DD266978A1

DD266978A1 - METHOD AND DEVICE FOR ULTRASOUND-ASSISTED CLEANING OF SLATE-FORMED OBJECTS

Info

Publication number: DD266978A1
Application number: DD31105487A
Authority: DD
Inventors: Holm Theinert
Original assignee: Dresden Mikroelektronik
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ultraschallunterstuetzten Reinigung von scheibenfoermigen Objekten, insbesondere Halbleiterscheiben oder Fotolithografieschablonen, die fuer die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in einem Bearbeitungsgefaess 1 ein mit etwa 500 U/min rotierendes Reinigungsobjekt 5 nacheinander einer Reinigungs-, einer Spuel- und einer Trocknungsphase unterzogen wird. Fig. 1The invention relates to a method and a device for ultrasound-assisted cleaning of disk-shaped objects, in particular semiconductor wafers or photolithography stencils, which are used for the production of integrated circuits. According to the invention, the object is achieved by subjecting a cleaning object 5, which rotates at about 500 rpm, successively to a cleaning, a rinsing and a drying phase in a processing vessel 1. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Vorfahren und eine Vorrichtung zur ultraschallunterstützten Reinigung von scheibenförmigen Objekten, insbesondere Halbleiterscheiben oder Fotolithografioschoblonen, die für die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden.The invention relates to an ancestor and a device for the ultrasound-assisted cleaning of disk-shaped objects, in particular semiconductor wafers or photolithography chips, which are used for the manufacture of integrated circuits.

Characteristic of the conditioned technical solutions

Technische Lösungen zur ultraschallunterstützten Reinigung scheibenförmiger Objekte sind sowohl zur Bearbeitung von Einzelscheiben als auch von Scheibenchargen bekannt. So wird in der DE-OS 3217891 ein Verfahren und eine Von ichtung zum Reinigen von Halbleiterscheiben beschrieben. Es werden in einer Reinigungsstation rotierende Einzelscheiben einseitig mit einer Reinigungsflüssigkeit unter Ultraschalleinwirkung bearbeitet. Durch einen Spalt zwischen einer Frontplatte und einer zu reinigenden Einzelscheibe fließt in eine darunter befindliche Bechereinheit Reinigungsflüssigkeit, die gleichzeitig als Modium für die Ultraschallwellen dient.Technical solutions for ultrasonically assisted cleaning of disk-shaped objects are known both for the processing of single disks and disk batches. For example, DE-OS 3217891 describes a method and a device for cleaning semiconductor wafers. In a cleaning station, rotating individual disks are processed on one side with a cleaning liquid under the action of ultrasound. Through a gap between a front panel and a single disc to be cleaned, cleaning liquid flows into an underlying cup unit, which simultaneously serves as a modus for the ultrasonic waves.

Nachteilig ist hierbei, daß in der Station keine Tauchreinigung realisiert und die Reinigung ohne anschließende Spülung und Trocknung der Einzelücheibe vollzogen wird. Nachteilig ist weiter, daß nur eine Seite der Halbleiterscheibe gereinigt wird.The disadvantage here is that realized in the station no dip cleaning and cleaning is carried out without subsequent rinsing and drying of Einzelücheibe. Another disadvantage is that only one side of the semiconductor wafer is cleaned.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Reinigung scheibenförmiger Objekte mit geringem Scheibentransport und in kurzer Bearbeltungszolt durchzuführen.The object of the invention is to carry out the cleaning of disk-shaped objects with a low wafer transport and in a short machining time.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Bearbeitungsgefäß eine ultr&schallunterstützte beidseitigo Reinigung scheibenförmiger Objekte unter Ausnutzung der Vorteile des Sprühreinlgens.Tauchrelnlgens.Sprühspülens und Tauchspülens zu realisieren.The object of the invention is to realize in a processing vessel an ultrasound-assisted cleaning of disk-shaped objects on both sides by taking advantage of the spray application of dipping and spray-dipping.

Erfindungsgemäß wird die Aulgabe dadurch gelöst, daß Im gleichen Bearbeitungsgefäß ein mit maximal bOO U/min rotierondes Reinigungsobjokt nacheinander diner Roinlgungs-, einer Spül- und einer Trocknungsphase unterzogen wird. Die Reinigungsphase beginnt mit einer unter- und oberseitigon Sprühreinigung des Reinigungsobjektes mittels Sprühdüsen.According to the invention Aulgabe is achieved in that in the same processing vessel with a maximum of bOO revolutions rotierondes Reinigungsobjokt successively diner Roinlgungs-, a rinsing and a drying phase is subjected. The cleaning phase begins with a bottom and top side spray cleaning of the cleaning object by means of spray nozzles.

Gleichzeitig wird das Bearboitungsgofäß mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt. Nach Erreichen des festgelegten Füllstandes oberhalb des Reinigungsobjektes erfolgt maximal 2 min lang eino Ultraschalltauchroinigung mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 1,5 MHz und mit einer Intensität bis zu 10W/cm². Während des Ablaufens der Reinigungsflüssigkeit aus dem Bearbeitungsgefäß beginnt die Spülphase mit einer unter- und oberseitigen Sprühspülung dos Reinigungsobjektes mittels Sprühdüsen. Nach Ablauf der Reinigungsflüssigkeit wird das Bearbeitungsgefäß mit Spülflüssigkeit bis zum festgelegten Füllstand oberhalb des Reinigungsobjektes für eine Tauchspülung, dio mindestens 1 min beansprucht, gefüllt. Während des Ablaufes der Spülflüssigkeit aus dem Searbeitungsgofäß wird die Sprühspülung des Reinigungsobjokteo mittels Sprühdüsen fortgesetzt. Abschließend erfolgt die Trocknungsphase des Reinlgungsobjekles etwa 2min lang mit erhöhter Drehzahl der Objekthalterung von >6000U/At the same time, the processing compartment is filled with cleaning fluid. After reaching the specified level above the object to be cleaned, ultrasound dipping is carried out for a maximum of 2 minutes at a frequency between 0.5 and 1.5 MHz and with an intensity of up to 10 W / cm ² . During the drainage of the cleaning liquid from the processing vessel, the rinsing phase begins with a lower and upper side spray rinse dos cleaning object by means of spray nozzles. After the end of the cleaning liquid, the processing vessel is filled with rinsing liquid up to the specified level above the object to be cleaned for a dip rinse, which takes at least 1 min. During the course of the rinsing liquid from the processing vessel, the spray rinse of the cleaning object is continued by means of spray nozzles. Finally, the drying phase of the Reinlgungsobjekles about 2min long with increased speed of the object holder of> 6000U /

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Tauchspülung durch Ultraschallschwingungen mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 1,5MHz und einer Intensität bis zu 10W/cm² maximal 2min lang unterstützt werden.In an embodiment of the invention, the submersible rinse can be supported by ultrasonic vibrations with a frequency between 0.5 and 1.5 MHz and an intensity of up to 10 W / cm ^{2 for} a maximum of ² minutes.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus dem Bearbeitungsgefäß, welches eine rotationssymmetrische Gefäßform aufweist. Die Objekthalterung im Zentrum des Bearbeitungsgefäßes ist drehbar und vertikal nach oben bewegbar angeordnet.The device for carrying out the method consists of the processing vessel, which has a rotationally symmetrical vessel shape. The object holder in the center of the processing vessel is rotatable and arranged to move vertically upwards.

An einer Seite des Bsarboitungsgofäßos sind In gleicher Höhu wie das auf der Objekthalterung fixierte Reinigungsobjekt ein Ultraschallwandler und auf der dem Ultraschallwandlor in gleicher Ebene gegenüberliegenden Seite ein Ultraschalldetektor angeordnet. An den jeweiligen Seiten dos Boarbeitungsgefäßes sind, um etwa 90° gegenüber dom Ultraschallwandler bzw. dem Ultraschalldetektor versetzt und in der Ebene ober- und unterhalb der Objekthalterung, Sp.rühdüsen paarweise angeordnet. Am Boden weist das Bearbeitungsgefäß eine Modionzu- und eine Medienableitung auf.On one side of the Bsarboitungsgofäßos are in the same Höhu as the fixed object on the object cleaning object an ultrasonic transducer and on the ultrasonic Wandlor in the same plane opposite side arranged an ultrasonic detector. On the respective sides of the Boarbeitungsgefäßes are offset by about 90 ° relative to dom ultrasonic transducer or the ultrasonic detector and in the plane above and below the object holder, Sp.rühdüsen arranged in pairs. At the bottom, the processing vessel on a Modionzu- and a media discharge.

In einer weiteron Ausgestaltung der Erfindung kann der Ultraschallwandler so gestaltet werden, daß or horizontal über dem Reinigungsobjekt bewegbar ist.In a further embodiment of the invention, the ultrasonic transducer can be designed so that or horizontally above the cleaning object is movable.

Ausführungsbelsplel

Dio Erfindung wird anhand eines Austührungsbeispiels näher erläutertDio invention will be explained in more detail with reference to a Austührungsbeispiels

Die Zeichnungen zeigen: The drawings show:

Fig. 1: oine Seitenansicht der Vorrichtung in Detaildarstellung Fig. 2: eine Draufsicht der Vorrichtung in DatendarstellungFig. 1: oine side view of the device in detail Fig. 2: a plan view of the device in data representation

Die t/orrlchtung zur ultraschallunterstützten Reinigung scheibenförmiger Objekte besteht aus einerr Bearbeitungsgefäß 1, in dessen Zentrum eine drehbare und vertikal nach oben bewegbare Objekthalterung 4 angeordnet IM. An einer Seite des Bearboitungsgeiäßos in gleicher Kühe wie das auf der Oujekthalterung 4 fixierte Reinigungsobjekt ο if t ein Ultraschallwondler 2 und auf der dem Ultraschallwandler 2 in gleicher Ebene gegenüberliegenden Seite ein Ultraschalldetektor 3 angebracht. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Ultraschallwandler so gestaltet werden, daß er zusätzlich horizontal über dem Reinigungsobjekt bewegbar ist. Um etwa 90°gegonübor dom Ultraschallwandler 2 bzw. dem Ultraschalldetektor 3 versetzt und in dor Ebene ober- und unterhalb der Objekthalterung 4 sind Sprühdüsen 8; 9; 10; 11 paarweise angeordnet. Am Boden weist das Bearbeitungsgefäß oine Medienzuleitung 6 und eino Medienableitung 7 aufThe device for ultrasonically assisted cleaning of disk-shaped objects consists of a processing vessel 1, in the center of which a rotatable and vertically upwardly movable object holder 4 is arranged. On one side of the Bearboitungsgeiäßos in the same cows as the fixed on the Oujekthalterung 4 cleaning object ο if t a Ultraschallwondler 2 and on the ultrasonic transducer 2 in the same plane opposite side mounted an ultrasonic detector 3. In one embodiment of the invention, the ultrasonic transducer can be designed so that it is also horizontally movable over the cleaning object. By about 90 ° gegonübor dom ultrasonic transducer 2 and the ultrasonic detector 3 and offset in dor level above and below the object holder 4 are spray nozzles 8; 9; 10; 11 arranged in pairs. At the bottom, the processing vessel has a media supply line 6 and a discharge medium 7

Die einzelnen Verfahrensschritte werden wie folgt abgearbeitet: The individual process steps are processed as follows:

Vor dam Ablegen des Reinigungsobjektes 5 wird dio Objekthalterung 4 in die obere Ausgangsstellung außerhalb der Begrenzung des Boarbeitungsgefäßes 1 gebracht. Das Roinigungsobjokt 5 wird von einem Manipulator, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, auf der Objekthalterung 4 abgelegt und zentriert. Das Fixieren des Reinigungsobjekts 5 auf der Objekthalterung 4 erfolgt durch geeignetes Stellen der mit dem Roinigungsobjokt 5 fest zu verbindenden Teile dor Objekthalterung 4 bzw. vorzugsweise auch durch Ansaugung unter Verwendung von Vakuum.Before dam dropping the cleaning object 5 dio object holder 4 is brought into the upper initial position outside the boundary of Boarbeitungsgefäßes 1. The Roinigungsobjokt 5 is stored by a manipulator, which is not the subject of the invention, on the object holder 4 and centered. The fixing of the cleaning object 5 on the object holder 4 is effected by suitably placing the parts to be fixedly connected to the cleaning element 5 by the object holder 4 or preferably also by suction using vacuum.

Anschließend wird die Halterung mit dem zontrierten und fixierten Reinigungsobjokt 5 In Arbeitsstellung gebracht und in Drehbewegung mit olner Geschwindigkeit von etwa 600U/min versetzt.Subsequently, the holder with the zontrierten and fixed Reinigungsobjokt 5 is brought into working position and rotated in rotational movement with olner speed of about 600U / min.

Im folgenden Arbeitstakt erfolgt das Füllen des Boarbeitungsgofäßes 1 mi; Reinigungsflüssigkeit, wobei gleichzeitig das Reinigungsobjekt 5 durch Aufsprühen von Reinigungsflüssigkeit auf beide Hauptflächon durch die Sprühdüsen 8; θ bereits vor Erreichen des festgelegten Füllstandes werden mittels Ultraschallwandlor 2 Ultraschallwollen mit einer Intensität bis zu IOW/cm² und einer Frequenz von otwa 0,5 bis 1,5MHz in das Reinigungsmedium maximal 2min lang abgestrahlt. Dor an der gegenüberliegenden Wand dos Bearboitungsgefäßos 1 angebrachte Ultraschalldeflekto 3 ist so gestaltet, daß reflektierte Ultraschallwellen vorzugsweise in der Bearboitungsebone verlaufen. Mit der zusätzlichen und gezielt stcchastischen Reflexion an der Gefäßwand \i 'ird erreicht, daß durch Überlagerung der hin-und rücklaufenden Wellenzüge bei gleichzeitiger Rotation des Roinigungsobjoides 5 In der Boarbeitungsebene eine integrierte homogene Verteilung der Ultraschallintensität über den Objokthauptflächon erzielt wird,In the following work cycle, the filling of the Boarbeitungsgofäßes 1 mi takes place; Cleaning liquid, wherein at the same time the cleaning object 5 by spraying cleaning liquid on both Hauptflächon by the spray nozzles 8; θ Already before reaching the specified level ultrasonic ultrasound 2 ultrasound wool with an intensity up to IOW / cm ² and a frequency of otwa 0.5 to 1.5MHz radiated into the cleaning medium for a maximum of 2min long. Dor mounted on the opposite wall dos Bearboitungsgefäßos 1 Ultraschalldeflekto 3 is designed so that reflected ultrasonic waves preferably extend in the Bearboitungsebone. With the additional and specifically stochastic reflection on the vessel wall, it is achieved that an integrated homogeneous distribution of the ultrasound intensity over the main obj ect face is achieved by superposition of the reciprocating wave trains with simultaneous rotation of the polishing object 5 in the processing plane.

Nach Ablauf dor vorgewählten Bearbeitungszeit wird die Ultraschalleinspeisung abgeschaltet und die Medienableitung 7 geöffnet. Gleichzeitig mit dem Entleeren des Bearbeitungsgefäßes 1 wird durch die Sprühdüsen 10; 11 Spülflüssigkeit auf die Objektoberflächen gebracht. Zusätzlich zu diesem Sprühspültakt wird zur Erhöhung der Spülwirksamkeit nach einer Zeit, welche für das Entleeron und Ausspülen des Bearbeitungsgofäßes 1 erforderlich ist, Spülflüssigkeit mittels Öffnen dar Mediänzuleitung 6 in das Bearbeitungsgefäß 1 bis zum festgelegten Füllstand befördert.After expiry dor preselected processing time, the ultrasound feed is turned off and the media discharge 7 is opened. Simultaneously with the emptying of the processing vessel 1 is by the spray nozzles 10; 11 rinsing liquid brought to the object surfaces. In addition to this spray purging cycle, to increase the rinsing efficiency after a time required for the emptying and rinsing out of the processing vessel 1, rinsing liquid is conveyed by opening the mediaculture line 6 into the processing vessel 1 up to the specified filling level.

Dia so durchgeführte Tauchspülung kann durch zusätzliches Einschalten der Ultraschalleinspeisung zur Steigerung der Oberflächonwirkung ergänzt werden.Dia so performed scavenging can be supplemented by additional switching on the ultrasound feed to increase the Oberflächonwirkung.

Nach Ablauf von mindestens 1 min Spülzeit wird das Bearbeitungsgefäß 1 wieder entleert, während durch die Sprühdüsen 10; 11 erneut Spülflüssigkeit aui die Objektoberflächen gebracht wird.After expiration of at least 1 min rinsing time, the processing vessel 1 is emptied again while passing through the spray nozzles 10; 11 rinse liquid is again brought to the object surfaces.

Das Besprühen mit Spülflüssigkeit wird nach dem Entleeren des Bearbeitungsgefäßes 1 bbendet, und der Trocknungsprozeß wird etwa 2min lang durch Erhöhung der Drohgeschwindigkeit der Objekthalterung 4 auf >6C00U/min vollzogen.The spraying with rinsing liquid is stopped after the emptying of the processing vessel 1, and the drying process is carried out for about 2 minutes by increasing the threatening speed of the object holder 4 to> 6C00U / min.

Danach wird die Dreh 'ewegung abgestoppt, die Objekthalterung 4 in die obere Ausgangsstellung gebracht und die Fixierung des Reinigungsobjektes 5 gelöst. Durch den Manipulator wird das Reinigungsobjekt 6 vor der Objekthalterung 4 ontnommen und zum folgenden Boarbeltungsschritt, vorzugsweise zur Oberflächenkontrolle weitergegeben.Thereafter, the rotation 'ewegung stopped, brought the object holder 4 in the upper initial position and solved the fixation of the cleaning object 5. By the manipulator, the cleaning object 6 is taken before the object holder 4 and passed on to the following Boarbeltungsschritt, preferably for surface inspection.

Claims

1. A method for ultrasonically assisted cleaning disc-shaped objects, in particular of semiconductor wafers or Fotolithografieschablonen for the production of integrated circuits, in a Bearbeitungsgofäß which has a rotatably mounted object holder and an ultrasonic transducer, characterized in that in the same processing vessel (1) with a maximum of 500U / min rotating cleaning object (ti) is successively subjected to a cleaning, a rinsing and a drying phase, that the cleaning phase begins with a top and bottom spray cleaning of the object to be cleaned (! 5) by means of spray nozzles (8; 9) that simultaneously the treatment vessel (1 ) is filled with cleaning liquid, that after reaching the predetermined level above the object to be cleaned (5) an ultrasonic immersion cleaning with a frequency between 0.5 and 1.5 MHz and with an intensity up to 10W / cm ^{2 for} a maximum of 2 min long, that during of Expiration of the cleaning liquid from the processing vessel (1) the rinsing phase with oin under and top spray sprinkling of the cleaning object (5) by means of spray nozzles (10; 11) begins, after the cleaning liquid, the processing vessel (1) with rinsing liquid to the specified level above the cleaning object (5) for a dip rinse, which takes at least 1 min, filled, that during the drainage of the rinsing liquid from the processing vessel, the spray rinse of the cleaning object (5) is continued by means of spray nozzles (10; 11) and finally that the drying phase of the cleaning object (5) takes place for about 2 minutes with increased speed of the object holder (4) of> 6000 U / r.iin.

2. The method according to item 1, characterized in that the Taucnspülung is supported by ultrasonic vibrations having a frequency between 0.5 and 1.5 MHz and an intensity up to 10W / cm ^{2 for} at least 1 min.

3. Apparatus for carrying out the method according to item 1 and 2, characterized in that the processing vessel (1) has a rotationally symmetrical vessel shape, that the object holder (4) in the center of the processing vessel (1) is rotatably arranged and bowegbar vertically upwards that an ultrasound transducer (2) is arranged on one side of the processing vessel (1) at the same height as the cleaning object (5) fixed on the object holder (4) and an ultrasound detector (? ^v ) on the side opposite the ultrasound transducer (2) in the same plane; that on the respective sides of the processing vessel (1) offset by about 90 ° relative to the Ultrapchallwandler (2) or the ultrasonic detector (3) and in the plane above and below the object holder (4) spray nozzles (8, 9, 10, 11 ) are arranged in pairs, and that the processing vessel (1) at the bottom of a Media? Jleitung (6) and a Medienableitung (7).

4. The device according to item 3, characterized in that the ultrasonic transducer (2) horizontally above the cleaning object (5) is movable.

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