DE10118167A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Halbleiterwafern - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung zur Regelung von Halbleiterwafern und ein Verfahren zur Reinigung von Halbleiterwafern unter Verwendung dieser Vorrichtung angegeben. Die Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer enthält nur eine innere Badvorrichtung zur Durchführung sowohl der Reinigung mit chemischer Lösung als auch der Reinigung mit de-ionisiertem Wasser. Die Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer enthält ferner einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) sowohl zur Reinigung als auch zur Trocknung der darin eingebrachten Halbleiterwafer. Die Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer enthält eine Beladungseinheit mit einer Kassette, in welche eine Mehrzahl von Halbleiterwafern eingesetzt sind, ferner eine Bewegungsvorrichtung zum Herausnehmen der in die Kassette der Beladungseinheit eingesetzten Halbleiterwafer und zur Bewegung der herausgezogenen Halbleiterwafer in eine Ladevorrichtung, welche Abstand von der Beladungseinheit hat, ferner eine innere Badvorrichtung, die von der Ladevorrichtung beabstandet ist, zum Reinigen der Halbleiterwafer mit einer chemischen Lösung oder mit de-ionisiertem Wasser, weiterhin einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) mit einer Haube zur Bewegung der Halbleiterwafer von der Ladevorrichtung in die innere Badvorrichtung, wobei der Trockner sich in die +- X-, +- Y- und +- Z-Richtungen bewegen kann, um dicht an die innere Badvorrichtung angesetzt werden zu können, sowie schließlich eine ...

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern und ein Verfahren zur Reinigung von Halbleiterwafern unter Verwendung dieser Vorrichtung, und im einzelnen eine Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern, in der ein sogenannter Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) zum Einsatz kommt, sowie ein Verfahren zur Reinigung von Halbleiterwafern unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.

2. Beschreibung der zutreffenden Technik

Ein Vorgang der Reinigung einer Halbleiterscheibe ist notwendig, um Reste chemischer Stoffe, kleine Partikel und Verunreinigungen zu entfernen, die während der Herstellung von integrierten Schaltungen entstehen. Insbesondere ist ein Reinigungsprozeß zum Entfernen feiner Verunreinigungen sehr wichtig, welche an der Oberfläche eines Halbleiterwafers anhaften, wenn hochintegrierte Schaltungen gefertigt werden.

Techniken zum Reinigen von Halbleiterwafern umfassen die Behandlung mit einer chemischen Lösung, einen Reinigungsprozess mit de-ionisiertem Wasser und einen Trocknungsprozeß. Die Behandlung mit einer chemischen Lösung geschieht durch Einwirkung einer chemischen Lösung auf den Halbleiterwafer und der Waschvorgang besteht in dem Abwaschen des Halbleiterwafers, der mit der chemischen Lösung behandelt worden ist, mit de-ionisiertem Wasser, und schließlich besteht der Trocknungsprozeß in einer Trocknung des abgewaschenen Halbleiterwafers. Unter diesen Vorgängen gilt, daß, weil Defekte aufgrund von Mängeln beim Trocknungsprozeß große Ausdehnung haben und wiederholt in Mustern vorkommen, die integrierten Schaltungen fehlerhaft sein können oder Funktionsmängel haben können.

Wenn integrierte Schaltungen komplizierter werden, erreicht eine herkömmliche Schleuder-Trockeneinrichtung, bei der die Zentrifugalkraft beim Trocknungsprozeß wirksam ist, die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, so daß ein IPA-Dampftrockner vorgeschlagen wurde, der Isopropylalkohol (IPA) zur Trocknung verwendet. Wenn jedoch ein IPA-Dampftrockner verwendet wird, treten nach dem Trocknen des Halbleiterwafers an diesem Wassermarken auf.

Zur Beseitigung dieses Problems wurde auch schon vorgeschlagen, einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner zur Trocknung eines Wafers zu verwenden, ohne daß dieses nach der Behandlung mit chemischer Lösung und dem Reinigungsprozeß mit de-ionisiertem Wasser der Luft ausgesetzt wird. Während der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner den Halbleiterwafer aus einem Bad eines mit de-ionisiertem Wasser gefüllten Behältnisses hebt oder das de-ionisierte Wasser von dem Bad wegtrocknet, entfernt er das de-ionisierte Wasser unter Ausnutzung eines Unterschiedes in der Oberflächenspannung zwischen dem Isopropylalkohol (IPA) und dem de-ionisierten Wasser durch Aufsprayen von IPA auf die Oberfläche des Halbleiterwafers. Der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner kann das de- ionisierte Wasser unter Verwendung einer Menge von IPA entfernen, welche nicht mehr als 1/10 der Menge von IPA ist, das von dem IPA-Dampftrockner verwendet wird. Da jedoch der Marangoni-Trockner leicht durch laminare Strömung oder ein Ausströmen in einer Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern beeinflußt wird, geschieht das Trocknen nicht gleichmäßig über die Oberfläche des Halbleiterwafers hin, wodurch wieder Wassermarken entstehen. Insbesondere treten Wassermarken ungleichförmig auf, wenn Halbleiterwafer mit großen Durchmessern von 12 Zoll (etwa 30 cm) gehandhabt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung der obigen Probleme ist es zunächst ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern zu schaffen, die nicht durch atmosphärische Einflüsse gestört ist und die Bildung von Wassermarken verhindern kann, wenn ein Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) verwendet wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung von Halbleiterwafern zu schaffen, bei welchem Wassermarken verhindert werden, indem eine Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern der hier angegebenen Art ordnungsgemäß eingesetzt wird.

Zum Erreichen des erstgenannten Zieles wird demgemäß eine Einrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern geschaffen. Diese Einrichtung enthält nur eine innere Badvorrichtung zur Durchführung sowohl der Reinigung mit chemischer Lösung als auch der Reinigung mit de-ionisiertem Wasser in dieser Badvorrichtung. Außerdem enthält die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner), sowohl zur Reinigung als auch zur Trocknung von Halbleiterwafern darin. Die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern enthält eine Beladungseinheit zur Aufnahme einer Kassette, in welcher eine Mehrzahl von Halbleiterwafern gehalten ist, eine Bewegungsvorrichtung zum Herausnehmen der Halbleiterwafer, welche in der Kassette der Beladungseinheit gehalten sind und zur Bewegung der herausgenommenen Halbleiterwafer in eine Ladestation, welche von der Beladungseinheit beabstandet ist, weiter eine innere Badevorrichtung, welche Abstand von der Ladevorrichtung hat, zum Reinigen der Halbleiterwafer mit einem chemischen Lösungsmittel oder de-ionisiertem Wasser, fernerhin einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) mit einer Haube zur Bewegung der Halbleiterwafer von der Ladevorrichtung in die innere Badevorrichtung, wobei der Trockner in die ±X-, ±Y- und ±Z-Richtungen bewegbar und dicht gegenüber der inneren Badvorrichtung an diese ansetzbar ist, sowie eine Schneide zur Abstützung der Halbleiterwafer, die in die innere Badvorrichtung gesetzt sind, in einem unteren Bereich der inneren Badvorrichtung, und zur Bewegung der Halbleiterwafer nach aufwärts und nach abwärts mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Im einzelnen enthält der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) Schlitze und eine Verriegelungsvorrichtung zur Festlegung der Halbleiterwafer, die auf die Ladevorrichtung gesetzt sind, weiter eine Haube zum Trocknen der Halbleiterwafer, eine Isopropylalkohol-Zuführungsplatte (IPA-Platte) mit einer Mehrzahl von Öffnungen, so daß der Isopropylalkohol gleichmäßig auf die festgelegten Halbleiterwafer in der Haube aufgesprüht werden kann, sowie eine IPA- Zuführungsdüse, die auf der IPA-Zuführungsplätte installiert ist. Der Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner), der in die ±X-, ±Y- und ±Z- Richtungen bewegt wird, wird also dicht an die innere Badvorrichtung angesetzt und die Halbleiterwafer werden nach dem Reinigen getrocknet, wodurch verhindert wird, daß der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) durch laminare Strömung oder ein Ausströmen in der Vorrichtung zum Trocknen der Halbleiterwafer nachteilig beeinflußt wird und wodurch verhindert wird, daß sich Wassermarken auf der Oberfläche der Halbleiterwafer bilden. An beiden Seitenwänden der inneren Badvorrichtung ist ein ausgenommener Bereich vorgesehen und ein äußeres Bad ist an beiden Seiten des inneren Bades ausgebildet, das den ausgenommenen Bereich erfüllt. Eine Auslaßleitung zur gleichförmigen Strömungsabführung ist weiter an beiden Rückwänden des äußeren Bades vorgesehen. Wenn eine Auslaßleitung an dem äußeren Bad an beiden Seiten des inneren Bades installiert ist, so erhält man eine gleichförmige Abströmung während der Trocknung der Halbleiterwafer, wodurch das Auftreten von Wassermarken auf der Oberfläche der Halbleiterwafer vermindert wird.

Zum Erreichen des oben an zweiter Stelle genannten Zieles wird ein Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers angegeben. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte des Ladens einer Kassette, an welcher eine Mehrzahl von Halbleiterwafern gehalten ist, in eine Beladungseinheit, das Herausnehmen der Halbleiterwafer, die in der Kassette der Beladungseinheit gehalten sind, und Bewegen der herausgenommenen Halbleiterwafer in eine Ladevorrichtung, welche Abstand von der Beladungseinheit hat. Auf die oben genannten Schritte folgen die Schritte des Einsetzens der in die Ladevorrichtung bewegten Halbleiterwafer in einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner), Bewegen des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners), an welchem die Halbleiterwafer gehalten sind, in eine innere Badvorrichtung, welche Abstand von der Ladevorrichtung hat, wegen der Halbleiterwafer von dem Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) in die innere Badvorrichtung und Reinigen der Halbleiterwafer mit einer chemischen Lösung und/oder mit de-ionisiertem Wasser. In dem angegebenen Verfahren folgen dann die Schritte des Absenkens des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners), so daß er sich unmittelbar an die innere Badvorrichtung anlegt, und Anheben der Halbleiterwafer mit einer bestimmten Geschwindigkeit von der inneren Badvorrichtung, welche das de-ionisierte Wasser enthält, oder langsames Ablassen des de-ionisierten Wassers, während Stickstoffdampf und Isopropylalkohol-Dampf von der Oberseite des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) aufgesprüht werden, so daß die chemische Lösung und/oder das de-ionisierte Wasser von den Halbleiterwafern entfernt werden, wobei ein Unterschied in der Oberflächenspannung zwischen dem Isopropylalkohol und dem de-ionisiertem Wasser ausgenützt wird. Wenn die Halbleiterwafer, die mit dem de- ionisierten Wasser gereinigt worden sind, in einem Zustand getrocknet werden, in welchem der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) dicht an die Badvorrichtung angesetzt ist, dann wird der Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) nicht durch laminare Strömung oder Ausströmung in der Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer nachteilig beeinflußt, wodurch das Auftreten von Wassermarken auf der Oberfläche der Halbleiterwafer vermindert wird. Schließlich wird eine gleichförmige Abströmung durch eine Auslaßleitung herbeigeführt, die an dem äußeren Bad vorgesehen ist, das an beiden Seiten der inneren Badvorrichtung installiert ist, wobei diese Abströmung während des Entfernens des de- ionisierten Wassers geschieht, wodurch weiter das Auftreten von Wassermarken auf der Oberfläche der Halbleiterwafer vermindert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen. In diesen stellen dar:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern mit einem Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer inneren Badvorrichtung und einer äußeren Badvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) von Fig. 1;

Fig. 4 bis 10 schematische Schnittansichten, welche die Schritte bei der Reinigung von Halbleiterwafern unter Verwendung der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern gemäß Fig. 1 erläutern;

Fig. 11 eine Aufsicht zur Erläuterung des Schrittes der Reinigung von Halbleiterwafern gemäß Fig. 10; und

Fig. 12A und 12B Elektronenmikroskop-Abtastfotos (SEM) der Oberfläche der Halbleiterwafer zur Erläuterung zweier Fälle, nämlich einmal für den Fall, in welchem die Halbleiterwafer durch eine Reinigungsvorrichtung mit einem Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt worden sind, und für den anderen Fall, in welchem die Halbleiterwafer nicht mit einer Reinigungsvorrichtung getrocknet worden sind, bei welcher der Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) dicht an die innere Badvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angesetzt worden ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern mit einem Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht einer inneren Badvorrichtung und einer äußeren Badvorrichtung der Vorrichtung von Fig. 1, und schließlich zeigt Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) von Fig. 1. Im einzelnen enthält die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nur eine innere Badvorrichtung zur Durchführung der Reinigung mit chemischer Lösung und der Reinigung mit de-ionisiertem Wasser in dieser Badvorrichtung. Eine Kassette wird bei der Reinigung der Halbleiterwafer nicht verwendet und die Halbleiterwafer werden nicht der Luft ausgesetzt. Ferner enthält die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) sowohl zum Reinigen als auch zum Trocknen der Halbleiterwafer.

Genauer gesagt enthält die Vorrichtung zum Reinigen von Halbleiterwafern eine Beladungseinheit 7 zum Laden einer Kassette 5, in welcher eine Mehrzahl von Halbleiterwafern 3, beispielsweise 13 Halbleiterwafer, welche einen großen Durchmesser von etwa 30 cm (12 Zoll) haben, gehalten sind, oder zum Laden einer leeren Kassette, was im oberen Teil eines Gehäusekörpers 1 geschieht. Außerdem enthält die Vorrichtung eine erste Bewegungsvorrichtung 9a und 9b, welche sich in der ±Y-Richtung (nach rückwärts und nach vorwärts) bewegen kann, um die Mehrzahl von Halbleiterwafern 3, die in der Kassette 5 gehalten sind, herauszuziehen, und um die Halbleiterwafer 3 so zu drehen, daß sie in der Z-Richtung (nach aufwärts) aufragen. D. h., die erste Bewegungsvorrichtung 9a und 9b enthält eine Halteanordnung 9a zum Herausziehen der Mehrzahl von Halbleiterwafern 3 aus der Kassette 5, und ein Schwenkteil 9b zum Drehen der Mehrzahl von Halbleiterwafern 3, welche in der Halteanordnung 9a gehaltert sind, so daß sie in der Z-Richtung (nach aufwärts) aufragen.

Ferner enthält die Vorrichtung eine zweite Bewegungsvorrichtung 11a bis 11c zur Bewegung der Halbleiterwafer 3, die von der ersten Bewegungsvorrichtung 9a und 9b nach aufwärts ragend geschwenkt worden sind, in eine Ladevorrichtung 13 oder eine Entladungsvorrichtung 15. Die zweite Bewegungsvorrichtung 11a bis 11c enthält eine Greifvorrichtung 11a zur Aufnahme der Halbleiterwafer 3, die von der ersten Bewegungsvorrichtung 9a und 9b nach aufwärts ragend verschwenkt worden sind, ferner erste und zweite Schienenführungen 11b und 11c, die Bewegungen in den ±X-, ±Y- und ±Z-Richtungen ermöglichen, um die Halbleiterwafer 3, die von der Greifvorrichtung 11a erfaßt worden sind, in die Ladevorrichtung 13 zu bewegen. In Fig. 1 ist die Bewegung der ersten Schienenführung 11b in der ±Y-Richtung zur Vereinfachung der Darstellung nicht deutlich gemacht.

Die Ladevorrichtung 13 hält die Halbleiterwafer 3, bevor sie gereinigt werden, und die Entladungsvorrichtung 15 hält die Halbleiterwafer 3, nachdem sie gereinigt worden sind. Die Halbleiterwafer 3 werden also von der zweiten Bewegungsvorrichtung 11a bis 11c auf die Entladungsvorrichtung 15 gesetzt und die erste Bewegungsvorrichtung 9a bis 9b kann so bewegt werden, daß eine Hineinbewegung in eine leere Kassette der Beladungseinheit 7 stattfindet. Außerdem enthält die Vorrichtung eine erste Schiebeeinheit 17 und eine zweite Schiebeeinheit 18, welche unter der Ladevorrichtung 13 bzw. der Entladevorrichtung 15 installiert sind, um die jeweils eingesetzten Halbleiterwafer 3 nach aufwärts und nach abwärts (in der ±Z-Rich­ tung) zu bewegen, so daß der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 die Halbleiterscheiben 3 aufnimmt.

Weiterhin enthält die Vorrichtung eine innere Badvorrichtung 19, welche Abstand von der Ladevorrichtung 13 hat, um die Halbleiterscheiben 3 in einer chemischen Lösung oder in de-ionisiertem Wasser zu reinigen, eine Schneide 21 zur Abstützung der Halbleiterscheiben 3, welche in die innere Badvorrichtung 19 eingesetzt sind, in einem unteren Bereich der inneren Badvorrichtung 19, und zur Bewegung der Halbleiterscheiben 3 nach aufwärts und nach abwärts mit bestimmter Geschwindigkeit, sowie eine Zuführungsleitung 28 zum Zuführen de-ionisierten Wassers oder einer chemischen Lösung zu der Badvorrichtung 19. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine äußere Badvorrichtung 20 auf beiden Seiten der inneren Badvorrichtung 19 angesetzt, und ein Ausnehmungsbereich 22 ist an beiden Seitenwänden der inneren Badvorrichtung 19 gebildet, so daß das de-ionisierte Wasser oder die chemische Lösung in der inneren Badvorrichtung 19 in die äußere Badvorrichtung 20 überströmen kann. Das bedeutet, die äußere Badvorrichtung 20 ist so angebaut, daß sie den Ausnehmungsbereich 22 in der Wandung der inneren Badvorrichtung 19 abdeckt. Eine Entleerungsleitung 24 zum Ableiten des de-ionisierten Wassers oder der chemischen Lösung ist an den Boden der äußeren Badvorrichtung 20 angeschlossen. Das de- ionisierte Wasser oder die chemische Lösung, die von der inneren Badvorrichtung 19 überfließt, strömt in einen Vorratstank (nicht dargestellt) über die Ablaufleitung 24. Eine Abströmleitung 26 zum Entweichenlassen von Dämpfen der chemischen Lösung oder von IPA-Dämpfen ist an beiden Rückwänden der äußeren Badvorrichtung 20 angeschlossen. Die Abströmleitung 26 ist an beiden rückwärtigen Wänden der äußeren Badvorrichtung 20 so angesetzt, daß während der Trocknung gleichförmig die IPA- Dämpfe abgeführt werden.

Außerdem enthält die Vorrichtung den Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) 23 zur Bewegung der Halbleiterwafer 3, die in die Ladevorrichtung 13 gesetzt sind, in die innere Badvorrichtung 19, und zur Trocknung der gereinigten Halbleiterwafer 3. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, enthält der Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 eine Haube 23a, die Schlitze aufweist (innerhalb der Schraffierung von Fig. 1), sowie eine Festlegungseinheit (in Fig. 4 bis 10 mit 27 bezeichnet) zum Festhalten der Halbleiterwafer 3, die in die Ladevorrichtung 13 gesetzt sind. Zum Trocknen der Halbleiterwafer 3 ist eine Isopropylalkohol-Zuführungsplatte 23b vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, so daß Isopropylalkohol gleichförmig auf die Halbleiterwafer in der Haube 23a aufgesprüht werden kann, und außerdem ist eine Isopropylalkohol- Zuführungsdüse 23c auf der Isopropylalkohol-Zuführungsplatte 23b montiert.

Im einzelnen kann der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern die Gleichförmigkeit der Trocknung der Halbleiterwafer 3 verbessern, da die Isopropylalkohol-Zuführungsdüse 23c in der Mitte und auf der rechten und linken Seite des Trockners 23 installiert ist und die Isopropylalkohol-Dämpfe in die gesamte Haube 23a gesprüht werden. Der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 ist mit einer dritten Bewegungsvorrichtung 25a und 25b zu seiner Bewegung in den ±X-, ±Y- und ±Z-Richtungen verbunden. Das bedeutet, die dritte Bewegungsvorrichtung 25a und 25b enthält eine dritte Schienenführung 25a zur Bewegung des Trockners 23 in der ±Z-Richtung, und eine vierte Schienenführung 25B zur Bewegung des Trockners 23 in der ±Y-Richtung. In Fig. 1 ist die Bewegbarkeit des Trockners 23 in der ±Y-Richtung zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.

Außerdem kann der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern in der ±Z- Richtung (nach aufwärts und nach abwärts) bewegt werden. Wenn der Trockner 23 in der Z-Richtung bewegt wird, so kann der Trockner 23 dicht an die innere Badvorrichtung 19 angesetzt werden, während die Halbleiterwafer getrocknet werden, wodurch eine verwirbelte Strömung und ein Verlust von Isopropylalkohol-Dampf verhindert wird, der in den Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) eingeführt wird, was durch laminare Strömung oder Ausströmung in der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern geschehen kann. Dies hat zur Folge, daß die Halbleiterwafer 3 gleichförmiger getrocknet werden, wodurch die Entstehung von Wassermarken verhindert wird. Weiter kann die Ausströmung über die Abströmleitung 26, welche an die äußere Badvorrichtung 20 angesetzt ist, während der Trocknung der Halbleiterwafer 3 gleichförmiger erfolgen, wodurch weiter das Auftreten von Wassermarken vermindert wird, die auf der Oberfläche der Halbleiterwafer 3 entstehen können.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird Isopropylalkohol (IPA) zu der Haube 23a im Durchperlverfahren eingeführt, doch ist dies zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. In den Fig. 1 und 2 sind weiter zur Vereinfachung nur eine innere Badvorrichtung 19 und eine äußere Badvorrichtung 20 gezeigt, doch kann die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern auch eine Mehrzahl von inneren Badvorrichtungen und äußeren Badvorrichtungen enthalten, welche jeweils zum Reinigen und zum Trocknen der Halbleiterwafer 3 dienen, wie dies oben beschrieben wurde.

Die Fig. 4 bis 10 sind schematische Schnittansichten zur Erläuterung der Schritte der Reinigung von Halbleiterwafern unter Verwendung der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern gemäß Fig. 1, und Fig. 11 ist eine Aufsicht, welche den Schritt der Reinigung von Halbleiterwafern nach Fig. 10 erläutert. In den Fig. 1 bis 3 verwendete Bezugszahlen dienen auch zur Bezeichnung entsprechender Bauteile in den Fig. 4 bis 11.

Zuerst werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Halbleiterwafer 3 von einer Kassette 5 der Beladungseinheit 7 herausgenommen und auf die Ladevorrichtung 13 gesetzt. Dann werden die auf der Ladevorrichtung 13 befindlichen Halbleiterwafer 3 in die Haube 23a des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) 23 angehoben, der sich über der Ladevorrichtung 13 befindet, wozu die erste Schiebevorrichtung 17 eingesetzt wird. Dabei wird eine Verriegelungseinheit 27 der Haube 23a (bezüglich der Vertikalrichtung) entriegelt, so daß die Halbleiterwafer 3 in die Haube 23a eingeschoben werden können.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wenn die Halbleiterwafer 3 in die Haube 23a eingebracht worden sind, die Verriegelungseinheit 27 verriegelt (in Horizotalrichtung gebracht), so daß die Halbleiterwafer 3 sich nicht nach abwärts bewegen können. Nunmehr wird der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23, in welchen die Halbleiterwafer 3 eingebracht worden sind, über die innere Badvorrichtung 19 bewegt, welche de-ionisiertes Wasser 29a enthält, wozu die vierte Schienenführung 25b eingesetzt wird.

Jetzt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, die Verriegelungseinheit 27 in der Haube 23a des Trockners 23, der in eine Position oberhalb der Badvorrichtung 19 gebracht ist, entriegelt, und die Halbleiterwafer 3 fallen in die innere Badvorrichtung 19, welche de- ionisiertes Wasser 29a enthält, und werden durch das de-ionisierte Wasser 29a gereinigt. Hier wird auch Stickstoff (N₂) von der Oberseite des Trockners 23 eingesprüht.

Als nächstes wird, nachdem das de-ionisierte Wasser 29a gemäß Fig. 5 abgelassen worden ist, die innere Badvorrichtung 19, wie in Fig. 7 gezeigt ist, mit einer chemischen Lösung 31 gefüllt und die Halbleiterwafer 3 werden in der chemischen Lösung 31 behandelt. D. h., die Halbleiterwafer 3 werden mit der chemischen Lösung 31 gereinigt.

Nachfolgend wird, wie in Fig. 8 gezeigt, die innere Badvorrichtung 19, welche die Halbleiterwafer 3 enthält, nach Ablassen der chemischen Lösung 31 wieder mit de- ionisiertem Wasser 29b gefüllt. Als nächstes werden von der Oberfläche der Halbleiterwafer 3 chemische Materialien durch Einwirkenlassen einer Ultraschalleinrichtung auf die innere Badvorrichtung 19, die mit dem de-ionisierten Wasser 29b gefüllt ist, von den Halbleiterwafern 3 entfernt. In Fig. 8 bezeichnet die Bezugszahl 33 Wassertröpfchen, die entstehen, wenn die Ultraschalleinrichtung eingesetzt wird.

Darauffolgend wird, wie in Fig. 9 angedeutet ist, das de-ionisierte Wasser 29b rasch aus der inneren Badvorrichtung 19, in welcher sich die gereinigten Halbleiterwafer 3 befinden, abgelassen, so daß rasch chemische Stoffe von der Oberfläche der Halbleiterwafer 3 und von der inneren Badvorrichtung 19 entfernt werden.

Jetzt wird, wie in Fig. 10 gezeigt ist, die innere Badvorrichtung 19, von welcher das de-ionisierte Wasser 29b abgelassen worden war, wiederum mit de-ionisiertem Wasser 29c gefüllt. Darauffolgend wird der Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) 23 in der Z-Richtung (nach abwärts) bewegt und dicht an die innere Badvorrichtung 19 angesetzt. D. h., der Trockner 23 gemäß Fig. 2 legt sich dicht an die innere Badvorrichtung 19 an. Wie oben erwähnt wird somit der Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 nicht durch laminare Strömung oder Ausströmung in der Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer während deren Trocknung nachteilig beeinflußt.

Während Stickstoff (N₂) und Isopropylalkohol-Dämpfe von der Oberseite des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) 23 eingesprüht werden, wird nachfolgend, wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, die Verriegelungseinheit 27 des Trockners 23 entriegelt und die Halbleiterwafer 3 werden langsam von der inneren Badvorrichtung 19 vermittels der Schneide 21 in den Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 bewegt, wodurch das de-ionisierte Wasser entfernt wird, wobei man sich einen Unterschied in der Oberflächenspannung zwischen Isopropylalkohol und dem de-ionisiertem Wasser zunutze macht.

Da vorliegend die innere Badvorrichtung 19 unmittelbar an den Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23 angesetzt ist, können Wirbelströmungen und Verluste an Isopropylalkohol-Dampf, der in den Trockner eingeführt wird, wobei diese Verwirbelungen und Verluste durch Laminarströmung oder Ausströmung in der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern verursacht werden, verhindert werden, wodurch Wassermarken an der Bildung auf den Halbleiterwafern 3 gehindert werden. Wie weiterhin oben erwähnt kann das Auftreten von Wassermarken auf den Halbleiterwafern 3 weiter reduziert werden, ohne daß ein nachteiliger Einfluß durch Laminarströmung oder Abströmung in der Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer auftritt, da das Ablassen gleichförmig von beiden Seiten der inneren Badvorrichtung 19 durchgeführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Halbleiterwafer 3 getrocknet, während sie langsam von der inneren Badvorrichtung 19 in den Trockner 23 bewegt werden. Die Halbleiterwafer 3 können jedoch getrocknet werden, während langsam das de-ionisierte Wasser 29c abgelassen wird.

Der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) 23, der die getrockneten Halbleiterwafer 3 enthält, wird nach aufwärts bewegt und auf der Entladungsvorrichtung 15 entladen, wobei die vierte Schienenführung 25b verwendet wird. Die entladenen Halbleiterwafer 3 werden in eine leere Kassette geladen, wobei die zweite Bewegungsvorrichtung 11a bis 11c und die erste Bewegungsvorrichtung 9a und 9b eingesetzt werden, wodurch der Reinigungs- und Trocknungsvorgang für die Halbleiterwafer vervollständigt ist.

Die Fig. 12A und 128 sind durch ein Elektronenabtastmikroskop (SEM) erzeugte photographische Aufnahmen der Oberfläche der Halbleiterwafer für zwei Fälle, d. h., für einen Fall bei welchem die Halbleiterwafer durch eine Reinigungsvorrichtung gereinigt worden sind, die einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, und für den anderen Fall, für welchen die Halbleiterwafer nicht in der erfindungsgemäßen Weise getrocknet worden sind.

Im einzelnen zeigt Fig. 12A den Fall, in welchem die Halbleiterwafer in einem Zustand getrocknet worden sind, bei welchem der Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) unmittelbar dicht an die innere Badvorrichtung angelegt ist, nachdem die Reinigung mit de-ionisiertem Wasser erfolgte. Fig. 12B zeigt den Fall, bei welchem die Halbleiterwafer in einem Zustand getrocknet wurden, bei welchem der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) nicht dicht anliegend an die innere Badvorrichtung gehalten wurde, nachdem die Reinigung mit de- ionisiertem Wasser erfolgte. Wie aus Fig. 12A zu ersehen ist, treten, wenn der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) dicht an die Badvorrichtung angesetzt wird, auf der Oberfläche der Halbleiterwafer keine Wassermarken auf. Wenn jedoch, wie aus Fig. 12B hervorgeht, der Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) nicht dicht an die Badvorrichtung angesetzt wird, dann treten auf der Oberfläche der Halbleiterwafer Wassermarken auf.

Wie oben beschrieben kann sich der Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) von dem Bereich oberhalb der inneren Badvorrichtung in die ±X-, ±Y- und ±Z-Richtungen bewegen, so daß die Halbleiterwafer in einem Zustand getrocknet werden können, in welchem die innere Badvorrichtung dicht an den Trockner angesetzt ist. Die Ausströmung kann gleichförmig über die Auslaßleitung der äußeren Badvorrichtung 20 vorgenommen werden, die zu beiden Seiten der inneren Badvorrichtung 19 installiert ist, während die Trocknung der Halbleiterwafer 3 erfolgt. Die Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher die Halbleiterwafer trocknen, während gleichzeitig eine gleichförmige Abströmung verwirklicht werden kann, ohne daß eine nachteilige Beeinflussung durch eine laminare Strömung oder Abströmung in der Vorrichtung zur Reinigung der Halbleiterwafer erfolgt, wodurch die Bildung von Wassermarken auf den Halbleiterwafern während der Trocknung verhindert wird. Auch kann der Marangoni- Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) der Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern gleichförmig Isopropylalkohol-Dampf einsprühen, wodurch eine gleichförmigere Trocknung der Halbleiterwafer erreicht wird.

Während die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß vielerlei Abänderungen in der Gestalt und in Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß die grundsätzlichen Gedanken der Erfindung verlassen werden, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert sind.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern, welche folgendes enthält:
eine Beladungseinheit zur Aufnahme einer Kassette, in welche eine Anzahl von Halbleiterwafern gesetzt ist;
eine Bewegungseinheit zum Herausnehmen der Halbleiterwafer, welche in die Kassette der Beladungseinheit gesetzt sind und zur Bewegung der herausgenommenen Halbleiterwafer in eine Ladevorrichtung, welche Abstand von der Beladungseinheit hat;
eine innere Badvorrichtung, welche Abstand von der Ladevorrichtung hat, zur Reinigung der Halbleiterwafer mit einer chemischen Lösung oder mit de- ionisiertem Wasser;
einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner), der eine Haube enthält, um die Halbleiterwafer von der Ladevorrichtung in die innere Badvorrichtung zu bewegen, wobei der Trockner in der ±X-, der ±Y- und der ±Z- Richtung bewegbar ist, um dicht an die innere Badvorrichtung angesetzt werden zu können; und
eine Schneide zur Abstützung der Halbleiterwafer, die in die innere Badvorrichtung gesetzt sind, in einem unteren Bereich der inneren Badvorrichtung, und zur Bewegung der Halbleiterwafer nach aufwärts und nach abwärts mit bestimmter Geschwindigkeit.

2. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nach Anspruch 1, bei der die Bewegungseinheit eine Haltevorrichtung zum Herausziehen der Halbleiterwafer aus der Kassette, eine erste Bewegungsvorrichtung mit einem schwenkbaren Teil zum Drehen der herausgezogenen Halbleiterwafer auf der Haltevorrichtung und somit zum Aufrichten derselben, sowie eine zweite Bewegungsvorrichtung zur Bewegung der durch die erste Bewegungsvorrichtung nach aufwärts geschwenkten Halbleiterwafer in eine Ladevorrichtung hinein enthält.

3. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nach Anspruch 2, bei welcher die zweite Bewegungsvorrichtung einen Greifer enthält, der in die ±X-, ±Y- und ±Z-Richtungen bewegbar ist, um die von der ersten Bewegungsvorrichtung gedrehten und aufgerichteten Halbleiterwafer zu fassen, und daß die zweite Bewegungsvorrichtung weiter Schienenführungen enthält, welche die Bewegung in der ±X-, ±Y- und ±Z-Richtung ermöglichen, um die durch den Greifer erfaßten Halbleiterwafer in die Ladevorrichtung zu bewegen.

4. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nach Anspruch 1, bei der die Ladevorrichtung eine Schiebevorrichtung zum Anheben und Absenken der eingesetzten Halbleiterwafer enthält, so daß der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) die Halbleiterwafer aufnehmen kann.

5. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nach Anspruch 1, bei welcher der Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) eine Haube mit Schlitzen und einer Verriegelungseinheit zum Festhalten der auf die Ladevorrichtung gesetzten Halbleiterwafer zu deren Trocknung, ferner eine Isopropylalkohol-Zuführungsplatte mit einer Anzahl von Öffnungen derart, daß der Isopropylalkohol gleichförmig auf die in der Haube festgehaltenen Halbleiterwafer gesprüht werden kann, sowie eine Isopropylalkohol- Zuführungsdüsenanordnung enthält, die auf der Isopropylalkohol- Zuführungsplatte installiert ist.

6. Vorrichtung zum Reinigen von Halbleiterwafern nach Anspruch 1, bei welcher an beiden Seitenwänden der inneren Badvorrichtung ein ausgenommener Bereich vorgesehen ist, und daß eine äußere Badvorrichtung an beiden Seiten der inneren Badvorrichtung so angesetzt ist, daß sie den ausgenommenen Bereich überdeckt.

7. Vorrichtung zur Reinigung von Halbleiterwafern nach Anspruch 6, bei welcher eine Auslaßleitung zum gleichförmigen Abströmenlassen an beiden Rückwänden der äußeren Badvorrichtung angebracht ist.

8. Verfahren zum Reinigen von Halbleiterwafern mit folgenden Schritten:
Laden einer Kassette, in welche eine Anzahl von Halbleiterwafern gesetzt sind, in eine Beladungseinheit;
Herausziehen der Halbleiterwafer, welche in die Kassette der Beladungseinheit gesetzt sind, und Bewegen der herausgezogenen Halbleiterwafer in eine Ladevorrichtung, welche von der Beladungseinheit Abstand hat;
Einbringen der in die Ladevorrichtung eingesetzten Halbleiterwafer in einen Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner);
Bewegen des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) in welchem die Halbleiterwafer eingebracht sind, in eine innere Badvorrichtung, welche von der Ladevorrichtung Abstand hat;
Bewegen der Halbleiterwafer von dem Marangoni-Trockner oder Kormoran- Trockner (Haubentrockner) in die Badvorrichtung hinein und Reinigen der Halbleiterwafer mit einer chemischen Lösung und/oder mit de-ionisiertem Wasser;
Absenken des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners), so daß er sich dicht an die innere Badvorrichtung anlegt; und
Anheben der Halbleiterwafer mit einer bestimmten Geschwindigkeit von der inneren Badevorrichtung, welche das de-ionisierte Wasser enthält, oder langsames Ablassen des de-ionisierten Wassers während Einsprühens von Stickstoff und Isopropylalkohol-Dämpfen von der Oberseite des Marangoni-Trockners oder Kormoran-Trockners (Haubentrockners) her, so daß das de-ionisierte Wasser von den Halbleiterwafern entfernt wird, wobei ein Unterschied in der Oberflächenspannung zwischen Isopropylalkohol und de-ionisiertem Wasser ausgenützt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem eine Schiebevorrichtung unter der Ladevorrichtung vorgesehen ist, welche in Tätigkeit tritt, wenn die in die Ladevorrichtung gesetzten Halbleiterwafer in den Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) eingeschoben werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem eine Schneide, die im unteren Bereich des inneren Bades installiert ist, vorgesehen ist, um die Halbleiterwafer in den Marangoni-Trockner oder Kormoran-Trockner (Haubentrockner) einzuschieben und zu trocknen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem eine gleichförmige Abströmung durch eine Auslaßleitung erzielt wird, welche an der äußeren Badvorrichtung, die an beiden Seiten der inneren Badvorrichtung angebaut ist, angeordnet ist und welche die gleichförmige Abströmung in dem Schritt bewirkt, bei welchem das de- ionisierte Wasser von den Halbleiterwafern entfernt wird.