DE4220827A1 - Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluftraum-Bedingungen - Google Patents
Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluftraum-BedingungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Behandlung von Ob
jekten unter Reinluftraum-Bedingungen in wenigstens einer
Prozeßkammer mit Fluidein- und auslässen, einem Kammer
topf und einem abnehmbaren Kammerdeckel.
Eine derartige Anlage ist aus der DE-A-37 07 672 für die
Behandlung von Wafern zur Chipherstellung in einer Epita
xieanlage bekannt. Die bekannte Epitaxieanlage umfaßt
eine Reaktionskammer, in der Waferscheiben einer Gas
phasen-Epitaxie unterzogen werden, um auf den Wafern eine
Epitaxieschicht unter Reinluftraum-Bedingungen auf
zubringen. Eine Mehrfachbehandlung der Wafer in der
Reaktionskammer ist jedoch nicht möglich. Darüber hinaus
können die Wafer auch nur auf einer Seite behandelt wer
den, da sie flächenhaft auf einem Waferträger aufliegen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluftraum-
Bedingungen in wenigstens einer Prozeßkammer zu schaffen,
die eine umfängliche, mehrstufige Behandlung des Objekts
nach dem Einkammerprinzip ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge
löst, daß die Prozeßkammer zur Durchführung mehrerer
Verfahrensschritte zur Behandlung der Objekte ausgebildet
ist. Das zu behandelnde Objekt, beispielsweise ein Wafer,
eine Solarzelle oder ein anderes unter Reinluftraum-
Bedingungen zu behandelndes Objekt, kann daher verschie
denen Behandlungsverfahren und Behandlungsschritten in
derselben Kammer unterzogen werden, ohne daß es für die
einzelnen Verfahrensschritte aus der Kammer entfernt und
in eine andere Kammer gebracht werden muß. Dadurch ergibt
sich ein sehr flexibles, anpaßbares und steuerbares Be
handlungsverfahren nach dem Einkammerprinzip mit dem Vor
teil einfacher Handhabung und einer hohen Produktivität.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
die Prozeßkammer zur Durchführung von Reinigungs-, Ätz
und/oder Spülungsvorgängen ausgebildet, die auf die Kam
mer, aber auch auf die zu behandelnden Objekte angewandt
werden kann. Zwischen den einzelnen Behandlungsschritten
für die Objekte ist es daher möglich, Reinigungs-, Ätz
und/oder Spülungsvorgänge zwischenzuschalten, so daß
nicht erwünschte und nachteilige Beeinflussungen zwischen
den aufeinanderfolgenden Behandlungsvorgängen durch Rest
stoffe aus vorausgegangenen Verfahrensschritten vermieden
werden. Gegenüber herkömmlichen Verfahren mit Fluidbädern
ist eine Behandlung, Spülung und/oder Trocknung der Ob
jekte in einem Bruchteil der Zeit (z. B. in 10 sec gegen
über 8 min bei Eintauchbändern) möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsge
mäßen Anlage ist an einer Spitze des Kammerdeckels wenig
stens ein Fluid-Einlaß vorgesehen. Dieser Fluid-Einlaß
ist für das Einführen eines inerten Gases, beispielsweise
von N2 - gegebenenfalls mit einem gewissen Überdruck - in
die Kammer vorgesehen. Mit demselben Fluid-Einlaß oder
einem entsprechenden Fluid-Einlaß an der Spitze des
Kammerdeckels ist es weiterhin möglich, Spülfluids, etwa
Spülgase oder Spülflüssigkeiten, wie beispielsweise war
mes oder kaltes deionisiertes Wasser, für die Kammer
reinigung bzw. Spülung einzubringen.
Vorzugsweise weist der Kammerdeckel-Fluid-Einlaß eine
Düse für das Versprühen von Reinigungsflüssigkeit,
Trocknungsgasen und/oder Schutzgasen für den Behandlungs
vorgang auf. Die Düse ist dabei vorzugsweise für eine
fächerartige Verteilung des Fluids über den gesamten
Innenraum und die Innenwandung des Kammerdeckels hinweg
ausgebildet.
Sehr vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, wenn die
Wand des Kammerdeckels kegelförmig ist und die Schräge
des kegelförmigen Kammerdeckels vorzugsweise im wesentli
chen 450 aufweist. Dadurch ergibt sich eine optimale
Neigung der Deckelwandung für den Ablauf des Fluids, sei
es bei der Kammerreinigung und/oder Spülung, sei es für
Fluids, die sich während eines Behandlungsprozesses an
der Deckelinnenwand absondern oder kondensieren und an
der Deckelwandung abfließen können, ohne daß ein uner
wünschtes Abtropfen etwa auf das behandelnde Objekt zu
befürchten ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist der Kammerboden des Kammertopfes eine
durch ihn hindurchgehende Welle für die Halterung und die
Drehung eines Objektträgers auf. Der Objektträger ist mit
besonderem Vorteil zur Aufnahme eines flächenhaften
Objektes quer zur Welle in einer Ebene parallel zum
Kammerboden ausgebildet. Dieses Merkmal ermöglicht es,
das Objekt gleichzeitig auf beiden Seiten, nämlich von
oben und von unten, zu bearbeiten bzw. zu behandeln.
Vorzugsweise weist der Objektträger wenigstens drei, ins
besondere fünf Trägerarme mit Auflagestellen für das
Objekt auf, so daß das von unten auf das zu behandelnde
Objekt auf zubringende Fluid gleichmäßig auf die Objekt
fläche verteilt werden kann. Die Trägerarme sind dabei
vorzugsweise so gestaltet, daß sie für das auf zubringende
Fluid strömungsgünstig sind und eine Fluidverwirbelung im
wesentlichen nicht auftritt. Für eine strömungsgünstige,
wirbelfreie Halterung des Objekts an den Trägerarmen
sollten die Auflagestellen möglichst kleinflächig, vor
zugsweise punktförmig sein.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Halterung des
Objekts auf dem Objektträger ist in der parallelen Pa
tentanmeldung P . . . . . . . . . beschrieben, die auf dieselbe
Anmelderin und denselben Erfinder zurückgeht, und die bei
der erfindungsgemäßen Anlage mit Vorteil verwendet werden
kann. Um Wiederholungen insofern zu vermeiden, wird auf
diese Patentanmeldung Bezug genommen.
Vorzugsweise ist die für die Halterung und Drehung des
Objektträgers eine einen Fluideinlaß bildende Hohlwelle
vorgesehen. Zur definierteren, besseren und gleichmäßige
ren Verteilung des durch die Hohlwelle in die Kammer oder
auf die Unterseite des Objekts gelangenden Fluids endet
die Hohlwelle prozeßkammerseitig in einer Fluiddüse,
durch die das Fluid auf die dem Kammerboden zugewandte
Seite des Objekts gesprüht wird. Alternativ kann die
Fluiddüse auch auf einem sich nicht drehenden Rohr inner
halb der Hohlwelle angebracht sein.
Vorzugsweise ist die Hohlwelle, das Rohr innerhalb der
Hohlwelle, die Fluiddüse und/oder der Objektträger aus
einem Material hergestellt oder beschichtet, das gegen
über dem in der Prozeßkammer zu verwendeten Fluid wider
standsfähig ist. Insbesondere bestehen die genannten Bau
teile aus Stahl und sind mit einem Kunststoff, insbe
sondere Halar, beschichtet.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht in einem die Welle umgebenden, mit einem Fluid
gefüllten Kanal etwa im Kammerboden, in dem sich ein an
der Welle ausgebildeter Ring dreht. Auf diese Weise er
gibt sich eine sichere, den Reinluftraum-Bedingungen ent
sprechende Abdichtung der Welle, ohne eine reibende Dich
tung, so daß keine Partikel, die den Reinstluftraum kon
taminieren könnten, entstehen. Das Fluid ist vorzugsweise
deionisiertes Wasser, das im Fluidbad kontinuierlich aus
getauscht bzw. umgewälzt wird, beispielsweise dadurch,
daß die Fluiddichtung über Bohrungen kontinuierlich ge
speist wird. Das Fluid fließt dann über die Kanalränder
ab, so daß ein stetiger Fluidaustausch stattfindet. Da
deionisiertes Wasser zur Vermeidung von Bakterienbildung
ohnehin umgewälzt werden sollte, kann dies kostengünstig
durch das in der Gesamtanlage überschüssige Wasser
über die Fluiddichtung geleitet werden.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin
dung besteht in wenigstens einem Fluidarm zum Beauf
schlagen von Fluid auf die dem Kammerdeckel zugewandte
Fläche des auf dem Objektträger gehalterten Objekts.
Mit dem Fluidarm bzw. den Fluidarmen ist eine Bearbeitung
bzw. Behandlung der Oberseite des Objektes und mit der
Zuleitung eines Fluids durch die Hohlwelle ist über die
Fluiddüse im Spindelstock eine Bearbeitung bzw. Behand
lung der Unterseite des Objekts nacheinander, aber auch
gleichzeitig möglich. Durch die getrennte Beaufschlagung
des Objektes etwa mit unterschiedlichen Fluids auf der
Vorder- und Rückseite des Objekts besteht auch die Mög
lichkeit der Entkopplung für die Vorseiten- und Rücksei
tenbehandlung. Im Falle der Behandlung eines Wafers ist
es zum Beispiel möglich, auf der Vorder- oder Oberseite
das Lackstrippen mit einem über den Fluidarm aufgebrach
ten Fluid vorzunehmen und die Unter- bzw. Rückseite des
Objekts mit einem Fluid, beispielsweise deionisierten
Wasser gleichzeitig zu spülen, das über die Hohlwelle von
unten auf das Objekt gesprüht wird. Bei dieser Anwen
dungsform besteht der Vorteil darin, daß ein Schutzlack
für die Rück- bzw. Unterseite des Objekts nicht erforder
lich ist.
Die Verwendung des Fluidarms und der Sprühdüse weist auch
den Vorteil auf, daß der Fluidverbrauch im Vergleich zu
Verfahren mit Eintauchbädern sehr gering ist und auf ein
fache Weise gesteuert werden kann.
Vorzugsweise ist der Fluidarm zur Verbindung mit einem
Fluidbehälter durch den Kammerboden geführt. Der Fluidarm
ist vorteilhafterweise drehbar angebracht, so daß er über
das Objekt verschwenkt werden kann und dadurch bei gerin
gem Fluidbedarf eine sehr gleichmäßige Verteilung des
Fluids über die Objektfläche hinweg möglich ist.
In entsprechender Weise wie bei der Welle zur Halterung
und Drehung des Objektträgers ist auch beim schwenkbaren
Fluidarm, der etwa durch den Kammerboden hindurchgeht,
ein den Fluidarm umgebender, mit einem Fluid gefüllter
Kanal vorteilhafterweise vorgesehen, indem sich ein am
Fluidarm ausgebildeter Ring dreht. Auch hierbei kann das
Fluid in der Fluiddichtung wieder einer Zwangsumwälzung
ausgesetzt sein, um eine optimale, Reinluftraum-Bedingun
gen erfüllende Dichtung zu gewährleisten.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der erfindungsge
mäßen Anlage besteht in einem ringförmigen Fluidauffang
kanal im Umfangsbereich der Kammer. Da sich das zu behan
delnde Objekt mit dem Objektträger dreht, wird das sich
auf dem Objekt befindende vorzugsweise flüssige Fluid ra
dial von der Objektfläche geschleudert und trifft auf die
schräge Innenwand des Kammerdeckels auf, an der es in den
Fluidauffangkanal abfließt.
Der Fluidauffangkanal ist daher vorzugsweise auf der In
nenseite im unteren Teil des Kammerdeckels ausgebildet.
Der Fluidauffangkanal kann getrennt hergestellt und da
nach mit dem Prozeßkammerdeckel verbunden, beispielsweise
angeschweißt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung senkt sich der Fluidauffangkanal über seinen
Umfang hinweg in Drehrichtung des Objektträgers spiral
förmig ab. Dadurch wird der Drehimpuls des vom zu bear
beitenden Objekt abgeschleuderten Fluids ausgenutzt. Vor
teilhaft ist es in diesem Zusammenhang, daß der Fluidauf
fangkanal einen einzigen Abfluß an seiner tiefsten Stelle
aufweist. Dadurch ist die Fluidabführung einfach und der
Abfluß kann auch einen relativ großen Durchmesser aufwei
sen.
Dem Abfluß des Fluidauffangkanals ist vorzugsweise eine
Anordnung zur Fluidseparierung nachgeschaltet, wobei
diese Fluidseparierungsanordnung vorzugsweise eine Ven
tilbatterie zur getrennten Weiterleitung unterschied
licher Fluids aufweist. Dadurch ist die Wiedergewinnung
und Aufbereitung der unterschiedlichen Fluids möglich.
Beispielsweise ist die Aufteilung des Fluids durch die
Ventilbatterie auf verschiedene Leitungen, beispielsweise
eine Leitung für heiße Säuren, eine Leitung für fluorhal
tige Medien, und eine Leitung für Neutralisationsfluids
möglich, wenn die Anlage beispielsweise für die Bearbei
tung und Behandlung von Wafern eingesetzt wird.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin
dung besteht darin, daß der Kammerboden einen Ringkanal
aufweist. Dieser Ringkanal dient der Abführung flüssiger
Fluids, die insbesondere für die Kammerreinigung und
-spülung eingesetzt werden, aber auch für die Abführung
von Fluids, die von unten durch die Hohlwelle auf das Ob
jekt aufgesprüht werden. Der Ablauf des Fluids wird da
durch noch verbessert, daß sich der Kammerboden-
Ringkanal über seinen Umfang hinweg spiralförmig zum
Ringkanalabfluß hin absenkt.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausführungsform besteht
darin, daß Absaugöffnungen für gasförmiges Fluid in der
Prozeßkammer vorgesehen sind. Durch diese Absaugöffnungen
kann während des Prozesses anfallende chemisch kontami
nierte Luft oder chemisch kontaminierter Stickstoff abge
saugt werden, die bzw. der etwa über den wenigstens einen
Fluideinlaß eines speziellen Kammerdeckels eingebracht
wird, wenn der Prozeß etwa unter Stickstoffatmosphäre
durchgeführt wird.
Die Absaugöffnungen sind vorzugsweise als regelmäßig auf
den Kreisumfang verteilte Bohrungen im Außenbereich des
Kammerbodens, und dort insbesondere auf Höhe des Ab
spritzkragens des Kammerdeckels vorgesehen. Bevor der
Prozeßkammerdeckel nach Beendigung des Behandlungs- oder
Bearbeitungsverfahrens angehoben wird, erfolgt vorzugs
weise eine stärkere Absaugung. Dadurch werden anhaftende
Tröpfchen am Prozeßkammerdeckel auf Grund erhöhter
Strömungsgeschwindigkeit in den Bohrungen entfernt. Der
Volumenstrom der Absaugung ist dabei vorzugsweise ein
stellbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird
das abgesaugte Fluid über einen Tropfenabscheider geführt
und die Abluftentsorgung ist an eine vorhandene Abluft
anlage angeschlossen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Anlage ist die Prozeßkammer in einem
Reinluftraum angeordnet, der vorzugsweise zusätzlich eine
Handhabungsstation zum Einbringen und Entnehmen der
Objekte in die bzw. aus der Prozeßkammer aufweist. Im
Reinluftraum ist vorzugsweise weiterhin ein Carrier ein
setzbar, in dem sich die zu behandelnden Objekte, bei
spielsweise Wafer, befinden, und der aus einer sogenann
ten SMIF-Box entnommen wird, die einen abgeschlossenen
Reinluftraum zum Transport der Objekte darstellt.
Vorzugsweise wird der Reinluftraum von einem Schutzfluid,
vorzugsweise gereinigter Luft oder einem inerten Gas
durchströmt.
Je nach den Anwendungsformen sind mehrere Reinlufträume
modulartig zu einer Behandlungsanlage kombiniert, so daß
dann, wenn die zu behandelnden Objekte nacheinander wei
teren Bearbeitungsverfahren unterzogen werden sollen, sie
durch die Handhabungsstationen von einem Reinluftraum in
den anderen transportiert werden können, ohne daß sie mit
dem Außenbereich in Berührung kommen oder mit SMIF-Boxen
transportiert werden müssen. Dadurch ergibt sich ein sehr
kompakter Aufbau mit kleinem Volumen, was im Hinblick auf
die hohen Unterhaltungskosten sehr vorteilhaft ist. Die
Kosten für die Unterhaltung von Reinlufträumen betragen
nämlich pro Quadratmeter und pro Jahr ca. DM 10 000.--.
Vorzugsweise ist den einzelnen Reinlufträumen ein Re in
luft- bzw. Schutzgasaufbereitungsmodul, ein Reinluft
bzw. Schutzgasführungsmodul und/oder ein Fluidmodul für
die in der Prozeßkammer erfolgende Fluid-Behandlung der
Objekte zugeordnet. Jeder Reinluftraum mit den genannten
Modulen stellt also eine selbsttätige Einheit dar, die
nach Belieben und entsprechend den Anwendungsfällen kom
biniert und aneinandergereiht werden kann.
Die erfindungsgemäße Anlage ist sowohl für trockene als
auch nasse, aber auch kombinierte chemische Behandlungs-
und Bearbeitungsverfahren geeignet. Bei der Behandlung
von Wafern ist die Behandlung der Vorder- und Rückseite
des Wafers unabhängig voneinander möglich, wobei der
Wafer beidseitig und unabhängig voneinander geätzt, ge
spritzt und/oder gereinigt werden kann.
Insbesondere folgende Einzelprozesse sind auf der Vorder
bzw. Oberseite des Wafers möglich: Das Entfernen von Lack
(Resist Strip), das Entfernen einer Oxidschicht, die De
kontamination, die Spülung, beispielsweise mit deioni
siertem heißen oder kaltem Wasser, die Trocknung bei
spielsweise mit Stickstoff oder IPA-Dampf.
Auf der Rückseite sind die Vorgänge der Oxidschichtent
fernung (Oxid strip), der Spülung etwa mit heißem oder
kaltem deionisiertem Wasser usw. möglich.
Folgende Fluids lassen sich bei der erfindungsgemäßen An
lage etwa für die Chipherstellung anwenden: 96%ige Schwe
felsäure, 30%iges Wasserstoffperoxid, 2,5%ige Fluor
wasserstoff, 37%ige Salzsäure, 2,5%er Ammoniak, 80°C
heißes oder kaltes deionisierten Wasser, Stickstoff, IPA-
Dampf und 85%ige Phosphorsäure und weitere Substanzen.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage ist die Behandlung oder
Bearbeitung von Wafern, Solarzellen und anderer Objekte
unter Reinluftraum-Bedingungen möglich.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Prozeßkammer für die
erfindungsgemäße Anlage in einer schematischen Quer
schnittsdarstellung,
Fig. 2 eine schematische Funktionsdarstellung der erfin
dungsgemäßen Anordnung mit der in Fig. 1 dargestell
ten Prozeßkammer,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemä
ßen Anordnung mit Zusatzmodulen und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit
drei modulartig kombinierten erfindungsgemäßen Anla
gen sowie einer Eingabe- und einer Ausgabeeinheit
für die zu behandelnden Objekte am Beispiel der
Behandlung von Wafern.
Die in Fig. 1 dargestellte Prozeßkammer 1 der
erfindungsgemäßen Anlage weist einen Kammerdeckel 2 auf,
der auf einem Kammertopf 3 abnehmbar angebracht ist. An
der Spitze des Kammerdeckels 2 befindet sich eine Düse 4
zum Beaufschlagen der Prozeßkammer 1 mit einem Fluid,
beispielsweise deionisiertem Wasser oder Stickstoff, etwa
für die Kammerreinigung und/oder Spülung. Die Düse 4 ist
dabei so ausgebildet, daß sie eine fächerartige
Verteilung des Fluids derart sicherstellt, daß das Fluid
die Innenwandung des Kammerdeckels 2 auch am obersten
Punkt benetzt.
Um die Fluiddüse 4 herum befindet sich eine weitere
Ringdüse 5 beispielsweise für das Zuführen eines
Schutzfluids, etwa eines Schutzgases in Form von
Stickstoff, in der ein Bearbeitungs- oder
Behandlungsvorgang des zu behandelnden Objekts in der
Prozeßkammer 1 durchgeführt werden soll.
Der Kammerdeckel 2 weist eine Kegelform mit einem
Kegelwinkel von 45° auf. Am unteren Ende des kegelförmi
gen Kammerdeckels 2 ist ein ringförmiger
Fluidauffangkanal 6 vorgesehen, der beispielsweise an den
Kammerdeckel 2 angeschweißt ist. Ein innerer Ansatz 7 des
mit dem Kammerdeckel 2 starr verbundenen
Fluidauffangkanal liegt bei aufgesetztem Kammerdeckel 2
auf dem Kammertopf 3 auf.
In einem Kammerboden 8 des Kammertopfes 2 ist eine zen
trale Welle 9 angeordnet, die von einer nicht dargestell
ten Antriebseinrichtung in Drehbewegung versetzt werden
kann und wenigstens drei, vorzugsweise fünf Trägerarme 10
in äquidistantem Abstand zueinander aufweist, von denen
in Fig. 1 nur ein Trägerarm sichtbar ist. Auf den
Trägerarmen 10 befindet sich ein zu behandelndes Objekt
11, im vorliegenden Fall beispielsweise ein Wafer, das
sich mit der Welle 9 und dem Trägerarm 10 in einer Ebene
parallel zum Kammerboden 8 dreht. Die Halterung des
Objektes 11 erfolgt über einen Hebel 12, der sich auf
Grund der Zentrifugalkraft an die Außenkante des Objektes
11 andrückt und es sowohl haltert als auch in den
Trägerarmen 10 zentriert. Um Wiederholungen zu vermeiden,
wird hinsichtlich der Vorrichtung zur Halterung des
Objekts 11 auf der Welle 9 eines Objektträgers 13 auf die
bereits genannte parallele Patentanmeldung . . . . . . . verwie
sen, auf die Bezug genommen wird. Innerhalb der Welle 9,
die sich außerhalb der Kammer selbst abstützt und als
Hohlwelle ausgebildet ist, befindet sich ein festes,
nicht drehendes Rohr 14, durch dessen zentralen Kanal 15
Fluid in die Kammer auf die Unterseite des Objekts 11 ge
sprüht wird. Damit die gesamte untere Fläche des Objekts
11 gleichmäßig und vollständig mit Fluid beaufschlagt
wird, ist an dem prozeßkammerseitigen Ende des festen
Rohrs 14 eine Düse 16 zum breitwinkligen Versprühen des
Fluids vorgesehen.
Fig. 1 zeigt weiterhin einen Fluidarm 18, der durch den
Kammerboden 8 hindurch in die Prozeßkammer 1 ragt und
derart geformt ist, daß sich seine Düse 19 oberhalb des
Objekts 11 befindet. Der Fluidarm 18 ist in der
Durchführung des Kammerbodens 8 drehbar gelagert. Fluid
zur Behandlung der nach oben weisenden Fläche des Objekts
11 wird durch den Fluidarm 18 gepumpt und gelangt über
die Düse 19 auf das Objekt 11.
Am Kammertopf 3 ist ein Absaugkanal 20 vorgesehen, über
dessen Stutzen 21 chemisch kontaminiertes, gasförmiges
Fluid, beispielsweise Luft oder Stickstoff, abgesaugt
wird. Dazu sind im Kammertopf Bohrungen in vorzugsweise
gleichmäßiger Beabstandung zueinander auf dem Umfang des
Kammertopfes 3 angeordnet. Bei der dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich
die Öffnungen für das Absaugen dadurch, daß Distanzstücke
zwischen der Auflagefläche der Prozeßkammer 1 bzw. dem
inneren Ansatz 7 und dem Kammertopf 3 vorgesehen sind, so
daß sich dazwischen Öffnungen 22 ergeben, durch die wäh
rend des Bearbeitungsvorgangs kontaminierte Luft oder
kontaminierter Stickstoff abgesaugt werden.
Der Kammerboden 8 weist einen Ringkanal 23 auf, der sich
über seinen Umfang hinweg zu einem Ringkanalabfluß 24 hin
absenkt.
Auf dem Kammerboden 8 ist ein die Welle 9 umgebender
Kanal 25 ausgebildet. Ein mit der Welle 9 bzw. dem
Objektträger 13 einstückig ausgebildeter Ring 26, der
nach unten absteht, dreht sich im Kanal 25, der mit einem
Fluid, vorzugsweise mit deionisiertem Wasser, gefüllt
ist. Dieses dadurch sich ergebende Fluidbad bildet eine
Abdichtung der Welle 9 unter Reinstraumbedingungen.
Obgleich dies aus der Figur nicht zu ersehen ist, ist es
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mög
lich, eine oder mehrere Bohrungen vorzusehen, über die
das Fluid kontinuierlich in den Kanal 25 strömt. Das
Fluid läuft dann über den Rand der außenliegenden, tiefe
ren Kanalwand in den Kammerboden-Ringkanal 23 ab. Dadurch
ergibt sich ein Zwangsumlauf des für die Dichtung vorge
sehenen Fluids, so daß eine zuverlässige Dichtung gewähr
leistet ist. Im Zusammenhang mit dem Fluidarm 18 ist die
gleiche Anordnung einer Fluidabdichtung vorgesehen, in
dem sich in einem den Fluidarm 18 umgebenden
Fluidarmkanal 27 ein am Fluidarm 18 fest angebrachter
Ring 28 dreht. Der Fluidarmkanal 27 ist dabei wiederum
mit einem Dichtungsfluid, beispielsweise deionisiertem
Wasser ausgefüllt, das über entsprechende Bohrungen und
Zuleitungen einen Zwangsumlauf erfährt und kontinuierlich
ausgetauscht wird.
In Fig. 1 ist eine weitere Anordnung 29 zur Anbringung
eines weiteren Fluidarms vorgesehen, wenn dies für die
beabsichtigte Behandlungsweise erforderlich oder wün
schenswert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist
diese zusätzliche Anordnung für einen Fluidarm jedoch mit
einem Blindverschluß 30 abgeschlossen und steht außer
Funktion.
Wie aus Fig. 1 unmittelbar ersichtlich ist, kann das zu
behandelnde Objekt 11 gleichzeitig und unabhängig vonein
ander sowohl auf der Oberseite mit einem Fluid über den
Fluidarm 18 als auch auf seiner Unterseite mit einem
Fluid beaufschlagt werden, das durch die Hohlwelle 9 in
die Prozeßkammer 1 gepumpt wird. Durch die Drehung des
Objektträgers 13 und damit des Objektes 11 wird das auf
die Flächen des Objektes 11 aufgebrachte Fluid radial ab
geschleudert und gelangt in den Fluidauffangkanal 6, in
dem es gesammelt und durch einen Abfluß 31 aus der
Prozeßkammer 1 entfernt wird.
Während des Bearbeitungs- bzw. Behandlungsvorgangs wird
die über einen Einlaß 4 oder 5 an der Spitze des
Kammerdeckels 2 einströmende Fluid, beispielsweise
Stickstoff, kontinuierlich über die Öffnungen 22 und den
Absaugkanal 20 abgesaugt, um das während des Prozesses
kontaminierte Fluid umzuwälzen und abzuführen.
In Fig. 2 ist die Beschaltung und Anordnung der
erfindungsgemäßen Anordnung unter Verwendung der in Fig.
1 dargestellten Prozeßkammer 1 schematisch dargestellt.
Aus einem Objektbehälter 32, beispielsweise einem Wafer-
Behälter, auch kurz SMIF-Box genannt, wird mit einer
Handhabungseinrichtung 33 ein zu behandelndes Objekt 11
in die Prozeßkammer 1 gebracht und dort behandelt bzw.
bearbeitet. Hinsichtlich der Prozeßkammer 1 wird auf die
Beschreibung in Zusammenhang mit Fig. 1 verwiesen, um
Wiederholungen zu vermeiden. Über eine Ventilbatterie 34
werden verschiedene in Fluidbehältern 35 bis 38 vorrätige
Fluids entsprechend dem vorgesehenen Behandlungsverfahren
über den Fluidarm 18 auf die obere Fläche des Wafers 11
und über die Hohlwelle 9 auf die untere Fläche des Wafers
11 gesprüht. An der Spitze des Kammerdeckels 2 gelangt
ein Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, in die
Prozeßkammer 1, das bzw. der nach Kontaminierung durch
den Behandlungsvorgang über den Absaugkanal 20 abgesaugt
und einer Aufbereitungseinrichtung zugeführt wird. Das im
wesentliche flüssige Fluid, welches über den
Fluidauffangkanal 6 und dem Kammerbodenringkanal 23 (vgl.
Fig. 1) aufgefangen und abgeleitet wird - dies ist in
Fig. 2 schematisch durch die Leitung 39 dargestellt -
gelangt über eine Ventilbatterie 40 getrennt voneinander
in entsprechende Auffangbehälter für die jeweiligen
Fluids.
Zur Kammerreinigung und -spülung wird Spülungs-Fluid,
beispielsweise kaltes und/oder heißes deionisiertes
Wasser aus entsprechenden Behältern 41, 42 über die
Ventilbatterie 34 in die Prozeßkammer 1 gepumpt und wie
derum über die Ausgangs-Ventilbatterie 40 zu einem be
stimmten Auffangbehälter für dieses Fluid geleitet.
Wie durch Pfeile oberhalb der Anordnung auf der linken
Seite von Fig. 2 schematisch dargestellt ist, befindet
sich der Objektbehälter oder Carrier 32, die
Handhabungseinrichtung 33 und die Prozeßkammer 1 in einem
Reinluftraum 44, wie er schematisch in Fig. 3 dargestellt
ist. Dem Reinluftraum 44 ist ein Luftaufbereitungsmodul
45 mit Ansaugstutzen 46, nicht dargestellten Vorfilter
und Druckkammer sowie einem Ventilator 47 und ein Filter
48, sowie ein Luftführungsmodul 49 mit einer Haube 50 und
einem Laminator 51, ein Fluidmodul 52 mit der
Fluidversorgung, sowie ein Prozeßmodul 53 mit dem
Reinluftraum 44 und dem darin befindlichen, in
Zusammenhang mit Fig. 2 bereits erläuterten
Einrichtungen, zugeordnet.
Die Reinluftraumanordnung gemäß Fig. 3 umfaßt weiterhin
einen SMIF-Port mit einer SMIF-Box 54, einem Carrier 32
und einem Hubwerk 55 zum Herausnehmen und Einsetzen der
zu behandelnden Objekte aus dem bzw. in den Carrier 32.
Die Reinluft wird über den Luftführungsmodul 49, den
Reinluftraum 44 und einen Luftkanal 56 umgewälzt, wobei
ein leichter Überdruck im Reinluftraum 44 aufrecht erhal
ten wird.
Der Luftaufbereitungsmodul 45 weist den Vorteil auf, daß
das Filter 48 derart angeordnet ist, daß es entfernt bzw.
ausgetauscht werden kann, ohne daß dadurch die
Reinluftraumanordnung selbst geöffnet werden muß. Der
Filter 48 ist lediglich in Richtung des dargestellten
Pfeils nach links herauszuziehen und durch ein neues
Filter zu ersetzen.
In Fig. 4 sind drei erfindungsgemäße in Fig. 3 darge
stellte Anordnungen 56, 57, 58 modulartig zu einer Anlage
zusammen-gefaßt. Eine Eingabeeinrichtung 59 mit verschie
denen Carriern 32 enthält die zu behandelnden Wafer 11,
die über eine Handhabungseinrichtung 60 dem Reinluftraum
44 der ersten Anordnung 56 zugeführt wird, in der der
Wafer 11 dann mit einer Handhabungseinrichtung 33 (vgl.
auch Fig. 2) in die Prozeßkammer 1 gebracht bzw. aus ihr
wieder heraus gebracht und danach einer weiteren in der
Anordnung 7 angeordneten. Prozeßkammer 1 zugeführt wird.
Dies wiederholt sich bis zur letzten Anordnung 48, aus
der der Wafer 11 dann wiederum über eine
Ausgabeeinrichtung 61 in die Carrier 32 gelegt wird. Die
Bewegungsabläufe zum Transport des Wafers in den
Anordnungen 56 bis 58 sind durch punktierte Linien ange
deutet.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ermöglicht ein kon
tinuierliches und automatisches Bearbeiten und Behandeln
der Objekte 11 über mehrere Stationen unter Reinluftraum-
Bedingungen hinweg. Selbstverständlich ist es auch mög
lich, die in Fig. 4 dargestellte Anlage durch weitere
Anordnungen zu erweitern, wenn dies für die Behandlung
der Objekte 11 erforderlich ist.
Claims (38)
1. Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluft
raum-Bedingungen in wenigstens einer Prozeßkammer mit
Fluidein- und auslässen, einem Kammertopf und einem
abnehmbaren Kammerdeckel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeß
kammer (1) zur Durchführung mehrerer Verfahrens
schritte zur Behandlung der Objekte (11) ausgebildet
ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Prozeßkammer (1) zur Durchführung von Reini
gungs-, Ätz und/oder Spülungsvorgängen für die Pro
zeßkammer (1) und/oder für die zu behandelnden Ob
jekte (11) ausgebildet ist.
3. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Fluideinlaß
(4, 5) an der Spitze des Kammerdeckels (2) vorgesehen
ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kammerdeckel-Fluideinlaß (4, 5) eine Düse für das
Versprühen von Reinigungsflüssigkeit, Trocknungsgasen
und/oder Schutzgasen für den Behandlungsvorgang auf
weist.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Düse zur fächerartigen Verteilung des
Fluids über den gesamten Innenraum und über die In
nenwand des Kammerdeckels (2) ausgebildet ist.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Wand des Kammerdeckels
(2) kegelförmig ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, die
kegelförmige Kammerdeckelwand eine Schräge von 45°
aufweist.
8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Kammerboden (8) des
Kammertopfes (3) eine durch ihn hindurchgehende Welle
(9) für die Halterung und die Drehung eines
Objektträgers (10, 13) aufweist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, der
Objektträger (10, 13) zur Aufnahme eines flächenhaf
ten Objekts (11) quer zur Welle in einer Ebene paral
lel zum Kammerboden (8) ausgebildet ist.
10. Trägerarm nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Objektträger (10, 13) wenigstens
drei Trägerarme (10) mit Auflagestellen für das
Objekt (11) aufweist.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auflageflächen klein sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Welle (9) eine einen
Fluideinlaß bildende Hohlwelle ist.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hohlwelle (9) prozeßkammersei
tig in einer Fluiddüse (16) endet, durch die das
Fluid auf die dem Kammerboden (8) zugewandte Seite
des Objekts (7) gesprüht wird.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Fluiddüse (16) auf einem sich
nicht drehenden Rohr (14) innerhalb der Hohlwelle (9,)
angebracht ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekenn
zeichnet durch einen die Welle (9) umgebenden, mit
einem Fluid gefüllten Kanal (25) in dem sich ein an
der Welle ausgebildeter Ring (26) dreht.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid im Fluidbad (25) konti
nuierlich austauschbar ist.
17. Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen
Fluidarm (18) zum Beaufschlagen der dem Kammerdeckel
(2) zugewandten Fläche des auf dem Objektträger (10,
13) gehalterten Objekts (11) mit Fluid.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluidarm (18) durch den Kammerboden (8)
hindurchgeführt ist.
19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fluidarm (18) drehbar gelagert ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekenn
zeichnet durch einem den Fluidarm (18) umgebenden,
mit einem Fluid gefüllten Kanal (27), in dem sich ein
am Fluidarm (18) ausgebildeter Ring (28) in einem
Fluidbad dreht.
21. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen ringförmigen
Fluidauffangkanal (6) im Umfangsbereich der Kammer
(1).
22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fluidauffangkanal (6) auf der Innenseite am unte
ren Teil des Kammerdeckels (2) ausgebildet ist.
23. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich der Fluidauffangkanal (6) über
seinen Umfang hinweg in Drehrichtung des
Objektträgers (10, 13) spiralförmig absenkt.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fluidauffangkanal (6) einen
einzigen Abfluß (31) an seiner tiefsten Stelle auf
weist.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 21 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Abschluß (31) des
Fluidauffangkanals eine Anordnung zur
Fluidseparierung nachgeschaltet ist.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fluidseparierungsanordnung eine
Ventilbatterie zur getrennten Weiterleitung unter
schiedlicher Fluids aufweist.
27. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerboden (8) einen
Ringkanal (23) aufweist.
28. Anordnung nach Anspruch (27), dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Kammerboden-Ringkanal (23) über seinen
Umfang hinweg spiralförmig zum Ringkanalabfluß (24)
hin absenkt.
29. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Absaugöffnungen (22) für gasför
miges Fluid.
30. Anlage nach Anspruch. 29, dadurch gekennzeichnet, die
Absaugöffnungen (22) als regelmäßig auf dem
Kreisumfang verteilte Bohrungen im Außenbereich des
Kammertopfes (3) ausgebildet sind.
31. Anlage nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeich
net, daß das abgesaugte Fluid über einen
Tropfenabscheider geführt ist.
32. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer (1) in
einer Reinluftanordnung angeordnet ist.
33. Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reinluftanordnung eine Handhabungseinrichtung zum
Einbringen und Entfernen der Objekte (11) in die bzw.
aus der Prozeßkammer (1) aufweist.
34. Anlage nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeich
net, daß die Reinluftraumordnung von einem
Schutzfluid durchströmt wird.
35. Anlage nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzfluid gereinigte Luft
ist.
36. Anlage nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzfluid ein inertes Gas
ist.
37. Anlage nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reinluftraumanordnung ein
Luftaufbereitungsmodul, ein Luftführungsmodul
und/oder ein Fluidmodul für Fluids zur Behandlung des
Objekts in der Prozeßkammer (1) zugeordnet ist.
38. Anlage nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Reinluftraumanordnungen
modulartig in einer Behandlungsanlage kombiniert
sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924220827 DE4220827A1 (de) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluftraum-Bedingungen |
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DE19924220827 DE4220827A1 (de) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Anlage zur Behandlung von Objekten unter Reinluftraum-Bedingungen |
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