DE202014100814U1 - Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiterscheiben, Substraten oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiter-Wafern, Substraten oder dergleichen (12, 14) mit – einer Trommel (10) mit einer Beladungsöffnung (11) und einem Trommelboden (24), – einer Halterung (16, 18) für die Objekte (12, 14), die um eine Rotationsachse drehbar in der Trommel (10) angeordnet ist, – einem Motor (20) mit einer durch den Trommelboden (24) hindurchtretenden Antriebswelle (26) zum Antreiben der Halterung (16, 18), – einer oder mehreren Sprühdüsen (22) zum Besprühen der in der Halterung (16, 18) gelagerten Objekte (14) mit Chemikalien und – einer zwischen Motor (20) und dem Trommelboden (24) angeordneten Wasserdichtung (30), durch welche die Antriebswelle (26) des Motors (20) geführt ist und von aus der Trommel (10) austretenden Chemikalien abgedichtet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiterscheiben, Substraten oder dergleichen, gemäß Anspruch 1.
• SAT(Spray Acid Tool)- oder SST(Spray Solvent Tool)-Systeme werden zur nasschemischen Sprüh-Behandlung von Halbleiterscheiben (Wafern) in geschlossenen Prozesskammern eingesetzt. Bei derartigen Systemen wird eine Prozesskammer halb- oder auch vollautomatisch mit einem Stapel von Halbleiterscheiben, beispielsweise einer Horde mit Wafern, beladen; nach der Beladung wird die Prozesskammer geschlossen; anschließend werden die Wafer in Rotation versetzt und zur Behandlung mit hochreinen sauren, alkalischen oder lösemittelhaltigen Chemikalien besprüht.
• 1 zeigt eine SAT/SST-Anlage mit einer Prozesskammer und 2 eine SAT/SST-Anlage mit zwei Prozesskammern, die beide von der Anmelderin stammen und für verschiedene Aufgaben vorgesehen ist, wie FEOL(Front End Of Line)- oder BEOL-(Back End of Line)-Wafer-Reinigung, Metal-Lift-Off, Polymerentfernung, Lack Strippen, Substratreinigung, Sprühentwickeln, Ätzen, Ozon-basierte Prozessierung von Wafern. Beide Anlagen sind für eine manuelle oder vollautomatische Beladung geeignet und können 2‘‘ bis 12‘‘ große Wafer oder individuelle Substrate in ihren Prozesskammern aufnehmen. Als Substrathalter können Standardhorden oder individuelle Hordenkäfige verwendet werden.
• SST- und SAT-Systeme wie die in 1 und 2 gezeigten Anlagen weisen wie in 3 dargestellt als Prozesskammer typischerweise eine Trommel 10 auf, in der eine Horde 12 mit mehreren Wafern 12 in einer Halterung aus einer in der Regel kreisrunden Bodenplatte 16 mit mehreren darauf befestigten Haltestäben 18 gelagert wird. Die Halterung 16, 18 wird während des Behandlungsprozesses über einen außerhalb der Trommel 10 angeordneten Motor 20 in Rotationen versetzt, so dass die Wafer in der Prozesskammer rotieren. Die Behandlungs-Chemikalien werden über in der Trommelwand angebrachte Düsen 22 in die Prozesskammer gesprüht, um die rotierenden Wafer 14 zu benetzen. Zum Antreiben der Halterung 16, 18 ist der Motor 20 direkt am Boden 24 der Trommel 10 befestigt. Die Antriebswelle 26 des Motors 20 ragt durch eine Öffnung im Trommelboden 24 in die Prozesskammer hinein, wo sie mit der Scheibe 16 der Halterung gekoppelt ist, um diese in Rotationen versetzen zu können. Um ein Austreten von Chemikalien aus der Trommel 10 zu vermeiden, ist die Trommelöffnung, durch welche die Antriebswelle 26 hindurchtritt, entsprechend abgedichtet, beispielsweise mit einer Labyrinth-Dichtung 28 und Dichtungsringen. Die Dichtungen unterliegen allerdings aufgrund der zum Teil recht aggressiven Chemikalien einem hohen Verschleiß, so dass es sich nicht vermeiden lässt, dass Chemikalien durch die Öffnung im Trommelboden 24 aus der Trommel 10 austreten. Die austretenden Chemikalien können insbesondere über die Antriebswelle 26 in den Motor 20 eindringen und diesen beschädigen, wodurch die Anlage ausfallen kann.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiterscheiben, Substraten oder dergleichen vorzuschlagen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiterscheiben, Substraten oder dergleichen mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einen Motor zum Antreiben einer Halterung für die zu behandelnden Objekte wie Halbleiterscheiben, Substraten, beispielsweise Keramik- oder Glas-Substraten, oder dergleichen in einer Trommel nicht direkt am Trommelboden zu befestigen, sondern zwischen Motor und Trommel eine Wasserdichtung zum Schutz vor aus der Trommel austretenden Chemikalien anzuordnen. Hierdurch kann wirksam vermieden werden, dass über die Antriebsachse der Halterung, die durch eine Öffnung im Boden der Trommel hindurchtritt, austretende Chemikalien nicht unmittelbar in den Motor, insbesondere über dessen Antriebswelle gelangen und diesen beschädigen können. Die Wasserdichtung dichtet den Motor über einen mit Wasser gefüllten abgedichteten Hohlraum zusätzlich zu der abgedichteten Öffnung im Trommelboden effizient vor Chemikalien ab.
• Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiter-Wafern, Substraten oder dergleichen mit einer Trommel mit einer Beladungsöffnung und einem Trommelboden, einer Halterung für die Objekte, die um eine Rotationsachse drehbar in der Trommel angeordnet ist, einem Motor mit einer durch den Trommelboden hindurchtretenden Antriebswelle zum Antreiben der Halterung, einer oder mehreren Sprühdüsen zum Besprühen der in der Halterung gelagerten Objekte mit Chemikalien und einer zwischen Motor und dem Trommelboden angeordneten Wasserdichtung, durch welche die Antriebswelle des Motors geführt ist und von aus der Trommel austretenden Chemikalien abgedichtet ist.
• Die Wasserdichtung kann zwei Lagerringe zum Lagern der Antriebswelle und einen Hohlraum für Wasser aufweisen, wobei die Lagerringe durch eine zwischen ihnen angeordnete Schraubenfeder gegen Anschläge gedrückt werden, um ein definiertes Volumen des Hohlraumes zu gewährleisten.
• Ferner können Dichtungsringe zum Abdichten der Lagerringe vorgesehen sein, so dass zusätzlich zur Abdichtung durch den mit Wasser gefüllten Hohlraum weitere Abdichtungen vorgesehen sind und die Gefahr von in den Motor über dessen Antriebswelle gelangenden Chemikalien weiter reduziert wird..
• Weiterhin kann die Wasserdichtung Zu- und Abflüsse für Wasser aufweisen, so dass insbesondere Wasser abgelassen werden kann, das mit Chemikalien, die aus der Trommel ausgetreten und in den mit Wasser gefüllten Hohlraum der Wasserdichtung gelangt sind, verunreinigt ist. Dadurch kann vor allem bei Verwendung aggressiver Chemikalien eine Beschädigung der Wasserdichtung durch solche Chemikalien vermieden werden.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine SAT- oder SST-Anlage zur nasschemischen Sprüh-Behandlung von Halbleiterscheiben mit mindestens einer Prozesskammer, die durch eine Vorrichtung nach der Erfindung und wie hierin beschrieben gebildet ist. Eine derartige Anlage besitzt den Vorteil, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gefahr von Motorschäden aufgrund von aus der oder den Prozesskammern austretenden Chemikalien reduziert wird.
• Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
• In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
• Die Zeichnungen zeigen in
• 1 und 2 jeweils eine SAT/SST-Anlage mit einer bzw. zwei Prozesskammern;
• 3 eine Schnittansicht einer Trommel als Prozesskammer der in 1 und 2 gezeigten SAT/SST-Anlage mit einer rotierenden Halterung für eine Wafer-Horde, die über einen direkt am Boden der Trommel montierten Motor angetrieben wird; und
• 4 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Trommel als Prozesskammer für die in 1 und 2 gezeigte SAT/SST-Anlagen.
• Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
• 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Trommel 10, die als Prozesskammer die für die in 1 und 2 gezeigte SAT/SST-Anlage geeignet und vorgesehen ist.
• Die Trommel 10 weist eine Beladungsöffnung 11 auf, über die sie manuell, halb- oder vollautomatisch mit einer Horde 12 mit Wafern 14 zur nasschemischen Behandlung bestückt werden kann. Die Horde 12 wird hierzu in einer Halterung in der Trommel 10 gelagert, die eine insbesondere kreisförmige Bodenplatte 16 aufweist, an der Halterungsstäbe 18 zum Fixieren der Horde 12 montiert sind. Die Bodenplatte 16 und Stäbe 18 aufweisende Halterung ist wie durch den Pfeil angedeutet drehbar in der Trommel 10 gelagert, so dass die Wafer 14 gleichmäßig mit Chemikalien benetzt werden können, die über in der Trommelwand montierte Sprühdüsen 22 in die im Betrieb geschlossene Trommel 10 gesprüht werden.
• Die Bodenplatte 16 der Halterung ist mit der Antriebswelle 26 eines (Elektro-)Motors 20 verbunden und kann über den Motor 20 unmittelbar in Drehungen versetzt werden. Die Antriebswelle 26 tritt von außerhalb der Trommel 10 durch eine Öffnung im Trommelboden 16 hindurch. Eine Labyrinth-Dichtung 28 in der Öffnung des Trommelbodens 16 dient zur Abdichtung des Trommelinneren und soll ein Austreten von Chemikalien aus der Trommel 10 verhindern.
• Zwischen Motor 20 und Trommel 10 ist eine Wasserdichtung 30 angeordnet. Die Wasserdichtung 30 ist hierzu am Trommelboden 24 montiert, und der Motor 20 an die Wasserdichtung 30 geschraubt.
• Die Motor-Antriebswelle 26 ist durch eine entsprechende Bohrung in der Wasserdichtung 30 hindurchgeführt und in dieser Bohrung mittels zweier Lagerringe 40 gelagert, die jeweils über einen Dichtungsring 38 einen Hohlraum 32 für die Aufnahme von Wasser abdichten. Die beiden Lagerringe 40 werden durch eine zwischen ihnen angeordnete Schraubenfeder 36 gegen Anschläge gedrückt, so dass der Hohlraum 32 ein definiertes Volumen besitzt. Der Hohlraum 32 kann über zwei in die Wandung der Wasserdichtung 30 eingebrachte und mit einem Zu- bzw. Abflussschlauch 34 für Wasser verbundene Öffnungen mit Wasser befüllt werden.
• Im Betrieb werden über die Labyrinth-Dichtung 28 aus der Trommel 10 austretende und in den Hohlraum 32 der Wasserdichtung 30 gelangende Chemikalien durch das Wasser verdünnt und können über die Zu-Abflussschläuche 34 aus der Wasserdichtung 30 ausgewaschen werden. Aufgrund der Anordnung von verschiedenen Dichtungen Labyrinth-Dichtung/Dichtungsring/Wasserdichtung/Dichtungsring ist die Gefahr, dass Chemikalien von der Trommel 10 über die Antriebswelle 26 bis in das Innere des Motors 20 gelangen, wesentlich reduziert, so dass durch die beschriebene Vorrichtung Chemikalien-bedingte Motorschäden auf effiziente Art und Weise vermieden werden.
• Bezugszeichenliste

10

Trommel

11

Trommel-Beladungsöffnung

12

Horde

14

Wafer

16

Halterungs-Bodenplatte

18

Halterungsstab

20

Motor

22

Sprühdüse

24

Trommelboden

26

Motor-Antriebswelle

28

Labyrinth-Dichtung

30

Wasserdichtung

32

Hohlraum der Wasserdichtung 30

34

Zu-/Abflussschlauch für Wasser

36

Schraubenfeder

38

Dichtungsring

40

Antriebswellen-Lagerring

Claims (5)

1. Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Objekten, insbesondere von flachen, insbesondere scheibenförmigen Gegenständen wie Halbleiter-Wafern, Substraten oder dergleichen (12, 14) mit – einer Trommel (10) mit einer Beladungsöffnung (11) und einem Trommelboden (24), – einer Halterung (16, 18) für die Objekte (12, 14), die um eine Rotationsachse drehbar in der Trommel (10) angeordnet ist, – einem Motor (20) mit einer durch den Trommelboden (24) hindurchtretenden Antriebswelle (26) zum Antreiben der Halterung (16, 18), – einer oder mehreren Sprühdüsen (22) zum Besprühen der in der Halterung (16, 18) gelagerten Objekte (14) mit Chemikalien und – einer zwischen Motor (20) und dem Trommelboden (24) angeordneten Wasserdichtung (30), durch welche die Antriebswelle (26) des Motors (20) geführt ist und von aus der Trommel (10) austretenden Chemikalien abgedichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdichtung (30) zwei Lagerringe (40) zum Lagern der Antriebswelle (26) und einen Hohlraum (32) für Wasser aufweist, wobei die Lagerringe (40) durch eine zwischen ihnen angeordnete Schraubenfeder (36) gegen Anschläge gedrückt werden, um ein definiertes Volumen des Hohlraumes (32) zu gewährleisten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Dichtungsringe (38) zum Abdichten der Lagerringe (40) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdichtung (30) Zu- und Abflüsse (34) für Wasser aufweist.
5. SAT- oder SST-Anlage zur nasschemischen Sprüh-Behandlung von Halbleiterscheiben mit mindestens einer Prozesskammer, die durch eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.

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