DE4113640A1 - Vorrichtung zum waschen von halbleitermaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Waschen von Halbleitermaterialien bzw. Halbleiter-Wafer oder -Schei­ ben mit Flüssigkeiten, die chemische Reinigungsmittel enthalten oder mit reinem Wasser.

Eine Vorrichtung zum Waschen von Halbleiterwafern mit einer Vielzahl von Waschtanks, die in einem Gehäuse angeordnet sind, ist bekannt. Einige dieser Tanks enthalten eine Flüssigkeit mit chemischen Reinigungsmitteln. Andere Tanks enthalten reines Wasser. Die sogenannten chemischen Tanks und die sogenannten Rein-Wassertanks sind wechselweise vorge­ sehen. In die jeweiligen Tanks wird die Flüssigkeit und das reine Wasser vom Boden her zugeführt und verläßt den Innen­ raum des jeweiligen Tanks durch Überfließen, wobei das reine Wasser oder die Reinigungsflüssigkeit durch eine Pumpe und über ein Filter in einem Kreislauf bewegt wird.

Das Gehäuse, in welchem die Waschtanks angeordnet sind, besitzt Luftführungsmittel, die mit Luftaustritten oder Luftaustrittsköpfen für den Austritt von reiner Luft versehen sind, die dann über die Waschtanks strömt. Weiterhin ist wenigstens eine Absaugöffnung den Luftaustritten gegenüber­ liegend vorgesehen. Die entsprechenden Waschtanks sind zwischen jeweils einem Luftaustritt und einer Absaugöffnung vorgesehen. Die Absaugöffnung dient dazu, um die Luft nach dem Überströmen eines Waschtanks abzuführen. Die Waschtanks sind jeweils einstückig mit einem Überlauftank hergestellt, der das reine Wasser oder die aus dem Waschtank überfließende Flüssigkeit auffängt. Diese innerhalb des Gehäuses angeord­ neten Waschtanks sind in einem reinen bzw. sterilen Raum positioniert und werden mit einem nach unten gerichteten Luftstrom aus reiner Luft beaufschlagt, der an der Decke des Raumes austritt. Diese Anordnung dient dazu, um Dampf aus den chemischen Reinigungstanks daran zu hindern, in die Rein­ wassertanks einzutreten bzw. zu diffundieren.

In den verschiedenen Waschtanks werden die in einem Träger angeordneten Halbleiterwafer in das reine Wasser oder in die Reinigungsflüssigkeit eingetaucht. Das reine Wasser über­ fließt den Rand des Reinwassertanks, nachdem dieser Tank mit einem Wasser vollständig gefüllt ist. Anschließend wird das Wasser im Tank schnell bzw. abrupt durch einen am Boden dieses Tanks gebildeten Ablaß abgelassen, und zwar durch Öffnen eines dort vorgesehenen Ventils. Im Anschluß daran wird der Ablaß mit dem Ventil wieder geschlossen und reines Wasser wird wieder in den Tank eingebracht, bis zum Überlauf und anschließend erfolgt wieder ein schnelles Ablassen. Nachdem ein solcher Prozeß mehrmals wiederholt wurde, werden die in dem Träger angeordneten Halbleiterwafer in den nächsten chemischen Reinigungstank transportiert, um hierin behandelt bzw. gewaschen zu werden. Im Anschluß daran werden die in dem Träger angeordneten Halbleiterwafer in den nächsten Reinwassertank zum Waschen in der gleichen Weise transportiert. Die in dem Träger angeordneten Halbleiterwafer gelangen schließlich in den für das abschließende Waschen vorgesehenen Tank, um dort mit reinem oder superreinem Wasser gewaschen zu werden.

Da die reine Luft nur einen äußerst geringen Grad an Feuch­ tigkeit aufweist, kann sich diese Luft sehr leicht elektro­ statisch aufladen. Eine derartige elektrostatische Ladung kann an der Oberfläche der Halbleitermaterialien auftreten, und zwar aufgrund der Reibung der Waferoberflächen mit der reinen Luft und mit dem reinen Wasser. Aus diesem Grunde sind die Waferoberflächen sehr gefährdet, und zwar dahingehend, daß sich dort Partikel und Staub absetzen. Dies führt zu einer Verringerung der Produktivität, da sich an den Ober­ flächen der Halbleiterwafer Fremdstoffe oder Fremdpartikel anhaften, die geringfügig in der reinen Luft enthalten sind oder aber Staub anhaftet, welcher während des Betriebes einer Übertragungseinrichtung bzw. eines Übertragungsroboters oder einer Bedienungseinrichtung bzw. Bedienungsperson erzeugt wird.

Aus der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 42 134/1989 sind an sich Mittel zur Einführung von ionisierter Luft oder von ionisiertem Gas in Waschtanks über Rohrlei­ tungen und Düsen bekannt, um hierdurch eine elektrostatische Ladung auf den Halbleiterwafern zu neutralisieren. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist allerdings die Ionisierung der Luft nur ungenügend und geht zum Großteil auch wieder verloren, da die ionisierte Luft über Rohre in die Waschtanks eingeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Probleme beim Stand der Technik zu lösen und eine verbesserte Vorrichtung zum Waschen von Halbleitermaterialien aufzu­ zeigen, die in geeigneter und wirksamer Weise die Ablagerung von Staub und Fremdpartikeln in der Luft an den Oberflächen von Halbleiterwafern verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine Vorrichtung zum Waschen von Halbleitermaterialien gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Waschtanks für die Halbleitermaterialien, Luftführungs- bzw. Leitmittel, die Luftaustritte für den Austritt eines über den jeweiligen Waschtank geführten Luftstromes, wenig­ stens eine Absaugöffnung, die den Luftaustritten gegenüber­ liegend vorgesehen ist und zum Abführen der Luft nach dem Überströmen des jeweiligen Waschtanks dient, sowie Ionisie­ rungsmittel auf, die an wenigstens einer Seite des Waschtanks vorgesehen sind, um hierdurch die den Waschtank überströmende Luft zu ionisieren.

Da die Ionisierungsmittel die reine Luft, die den jeweiligen Waschtank überströmt, ionisieren, wird eine mögliche elektro­ statische Ladung neutralisiert, und zwar mit der ionisierten Luft, so daß Staub und Fremdpartikel daran gehindert werden, sich an den Wafer-Oberflächen abzulagern.

Bei der Erfindung ist die Ionisierungseinrichtung über dem jeweiligen Waschtank dort vorgesehen, wo die ionisierte Luft zur Vermeidung einer elektrostatischen Aufladung bzw. zur Vermeidung einer Anlagerung von Staub und Fremdpartikeln durch eine elektrostatische Aufladung benötigt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen wesentlichen Teil einer Vorrichtung zum Waschen von Halbleiter­ materialien gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die gesamte Waschvorrichtung;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 5 einen Vertikalschnitt eines Waschtanks, wie er beim Stand der Technik Verwendung findet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bevor­ zugte Ausführungsformen näher beschrieben. Wie in den Fig. 1 und 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergeben, dargestellt ist, weist die Vorrichtung zum Waschen eine Vielzahl von Waschbehältern bzw. Waschtanks 1 auf, von denen jeder von einem Überlauftank 2 umgeben ist, der einstückig mit dem Waschtank hergestellt ist.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, sind die Überlauftanks 2 in mehreren Reihen in einem Gehäuse angeordnet und in einem sauberen Raum (clean room) positioniert.

Der mit einem Überlauftank 2 versehene Waschtank 1 ist aus einem Fluorkunststoff oder aus Quartz gefertigt. Das Gehäuse 3 besitzt einen Luftkanal, welcher Blas- oder Luftaustritts­ köpfe 5 für den Austritt von reiner Luft bildet, sowie Saugöffnungen oder Absaugköpfe 4, die den Luftaustrittsköpfen 5 gegenüberliegend angeordnet sind. Diejenigen Waschtanks, die reines Wasser enthalten, besitzen an ihrem Boden ein Ventil 7 zum Entleeren bzw. zum Ablassen des Wassers.

Wie in den Figuren dargestellt ist, ist jeder Luftaustritts­ kopf 5 vorzugsweise mit quer verlaufenden länglichen Öffnun­ gen versehen, und zwar beispielsweise unterteilt in untere und obere quer verlaufende Öffnungen mit einer dazwischen liegenden Trennplatte 5a. Die Waschtanks 1 werden mit einem nach unten gerichteten, von einem Deckenbereich 6 ausgehenden Luftstrom mit reiner Luft beaufschlagt, und zwar durch Öffnungen 8a in einer Abdeckung 8.

Die Waschvorrichtung gemäß der Erfindung weist weiterhin einen oder mehrere Ionisatoren 10 bzw. Einrichtungen zum Ionisieren auf, die wenigstens an einer Seite des jeweiligen Waschtanks 1 über diesem so vorgesehen sind, daß die über die Waschtanks 1 fließende Luft ionisiert wird, was ein charakte­ ristisches Merkmal der Erfindung ist.

Ist ein Waschtank 1, wie in den Figuren dargestellt, mit einem Überlauftank 2 hergestellt, so sind die Ionisierungs­ mittel 10 an einer Seitenwand von zwei einander gegenüber­ liegenden Seitenwänden des Überlauftankes 2 befestigt, wobei die eine oder aber beide Seitenwände parallel zur Richtung der Luftströmung aus reiner Luft angeordnet sind, die (Luftströmung) von dem jeweiligen Luftaustrittskopf 5 an den zugehörigen Absaugkopf 4 verläuft. Für den genannten Zweck steht die Seitenwand bzw. stehen die Seitenwände nach oben vor und die Ionisiereinrichtungen 10 sind an der Innenfläche des vorstehenden Abschnittes der Seitenwand befestigt.

Bei den Ionisiereinrichtungen handelt es sich um Elemente, die per se bekannt sind und die jeweils beim Anlegen einer Hochspannung, beispielsweise einer Spannung in der Größen­ ordnung von 100 000 Volt an Elektroden eine Korona-Entladung bewirken, um so die umgebende Luft für eine positive oder negative Ladung zu ionisieren, die dazu dient, Ladungen auf Ladungsträger mit einem Ion einer entgegengesetzten Polarität zu neutralisieren.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel der gesamten Waschvorrichtung bzw. -einrichtung, bei der die Überlauftanks 2 in mehreren Reihen, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in fünf Reihen angeordnet sind, und bei der die Halbleitermaterialien bzw. Wafer nach dem abschließenden Waschen unter Verwendung eines Rotationstrockners 9 getrocknet werden. Diese in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung besitzt einen chemischen Reinigungstank 11 für ein erstes Waschen, einen Reinwasser­ tank 12, einen chemischen Reinigungstank 13, einen Rein­ wassertank 14 und einen Waschtank 15, der für das ab­ schließende Waschen dient und superreines Wasser enthält. Diese Tanks sind aufeinander folgend angeordnet. Die ent­ sprechenden Reihen in dem Gehäuse 3 besitzen jeweils einen Luftaustrittskopf 5 und einen gegenüberliegenden Absaugkopf 4. Die Halbleiterwafer sind in jeweils einem Träger angeord­ net und werden mit Hilfe einer Transfereinrichtung (z. B. Roboter) successiv weiterbewegt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Waschtanks 1 mit einem Überlauftank 2 versehen. Haben die Waschtanks keinen Überlauftank 2, so sind die Ionisiereinrichtungen 10 durch einen Träger- oder Haltestab oder an in geeigneter Weise befestigten, beispielsweise an den Waschtanks befestig­ ten Platten gehalten.

Im Betrieb werden die in einem Träger angeordneten Halb­ leiterwafer in dem Waschtanks gereinigt, über die reine Luft fließt, die von den Luftaustrittsköpfen 5 sowie von der Raumdecke 6 zu den entsprechenden Absaugköpfen 4 fließt. Hierdurch sind der obere Bereich sowie der Umfang der Waschtanks 1 von reiner Luft umgeben. Die Bildung einer Atmosphäre aus reiner Luft ist somit ähnlich zum Stand der Technik, wie er in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben ist und bei welchem reine Luft über die Überlauftanks 2 von den Luftaustrittsköpfen 5 und von der Decke 6 an die Absaugköpfe 4 strömt. Wenn in einer solchen Vorrichtung bzw. in einem solchen System der Tank 1 für reines Wasser sich in einem Zustand befindet, in dem das Wasser überströmt, wird das Wasser durch Öffnungen 21 und 22, die im Überlauftank 2 gebildet sind, abgeleitet. Weiterhin kann auch das Wasser in dem Waschtank 1 schnell durch einen Auslaß am Boden dieses Tanks abgelassen werden, und zwar durch Öffnen des Ventils 7. Dieses schnelle Ablassen von Wasser und der Luftstrom erzeugen elektrostatische Ladung an den Oberflächen der Halbleiterwafer, und zwar aufgrund der Reibung der Halb­ leiterwafer-Oberflächen mit Wasser und Luft, was dann zu den vorstehend beschriebenen Nachteilen des Standes der Technik bzw. der bekannten Vorrichtung führt.

In Waschvorrichtungen gemäß der Erfindung ist an einer Seite oder an beiden Seiten des Waschtanks jeweils ein Ionisierer 10 vorgesehen bzw. befestigt, der die reine Luft ionisiert. Die ionisierte Luft dient dann dazu, um elektrostatische Ladungen auf den Oberflächen der Wafer zu neutralisieren, um eine statische Elektrizität bzw. Aufladung zu vermeiden. Die Polarität der Spannung, die an die Elektroden des Ionisierers 10 angelegt wird, wird vorzugsweise in einem geeigneten Zyklus geändert, um so die Polarität der Ionen in der ionisierten Luft zu ändern.

Wie oben erwähnt, wird durch die Ionisiereinrichtungen, die an einer oder aber an beiden Seiten des jeweiligen Tanks vorgesehen sind, die Ionisation der ionisierten Luft in den Waschtanks aufrechterhalten. Da die ionisierte Luft, die in den Ionisiereinrichtungen erzeugt wird, wirksam eine mögliche elektrostatische Ladung auf den Oberflächen der Halbleiter­ wafer neutralisiert, um ein Aufladen zu verhindern, sind auch die Wafer-Oberflächen davor geschützt, daß Staub oder andere Partikel anlagern können. Dies führt zu einem exzellenten und hochqualitativen Waschen von Halbleiterwafern und damit zu einer höheren Produktivität.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Waschen von Halbleitermaterialien, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Waschtanks (1) für die Halbleitermaterialien, durch Luftleit- bzw. Luftfüh­ rungsmitteln, die Luftaustritte (5) für den Austritt eines über den jeweiligen Waschtank fließenden Luftstroms aufweisen, durch Absaugmitteln (4), die den Luftaustrit­ ten gegenüberliegend vorgesehen sind, um die Luft nach dem Überströmen des Waschtanks (1) abzuführen, sowie durch Ionisationsmittel (10), die an wenigstens einer Seite eines Überlauftanks (2), der einstückig mit dem Waschtank (1) hergestellt ist und diesen umgibt, befe­ stigt sind, um die über den Waschtank (1) fließende Luft zu ionisieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsmittel (10) an beiden Seiten des Überlauf­ tanks (2) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsmittel (10) an einer Seite des Überlauf­ tanks (2) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungsmittel (10) an wenigstens einer Seite eines Überlauftanks (2) für einen Waschtank (1) vorgesehen sind, der reines Wasser ent­ hält.

5. Vorrichtung zum Waschen von Halbleitermaterialien, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Waschtanks (1) für die Halbleitermaterialien, durch Luftleitmittel, die Luftaustritte (5) für einen über den Waschtank (1) geführten Luftstrom bilden, durch Absaugmittel (4), die jeweils den Luftaustritten (5) gegenüberliegend vorge­ sehen sind, um die Luft nach dem Überströmen des betref­ fenden Waschtanks (1) zu entfernen, sowie durch Ionisie­ rungsmittel (10), die an wenigstens einer Seite des Waschtanks (1) durch Haltemittel vorgesehen bzw. gehalten sind.