DE10319521A1 - Method and device for treating disc-shaped substrates - Google Patents
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Abstract
Um eine im Wesentlichen gleichmäßige Behandlung aller Bereich von scheibenförmigen Substraten zu ermöglichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, vor, bei dem eine Vielzahl von Substraten mit einem Führungselemente aufweisenden Substratträger in ein Behandlungsbecken eingeleitet wird, um die Substrate zu behandeln. Im Behandlungsbecken werden die Substrate durch wenigstens zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Substrate erstreckende Rollen derart aufgenommen, dass sie nicht mehr auf dem Substratträger aufliegen, aber die Führungselemente des Substratträgers die Substrate seitlich führen, um ein Kippen derselben zu verhindern, und die Substrate werden ferner während der Behandlung über wenigstens eine der Rollen wenigstens einmal bezüglich ihrer Ausgangsposition gedreht.In order to enable a substantially uniform treatment of all areas of disk-shaped substrates, the present invention provides a method and an apparatus for treating disk-shaped substrates, in particular semiconductor wafers, in which a multiplicity of substrates with a substrate carrier having guide elements is introduced into a treatment basin to treat the substrates. In the treatment tank, the substrates are taken up by at least two rollers which extend essentially perpendicular to the plane of the substrates such that they no longer lie on the substrate carrier, but the guide elements of the substrate carrier guide the substrates laterally to prevent them from tipping over, and that Substrates are also rotated at least once with respect to their starting position over at least one of the rollers during the treatment.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern.The The present invention relates to a method and an apparatus for treating disc-shaped Substrates, especially semiconductor wafers.
Während der
Herstellung von Halbleiterwafern müssen diese unterschiedlichen
Prozessschritte durchlaufen. Einer dieser Schritte ist beispielsweise das
Entfernen von organischem Photoresist nach einem photolithografischen
Behandlungsschritt. Bei einem bekannten Verfahren zum Entfernen
des Photoresist werden die Halbleiterwafer in eine flüssige Chemikalie
eingetaucht, um das Photoresist zu entfernen. Dabei werden die Wafer üblicherweise
als Charge ohne Träger
in ein seitliche Führungselemente
aufweisendes Behandlungsbecken eingesetzt, wie es beispielsweise
in der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden
Bei
einem alternativen Verfahren zum Entfernen des Photoresist werden
die Halbleiterwafer in einer Wasserdampf-Ozongasatmosphäre behandelt, wie
es beispielsweise in der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden
Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass im Bereich der Kontaktstellen zwischen den Wafern und dem Substratträger keine vollständige Entfernung des Photoresist erfolgt und daher Rückstände des Photoresist in diesem Bereich verbleiben können. Dies kann zu einer erheblichen Verschlechterung nachfolgender Prozesse führen.there However, the problem arises that in the area of the contact points no complete removal between the wafers and the substrate carrier of the photoresist and therefore residues of the photoresist in it Area can remain. This can cause subsequent processes to deteriorate significantly to lead.
Ausgehend von dem zuvor genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine im Wesentlichen gleichmäßige Behandlung aller Bereiche von scheibenförmigen Substraten ermöglicht.outgoing the present state of the art lies in the foregoing The invention is therefore based on the object of a method and an apparatus to create an essentially uniform treatment all areas of disc-shaped Allows substrates.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Behandeln von wenigstens einem scheibenförmigen Substrat, insbesondere von Halbleiterwafern, bei dem wenigstens ein Substrat mit einem Führungselemente aufweisenden Substratträger in ein Behandlungsbecken eingesetzt wird und wenigstens ein Behandlungsfluid in das Behandlungsbecken eingeleitet wird, um das wenigstens eine Substrat zu behandeln, dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Substrat im Becken durch wenigstens zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene des wenigstens einen Substrats erstreckende Rollen derart aufgenommen wird, dass es nicht auf dem Substratträger aufliegt, aber die Führungselemente des Substratträgers das wenigstens eine Substrat seitlich führt, um ein Kippen zu verhindern und das wenigstens eine Substrat während der Behandlung über wenigstens eine der Rollen zumindest einmal bezüglich seiner Ausgangsposition derart gedreht wird, dass die zunächst im Bereich der Führungselemente liegenden Bereiche des wenigstens einen Substrats außerhalb der Führungselemente angeordnet sind. Eine Drehung des wenigstens einen Substrats bezüglich seiner Ausgangsposition ermöglicht eine Behandlung in unterschiedlichen Positionen. Hierdurch kann eine gleichmäßigere Behandlung des wenigstens einen Substrats erfolgen, insbesondere kann verhindert werden, dass im Bereich der Führungselemente des Substratträgers Rückstände verbleiben, da das wenigstens eine Substrat keine Bereiche besitzt, die über die gesamte Behandlung hinweg im Bereich von Führungselementen des Substratträgers liegen. Durch die wenigstens zwei Rollen ist es ferner möglich, das wenigstens eine Substrat derart aufzunehmen, dass es mit seinem Außenumfang ausschließlich die Rollen kontaktiert und somit keine Umfangsreibung zwischen Substrat und Substratträger auftritt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Substraten gleichzeitig behandelt.According to the invention Object in a method for treating at least one disk-shaped substrate, in particular of semiconductor wafers, in which at least one substrate a guide having substrate carrier is used in a treatment basin and at least one treatment fluid is introduced into the treatment basin by at least one Treat substrate, solved that the at least one Substrate in the basin by at least two essentially perpendicular rollers extending to the plane of the at least one substrate is recorded in such a way that it does not rest on the substrate carrier, but the leadership elements of the substrate carrier which guides at least one substrate laterally to prevent tipping and the at least one substrate during the treatment over at least one of the rollers at least once with respect to its starting position is rotated such that the first in the area of the guide elements lying areas of the at least one substrate outside the guide elements arranged are. A rotation of the at least one substrate with respect to it Starting position allows treatment in different positions. This can a more even treatment of the at least one substrate, in particular can be prevented be that in the area of leadership of the substrate carrier Residues remain since the at least one substrate has no areas that over the entire treatment lie in the area of guide elements of the substrate carrier. The at least two roles also make it possible to use the at least one Record substrate in such a way that it with its outer circumference exclusively contacted the rollers and therefore no circumferential friction between the substrate and substrate support occurs. In the preferred embodiment of the invention a plurality of substantially parallel to each other Treated substrates simultaneously.
Vorzugsweise werden die Substrate jeweils mehrmals um ungefähr 180° gedreht. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Substrate vor ihrer Entnahme aus dem Behandlungsbecken in ihre Ausgangsposition gedreht, so dass eine ggf. zuvor erfolgte Ausrichtung der Substrate beibehalten wird.Preferably the substrates are each rotated several times through approximately 180 °. In one embodiment According to the invention, the substrates are removed from the treatment basin rotated into their starting position, so that one, if applicable, was carried out previously Alignment of the substrates is maintained.
Bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Behandlungsfluid wenigstens Wasserdampf und Ozon, um eine Entfernung organischer Verunreinigungen, wie beispielsweise eines Photoresists auf Halbleiterwafern zu ermöglichen.at the currently preferred embodiment of the invention the treatment fluid at least water vapor and ozone for removal organic contaminants such as a photoresist on semiconductor wafers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Substrate abwechselnd im und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Dabei wird wenigstens eine der Rollen über eine hin und her bewegliche Kolben-/Zylinderanordnung angetrieben. Die Kolben-/Zylinderanordnung kann durch ihre Hin- und Herbewegung auf einfache Weise die entgegengesetzten Drehrichtungen der Rolle bewirken. Dabei besitzt die Kolben-/Zylinderanordnung durch ihre vorgegebenen Endpositionen den Vorteil, dass die Drehung der Rolle auf einfache Weise exakt gesteuert werden kann. Für einen gleichmäßigen Antrieb, insbesondere während der Anfangsphase einer Drehung, wird die Kolben-/Zylinderanordnung hydraulisch betätigt.According to a further preferred embodiment of the invention, the substrates are rotated alternately clockwise and counterclockwise. At least one of the roles is over powered a reciprocating piston / cylinder assembly. The piston / cylinder arrangement can simply cause the opposite directions of rotation of the roller due to its reciprocating movement. The piston / cylinder arrangement has the advantage, due to its predetermined end positions, that the rotation of the roller can be precisely controlled in a simple manner. The piston / cylinder arrangement is actuated hydraulically for a uniform drive, in particular during the initial phase of a rotation.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Drehung der beiden Rollen derart synchronisiert, dass sie an ihren Umfangsflächen eine gleiche Umfangsgeschwindigkeit besitzen, um eine Relativbewegung zwischen den Rollen und den Wafern zu vermeiden.at a preferred embodiment the rotation of the two rollers is synchronized in such a way that that they have a on their peripheral surfaces have the same peripheral speed to make a relative movement between the rolls and the wafers.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch bei einer Vorrichtung zum Behandeln von wenigstens einem scheibenförmigen Substrat, insbesondere Halbleiterwafern, mit einem Behandlungsbecken, einem in das Behandlungsbecken einsetzbaren Substratträger mit Führungselementen zur seitlichen Führung des wenigstens einen Substrats und wenigstens einer Einrichtung zum Einbringen zumindest eines Behandlungsfluids in das Becken dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Rollen im Behandlungsbecken vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass sich das wenigstens eine Substrat in seiner Behandlungsposition derart darauf abstützt, dass es nicht auf dem Substratträger aufliegt, aber durch die Führungselemente des Substratträgers seitlich geführt ist, um ein seitliches Kippen zu verhindern, und dass eine Einrichtung zum Drehen wenigstens einer der Rollen vorgesehen ist. Durch diese Vorrichtung ergeben sich schon die unter Bezugnahme auf das Verfahren genannten Vorteile.The The object underlying the invention is also in a device for treating at least one disk-shaped substrate, in particular Semiconductor wafers, with a treatment basin, one in the treatment basin usable substrate carrier with guide elements for lateral guidance of the at least one substrate and at least one device for introducing at least one treatment fluid into the basin solved, that at least two rollers are provided in the treatment basin, which are arranged so that the at least one substrate is in its Treatment position based on it so that it is not on the substrate carrier rests, but through the guide elements of the substrate carrier laterally guided is to prevent sideways tipping and that a facility is provided for rotating at least one of the rollers. Through this device there are already those mentioned with reference to the method Benefits.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Drehen wenigstens einer der Rollen eine hin und her bewegbare Kolben-/Zylinderanordnung auf. Dabei weist die Kolben-/Zylinderanordnung vorzugsweise eine Vielzahl von Zähnen auf, die mit Zähnen an einem Zahnrad der wenigstens einen angetriebenen Rolle in Eingriff stehen, um eine direkte und einfache Übertragung der Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung der wenigstens einen Rolle vorzusehen. Vorzugsweise ist die Kolben-/Zylinderanordnung so bemessen, dass ein kompletter Hub der Kolben-/Zylinderanordnung eine 360° Drehung wenigstens einer der Rollen bewirkt, um eine einfache und genaue Steuerung der Drehung der Rolle und somit der Substrate vorzusehen.Preferably the device for rotating at least one of the rollers reciprocating piston / cylinder arrangement. It points the piston / cylinder arrangement preferably has a large number of teeth, the one with teeth on a gear of the at least one driven roller in engagement stand for a direct and easy transfer of the float to provide in a rotational movement of the at least one roller. Preferably the piston / cylinder arrangement is dimensioned so that a complete Stroke of the piston / cylinder arrangement a 360 ° rotation of at least one of the Rolling causes easy and precise control of the rotation the role and thus the substrates.
Für einen gleichmäßigen und insbesondere zu Beginn der Drehung ruckfreien Antrieb, wird die Kolben-/Zylinderanordnung vorzugsweise hydraulisch angetrieben. Um die Gefahr einer Verunreinigung der Prozessatmosphäre sowie der Substrate zu verhindern, verwendet die Kolben-/Zylinderanordnung vorzugsweise deionisiertes Wasser als Hydraulikflüssigkeit.For one uniform and especially at the start of the rotation, the piston / cylinder arrangement becomes jerk-free preferably hydraulically driven. To the risk of contamination the process atmosphere to prevent as well as the substrates uses the piston / cylinder arrangement preferably deionized water as hydraulic fluid.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht der Außenumfang der wenigstens einen angetriebenen Rolle dem halben Umfang des Substrats, so dass eine vollständige Drehung der Rolle eine 180° Drehung der Substrate bewirkt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzen die Rollen unterschiedliche Durchmesser, um den Raumbedarf für die Rollen zu reduzieren, insbesondere für den Fall, bei dem der Außenumfang der wenigstens einen angetriebenen Rolle dem halben Umfang der Substrate entspricht und somit einen relativ großen Durchmesser besitzt.at a preferred embodiment the invention corresponds to the outer circumference the at least one driven roller half the circumference of the substrate, so a complete Rotation of the roller a 180 ° turn of the substrates. In one embodiment of the invention the rollers have different diameters to accommodate the space required for the rollers to reduce, especially for the case where the outer circumference the at least one driven roller half the circumference of the substrates corresponds and thus has a relatively large diameter.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Synchronisationsvorrichtung zwischen den wenigstens zwei Rollen vorgesehen, die die Drehung der Rollen derart synchronisiert, dass sie an ihren Umfangsflächen eine gleichmäßige Umfangsgeschwindigkeit besitzen. Hierdurch wird eine Reibung zwischen den Substraten und den Rollen vermieden.at a particularly preferred embodiment the invention is a synchronization device between the at least two rollers are provided which rotate the rollers in such a way synchronized that they have a uniform peripheral speed on their peripheral surfaces have. This will cause friction between the substrates and avoided the roles.
Vorzugsweise weisen die Rollen in Achsrichtung jeweils eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf, um eine glatte Auflagefläche für die Substrate vorzusehen. Hierdurch ist eine besondere Ausrichtung der Substrate bezüglich der Rollen nicht notwendig. Darüber hinaus sind die Oberflächen der Rollen vorzugsweise aus einem abriebfesten Material. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Rollen im Bereich einer Mittelöffnung des Substratträgers angeordnet. Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Einbringen zumindest eines Behandlungsfluids wenigstens eine Einlassöffnung oberhalb der Rollen auf. Dabei könnten eine oder mehrere Einlsassöffnungen vorgesehen sein, die als Düsen einer Sprühvorrichtung ausgebildet sind, um Behandlungsfluid fein zu versprühen. Hierdurch kann ein Behandlungsfluidnebel erzeugt werden.Preferably the rollers each have a substantially flat axis Surface on, around a smooth contact surface for the To provide substrates. This is a special focus of the Substrates regarding the roles are not necessary. About that beyond are the surfaces the rollers preferably made of an abrasion-resistant material. At a embodiment of the invention are the roles in the area of a central opening of the substrate carrier arranged. The device for insertion preferably has at least of a treatment fluid at least one inlet opening above the rollers on. Doing so one or more inlet openings be provided as nozzles a spray device are designed to spray treatment fluid finely. hereby a treatment fluid mist can be generated.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eine der Rollen eine Abflachung auf. Die Abflachung ermöglicht eine gute Definition der Endposition der Drehung und ermöglicht einen tieferen sitz von Substraten in dem Substratträger, wenn die Abflachung zu den Substraten weist.at a further embodiment According to the invention, at least one of the rollers has a flattened portion. The flattening enables a good definition of the end position of the rotation and allows one Deeper seating of substrates in the substrate support when the flattening is too the substrates.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Behandeln von wenigstens einem scheibenförmigen Substrat, insbesondere von Halbleiterwafern, bei dem wenigstens ein Substrat in einen Führungselemente aufweisenden Substratträger in einem Behandlungsbecken eingesetzt wird und wenigstens ein Behandlungsfluid in das Behandlungsbecken eingeleitet wird, dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Substrat im Becken durch wenigsten zwei sich im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des wenigstens einen Substrats erstreckende Rollen derart aufgenommen wird, dass es in Vertikalrichtung nicht auf dem Substratträger aufliegt aber die Führungselemente des Substratträgers das wenigstens eine Substrat seitlich führen, um ein Kippen zu verhindern, und das wenigstens eine Substrat während der Behandlung über wenigstens eine der Rollen wenigstens einmal bezüglich seiner Ausgangsposition derart gedreht wird, dass die zunächst im Bereich der Führungselemente liegende Bereiche des wenigstens einen Substrats außerhalb der Führungselemente angeordnet sind.The object on which the invention is based is thereby achieved in a method for treating at least one disk-shaped substrate, in particular semiconductor wafers, in which at least one substrate is used in a substrate carrier having guide elements in a treatment tank and at least one treatment fluid is introduced into the treatment tank solved that the at least one substrate in the basin is received by at least two rollers extending essentially perpendicular to the plane of the at least one substrate such that it does not rest on the substrate carrier in the vertical direction but the guide elements of the substrate carrier guide the at least one substrate laterally, in order to prevent tipping and the at least one substrate is rotated at least once with respect to its starting position during the treatment via at least one of the rollers in such a way that the regions of the at least one substrate which are initially in the region of the guide elements are arranged outside the guide elements.
Die Vorrichtung ist insbesondere für das Entfernen von Photoresist von Halbleiterwafern in einer Wasserdampf-Ozongasatmosphäre geeignet.The Device is especially for removing photoresist from semiconductor wafers in a water vapor ozone gas atmosphere.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert; es zeigen:The In the following, the invention is illustrated on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail with reference to the figures; show it:
Die
Behandlungsvorrichtung
Im
Behandlungsbecken
Innerhalb
des Behandlungsbeckens
Im
oberen Bereich des Behandlungsbeckens
Außerhalb
des Behandlungsbeckens
In
Der
Substratträger
Die
Zähne
Die
Welle
Die
Kolben-/Zylinderanordnung besitzt eine Kammer
Obwohl
die Synchronisationseinrichtung
Der
Rollenantrieb
Nachfolgend
wird nunmehr der Betrieb der Behandlungsvorrichtung
Vor
Beginn einer Waferbehandlung wird zunächst das Behandlungsbecken
Anschließend wird
das Behandlungsbecken
Die
Hin- und Herdrehung der Wafer
Dabei
werden die Wafer
Das
Rollenpaar
Während des
Betriebs stehen die Wafer sowohl in ihrer Ausgangsposition als auch
nach einer vollständigen
Drehung der Rolle
Obwohl
die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben wurde, ist sie nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Beispielsweise müssen
die Wafer
Die jeweiligen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können in jeder kompatiblen Art und Weise frei miteinander kombiniert werden.The respective features of the different exemplary embodiments can be found in any compatible way can be freely combined.
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