DE19962169A1 - Vorrichtung zum Behandeln von Substraten - Google Patents

Abstract

Um eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von getrennten Absaugöffnungen 13, 14, 15 bei einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, mit einem mit Behandlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken 3, das in einem im wesentlichen geschlossenen Raum angeordnet ist, der wenigstens zwei getrennte Absaugöffnungen 13, 14, 15 aufweist, vorzusehen, ist eine die Absaugöffnung gegenüber dem Raum abdeckende, drehbare Scheibe 17 mit einer Durchgangsöffnung 18, mit der eine der Absaugöffnungen 13, 14, 15 wenigstens teilweise überdeckbar ist, vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, mit einem mit Behandlungs­ fluid gefüllten Behandlungsbecken, daß in einem im wesentlichen geschlos­ senen Raum angeordnet ist, der wenigstens zwei voneinander getrennte Ab­ saugöffnungen aufweist.

Bei Fertigungsprozessen, insbesondere in der Halbleiterindustrie, ist es not­ wendig, Substrate mit unterschiedlichen Behandlungsfluiden zu behandeln. Für eine derartige Behandlung wurden sogenannte Einzelbehandlungsbecken bzw. Single Tank Tools (STT) entwickelt, in denen Halbleiterwafer innerhalb des selben Behandlungsbeckens aufeinanderfolgend unterschiedlichen Be­ handlungsfluiden ausgesetzt werden. Die aufeinanderfolgende Behandlung von Substraten in einem einzelnen Behandlungsbecken besitzt den Vorteil, daß die Substrate zwischen den Behandlungsschritten nicht bewegt werden müssen.

Ein Beispiel hierfür ist eine Behandlung eines Halbleiterwafers mit einer Mi­ schung aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid und Wasser (SC1), gefolgt von einem Behandlungsschritt in verdünnter Flußsäure (DHF) und einem ab­ schließenden Spülschritt in deionisiertem Wasser (DIW). Während der jeweili­ gen Behandlungsschritte entstehen zumindest bei dem SC1-Schritt und dem DHF-Schritt Gase, die umweltschädlich sind und getrennt entsorgt werden müssen. Aus diesem Grund sind in derartigen Vorrichtungen wenigstens zwei voneinander getrennte Absaugöffnungen vorgesehen, die jeweils mit einer ihnen zugeordneten Klappe geöffnet und geschlossen werden, um eine unter­ schiedliche Absaugung von Gasen aus einem Gehäuse des STT zu ermögli­ chen. Neben den oben genannten Klappen zum Öffnen und Schließen der Ab­ saugöffnungen sind ferner einzelne Trimmklappen vorgesehen, um die über die Öffnungen abzusaugende Gasmenge zu steuern.

Das Vorsehen der einzelnen Klappen, sowie deren Ansteuerung ist sehr auf­ wendig und daher mit hohen Kosten verbunden. Die Antriebe für die jeweili­ gen Klappen liegen in dem Gehäuse des STT und sind somit den zum Teil aggressiven Gasen ausgesetzt und neigen zu einem vorzeitigen Ausfall. Fer­ ner ist ein Zugriff auf die Klappen und deren Antrieb schwierig, da sie in dem Gehäuse angeordnet sind, das einerseits gegenüber jeglichen Verunreinigun­ gen rein zu halten ist und andererseits sehr enge Räume vorsieht, um Platz zu sparen.

Ausgehend von der oben genannten Vorrichtung zum Behandeln von Sub­ straten, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verein­ fachte und kostengünstige Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von ge­ trennten Absaugöffnungen vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art durch eine die Absaugöffnungen abdeckende, drehbare Scheibe mit einer Durchgangsöffnung gelöst, mit der eine der Absaugöffnungen we­ nigstens teilweise überdeckbar. Hierdurch wird eine einfache Umschaltung zwischen den Absaugöffnungen mit nur einer Scheibe und einem Antrieb er­ möglicht. Die Scheibe kann sehr platzsparend innerhalb des Raums ange­ bracht werden und reduziert somit den benötigten Raum.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Dichtelement zwischen der Scheibe und einem Wandteil des Raums vorgese­ hen, das wenigstens eine Absaugöffnung umgibt, um eine gute Abdichtung der Raumatmosphäre gegenüber den Absaugöffnungen vorzusehen. Dabei ist das Dichtelement vorzugsweise ein PTFE-Ring, der neben der Abdichtung eine gute Gleitbewegung der Scheibe bezüglich des Rings während einer Drehbewegung der Scheibe gewährleistet.

Um den Antrieb zum Drehen der Scheibe gegenüber der zum Teil aggressiven Atmosphäre in dem Raum abzuschirmen, ist er vorzugsweise auf einer der vom Raum abgewandten Seite der Scheibe angeordnet. Darüber hinaus wird hierdurch der Zugriff auf den Antrieb erleichtert, da er von außen zugänglich ist. Dabei weist die Antriebsvorrichtung vorzugsweise wenigstens einen Sen­ sor zum Erfassen der Drehposition der Scheibe auf, um eine genaue Einstel­ lung der Drehposition zu ermöglichen. Der Sensor befindet sich ebenso wie die Antriebsvorrichtung außerhalb der chemisch aggressiven Atmosphäre und ist ebenfalls leicht von außen zugänglich.

Um eine Trimmung durch Verändern des Überdeckungsgrades zwischen Durchgangs- und Absaugöffnung zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Steu­ ervorrichtung zum Steuern der Drehposition der Scheibe vorgesehen. Dabei ist der Überdeckungsgrad für eine genaue Trimmung vorzugsweise in Abhän­ gigkeit vom Absaugdruck steuerbar.

Vorzugsweise legt die Durchgangsöffnung in Abhängigkeit vom verwendeten Behandlungsfluid eine der Absaugöffnungen frei, so daß durch das verwen­ dete Behandlungsfluid freigesetzte Gase getrennt von anderen, durch andere Behandlungsfluide freigesetzte Gase entsorgt werden können.

Für eine gute Einstellung des Überdeckungsgrades zwischen Durchgangs- und Absaugöffnung weist die Durchgangsöffnung vorzugsweise eine sich in Drehrichtung verjüngende Form auf. Hierdurch kann der Grad der Überdeckung insbesondere zu Beginn der Überdeckung sehr genau eingestellt wer­ den.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung drei ringförmig angeordnete Absaugöff­ nungen auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung sind die Absaugöffnungen unterhalb des Behandlungsbeckens angeord­ net.

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

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vor­ richtung zum Behandeln von Substraten;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine drehbare Scheibe zum Verbin­ den eines Raums der Behandlungsvorrichtung mit unterschiedlichen Absaugöffnungen; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Scheibe und der Absaugöffnungen gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 3 werden dieselben Bezugszeichen für dieselben bzw. äquivalente Elemente verwendet.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Naßbehandlung von Halbleiterwafern mit einem geschlossenen Gehäuse 2 sowie einem darin angeordneten Behand­ lungsbecken 3. Das Gehäuse 2 weist geeignete, nicht dargestellte Eingabe-/Aus­ gabeschleusen für die Halbleiterwafer auf.

An einer oberen Wand des Gehäuses 2 ist ein Gasdiffusor 5 mit einer Vielzahl von nach unten gerichteten Düsen vorgesehen, um eine nach unten gerichtete Gasströmung in dem Gehäuse 2 zu erzeugen. Dabei ist die von dem Diffusor 5 ausgehende Strömung laminar. Am Boden des Gehäuses 2 ist eine Absaug­ einrichtung 7 vorgesehen. Die Absaugeinrichtung 7 weist drei separate, mit dem Gehäuse 2 verbundene Absaugleitungen 9, 10, 11 auf, die über jeweilige Öffnungen 13, 14, 15 mit dem Innenraum des Gehäuses 2 in Verbindung ste­ hen. Die Leitungen 9, 10, 11 sind jeweils mit einer Unterdruckquelle wie bei­ spielsweise einer Unterdruckpumpe verbunden, um ein Absaugen der in dem Gehäuse 2 befindlichen Gasatmosphäre zu ermöglichen. Jede der Leitungen 9, 10 und 11 ist mit einer unterschiedlichen Entsorgungseinheit für das abge­ saugte Gas verbunden, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine die Öffnungen 13, 14, 15 abdeckende, drehbare Scheibe 17 mit einer Durchgangsöffnung 18, die am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, angeordnet. Die Öffnung 18 besitzt eine im wesentlichen run­ de Hauptform, die sich in eine Drehrichtung der Scheibe 17 verjüngt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist die Öffnung 18 eine runde Form ohne Verjüngung auf. Die drehbare Scheibe 17 ist über eine biegsame An­ triebswelle 20, die am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, mit einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit, wie z. B. einem Servomotor verbunden. Die drehbare Antriebswelle 20 erstreckt sich durch den Boden des Gehäuses 2 und ist mittig mit einer nach unten weisenden Seite der Scheibe 17 verbun­ den.

Zwischen der drehbaren Scheibe 17 und dem Boden des Gehäuses 2 sind die Öffnungen 13, 14, 15 umgebende Dichtelemente wie z. B. PTFE-Ringe 23, 24, 25 vorgesehen, auf denen die Scheibe 17 aufliegt. Die PTFE-Ringe dich­ ten die jeweiligen Leitungen 9, 10, 11 gegeneinander sowie gegenüber der Gasatmosphäre in dem Gehäuse 2 ab. Ferner sehen sie eine Gleitoberfläche für die drehbare Scheibe 17 vor. In gleicher Weise umgibt ein Dichtelement wie z. B. ein PTFE-Ring die biegsame Welle 20 in dem Bereich zwischen dem Boden des Gehäuses 2 und der drehbaren Scheibe 17, um sie gegenüber der Gasatmosphäre in dem Gehäuse 2 zu schützen. Die Vorrichtung 1 weist eine nicht näher dargestellte Reinigungsvorrichtung für die drehbare Scheibe, so­ wie die damit in Verbindung stehenden Elemente, wie z. B. die Dichtelemente auf.

Der Behandlungsbehälter 3 ist über einen Diffusor 27, der mit einer entspre­ chenden Leitung 28 verbunden ist, mit unterschiedlichen Behandlungsfluiden wie beispielsweise SC1, Flußsäure DHF und deionisiertem Wasser befüllbar. Das Behandlungsbecken 3 weist ferner eine Ablaßleitung 29 zum Ablassen des Behandlungsfluids auf.

Das Behandlungsbecken 3 ist von einem Überlauf 30 umgeben, der eine Ab­ laßleitung 32 aufweist.

Zur Behandlung der Halbleiterwafer werden sie zunächst über die nicht dar­ gestellte Eingabe-/Ausgabeschleuse in das Gehäuse 2 eingebracht. Anschlie­ ßend werden sie über eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung in dem Behandlungsbehälter 3 eingesetzt und in ihm durch eine nicht dargestellte Haltevorrichtung gehalten.

Anschließend wird über den Diffusor 27 Behandlungsfluid wie beispielsweise SC1 in das Behandlungsbecken 3 eingeleitet und zum Überlaufen aus dem Behandlungsbehälter 3 gebracht, so daß es in den Überlauf 30 strömt. Nach einer bestimmten Prozeßzeit wird die SC1-Chemikalie über die Leitung 29 rasch aus dem Behandlungsbecken 3 abgelassen und anschließend Flußsäu­ re (DHF) in das Behandlungsbecken 3 eingeleitet bis es aus dem Behand­ lungsbecken 3 in den Überlauf 30 strömt. Diese Strömung wird für eine be­ stimmte Prozeßzeit beibehalten und anschließend wird die Flußsäure eben­ falls über die Leitung 29 abgelassen.

Abschließend wird das Behandlungsbecken 3 mit deionisiertem Wasser be­ füllt, das ebenfalls in den Überlauf 30 strömt, um die in dem Becken 3 befind­ lichen Wafer zu spülen. Die so gespülten Wafer werden dann über die nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung aus dem Becken 3 entnommen, in ge­ eigneter Weise getrocknet und aus dem Gehäuse 2 heraustransportiert.

Während des ganzen, oben beschriebenen Vorgangs wird über den Diffusor 5 eine nach unten gerichtete Gasströmung, beispielsweise eine Luftströmung erzeugt, wobei die Luft durch die Absaugvorrichtung 7 am Boden des Gehäu­ ses 2 wieder abgesaugt wird. Dabei wird in Abhängigkeit von dem jeweils in Behandlungsbecken 3 stattfindenden Behandlungsprozeß jeweils eine der Leitungen 9, 10, 11 mit dem Innenraum des Gehäuses 2 verbunden.

Während des Einsetzens der Wafer sowie während des Spülschritts der Wafer mit deionisiertem Wasser befindet sich die Öffnung 18 in der Drehscheibe 17 über der Öffnung 14 im Boden des Gehäuses 2. Somit erfolgt eine Absaugung der im Gehäuse 2 befindlichen Luft über die Leitung 10. Da während des Ein­ setzens und des Spülschritts keine gefährlichen Gase erzeugt werden, kann die abgesaugte Luft im wesentlichen unbehandelt in die Umgebung ausgesto­ ßen werden.

Für die SC1-Behandlung wird die Öffnung 18 in der Scheibe 17 über die Öff­ nung 13 bewegt, um in dem Gehäuse 2 befindliche Luft über die Leitung 9 abzusaugen. Während der SC1-Behandlung werden säurehaltige Gase er­ zeugt, die umweltschädlich sind, und nicht einfach in die Umwelt ausgestoßen werden können. Diese Gase werden mit der Luftströmung über die Leitung 9 abgesaugt und in geeigneter Weise behandelt.

Während der Flußsäurebehandlung befindet sich die Öffnung 18 in der Schei­ be 17 über der Öffnung 15 im Boden des Gehäuses 2, so daß eine Ab­ saugung über die Leitung 11 erfolgt. Bei der Flußsäurebehandlung entstehen wiederum umweltschädliche Gase, die sich jedoch von den bei der SC1- Behandlung erzeugten Gasen unterscheiden und in unterschiedlicher Art und Weise entsorgt werden müssen.

Der Überdeckungsgrad der Öffnung 18 mit den jeweiligen Öffnungen 13, 14, 15 im Boden des Gehäuses 2 wird in Abhängigkeit von dem in den jeweiligen Leitungen 9, 10, 11 herrschenden Unterdruck sowie der gewünschten Ab­ saugmenge gesteuert. Durch die sich in Drehrichtung verjüngende Form der Öffnung 18 ist eine feine Steuerung der Überdeckungsgröße möglich. Für ei­ ne gute Positionssteuerung ist im Bereich der biegsamen Welle 20 ein Positions­ erfassungssensor vorgesehen, der die Position an eine Steuereinheit weitergibt, die dementsprechend den Antriebsmotor steuert.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels beschrieben wurde, ist sie nicht auf das spezielle Ausführungsbei­ spiel beschränkt. Insbesondere ist es möglich, unterschiedliche Behandlungs­ chemikalien sowie eine unterschiedliche Anzahl von Behandlungsschritten vorzusehen. In diesem Zusammenhang ist es natürlich auch möglich, eine unterschiedliche Anzahl von Absaugöffnungen und Absaugleitungen vorzuse­ hen. Die Absaugvorrichtung muß auch nicht am Boden des Gehäuses 2 vor­ gesehen sein, vielmehr ist es auch möglich, sie an den Seitenwänden oder der oberen Wand des Gehäuses 2 vorzusehen. Die Formen der im wesentli­ chen runden Absaugöffnungen können sich von den dargestellten unterschei­ den. Beispielsweise könnten auch eckige Formen vorgesehen sein. Bei der Verwendung eines Absolutwertgebers am Motor würde die Notwendigkeit für einen Sensor zum Ermitteln der Drehposition des Motors bzw. der drehbaren Scheibe entfallen.

Claims (11)

1. Vorrichtung (1) zum Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiter­ wafern, mit einem mit Behandlungsfluid gefüllten Behandlungsbecken (3), das in einem im wesentlichen geschlossenen Raum angeordnet ist, der wenigstens zwei voneinander getrennte Absaugöffnungen (13, 14, 15) aufweist, gekennzeichnet durch eine die Absaugöffnungen (13, 14, 15) abdeckende, drehbare Scheibe (17) mit einer Durchgangsöffnung (18), mit der eine der Absaugöffnungen wenigstens teilweise überdeck­ bar ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein Dichtelement (23, 24, 25) zwischen der Scheibe (17) und einem Wandteil des Raums, das wenigstens eine Absaugöffnung (13, 14, 15) umgibt.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (23, 24, 25) ein PTFE-Ring ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine auf der vom Raum abgewandten Seite der Scheibe (17) angeordnete Antriebsvorrichtung.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung wenigstens einen Sensor zum Erfassen der Drehposition der Scheibe (17) aufweist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehposition der Scheibe (17) und/oder des Überdeckungsgrades zwischen Durchgangs- und Absaugöffnung.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdeckungsgrad in Abhängigkeit vom Absaugdruck steuerbar ist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (18) in Abhängigkeit vom verwendeten Behand­ lungsfluid eine der Absaugöffnungen (13, 14, 15) wenigstens teilweise freilegt.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (18) eine sich in Drehrichtung verjüngende Form aufweist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch drei ringförmig angeordnete Absaugöffnungen (13, 14, 15).

11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Absaugöffnungen unterhalb des Behandlungsbeckens angeordnet ist.