DE3824138A1 - Arrangement for rinsing semi-conductor crystal wafers arranged in trays - Google Patents

Arrangement for rinsing semi-conductor crystal wafers arranged in trays

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DE3824138A1
DE3824138A1 DE19883824138 DE3824138A DE3824138A1 DE 3824138 A1 DE3824138 A1 DE 3824138A1 DE 19883824138 DE19883824138 DE 19883824138 DE 3824138 A DE3824138 A DE 3824138A DE 3824138 A1 DE3824138 A1 DE 3824138A1
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    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid

Abstract

A rinsing arrangement for semi-conductor crystal wafers arranged in trays, which consists of a rinsing tank (1) provided with an overflow and with an inlet (7) and an outlet (4) in the tank bottom (1) and a perforated bottom plate (6), has the following characteristics: the overflow has a sharp breakaway edge (3), the outlet (4) in the tank bottom (1) is designed in such a manner that no dead volume arises, the holes (13) in the bottom plate (6) are slots, and a branch duct (8) for the outlet (7) is provided in the tank wall region (1) for the conductance probe (9). The arrangement makes it possible to increase the rinsing out efficiency of a bath and thus allows shorter rinsing times. It is used in rinsing processes in semi-conductor technology, in particular after wet etching methods and in the area of photosensitive resist technology. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Spülen von in Horden angeordneten Halbleiterkristallscheiben, wie sie für höchstinte­ grierte Halbleiterschaltungen verwendet werden, bestehend aus einem inneren und äußeren Becken, wobei das innere, mit Überlauf versehene Spülbecken mit einem Zulauf und einem im Beckenboden eingelassenen Abfluß, einer mit Durchgangslöchern versehenen Bo­ denplatte und einem in der Beckenwandung angebrachten Kanal für eine Leitwertsonde ausgestattet ist.The invention relates to an arrangement for washing in trays arranged semiconductor crystal wafers, such as those used for ultra-high ink Gried semiconductor circuits are used, consisting of an inner and outer basin, the inner, with overflow provided sink with an inlet and one in the bottom of the pool recessed drain, a Bo provided with through holes denplatte and a channel in the pool wall for a conductance probe is equipped.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Chips für hochintegrierte Speicherschaltungen ist die Über­ wachung der Reinigungs-, Ätz- und Spülbäder auf Verunreinigungen von großer Bedeutung. Dabei stehen die Spülvorgänge, die den einzelnen Ätz- und Reinigungsprozessen folgen, im Vordergrund, weil die nicht ausgespülten Badkomponenten, das heißt die im Spülwasser und damit eventuell auch auf den Kristallscheiben verbleibenden Badchemikalien bei späteren Prozeßschritten zu Störungen führen können.In the manufacture of semiconductor devices, in particular of chips for highly integrated memory circuits is the over monitoring of the cleaning, etching and rinsing baths for impurities of great importance. Here are the rinsing processes that the follow individual etching and cleaning processes, in the foreground, because the bathroom components that have not been rinsed out, i.e. those in the Rinse water and possibly also on the crystal discs remaining bath chemicals in later process steps Can cause interference.

Durch ionenchromatographische Bestimmungen der ionischen Verun­ reinigungen, insbesondere von Fluorid und Ammonium bis in den ppt-Bereich (= parts per trillion) herab, wurde der Spüleffekt in Abhängigkeit von der Spüldauer in verschiedenen Bädern, in denen anschließend an Ammoniumfluorid-Ätzprozessen Kristall­ scheiben gespült wurden, bestimmt. Die Bäder wurden anhand von Ausspülkurven der nach der Ätzung eingeschleppten Fluorid- und Ammoniummengen untersucht und festgestellt, daß die Konzentra­ tion der verschleppten Ionen am Ende der Spülzeit für Fluorid bis 3900 ppb (= parts per billion) und für Ammonium bis über 4000 ppb sich erstreckt. Die Analysenergebnisse zeigen, daß die Regeneration des Bades bei weitem nicht ausreicht. By ion chromatographic determinations of the ionic Verun cleaning, in particular from fluoride and ammonium to the ppt range (= parts per trillion), the rinsing effect depending on the rinsing time in different baths, in which then crystal after ammonium fluoride etching processes washes were determined. The bathrooms were based on Rinsing curves of the fluoride and Amounts of ammonium examined and found that the Konzentra tion of the entrained ions at the end of the fluoride rinsing time up to 3900 ppb (= parts per billion) and for ammonium up to 4000 ppb stretches. The analysis results show that the Regeneration of the bath is far from sufficient.  

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spülanordnung anzuge­ ben, mit der es möglich ist, den hohen Verunreinigungspegel drastisch und innerhalb kurzer Zeit zu senken.The object of the invention is therefore to provide a rinsing arrangement with which it is possible to maintain the high level of contamination to reduce drastically and in a short time.

Diese Aufgabe wird bei einer Spülanordnung der eingangs genann­ ten Art dadurch gelöst, daßThis task is called in a flushing arrangement of the beginning ten kind solved in that

  • a) der Überlauf eine Abrißkante aufweist,a) the overflow has a tear-off edge,
  • b) der Abfluß im Beckenboden so ausgeführt ist, daß sich kein Totvolumen an Spülflüssigkeit bilden kann,b) the drain in the pool floor is designed so that there is no Dead volume of rinsing liquid can form,
  • c) die Durchgangslöcher in der Bodenplatte die Form von Lang­ löchern aufweisen und um den Zulauf strahlenförmig angeord­ net sind undc) the through holes in the bottom plate the shape of long have holes and arranged radially around the inlet are net and
  • d) der Kanal für die Leitwertsonde im Beckenwandbereich des inneren Beckens mit einem Sieb ausgestattet ist und mit einer Stichleitung zum Abfluß hin versehen ist.d) the channel for the conductivity probe in the pool wall area of the inner basin is equipped with a sieve and with a branch line to the drain is provided.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.Further refinements of the invention result from the Un claims.

Nähere Einzelheiten werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 noch näher erläutert. Dabei zeigen:Further details are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4. Show:

die Fig. 1 und 3 Seitenansicht und Draufsicht des Bades, Figs. 1 and 3 are side and top views of the bath,

die Fig. 2 und 4 ein Querschnittsdetail aus den Fig. 1 und 3. Figs. 2 and 4, a cross-sectional detail in FIGS. 1 and 3.

Die gesamte Anordnung ist aus Polypropylen gefertigt.The entire arrangement is made of polypropylene.

Fig. 1: Das Spülbecken nach der Erfindung besteht aus einem inneren (1) und äußeren (2) Becken. Um starke Oberflächenver­ wirbelungen durch die überströmende Spülflüssigkeit an den Über­ laufkanten des inneren Beckens 1 zu verhindern, werden die Über­ laufkanten des inneren Beckens mit einer scharfen Abrißkante 3 versehen. Dadurch wird vermieden, daß ionische Verunreinigungen und Partikel nur zum Teil ausgespült werden. Fig. 1: The sink according to the invention consists of an inner ( 1 ) and outer ( 2 ) basin. In order to prevent strong surface turbulence from the overflowing rinsing liquid at the overflow edges of the inner basin 1 , the overflow edges of the inner basin are provided with a sharp tear-off edge 3 . This avoids that ionic impurities and particles are only partially rinsed out.

Damit eine Ablagerung von Ionen bzw. Konzentrationsanhäufungen im Beckenbodenbereich des inneren Beckens 1 vermieden werden können, wird eine Niveauanhebung der Bodenöffnung 4 vorgenom­ men. Durch das Ausschalten des schwallhaften Auswaschens von Säureresten sind Konzentrationsanhäufungen im Beckenbodenbe­ reich nicht mehr möglich. Außerdem bildet sich kein Totvolumen an Spülflüssigkeit. Die Nivelierung der Bodenöffnung 4 erfolgt durch einen Pneumatikzylinder 5.So that a deposit of ions or concentration accumulations in the pelvic floor area of the inner pelvis 1 can be avoided, a level increase in the bottom opening 4 is carried out. By switching off the gushy washing out of acid residues, concentration accumulations in the pelvic floor area are no longer possible. In addition, there is no dead volume of rinsing liquid. The floor opening 4 is leveled by a pneumatic cylinder 5 .

Um starke Verwirbelungen im Beckenbereich 1 auszuschalten, wer­ den in der Bodenplatte 6 die Durchgangslöcher (nicht in der Fi­ gur 1 eingezeichnet) als Langlöcher ausgebildet und um den Zu­ lauf (siehe Pfeil 7) strahlenförmig angeordnet (näheres siehe Fig. 3). Durch diese strömungstechnische Verbesserung kann der Fluß im Becken 1 laminar gestaltet werden. Die Spülzeiten werden verkürzt; die Regeneration der Spülflüssigkeit wird auf die Hälfte der Zeit reduziert.In order to eliminate strong turbulence in the pelvic region 1, who is the in the bottom plate 6 (not shown in the Fi gur 1), the through holes formed as slots and arranged radially around the at run (see arrow 7) (See Fig. 3). Due to this improvement in flow technology, the flow in the basin 1 can be made laminar. The rinsing times are reduced; the regeneration of the rinsing liquid is reduced to half the time.

Durch den Einbau einer Stichleitung 8 von der Leitwertsonde 9 zum Abflußrohr 10 ist eine schnelle und genaue Messung des Leit­ werts möglich. Es entsteht ein ständiger Sog (sogenanntes Ven­ turi-Prinzip) und damit ein gleichmäßiger Fluß des zu messenden Mediums in der Leitwertsonde 9. Damit ist erreicht, daß der ge­ messene und angezeigte Wert dem aktuellen Stand im Becken 1 ent­ spricht.By installing a stub 8 from the conductance probe 9 to the drain pipe 10 , a quick and accurate measurement of the conductance is possible. There is a constant suction (so-called Ven turi principle) and thus a uniform flow of the medium to be measured in the conductance probe 9 . This ensures that the measured and displayed value speaks ent the current state in basin 1 .

Um zu verhindern, daß im Becken 1 befindliche Luftblasen durch das auf der Stichleitung 8 beruhende Prinzip mit an die Leitwert­ sonde 9 gelangen, sich dort ablagern, somit die Leitwertsonde 9 umgeben und isolieren, ist im Beckenwandbereich 1 an der Zulei­ tung zur Leitwertsonde 9 ein engmaschiges Sieb 11 (Maschenweite maximal 1 mm) eingebaut. Luftblasen im Becken 1 werden durch dieses Sieb 11 zurückgehalten und beeinflussen den Leitwert nicht. Da die Wassertemperatur starken Schwankungen unterliegt, wird eine temperaturkompensierte Leitwertsonde 9 verwendet.In order to prevent air bubbles present in the basin 1 probe through the based on the stitch line 8 principle with the conductance 9 pass, accumulate there, surrounded thus the conductivity probe 9 and isolate, is in the basin wall area 1 processing in the Zulei a to the conductivity probe 9 close-mesh sieve 11 (maximum mesh size 1 mm) installed. Air bubbles in the basin 1 are retained by this sieve 11 and do not influence the conductance. Since the water temperature is subject to strong fluctuations, a temperature-compensated conductivity probe 9 is used.

Fig. 2 zeigt deutlich die am inneren Beckenrand 1 angebrachte scharfe Abrißkante 3. Der gewellte Pfeil 12 symbolisiert den Überlauf des Spülmediums. Fig. 2 clearly shows the attached at the inner edge of the pool 1 sharp tear-off edge 3. The wavy arrow 12 symbolizes the overflow of the flushing medium.

Fig. 3: Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Die Figur zeigt deutlich die Anordnung der Durchgangslöcher in der Bodenplatte 6, die die Form von Langlöchern 13 aufweisen. Fig. 3: The same reference numerals apply as in Fig. 1. The figure clearly shows the arrangement of the through holes in the base plate 6 , which have the shape of elongated holes 13 .

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Langlöcher 13 in der Bodenplatte 6 an der Spülflüssigkeitsaustrittsseite stark ange­ phast.As can be seen from Fig. 4, the elongated holes 13 in the base plate 6 on the rinsing liquid outlet side are strongly phased.

Mit der erfindungsgemäßen Spülanordnung konnte die Ausspüleffek­ tivität des Bades wesentlich verbessert werden. Die gemessenen Fluorid-Kontaminationen liegen im Bereich von 0,2 ppb. Es sind kürzere Spülzeiten möglich (bereits nach 10 Minuten wird die gleiche Fluoridkonzentration wie nach 15 Minuten gemessen). Da­ durch kann eine wesentliche Wasserersparnis erreicht werden.With the rinsing arrangement according to the invention, the rinsing effect activity of the bathroom can be significantly improved. The measured Fluoride contamination is in the 0.2 ppb range. There are shorter rinsing times possible (after 10 minutes the same fluoride concentration as measured after 15 minutes). There a significant water saving can be achieved.

Claims (8)

1. Anordnung zum Spülen von in Horden angeordneten Halbleiter­ kristallscheiben, wie sie für höchstintegrierte Halbleiterschal­ tungen verwendet werden, bestehend aus einem inneren (1) und äußeren (2) Becken, wobei das innere, mit Überlauf versehene Spülbecken (1) mit einem Zulauf (7) und einem im Beckenboden eingelassenen Abfluß (4), einer mit Durchgangslöchern versehe­ nen Bodenplatte (6) und einem in der Beckenwandung (1) ange­ brachten Kanal für eine Leitwertsonde (9) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der Überlauf eine Abrißkante (3) aufweist,
  • b) der Abfluß (4) im Beckenboden (1) so ausgeführt ist, daß sich kein Totvolumen an Spülflüssigkeit ausbilden kann,
  • c) die Durchgangslöcher (13) in der Bodenplatte (6) die Form von Langlöchern aufweisen und um den Zulauf (7) strahlenför­ mig angeordnet sind und
  • d) der Kanal für die Leitwertsonde (9) im Beckenwandbereich des inneren Beckens (1) mit einem Sieb (11) ausgestattet ist und mit einer Stichleitung (8) zum Abfluß (10) hin versehen ist.
1. Arrangement for rinsing semiconductor wafers arranged in trays, as are used for highly integrated semiconductor circuits, consisting of an inner ( 1 ) and outer ( 2 ) basin, the inner overflow sink ( 1 ) having an inlet ( 7 ) and a recessed in the pool floor drain ( 4 ), one with through holes provided NEN base plate ( 6 ) and a in the pool wall ( 1 ) is introduced channel for a conductivity probe ( 9 ), characterized in that
  • a) the overflow has a tear-off edge ( 3 ),
  • b) the drain ( 4 ) in the pool floor ( 1 ) is designed so that no dead volume of rinsing liquid can form,
  • c) the through holes ( 13 ) in the base plate ( 6 ) have the shape of elongated holes and are arranged around the inlet ( 7 ) and radiant
  • d) the channel for the conductivity probe ( 9 ) in the basin wall area of the inner basin ( 1 ) is equipped with a sieve ( 11 ) and is provided with a branch line ( 8 ) to the drain ( 10 ).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abrißkante (3) an der inneren Becken­ wandung (1) scharfkantig ausgebildet ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the tear-off edge ( 3 ) on the inner basin wall ( 1 ) is formed with sharp edges. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abflußplatte (4) und der Beckenboden (1) in einer Ebene angeordnet sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the drain plate ( 4 ) and the pelvic floor ( 1 ) are arranged in one plane. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abflußplatte (4) im Beckenboden (1) über einen Pneumatikzylinder (5) anhebbar und absenkbar ausge­ bildet ist.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the drain plate ( 4 ) in the pelvic floor ( 1 ) via a pneumatic cylinder ( 5 ) can be raised and lowered. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Langlöcher (13) in der Bodenplatte (6) an der Spülflüssigkeitsaustrittsseite stark an­ gephast sind.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elongated holes ( 13 ) in the base plate ( 6 ) on the rinsing liquid outlet side are strongly phased. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung (8) nach dem Venturi-Prinzip (Wasserstrahlpumpe) ausgebildet ist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the branch line ( 8 ) is designed according to the Venturi principle (water jet pump). 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (11) für den Leit­ wertsondenkanal (9) eine Maschenweite von maximal 1 mm aufweist.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sieve ( 11 ) for the Leitwert probe channel ( 9 ) has a mesh size of 1 mm maximum. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polypropylen be­ steht.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that they be made of polypropylene stands.
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