DE19961533A1

DE19961533A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Substraten

Info

Publication number: DE19961533A1
Application number: DE1999161533
Authority: DE
Inventors: Eddy Belloeuf
Original assignee: Steag Microtech GmbH
Current assignee: Steag Microtech GmbH
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2002-03-28
Also published as: WO2001046994A1

Abstract

Um einen Austausch von Molekülen zwischen einem Behandlungsfluid 6 und der Umgebung zu unterdrücken, sieht die vorliegende Erfindung bei einem Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem mit Behandlungsfluid 6 gefüllten Behandlungsbecken 3 vor, daß während der Behandlung eine einen Austausch von Molekülen zwischen dem Behandlungsfluid und der Umgebung unterdrückende Gasschicht über dem Behandlungsfluid 6 erzeugt wird. Eine Vorrichtung 1 zur Durchführung dieses Verfahrens ist ebenfalls angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem mit Behandlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken.

Bei Fertigungsprozessen, insbesondere in der Halbleiterindustrie, ist es not wendig, Substrate mit einem Behandlungsfluid zu behandeln. Ein Beispiel hierfür ist die Naßbehandlung von Substraten bei der Chipfertigung.

Aus der EP-B-0 385 536 ist eine Vorrichtung zur Naßbehandlung von Sub straten in einem Behandlungsfluid enthaltenden Behälter bekannt, bei der die Substrate zur Behandlung in den fluidgefüllten Behälter eingesetzt werden. Die Substrate, z. B. Halbleiterwafer, werden für eine bestimmte Prozeßzeit in dem Behandlungsbecken gehalten und anschließend werden sie aus dem Be handlungsfluid herausbewegt. Dabei wird ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluids verringerndes Fluid auf das Behandlungsfluid aufgebracht, um eine Trocknung der Halbleiterwafer gemäß dem Marangoniverfahren zu erreichen.

Während der Behandlung der Halbleiterwafer in dem Behandlungsfluid ist es möglich, daß sich eine Konzentration des Behandlungsfluids, z. B. die Kon zentration verdünnter Flußsäure (DHF) durch Ausdampfen von H₂O verän dert, insbesondere erhöht. Ferner ist es möglich, daß in der Umgebung des Behandlungsbeckens befindliche Fremdstoffe mit dem Behandlungsfluid in Kontakt kommen und eine Veränderung der Fluideigenschaften bewirken. Für eine gleichmäßige Behandlung von Wafern, welche die nachfolgende Qualität bestimmt, ist es jedoch notwendig, während der Standzeit des Beckens oder der Lebenszeit der Beckenfüllung ein Fluid mit gleichbleibenden Eigenschaf ten vorzusehen. Durch Ausdiffundieren von Molekülen oder Lösen von Fremdstoffen in dem Fluid ist dies nicht gewährleistet.

Ausgehend von der bekannten Vorrichtung und dem bekannten Verfahren liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die Eigen schaften des Behandlungsfluids während der Behandlung möglichst konstant zu halten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einem mit Behandlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken dadurch gelöst, daß während der Behandlung eine einen Austausch von Molekülen und/oder Fremdstoffen zwischen dem Behandlungsfluid und der Umgebung unterdrückende Gasschicht über dem Behandlungsfluid erzeugt wird. Die Gasschicht über dem Behandlungsfluid führt dazu, daß eine Dampfphase zwischen Behandlungsfluid und Gasschicht im Gleichgewicht gehalten wird, wodurch ein Ausdiffundieren von Molekülen unterdrückt wird. Ferner wird verhindert, daß aus der Umgebung des Be handlungsbeckens Fremdstoffe mit dem Behandlungsfluid in Kontakt kommen und sich darin lösen.

Vorzugsweise wird die Gasschicht durch eine im wesentlichen parallel zur Behandlungsfluidoberfläche gerichtete Gasströmung erzeugt, wodurch ein sich ständig erneuernder Gasteppich über dem Behandlungsfluid vorgesehen wird, der den oben beschriebenen Molekülaustausch unterdrückt.

Vorzugsweise enthält die Gasschicht wenigstens ein inertes Gas, insbesonde re N₂, das kostengünstig ist, und sich selbst nicht in dem Behandlungsfluid löst und eine Veränderung der Eigenschaften des Behandlungsfluids hervor ruft. Natürlich ist es auch möglich, andere Gase bzw. Kombinationen von Ga sen vorzusehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, mit einem mit Be handlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken dadurch gelöst, daß eine Gas- Einbringeinrichtung zum Erzeugen einer einen Austausch von Molekülen und/oder Fremdstoffen zwischen dem Behandlungsfluid und der Umgebung unterdrückende Gasschicht über dem Behandlungsfluid während des Be handlungsvorgangs vorgesehen ist. Hierdurch wird die Erzeugung einer Gas schicht ermöglicht, wodurch sich die schon oben genannten Vorteile ergeben.

Vorzugsweise weist die Gas-Einbringeinrichtung wenigstens eine im wesentli chen parallel zur Behandlungsfluidoberfläche gerichtete Düse auf, um einen sich parallel zur Behandlungsfluidoberfläche erstreckenden Gas-Teppich zu erzeugen. Vorzugsweise weist die Gas-Einbringeinrichtung einen der Um fangsform des Behandlungsbeckens angepaßten Ringkanal mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Düsen auf, um einen gleichmäßigen Gas-Teppich zu erzeugen. Dabei enthält die Gasschicht vorzugsweise ein inertes Gas, ins besondere N₂.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Substraten;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Vor richtung;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Naßbehandlung von Halb leiterwafern, mit einem Behandlungsbecken 3, der über einen Diffusor 5 mit Behandlungsfluid 6 befüllbar ist. Im Boden des Behandlungsbeckens 3 ist ein Ablaß 8 vorgesehen, um die Behandlungsflüssigkeit nach einer Behandlung abzulassen. Das Behandlungsbecken 3 ist von einem Überlauf 10 umgeben, der einen Ablaß 11 aufweist.

Oberhalb des Behandlungsbeckens ist eine der Umfangsform des Behand lungsbeckens angepaßte Ringleitung 14 vorgesehen, die eine Vielzahl von nach innen weisenden, parallel zu einer Oberfläche des Behandlungsfluids 6 gerichtete Auslaßöffnungen 16 aufweist. Die Ringleitung 14 ist in geeigneter Weise mit einer Versorgungsleitung 18 verbunden, die ihrerseits mit einer Stickstoffversorgung verbunden ist.

Zur Behandlung der Halbleiterwafer werden diese über eine geeignete Vor richtung in das Behandlungsbecken 3 eingesetzt, das eine geeignete, nicht dargestellte Haltevorrichtung für die Wafer aufweist. Anschließend wird das Behandlungsbecken 3 über den Diffusor 5 mit einer Behandlungsflüssigkeit 6 wie beispielsweise verdünnter Flußsäure (DHF) so durchströmt, daß die Be handlungsflüssigkeit über einen oberen Rand des Behandlungsbeckens 3 in den Überlauf 10 strömt. Während des Einleitens der Behandlungsflüssigkeit 6 wird Stickstoff über die Versorgungsleitung 18 in die Ringleitung 14 eingelei tet. Durch die Auslaßöffnungen 16 tritt der Stickstoff aus der Ringleitung 14 aus, wie durch die Pfeile A in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Gaszu fuhr wird dabei so gesteuert, daß das Gas mit einer Geschwindigkeit von zirka 10 Metern pro Sekunde aus den Öffnungen 16 austritt. Hierdurch wird eine geschlossene N₂-Schicht über der Oberfläche des Behandlungsfluids gebildet. Ein über der Oberfläche des Behandlungsfluids 6 befindliche Dampfphase wird aufgrund der N₂-Schicht von der Umgebung abgegrenzt.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben, ohne jedoch auf dieses speziell dargestellte Aus führungsbeispiel beschränkt zu sein. Insbesondere können statt N₂ andere Gase, insbesondere inerte Gase oder Kombinationen unterschiedlicher Gase verwendet werden. Auch ist es nicht notwendig, eine Ringleitung zur Erzeu gung einer Gasschicht vorzusehen, vielmehr könnte nur von einer Seite des Behandlungsbeckens her eine Gasschicht erzeugt werden. Auch können un terschiedliche Ausströmgeschwindigkeiten des Gases aus der Ringleitung 14 vorgesehen werden. Die Gasschicht kann statt parallel zur Behandlungsfluid oberfläche auch dachförmig ausgebildet sein.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwa fern, in einem mit Behandlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken, da durch gekennzeichnet, daß während der Behandlung eine einen Aus tausch von Molekülen und/oder Fremdstoffen zwischen dem Behand lungsfluid und der Umgebung unterdrückende Gasschicht über dem Be handlungsfluid erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas schicht durch eine im wesentlichen parallel zur Behandlungsfluidoberflä che gerichtete Gasströmung erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasschicht wenigstens ein inertes Gas, insbesondere N₂, enthält.

4. Vorrichtung (1) zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halblei terwafern, mit einem mit Behandlungsfluid (6) gefüllten Behandlungsbec ken (3), gekennzeichnet durch eine Gas-Einbringeinrichtung (14, 18) zum Erzeugen einer einen Austausch von Molekülen und/oder Fremd stoffen zwischen dem Behandlungsfluid (6) und der Umgebung unter drückende Gasschicht über dem Behandlungsfluid (6) während des Be handlungsvorgangs.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- Einbringeinrichtung (14, 18) wenigstens eine im wesentlichen parallel zur Behandlungsfluidoberfläche gerichtete Düse (16) aufweist.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Einbringeinrichtung (14, 18) einen der Umfangsform des Be handlungsbeckens angepaßten Ringkanal (14) mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Düsen (16) aufweist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gasschicht ein inertes Gas, insbesondere N₂, enthält.