DE2558239A1

DE2558239A1 - Spuel- und reinigungsbad

Info

Publication number: DE2558239A1
Application number: DE19752558239
Authority: DE
Inventors: Reiner Ing Grad Sigusch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-06-30

Description

Spül- und Reinigungsbad.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spül- und Reinigungsbad, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Bades.
Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauteilen ist es nach Durchführung naßchemischer Prozeßschritte, die an einem Halbleiter-Substratkörper ausgeführt werden, in der Regel notwendig, die Substratkörper von den bei diesen Prozeßschritten verwendeten Chemikalien und anderen Partikeln zu reinigen. Solche naßchemischen Prozeßschritte treten z.B. im Gesamtprozeßablauf auf, z.B. in der Form von Ätzprozessen. Die Substratkörper sind durch Spülen in z.3. filtriertem, deionisiertem Wasser zu reinigen, wobei in der Regel mehrere aufeinanderfolgende Spülbäder angewendet werden. Eine ungenügende Spülung von Halbleiter-Substratkörpern nach Durchführung naßchemischer Prozeßschritte beeinflußt nicht nur die Gesamtausbeute an guten Halbleiterbauteilen sehr nachteilig, sondern es kann auch der Fall eintreten, daß von nicht genügend gereinigten Substratkörpern ausgehend in nachfolgend durchzuführenden Frozeßschritten die Oxidations-Diffusions- und Aufdampfvorgänge eine äußerst nachteilige Verschmutzung der hierfür verwendeten Geräte, z.3. Öfen, erfolgt.
Ein notwendiger Spül- und/öder Reinigungsprozeß, wie er in Fertigungsstraßen für Halbleiterbauelemente an verschiedenen Stellen einer solchen Fertigungsstraße anfallen kann, wird in der Regel in Spülkaskaden oder in einzelnen Spülbädern durchgeführt. Insbesondere wird mit filtriertem deionisiertem Wasser gespült, und zwar solange, bis das Spülwasser am Ausgang des Bades einen bestimmten elektrischen Leitwert, z.B. 16 MOhm bei 200C nicht mehr unterschreitet. Die elektrische Leitfähigkeit ist dabei ein Maß für die durch den Spülprozeß erfolgte Verunreinigung des deionisierten Wassers, wobei diese Verunreinigung vom zu spülenden Substratkörper ausgegangen ist. Um an dem Substratkörper fest haftende, zu entfernende Teilchen zu lösen, werden zusätzlich Ultraschall-Spülbäder (US-Bäder) und/ oder Sprühspülbäder verwendet.
Ein wie bekannter Spülprozeß für Substrate in solchen bereits verwendeten Bädern sieht in der Regel wie folgt aus: Zunächst wird ein Tauchspülen in einem ersten Bad vorgenommen, wobei die Spüldauer 5 bis 10 min je nach Zulaufmenge deionisierten Wassers beträgt. Dann erfolgt ein Tauchspülen in einem zweiten Bad, z.B.
wiederum 5 bis 10 min lang. Nachfolgend wird in einem dritten Bad, nämlich einem Ultraschall-Bad, ein Spülvorgang durchgeführt, der z.B. 5 min dauert. Schließlich wird ein Tauchspülen in einem vierten Bad vorgenommen, und zwar solange, bis der spezifische elektrische Widerstand des abfließenden deionisierten Wassers einen vorgegebenen Wert überschritten hat. Ein solcher Vorgang in einem vierten Bad kann z.B. 3 bis 5 min dauern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spül- und Reinigungsbad anzugeben, das gegenüber dem Stand der Technik Vorteile bietet, insbesondere geringere Investitionskosten erfordert, geringeren Platzbedarf hat, kürzere Zykluszeiten erlaubt und einen geringeren Verbrauch an deionisiertem Wasser bringt.
Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Spül- und Reinigungsbad gelöst, wie dies erfindungsgemäß im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Erfindungsgemäß wird ein nach naßchemischem Prozeßschritt notwendiger Spül- und Reinigungsvorgang eines Substratkörpers in einem einzigen Spül- und Reinigungsbad durchgeführt. Zur Erläuterung eines derartigen erfindungsgemäßen Bades sei auf die Figur verwiesen, die nachfolgend näher beschreiben wird. Das gesamte erfindungsgemäße Spül- und Reinigungsbad ist mit 1 bezeichnet. Es hat einen topfartigen Behälter 2, der durch einen abnehmbaren Deckel 3 verschließbar ist. Am Boden 4 des Behälters 2 sind ein Zulauf 5 und ein Ablauf 6 vorgesehen. Der Zulauf 5 ist über ein Filter 7 und ein Absperrventil 9 mit einer Badzulaufleitung 11 verbunden. Der Ablauf 6 ist mit einer Verzweigung vorgesehen, wobei der eine Zweig 8 über ein Absperrventil 10 mit einer Badablaufleitung 12 verbunden ist. Der andere Arm 14 der Verzweigung führt über ein Absperrventil 16 an einer Neßzelle 18 vorbei, wobei die Meßzelle 18 zum Feststellen des elektrischen Widerstandewertes der vorbeiströmenden Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Leitung 14 ist insbesondere Bestandteil eines Kreislaufes für die Spülflüssigkeit, die in den Behälter 2 wieder zugeführt werden kann, was hier im einzelnen nicht weiter dargestellt ist.
Der Behälter 2 ist mit einem Überlauf 20 für überschüssige, in dem Behälter 2 befindliche Spülflüssigkeit versehen. An den Uberlauf 20 schließt sich eine Ablaufleitung 22 an, in der sich eine weitere Meßzelle 24 befindet. Der Ablauf 22 kann sich in eine Ablaufleitung 25 und eine Leitung 27 verzweigen, wobei letztere Leitung Teil eines Kreislaufsystems ist. Zum Absperren dieser Leitungen sind Absperrventile 26 und 28 vorgesehen.
In dem Behälter 2 befindet sich eine Ablagemöglichkeit 30 für eine Horde 31, in der sich zu spülende und zu reinigende Substratkörper, z.B. aus Halbleitermaterial, befinden. Et 32 ist ein Ultraschall-Erzeugungssystem an sich bekannter Art bezeichnet. Mit diesem System 32 lassen sich starke Spülbewegungen in der im Behälter 2 befindlichen Flüssigkeit erzeugen.
Im Deckel 3 ist eine Zulaufleitung 42, die zu Sprühdüsen 43 führt, vorgesehen. An diese Leitung 42 ist eine bewegliche Leitung 40 angeschlossen, die an ihrem anderen Ende mit einem Filter 44 verbunden ist, das wiederum über ein Absperrventil 45 mit einer Zulaufleitung 46 für Spülflüssigkeit zum Sprühspülen verbunden ist. Die Sprühdüsen 43 sind so angeordnet, daß aus ihnen heraustretende SprUhspülflüssigkeit die in der Horde 31 befindlichen Substratkörper gut erreicht.
Die Filter haben beispielsweise 0,2/um Porenweite.
Ein Spülen und Reinigen mit einem wie erfindungsgemäßen Bad erfolgt in der Weise, daß zunächst bei geöffnetem Deckel 3 durch den Bodenzulauf 5 hindurch der Behälter 2 mit deionisiertem Wasser gefüllt wird. Bei Eintauchen, z.B. zuvor geätzter, Substratkörper erfolgt in dem Wasser ein Ätzstop. Daraufhin wird z.B. nach 0,2 min das im Behälter 2 befindliche Wasser durch die Ablaufleitung 6 hindurch ablaufen gelassen. Bei geschlossenem Deckel 3 erfolgt dann ein Sprühspülen, z.B. 1,5 min lang. Daraufhin wird der Behälter 2 wieder gefüllt und es erfolgt ein Spülen, das einem Tauchspülen entspricht. Insbesondere wird dabei mit Hilfe des Systems 32 eine Ultraschall-Bewegung in der Spülflüssigkeit erzeugt. Dieses Spülen erfolgt z.B. 5 min lang. Daraufhin läßt man das ursprünglich deionisierte Wasser wieder ablaufen und führt dann ein Sprühspülen durch, bis der spezifische elektrische Widerstand der abgelaufenen Flüssigkeit, gemessen an der Meßzelle 18, einen vorgegebenen Widerstandswert überschreitet. Ein solcher Vorgang dauert z.B. 1,5 min.
Es läßt sich mit einem wie erfindungsgemäßen Bad auch ein Spülen in der Weise durchführen, daß man die im Behälter 2 befindliche Spülflüssigkeit über den Ablauf 20 ablaufen läßt. Es kann dies über die Leitung 27 im Kreislauf erfolgen. An der Meßzelle 24 kann der spezifische Widerstandswert der ablaufenden Flüssigkeit gemessen werden. Anstelle eines Kreislaufes kann auch ein Ablauf der Flüssigkeit durch die Leitung 25 vorgesehen sein. Ein mit einem erfindungsgemäßen Bad vorgesehener Reinigungsprozeß kann auch in der nachfolgenden Weise vorgenommen werden: Die Horde 31 mit Substratkörpern wird in das bereits mit Spülflüssigkeit gefüllte Gefäß 2 oder das noch zu füllende Gefäß 2 auf den Rost 30 aufgestellt. Nach beispielsweise 10 sec öffnet man das Absperrventil 10, um die Flüssigkeit aus dem Behälter 2 abzulassen. Dann erfolgt ein beispielsweise 1,5 min andauerndes Sprühspülen durch Zuführung von Sprühspülflüssigkeit durch die Düsen 43 hindurch. Daraufhin füllt man den Behälter 2 wiederum durch die Zulaufleitung 5 mit neuer Spülflüssigkeit. Bei inbetriebgesetztem Ultraschall-System 92 erfolgt ein Ultraschall-Reinigen. Bei noch geschlossenen Absperrventilen 9, 10 und 26, jedoch geöffneten Ventilen 16 und 45, nimmt man einen Spülprozeß vor, und zwar solange, bis an der Meßzelle 18 ein vorgegebener Widerstandswert festgestellt wird. Dies kann z.B. 1,5 min dauern. Die Horde 31 mit den Substratkörpern kann dann als ausreichend gereinigt dem erfindungsgemäßen Spül- und Reinigungsbad entnommen werden.
Die im Behälter 2 verbliebene Flüssigkeit kann wiederum dazu verwendet werden, einen ersten Spül- und Reinigungsvorgang mit neuen, in das erfindungsgemäße Spül- und Reinigungsbad einzubringende Substratkörper vorzunehmen.
Der voranstehend beschriebene Prozeß, der mit einem wie erfindungsgemäßen Spül- und Reinigungsbad ausgeführt wird, kann auch insgesamt vollautomatisch durchgeführt werden.
1 Figur 7 Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche ()Spül- und Reinigungsbad mit einem Behälter mit Zulaufmöglichkeit und Ablaufmöglichkeit für Spülflüssigkeit, gekennzeichnet dadurch, daß für die Durchführung mehrerer verschiedener Spül- und Reinigungsvorgänge nur ein Behälter (2) vorgesehen ist, der in in seinem unteren Teil (4) eine Zulaufleitung (S) und eine Ablaufleitung (6) hat, der einen Überlauf (20) hat, der einen abnehmbaren Deckel (3) hat, in dem sich Spruhdüsen (43) befinden, und daß Bad-Zu- und Ablaufleitungen (11, 12, 25, 27, 46) vorgesehen sind.
2. Spül- und Reinigungsbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung (5) und die Ablaufleitung (6) im Boden (4) des Behälters 2 angeordnet sind.
3. Spül- und Reinigungsbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein Ultraschall-System (32) vorgesehen ist.
4. Spül- und Reingungsbad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zulaufleitung (5 und/oder 46) mit einem Filter (7 und/oder 44) versehen ist.
5. Spül- und Reinigungsbad nach Anspruch1,43 cd.4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ablaufleitung (14, 22) eine Meß-Zelle (18, 24) zur Feststellung des elektrischen Widerstandswertes der ablaufenden Flüssigkeit vorgesehen ist.
6. Spül- und Reinigungsbad nach Anspruch 1,2,3,4od.5, dadurch gekennzeichnet, daß in Zu- und/oder hblaufieitungen (5, 8, 14, 25, 27, 46) Absperrventile (9, 10, 16, 26, 28, 45) vorgesehen sind.
7. Verfahren zum Betrieb eines Spül- und Reinigungsbades nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die zu reinigenden Substratkörper in das bereits mit Spülflüssigkeit gefüllte Gefäß (2) eingetaucht werden, daß dann die Spülllüssigkeit ablaufen gelassen wird, daraufhin ein Sprühspülprozeß durchgeführt wird, dadurch daß bei wiederem gefülltem Behälter (2) eine Ultraschall-Reinigung vorgenommen wird, und dann Sprühspülen bei gleichzeitigem Äblaufenlassen von Spülflüssigkeit durchgeführt wird, solange bis die ablaufende Flüssigkeit einen vorgegebenen elelftrischen spezifischen Widerstandswert überschreitet, woraufhin die gereinigten Substratkörper dem Bad entnommen werden können und daß in die noch in dem Behälter (2) befindliche Spülflüssigkeit neue zu reinigende Substratkörper eingetaucht werden können.