DE19644255C1 - Vorrichtung zum Behandeln von Substraten und Verwendung der Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten mit einem ein Behandlungsfluid enthaltenden Behälter, und mit wenigstens einem die Substrate ohne Substratträger auf- und/oder abbewegenden Substrathalter.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus den auf die Anmelderin des vorliegenden Patents zurückgehenden DE 44 13 077 A1, DE 195 46 990 A1 bekannt.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere für die Behandlung von Wafern mit großem Vorteil eingesetzt. Zum Trocknen der Substrate wird der Substrathalter angehoben, so daß die auf dem Substrathalter angeordneten Substrate aus einem Behandlungsfluid, beispielsweise einer Spülflüssigkeit, gelangen und gegebenenfalls unter Verwendung des soge­ nannten Marangoni-Verfahrens getrocknet werden. Bei die­ sen Vorrichtungen werden die Substrate innerhalb des Fluidbehälters unabhängig von Substratträgern, beispiels­ weise unabhängig von Substrat- oder Wafer-Kassetten be­ wegt, die beispielsweise aus der DE 42 23 327 A1 oder DE 34 29 232 A1 bekannt sind. Beim Spülen oder Trocknen der Substrate sind derartige Substratträger oder -Kasset­ ten unter anderem auch deshalb sehr nachteilig, weil eine optimale, gleichmäßige Fluidströmung im Fluidbehälter aufgrund der Strömungshindernisse durch die Kassette nicht möglich ist, und weil die Substrate in einer derar­ tigen Kassette nicht mit Ultraschall behandelt werden können, wie es beispielsweise in den nicht vorveröffent­ lichten DE 197 22 473 A1 oder DE 196 16 402 A1 beschrie­ ben ist. Die Substratträger oder -Kassetten stellen auch deshalb einen großen Nachteil beim Trocknen von Substra­ ten, beispielsweise Wafern, dar, weil sie aufgrund ihrer großen Fläche, Kanten, Ecken und Schlitze nur sehr schwer und mit hohem Zeitaufwand getrocknet werden können.

Bei den herkömmlichen Vorrichtungen, bei denen die Substrate mittels eines Substrathalters unabhängig von Substratträgern oder -Kassetten auf- und/oder abbewegt werden, tritt zumindest an den Außenflächen der jeweils äußeren Substrate und den ihnen parallelen Behälterwänden eine Relativbewegung auf, die bewirkt, daß die Außenflä­ chen dieser Substrate durch diese Relativbewegung Aufla­ dungseffekten ausgesetzt sind, die sich insbesondere dann, wenn die Substrate hochempfindliche Waferscheiben für die Chipfertigung sind, sehr nachteilig auswirken. Auf Grund der Relativbewegungen zwischen den jeweils au­ ßenliegenden Substraten eines Substrat-Pakets und/oder der unterschiedlichen Materialien, aus denen die Substrate einerseits und die Behälterwände andererseits bestehen, sind die Strömungsverhältnisse in diesen Außen­ bereichen des Substrat-Pakets anders als die Strömungs­ verhältnisse zwischen den Substraten innerhalb des Substrat-Pakets. Die außenliegenden Substrate oder zumin­ dest die den Behälterwänden zugewendeten Außenflächen der außenliegenden Substrate werden daher schlechter behan­ delt, gespült oder getrocknet, so daß auch insofern Nach­ teile bestehen und die Produktivität der Anlage zu wün­ schen übrig läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum Behandeln von Substraten zu schaffen, mit der die Behandlungsmaßnahmen, wie beispielsweise der Spül- oder Trocknungsvorgang, für sämtliche Substrate un­ abhängig von deren Anordnung innerhalb des Behälters in gleicher Weise durchgeführt werden können.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß parallel zu den Substraten mit diesen auf- und/oder abbewegbare Substrat-Seitenwände zwischen diesen und den Behälterwänden vorgesehen sind. Durch die erfin­ dungsgemäß vorgesehenen Substrat-Seitenwände, die jeweils ein Substrat-Paket abgrenzen, sind die Strömungsverhält­ nisse auch an den Außenflächen der am weitesten außenlie­ genden Substrate nicht andere als zwischen den einzelnen Substraten im Inneren des Substrat-Pakets, so daß sich auch für die außenliegenden Substrate eines Substrat-Pa­ kets dieselben guten Behandlungs-, Spül- und Trocknungs­ ergebnisse einstellen. Diese außenliegenden Substrate müssen daher nicht als Ausschuß verworfen werden. Darüber hinaus treten durch die Substrat-Seitenwände keine Aufla­ dungen an den außenliegenden Substraten auf, weil keine Relativbewegungen mehr zwischen den außenliegenden Substraten und der Behälterwand auftreten.

Vorzugsweise sind die Substrat-Seitenwände mit dem Substrathalter mechanisch verbunden und mit ihm auf- und abbewegbar. Die Anordnung ist daher konstruktionsmäßig einfach.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Substrathalter-Arm außerhalb des von den Substrat-Seitenwänden gebildeten Substratbereichs angeordnet ist, wobei der Substrathal­ ter-Arm vorzugsweise in einem Armschacht liegt, der in einer der Behälterwände ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Innenvolumen des Behälters klein gehalten wer­ den, was im Hinblick auf den Zeitgewinn für das Ein- und Auslassen und insbesondere im Hinblick auf das erforder­ liche Volumen des Behandlungsfluids sehr vorteilhaft ist. Die Einsparung des Behandlungsfluids, beispielsweise an Spülflüssigkeit, ist insbesondere im Hinblick auf die da­ für erforderlichen teueren Materialien, Aufbereitungsver­ fahren und möglichen Umweltbelastungen wesentlich.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind innerhalb des Armschachtes Einleit-Dü­ sen und/oder -Löcher zur Einleitung des Behandlungsfluids vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch im Armschacht eine entsprechende Umwälzung des Behand­ lungsfluids und damit eine Spülung des Armschachts er­ folgt, so daß sich im Armschacht und zwischen dem Sub­ strathalterarm und dem Armschacht höhere Verunreinigungs­ grade des Behandlungsfluids nicht einstellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit Vorteil für eine Trocknungsvorrichtung nach dem Marangoni-Verfahren verwendbar. Wie dies in den eingangs genannten Druckschriften und Anmeldungen der Anmelderin im einzelnen ausgeführt ist, wird ein Gas, vorzugsweise Isopropylalkohol, Stick­ stoff oder ein daraus bestehendes Gasgemisch etwa über eine über dem Behälter angeordnete Haube auf die Flui­ doberfläche geleitet, um den Trocknungsvorgang durch Aus­ nützen des Marangoni-Effektes zu verbessern und zu ver­ kürzen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung ist im Armschacht und/oder im Substrathalter-Arm ein Rohr zur definierten Ableitung des über dem Behand­ lungsfluid eingeleiteten Gases vorgesehen, wenn beim Hochfahren der Substrate und der Substrat-Seitenwände dieses Gas in der Haube verdrängt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine scheinatische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung, in Aufsicht, und

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung als Quer­ schnitt entlang der Schnittlinie I-I.

Ein Fluidbehälter 1 weist Längswände 2, 3 und Querwände 4, 5 auf. Parallel zu den Querwänden 4, 5 und benachbart dazu sind im Fluidbehälter 1 Substrat-Seitenwände 6, 7 vorgesehen, die mit einem Substrathalter 8 verbunden sind und mit diesem im Fluidbehälter 1 auf- und abbewegt wer­ den können. Zwischen den Substrat-Seitenwänden 6, 7 sind parallel zu diesem Substrate 9 angeordnet, die vom Sub­ strathalter 8 gehalten werden. Bei der dargestellten Aus­ führungsform ist der Substrathalter 8 messerartig ausge­ bildet, und die Substrate werden in nicht dargestellten Führungsschlitzen in oder an den Längswänden 2, 3 des Fluidbehälters 1 geführt.

Der Substrathalter 8 ist an einem Substrathalter-Arm 10 befestigt, der in einem Substrathalterarm-Schacht 11 liegt. Der Substrathalterarm-Schacht 11 wird ebenso wie das Innere des Fluidbehälters 1 von unten mit dem Behand­ lungsfluid beaufschlagt, das nach oben strömt und über eine Überlaufkante oder -öffnung abfließt, wie dies in den genannten Druckschriften und Anmeldungen der Anmelde­ rin im einzelnen beschrieben ist.

Beim Ausfahren der Substrate aus dem Fluidbehälter 1 wer­ den die Substrat-Seitenwände 6, 7, die als Separations­ platten für die Substrate 9 bezüglich der Querwände 4, 5 des Fluidbehälters 1 dienen, mit herausgefahren und schaffen dadurch einheitliche, gleichmäßige Strömungsver­ hältnisse innerhalb des Substrat-Pakets, und zwar auch bezüglich der außenliegenden Substrate 9 eines Pakets und seiner nach außen gerichteten Substratflächen. Auf diese Weise ist es im Gegensatz zu herkömmlichen Einrichtungen möglich, auch die außenliegenden Substrate 9 in derselben Weise gleichmäßig wie die anderen Substrate 9 zu behan­ deln, zu spülen und/oder zu trocknen, so daß auch diese Substrate 9 nicht als Ausschuß verworfen werden müssen. Dies gilt auch im Hinblick auf die einen hohen Ausschuß bewirkenden Aufladeeffekte an mindestens den außenliegen­ den Substraten 9 auf Grund der Relativbewegung dieser Substrate 9 bezüglich den Querwänden 4, 5 des Fluidbehäl­ ters 1. Die Substrat-Seitenwände 6, 7 weisen dabei vor­ zugsweise eine Wandfläche auf, die nicht kleiner als die Substratfläche ist, so daß der gesamte Substratbereich gegenüber den Querwänden 4, 5 des Fluidbehälters 1 abge­ schirmt und separiert ist.

Die Ausbildung eines Armschachtes 11 in einer der beiden Querwände 4, 5 des Fluidbehälters 1 ermöglicht es, das Behältervolumen klein zu halten, was nicht nur für die Optimierung der Strömungsverhältnisse von Vorteil ist, sondern auch ermöglicht, Behandlungsfluid einzusparen, das teuer ist, aufwendig aufbereitet werden muß und gege­ benenfalls auch nicht umweltfreundlich ist.

Durch den Armschacht 11 und/oder durch den Substrathal­ ter-Arm 10 kann ein auf die Oberfläche 12 des Behand­ lungsfluids eingeleitetes Gas kontrolliert entweichen, wenn dieses Gas beim Hochfahren der Substrate in einer darüber angeordneten Haube verdrängt wird.

Die Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels beschrieben. Dem Fachmann sind zahlreiche Ab­ wandlungen, Ausgestaltungen und Modifikationen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise können als Substrathalter 8 Einrichtungen verwendet werden, die die Substrate ohne die Verwendung von Führungsschlitzen im Fluidbehälter 1 halten. Auch ist es möglich, in beiden Querwänden 4, 5 jeweils einen Arm­ schacht 11 vorzusehen, wenn dies im Hinblick auf die Er­ fordernisse, etwa auf die Anzahl oder das Gewicht der Substrate erforderlich sein sollte. Auch die Düsen, Lö­ cher, Diffusoren oder sonstige Einlaßvorrichtungen für das Behandlungsfluid, etwa ein Spülfluid, von unten in den Fluidbehälter 1 und/oder in den Armschacht 11 sind je nach den Erfordernissen wählbar. Um Wiederholungen hierzu zu vermeiden, wird insofern auf die dasselbe Anmeldedatum aufweisenden deutschen Anmeldungen DE 196 44 253.2, DE 196 44 254.0, und DE 196 44 256.7 verwiesen, die insofern zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Behandeln von Substraten (9) mit ei­ nem ein Behandlungsfluid enthaltenden Behälter (1) und mit wenigstens einem die Substrate ohne Substratträger auf- und/oder abbewegenden Substrat­ halter (8), dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Substraten (9) mit diesen auf- und/oder ab­ bewegbare Substrat-Seitenwände (6, 7) zwischen die­ sen (9) und den Behälterwänden (4, 5) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrat-Seitenwände (6, 7) mit dem Sub­ strathalter (8) verbunden und mit ihm auf- und abbe­ wegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Substrathalter-Arm (10) außerhalb des von den Substrat-Seitenwänden (6, 7) gebildeten Substratbereichs angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter-Arm (10) in einem in einer Behälterwand (5) ausgebildeten Armschacht (11) ange­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Armschachts (11) Einleit-Düsen, -Löcher und/oder -Diffusoren vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr zum Ablaufen eines über dem Behandlungsfluid einleitbaren Gases im Arm­ schacht (11) vorgesehen ist.

7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen für eine Trocknungsvorrichtung nach dem Marangoni-Verfahren.