe genug an der Ionisiereinrichtung vorbeifließt. Dem­ entsprechend ist der Anteil an ionisierter Luft unzureichend, was dann auch zu einer unvollständigen, nicht ausreichenden Entfernung elektrostatischer Ladung von den Wafern führt. Hierdurch wird nur eine Reduzierung der elektrostatischen Ladung auf Werte im Bereich zwischen 5 000 bis 10 000 V erreicht. Weiterhin tritt eine Stagnation in der Luftströmung gerade unterhalb des mittleren Bereichs der Unterseite des oberen Abschlusses auf, und zwar bedingt dadurch, daß die untere Fläche dieses oberen Abschlusses bzw. der oberen Platte bei dem bekannten Filterkasten eben ausgebildet ist. Durch diese Stagnation in der Luftströmung kann sich im mittleren Bereich feiner Staub oder Fremdpartikel, die durch das Filter gelangt sind, an der Unterseite der oberen Abschlußplatte anlagern. Dieser angesammelte Staub kann sich dann evtl. von der Unterseite lösen und auf die Wafer gelangen, die im Rotor angeordnet sind und hierdurch ver­ schmutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen verbesserten Filterkasten für einen Drehtrockner aufzuzeigen, der (Filter­ kasten) ein effektives Entfernen von statischer Elektrizität auf Halbleiterwafer ermöglicht und gleichzeitig auch ein Ansammeln von Staub an der Unterseite des oberen Abschlusses bzw. der oberen Abschlußplatte des Filterkastens vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Filterkasten entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Filterkasten ist der innere Bereich, d. h. der innerhalb des Filters angeordnete Bereich der Unterseite des oberen Abschlusses, der bevorzugt von einer oberen Platte oder Deckenplatte gebildet ist, nach unten hin konvex ausgebildet, so daß die Mitte des inneren Bereiches am untersten Abschnitt hiervon gebildet ist. Diese konvexe Form der Unterseite der oberen Abdeckung bewirkt eine Führung der zugeführten Luft an den mittleren, untersten Abschnitt dieser Unterseite und verhindert dadurch zunächst einmal, daß sich Staub an der Unterseite ansammeln kann. Der unterste Abschnitt der Abdeckung ist mit wenigstens einem Element zum Entfernen elektrostatischer Ladung versehen, welches wenigstens eine Ionisiereinrichtung aufweist, um eine Ionisierung der zugeführten Luft zu erreichen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt eines Filterkastens eines Drehtrockners einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Filterkastens gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines Elementes zur Entfernung von elektrostatischer Ladung zur Verwendung bei dem Filterkasten gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt, der als Beispiel eine bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5 in Teildarstellung und in Draufsicht einen Filter zur Verwendung im Filterkasten gemäß der Erfindung;

Fig. 6 und 7 in schematischer Darstellung einen Drehtrockner und einen Filterkasten gemäß der Erfindung, zusammen mit der Luftströmung in diesem Filter­ kasten;

Fig. 8 in schematischer Darstellung und im Vertikalschnitt einen Drehtrockner mit einem Filterkasten gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 9 im Vertikalschnitt den weiteren Typ eines bekannten Filterkastens; und

Fig. 10 in schematischer Darstellung und in Draufsicht den bekannten Filterkasten gemäß Fig. 9.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bevor­ zugte Ausführungsformen näher beschrieben. Fig. 1 zeigt den einen Filterkasten gemäß der Erfindung aufweisenden Teil eines Drehtrockners. Wie in der Figur dargestellt ist, befindet sich dieser Filterkasten am Chassis bzw. Maschinen­ gestell 1 des Drehtrockners. Mit 2 ist der Rotor des Dreh­ trockners bezeichnet. Dieser Rotor 2 ist von einem Gehäuse 3 umschlossen. Eine Ansaugöffnung 4 befindet sich oberhalb des Rotors 2 und eine Auslaßöffnung 5 ist an der Umfangswand des Gehäuses 3 vorgesehen. Der Rotor 2 ist auf einer vertikalen Welle 6 angeordnet und über diese Welle durch einen Elektro­ motor angetrieben. Wie in der Fig. 1 mit den Pfeilen dar­ gestellt ist, fließt die in die Vorrichtung eingeführte Luft in üblicher Weise durch einen Filterkasten 10 und an­ schließend durch die Ansaugöffnung 4 an den Rotor 2. Die Luft durchströmt dann den Rotor 2 und tritt durch die Auslaß­ öffnung 5 aus.

Der Filterkasten 10 umfaßt eine obere Platte 11 und ein unter dieser Platte angeordnetes ringförmiges Filter 12. Die Luft wird von außen nach innen durch das ringförmige Filter 12 geleitet und strömt nach unten in den Rotor 2. Üblicherweise ist ein äußerer Rahmen 13 aus Aluminium oder aus einem mit einer Beschichtung versehenen Blech außerhalb des Filters bzw. dieses Filter umschließend vorgesehen und zwar derart, daß dieser Rahmen hinsichtlich seiner Formgebung der Ober­ seite des Gehäuses 3 entspricht, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Falls es erwünscht ist, kann noch eine Abdeckplatte 14 auf der oberen Platte 11 vorgesehen sein. Die Bezugsziffer 15 bezeichnet ein Verbindungselement, mit dem die obere Platte 11 und die Abdeckplatte 14 mit dem äußeren Rahmen 13 verbunden sind. Vorgesehen ist weiterhin eine ringförmige, mit einer mittleren Öffnung versehene Boden­ platte 16, die unterhalb des Filters 12 angeordnet und mittels Flügelschrauben 17 am äußeren Rahmen 13 befestigt ist. Mit 18 ist in den Figuren ein Dichtungsring bezeichnet.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht ein besonderes Merkmal des Filterkastens 10 in der oberen Platte 11, die an ihrer Unterseite eine nach unten gerichtete konvexe Form bzw. nach unten gerichteten konvexen Bereich 11a derart aufweist, daß der mittlere Abschnitt den untersten Teil des Bereichs bzw. der Unterseite der Platte 11 bildet. Der mittlere, unterste Abschnitt der Unterseite der oberen Platte 11 ist mit einem Element 20 versehen, welches zum Entfernen von elektrostatischer Ladung dient und eine oder mehrere ioni­ sierte Einrichtungen aufweist.

Das Element 20 besitzt einen Körper, der aus Fluorharz, Fluorkunststoff, Polypropylen oder Vinylchlorid hergestellt ist und der, wie in der Fig. 3 dargestellt, vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet ist. Das Element 20 ist weiterhin mit einer oder mehreren Ionisiereinrichtungen 21 an seinem Umfang versehen. Bevorzugt weist das Element 20 eine Vielzahl solcher Einrichtungen auf, und zwar speziell drei oder vier Ionisiereinrichtungen 21, die in gleichmäßigen Abständen um den Körper des Elementes 20 verteilt sind. Die Ionisier­ einrichtungen 21 besitzen jeweils Eletroden 21a und 21b, um zwischen diesen eine Korona-Entladung zu erzeugen, die zum Ionisieren der benachbarten Luft dient. Das Element 20 besitzt an seinem oberen Ende einen Befestigungsabschnitt 22, um mit diesem an dem mittleren, untersten Abschnitt bzw. Bereich der konvexen Unterseite 11a der oberen Platte 11 befestigt zu werden, und zwar bevorzugt durch Einschrauben usw. Die jeweiligen Ionisiereinrichtungen 21 sind bevorzugt mit ihren Achsen parallel zu der Achse des Elementes 20 angeordnet, wie dies in den Figuren dargestellt ist.

In üblicher Weise besteht die untere Platte 11 aus einem Metall, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus rostfreiem Stahl. Die konvexe Form wird vorzugsweise durch entsprechendes Tiefziehen erzeugt. In diesem Fall wird dann die konvexe Fläche 11a gleichzeitig mit der übrigen Form­ gebung der oberen Platte erhalten. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer oberen Platte, die in einem Tiefziehprozeß hergestellt wurde. Um eine geeignete konvexe Fläche 11a bzw. einen geeigneten konvexen Abschnitt zu erhalten, ist dieser in Höhe h etwa 1/4-2/3 der Höhe H des Filters 12, bevorzugt 1/3-1/2 der Höhe H. Dieser konvexe Abschnitt 11a kann aber auch von einem konvex geformten Block gebildet sein, der in geeigneter Weise an der Unterseite der oberen Platte 11 befestigt ist, beispielsweise mittels Schrauben usw.

Als Filter 12 wird wie beim Stand der Technik ein Hepa- Filter, welches normalerweise Staub oder Partikel größer als 0,3 u zurückhalten kann, oder ein Ulpa-Filter verwendet, welche Staub oder Partikel größer als 0,1 u zurückhalten kann. Wie in der Fig. 5 dargestellt ist, bestehen solche Filter im wesentlichen aus einem Fasermaterial 12a sowie aus Separatoren 12b. Das faserförmige Material ist nach Art eines Gewebes dicht anschließend mit den Separatoren verflochten, so daß sich insgesamt ein Ring ergibt. Das faserförmige Material 12a besteht üblicherweise aus Glasfaserpapier und die Separatoren 12b sind aus Karton oder Aluminium herge­ stellt. Selbstverständlich kann anstelle eines solchen Filters auch ein anderes Filter mit einer anderen, abweichen­ den Ausbildung verwendet werden.

Beim Betrieb des Drehtrockners wird aufgrund der Rotation des Rotors 2 Luft durch den Filterkasten 10 in den Rotor 2 eingeführt. Die eingebrachte Luft passiert das Filter 12 und wird durch die konvexe Unterseite der unteren Platte 11 derart geleitet, daß diese Luft entlang der konvexen Ober­ fläche strömt und dann in Kontakt mit oder aber in die Nähe des Elementes 20 gelangt, welches an dem untersten Abschnitt der konvexen Oberfläche vorgesehen ist, so daß die Luft wirksam ionisiert wird und nach unten in den Rotor 2 fließt.

Falls der Rotor 2 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit beispielsweise mit 300 bis 400 Umdrehungen pro Minute umläuft, wird der in den Rotor 2 durch den Filterkasten 10 fließende Luftstrom nahezu gleichmäßig über die Ansaugöffnung 4 bzw. deren Querschnitt verteilt, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Bei einer höheren Drehgeschwindigkeit im Bereich zwischen 800 und 1200 U/min, bei der (Drehgeschwin­ digkeit) diese Art von Rotationstrockner üblicherweise betrieben wird, konzentriert sich die Luftströmung vom Inneren des Filterkastens 10 an den Rotor im wesentlichen auf den zentralen Bereich dieses Strömungsweges, wie dies in der Fig. 7 dargestellt ist, so daß der größte Teil der zuge­ führten Luft das Element 20 berührt oder aber dicht an diesem Element 20 vorbeiströmt. Aus diesem Grunde wird der größte Teil der zugeführten Luft ionisiert. Weiterhin ergibt sich in bezug auf die Luftströmung auch keine Stagnation oder kein Totraum im Filterkasten am mittleren Bereich der Innenfläche der oberen Platte 11. In diesem Fall befindet sich das untere Ende des Elementes 20 vorzugsweise auf einem Niveau, welches etwas unterhalb der Unterseite des Filters 12 liegt. Die Halbleiterscheiben bzw. Wafer, die im Rotor 2 angeordnet sind, werden mit der diesen Rotor beströmenden Luft ge­ trocknet, wobei elektrostatische Aufladungen der Halbleiter­ wafer durch die ionisierte Luft beseitigt werden. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Filterkastens läßt sich die elektrostatische Aufladung, die an den Halbleiter-Wafer nach dem Trocknen mit dem Drehtrockner verbleibt, auf Werte von 1000 V oder weniger reduzieren, während bei herkömmlichen Einrichtungen eine Reduzierung der elektrostatischen Auf­ ladung allenfalls auf 5 000 bis 10 000 V erreicht wird.

Wie oben ausgeführt wurde, ist es durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Filterkastens möglich, die elektrostatische Aufladung an Halbleiter-Wafern zu reduzieren und damit unerwünschte bzw. nachteilige Einflüsse einer elektrostati­ schen Aufladung auf die Wafer zu vermeiden. Zusätzlich hierzu wird erreicht, daß keine Stagnation von Luft an der unteren Fläche der oberen Platte des Filterkastens auftritt, so daß hiermit auch eine Ansammlung von feinem Staub an der Unter­ seite des oberen Abschlusses des Filterkastens vermieden wird. Hiermit ist es möglich, Halbleiterwafer wesentlich effektiver zu trocknen.

Die Erfindung wurde voranstehend beschrieben. Für einen Fachmann ist es klar, daß zahlreiche Änderungen und Modi­ fikationen hierzu möglich sind, ohne daß dadurch der Kern der Erfindung verlassen wird.

Claims (4)

1. Filterkasten für einen Dreh- oder Rotationstrockner, der zum Trocknen von Halbleiter-Wafer verwendet wird, wobei der Filterkasten einen oberen, vorzugsweise von einer oberen Platte gebildeten Abschluß sowie einen unteren, vorzugsweise von einer unteren Platte gebildeten Abschluß sowie ein zwischen dem oberen und dem unteren Abschluß angeordnetes ringförmiges Filter aufweist, durch welches Luft in den Drehtrockner von einer oberen Zone dieses Drehtrockners eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (11a) der Unterseite des oberen Ab­ schlusses (11) innerhalb des ringförmigen Filters (12) nach unten verlaufend konvex derart ausgebildet ist, daß die Mitte des inneren Bereichs (11a) den untersten Teil dieses Bereichs bildet, und daß der unterste Teil des oberen Abschlusses (11) mit wenigstens einem Element (20) zum Entfernen von statischer Elektrizität bzw. elektro­ statischer Ladung versehen ist, welches Mittel (21) zum Ionisieren aufweist, so daß die zugeführte Luft an die Mittel zum Ionisieren geleitet wird, um eine Ionisierung der Luft zu erreichen.

2. Filterkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (20) zur Entfernung von elektrostatischer Ladung zylinderförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von Ionisiereinrichtungen (21) aufweist, die in gleichen Winkelabständen voneinander vorgesehen sind.

3. Filterkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Element (20) zur Entfernung elektro­ statischer Ladung in vertikaler Richtung angeordnet ist, und zwar mit seinem unteren Ende auf einem Niveau unter­ halb des unteren Abschlusses bzw. der Bodenplatte (16).

4. Filterkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvexität der Unterseite des oberen Abschlusses bzw. der oberen Platte (11) von einer gewölbten Fläche (11a) gebildet ist.