DE10020185A1

DE10020185A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Substraten

Info

Publication number: DE10020185A1
Application number: DE10020185A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schenkl; Robert Pesce; John Oshinowo; Uwe Mueller
Original assignee: Steag Microtech GmbH
Current assignee: Steag Microtech GmbH
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: DE10020185C2; US6706121B2; EP1277227A1; WO2001082337A1; US20040134522A1; JP2003532286A; TW512407B; KR20020093948A; US20030098043A1

Abstract

Um bei einem Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern in einem Behandlungsbehälter, in den zum Behandeln der Substrate nacheinander unterschiedliche Behandlungsfluids aus dem Auffangbehälter in die jeweilige Vorlage zurückgeleitet wird, und der Auffangbehälter nach dem Ausleiten des Behandlungsfluids und vor der Aufnahme eines weiteren Behandlungsfluids gespült wird. Erfindungsgemäß ist ferner eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem Behandlungsbehälter, mit einer ersten Ventileinheit zum Einleiten unterschiedlicher Behandlungsfluids aus unterschiedlichen Vorlagen in den Behandlungsbehälter und wenigstens einen Auffangbehälter zum Auffangen des Behandlungsfluids nach einer Behandlung, eine zweite Ventileinheit zum Leiten wenigstens einen Teils des Behandlungsfluids aus dem Auffangbehälter in die jeweilige Vorlage und eine Spüleinheit zum Spülen des Auffangbehälters vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafer, in einem Be handlungsbehälter, in den zum Behandeln der Substrate nacheinander unter schiedliche Behandlungsfluids aus jeweiligen Vorlagen eingeleitet werden.

In der Halbleiterindustrie ist es bekannt, daß Halbleiterwafer während ihrer Herstellung mehreren chemischen Naßbehandlungsschritten ausgesetzt wer den. Bei einem bekannten System zur chemischen Naßbehandlung von Halbleiterwafern werden die Wafer in unterschiedlichen jeweils unterschiedli che Behandlungschemikalien enthaltenden Prozeßbehältern behandelt. Die in den Prozeßbehältern enthaltenen Chemikalien werden in Aufbereitungsanla gen aufbereitet und für mehrere Substrate bzw. Substratchargen verwendet. Derartige Systeme sind jedoch relativ groß, da für jede Chemikalie ein sepa rates Behandlungsbecken vorgesehen ist, was zu hohen Kosten für das Sy stem führt. Darüber hinaus ist eine flexible Anpassung der Prozeßabläufe aufgrund der Anordnung der Becken schwierig.

Daher wurden in neuerer Zeit sogenannte Einzelbeckensysteme bzw. Single- Tank-Tools (STT) mit einem Behandlungsbehälter entwickelt, in den zum Be handeln der Wafer nacheinander unterschiedliche Behandlungsfluids aus je weiligen Vorlagen eingeleitet werden. Der Vorteil eines derartigen Systems liegt darin, daß nur ein einzelnes Behandlungsbecken vorgesehen wird, was die Anschaffungskosten für diese Anlagen erheblich reduziert. Darüber hinaus wird die Standfläche der Anlagen erheblich reduziert, was die Betriebskosten reduziert, insbesondere wenn sie in Reinsträumen aufgestellt sind. Als Vorla gen sind Chemikalienbehälter bekannt, in denen vorgemischte Chemikalien vor dem Einleiten in den Behandlungsbehälter gelagert werden. Alternativ ist es auch möglich, die benötigten Behandlungschemikalien innerhalb der jewei ligen Vorlagen zusammenzumischen und anschließend in einen Behand lungsbehälter der Anlage einzuleiten.

Bei den bekannten Einzelbeckensystemen werden die Behandlungschemika lien jeweils für einen Behandlungszyklus verwendet und anschließend ver worfen, was zu einem hohen Chemikalienverbrauch und somit hohen Kosten führt. Eine Wiederverwertung von Chemikalien wurde bisher aufgrund der Gefahr von Medienverschleppungen, die beispielsweise zu Kristallisationsef fekten führen können nicht durchgeführt.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegen den Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, den Chemikalienverbrauch bei Einzelbeckensystemen zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem Behandlungsbehäl ter, in den zum Behandeln der Substrate nacheinander unterschiedliche Be handlungsfluid aus jeweiligen Vorlagen eingeleitet werden, dadurch gelöst, daß ein Behandlungsfluids nach einer Behandlung in einen Auffangbehälter geleitet wird, wenigstens ein Teil des Behandlungsfluid aus dem Auffangbe hälter in die jeweilige Vorlage zurückgeleitet wird, und der Auffangbehälter nach dem Ausleiten des Behandlungsfluids und vor der Aufnahme eines wei teren Behandlungsfluids gespült wird. Indem Behandlungsfluid nach der Be handlung zunächst in einem Auffangbehälter geleitet wird, läßt sich der Be handlungsbehälter in herkömmlicher Weise rasch entleeren und anschließen, während die Behandlung im Behandlungsbecken fortgeführt wird, kann das Behandlungsfluid aus dem Auffangbehälter in die jeweilige Vorlage zurück geführt werden, um aufbereitet und wiederverwertet zu werden. Das Spülen des Auffangbehälters zwischen der Aufnahme unterschiedlicher Behand lungsfluids stellt sicher, daß zwischen den Behandlungsfluids keine Medien verschleppungen auftreten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Substrate nach jeder Behandlung in einem Behandlungsfluid mit einem Spülfluid gespült und an schließend wird das Spülfluid in den Auffangbehälter geleitet, wodurch er auf einfache und kostengünstige Weise gereinigt wird.

Vorzugsweise werden die Behandlungsfluids in den jeweiligen Vorlagen auf bereitet, um eine gleichbleibende Qualität der Behandlungsfluids beizubehal ten. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung werden die Behandlungsfluids, insbesondere ein Flußsäure enthaltendes Behand lungsfluid mit Behandlungsfluid aus einer Versorgungseinheit auf ein vorbe stimmtes Volumen aufgefüllt, um eine Mischung aus gebrauchtem und unver brauchtem Behandlungsfluid zu erreichen. Dieses Verfahren eignet sich ins besondere dann, wenn ein größerer Teil des Behandlungsfluids bei der Be handlung verbraucht wird oder während des Transports zwischen Behand lungsbehälter und Vorlage verloren geht.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei der Aufbereitung des Behandlungsfluids das Volumen wenigstens eines Behandlungsfluids in der Vorlage bestimmt, die Ist-Konzentration wenigstens einer Fluidkompo nente des Behandlungsfluids bestimmt, eine benötigte Menge der Fluidkom ponente zum Erreichen einer Soll-Konzentration derselben in dem Behand lungsfluid berechnet und die berechnete Menge der Fluidkomponente in das Behandlungsfluid eingeleitet. Durch das obige Verfahren wird sichergestellt, daß die Konzentration bestimmter Fluidkomponenten in einem Behandlungs fluid über mehrere Behandlungszyklen hinweg gleich bleiben. Vorzugsweise wird zur Volumenbestimmung das Behandlungsfluid in der Vorlage mit einer bekannten Fluidkomponente oder Behandlungsfluid aus einer Versorgungs einheit auf ein vorbestimmtes Volumen aufgefüllt. Das Messen eines Fluidvo lumens in einer Vorlage ist relativ aufwendig und ungenau. Das Auffüllen auf ein vorbestimmtes Volumen hingegen ist sehr einfach und führt ferner zu gleichbleibenden Volumina bei der Berechnung einer benötigten Menge der Fluidkomponente. Bei stark verdünnten Chemikalien, die zum Großteil aus Wasser bestehen, wird das Behandlungsfluid vorzugsweise mit Wasser als eine der Fluidkomponenten aufgefüllt. Alternativ kann auch Behandlungsfluid aus einer Versorgungseinheit eingefüllt werden, um auf das vorbestimmte Volumen zu kommen.

Vorzugsweise wird die Konzentration der Fluidkomponente mehrfach bemes sen und der Mittelwert der Messung für die Berechnung verwendet.

Die Menge der benötigten Fluidkomponente wird vorzugsweise anhand der folgenden Gleichung berechnet:

wobei
Vfk = Volumen der benötigten Fluidkomponente in ml
Ksoll = Soll-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
Kist = Ist-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
Vbf = Volumen des Behandlungsfluids in l
Dbf = Dichte des Behandlungsfluids in g/ml
Dfk = Dichte der Fluidkomponente in g/ml
Kfk = Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%).

Für eine verbesserte Qualität wird die Ist-Konzentration der Fluidkomponente nach dem Einleiten der berechneten Menge der Fluidkomponente in das Be handlungsfluid erneut gemessen und bei einer Abweichung der Ist- Konzentration von der Soll-Konzentration eine erneute Berechnung und Ein leitung durchgeführt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Behandlungsfluids durch Einleiten eines anderen Fluids, insbesondere eines Spülfluids aus dem Prozeßbehälter verdrängt und in einen Auffangbehälter geleitet. Dieses Ver fahren besitzt den Vorteil, daß die Substrate ständig mit einem Fluid bedeckt sind, und zwischen unterschiedlichen Behandlungsfluiden nicht der Umge bungsluft ausgesetzt sind. Ferner ergibt sich bei diesem Verfahren der Vorteil einer gleichmäßigen Behandlung der Substrate, da jeder Punkt des Substrats im wesentlichen für die gleiche Zeitdauer innerhalb des Behandlungsfluids verweilt. Aufgrund einer teilweisen Vermischung des Behandlungsfluids und des anderen Fluids kann nicht das gesamte Behandlungsfluid wiedergewon nen werden, so daß Medienverluste auftreten.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die Behand lungsfluids über ein Schnellablaßventil aus dem Prozeßbehälter abgelassen und in einen Auffangbehälter geleitet. Bei diesem Verfahren kann im wesentli chen das gesamte Behandlungsfluid wiedergewonnen werden, jedoch ist das Substrat nach dem Ablassen des Behandlungsfluids zunächst der Umge bungsluft ausgesetzt.

Vorzugsweise wird das Behandlungsfluid in der Vorlage zirkuliert, um eine gute und gleichmäßige Mischung der Fluidkomponenten des Behandlungs fluids zu erreichen. Dabei wird das Behandlungsfluid in der Vorlage vorzugs weise gefiltert, um in dem Behandlungsfluid befindliche Partikel, welche die Behandlung der Substrate beeinträchtigen können herauszufiltern. Für eine jeweils gleichbleibende Behandlung der Substrate wird das Behandlungsfluid in der Vorlage vorzugsweise auf eine vorgegebene Temperatur gebracht, da die Temperatur einen wesentlichen Einfluß auf den Behandlungserfolg haben kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält wenigstens ein Behand lungsfluid NH₄OH, H₂O₂, HCL oder eine Kombination aus wenigstens zwei der vorhergehenden Komponenten, Flußsäure (HF) und/oder eine Schwefel- Peroxid-Mischung (SPM).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem Behand lungsbehälter, mit einer ersten Ventileinheit zum Einleiten unterschiedlicher Behandlungsfluids aus unterschiedlichen Vorlagen in den Behandlungsbe hälter und wenigstens einen Auffangbehälter zum Auffangen des Behand lungsfluids nach einer Behandlung dadurch gelöst, daß eine zweite Ventilein heit zum Leiten wenigstens eines Teils des Behandlungsfluids aus dem Auf fangbehälter in die jeweilige Vorlage und eine Spüleinheit zum Spülen des Auffangbehälters vorgesehen ist. Bei der Vorrichtung ergeben sich die schon oben unter Bezugnahme auf das Verfahren genannten Vorteile.

Vorzugsweise weist der Behandlungsbehälter ein Schnellablaßvenitl und ei nen Auffangbehälter unterhalb des Behandlungsbeckens oder einen als Überlaufkragen des Behandlungsbehälters ausgebildeten Auffangbehälter auf. Für den Fall, daß der Überlaufkragen ein relativ kleines Volumen auf weist, ist vorzugsweise eine steuerbare Verbindungsleitung zwischen dem Überlaufkragen und dem unterhalb des Behandlungsbehälters angeordneten Auffangbehälter vorgesehen, um ein ausreichendes Aufnahmevolumen für das aus dem Behandlungsbecken strömende Behandlungsfluid vorzusehen. Vorzugsweise weist die Spüleinheit wenigstens eine Fluiddüse im Auffangbe hälter auf, um diesen zwischen der Aufnahme unterschiedlicher Behand lungsfluids zu reinigen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Substratbehandlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Behandlungsbehälters mit einem Be handlungsfluid-Verdrängungsmechanismus;

Fig. 3 schematisch den Aufbau eines Behandlungsbehälters mit einem Schnellablaßventil.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Behandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Behandlungsvorrichtung 1 weist einen Be handlungsbehälter 3 für Halbleiterwafer 5 auf. Das Behandlungsbecken 3 weist eine Einlaßleitung 7 auf, die über eine Ventileinheit mit einer Vielzahl von Auslaßleitungen 8 unterschiedlicher Chemikalienvorlagen 10 in Verbin dung steht. In Fig. 1 ist nur eine Auslaßleitung 8 sowie eine Vorlage 10 dar gestellt, obwohl mehrere Leitungen und Vorlagen vorgesehen sind.

Der Behandlungsbehälter 3 weist, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch näher erläutert wird, einen Überlaufkragen 12 mit einem Auslaß 14 auf. Eine Ventileinheit in dem Auslaß 14 ist in der Lage, den Überlauf mit einer Abflußleitung 16 oder einer aus einer Vielzahl von Rückführleitungen 18, die jeweils mit einer der Vorlagen 10 in Verbindung stehen, zu verbinden. In den Rückführleitungen 18 ist jeweils eine Pumpe 20 vorgesehen, um gegebe nenfalls Behandlungsfluid aus dem Überlaufkragen 12 zu einer der Vorlagen 10 zu pumpen.

Alternativ oder auch zusätzlich zu dem Überlaufkragen 12 weist der Behand lungsbehälter 3 einen unterhalb des Behandlungsbecken angeordneten Auf fangbehälter 22 auf, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Um Behandlungsfluid aus dem Behandlungsbehälter 3 abzulassen, ist ein Schnellablaßventil 24 vorgesehen. Der Auffangbehälter weist eine nicht näher dargestellte Auslaßleitung mit ei ner Ventileinheit auf, welche den Auslaßbehälter 22 mit einer Ablaßleitung 26 oder einer aus einer Vielzahl von Rückführleitungen 28 verbindet. Jede der Rückführleitungen 28 ist über eine Pumpe 20 mit einer der Vorlagen 10 ver bunden, um einen Transport von Behandlungsfluid aus dem Auffangbehälter 22 zu den jeweiligen Vorlagen 10 zu ermöglichen. Im Auffangbehälter ist eine Einlaßdüse 29 vorgesehen, über die, wie nachfolgend noch näher beschrie ben wird, ein Spülfluid in den Auffangbehälter eingeleitet wird.

Jede der Vorlagen 10 weist einen Mischbehälter 30, eine Pumpe 32, eine Fil tereinheit 34, eine Temperatureinstellvorrichtung 36 und eine Konzentrati onsmeßvorrichtung 38 auf. Die Vorlage 10 weist ferner eine nicht näher dar gestellte Volumenbestimmungseinheit, sowie eine Steuereinheit auf. Die Vo lumenbestimmungseinheit weist einen Füllstandsensor in dem Mischbehälter 30 auf. Das Behandlungsfluidvolumen in der Pumpe 32 der Filtereinheit 34 der Temperatureinstelleinrichtung 36 der Konzentrationsmeßeinheit 38 und den jeweiligen dazwischenliegenden Verbindungsleitungen ist bekannt. Dabei ist das Volumen in dem Mischbehälter 30 vorzugsweise wesentlich größer als das Volumen in den sonstigen Einrichtungen der Vorlage 10. Durch Messen des Fluidniveaus in dem Mischbehälter 30 läßt sich daher das Gesamtvolu men an Behandlungsfluid in der Vorlage 10 bestimmen.

Statt eines Füllstandsensors, der unterschiedliche Fluidniveaus in dem Mischbehälter 30 messen kann, ist es auch möglich, den Mischbehälter 30 über eine Zuleitung 40 auf ein vorbestimmtes Fluidniveau zu befüllen, das durch einen Sensor abgefühlt und angezeigt wird. Dabei kann über die Zulei tung 40 vorgemischtes Behandlungsfluid oder einzelne Fluidkomponenten eingeleitet werden.

Die Pumpe 32 zirkuliert das Behandlungsfluid durch die unterschiedlichen Komponenten der Vorlage 10, um eine gleichmäßige Mischung des Behand lungsfluids zu erhalten. Die Filtereinheit 34 filtert unerwünschte Partikel aus dem Behandlungsfluid heraus. Die Temperatureinstellvorrichtung temperiert das Behandlungsfluid auf eine vorgewählte Betriebstemperatur. Die Betrieb stemperatur wird durch die Steuervorrichtung für das jeweilige Behandlungs fluid vorgegeben.

Die Konzentrationsmeßeinrichtung 38 mißt die Ist-Konzentration einer oder mehrerer Fluidkomponenten des Behandlungsfluids und leitet die gemessene Ist-Konzentration an die Steuervorrichtung weiter. Die Steuervorrichtung ist in der Lage, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, ein benötigtes Vo lumen einer Fluidkomponente, zum Erreichen einer bestimmten Konzentration im Behandlungsfluid zu berechnen.

Im nachfolgenden wird der Betrieb der Vorrichtung 1 anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Zunächst wird ein Wafer 5 bzw. eine Charge von Wafern 5 über eine bekannte Handhabungsvorrichtung in den mit deionisiertem Wasser (DIW) gefüllten Be handlungsbehälter eingesetzt. Anschließend wird das DI-Wasser über das Schnellablaßventil 24 in den Auffangbehälter 22 und anschließend in die Ab laßleitung 26 abgelassen. Vor dem Ablassen werden die Wafer 5 in eine so genannte Schnellablaß-Position angehoben und nach dem vollständigen Ab lassen des DI-Wassers in ihre Ausgangsposition zurückgefahren. Das voll ständige Ablassen des DI-Wassers wird über einen entsprechenden Sensor festgestellt. Alternativ kann eine bestimmte Zeit für das Ablassen des DI- Wassers vorgegeben werden.

Anschließend wird der Behandlungsbehälter mit einem ersten Behandlungs fluid, wie z. B. mit gepufferter Flußsäure (BHF) aus einer der Vorlagen 10 befüllt. Vor dem Einfüllen des BHF in den Behandlungsbehälter 3 wird das BHF in der Vorlage 10 vorgemischt, zirkuliert und auf eine Solltemperatur ge bracht. Um ein spritzerloses Einfüllen des BHF-Fluids sicherzustellen, wird zu Beginn des Einfüllens eine geringe Strömungsgeschwindigkeit gewählt, die anschließend erhöht wird. Das Behandlungsbecken wird bis zu einem be stimmten Niveau, bei dem die Wafer vollständig mit Behandlungsfluid bedeckt sind, befüllt. Das Einleiten des Behandlungsfluids wird gestoppt und über eine geeignete Zirkulationseinheit in dem Behandlungsbehälter zirkuliert. Alternativ kann das Behandlungsfluid auch statisch, d. h. ohne Zirkulation im Becken ge halten werden, oder durch weiteres Einleiten des Behandlungsfluids zum Überlaufen in den Überlaufkragen 12 gebracht werden. Aus dem Überlaufkra gen 12 kann das Behandlungsfluid dann wahlweise zu der Ablaßleitung 16 oder der Rückführleitung 18 geleitet werden.

Nach Ablauf einer bestimmten Behandlungszeit wird das BHF-Fluid über das Schnellablaßventil 24 in den Auffangbehälter 22 abgelassen. Das Schnel lablaßventil 24 wird geschlossen und das Behandlungsbecken wird rasch mit einem Spülfluid wie beispielsweise DIW befüllt und zum Überlaufen in den Überlaufkragen 12 gebracht. Aus dem Überlaufkragen 12 wird das DIW in die Ablaßleitung 16 geleitet. Das in dem Auffangbehälter 22 aufgefangene BHF- Fluid wird über eine entsprechende der Rückführleitungen 28 und die Pumpe 20 zu der Vorlage 10 für BHF zurückgeführt. Das BHF-Fluid wird, wie nachfol gend noch näher beschrieben wird, in der Vorlage 10 aufbereitet.

Für die weitere Behandlung der Wafer 5 wird das DI-Wasser wiederum über das Schnellablaßventil 24 in den Auffangbehälter 22 und anschließend in den Ablaß 26 abgeleitet. Dabei spült das DI-Wasser zumindest teilweise den Auf fangbehälter 22. Das Schnellablaßventil 24 wird geschlossen und ein neues Behandlungsfluid, wie beispielsweise SC1, das eine Mischung aus H₂O₂, NH₄OH und Wasser ist, oder SC2, das eine Mischung aus H₂O₂, HCl und Wasser ist wird aus einer der Vorlagen 10 in den Behandlungsbehälter 3 ein geleitet. Bei Erreichen eines bestimmten Volumens wird das Einleiten ge stoppt und das Behandlungsfluid in dem Behandlungsbehälter zirkuliert. Nach Ablauf einer bestimmten Behhandlungszeit wird das SC1- oder SC2-Fluid in gleicher Weise wie das BHF-Fluid aus dem Behandlungsbehälter 3 abgelas sen und zu der entsprechenden Vorlage 10 zurückgeleitet. In der oben be schriebenen Art und Weise können die Wafer unterschiedlichen Behand lungsfluiden ausgesetzt werden, die jeweils nach Beendigung eines Behand lungsschritts zu ihren jeweiligen Vorlagen zurückgeleitet werden. Zwischen den jeweiligen Behandlungsschritten werden die Wafer mit einem Spülfluid wie beispielsweise DI-Wasser gespült, das anschließend auch zum Spülen des Auffangbehälters 22 verwendet wird.

Statt die jeweiligen Fluids über das Schnellablaß 24 aus dem Behandlungs behälter 3 abzulassen, ist es auch möglich, die Fluids durch Einleiten des nachfolgenden Fluids zu verdrängen. Für die oben beschriebene Prozeßfolge bedeutet dies, daß das anfänglich im Behandlungsbehälter befindliche DI- Wasser durch Einleiten des BHF-Fluids aus dem Behandlungsbehälter in den Überlaufkragen 12 verdrängt wird. Dabei wird das BHF-Fluid für eine vorge gebene Einlaßzeit und mit einer vorgegebenen Strömungsrate eingeleitet. Dabei wird eine möglichst symetrische und schnelle Einleitung des BHF- Fluids gewählt. Die Wafer verbleiben die ganze Zeit in einer Fluidumgebung und die Verdrängung erfolgt schneller als das Auslassen und erneute Einlas sen von Fluiden, wodurch sich ein hoher Durchsatz für die Anlage ergibt. Aus dem Überlaufkragen 12 wird das verdrängte DI-Wasser zur Ablaßleitung 16 geleitet. Nach dem Ablauf der Einlaßzeit wird das BHF-Fluid in dem Behand lungsbehälter 3 für eine vorbestimmte Behandlungszeit zirkuliert. Nach Ablauf der Behandlungszeit wird das BHF-Fluid durch Einleiten von DI-Wasser aus dem Behandlungsbehälter 3 in den Überlaufkragen 12 verdrängt. Vom Über laufkragen 12 wird das verdrängte BHF-Fluid über eine entsprechende Rück führleitung 18 zu der BHF-Vorlage 10 zurückgeleitet. Da es bei der Verdrängung des BHF-Fluids zu einer Vermischung mit dem DI-Wasser kommt, wird nur der erste Teil des aus dem Behandlungsbehälter 3 verdrängten BHF- Fluids zu der Vorlage 10 zurückgeleitet. Nach einer bestimmten Verdrän gungszeit wird daher der Auslaß 14 des Überlaufkragens 12 zur Ablaßleitung 16 geöffnet, um das restliche BHF-Fluid und die Mischung aus BHF-Fluid und DI-Wasser abzuleiten.

Das obige Verfahren wird für die folgenden Behandlungsfluids, wie beispiels weise SC1 und SC2 wiederholt.

Statt wie oben beschrieben das verdrängte Behandlungsfluid, wie beispiels weise das BHF-Fluid direkt aus dem Überlaufkragen 12 in die Vorlage 10 zu leiten, ist es auch möglich, das Fluid zunächst in den Auffangbehälter 22 zu leiten, was ein rascheres Ableiten des Fluids aus dem Überlaufkragen ermög licht. Nach Ablauf einer bestimmten Verdrängungszeit bzw. nach Erreichen einer bestimmten Füllhöhe innerhalb des Auffangbehälters wird die Verbin dung zum Auffangbehälter geschlossen und das restliche Fluid in dem Über laufkragen 12 zur Ablaßleitung 16 geleitet. Natürlich ist es auch möglich, eini ge Fluids über den Schnellablaß aus dem Behandlungsbehälter auszuleiten und andere durch Verdrängung auszuleiten.

Nachfolgend wird nun die Aufbereitung der Behandlungsfluids in den jeweili gen Vorlagen 10 näher erläutert.

In der BHF-Vorlage wird zunächst das Volumen des BHF-Fluids bestimmt. Hierzu ist ein stationärer Füllstandsensor im Mischbehälter 30 vorgesehen. Wenn der Füllstandsensor nicht aktiv ist, d. h. das Fluidniveau unterhalb des Füllstandsensors ist, wird über die Zuleitung 40 vorgemischtes BHF-Fluid bis zum Erreichen des Füllstandsensors nachgefüllt. Anschließend wird das BHF- Fluid in der Vorlage 10 zirkuliert, gefiltert und auf die Behandlungstemperatur gebracht. Anschließend kann das BHF-Fluid bei Bedarf wieder dem Behand lungsbehälter zugeführt werden. Bei diesem Verfahren ist die Konzentrati onsmeßeinheit in der Vorlage 10 nicht notwendig.

Bei einem alternativen Aufbereitungsverfahren, welches vorzugsweise für SC1 und SC2 verwendet wird, wird zunächst wiederum das Volumen des Fluids in der Vorlage bestimmt. Hierzu ist wiederum ein starrer Füllstandsen sor im Mischbehälter 30 der Vorlage 10 vorgesehen. Befindet sich das Fluid niveau oberhalb des starren Füllstandsensors, wird das Fluid über einen ent sprechenden Auslaß aus der Vorlage abgelassen. Befindet sich das Fluidni veau hingegen unterhalb des Füllstandsensors, wird entweder vorgemischtes Behandlungsfluid oder eine bestimmte Fluidkomponente wie beispielsweise Wasser über die Zuleitung 40 in den Mischbehälter 30 eingefüllt bis der Füll standsensor erreicht ist. Anschließend wird das Fluid in der Vorlage 10 zirku liert und dabei gefiltert und temperiert. In der Konzentrationsmeßeinheit 38 werden die Konzentrationen der Fluidkomponenten ermittelt und an die Steu ereinheit für die Vorlage 10 weitergeleitet.

Anhand der ermittelten Werte berechnet die Steuereinheit das benötigte Vo lumen der einzelnen Fluidkomponenten, um eine Soll-Konzentration der Kom ponenten in dem Fluid zu erreichen. Dabei verwendet die Steuereinheit die folgende Gleichung:

wobei
V_fk = Volumen der benötigten Fluidkomponente in ml
K_soll = Soll-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
K_ist = Ist-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
V_bf = Volumen des Behandlungsfluids in l
D_bf = Dichte des Behandlungsfluids in g/ml
D_fk = Dichte der Fluidkomponente in g/ml
K_fk = Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%).

Über die Zuleitung 40 wird nun ein entsprechendes Volumen der einzelnen Fluidkomponenten in den Mischbehälter 30 eingeleitet. Anschließend wird nach einer bestimmten Zirkulationszeit, in der eine gute Vermischung der Fluidkomponenten erreicht wird, eine erneute Konzentrationsmessung vorge nommen. Bei einer Abweichung der Ist-Konzentration von der Soll- Konzentration, die oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, wird eine erneute Berechnung und Einleitung für die jeweiligen Fluidkomponenten durchgeführt.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Er findung näher erläutert, ohne jedoch auf die konkreten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. So ist die vorliegende Erfindung beispielsweise nicht auf die oben genannten Behandlungsfluids beschränkt. Beispielsweise kann eine Behandlung der Wafer in einer Schwefel-Peroxid-Mischung vor der BHF- Behandlung erfolgen. Statt BHF kann auch verdünnte Flußsäure (DHF) einge setzt werden. Ein weiteres übliches Behandlungsfluid ist beispielsweise H₂SO₄, das üblicherweise zwischen einer BHF-Behandlung und einer SC1- Behandlung eingesetzt wird. Nach Abschluß der Behandlung in dem Behand lungsbehälter können die Wafer beispielsweise gemäß dem Marangoniverfah ren getrocknet werden. Die Behandlung und insbesondere das Spülen der Substrate kann durch Einleiten von Schallwellen im Hochfrequenzbereich so wie eine Auf-Ab-Bewegung der Wafer erhöht werden.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwa fern, in einem Behandlungsbehälter, in den zum Behandeln der Sub strate nacheinander unterschiedliche Behandlungsfluids aus jeweiligen Vorlagen eingeleitet werden, gekennzeichnet durch folgende Verfah rensschritte:
Leiten eines Behandlungsfluids nach einer Behandlung in einen Auf fangbehälter;
Leiten wenigstens eines Teils der Behandlungsfluids aus dem Auffang behälter in die jeweilige Vorlage;
Spülen des Auffangbehälters nach dem Ausleiten eines Behandlungs fluids und vor der Aufnahme eines weiteren Behandlungsfluids.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub strate nach jeder Behandlung in einem Behandlungsfluid mit einem Spülfluid insbesondere DI-Wasser gespült werden, und das Spülfluid nach dem Spülen der Substrate in den Auffangbehälter geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Behandlungsfluids in den jeweiligen Vorlagen aufbereitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Behand lungsfluids, insbesondere ein Flußsäure enthaltendes Behandlungs fluid, mit Behandlungsfluid aus einer Versorgungseinheit auf ein vorbe stimmtes Volumen aufgefüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Verfah rensschritte:
Bestimmen des Volumens wenigstens eines Behandlungsfluids in der Vorlage;
Bestimmen der Ist-Konzentration wenigstens einer Fluidkompo nente des Behandlungsfluids;
Berechnen einer benötigten Menge der Fluidkomponente zum Er reichen einer Soll-Konzentration derselben in dem Behandlungs fluid;
Einleiten der berechneten Menge der Fluidkomponente in das Behandlungsfluid.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Volu menbestimmung das Behandlungsfluid in der Vorlage mit eine bekann ten Fluidkomponente oder Behandlungsfluid aus einer Versorgungsein heit auf ein vorbestimmtes Volumen aufgefüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Fluidkomponente mehrfach gemessen und ein Mit telwert der Messungen für die Berechnung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der benötigten Fluidkomponente anhand der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei
V_fk = Volumen der benötigten Fluidkomponente in ml
K_soll = Soll-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
K_ist = Ist-Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%)
V_bf = Volumen des Behandlungsfluids in l
D_bf = Dichte des Behandlungsfluids in g/ml
D_fk = Dichte der Fluidkomponente in g/ml
K_fk = Konzentration der Fluidkomponente (in Gew.-%).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Konzentration der Fluidkomponente nach dem Einleiten der berechneten Menge der Fluidkomponente in das Behandlungsfluid er neut gemessen wird und bei einer Abweichung der Ist-Konzentration von der Soll-Konzentration eine erneute Berechnung und Einleitung für die Fluidkomponente erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Behandlungsfluids durch Einleiten eines anderen Fluids, insbesondere eines Spülfluids aus dem Prozeßbehälter ver drängt und in einen Auffangbehälter geleitet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Behandlungsfluids über ein Schnellablaßventil aus dem Prozeßbehälter abgelassen und in einen Auffangbehälter ge leitet werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Behandlungsfluid in der Vorlage zirkuliert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Behandlungsfluid in der Vorlage gefiltert wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Behandlungsfluid in der Vorlage auf eine vorge gebene Temperatur gebracht wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens ein Behandlungsfluid NH₄OH, H₂O₂, HCl oder eine Kombination aus wenigstens zwei der vorhergehenden Kom ponenten enthält.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens ein Behandlungsfluid Flußsäure (HF) enthält.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens ein Behandlungsfluid eine Schwefelsäu re-Peroxid-Mischung enthält.

18. Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiter wafern, in einem Behandlungsbehälter, mit einer ersten Ventileinheit zum Einleiten unterschiedlicher Behandlungsfluide aus unterschiedli chen Vorlagen in den Behandlungsbehälter und wenigstens einen Auf fangbehälter zum Auffangen der Behandlungsfluids nach einer Be handlung, gekennzeichnet durch eine zweite Ventileinheit zum Leiten wenigstens eines Teils der Be handlungsfluids aus dem Auffangbehälter in die jeweilige Vorlage und eine Spüleinheit zum Spülen des Auffangbehälters.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Be handlungsbehälter ein Schnellablaßventil aufweist und ein Auffangbe hälter unterhalb des Behandlungsbehälters angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auffangbehälter als Überlaufkragen des Behandlungsbehälters aus gebildet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 und 20, gekennzeichnet durch eine steuerbare Verbindungsleitung zwischen dem Überlaufkragen und dem unterhalb des Behandlungsbehälter angeordneten Auffangbehälter.

22. Vorrichtung nach einem Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinheit wenigstens eine Fluid-Düse im Auffangbehälter aufweist.

23. Vorrichtung nach einem Ansprüche 18 bis 22, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zum Bestimmen des Volumens eines Behandlungs fluids in wenigstens einer der Vorlagen, wenigstens eine Einheit zum Bestimmen der Konzentration wenigstens einer Fluidkomponente des Behandlungsfluids, und einer Steuereinheit zum Einleiten einer be stimmten Menge der Fluidkomponente aufgrund des Volumens und der Konzentration.

24. Vorrichtung nach einem Ansprüche 18 bis 23, gekennzeichnet durch eine Pumpe zum Zirkulieren eines Behandlungsfluids in wenigstens ei ner der Vorlagen.

25. Vorrichtung nach einem Ansprüche 18 bis 24, gekennzeichnet durch eine Filtereinheit in wenigstens einer der Vorlagen.

26. Vorrichtung nach einem Ansprüche 18 bis 25, gekennzeichnet durch eine Temperatur-Steuereinheit in wenigstens einer der Vorlagen.