DE69331912T2

DE69331912T2 - Zentrifugal-Reinigungsvorrichtung für Waferbehälter

Info

Publication number: DE69331912T2
Application number: DE69331912T
Authority: DE
Original assignee: Semitool Inc
Current assignee: Semitool Inc
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: EP0776027A2; DE69313277T2; AU4527993A; HK1002262A1; EP0776027A3; US5738128A; DE69331912D1; EP1191575A3; JPH07505260A; ATE217445T1; WO1993026035A1; US5562113A; ATE157196T1; EP0702397B1; EP0641483B1; US5972127A; EP0702397A2; EP0641483A1; EP1191575A2; EP0702397A3

Description

Bei dem technischen Gebiet dieser Erfindung handelt es sich um Reinigungsvorrichtungen zum Spülen und Trocknen von Trägern, die dazu dienen, Halbleiter-Wafer, -Substrate, Flachanzeigen und ähnliche Gegenstände, welche nach einer extrem geringen Kontamination verlangen, zu halten und zu verarbeiten.
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilungsanmeldung der Anmeldung EP-A- 0641483.
Die Verarbeitung von Halbleiter-Wafern und -Substraten ist äußerst empfindlich hinsichtlich Kontaminationsproblemen. Dies gilt auch für Fotomasken, Flachanzeigen, Datendisketten und andere Gegenstände der Halbleiterindustrie. Diese Gegenstände verlangen nach extrem geringen Kontaminationswerten. Selbst geringfügige Kontaminationen können Fehler bei der Verarbeitung dieser Wafergegenstände geringer Kontamination hervorrufen. Somit ist es notwendig, einen hohen Reinheitsgrad bei allen oder nahezu allen Herstellungsstufen aufrechtzuerhalten.
Halbleiter-Wafer, -Substrate, Fotomasken, Flachanzeigen und andere, ähnliche Wafer-Produkte geringer Kontamination werden typischerweise in Gruppen verarbeitet. Die gruppenweise Handhabung kann während des gesamten Herstellungsprozesses oder bei einem oder mehreren Herstellungsschritten oder damit in Zusammenhang stehenden Handhabungsgängen erfolgen. Bei der gruppenweisen Verarbeitung dieser Art wird nahezu immer irgendeine Art von Träger oder Trägern dazu benutzt, die dünnen, waferartigen Materialien bei der Verarbeitung zu halten.
Bei der gruppenweisen Verarbeitung von Halbleiter-Substraten und -Wafern wird ein Wafer-Träger zum Halten einer Gruppe dieser Gegenstände benutzt. Die Wafer-Träger können unterschiedliche Formen haben und werden insbesondere als Wafer- Boot bezeichnet. Bei vielen Anwendungen besteht das Wafer-Boot aus einem geeigneten polymeren Material wie z. B. Polypropylen oder TEFLON ® Fluorpolymer. Die Seiten und manchmal der Boden des Wafer-Bootes haben Schlitze zur Aufnahme und Positionierung der Wafer in einer beabstandeten Anordnung, bei der die Stirnseiten der Wafer benachbart zueinander liegen. Typischerweise sind die zentralen Achsen der Wafer zueinander ausgerichtet. Die Wafer werden beispielsweise von der Seite oder von oben in das Boot gleitend eingeschoben und durch eine auswärtsgerichtete Gleitbewegung entfernt. Die Aufnahmeschlitze in dem Wafer-Boot sind flach, so dass der Wafer nur an den Umfangsrändern und längs eines sich vom Umfang nach innen erstreckenden, dünnen Bandes erfasst wird.
Wafer-Träger können auch in Form von Schutzgehäusen oder -kästen vorgesehen werden, in denen die Wafer bei ihrer Bewegung innerhalb der Verarbeitungsstätte gehalten und gegen eine Kontamination geschützt werden. Wafer-Trägern dieser Art wird häufig eine Form zum Halten eines Wafer-Bootes einer komplementären Form verliehen. Die komplementäre Form des schützenden Wafer-Träger-Kastens und des Wafer-Träger-Bootes ermöglichen es, das Wafer-Boot und die abgestützten Wafer vollständig zu umschließen und während des Transports in allen Richtungen in ihrer Lage zu halten.
Die Herstellung der Wafer-Träger umfasst auch ihre Reinigung. Die Reinigung von wafertragenden Kästen und wafertragenden Booten ist schwierig, da sie typischerweise Merkmale wie Schlitze, Nuten oder Öffnungen umfassen, die sich kaum vollständig reinigen lassen. Dies wird noch erheblich erschwert durch die extrem geringen Kontaminationswerte, welche zulässig sind bei Gegenständen, die direkt oder indirekt bei der Bearbeitung von Wafer-Gegenständen verwendet werden. Staub, Metallteilchen, Öl und andere organischen Chemikalien können an den Oberflächen der Gießformen oder anderen Herstellungswerkzeugen, die bei der Herstellung von Wafer- Trägern verwendet werden, vorhanden sein. Eine völlige Reinigung der Wafer-Träger bis auf die extrem niedrigen Kontaminationswerte ist ebenfalls schwierig. Die Reinigung der Wafer-Träger zur Verwendung in der Halbleiterverarbeitung ist eine Aufgabe, die in einigen Fällen nahezu so schwierig ist wie die mechanische Herstellung des Gegenstandes.
In dem Patent Abstract of Japan, Vol. 13, No. 352, (E-801) und JP-A-1 111 338 (Sony Corp.) werden Halbleiter-Wafer in der Weise gereinigt, dass sie auf einem Rotor innerhalb einer Kammer gedreht werden, während sie abwechselnd mit Alkohol und Wasser besprüht werden.
In den Patent Abstracts of Japan, Vol. 13, No. 496 (E-843) und JP-A-01 199431 werden Halbleiter-Wafer ebenfalls dadurch gereinigt, dass sie auf einem Rotor innerhalb einer Kammer gedreht werden, während sie abwechselnd mit Alkohol und Wasser besprüht werden. Die Wafer werden anschließend dadurch getrocknet, dass Trocknungsgas durch dieselben Düsen, die für die Flüssigkeitsbesprühung verwendet werden, gesprüht wird.
In der DE-A-38 15 018 werden Halbleiter-Wafer mit Flüssigkeit besprüht, während sie unter Verwendung von Düsen in einem Bogen geschwungen werden. Anschließend werden die Wafer gedreht, während Trocknungsgas unter Verwendung derselben Düsen über sie geblasen wird.
In der US-A-3 853 622 werden Teile sterilisiert und in einer Trommel getrocknet. Waschen, Spülen und Sterilisieren (unter Verwendung von überhitztem Dampf) werden durchgeführt, wobei die Trommel mit einer ersten, niedrigen Drehzahl gedreht wird. Luft wird dann in die Trommel gesaugt, während die Trommel mit einer zweiten, höheren Drehzahl gedreht wird.
Die US-A-4 456 022 beschreibt eine Besteck-Waschmaschine mit einem drehbaren Träger für Besteckteile wie z. B. Schneidwaren. Während der Träger gedreht wird, werden die Besteckteile mit Wasch- und Sanitärfluid und dann mit Spülfluid besprüht. Schließlich wird Trocknungsluft über die Besteckteile geblasen.
Die EP-A-0 292 090 (Semitool, Inc.) offenbart ein Spül-Trocknungssystem für Halbleiter-Wafer, bei dem eine Wafer-Kassette auf einer auskragenden Rotoranordnung innerhalb einer entfernbaren Heizkammerschüssel angeordnet ist. Die Rotorachse ist geneigt, um das Abführen des Reinigungsmediums unter Schwerkraftwirkung zu unterstützen.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft diese Erfindung eine Zentrifugal-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von in der Halbleiterverarbeitung verwendeten Trägern, mit einem Verarbeitungsbehälter, der eine Verarbeitungskammer bildet; einem Rotor, der innerhalb der Verarbeitungskammer um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei der Rotor einen Käfig umfasst, der eine obere Wand mit Öffnungen hat, welcher Rotor innerhalb der Verarbeitungskammer in aufrechter Lage angeordnet ist; mehreren Trägerabstützungen, die mit dem Käfig des Rotors verbunden sind, um Träger während der Zentrifugalreinigung zu halten; einem Rotorantrieb zum gesteuerten Drehen des Rotors; einer primären Trocknungsgaszufuhr zum Zuführen von Trocknungsgas zu der Verarbeitungskammer, mit einer Trocknungsgas-Sammelkammer; einer oberen Trocknungsgaszuführung, die in einer oberen Wand des Verarbeitungsbehälters angeordnet ist und eine Verbindung zwischen der Sammelkammer und dem Verarbeitungsbehälter herstellt, mindestens einem Trocknungsgasfilter zum Ausfiltern von Kontaminierungen aus dem der Trocknungsgassammelkammer zugeführten Trocknungsgas, und mehreren inneren Flüssigkeitszufuhrdüsen und mehreren inneren Trocknungsgasdüsen, die zwischen der Drehachse des Rotors und dem Käfig vorgesehen sind, um Reinigungsflüssigkeit und sekundäres Trocknungsgas nach außen bezüglich der Drehachse in Richtung auf in den Trägerabstützungen gehaltene Träger zu leiten; mehreren äußeren Flüssigkeitszufuhrdüsen und mehreren äußeren Trocknungsgasdüsen zum Leiten von Reinigungsflüssigkeit und sekundärem Trocknungsgas nach innen bezüglich der Drehachse in Richtung auf in den Trägerabstützungen gehaltene Träger; und Ablassmitteln zum Ablassen von Trocknungsgas und Reinigungsflüssigkeit aus der Verarbeitungskammer, wobei die Ablassmittel am Boden des Verarbeitungsbehälters angeordnet sind; wobei die obere Trocknungsgasöffnung in der oberen Wand des Verarbeitungsbehälters angeordnet ist und der Bereich der oberen Trocknungsgasöffnung sehr viel größer als der der sekundären Trocknungsgasdüsen ist, wodurch die Drehbewegung des Rotors bewirkt, dass gefiltertes Trocknungsgas unter Zentrifugalkraftwirkung aus der Sammelkammer in die Verarbeitungskammer zugeführt wird durch die obere primäre Trocknungsgaszuführöffnung und die mit Öffnung versehene obere Wand des Käfigs und nach unten sowie ferner aus dem Inneren des Rotors nach außen über die in den Trägerabstützungen gehaltene Träger und in Richtung auf die Seitenwand des Verarbeitungsbehälters.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft diese Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiter-Wafer-Trägern in einer Zentrifugal-Reinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, welches Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen einer Zufuhr von sekundärem Trocknungsgas zu den inneren und äußeren Trocknungsgasdüsen; Sprühen des sekundären Trocknungsgases aus den Düsen auf die Träger; und gleichzeitiges Induzieren eines Stromes des primären Trocknungsgases nach unten durch die Verarbeitungskammer und radial nach außen in Richtung auf die Seitenwände der Verarbeitungskammer, zumindest teilweise über eine Zentrifugalwirkung des rotierenden Rotors, um in der Luft enthaltene teilchenförmige Verschmutzungen von den Trägern wegzutragen.
Bevorzugte Merkmale des ersten Aspektes der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen 2 bis 8 wiedergegeben und bevorzugte Merkmale des zweiten Anspektes der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen 10 und 11 wiedergegeben.
Eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen werden im folgenden kurz beschrieben.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Rückansicht der Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 3 ist eine linke Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 4 ist eine rechte Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 6 ist eine Rückansicht der Vorrichtung in Fig. 1, bei der Teile zu Veranschaulichungszwecken weggelassen wurden,
Fig. 7 ist eine weitere Rückansicht der Vorrichtung in Fig. 1, bei der weitere Teile zu Veranschaulichungszwecken weggelassen wurden,
Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht ausgewählter Teile der Vorrichtung in Fig. 1 zum Zeigen der Rotor- und Antriebskonstruktion,
Fig. 8A ist eine Längsschnittansicht, die einen Teil der Fig. 8 in vergrößertem Maßstab zeigt,
Fig. 8B ist eine Längsschnittansicht, die einen Teil der Fig. 8 in vergrößertem Maßstab zeigt,
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 7,
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Rotor allein,
Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Wafer-Träger-Abstützungskonstruktion für die Vorrichtung in Fig. 1, welche für sich allein zusammen mit der Rotoranordnung dargestellt ist,
Fig. 12 ist eine Detailansicht, die eine bevorzugte Türkonstruktion für die Vorrichtung der Fig. 1 für sich allein von oben zeigt,
Fig. 13 ist eine Detailansicht, die die bevorzugte Türkonstruktion der Fig. 12 für sich allein von vorne zeigt.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte zentrifugale Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung 20 gemäß dieser Erfindung. Die Vorrichtung umfasst einen Verarbeitungsbehälter 21 und einen Rahmen 22. Der Rahmen 22 besitzt eine Anzahl von Rahmenteilen 23, die sowohl vertikal wie auch horizontal verlaufen und miteinander verbunden sind, um eine Anordnung zu bilden, die als "Gerippe" der Vorrichtung 20 dient. Äußere Deckplatten 24 sind zwischen den Rahmenteilen unter Verwendung geeigneter Befestigungselemente lösbar angebracht. Wie gezeigt, sind die Deckplatten dazu geeignet, in einfacher Weise gelöst und unter Verwendung eines Plattenbefestigungssystems wieder eingebaut zu werden. Das Plattenbefestigungssystem umfasst vorteilhafterweise Plattenverriegelungseinheiten, die zum gesteuerten Verriegeln und Entriegeln der Deckplatten Betätigungsglieder 25 verwenden. Die Betätigungsglieder 25 sind in mechanischer Weise mit Verriegelungszapfen (nicht gezeigt) verbunden, welche mit den Rahmenteilen 23 an geeigneten Stellen in Eingriff stehen. Die Deckplatten können zeitweise entfernt werden, um innere Bestandteile warten zu können. Die Anordnung aus Rahmen 22 und Deckplatten 24 bilden gemeinsam das Äußere bzw. die Außenflächen der Reinigungsvorrichtung 20.
Die Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung 20 umfasst eine Vorderseite 26, eine Rückseite 27, eine rechte Seite 28, eine linke Seite 29, eine Oberseite 30 und eine Unterseite 31. Die Vorderseite 26 weist einen zugehörigen Einlassverschluss bzw. eine erste Tür 33 auf, die steuerbar ist, um eine erste Öffnung bzw. einen Einlass 34 in der Seitenwand des Verarbeitungsbehälters 21 zu öffnen und zu schließen. Die Rückseite 27 weist einen zugehörigen Auslassverschluß bzw. eine zweite Tür 35 auf, die steuerbar ist, um eine zweite Öffnung bzw. einen Auslass 36 in der Seitenwand des Verarbeitungsbehälters 31 zu öffnen und zu schließen. Die Fig. 1 und 2 zeigen Türen 33 und 35 in vollständig geschlossener Stellung, in der der Einlass und Auslass 34 bzw. 36 geschlossen und zum Unterbinden einer Strömungsmittelleckage praktisch abgedichtet sind.
Die Fig. 13 zeigt" dass die Türen 33 und 35 vorzugsweise auf einer Türlagereinrichtung mit oberen und unteren Führungen 38 und 39 gelagert sind. Die Führungen 38 und 39 sind vorteilhafterweise mit inneren und äußeren vertikalen Verbindungsstangen 41 und 40 verbunden. Die innere Verbindungsstange 41 besitzt Lageransätze 43, die in am Rahmen 22 angebrachten Lagerblöcken 44 (s. Fig. 6) abgestützt sind. Die Lagereinheiten für die Türen 33 und 35 sind hinter den benachbarten zentralen Deckplatten 24a und 24b angebracht. Die Ecken der Türen 33 und 35 sind mit Rollen 42 versehen, welche auf den Führungen 38 und 39 laufen. Die Türen 33 und 35 werden vorzugsweise durch pneumatische Stellzylinder 37 relativ zu den Türlagereinheiten betätigt. Die Türlagereinheiten und Türen werden nach innen geschwenkt, um eine Abdichtung am Umfangsflansch des Einlasses und Auslasses zu bilden. Dies erfolgt durch gesteuertes Verschwenken der Türlagereinheiten unter Verwendung einer Schwenkbetätigungsvorrichtung 55, welche vorzugsweise ein pneumatischer Stellzylinder ist, welcher zwischen der äußeren, vertikalen Stange 40 und einem benachbarten Rahmenteil 23 (in Fig. 12 gestrichelt dargestellt) verläuft.
Die Tür wird in der folgenden Weise betätigt. Die Schwenkbetätigungsvorrichtung 45 wird in einer ausgefahrenen Stellung gehalten, bis die Tür 33 vollständig in Richtung auf die äußere vertikale Stange 40 ausgefahren wurde. Die Schwenkbetätigungsvorrichtung wird dann betätigt, um die von der Tür und der Türlagereinheit gebildete Anordnung zurückzuziehen. Umgekehrt wird beim Öffnen der Tür die Schwenkbetätigungsvorrichtung zunächst ausgefahren, um die Anordnung als Tür und Lagereinheit aus dem Verarbeitungsbehälter heraus nach außen zu bewegen. Daraufhin wird die Tür auf den Führungen 38 und 39 verschoben und in Richtung auf die innere, vertikale Stange 41 zurückgezogen.
Die Unterseite 31 der Vorrichtung 20 ist vorteilhafterweise mit einer Gruppe von Rollen 48 versehen, die mit dem Rahmen 22 in der Nähe der unteren Ecken verbunden ist. Die unteren Ecken der Vorrichtung 20 sind außerdem vorzugweise mit aus- und zurückziehbaren Stabilisierungselementen 49 versehen. Die Stabilisierungselemente haben einen festgelegten oberen Teil 49a, der mit dem Rahmen verbunden ist. Ein unterer, ausfahrbarer Teil 49b wird relativ zu dem oberen Teil verstellt. Die Vorrichtung 20 kann somit an eine geeignete Stelle gerollt werden. Danach können die Stabilisierungselemente ausgefahren werden, um das Gewicht der Vorrichtung von den Rollen 48 auf die Stabilisierungselemente zu übertragen und dadurch für eine erhöhte Stabilität zu sorgen.
Fig. 1 zeigt, dass die Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung 20 drei Abschnitte 51-53 aufweist; sie werden hier als der obere oder erste Abschnitt 51, der mittlere oder zweite Abschnitt 52 und der untere oder dritte Abschnitt 53 bezeichnet. Der obere bzw. erste Abschnitt 51 umfasst ein primäres Trocknungsgas-Behandlungssystem. Das primäre Trocknungsgas-Behandlungssystem umfasst ein geeignetes, primäres Trocknungsgasfilter 55, das in Fig. 2 gezeigt ist. Das Filter 55 sitzt in den äußeren Teilen der Trocknungsgas-Sammelkammer 57. Fig. 6 zeigt, dass die bevorzugte Konstruktion der Sammelkammer einen Filteranschlag 67 umfasst, der um das Innere der Sammelkammer herum verläuft, und zwar angrenzend, jedoch mit Abstand zu der Filteröffnung 58. Das Filter 55 wird in die Sammelkammer eingesetzt und durch den Filteranschlag 67 teilweise gehalten. Zwei Verbindungsglieder 68 sind vorteilhafterweise an den Seiten der Filteröffnung 58 vorgesehen, um bei der Halterung einer Deckplatte mitzuhelfen, die auch dazu dient, die Außenseite des Filters abzustützen und das Filter in der Einbaustellung zu halten.
Bei einer typischen Anwendung befindet sich der Auslass bzw. die Rückseite 27 der Vorrichtung innerhalb eines sauberen Raumes oder einer ähnlichen Umgebung geringer Kontamination. Luft kann aus dem sauberen Raum durch das Filter 55 gezogen werden. Das Filter 55 ist vorzugsweise ein HEPA-Filter oder anderes geeignetes Filter, das in der Lage ist, sehr kleines, teilchenförmiges Material mit hohem Wirkungsgrad zu entfernen. Das Filter 55 ist mit einem relativ großen Oberflächenbereich versehen, um den Druckabfall, der bei der Bewegung der Luft oder eines anderen Trocknungsgases durch es hindurch auftritt, zu minimieren. Dies hilft dabei mit, auf ein spezielles, eigenes Trocknungsluftgebläse verzichten zu können, welches anderenfalls die Teilchenkontamination verstärken würde. Eine Kontamination könnte in dem Primärtrocknungsgas-Strömungsweg auftreten, falls ein spezielles, eigenes Trocknungsgasgebläse vorgesehen würde. Solch eine hypothetische Konstruktion könnte auch zu einer Kontaminierung der inneren Verarbeitungskammer 47 des Behälters 21 führen. Primärtrocknungsgas strömt durch die Verarbeitungskammer, um Feuchtigkeit zu entfernen. Ein hypothetisches Gebläse und ein zugehöriger Antriebsmotor, die eigens dazu vorgesehen wären, Primärtrocknungsgas oder anderes Trocknungsgas zu fördern, würde auch zu einer erheblichen Kontaminierung innerhalb oder angrenzend zu der Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung führen. Diese Kontaminierung außerhalb des Verarbeitungsbehälters 21 bewirkt nichtsdestoweniger, dass teilchenförmiges Material in die Verarbeitungskammer eindringt und verhindert, dass die bei der Verarbeitung von Halbleiter- und anderen Wafer-Produkten erforderlichen, extrem niedrigen Kontaminationswerte eingehalten werden können.
Fig. 6 zeigt, dass der obere Abschnitt S 1 der Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung ferner eine Trocknungsgas-Heizvorrichtung 56 umfasst. Die Heizvorrichtung 56 ist innerhalb einer Primärtrocknungsgas-Sammelkammer 57 angeordnet. Die Sammelkammer 57 dient als Trocknungsgasumhüllung und -leitung. Luft oder ein anderes Trocknungsgas strömt durch das Filter 55. Das Filter 55 ist innerhalb einer Sammelkammer-Einlassöffnung S 8 untergebracht, die im wesentlichen die gesamte Seite der Sammelkammer bildet. Gefilterte Luft, die in der Sammelkammer ankommt, strömt um die Heizvorrichtung 56 herum. Luft innerhalb der Sammelkammer strömt außerdem nach unten durch eine zentrale Heizvorrichtungs-Öffnung 61, die sich durch den unteren Abschnitt 62 der Heizvorrichtung erstreckt. Die Heizvorrichtung 56 hat ferner einen oberen Abschnitt 59, der mit einem Deckel versehen ist, welcher Drahtanschlüsse einschließt und eine Anordnung aus beabstandeten, parallelen, elektrischen Widerstands-Heizelementen 60 trägt, die innerhalb des unteren Abschnittes der Heizvorrichtung quer über der zentralen Öffnung 61 untergebracht sind. Jedes Heizelemente 60 ist vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rippen versehen, um die Wärmeübertragung an die darüber strömende Luft bzw. ein anderes Primärtrocknungsgas zu verbessern.
Luft strömt nach unten durch die zentrale Heizvorrichtungsöffnung 61 und aus der Sammelkammer durch eine Sammelkammer-Auslassöffnung 63 in dem zentralen Boden der Sammelkammer. Die Sammelkammer-Auslassöffnung ist zu einem oberen Durchlass 65 des Verarbeitungsbehälters (Fig. 7) hin offen. Die Öffnung 63 und der obere Durchlass 65 ermöglichen es, dass gefiltertes, erwärmtes Trocknungsgas aus der Sammelkammer in den Verarbeitungsbehälter an einer Stelle strömt, die im wesentlichen zu der zentralen Achse der Verarbeitungskammer und der Dreh- und Längsachse des Rotors 70 ausgerichtet ist.
Die Primärtrocknungsgas-Sammelkammer 57 ist außerdem vorzugsweise mit einem Entstörer 66 für elektrostatische Aufladungen versehen. Der Entstörer 66 kann irgendeine handelsübliche Entstörvorrichtung sein. Vorzugsweise besitzt er freiliegende Elektroden, die auf das elektrische Sollpotential aufgeladen werden, um die durch die Bewegung des Trocknungsgases durch die Sammelkammer 57 und die zugehörigen Oberflächen der Sammelkammer und der eingeschlossenen Heizvorrichtung 56 erzeugte elektrostatische Aufladung zu neutralisieren. Die hierbei verwendeten speziellen Betriebsparameter können je nach Umgebung und klimatischen Bedingungen variieren.
Fig. 6 zeigt, dass der mittlere bzw. zweite Abschnitt 52 den Verarbeitungsbehälter 21 umfasst. Der Verarbeitungsbehälter 21 ist an dem Rahmen 22 unter Verwendung geeigneter Befestigungselemente (nicht gezeigt) befestigt. Der Verarbeitungsbehälter 21 ist, grob gesagt, zylindrisch ausgebildet und besitzt halbkreisförmige Seitenwandabschnitte 72. Die Seitenwand des Verarbeitungsbehälters wird durch zwei im wesentlichen ebene Platten 73 an den gegenüberliegenden Vorder- und Rückseiten vervollständigt. Die erste bzw. Einlass-Seitenwandplatte umfasst die erste bzw. Einlassöffnung 34. Die Auslass- bzw. zweite Seitenwandplatte umfasst die zweite bzw. Auslassöffnung 36. Sowohl der Einlass wie auch der Auslass sind vorzugsweise mit Flanschen 74 versehen, die dicker als die Seitenwandplatten 73 sind, um den Behälter zu verstärken und Oberflächen zum Abdichten der Türen 73 und 35 zu bilden. Fig. 6 wurde vereinfacht, indem die durch die Öffnung 74 verlaufende Rotoranordnung 70 nicht gezeigt wird. Die Einzelzeiten des Rotors und anderer "Innereien" des Verarbeitungsbehälters werden in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben.
Fig. 7 zeigt, dass der Verarbeitungsbehälter auch eine obere Wand 76 aufweist. Die obere Wand hat vorzugsweise eine relativ niedrige, flache, konische Form. Die obere Wand enthält die obere Öffnung 65, die als Primärtrocknungsgas-Zufuhröffnung dient. Die Öffnung 65 bildet somit einen Einlass für das Primärtrocknungsgas, das aus der Sammelkammer 57 in die Verarbeitungskammer 47 strömt.
Der Verarbeitungsbehälter hat ferner eine untere Wand, welche mehrteilig aufgebaut ist. Die Fig. 8 zeigt Einzelheiten der bevorzugten Konstruktion. Der erste Teil der unteren Wand ist ein äußeres Bodenwandstück 77, das ringförmig ausgebildet ist und die unteren Ränder der Seitenwandabschnitte 72 und 73 des Verarbeitungsbehälters verbindet. Der zentrale Abschnitt der unteren Wand ist offen, um eine Konstruktion zu bilden, welche Schwingungen der Rotoranordnung und des zugehörigen Antriebes auffangen kann, was noch genauer beschrieben wird. Diese Konstruktion verwendet eine flexible Membran 78, die ringförmig ausgebildet ist und sich von dem inneren Rand des ringförmigen, äußeren Bodenwandstückes 77 nach innen erstreckt. Der äußere Rand der ringförmigen Membran 78 ist zwischen dem äußeren Bodenwandstück 77 und einem äußeren Membran-Haltering 79 eingespannt, welcher unter Verwendung geeigneter Befestigungselemente damit verbunden ist. Der innere Rand der Membran 78 ist relativ zu dem äußeren Rand angehoben und mit einer Basisplatte 80 für die Antriebslagerung verbunden. Ein Haltering 81 für den inneren Rand der Membran ist durch Befestigungselemente unterhalb der Basisplatte 80 angebracht, um die Membran 78 dazwischen einzuspannen.
Die Verarbeitungskammer 57 ist ferner vorzugsweise mit einem "falschen" Boden bzw. einem Bodenhindernis 85 versehen. Das Bodenhindernis ist so dimensioniert, dass ein Raum zwischen seinem äußeren Umfang und den Innenflächen der Seitenwände des Verarbeitungsbehälters gebildet wird. Dieser ringförmige Auslass- und Ablassraum ermöglicht ein Ausströmen von Gas und Ablassen von Flüssigkeiten, die um die Außenseite des Hindernisses herum nach unten strömen. Das Bodenhindernis 85 ist vorzugsweise unter Verwendung zweier Hindernisteile aufgebaut, und zwar einem oberen bzw. ersten Hindernisteil 86 und einem unteren bzw. zweiten Hindernisteil 87. Das obere Hindernisteil ist eben oder vorzugsweise geringfügig gekrümmt, um darauffallende Flüssigkeiten abzuführen. Das untere Hindernisteil 87 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und erweitert sich nach oben, um eine Verbindung zu dem Umfangsrand des oberen Hindernisteils 86 herzustellen und dieses abzustützen. Die untere Hindernisanordnung 85 wird von Befestigungsteilen 86 abgestützt, die sich von der äußeren Bodenwand 77 nach oben in Verbindung mit dem unteren Hindernisteil 87 erstrecken.
Der Verarbeitungsbehälter 21 ist vorzugsweise mit mindestens einer äußeren Sprühleitung 90 versehen. Die äußeren Sprühleitungen 90 sind unmittelbar mit den Seitenwänden 72 verbunden. Äußere Sprühleitungs-Versorgungsanschlüsse 91 sind mit Flüssigkeits-Versorgungsleitungen 92 verbunden. Wie gezeigt, ist die Verarbeitungskammer vorzugsweise mit vier (4) äußeren Sprühleitungen 90 an näherungsweise gleichwinklig beabstandeten Punkten um die zentrale Achse der Verarbeitungskammer herum versehen. Die äußeren Sprühleitungen sind mit mehreren Flüssigkeits-Sprühdüsen 93 versehen. Die Sprühdüsen 93 sind nach innen gerichtet, um Wasser, Wasser und Reinigungsmittel, Lösungsmittel, Gemische hieraus, oder andere Reinigungsflüssigkeiten, nach innen und unmittelbar in Richtung auf die zentrale Achse der Verarbeitungskammer zu sprühen.
Die Fig. 7 zeigt, dass der Verarbeitungsbehälter 21 außerdem vorzugsweise mit einer äußeren Trocknungsgas-Leitung 100 versehen ist. Die äußeren Trocknungsgas- Leitungen 100 entsprechen in ihrem grundsätzlichen Aufbau sowie hinsichtlich ihrer Befestigung an der Seitenwand 72 des Verarbeitungsbehälters den äußeren Reinigungsflüssigkeit-Sprühleitungen 90. Die äußeren Trocknungsgas-Leitungen werden mit einem geeigneten, unter Druck stehenden, Sekundärtrocknungsgas durch Versorgungsanschlüsse 101, die in der Seitenwand 72 untergebracht sind, versorgt. Die Versorgungsanschlüsse 101 (s. Fig. 6) sind mit Sekundärtrocknungsgas-Versorgungsleitungen 102 verbunden. Diese Leitungen werden mit einem geeigneten Sekundärtrocknungsgas wie z. B. sauberer Trockenluft oder Stickstoff beaufschlagt. Die Trocknungsgas-Leitungen besitzen Gasdüsen 103. Die Düsen 103 sind nach innen gerichtet, um Sekundärtrocknungsgas-Ströme zu bilden, die auf die zu trocknenden Wafer-Träger auftreffen. Wie gezeigt, sind vier (4) äußere Sekundärtrocknungsgas-Leitungen 100 vorgesehen, die mit näherungsweise gleichen Winkelabständen um die Verarbeitungskammer herum angeordnet sind. Die Gasleitungen und Sprühleitungen sind vorteilhafter Weise in abwechselnder Folge um den Durchmesser der kreisförmigen äußeren Leitungsanordnung, die von den Leitungen 90 und 100 gebildet wird, angeordnet.
Die Fig. 7 und 9 zeigen ferner, dass die Verarbeitungskammer 47 vorzugsweise mit einer Anzahl innerer Flüssigkeits-Sprühleitungen 110 und inneren Sekundärtrocknungsgas-Leitungen 120 versehen ist. Die Funktion der Leitungen 110 besteht darin, Reinigungs- und Spülflüssigkeit(en) auf die am Rotor 70 angebrachten Wafer-Träger zu sprühen. Die inneren Sprühleitungen sind in einer kreisförmigen Anordnung mit näherungsweise gleichen Winkelabständen angeordnet, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die inneren Flüssigkeits-Sprühleitungen sind an dem unteren Hindernis 85 angebracht und erstrecken sich an radialen Stellen, die sich innerhalb des Käfigs 71 des Rotors 70 befinden, nach oben. Die zu reinigenden und zu trocknenden Wafer-Träger sind an dem Rotorkäfig 71 in geeigneter Weise angebracht, wie dies weiter unten angedeutet wird. Die inneren Sprühleitungen 110 sind mit mehreren Düsen 113 versehen, die an den Leitungen an vertikal beabstandeten Stellen angebracht sind. Die Düsen sind radial auswärts in Richtung auf den Rotorkäfig gerichtet.
Fig. 9 zeigt eine Anordnung innerer Sekundärtrocknungsgas-Leitungen 120, die in einem abwechselnden Muster mit den inneren Sprühleitungen 110 angeordnet sind. Wie gezeigt, sind vier (4) Leitungen 120 vorgesehen, die näherungsweise in gleichen Winkelabständen um die zentrale Achse der Verarbeitungskammer und der Drehachse des Rotors 70 herum angeordnet sind. Die Leitungen 120 haben mehrere vertikale beabstandete Düsen 123, die längs der aufrecht stehenden Leitungen angeordnet sind. Die Düsen richten divergierende Sekundärtrocknungsgas-Ströme nach außen in Richtung auf den Rotorkäfig 71 und gegen die von diesen getragenen Wafer-Träger. Das Trocknungsgas wird dazu verwendet, Spül- oder Waschflüssigkeiten von den Oberflächen des Rotors und den zu reinigenden, von diesen abgestützten Wafer-Trägern herunterzublasen und zu verdampfen.
Flüssigkeit, die den Sprühleitungen 90 und 110 zugeführt wird, und Sekundärtrocknungsgas, das den Leitungen 100 und 120 zugeführt wird, werden vorzugsweise durch einen selbsttätigen Regler (nicht gezeigt) gesteuert, welcher elektrische Magnetventile (nicht gezeigt) betätigt. Die elektrischen Magnetventile steuern den Druckluftstrom oder den Strom eines anderen Steuerungsgases oder eines anderen geeigneten Strömungsmittels. Das Steuerungsgas wird in gesteuerter Weise an pneumatisch gesteuerte Magnetventile abgegeben, welche den Zustom von Reinigungsflüssigkeit und Trocknungsgas zu den Leitungen 90 und 100 unmittelbar steuern. Manuelle Reinigungsmittel-Zufuhrventile (nicht gezeigt) und manuelle Sekundärtrocknungsgas-Ventile (nicht gezeigt) sind außerdem mit den pneumatisch gesteuerten Ventilen in Reihe geschaltet, um eine manuelle Betätigung zu ermöglichen, falls dies erwünscht ist. Druckmessfühler 95 (s. Fig. 4) werden vorteilhafterweise dazu verwendet, eine Druckanzeige für die Sprüh- und Gasleitungen vorzusehen. Es sind ferner zugehörige Druckregelventile 96 vorgesehen, die eine manuelle Regelung des Abgabedrucks für die Leitungen ermöglichen.
Der Verarbeitungsbehälter 21 ist außerdem mit geeigneten Mitteln zum Ablassen von Flüssigkeit versehen. Es ist ferner mit geeigneten Mitteln zum Entlüften der Trocknungsgase versehen. Wie gezeigt, umfasst die Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung 20 ein Flüssigkeitsablass- und Gasauslass-Untersystem 130, das zum Teil diese Funktionen in sich vereinigt. Das Untersystem 130 umfasst einen Ausströmkasten 131. Der Ausströmkasten 131 ist unter der Bodenwand der Verarbeitungskammer 57 angeordnet. Das äußere Bodenwandstück 77 besitzt eine Ausströmöffnung angrenzend an der Ausströmbox. Flüssigkeit fließt durch die Bodenwand des Verarbeitungsbehälters aus und gelangt in den Ausströmkasten. Gase strömen aus der Verarbeitungskammer durch die Ausströmöffnung in den Ausströmkasten 131. Der Boden des Ausströmkastens verläuft schräg in Richtung auf einen zentralen "Trog" und eine Flüssigkeits- Ablassöffnung 134. Eine Flüssigkeits-Ablassleitung 133 geht von der Ablassöffnung 34 aus und fördert Flüssigkeit von der Verarbeitungskammer zu einem geeigneten Ablassrohr.
Der Ausströmkasten 131 besitzt eine Gasauslassöffnung 135, die ausströmende Gase von dem Ausströmkasten in eine geeignete Gasablassleitung führt. Wie gezeigt, hat die Gasauslassleitung die Form eines aufrecht stehenden Auslassgasstapels 136. Der Auslassgasstapel 136 ist mit einem geeigneten Ablasssystem verbunden, um das Gas und Flüssigkeitsdämpfe, die aus der Verarbeitungskammer entfernt wurden, abzuführen.
Fig. 7 zeigt Teile einer Rotationsanordnung, welche den Rotor 70 mit dem daran befestigten Rotorkäfig 71 umfasst. Der Rotor wird in aufrechter Stellung von einem Rotorgehäuse 140 gelagert. Das Rotorgehäuse 140 ist auf der Basisplatte 80 angebracht. Die Basisplatte 80 wird von Befestigungsgliedern 23a abgestützt, welche in Vorwärts-Rückwärts-Richtung verlaufen. Die Befestigungsglieder 23a bilden einen geschweißten Unterrahmen, der an dem Rahmen 22 befestigt ist. Dies wird vorteilhafter Weise durch einen Antrieb-Befestigungsring 82 erreicht, der an den Befestigungsgliedern 23a angeschraubt ist. Elastische Lagerhülsen 83 sind zwischen der Basisplatte und dem Befestigungsring 82 angeordnet, um Schwingungen und Stöße aufzufangen. Befestigungselemente 84 erstrecken sich durch Öffnungen in Kappen 89, dem Ring 82, Hülsen 83 und der Basisplatte 80, um die Basisplatte am Rahmen in schwingungs- und stoßdämpfender Weise zu befestigen.
Ein Antriebsmotor 150 ist unter der Basisplatte 80 angebracht, um die Rotationsanordnung anzutreiben. Der Motor 150 erstreckt sich nach unten in den unteren bzw. dritten Abschnitt 53 der Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung. Der Motor 150 ist vorzugsweise ein bürstenloser, elektrischer Gleichstrommotor, um eine Teilchenkontamination zu vermeiden, wie sie bei elektrischen Bürstenmotoren anzutreffen ist. Der Motor ist durch komplementäre, abgeschrägte Zentrierringe 190 positioniert.
Die Fig. 8, 8A und 8B zeigen im Querschnitt den Rotor, das Rotorgehäuse und die Antriebskomponenten im einzelnen. Der Rotor 70 besitzt eine Rotorwelle 144. Die Rotorwelle 144 ist im Rotorgehäuse 140 drehbar gelagert. Das Rotorgehäuse umfasst ein oberes bzw. erstes Gehäuseteil 140 und ein unteres bzw. zweites Gehäuseteil 142. Das erste und zweite Gehäuseteil sind durch eine Reihe von Befestigungselementen 143 miteinander verbunden. Das Rotorgehäuse 140 ist mit der Basisplatte 80 unter Verwendung von Befestigungselementen 145 verbunden. Das untere zweite Rotorgehäuse dient außerdem als Gehäuse zur Aufnahme einer Bremse 155.
Die Fig. 8 und 8A zeigen, dass der Rotor 70 in dem oberen Rotorgehäuse 141 unter Verwendung eines oberen bzw. ersten Lagers 147 und eines unteren bzw. zweiten Lagers 148 drehbar gelagert ist. Das obere Lager ist vorzugsweise ein Doppelkugellager, wobei die äußere Laufbahn des Lagers in einer oberen Rotorlager-Trägerhülse 157 angeordnet ist. Die Trägerhülse 157 wird von Befestigungselementen 160 an dem oberen entfernten Ende des Rotorlager-Gehäuseteils 141 gehalten. Die Trägerhülse 157 enthält ferner Lagerdichtungen 161 und 162, die den Lagerbereich abdichten, um Schmiermittel zurückzuhalten und eine Wanderung von durch die Lager erzeugten Teilchen zu verhindern. Die erste obere Rotorlagerdichtung 161 wird in ihrer Position zwischen der äußeren Laufbahn des Lagers 147 und einem Haltering 165 festgelegt, welcher von den Befestigungselementen 160 gehalten wird. Ferner ist vorzugsweise ein Schild 166 vorgesehen, um die Dichtung 161 zu schützen. Die zweite obere Rotorlagerdichtung 162 wird in ihre Lage unter Verwendung zweier Federhalteringe 163 auf beiden Seiten gehalten. Außerdem wird vorteilhafterweise ein geeignetes Schild 164 verwendet.
Die Fig. 8A zeigt ferner, dass das obere entfernte Ende der Rotorwelle 144 vorzugsweise mit einem Flansch 168 mit Befestigungsöffnungen zur Aufnahme von Schrauben 169 versehen ist. Ein Spritzschild bzw. eine Spritzkappe 170 wird zwischen dem Rotorrad 171 und dem Flansch 168 unter Verwendung von Schrauben 169 gehalten. Die Schildkappe 170 und das Rotorrad 171 drehen sich mit der Welle 144.
Die Fig. 8 und 8B zeigen die untere Rotorlager-Trägeranordnung und die benachbarten Bauteile. Das untere Lager 148 ist ein Lagertyp, der den größten Teil der vom Gewicht der Rotoranordnung hervorgerufenen Axialkräfte aufnimmt. Sich selbst ausrichtende Kugellager sind hierzu geeignet. Der innere Laufring des Lagers 148 wird an der Welle 144 unter Verwendung von Federringen 173 gehalten. Ein Lagerschild 174 wird in seiner Lage oberhalb des Lagers 148 gehalten. Der äußere Laufring des Lagers 148 wird innerhalb der unteren Lagerhülse 176 gehalten. Die Lagerhülse 176 ist mit dem unteren bzw. nächsten Ende des Rotorgehäuseteiles 141 unter Verwendung von Befestigungselementen 177 verbunden. Die Lagerhülse 176 hält ferner eine Lagerhülse 178 unter Verwendung eines Federringes 179.
Die Antriebsanordnung umfasst ferner vorzugsweise eine umlaufende Bremse 155. Die Bremse 155 ist in dem unteren bzw. zweiten Rotorgehäuseteil 142 eingeschlossen. Die Bremse umfasst ein umlaufendes, zylindrisches Bremsteil 181, das an der Rotorwelle 144 und der Motorabtriebswelle 151 unter Verwendung eines Keiles 182 und zweier gegenüberliegender Federringe 187 befestigt ist. Der Außenumfang des umlaufenen zylindrischen Bremsteils 181 wird von einer Reihe von Bremsbelägen 183 berührt. Die Bremsbeläge 183 kleiden die Innenfläche eines zylindrischen Ringes aus, welcher als Bremsbetätigungsvorrichtung 184 dient. Die Bremsbetätigungsvorrichtung 184 ist elastisch verformbar und wird durch Zufuhr eines Druckmittels zu der inneren Expansionskammer 185 aufgeblasen. Im aufgeblasenen Zustand werden die Beläge nach innen bewegt, um an der Außenfläche des umlaufenden Bremsteils bzw. der Bremstrommel 181 zu reiben. Die Rotationsanordnung kann unter Verwendung des Bremssystems 155 in kontrollierter Weise angehalten werden. Dies ist wichtig beim Verlangsamen der Rotationsanordnung und beim Anhalten der Rotationsanordnung in einer bestimmten Stellung zum Laden und Entladen von Wafer-Trägern. Die Rotationsanordnung wird durch Entlasten des Drucks in der Kammer 185 zum Drehen freigegeben.
Die Rotationsanordnung umfasst ferner ein Rotorrad 171, das an dem oberen entfernten Ende der aufrecht stehenden Rotorwelle 144 angebracht ist. Das Rotorrad 171 besitzt einen Umfangsring 192, der mit einer Nabe unter Verwendung mehrerer Speichen verbunden ist. Die Räume zwischen den Speichen sind offen, um eine Abwärtsströmung von Primärtrocknungsgas aus der Primärtrocknungsgas-Einlassöffnung 65 in den Raum im Inneren des Rotorkäfigs 71 zu erleichtern.
Das Rotorrad trägt den Rotorkäfig 71. Der Rotorkäfig umfasst eine Anzahl von Umfangsringen 196. Der oberste Käfigring wird vorteilhafterweise von dem Umfangsring 196 des Rotorrades 171 gebildet. Der Käfig umfass ferner eine Anzahl von längs verlaufenden Verbindungsstangen, die sich zwischen den Käfigringen 196 erstrecken. Verstärkungsstücke stellen zum Erhöhen der Festigkeit eine Verbindung zwischen dem Rotorrad und dem Käfig her, und sie bilden ferner einen zusätzlichen Schaufelbereich zum Fördern von Trocknungsgas beim umlaufenden Rotor.
Die Drehbewegung des Rotorrades und des Rotorkäfigs hat eine Zentrifugalwirkung des Trocknungsgases zur Folge und induziert hierdurch einen Gasstrom. Der Strom des Trocknungsgases ist nach unten in das Innere des Rotorkäfigs und dann nach außen in Richtung auf die peripheren Seitenwände des Verarbeitungsbehälters gerichtet. Das untere Hindernis 85 ist von den Seitenwänden des Verarbeitungsbehälters nach innen beabstandet und lässt hierbei einen ringförmigen Strömungsraum frei. Die Zentrifugalwirkung des Rotors induziert somit eine Auswärtsströmung, die nach außen und unten fortschreitet, um eine "Abwärtsspülung" zu bilden, die durch die ringförmige Öffnung um das untere Hindernis herum austritt. Unterhalb des unteren Hindernisses verläuft der Gasstrom quer über die Bodenwand des Verarbeitungsbehälters in Richtung auf den Ablasskasten 131. Diese Konstruktion hält einen relativ gesteuerten Trocknungsgas-Strömungsweg aufrecht, welcher Flüssigkeitsdämpfe aus der Verarbeitungskammer trägt und Turbulenzen, sowie komplizierte Gasströme in der Nähe der Unterseite der Kammer auf ein Minimum beschränkt, welche anderenfalls auftreten und die Teilchenzahl beeinträchtigen würde, welche die von der Reinigungsvorrichtung 20 bearbeiteten Wafer-Träger zeigen.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine bevorzugte Konstruktion, welche Wafer-Träger- Abstützungen 200 bildet, die Wafer-Träger in einer Lage zum Reinigen innerhalb der Vorrichtung 20 halten. Wie gezeigt, sind vier (4) Wafer-Träger-Abstützungen 200 an beabstandeten, näherungsweise gleichwinkligen Stellen um den Rotorkäfig 71 herum vorgesehen. Die Wafer-Träger-Abstützungen umfassen einen oberen bzw. ersten Haltebügel 201 und einen unteren bzw. zweiten Lagerbügel 202. Die Lagerbügel sind an den Rotor-Käfigringen 196 unter Verwendung von geeigneten Befestigungselementen 203 befestigt. Die oberen Wafer-Träger-Lagerbügel umfassen ein Hauptlagerstück 205. Damit verbunden sind ein äußerer Haltevorsprung 206 und ein inneres Anschlagteil 207, die beide vorteilhafterweise aus Nylon oder einem anderen geeigneten polymeren Material bestehen. Die unteren Lagerbügel 202 umfassen ein Hauptbügelteil 210, welches eine äußere Rollstange 211 und ein inneres Ruhestück 212 trägt.
Die Wafer-Träger-Abstützungen umfassen ferner einen lösbaren Wafer-Träger- Abstützkorb 214. Die Abstützkörbe 214 besitzen einen Umfangsrahmen 215 und einen netzartigen Korb 216. Die Körbe haben eine Öffnung, die von dem Umfangsrahmen definiert wird, wobei sich der Korb nach außen erstreckt, um darin einen Wafer-Träger-Speicherraum zu bilden. Die Wafer-Träger werden auf der nach innen gerichteten Seite des Korbes 216 gehalten.
Die Wafer-Träger-Abstützungen sind mit bügelerfassenden Enden 217 und 218 versehen. Das erste bzw. obere Ende 217 ist so ausgebildet, dass es den oberen bzw. ersten Haltebügel 201 erfassen kann. Das zweite bzw. untere Ende 218 ist so ausgebildet, dass es den unteren bzw. zweiten Haltebügel 202 erfassen kann. Das erste Ende 217 besitzt eine Halteschlaufe 219, die sich näherungsweise senkrecht zu der von dem Umfangsrahmen 21 S definierten Ebene erstreckt. Die Schlaufe 219 ist von der Korböffnung weg bzw. nach oben gerichtet, wenn der Korb flach zusammengelegt ist, und sie ist nach innen gerichtet, wenn er am Rotor angebracht ist. Die Schlaufe 219 wird angehoben und über den äußeren Haltevorsprung 206 gezogen und dann in die auf der linken Seite in Fig. 11 gezeigte Lage abgesenkt. Eine Haltenut 220 ist in der Innenfläche des Vorsprungs 206 gebildet, um die Schlaufe in ihrer Position aufzunehmen und zu halten. Die Schlaufe wird durch Zentrifugalwirkung in die Nut 220 getrieben.
Das zweite bzw. untere bügelerfassende Ende 218 hat eine Schlaufe 222, die gekrümmt ist, um drei verschiedene Abschnitte zu bilden. Der erste Abschnitt 223 verläuft senkrecht zu der Ebene der Korböffnung. Dieser erste Abschnitt verläuft in einer Richtung längs des Endes des Korbes und entgegengesetzt zu der Richtung der ersten Schlaufe 219. Der zweite Abschnitt 224 der Schlaufe 222 verläuft parallel zu der Ebene der Korböffnung und weg von dem Korb. Der erste und zweite Abschnitt gehen in einer Kurve ineinander über, welche auf einer äußeren oberen Ecke des unteren Bügelabstützstückes 212 ruht. Die Schlaufe 222 besitzt ferner einen dritten Abschnitt, der ähnlich wie der erste Abschnitt 223 verläuft und ausgerichtet ist. Der zweite und dritte Abschnitt sind durch eine Kurve verbunden, die auf der äußeren Rollstange 211 aufliegt und über diese hinwegrollt, wenn der Korb eingebaut wird. Auf der rechten Seite in Fig. 11 ist der Korb in seiner Ausgangsposition dargestellt. Der Korb wird dann nach oben geschwenkt bzw. gerollt und angehoben, damit die Schlaufe 219 über den Vorsprung 206 hinwegbewegt werden kann. Der Korb wird dann in die auf der linken Seite in Fig. 11 dargestellte Einbaustellung abgesenkt bzw. fallengelassen.
Die Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung wird zum Durchführen eines Wafer- Träger-Reinigungsvorganges verwendet. Der Wafer-Träger-Reinigungsvorgang beginnt mit dem Einladen der Wafer-Träger in die Körbe 216. Die Einlasstür 33 wird dann geöffnet, und die beladenen Körbe werden dann durch die Einlaßöffnung 34 hindurch am Rotor angebracht. Dies wird wiederholt, bis sämtliche Wafer-Träger-Abstützungen beladen wurden, vorzugsweise mit Ladungen, die ungefähr das gleiche Gewicht haben. Es wird dann die Einlasstür unter Verwendung des Stellzylinders 38 geschlossen. Beim Schließen wird auch die Einlasstür bezüglich der Einlassöffnung 34 abgedichtet.
Danach werden die Wafer-Träger einem Reinigungsvorgang ausgesetzt, bei dem der Rotor gedreht wird und die Wafer-Träger mit Wasser, Lösungsmittel, Reinigungsmittel oder anderen Wasch- und Reinigungsflüssigkeiten besprüht werden, die durch die innere und äußere Sprühleitung 110 und 90 zugeführt werden. Die Reinigung unter Einsatz von Sprüh- und Rotationsschritten wird ausreichend lang fortgesetzt, um sämtliche Oberflächen der zu reinigenden Wafer-Träger ausreichend zu spülen. Das gleichzeitige Sprühen und Drehen dient dazu, Flüssigkeit aus unterschiedlichen Richtungen auftreffen zu lassen, um Schmutz, Fett und andere Kontaminierungen der Wafer-Träger besser zu lösen.
Nach dem Behandeln der Wafer-Träger mit der Reinigungsflüssigkeit wird vorteilhafterweise ein Trocknungsvorgang durchgeführt. Beim Trocknungsvorgang werden Trocknungsgase der Verarbeitungskammer zugeführt. Das Primärtrocknungsgas wird durch die Sammelkammer 57 zugeführt. Dieses Primärtrocknungsgas wird durch Filtern der ankommenden Luft bzw. eines anderen Primärtrocknungsgases behandelt. Das Primärtrocknungsgas wird dann in der Weise weiterbehandelt, dass es auf eine Solltemperatur, beispielsweise im Bereich von 100ºF bis 300ºF (38ºC bis 149ºC) oder mehr, je nach den Materialien, aus denen die Wafer-Träger bestehen, erwärmt wird. Ferner wird eine elektrostatische Aufladung des Primärtrocknungsgases unter Verwendung des Entstörers 66 aufgehoben. Das gefilterte, erwärmte und elektrisch entladene Primärtrocknungsgas wird dann durch Zufuhr in die Verarbeitungskammer 47 seiner Benutzung zugeführt. Der Strom des Primärtrocknungsgases entsteht dadurch, dass der Rotorbetrieb und dadurch eine Strömung induziert wird. Aufgrund der Zentrifugalwirkung des Rotors wird somit Primärtrocknungsgas durch das Filter, die Sammelkammer und die Heizvorrichtung und dann in die Verarbeitungskammer sowie durch diese hindurch gesaugt. Der induzierte Strom des Primärtrocknungsgases übt eine Trocknungsfunktion auf die Wafer-Träger in ihrer Drehung innerhalb der Verarbeitungskammer aus.
Die Wafer-Träger werden ebenfalls vorzugsweise einem Trocknungsvorgang ausgesetzt, in dem unter Druck stehendes Sekundärtrocknungsgas der äußeren und inneren Trocknungsgasleitung 100 und 120 zugeführt wird. Der Trocknungsvorgang wird dadurch verstärkt, dass die Trocknungsgase in Richtung auf die Wafer-Träger geblasen werden, während die vom Rotor getragenen Wafer-Träger gedreht werden. Das gleichzeitige Drehen und Behandeln mit Trocknungsgas hilft mit, die Zwischenräume der Wafer-Träger der Trocknungswirkung des Sekundärtrocknungsgases wie auch des Primärtrocknungsgases auszusetzen. Das Sekundärtrocknungsgas kann saubere Trockenluft, Stickstoff oder ein anderes geeignetes Trocknungsgas einer niedrigen Kontamination und eines geringen Dampfgehaltes sein, wodurch die Trocknungsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Gesamtprozesses erhöht werden. Die Wafer-Träger werden der Primär- wie auch Sekundärtrocknung ausreichend lang ausgesetzt, um einen trockenen Zustand an allen Oberflächen der Wafer-Träger sicherzustellen.
Die Behandlung der Wafer-Träger geht dann in der Weise weiter, dass der Rotor angehalten wird und die Wafer-Träger-Abstützungen 200 inkrementweise benachbart zu der Auslassöffnung 38 angeordnet werden. Nachdem die erste Wafer-Träger- Abstützung sich neben der Auslassöffnung 36 befindet, wird die Auslasstür 35 unter Verwendung der Betätigungsvorrichtung 37 geöffnet. Die Wafer-Träger-Abstützung wird dann aus dem Rotor entfernt, in dem die obere Schlaufe 219 über den Vorsprung 206 angehoben wird und die Wafer-Träger-Abstützung nach unten in die auf der rechten Seite der Fig. 11 gezeigte Ladestellung geschwenkt wird. Die Wafer-Träger können dann aus dem Korb entfernt werden, oder die gesamte Wafer-Träger-Abstützung kann entfernt und irgendwo anders entladen werden, wie dies am günstigsten ist.
Erwähnenswert ist ferner, dass die Wafer-Träger aus einem vergleichsweise weniger sauberen Raum, der manchmal als "grauer Raum" bezeichnet wird, entladen wird. Die gereinigten Einheiten werden in einen sauberen Raum mit einer sehr niedrigen Neigung zum Kontaminieren der gereinigten Wafer-Träger entladen. Die Wafer- Träger-Reinigungsvorrichtung wird daher vorzugsweise so eingebaut, dass sich die Einlasstür im Bereich des grauen Raumes und die Auslasstür im Bereich des sauberen Raumes befindet.
Die Wafer-Träger-Reinigungsvorrichtung wird unter Verwendung bekannter Schweißvorgänge, spanabhebender Bearbeitung und anderer Bearbeitungsvorgänge hergestellt, um die oben im einzelnen beschriebenen Komponenten und Anordnungen zu schaffen. Die Verarbeitungskammer sowie die Leitungen, die Gas oder Flüssigkeit zuführen, bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Konstruktive Bauteile können aus Stahl oder anderen geeigneten Materialien bestehen.
Die Erfindung ist anwendbar zum Reinigen von Wafer-Trägern, Kästen zum Halten von Wafer-Trägern und ähnlichen Gegenständen, die nach extrem niedrigen Kontaminierungswerten verlangen.

Claims

1. Zentrifugal-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von in der Halbleiterverarbeitung verwendeten Trägern, mit:

einem Verarbeitungsbehälter (21), der eine Verarbeitungskammer bildet;

einem Rotor (70), der innerhalb der Verarbeitungskammer um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (70) einen Käfig (71) umfasst, der eine obere Wand mit Öffnungen hat, welcher Rotor innerhalb der Verarbeitungskammer in aufrechter Lage angeordnet ist;

mehreren Trägerabstützungen (200), die mit dem Käfig (71) des Rotors (70) verbunden sind, um Träger während der Zentrifugalreinigung zu halten;

einem Rotorantrieb (150) zum gesteuerten Drehen des Rotors (70);

einer primären Trocknungsgaszufuhr zum Zuführen von Trocknungsgas zu der Verarbeitungskammer, mit:

einer Trocknungsgas-Sammelkammer (57);

einer oberen Trocknungsgaszuführung (65), die in einer oberen Wand des Verarbeitungsbehälters angeordnet ist und eine Verbindung zwischen der Sammelkammer und dem Verarbeitungsbehälter herstellt, mindestens einem Trocknungsgasfilter (55) zum Ausfiltern von Kontaminierungen aus dem der Trocknungsgassammelkammer zugeführten Trocknungsgas, und

mehreren inneren Flüssigkeitszufuhrdüsen (113) und mehreren inneren Trocknungsgasdüsen (123), die zwischen der Drehachse des Rotors und dem Käfig vorgesehen sind, um Reinigungsflüssigkeit und sekundäres Trocknungsgas nach außen bezüglich der Drehachse in Richtung auf in den Trägerabstützungen (200) gehaltene Träger zu leiten;

mehreren äußeren Flüssigkeitszufuhrdüsen (93) und mehreren äußeren Trocknungsgasdüsen (103) zum Leiten von Reinigungsflüssigkeit und sekundärem Trocknungsgas nach innen bezüglich der Drehachse in Richtung auf in den Trägerabstützungen (200) gehaltene Träger; und Ablassmitteln zum Ablassen von Trocknungsgas und Reinigungsflüssigkeit aus der Verarbeitungskammer, wobei die Ablassmittel am Boden des Verarbeitungsbehälters angeordnet sind;

wobei die obere Trocknungsgasöffnung (65) in der oberen Wand des Verarbeitungsbehälters angeordnet ist und der Bereich der oberen Trocknungsgasöffnung (65) sehr viel größer als der der sekundären Trocknungsgasdüsen ist, wodurch die Drehbewegung des Rotors (70) bewirkt, dass gefiltertes Trocknungsgas unter Zentrifugalkraftwirkung aus der Sammelkammer in die Verarbeitungskammer zugeführt wird durch die obere primäre Trocknungsgaszuführöffnung (65) und die mit Öffnung versehene obere Wand des Käfigs und nach unten sowie ferner aus dem Inneren des Rotors nach außen über die in den Trägerabstützungen (200) gehaltenen Träger und in Richtung auf die Seitenwand des Verarbeitungsbehälters.

2. Zentrifugal-Reinigungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Zentrifugal- Reinigungsvorrichtung einen ersten Abschnitt (52) und einen zweiten Abschnitt (51) hat, von denen der erste Abschnitt sich unter dem zweiten Abschnitt befindet;

wobei der zweite Abschnitt die primäre Trocknungsgaszufuhr umfasst, welche die primäre Trocknungsgassammelkammer (57) umfasst, wobei die Sammelkammer eine Ablassöffnung (63) hat, die mit der oberen Trocknungsgasöffnung (65) in dem Verarbeitungsbehälter verbunden ist, um primäres Trocknungsgas in die Oberseite der Verarbeitungskammer zuzuführen;

wobei der erste Abschnitt (52) den Verarbeitungsbehälter und den Rotor (70) umfasst; und

der erste Abschnitt außerdem innere Sprühsammelleitungen (120) umfasst, die mit den inneren Trocknungsgasdüsen (123) verbunden und um die zentrale Achse der Verarbeitungskammer herum angeordnet sind, und ferner äußere Sprühsammelleitungen (100) hat, die mit den äußeren Trocknungsgasdüsen (103) verbunden und angrenzend an äußeren Seitenwänden (72) des Verarbeitungsbehälters angeordnet sind.

3. Zentrifugal-Reinigungsanlage nach Anspruch 2, bei der der erste Abschnitt (52) ferner innere Flüssigkeitszufuhr-Sammelleitungen (110), die mit den inneren Flüssigkeitszufuhrdüsen (113) verbunden sind, und äußere Flüssigkeitszufuhr-Sammelleitungen (90) die mit den äußeren Flüssigkeitszufuhrdüsen (23) verbunden sind, aufweist.

4. Zentrifugal-Reinigungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, bei der der erste Abschnitt (52) ferner eine sekundäre Trocknungsgaszufuhr (102) und eine Flüssigkeitsreinigungslösungzufuhr (92) umfasst.

5. Zentrifugal-Reinigungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die ferner einen dritten Abschnitt (53) unterhalb des zweiten Abschnittes aufweist, wobei eine Flüssigkeitsablass- und Gasablass-Untereinheit (130) mit einem Ausströmkasten in dem dritten Abschnitt vorgesehen ist.

6. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die Ablassöffnung (63) zu der zentralen Achse der Verarbeitungskammer ausgerichtet ist.

7. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die ferner eine Vorrichtung zum Unterdrücken statischer Elektrizität in dem ersten Abschnitt (52) aufweist.

8. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die ferner ein unteres Strömungshindernis (65) am Boden des dritten Abschnitts (53) aufweist.

9. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Trägerabstützungen (200) mit dem Rotor (70) an beabstandeten, näherungsweise in gleichen Winkelabständen liegenden Stellen verbunden sind, wodurch Träger während der Zentrifugalreinigung so gehalten werden, dass der Rotor bei Beladung mit Trägern in Drehrichtung im wesentlichen ausgeglichen bleibt.

10. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Düsen in vertikaler Richtung beabstandet sind.

11. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die obere Trockengasöffnung (65) näherungsweise zu der Drehachse des Rotors (7) ausgerichtet ist.

12. Zentrifugalreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner mindestens eine primäre Trocknungsgas-Heizvorrichtung (56) zum Erwärmen von primärem Trocknungsgas, das der Verarbeitungskammer durch die obere Trocknungsgasöffnung (65) zugeführt wird, aufweist.

13. Verfahren zum Reinigen von Halbleiter-Wafer-Trägern in einer Zentrifugal- Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Bereitstellen einer Zufuhr von sekundärem Trocknungsgas zu den inneren und äußeren Trocknungsgasdüsen (103) und (123);

Sprühen des sekundären Trocknungsgases aus den Düsen auf die Träger; und gleichzeitiges Induzieren eines Stromes des primären Trocknungsgases nach unten durch die Verarbeitungskammer und radial nach außen in Richtung auf die Seitenwände der Verarbeitungskammer, zumindest teilweise über eine Zentrifugalwirkung des rotierenden Rotors, um in der Luft enthaltene teilchenförmige Verschmutzungen von den Trägern wegzutragen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner den Schritt aufweist, das Reinigungsfluid auf die Träger zu sprühen, und zwar gleichzeitig mit dem Induzieren des Stromes der primären Reinigungsflüssigkeit durch die Verarbeitungskammer.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das ferner den Schritt aufweist, eine Dissipation der statischen Elektrizität in dem primären Trocknungsgas herbeizuführen.