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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung scheibenförmiger Halbleiter- und Siliziumsubstrate, mit einem um eine vertikale Achse rotierend antreibbaren Substratträger, der Randhalterungen für das mit ihm einen Zwischenraum einschliessende Substrat und Leitungen zur Beschickung des Zwischenraumes mit einem unter Druck stehenden Medium aufweist, und Auftragseinrichtungen, insbesondere Sprüh-, Spritz- und bzw. oder Blasdüsen zur Beaufschlagung der oberen Substratseite mit Flüssigkeiten und bzw. oder Gasen.
Vorrichtungen dieser Art werden vorwiegend für die Reinigung von Siliziumscheiben vor der weiteren Bearbeitung und für die chemische bzw. physikalische Behandlung von solchen Siliziumscheiben und Halbleitersubstraten, insbesondere von sogenannten Wafern, verwendet, wobei es bekannt ist, die Behandlung weitgehend zu Automatisieren und insbesondere auch die Entnahme der Siliziumscheiben bzw. -substrate aus Magazinen, die Beschickung der Behandlungseinrichtung und die nachfolgende Weitergabe automatisch ohne direkten Zugriff zu bewerkstelligen.
Bei einer Nassbehandlung ist es nicht möglich, die Substrate am Substratträger durch Vakuum festzuhalten, da sonst die Behandlungsflüssigkeit vom Vakuumerzeuger an- und aus dem Behandlungsraum abgesaugt würde. Auch eine Halterung der Substrate durch elektrostatische Kräfte ist für das vorliegende Behandlungsverfahren nicht immer brauchbar bzw. anwendbar. Es sind daher Wege zu suchen, die es ermöglichen, die Substrate bei der Behandlung sicher festzuhalten und für die Behandlungsschritte zu fixieren, wobei es auch möglich sein soll, den Substratträger mit relativ hoher Drehzahl anzutreiben.
Eine Vorrichtung welche die genannten Forderungen zumindest teilweise erfüllt ist aus der AT 389 959 B bekannt, wobei eine Weiterbildung Gegenstand der AT 000 639 U1 ist. Bei diesen Vorrichtungen wird die Tatsache verwendet, dass ein strömendes Medium, insbesondere ein unter Überdruck stehendes Gas, für die Erzeugung eines Unterdruckes ausgenützt werden kann (Bernoulli-Effekt). In der Praxis wird hier ein zweiteiliger Teller als Substratträger verwendet, wobei der kleinere Teller einen Einsatz für den äusseren grösseren Teller bildet, und zwischen den beiden Tellern ein sehr flach nach aussen gerichteter Ringspalt, der sich zum Austrittsende keilförmig verjüngt, vorgesehen wird, wobei dieser Spalt mit unter Oberdruck stehenden Schutzgas beaufschlagt wird.
Bei stehendem Teller wirkt das austretende Gas ähnlich wie ein Exhaustor und saugt daher aus dem Zwischenraum zwischen einem auf den Teller aufgelegten Substrat und dem Teller einen Teil des dort befindlichen Gases ab, so dass ein Unterdruck entsteht und das Substrat am Teller festgehalten wird. Hier ist es notwendig, den Aussenrand des Substrates durch nach oben über den Teller überstehende Stifte zusätzlich zu fixieren, was dort Nachteil hat, dass bei rascher Drehung durch die Fliehkräfte sowie auch durch Vorspannungen beim Einlegen eine sogenannte Stresseintragung erfolgt, die zu Schädigungen des Substrates bzw. des erhaltenen Produktes führen kann. Eine gleichzeitige Behandlung der Substratunterseite mit irgend weichen Medien ist bei dieser Konstruktion nicht vorgesehen.
Bei rasch drehendem Teller, also Substratträger. und Beaufschlagung der Oberseite des Substrates mit einer Flüssigkeit wird die Flüssigkeit bei Zuführung in der Mitte über den Rand abgeschleudert und verstärkt beim Vorbeiströmen an dem Gaszutrittsspalt die Saugwirkung (Bernoulli-Effekt). Aus der EP 0 753 884 A ist es bekannt, einen als Teller ausgebildeten Substratträger höhenverstellbar anzuordnen, das Substrat über schräg vom Rand her gegen die Oberseite gerichtete Spritzdüsen zu beaufschlagen und die abgeschleuderte Flüssigkeit über Absaugdüse mit den Substratträger umgebender Ringöffnung zu entfernen.
Zur Vermeidung von Haltenoppen oder Stiften für den Rand des Substrates wird nach der AT 000 639 U1 vorgeschlagen, am Innenteller einen Stützring anzubringen, der als Auflage für das im Durchmesser grössere Substrat verwendbar ist, anderseits aber den Nachteil hat, dass hier keine exakte Ausrichtung des Substrates stattfindet. Nach der DE 35 36 432 A werden zur Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen einem tellerförmigen Substratträger und dem Substrat am Teller Noppen vorgesehen, zwischen denen Durchtrittsspa) te für das wieder den Zwischenraum von Substrat und Substratträger unter Ausnützung des Bernoulli-Effektes durchströmende Medium freigehalten sind. Das Substrat selbst wird über eigene Zentrierstifte, die am Rand angreifen sollen, zentriert.
Bei einer Vorrichtung zum exakten Ausrichten von Substraten ist gemäss der DE 20 00 503 B vorgesehen, einen Stützring für das Substrat vorzusehen, gegen dessen Unterseite das über Zentrierstifte geführte Substrat mittels eines pneumatisch beaufschlagten Kolbens andrückbar ist, wobei der Grossteil der einen Substratoberfläche durch die Ringöffnung zugänglich bleibt. Der Bernoulli-Effekt wird auch zur berührungslosen Halterung von Halbleiter-
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substraten an diese Substrate durch Behandlungskammern fördernden Substratträgern ausgenützt (DE 35 36 432 A).
Um eine Behandlung mit verschiedenen Medien zu ermöglichen ist es nach der AT 389 959 B bekannt, ein topfartiges Aussengehäuse zu verwenden, in dem der Substratträger nicht nur drehbar sondern auch der Höhe nach verstellbar angebracht wird, wobei im Topfoberteil eine mittlere Zuführungseinrichtung für Behandlungsmedien vorgesehen wird und überdies an den Seitenwänden des Topfes der Höhe nach versetzt Ringdüsen angebracht sind, über die verschiedene Medien zugeführt werden können. Auch eine Ableitung der Medien wird vorgesehen. Um den Abstand zwischen wenigstens einigen der Ringdüsen vom Substrat bei dessen Höhenverstellung konstant zu halten bzw. einstellen zu können, ist es notwendig, auch diese Ringdüsen höhenverstellbar anzuordnen, wodurch sich eine äusserst komplizierte Gesamtkonstruktion ergibt.
Bei allen bekannten Einrichtungen ist es schwierig bzw. fast unmöglich, eine tatsächlich gleichmässige Beaufschlagung der gesamten Substratoberseite vorzunehmen, wodurch sich relativ lange Behandlungszeiten ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die mit einfachen Mitteln eine sichere Fixierung des jeweiligen Substrates am Substratträger für die notwendige Behandlung gewährleistet, Stressbelastungen des Substratträgers vermeidet, eine gezielte und dabei im Bedarfsfall gleichmässige Beschickung des Substrates mit Behandlungmedien zulässt und bei der, ebenfalls im Bedarfsfall, gleichzeitig mit der Behandlung der Substratoberseite auch eine Behandlung der Unterseite, z. B. eine Spülung oder Trocknung vorgenommen werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Substratträger einen an die Umrissform des Substrates angepassten Tragring mit konischer zu seinem Zentrum abfallende Schrägflanken bestimmender Öffnung aufweist, auf deren Schrägflanken das Substrat bei für die Beaufschlagung durch das Druckmedium freigehaltener Unterseite sich selbsttätig ausrichtend nur mit seinem Rand aufliegt, dass die Auftragseinrichtungen ihrerseits in bzw.
an wenigstens einem unabhängig vom Substratträger mit wählbarer Geschwindigkeit in beiden Drehrichtungen drehend antreibbaren, gegenüber dem Substrattärger wenigstens der Höhe nach einstellbaren und das Substrat mit Abstand überdeckenden Teller angebracht sind und dass, wie an sich bekannt, eine gemeinsame Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Druck des den Zwischenraum von Substrat und Substratträger ausfüllenden Mediums abhängig vom Beaufschlagungsdruck der Oberseite durch die Auftragseinrichtungen einstellt.
Bei der erfindungsgemässen Ausführung liegt der meist leicht abgerundete Rand des jeweiligen Substrates mit nur linienförmiger Berührung am Tragring an und das Substrat wird durch den Ring, bedingt auch durch dessen Konizität genau ausgerichtet. Die gesamte Unterseite des Substrates wird für eine allfällige Behandlung durch ein über den Substratträger zugeführtes Medium freigehalten, durch Druckanpassung dieses Mediums an den Beaufschlagungsdruck durch die Behandlungsmedien für die Oberseite bzw. umgekehrt kann man den Auflagedruck des Substrates am Tragring sehr klein halten. Trotzdem wird auch bei hohen Drehzahlen des Substratträgers eine sichere Halterung des Substrates gewährleistet.
Da die Auftragseinrichtungen selbst verstellbar angebracht sind, kann man auch die Beaufschlagungsart und die Beaufschlagungsdichte für die Substratoberseite beeinflussen und vor allem im Bedarfsfall eine völlig gleichmässige Beschickung der Oberfläche mit den Behandlungsmedien einstellen. Da der die Auftragseinrichtungen aufweisende Teller gegenüber dem Substratträger wenigstens der Höhe nach einstellbar und unabhängig vom Substratträger mit wählbarer Geschwindigkeit in beiden Drehrichtungen drehend antreibbar ist, kann die Beaufschlagung der Substratoberseite mit Behandlungsmedien beeinflusst werden, wobei die Abstandseinstellung beispielsweise vergrössert wird, wenn gleichzeitig Medien, z. B. Gas und Flüssigkeit, zugeführt werden, wobei es zu einem Aufschäumen der Flüssigkeit kommt.
Die Berührungsstellen zwischen Tragring und Substrat werden noch verkleinert, wenn die Schrägflanke des Tragringes eine kammartige oder gerippte Profilierung aufweist, durch deren Vertiefungen das die Substratunterseite beaufschlagende Medium austreten kann. Dies hat auch den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwischen Substratober- und -unterseite im wesentlichen selbständig stattfinden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausrührungsform ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Drehtellers gleich oder grösser als der Durchmesser des Substratträgers gewählt ist und an ihm ein
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weiterer Träger mit Auftragseinrichtungen um eine zur Drehtellerachse exzentrische Achse drehend oder hin-und herschwenkend antreibbar lagert. Der weitere Träger kann mit seinen Auftragseinrichtungen praktisch die gesamte Oberfläche des an ihm mit dem Substratträgers vorbeigedrehten Substrates bestreichen.
Vor allem bei tzbehandlungen ist eine möglichst gleichmässige Beschickung der Substratoberseite mit dem Ätzmedium erwünscht, da eine ungleichmässige Beschickung auch zu einer ungleichmässigen Abtragung führt. Eine besonders hohe Gleichmässigkeit beim Auftragen des Behandlungmediums wird erfindungsgemäss nun dadurch erreicht, dass der Drehteller um eine zur Drehachse des Substratträgers koaxiale Achse und der als Teller, Rohrbogen oder Rohrring ausgebildete weitere Träger für Auftragseinrichtungen um eine parallele, in ihrer geometrischen Verlängerung durch den Tragring verlaufende Achse drehbar oder schwenkbar angebracht ist, so dass er den Substratträger wenigstens bis zu dessen Drehachse überstreichen kann. Es ergibt sich hier ein ähnlicher Bewegungsablauf wie bei einer Läppmaschine.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung schematisch und teilweise im Schnitt von der Seite her gesehen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Substratträger,
Fig 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1,
Fig. 4 ein weiteres Schema einer Vorrichtung mit einem zusätzlichen Träger für Auftrags- einrichtungen im Teilschnitt von der Seite gesehen und
Fig. 5 eine zugehörige schematische Draufsicht zu Fig. 4.
Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 ist für die von einem Magazin aus über Beschikkungsvorrichtungen einzeln mit scheibenförmigen Halbleiter- oder Siliziumsubstraten, z. B. Halb- leiter-Wafern 1 beschickbar Vorrichtung ein rotierend antreibbarer, die Form eines nach oben offenen Tellers aufweisender Substratträger 2 vorgesehen, dessen Rand in Form eines Tragringes 3 zum Zentrum abfallend an die Umrissform des jeweiligen Substrates angepasst ist, und beim Ausführungsbeispiel eine grössere Abflachung 4 (Flat major) und eine kleinere Abflachung 5 (Flat minor) aufweist.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Schrägflanke 6 des Tragringes 3 kammartig profiliert, so dass das Substrat 1 mit seinem abgerundeten Rand fast nur punktförmige Auflagen am Tragring 3 findet und durch die Vertiefung der kammartigen Profilierung ein von der Unterseite über eine Leitung 7 zugeführtes, unter Druck stehendes Medium austreten kann.
Zur Beaufschlagung der Oberseite des Substrates ist ein Teller 8 vorgesehen, der mehrere Austrittsöffnungen 9 für wenigstens ein wieder über eine Leitung 10 zuführbare Medium enthält.
Auch der Teller 8 ist rotierend antreibbar und zusätzlich gegenüber dem Substratträger 2 der Höhe nach verstellbar.
In Fig. 3 wurde angedeutet, dass der Teller 8 auch zwei oder mehrere zu verschiedenen Auslassen 9,11 führende Leitungen 10,12 aufnehmen kann, so dass der Substratoberseite verschiedene Medien zugeführt werden können, wobei es, wie durch die besondere Schraffur bei 13 angedeutet ist, auch zur Schaumbildung kommen kann. Es findet ein Druckausgleich zwischen der Substratober- und -unterseite statt. Ferner kann man durch Einstellung des Beaufschlagungsdruckes für das von der Unterseite 7 zugeführte Medium gegenüber dem Beaufschlagungsdruck von der Oberseite durch die über die Auslässe bzw. Leitungen 9 und 11 zugeführten Medien den Auflagedruck des Substrates 1 am Tragring 3 exakt einstellen. Dieser Auflagedruck braucht nur dazu ausreichen, um das Substrat 1 bei der raschen Drehung sicher gegen Abheben vom Ring 3 zu sichern.
Für die Druckeinstellung wird eine gemeinsame Steuereinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, die den Druck des den Zwischenraum von Substrat 1 und Substratträger 2 ausfüllenden Mediums abhängig vom Beaufschlagungsdruck der Oberseite des Substrates 2 durch die erwähnten Auftragseinrichtungen einstellt.
Die Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 dadurch, dass an dem wieder um eine zum Substratträger 2 koaxiale Achse drehbaren Teller 8, der wieder nur in Fig. 5 dargestellte Austrittsöffnungen 9 für ein Behandlungmedium aufweisen kann, ein weiterer beim Ausführungsbeispiel ebenfalls als Drehteller 14 ausgebildeter Träger um eine exzentrische ausserhalb der Schrägflanke 6 und in ihrer geometrischen
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Verlängerung durch den Tragring 6 der Substrataufnahme verlaufende Drehachse 15 drehend oder schwenkend antreibbar gelagert ist, der seinerseits mit einer Reihe von Austrittsöffnungen 16 für wenigstens ein Behandlungsmedium ausgestattet ist.
Beim drehenden oder schwenkenden Antrieb des Trägers 14 überstreichen diese Austrittsöffnungen die Oberseite des mit dem Substratträger 2 rotierenden Substrates 1, wobei eine völlig gleichmässige Oberflächenbehandlung erzielt werden kann. Es ist nicht unbedingt notwendig, den Träger 14 als Teller auszubilden, sondern es wäre auch möglich, anstelle dieses Trägers einen Rohrring mit Austrittsdüsen oder auch einen um die Achse 15 schwenkenden und dabei über das Substrat verstellbaren Düsenbalken vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung scheibenförmiger Halbleiter- und Siliziumsubstrate, mit einem um eine vertikale Achse rotierend antreibbaren Substratträger, der Randhalterungen für das mit ihm einen Zwischenraum einschliessende Substrat und Leitungen zur Beschickung des Zwischenraumes mit einem unter Druck stehenden Medium aufweist, und Auftrags- einrichtungen, insbesondere Sprüh-, Spritz- und bzw. oder Blasdüsen zur Beaufschlagung der oberen Substratseite mit Flüssigkeiten und bzw.
oder Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (2) einen an die Umrissform des Substrates (1) angepassten Trag- ring (3) mit konischer zu seinem Zentrum abfallende Schrägflanken (6) bestimmender Öffnung aufweist, auf deren Schrägflanken das Substrat (1) bei für die Beaufschlagung durch das Druckmedium freigehaltener Unterseite sich selbsttätig ausrichtend nur mit seinem Rand aufliegt, dass die Auftragseinrichtungen (9,11, 16) ihrerseits in bzw.
an wenigstens einem unabhängig vom Substratträger (2) mit wählbarer Geschwindigkeit In beiden Drehrichtungen drehend antreibbaren, gegenüber dem Substratträger (2) we- nigstens der Höhe nach einstellbaren und das Substrat (1) mit Abstand überdeckenden
Teller (8) angebracht sind und dass, wie an sich bekannt, eine gemeinsame Steuerein- richtung vorgesehen ist, die den Druck des den Zwischenraum von Substrat und Substrat- träger ausfüllenden Mediums abhängig vom Beaufschlagungsdruck der Oberseite durch die Auftragseinrichtungen einstellt.