DE10122669A1 - Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten - Google Patents

Abstract

Um auf einfache und kostengünstige Weise eine kontinuierliche Reinigung einzelner Wafer zu ermöglichen, ist eine Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern vorgesehen, die wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter mit einer seitlichen Führung zum Aufnehmen eines einzelnen Substrats im Behälter, eine Hubvorrichtung im Behandlungsbehälter zum Ein- und Ausbringen eines Substrats, und eine oberhalb des Behandlungsbehälters angeordnete Aufnahmevorrichtung, mit wenigstens zwei separaten Führungseinrichtungen zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats aufweist, wobei die Führungseinrichtungen derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung im Behandlungsbehälter ausrichtbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern.

In der Halbleiterindustrie ist es bekannt, dass Halbleiterwafer zwischen ver­ schiedenen Herstellungsschritten naß gereinigt werden. Aus der auf diese Anmelderin zurückgehenden DE-A-198 30 162 ist beispielsweise eine Reini­ gungsvorrichtung vorgesehen, die nach einer CMP-Behandlung (chemisches mechanisches Polieren) der Wafer eingesetzt wird. Bei der bekannten Vor­ richtung werden die Wafer nach der CMP-Behandlung zunächst grob mit ei­ nem Bürstenreiniger vorgereinigt. Anschließend werden die Wafer in einem flüssigkeitsgefüllten Becken gesammelt, um anschließend als Charge ge­ meinsam in einer Feinreinigungsvorrichtung gereinigt zu werden.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Wafer vor ihrer Feinreinigung jeweils zu einer Charge gesammelt werden müssen, wodurch der kontinuierli­ che Bearbeitungsprozess der Wafer und somit der Durchsatz beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ist die Einbindung der Reinigungsvorrichtung in eine CMP-Anlage, die in der Regel im Einzelwaferverfahren arbeitet, schwierig.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzusehen, die auf einfache und kostengünstige Weise eine kontinuierliche Reinigung von einzelnen Wafern ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Nassreini­ gen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern da­ durch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter mit einer Führung zum Führen wenigstens eines Substrats im Behälter, eine Hubvorrichtung im Behandlungsbehälter zum Ein- und Ausbringen eines Substrats, und eine oberhalb des Behand­ lungsbehälters angeordnete Aufnahmevorrichtung mit wenigstens zwei sepa­ raten Führungseinrichtungen zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats auf­ weist, wobei die Führungseinrichtungen derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung im Behandlungsbehälter ausrichtbar sind. Das Vorsehen eines mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälters zur Aufnahme eines einzelnen Substrats ermöglicht eine kontinuierliche Behandlung einzelner Substrate, ohne dass diese zuvor als Charge gesammelt werden müssen. Die oberhalb des Behälters angeordnete Aufnahmevorrichtung weist wenigstens zwei separate Führungseinrichtungen zur jeweiligen Aufnahme eines Sub­ strates auf, wodurch eine der Führungseinrichtungen jeweils zum Führen der Substrate vor der Nassreinigung und die andere Führungseinrichtung jeweils zum Führen der Substrate nach der Nassreinigung eingesetzt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Substrate nach der Nassreinigung je­ weils in eine saubere Führung eingesetzt werden. Darüber hinaus erhöhen die zwei separaten Führungen den Durchsatz der Vorrichtung, da die Schiene zur Aufnahme der ungereinigten Wafer während der Nassreinigung eines vorher­ gehenden Wafers in dem Behandlungsbehälter erneut beladen werden kann, sodass nach dem Herausheben des behandelten Wafers aus dem Behand­ lungsbehälter und einer seitlichen Verschiebung der Führungseinrichtungen sofort ein neuer zu behandelnder Wafer in den Behandlungsbehälter geladen werden kann. Während der erneuten Beladung des Behandlungsbehälters kann der gerade behandelte Wafer aus der einen Führungseinrichtung ent­ nommen werden. Dabei sind die Führungseinrichtungen derart verschiebbar, dass sie mit den Führungen im Behandlungsbehälter ausrichtbar sind, um ein problemloses Be- und Entladen der Wafer zu gewährleisten.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnah­ mevorrichtung eine wenigstens einen Schlitz aufweisende Bodenwand zur Bildung einer Kammer zwischen einer Unterseite der Bodenwand und dem Behandlungsfluid auf, wodurch eine Trennung des Behandlungsbereichs von dem Aufnahmebereich erreicht wird. Darüber hinaus kann in der zwischen der Unterseite der Bodenwand und dem Behandlungsfluid gebildeten Kammer eine Trocknung der Wafer erfolgen. Für eine gute Trocknung der Substrate ist vorzugsweise eine Vorrichtung zum Einleiten eines Trocknungsgases in die Kammer vorgesehen. Dabei ist das Trocknungsgas vorzugsweise ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluids verringerndes Gas, um eine Trocknung gemäß dem Marangoni-Effekt zu erreichen. Für eine besonders gute und rasche Trocknung der Substrate wird das Trocknungsgas auf einen beim Herausheben der Substrate gebildeten Meniskus zwischen Substrat und Behandlungsfluid gerichtet. Dadurch, dass die Wafer einzeln in dem Behand­ lungsbehälter behandelt und somit auch einzeln aus diesem herausgehoben werden, ist eine direkte Zuführung auf den Meniskus möglich, was eine schnellere Trocknung der Wafer gegenüber der Chargenbehandlung ermög­ licht. Durch das direkte Leiten des Trocknungsgases auf den Meniskus kann die Aushubgeschwindigkeit des Substrats gegenüber Chargenanwendungen erheblich erhöht werden wodurch sich ein Reinigungszyklus erheblich verkür­ zen läßt.

Vorzugsweise weist die Kammer eine geringe Höhe von zwei bis zehn Milli­ metern auf, wodurch sich ein sehr geringes Kammervolumen ergibt, in das das Trocknungsgas eingeleitet wird. Durch das geringe Kammervolumen läßt sich der Verbrauch des Trocknungsgases stark verringern. Gemäss einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bodenwand bezüglich des Behandlungsbehälters stationär und der Schlitz bezüglich der Führung im Be­ handlungsbehälter ausgerichtet. Durch die stationäre Bodenwand ist der Be­ handlungbehälter im Wesentlichen permanent abgedeckt und gegenüber Ver­ unreinigungen von außen geschützt.

Vorteilhafterweise weist die Aufnahmevorrichtung Seitenwände auf, die die Führungseinrichtungen umgeben, um eine nach oben geöffnete Kammer zu bilden. Die Seitenwände sehen einen Schutz der Führungseinrichtungen und der darin aufgenommen Substrate gegenüber Verunreinigungen und Beschä­ digungen vor. Die Kammer ist nach oben geöffnet, um ein Be- und Entladen der Führungseinrichtungen zu ermöglichen. Dabei ist ein über den Führungs­ einrichtungen angeordneter Deckel vorgesehen, der seitlich verfahrbar ist, um einen Zugriff auf die Führungseinrichtungen zu ermöglichen. Der Deckel schützt die Führungseinrichtungen und die darin angeordneten Substrate noch weiter gegenüber Verunreinigungen. Durch die seitliche Verfahrbarkeit ist der Zugriff auf die Führungseinrichtungen zum Be- und Entladen der Sub­ strate möglich. Dabei ist der Deckel vorzugsweise derart steuerbar, dass er beim Transport von Gegenständen, insbesondere nassen Substraten, über die Vorrichtung hinweg geschlossen ist. Insbesondere wird der Deckel derart gesteuert, dass beim Beladen eines noch nicht gereinigten Substrats die Füh­ rungseinrichtung zur Aufnahme eines gereinigten Substrats abgedeckt ist, um eine Verunreinigung dieser Führungseinrichtung zu verhindern.

Vorteilhafterweise ist die Oberseite des Deckels bezüglich der Horizontalen geneigt, um ein Abfließen von darauf befindlichen Flüssigkeiten zu fördern. Um eine Verunreinigung insbesondere der Führungseinrichtung zur Aufnahme der gereinigten Substrate zu verhindern, ist eine Trennwand zwischen den Führungseinrichtungen vorgesehen. Dabei weist die Trennwand vorzugsweise eine Ausrichtöffnung auf, um eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Nassreini­ gen von scheibenförmigen Substraten in einer Linie ausrichten zu können. Vorzugsweise ist das Behandlungsfluid im Behandlungsbehälter austausch­ bar.

Die Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Reinigungsan­ lage, die eine Reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Er­ findung beinhaltet;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch eine Reinigungsvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Behandlungsbeckens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Behandlungsbecken gemäß der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Aufnahmevorrichtung gemäß Fig. 5, wobei Seitenwände und ein Deckel der Vorrichtung zur besseren Darstellung weggelassen wurden;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht vom unten der Aufnahmevorrichtung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Ausrichteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Reinigungsanlage 1 für Halbleiterwafer 2, die beispielsweise an eine CMP-Anlage angrenzt, bzw. gemeinsam mit dieser eine Polier- und Reinigungsanlage bildet. Die Reinigungsanlage 1 weist eine Eingabestation 4, eine Grobreinigungsstation 6, eine Feinreinigungsstation 8 und eine Ausgabe­ station 10 auf.

Die Eingabestation 4 weist ein Aufnahmebecken 12 auf, das beispielsweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und zur Aufnahme wenigstens eines Halblei­ terwafers 2 geeignet ist. Eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung ist vorgesehen, um Halbleiterwafer 2 beispielsweise von einer CMP-Anlage auf­ zunehmen und in das Becken 12 zu setzen. Bei dem Transport zwischen der CMP-Anlage und der Reinigungsanlage 1 wird der Halbleiterwafer in der Re­ gel von einer horizontalen Ausrichtung in eine vertikale Ausrichtung gebracht, da die Wafer 2 in der Reinigungsanlage 1 durchgehend in einer vertikalen Ausrichtung gereinigt und gehalten werden.

Die Grobreinigungsstation 6 weist erste und zweite Bürstenreinigungseinrich­ tungen 14 und 15 auf, die in Reihe bezüglich des Aufnahmebeckens 12 ange­ ordnet sind. Die Bürstenreinigungseinrichtungen 14, 15 besitzen einen Auf­ bau, wie er beispielsweise aus der auf die selbe Anmelderin zurückgehenden DE-A-198 30 162 bekannt ist, auf die in sofern Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.

Zum Transport der Wafer 2 zwischen den Aufnahmebecken 12 und den Bür­ stenreinigungseinrichtungen 14, 15 ist eine Handhabungsvorrichtung 18 mit einem Wafergreifer 19 vorgesehen. Der Wafergreifer 19 ist über einen Bügel 21 an einer sich vertikal erstreckenden Schiene 22 angebracht, und über ei­ nen geeigneten Antrieb vertikal entlang der Schiene 22 verfahrbar. Die verti­ kale Schiene 22 ist über eine geeignete Vorrichtung an einer sich horizontal erstreckenden Schiene 23 angebracht und über einen geeigneten, nicht näher dargestellten Antrieb horizontal entlang der Schiene 23 verfahrbar. Somit ist der Substratgreifer 109 über den Bügel 21 und die Schienen 22, 23 sowohl horizontal als auch vertikal verfahrbar.

Die Feinreinigungsstation 8 weist drei erfindungsgemäße Nassreinigungsvor­ richtungen 26 auf, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Zum Transport der Wafer 2 zwischen der Grobreinigungsstation 6 und der Feinrei­ nigungsstation 8 ist eine weitere Handhabungsvorrichtung 28 vorgesehen, die im wesentlichen den selben Aufbau besitzt wie die Handhabungsvorrichtung 18.

Die Ausgabestation 10 weist eine Waferaufnahme 30 in der Form einer Waferkassette auf, die geeignet ist eine Vielzahl von Wafern aufzunehmen. Die Wafer 2 werden nach ihrer Reinigung nacheinander in die Waferkassette 30 geladen, und anschließend über einen nicht näher dargestellten Handha­ bungsmechanismus als Charge entnommen. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass die Wafer 2 nach ihrer Reinigung direkt einem weiteren Prozess zugeführt werden, ohne dass sie vorher als Charge gesammelt werden.

Zum Transport der Wafer 2 zwischen der Feinreinigungsstation 8 und der Ausgabestation 10 ist eine Handhabungsvorrichtung 32 vorgesehen, die wie­ derum im wesentlichen den selben Aufbau besitzt, wie die Handhabungsvor­ richtung 18.

Anhand der Fig. 2 bis 8 wird nun der Aufbau der Nassreinigungsvorrich­ tungen 26 näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Nassreinigungsvorrichtung 26 gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt in der Ebene eines in der Vorrichtung 26 aufgenommenen Wafers 2 liegt. Der Wafer 2 ist in der Vorrichtung 26 einmal in einer in der Vorrichtung abgesenkten Position sowie in einer teilweise angehobenen Posi­ tion dargestellt, wobei die angehobene Position des Wafers gestrichelt darge­ stellt ist.

Die Nassreinigungsvorrichtung 25 weist einen unteren Nassbehandlungsteil 34, sowie einen darüber angeordneten Aufnahmeteil 36 auf. Zwischen dem Nassbehandlungsteil 34 und dem Aufnahmeteil 36 wird ein Trocknungsab­ schnitt 38 definiert, wie nachfolgend näher beschrieben wird.

Der Nassbehandlungsteil 34 weist einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Be­ handlungsbehälter 40 mit einer Bodenwand 41 und Seitenwänden 42 auf. In der Bodenwand 41 ist eine Einlassöffnung 43 zum Einleiten von Behand­ lungsfluid vorgesehen, das über eine Leitung 44 zu dem Behandlungsbehälter 40 geleitet wird. In der Leitung 44 ist eine einstellbare Ventileinheit 45 ange­ ordnet. Das obere Ende der Seitenwände 42 dient als Überlaufkante 46 für das in dem Behandlungsbehälter 40 befindliche Behandlungsfluid. Benachbart zu den Seitenwänden 42 ist jeweils ein Überlauf 47 angeordnet, der mit einer Leitung 48 in Verbindung steht, um überlaufendes Behandlungsfluid in geeig­ neter Weise abzuleiten. Das Behandlungsfluid kann während einer Behand­ lung oder zwischen aufeinanderfolgenden Behandlungen ausgetauscht wer­ den. An den Seitenwänden 42 sind nach innen weisend zwei gegenüberlie­ gende und zueinander ausgerichtete Führungsschienen 50 vorgesehen, die am besten in den Fig. 3 und 4 zu erkennen sind. Die Führungsschienen 50 sind derart angeordnet, dass sie einen darin aufgenommenen Wafer 2 in einer Ausrichtung senkrecht zu den Seitenwänden 42 und parallel zu gegen­ überliegenden Seitenwänden 52 des Behandlungsbehälters 40 führen. Alter­ natvi könen auch mehrere Führungsschienen vorgesehen sein, um mehr als ein Substrat aufzunehmen.

In dem Behandlungsbehälter 40 ist ferner eine Hubvorrichtung 55 vorgese­ hen, die ein sogenanntes vertikal bewegliches Messer 56 aufweist. Eine der­ artige Hubvorrichtung ist in der Technik allgemein bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.

Der Aufnahmeteil 36 weist eine Aufnahmehaube 60 mit einer im wesentlichen rechteckigen Kastenform auf, wie am besten in Fig. 5 zu erkennen ist. Die Haube 60 weist Endwände 62, Seitenwände 64 und einen Deckel 66 auf. An den Endwänden 62 sind Gaseinlass- bzw. auslassstutzen 68 vorgesehen, über die beispielsweise ein Schutzgas in die Haube 60 eingeleitet bzw. aus­ geleitet werden kann. Der Deckel 66 ist über geeignete Schienen 70 an den Endwänden 62 angebracht und ist parallel zu den Endwänden 62 verschieb­ bar, um wahlweise den Zugriff auf das Innere der Haube 60 von oben her frei­ zugeben bzw. zu blockieren.

Eine Oberseite 72 des Deckels 66 ist bezüglich der Horizontalen geneigt, um darauf befindliche Flüssigkeit abfließen zu lassen. Die Neigung ist derart aus­ gebildet, dass Flüssigkeit von einer oberen Öffnung in der Haube 60 wegge­ leitet wird.

Die Haube 60 ist auf einem Basiselement 76 des Aufnahmeteils 36 aufge­ nommen, wie am besten in Fig. 5 zu erkennen ist.

Das Basiselement 76 selbst ist am besten in den Fig. 7 und 8 zu sehen. Das Basiselement 76 weist einen rechteckigen Rahmen 78 auf, in dem eine sich horizontal erstreckende Trennwand 80 angeordnet ist. Die Trennwand 80 ist derart in dem Rahmen 78 angeordnet, dass oberhalb und unterhalb der Trennwand 80 durch den Rahmen 78 und die Trennwand 80 jeweils ein nach oben bzw. nach unten geöffneter Raum 82 bzw. 84 gebildet wird, wie am be­ sten in den Fig. 7 und 8 zu sehen ist. Die Trennwand 80 weist einen Schlitz 86 auf, der derart bemessen ist, dass er das Hindurchführen eines Halbleiterwafers durch den Schlitz ermöglicht, wie andeutungsweise in Fig. 8 zu erkennen ist, in der ein teilweise durch den Schlitz 86 hindurchgeführter Halbleiterwafer 2 gezeigt ist.

Das Basiselement 76 ist über entsprechende Befestigungselemente 88 und nicht näher dargestellte Schrauben an dem Behandlungsbecken 40 befestig­ bar. Die Befestigungselemente 88 weisen jeweils Langlöcher auf, die eine ge­ naue Ausrichtung des Basiselementes 76 bezüglich des Behandlungsbeckens erlauben. Insbesondere wird das Basiselement 76 derart an dem Behand­ lungsbehälter 40 angebracht, dass der Schlitz 86 in der Trennwand 80 und die seitlichen Führungen 50 in dem Behandlungsbecken 40 vertikal zueinander ausgerichtet sind, d. h. dass ein vertikal durch den Schlitz 86 hindurchgeführ­ ter Wafer 2 direkt in den Führungen 50 aufgenommen wird.

Oberhalb der Trennwand 80 ist eine Waferaufnahmeeinrichtung 90 angeord­ net, die zumindest teilweise in dem nach oben geöffneten Raum 82 angeord­ net ist. Wenn die Haube 60 an dem Basiselement 76 angebracht ist, befindet sich die Aufnahmeeinrichtung 90 im Inneren der Haube 60.

Die Aufnahmeeinrichtung 90 weist erste und zweite Führungseinrichtungen 92, 93 auf, die jeweils durch ein Führungsschienenpaar 94 bzw. 95 gebildet wird. Zwischen den Führungseinrichtungen 92, 93 ist eine Trennwand 98 an­ geordnet, die in Führungsschienen 99 aufgenommen ist. Die Führungsschie­ nen 94, 95 und 99 sind jeweils an einem gemeinsamen Rahmengestell 100 befestigt. Das Rahmengestell 100 wird aus einem oberen U-förmigen Rahmen 102, einem unteren U-förmigen Rahmen 104 und sich dazwischen erstrec­ kenden Vertikalstreben 106 gebildet. Die Führungsschienen 94, 95, und 99 sind jeweils über Befestigungsschrauben an den unteren und oberen U- Rahmen 102, 104 befestigt. In den U-Rahmen 102, 104 sind jeweils Langlö­ cher zum Hindurchführen der Befestigungsschrauben vorgesehen, die eine genaue Ausrichtung der Führungsschienen bezüglich der U-Rahmen ermögli­ chen. Die Führungsschienen werden derart ausgerichtet, dass sie sich genau senkrecht zu der Trennwand 80 in dem Basiselement 76 erstrecken.

Das Rahmengestell 100 ist an dem Basiselement 76 befestigt, und zwar der­ art, dass das Rahmengestell 100 in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Trennwand 98 verschiebbar ist. Um diese Verschiebbarkeit zu erreichen weist der untere U-förmige Rahmen 104 des Rahmengestells 100 an den Seiten­ schenkeln der U-Form jeweils einen Flansch 106, 107 auf, der sich von dem Rahmen 104 nach Aussen erstreckt. Die Flansche 106, 107 erstrecken sich durch jeweilige Ausnehmungen 110, 111 im Rahmen 78 des Basiselements 76. Der Flansch 106 ist über ein Kupplungselement 114 und ein Gleitelement 115 mit einer Schiene 117 verbunden, die an der Außenseite des Rahmens 78 des Basiselements 76 angebracht ist. Der Flansch 107 ist in ähnlicher Weise mit einer an dem Basiselement 76 angebrachten Schiene gekoppelt, an der ein nicht näher dargestellter Antrieb vorgesehen ist, um das Rahmenge­ stell 100 innerhalb des Basiselements 76 zu verschieben.

Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ermöglicht die Verschiebung des Rahmengestells 100 bezüglich des Basiselementes 76 eine Ausrichtung der ersten oder zweiten Führungseinrichtung 92 bzw. 93 mit dem Schlitz 86 in der Trennwand 80 des Basiselementes 76.

In den Fig. 5 und 7 ist ein Sensorelement 120 gezeigt, das in der Lage ist die Anwesenheit eines Wafers 2 in der Führungseinrichtung 92 abzufühlen. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, ist das Sensorelement 120 an einer Innenseite einer Seitenwand 64 der Haube 60 angebracht. Natürlich kann auch an der gegenüberliegenden Seitenwand 64 ein entsprechendes Sensorelement vor­ gesehen sein, um die Anwesenheit eines Wafers 2 in der zweiten Führungs­ einrichtung 93 abzufühlen.

In der unterhalb der Trennwand 80 gebildeten Kammer 84 sind auf gegen­ überliegenden Seiten des Schlitzes 86 jeweils eine Gasleitung 122 vorgese­ hen. Die Leitungen 122 weisen eine Vielzahl von Düsen 124 auf, über die - wie nachfolgend noch näher erläutert wird - ein Trocknungsgas in die Kam­ mer 84 eingeleitet werden kann. Das Gas wird über Einlassstutzen 126 in die jeweiligen Gasleitungen 122 eingeleitet. Die Kammer 84 weist eine geringe Höhe von 2-10 mm und vorzugsweise von 5 mm auf.

Fig. 9 zeigt ein Ausrichtelement 142, das in die Führungseinrichtungen 92, 93 einsetzbar ist, um diese auszurichten. Das Ausrichtelement 142 besitzt einen Hauptkörperteil 144, der am unteren Ende wie ein Halbleiterwafer abge­ rundet ist. An dem plattenförmigen Hauptkörperteil 144 schließen sich seitlich Führungselemente 145 an, die so bemessen sind, daß sie in die Führungs­ schienen 94 bzw. 95 der Führungseinrichtungen 92 bzw. 93 einsetzbar sind. Die Führungselemente 145 sind im unteren Bereich abgerundet wie ein Wafer und erstrecken sich dann gerade nach oben, um eine lange Führung innerhalb der Führungsschienen 94 bzw. 95 zu erlauben. Auf einer Oberseite des plat­ tenförmigen Hauptkörpers 144 ist eine sich senkrecht zu Ebene des Haupt­ körperteils 144 erstreckende Platte 146 befestigt. Die Platte 146 trägt zwei voneinander beabstandete Flansche 147, 148, die sich parallel zur Ebene des Hauptkörperteils 144 erstrecken. In den Flanschen 147, 148 sind jeweils Aus­ richtöffnungen 150 bzw. 151 vorgesehen, die sich genau senkrecht zur Ebene des Hauptkörperteils 144 durch die Flansch 147 bzw. 148 erstrecken. Die bei­ den Öffnungen 150, 151 dienen als Kimme und Korn und können in Verbin­ dung mit einem Laserstrahl zum Ausrichten der Führungsschienen 94, 95 ein­ gesetzt werden.

Nachfolgend wird nun anhand der Figuren zunächst beschrieben, wie die Rei­ nigungsvorrichtungen 26 zusammengebaut werden, und anschließend wird die Betriebsweise der Reinigungsvorrichtungen 26 näher beschrieben.

Zunächst werden die Nassbehandlungsteile 34 der Reinigungsvorrichtungen 26 an einem Rahmengestell der Reinigungsanlage 1 angebracht, und zwar derart, dass die jeweiligen Führungsschienen in den unterschiedlichen Be­ handlungsbecken parallele Aufnahmeebenen definieren. Darüber hinaus wer­ den die Nassbehandlungsteile 34 derart angeordnet, dass die an einer End­ wand des Behandlungsbeckens 40 angeordneten Aufnahmeschienen 50 in einer Ebene liegen, wodurch die zwischen den Aufnahmeschienen 50 gebil­ deten Aufnahmeräume in einer Reihe liegen.

Anschließen wird jeweils ein Basiselement 76 auf einem Nassbehandlungsteil 34 angebracht, und zwar derart, daß der Schlitz 86 in der Trennwand 80 verti­ kal mit den jeweiligen Führungsschienen 50 in dem darunter liegenden Be­ handlungsbehälter 40 ausgerichtet. Anschließend werden die jeweiligen Rah­ mengestelle 100 an den Basiselementen 76 angebracht. Alternativ können die Rahmengestelle 100 auch schon vorher an dem Basiselement 76 angebracht sein.

Die Führungsschienen 94, 95 und 99 sind an dem Rahmengestell vormontiert. Um eine genaue Ausrichtung der Führungsschiene zu erreichen werden nun­ mehr Ausrichtelemente 142 in die Führungsschienen 94 bzw. 95 eingesetzt um diese genau bezüglich einer Linie die senkrecht zur Aufnahmeenebene der Führungsschienen 94 bzw. 95 verläuft auszurichten. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Führungsschienen aller Aufnahmeein­ richtungen gleichmäßig ausgerichtet sind.

Nach dem Ausrichten der Führungsschienen und dem Fixieren der selben können die Ausrichtelemente 142 entfernt werden. Abschließend wird die Haube 60 auf den Basiselementen 76 befestigt.

Nun wird die Funktion der Reinigungsanlage 1 näher erläutert, wobei ein Schwerpunkt auf die Feinreinigungsstation 8 gelegt wird, welche die erfin­ dungsgemäßen Reinigungsvorrichtungen 26 beinhaltet.

Zunächst wird ein Halbleiterwafer 2 über eine nicht dargestellte Handha­ bungsvorrichtung in den Aufnahmebehälter 12 der Eingangsstation 4 geladen. Von dort wird der Wafer 2 über die Handhabungsvorrichtung 18 abgeholt und in die Grobreinigungsvorrichtung 14 geladen, wo der Wafer 2 grob vorgerein­ tigt wird. Nach der Grobreinigung wird der Wafer durch die Handhabungsvor­ richtung 28 abgeholt und entweder direkt zu einer der Nassreinigungsvorrich­ tungen 26 befördert oder zunächst in die Grobreinigungsvorrichtung 15 gela­ den. D. h. die Grobreinigungsvorrichtungen 14, 15 können sequentiell oder parallel eingesetzt werden. Das gleiche gilt im weiteren für die Nassreini­ gungsvorrichtungen 26, die entweder auch sequentiell oder parallel eingesetzt werden können.

Wenn die Wafer 2 von der Grobreinigungsstation zur Feinreinigungsstation 8 transportiert werden, sind sie in einem nassen Zustand, da die Grobreinigung auch unter Einsatz eines Behandlungsfluids erfolgt. Wenn ein derart nasser Wafer über eine der Reinigungsvorrichtungen 26 hinwegbewegt wird, wird der jeweilige Deckel 66 der Haube 60 der Nassbehandlungsvorrichtung 26 so ge­ steuert, daß er während der Überquerung geschlossen ist. Im allgemeinen können die Deckel 66 jeweils so gesteuert werden, dass sie in einem ge­ schlossenen Zustand sind, so lange ein Zugriff auf die Haube zum Be- oder Entladen von Wafern 2 nicht notwendig ist.

Der von der Grobreinigungsstation 6 kommende nasse Wafer 2 wird nun über eine der Hauben 60 der Nassbehandlungseinrichtungen 26 bewegt. Der Dec­ kel 66 der Haube 60 ist teilweise geöffnet und das Rahmengestell 100 ist in eine Position bewegt, in der die erste Führungseinrichtung 92 unterhalb der Öffnung liegt. Die erste Führungseinrichtung 92 befindet sich somit in einer Aufnahmeposition. In diese Aufnahmeposition der ersten Führungseinrichtung 92 befindet sich die zweite Führungseinrichtung 93 in einer Position unterhalb des Deckels 66 der Haube 60. Darüber hinaus sind die Führungsschienen 95 der zweiten Führungseinrichtung 93 in dieser Position mit dem Schlitz 86 der Trennwand 80 in dem Basiselement 76 ausgerichtet.

Der Wafer 2 wird nun in die erste Führungseinrichtung 92 geladen, und über eine geeignete, nicht näher gezeigte Haltevorrichtung darin gehalten. Die Handhabungsvorrichtung 28 wird entfernt und der Deckel 66 der Haube 60 kann geschlossen werden. Nun wir das Rahmengestell 100 bezüglich des Ba­ siselementes 76 derart seitlich verschoben, dass die Führungsschienen 94 der ersten Führungseinrichtung 92 mit dem Schlitz 86 in der Trennwand 80 des Basiselementes 76 ausgerichtet werden. Das in dem Behandlungsbehäl­ ter 40 befindliche Messer 56 befindet sich in einer obersten Position, und liegt direkt unterhalb des Wafers 2. Die Halteelemente der ersten Führungsein­ richtung 92 werden gelöst, so dass der Wafer 2 in den Führungsschienen 94 nach unten gleitet und auf dem Messer 56 zum Aufliegen kommt. Nun wird das Messer 56 in dem Behandlungsbehälter 40 abgesenkt, wodurch sich der Wafer 2 durch den Schlitz 86 in der Trennwand 80 hindurchbewegt und an­ schließend in den Führungsschienen 50 im Behandlungsbehälter 40 aufge­ nommen wird.

Der Behandlungsbehälter ist mit Behandlungsfluid gefüllt und wird ständig von unten mit Behandlungsfluid durchströmt, um den Wafer 2 zu reinigen. Für die Reinigung wird beispielsweise dionisiertes Wasser verwendet. Das Wasser fließt über die Überlaufkante 46 aus dem Behandlungsbehälter 40 heraus und wird durch die Leitungen 48 abgeleitet. Die Reinigung kann durch unter­ schiedliche bekannte Maßnahmen wie beispielsweise das Anlegen von Mega­ schall an die Wafer 2 unterstützt werden. Natürlich können auch andere Be­ handlungsfluide bzw. nacheinander unterschiedliche Reinigungsflüssigkeiten in den Behandlungsbehälter 40 eingeleitet werden. Nach Ablauf einer vorge­ gebenen Reinigungszeit wird die Flüssigkeitszufuhr gestoppt.

Die Wafer 2 werden nun langsam durch das Messer 56 angehoben und da­ durch aus der Behandlungsflüssigkeit herausgehoben. Während dieses Her­ aushebens wird über die Gasleitungen 122 am Basisteil 76 und die darin an­ geordneten Düsen 124 ein die Oberflächenspannung der Behandlungsflüssig­ keit reduzierendes Gas in den Raum zwischen der Trennwand 80 und der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit eingeleitet. Dabei sind die Düsen 124 derart ausgerichtet, dass sie auf einen beim Herausheben zwischen dem Substrat 2 und der Behandlungsflüssigkeit gebildeten Meniskus gerichtet sind. Das Gas bewirkt, das die Wafer 2 beim Herausheben aus der Behandlungs­ flüssigkeit gemäß dem Marangoni-Prinzip getrocknet werden. Dadurch dass das Gas gezielt auf den Meniskus zwischen Substrat und Behandlungsflüs­ sigkeit gerichtet wird, kann der Wafer mit einer Geschwindigkeit von bei­ spielsweise 4 Millimeter pro Sekunde aus der Behandlungsflüssigkeit heraus­ gehoben werden. Bei Chargenprozessen, bei denen das Gas zwischen Wafer geleitet werden muss, ist die Aushubgeschwindigkeit wesentlich langsamer. Der Wafer 2 wird ganz aus der Behandlungsflüssigkeit herausgehoben und in den Aufnahmeteil 36 hineinbewegt, während er auf die obige Art und Weise getrocknet wird.

Während der zuvor beschriebenen Nassbehandlung der Wafer wurde das Rahmengestell 100 des Aufnahmeteils 36 seitlich derart verschoben, dass nunmehr die zweite Führungseinrichtung 93 mit dem Schlitz 86 in der Trenn­ wand 80 ausgerichtet ist, und die erste Führungseinrichtung 92 sich wiederum in der Aufnahmeposition befindet. D. h. während der Nassbehandlung kann ein weiterer Wafer 2 in die erste Aufnahmeeinrichtung 92 geladen werden.

Beim Herausheben des Wafers 2 wird daher der Wafer 2 nunmehr in die Füh­ rungsschienen 95 der zweiten Aufnahmevorrichtung 93 eingeführt. Da diese vorher nicht in Kontakt mit einem nassen noch verunreinigten Wafer waren, ist eine Verunreinigung des gereinigten Wafers 2 nicht zu befürchten. Wenn der Wafer 2 vollständig in den zweiten Führungsschienen 95 aufgenommen ist, wird er durch nicht näher dargestellte Halteeinrichtungen fixiert. Nun wird das Rahmengestell 100 wiederum seitlich verschoben, um die erste Halteeinrich­ tung 92 mit dem Schlitz 86 auszurichten, um das Beladen eines neuen, zu reinigenden Wafers 2 in den Behandlungsbehälter 40 zu ermöglichen. Gleich­ zeitig wird der Deckel 66 der Haube 60 so weit geöffnet, dass die Handha­ bungsvorrichtung 32 den gereinigten Wafer aus der Führungseinrichtung 93 entnehmen und zu der Ausgabestation 10 bewegen kann.

Durch das Vorsehen der zwei getrennten Führungseinrichtungen 92, 93 wird der Durchsatz der Vorrichtung erhöht, da während der Nassbehandlung eines ersten Wafers ein zweiter Wafer in die Aufnahmeeinrichtung 90 geladen wer­ den kann, der nach dem Entnehmen des ersten Wafers und einer seitlichen Verschiebung der Aufnahmeeinrichtungen 92, 93 in den Behandlungsbehälter 40 geladen werden kann. Darüber hinaus ermöglichen die zwei getrennten Führungseinrichtungen, dass ungereinigte Wafer 2 immer in die erste Füh­ rungseinrichtung 92 geladen werden, während die gereinigten Wafer immer in die zweite Führungseinrichtung 93 geladen werden. Hierdurch wird eine Ver­ unreinigung der Wafer 2 durch die Führungsschienen 95 verhindert, da diese immer nur mit gereinigten Wafern 2 in Kontakt kommen. Gegebenenfalls an den Führungsschienen 94 befindlichen Verunreinigungen stören nicht, da die Wafer 2 nach dem Kontakt mit den Führungsschienen 94 jeweils in dem Be­ handlungsbehälter 40 gereinigt werden.

Ähnliches gilt für die Handhabungsmechanismen 28 und 32. Während der Handhabungsmechanismus 28 jeweils zum Transport der nur grob gereinigten Substrate 2 dient - und somit verunreinigt sein kann - dient der Handha­ bungsmechanismus 32 nur zum Transport feingereinigter Wafer 2, wodurch eine Verunreinigung des Handhabungsmechanismus 32 und eine davon aus­ gehende Kontamination der Wafer 2 verhindert wird.

Obwohl die Vorrichtung zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise können die Reinigungsvorrichtungen 26 auch alleinstehend und nicht in Kom­ bination mit den dargestellten Grobreinigungsvorrichtungen verwendet wer­ den. Auch ist es beispielsweise möglich, die Haube 60 direkt an einem Be­ handlungsbehälter 40 ohne dazwischen befindliches Basiselement 26 anzu­ bringen. In diesem Fall könnte sich eine Trennwand ähnlich der Trennwand 80 zwischen Seiten- und Endwänden der Haube 60 erstrecken, um eine Auf­ nahme- und eine Trocknungskammer in der Haube zu bilden.

Claims (16)

1. Vorrichtung (26) zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten (2), insbesondere Halbleiterwafern, die folgendes aufweist:
wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungs­ behälter (40) mit einer seitlichen Führung (50) zum Aufnehmen we­ nigstens eines Substrats (2) im Behälter (40);
eine Hubvorrichtung (55) im Behandlungsbehälter (40) zum Ein- und Ausbringen eines Substrats (2); und
eine oberhalb des Behandlungsbehälters angeordnete Aufnahme­ vorrichtung (36), mit wenigstens zwei separaten Führungseinrich­ tungen (92, 93) zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats (2), wobei die Führungseinrichtungen (92, 93) derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung (50) im Behandlungsbehälter (40) ausrichtbar sind.

2. Vorrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (36) eine wenigstens einen Schlitz (86) aufwei­ sende Bodenwand (80) zur Bildung einer Kammer (84) zwischen einer Unterseite der Bodenwand (80) und dem Behandlungsfluid aufweist.

3. Vorrichtung (26) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrich­ tung (122) zum Einleiten eines Trocknungsgases in die Kammer (84).

4. Vorrichtung (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluid verringerndes Gas ist.

5. Vorrichtung (26) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas auf einen beim Herausheben der Substrate gebildeten Meniskus zwischen Substrat (2) und Behandlungsfluid ge­ richtet ist.

6. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kammer (84) im Bereich der Aufnahmehaube eine Höhe von 2 bis 10 mm aufweist.

7. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Bodenwand (80) bezüglich des Behandlungsbehäl­ ters (40) stationär ist, und der Schlitz (86) bezüglich der Führung (50) im Behandlungsbehälter (40) ausgerichtet ist.

8. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (36) die Führungsein­ richtungen (92, 93) umgebende Seitenwände (62, 64) aufweist, um eine nach oben geöffnete Kammer zu Bilden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen über den Führungseinrichtungen (92, 93) angeordneten Deckel (66), der seitlich verfahrbar ist, um einen Zugriff von oben auf die Führungseinrichtungen (92, 93) zu ermöglichen.

10. Vorrichtung (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite des Deckels (66) bezüglich der Horizontalen geneigt ist.

11. Vorrichtung (26) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (66) so steuerbar ist, dass er die Führungseinrichtun­ gen (92, 93) abdeckt, sofern kein Zugriff auf die Führungseinrichtungen erforderlich ist.

12. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Deckel (66) so steuerbar ist, dass beim Beladen der einen Führungseinrichtung (92) von oben die andere Führungseinrich­ tung (93) abgedeckt ist.

13. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Trennwand (98) zwischen den Führungseinrichtun­ gen (92, 93).

14. Vorrichtung (26) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Ausrichtöffnung aufweist.

15. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (40) zur Aufnahme eines einzelnen Substrats geeignet ist.

16. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsfluid im Behälter (40) austausch­ bar ist.