-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung von
Halbleitern und insbesondere einen Becher, der in einer Schleuder-,
Spül- und
Trockenvorrichtung (SRD-Vorrichtung)
verwendet werden kann.
-
Da
sich die Halbleiterindustrie in Richtung auf größere, z.B. 300 mm große Wafer
und auf kleinere Elemente mit einer Größe von z.B. 0,18 µm und noch
kleiner bewegt, wird es zunehmend wichtiger, die Waferverschmutzung
sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite, d.h. der Rückseite,
des Wafers während
der Bearbeitungsvorgänge
zu kontrollieren. Bei einem konventionellen Waferbearbeitungsvorgang
wird der Wafer in einer Schleuder-, Spül- und Trockenvorrichtung einem
Schleuder/Spülvorgang
unterzogen. Während
dieses Schleuder/Spülvorgangs
wird deionisiertes (D1) Wasser auf die Oberseite und die Unterseite
des Wafers gesprüht,
während
der Wafer mit hoher Geschwindigkeit geschleudert wird. Ein Problem
bei diesem Schleuder/Spülvorgang
besteht darin, dass es durch die über die Oberfläche des
Wafers wirbelnde Luft oft zu einer erneuten Verschmutzung durch
Partikel kommt.
-
Die 1 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm 10, das die um
einen Wafer herum herrschende Luftströmung bei einem konventionellen Becher,
der Teil einer SRD-Vorrichtung
ist, zeigt. Wie dort gezeigt ist, ist ein Wafer 12 in einem
Becher 14 platziert. Aus Gründen der Vereinfachung sind
die Spindel, die den Wafer dreht und die Spindelfinger, die den
Wafer oberhalb der Spindel unterstützen, in der 1 weggelassen
worden. Wenn sich der Wafer 12 in dem Becher 14 dreht, überträgt die Drehbewegung
des Wafers Energie auf die zu der Oberfläche des Wafers strömende Luft.
Diese übertragene Energie
führt dazu,
dass die Luftströmung über der Oberfläche des
Wafers 12 turbulent wird und zirkulierende Luft, d.h. Wirbel,
erzeugt, wie durch die Pfeile in 1 angedeutet
ist. Die Menge der Energie, die auf die über der Oberfläche des
Wafers 12 strömende
Luft übertragen
wird, ist abhängig
von dem Durchmesser und der Drehgeschwindigkeit des Wafers. Allgemein
gesagt, je größer die
auf die Luft übertragene
Energiemenge ist, desto höher
erstrecken sich die Wirbel über
der Oberfläche
des Wafers 12. Das Vorhandensein von Wirbeln über der
Oberfläche
des Wafers 12 ist unerwünscht,
da von dem Wafer entfernte Partikel oder DI-Wassertröpfchen in den Wirbeln zirkulieren
können
und sich auf einer ansonsten sauberen Oberfläche des Wafers erneut ablagern können, was
zu einer Wiederverschmutzung führt.
-
Angesichts
der obigen Ausführungen
besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung zum Regeln des Luftstroms über der
Oberfläche
des Wafers, um die durch die in den Wirbeln über dem Wafer zirkulierenden
Partikel und DI-Wassertröpfchen
verursachte erneute Verschmutzung zu minimieren.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Allgemein
gesprochen erfüllt
die vorliegende Erfindung diesen Bedarf, indem sie einen Becher
zur Verfügung
stellt, der so ausgebildet ist, dass die Luftströmung um einen Wafer herum kontrolliert
wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Becher gemäß Patentanspruch
1 bereitgestellt. Der Becher umfasst eine Bodenwand mit einer im
Allgemeinen kreisförmigen
Form. Eine Seitenwand erstreckt sich von der Bodenwand nach oben,
um eine zylindrische Kammer zu bilden. Die Seitenwand weist einen
Vorsprung auf, der sich in die zylindrische Kammer hinein erstreckt.
Der Vorsprung hat eine Oberseite, die eine Stufe in der zylindrischen
Kammer bildet und eine sich zwischen der Oberseite und einer Innenfläche der
Seitenwand erstreckende schräge
Fläche.
Die Oberseite des Vorsprungs ist leicht nach unten geneigt. Die
schräge
Fläche
ist relativ zu der Oberseite so ausgerichtet, dass Verlängerungen
der Oberseite und der schrägen
Fläche
einen Winkel in einer Größenordnung
von ungefähr
30 Grad bis ungefähr
45 Grad bilden.
-
Bei
dem Becher gemäß der Erfindung
bildet die Oberseite des Vorsprungs einen Winkel mit einer Größe von 2
Grad bis ungefähr
5 Grad relativ zu einer sich senkrecht zu einer Innenfläche der
Seitenwand erstreckenden Ebene. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
bildet die Oberseite des Vorsprungs einen Winkel von 3 Grad relativ
zu einer sich senkrecht zu einer Innenfläche der Seitenwand erstreckenden
Ebene und die schräge
Fläche
ist relativ zu der Oberseite so ausgerichtet, dass Verlängerungen
der Oberseite und der schrägen
Fläche
einen Winkel von ungefähr
34 Grad bilden.
-
Bei
einer Ausführungsform
ist ein ringförmiges
Strömungsleitelement
in dem Becher so unterhalb des Vorsprungs angeordnet, dass eine
ringförmige
Auslassöffnung
zwischen dem äußeren Rand des
ringförmigen
Strömungsleitelements
und der Innenfläche
der Seitenwand gebildet wird. Bei einer Ausführungsform liegt der Abstand
zwischen dem äußeren Rand
des ringförmigen
Strömungsleitelements
und der Innenfläche
der Seitenwand in einem Bereich von ungefähr 0,125 Zoll (1 Zoll = 2,54
cm) bis ungefähr
0,25 Zoll. Bei einer Ausführungsform
ist das ringförmige
Strömungsleitelement
auf einem Trennrohr angeordnet, das auf der Bodenwand angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform
weist das Trennrohr mindestens drei an seinem oberen Ende ausgebildete
Aussparungen auf. Die mindestens drei Aussparungen und die Bodenwand
des ringförmigen
Strömungsleitelements
bilden Lufteinlassöffnungen,
um es der Luft zu ermöglichen,
in das Trennrohr zu strömen.
Bei einer Ausführungsform
weist der von dem Trennrohr umschlossene Teil der Bodenwand eine
in ihm ausgebildete Luftauslassöffnung
auf.
-
Die
vorliegende Anmeldung beschreibt ebenfalls eine SRD-Vorrichtung,
die nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt. Die
SRD-Vorrichtung umfasst ein zylindrisches Rohr mit einem oberen
Ende, einem unteren Ende und einem in ihm ausgebildeten Durchlass
für den
Wafer. Das zylindrische Rohr weist auch einen an seiner Innenfläche ausgebildeten
Anschlag auf. Ein Becher, der so ausgebildet ist, dass er in das
untere Ende des zylindrischen Rohrs einschiebbar ist, ist auf einer
Halterung befestigt. Eine Spindel zum Drehen des Halbleiterwafers
ist auf einem Rahmen befestigt und erstreckt sich in den Becher
hinein. Ein Antriebsmechanismus ist mit der Halterung verbunden,
um den Becher zwischen einer unteren Stellung und einer oberen Stellung
zu bewegen. In der unteren Stellung ist der Becher von dem Waferdurchlass
entfernt, so dass ein Wafer in das zylindrische Rohr hinein und
wieder hinaus befördert
werden kann. In der oberen Stellung dichtet der Becher den Waferdurchlass
ab, so dass ein auf der Spindel angeordneter Wafer einem Schleuder/Spülvorgang
unterzogen werden kann.
-
Der
Becher der SRD-Vorrichtung kann die Merkmale des Bechers der vorliegenden
Erfindung aufweisen. Ein oberes Ende des Bechers kann sich an den
an der Innenfläche
des zylindrischen Rohrs ausgebildeten Anschlag anlegen, wenn sich
der Becher in der oberen Stellung befindet. Das obere Ende des zylindrischen
Rohrs kann einen auf ihm angeordneten Filter aufweisen. Bei dem
Filter kann es sich entweder um einen HEPA-Filter oder um einen
ULPA-Filter handeln. Der Antriebsmechanismus kann ein Luftzylinder
sein.
-
Ein
Verfahren zum Beladen einer SRD-Vorrichtung mit einem Halbleiterwafer
wird ebenfalls beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Becher
in das untere Ende eines zylindrischen Rohrs, das einen in ihm ausgebildeten
Waferdurchlass aufweist, eingesetzt. Der Becher wird dann von einer
oberen Stellung in eine untere Stellung bewegt, um den Durchlass
freizulegen. Wenn sich der Becher in der unteren Stellung befindet,
wird ein Halbleiterwafer durch den Waferdurchlass in das zylindrische
Rohr eingebracht.
-
Das
zylindrische Rohr kann einen in ihm ausgebildeten Wafereinlass und
einen Waferauslass aufweisen. In diesem Fall legt der Schritt des
Bewegens des Bechers von der oberen Stellung in die untere Stellung
den Wafereinlass und den Waferauslass frei. Das Verfahren umfasst
ferner den Schritt des Entfernens eines Halbleiterwafers aus dem zylindrischen
Rohr durch den Waferauslass, bevor der Halbleiterwafer durch den
Wafereinlass in das zylindrische Rohr eingebracht wird.
-
Das
Verfahren kann ferner die Schritte des Bewegens des Bechers aus
der unteren Stellung in die obere Stellung zum Abdichten des Waferdurchlasses
und das Durchführen
eines Schleuder/Spülvorgangs
an dem Halbleiterwafer, während
sich der Becher in der oberen Stellung befindet, umfassen. Der Becher
kann durch einen Luftzylinder zwischen der unteren Stellung und
der oberen Stellung bewegt werden. Die obere Stellung kann durch
einen Anschlag begrenzt werden, der auf einer Innenfläche des
zylindrischen Rohrs ausgebildet ist.
-
Der
Becher gemäß der vorliegenden
Erfindung ist so ausgebildet, dass die Luftströmung um einen Wafer herum kontrolliert
werden kann, so dass eine durch herumwirbelnde Partikel und DI-Wassertröpfchen verursachte
Wiederverschmutzung minimiert wird. Insbesondere leitet der Luftstrom
verschmutzte Luft und Partikel von dem Wafer weg. Die hier beschriebene
Ausgestaltung der SRD-Vorrichtung, in der sich der Becher bewegt,
ermöglicht
hinsichtlich der Waferbeladung eine "offene Bauweise", da die Vorrichtung durch einfaches
Einstellen, d.h. Drehen, des zylindrischen Rohrs aus jeder Richtung mit
dem Wafer beladen werden kann.
-
Es
ist selbstverständlich,
dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und folgende genauere Beschreibung
lediglich beispielhaft und erläuternd sind
und keine Einschränkung
für die
beanspruchte Erfindung darstellen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung wird jetzt anhand eines Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 der
beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert. 1 und 7A und 7B sind zur
weiteren Information beigefügt.
-
1 ist
eine vereinfachte schematische Darstellung, die die einen Wafer
umgebende Luftströmung
bei einem konventionellen Becher zeigt.
-
2 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht einer Schleuder-, Spül- und Trockenvorrichtung
(SRD-Vorrichtung).
-
3 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht der in 2 gezeigten
SRD-Vorrichtung
in einer Ebene, die gegenüber
der Ebene der in 2 gezeigten Schnittansicht um
90 Grad gedreht ist.
-
4 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht der in 2 gezeigten
SRD-Vorrichtung,
wobei sich der Becher in der oberen Stellung befindet.
-
5 ist
eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht
des in den 2–4 dargestellten
Bechers 102, die die Anordnung des Vorsprungs 124 und
des ringförmigen
Strömungsleitelements 126 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
-
6 ist
eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht
des in den 2–4 dargestellten
Bechers 102, die die einen Wafer umgebende Luftströmung zeigt.
-
7A ist
ein Ablaufdiagramm, das die beim Beladen einer SRD-Vorrichtung mit
einem Halbleiterwafer durchgeführten
Verfahrensschritte zeigt.
-
7B ist
ein Ablaufdiagramm, das zusätzliche
Verfahrensschritte zeigt, die durchgeführt werden können, um
einen Halbleiterwafer einem Schleuder/Spülvorgang zu unterziehen.
-
Genaue Beschreibung
der Erfindung
-
Mehrere
beispielhafte Ausführungsformen der
Erfindung werden jetzt im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Die 1 wurde oben im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" erörtert.
-
Die 2 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht einer Schleuder-, Spül- und Trockenvorrichtung
(SRD-Vorrichtung) 100. Wie dort gezeigt ist, umfasst die
SRD-Vorrichtung 100 einen
Becher 102, der sich innerhalb eines zylindrischen Rohrs 104 zwischen
einer oberen Stellung und einer unteren Stellung bewegt, wie später in näheren Einzelheiten
erläutert
werden wird. Das zylindrische Rohr 104 ist auf einem Rahmenelement 103 befestigt,
das von anderen, nicht in der 2 gezeigten Rahmenelementen
getragen wird. Wie in der 2 gezeigt
ist, befindet sich der Becher 102 in der unteren Stellung.
Der Becher 102 ist an einer mit einem Luftzylinder 108 verbundenen
Halterung 105 befestigt. Eine sich durch den Becher 102 erstreckende Spindel 110 ist
starr an einem Rahmenelement 106 befestigt. Andere Rahmenelemente
(in 2 nicht dargestellt) tragen das Rahmenelement 106.
Ein Spindelarm 112 mit sich von ihm aus nach oben in das
zylindrische Rohr 104 erstreckenden Spindelfingern 114a, 114b und 114c ist
mit der Spindel 110 verbunden. Die Spindelfinger 114a, 114b und 114c tragen
einen Wafer 116 bei einem Schleuder/Spülvorgang, was einem Fachmann
auf diesem Gebiet gut bekannt ist.
-
Das
zylindrische Rohr 104 weist einen in ihm ausgebildeten
Wafereinlass 104a und einen Waferauslass 104b auf
(der Waferauslass 104b ist in 3 gezeigt).
Das zylindrische Rohr 104 kann auf dem Rahmenelement 103 so
platziert werden, dass der Wafereinlass 104a in die Richtung
zeigt, aus der ein Wafer in die SRD-Vorrichtung 100 geladen
wird. Der Innendurchmesser des zylindrischen Rohrs 104 ist etwas
größer als
der Außendurchmesser des
Bechers 102, so dass der Becher von dem zylindrischen Rohr
aufgenommen werden kann. Das zylindrische Rohr 104 weist
auch einen an seiner Innenfläche
vorgesehenen Anschlag 118 auf. Der Anschlag 118 legt sich
an den oberen Rand des Bechers 102 an, wenn der Becher
in die obere Stellung bewegt ist, wie in näheren Einzelheiten später beschrieben
werden wird. Wie in der 2 gezeigt ist, besteht der Anschlag 118 aus
einem sich um die Innenfläche
des zylindrischen Rohrs 104 herum erstreckenden durchgehenden
Ring. Wenn erwünscht,
können
jedoch auf der Innenfläche
des zylindrischen Rohrs 104 einer oder mehrere einzelne
Anschläge
vorgesehen sein. Auf dem oberen Ende des zylindrischen Rohrs 104 ist
ein Filter 120 angeordnet. Bei dem Filter 120 kann
es sich um jeden geeigneten Filter handeln, z.B. einen Hochleistungs-Schwebstofffilter
(HEPA) oder einen höchst
staubdichten luftdurchlässigen
(ULPA) Filter.
-
Der
Becher 102 umfasst eine Bodenwand 102a mit einer
im Allgemeinen kreisförmigen
Form und eine sich von der Bodenwand 102a nach oben erstreckende
Seitenwand 102b, um eine zylindrische Kammer 122 zu
bilden. Die Seitenwand 102b weist einen Vorsprung 124 auf,
der sich in die zylindrische Kammer 122 hinein erstreckt.
Der Vorsprung 124 weist eine Oberseite 124a, die
eine Stufe in der zylindrischen Kammer 122 bildet und eine
sich zwischen der Oberseite 124a und einer Innenfläche der
Seitenwand 102b erstreckende schräge Fläche 124b auf. Zusätzliche
Einzelheiten bezüglich
der Form des Vorsprungs 124 werden nachstehend im Zusammenhang
mit der Beschreibung der 5 erläutert.
-
Ein
ringförmiges
Strömungsleitelement 126 ist
in dem Becher 102 unterhalb des Vorsprungs 124 angeordnet.
Wie in der 2 gezeigt ist, hat das ringförmige Strömungsleitelement 126 die
Form eines Rings mit einer Oberfläche, die in Richtung auf den äußeren Rand
des Rings schräg
nach unten abfällt.
Das ringförmige
Strömungsleitelement 126 ist auf
einem auf der Bodenwand 102a sitzenden Trennrohr 128 angeordnet.
Genauer gesagt, ist das ringförmige
Strömungsleitelement 126 so
auf dem Trennrohr 128 angeordnet, dass eine ringförmige Auslassöffnung 130 zwischen
dem äußeren Rand
des ringförmigen
Strömungsleitelements 126 und
der Innenfläche
der Seitenwand 102b gebildet wird. Das Trennrohr 128 weist
an seinem oberen Ende ausgebildete Aussparungen 128a auf.
Die Aussparungen 128a und die Bodenwand des ringförmigen Strömungsleitelements 126 bilden
Lufteinlassöffnungen, deren
Funktion später
in näheren
Einzelheiten beschrieben wird. Die Anzahl der in dem Trennrohr 128 zum
Bilden von Lufteinlassöffnungen
ausgebildeten Aussparungen 128a kann variiert werden, um
den Bedürfnissen
der speziellen Anwendungen gerecht zu werden. Bei einer Ausführungsform
liegt die Anzahl der Aussparungen 128a in einem Bereich
von drei bis sechs. In dem Teil der Bodenwand 102a, der von
dem Trennrohr 128 umschlossen wird, sind Luftauslassöffnungen 132a und 132b ausgebildet.
-
Die 3 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht der SRD-Vorrichtung 100 in
einer Ebene, die gegenüber
der Ebene der in 2 gezeigten Schnittansicht um
90 Grad gedreht ist. Wie in der 3 gezeigt
ist, hat das zylindrische Rohr 104 einen in ihm ausgebildeten
Wafereinlass 104a und einen Waferauslass 104b.
Wenn der Becher 102 in der unteren Stellung ist, wie in
den 2 und 3 gezeigt ist, bildet der Bereich
zwischen dem Wafereinlass 104a und dem Waferauslass 104b eine
vollautomatische Zone, um die SRD-Vorrichtung 100 mit den Wafern
zu beladen und die Wafer aus ihr zu entfernen. Beispielsweise kann
der Wafer 116 aus der SRD-Vorrichtung 100 entfernt
werden, indem ein geeigneter Roboterarm in den Waferauslass 104b eingeführt, der
Wafer 116 mittels des Roboterarms von den Spindelfingern 114a, 114b und 114c heruntergenommen
und der Wafer 116 aus der SRD-Vorrichtung 100 durch
den Waferauslass 104b herausgenommen wird. Wenn der Wafer 116 entfernt
wurde, kann ein anderer Wafer in die SRD-Vorrichtung 100 geladen
werden, indem ein Wafer mittels eines Roboterarms durch den Wafereinlass 104a eingeführt, der
Wafer auf den Spindelfingern 114a, 114b und 114c platziert
und der Roboterarm durch den Wafereinlass 104a herausgenommen
wird.
-
Die 4 ist
eine vereinfachte Querschnitt-Teilansicht der in 2 gezeigten
SRD-Vorrichtung 100,
wobei sich der Becher 102 in der oberen Stellung befindet.
Wie in der 4 gezeigt ist, kommt der obere
Rand des Bechers 102 zur Anlage an dem an der Innenfläche des
zylindrischen Rohrs 104 vorgesehenen Anschlag 118.
Der Becher 102 kann in die in der 4 dargestellte
angehobene Stellung gebracht werden, indem der Luftzylinder 108 aktiviert
wird, um die Halterung 105, auf der der Becher befestigt
ist, anzuheben. Wenn der Luftzylinder 108 die Halterung 105 anhebt,
bleibt die Spindel 110, die starr an dem Rahmenelement 106 befestigt ist,
an ihrem Platz. Dies ist von Vorteil, da hierdurch nicht nur eine
erhöhte
Stabilität
der Spindel erreicht wird, sondern auch die Notwendigkeit entfällt, zusätzliche
Mechanismen vorzusehen, die bei konventionellen SRD-Vorrichtungen
für die
Auf- und Abbewegung der Spindel vorgesehen sind. Die Anordnung des
Anschlags 118, der die obere Stellung des Bechers 102 bestimmt,
wird so gewählt,
dass der Wafer 116 etwas oberhalb der Oberseite des ringförmigen Strömungsleitelements 126 platziert
wird. Für
einen Fachmann ist es offensichtlich, dass der Spindelarm 112 und
die Spindelfinger 114a, 114b und 114c,
die in der 2 gezeigt sind, zur Vereinfachung
der Darstellung in 4 weggelassen wurden. Wenn sich der
Becher 102 in der oberen Stellung befindet, dichtet die
Außenfläche der
Seitenwand 102b den Wafereinlass 104a und den
Waferauslass 104b ab, so dass ein Schleuder/Spülvorgang
in der SRD-Vorrichtung 100 vorgenommen werden kann, ohne
dass Luft oder deionisiertes (DI) Wasser durch diese Durchlässe eindringen
kann.
-
Die 5 ist
eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht,
des in den 2–4 dargestellten
Bechers 102, die die Anordnung des Vorsprungs 124 und
des ringförmigen
Strömungsleitelements 126 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Für
einen Fachmann ist offensichtlich, dass das in den 2–4 dargestellte
Trennrohr 128 in der 5 zur Vereinfachung
der Darstellung weggelassen wurde. Wie in der 5 gezeigt
ist, bildet die Oberseite 124a des Vorsprungs 124 einen Winkel α relativ
zu einer sich senkrecht zu der Innenfläche der Seitenwand 102b erstreckenden
Ebene. Der Winkel α liegt
in einer Größenordnung
von 2 Grad bis ungefähr
5 Grad relativ zu einer sich senkrecht zu der Innenfläche der
Seitenwand 102b erstreckenden Ebene. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
beträgt
der Winkel α 3
Grad relativ zu einer sich senkrecht zu der Innenfläche der
Seitenwand 102b erstreckenden Ebene. Verlängerungen
der schrägen Fläche 124b des
Vorsprungs 124 und der Oberseite 124a bilden einen
Winkel β in
einer Größenordnung von
ungefähr
30 Grad bis ungefähr
45 Grad. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel β ungefähr 34 Grad.
-
Der
Abstand X zwischen dem äußeren Rand des
ringförmigen
Strömungsleitelements 126 und
der Innenfläche
der Seitenwand 102b entspricht der Breite der ringförmigen Auslassöffnung 130.
Bei einer Ausführungsform
liegt der Abstand X in einem Bereich von ungefähr 0,125 Zoll bis ungefähr 0,25 Zoll.
Der Abstand Z entspricht dem Abstand zwischen der Oberseite 124a (gemessen
von einem Vorsprung der Oberseite 124a an einem Punkt gerade außerhalb
der innersten Fläche
des Vorsprungs 124) und der Oberseite des inneren Rands
des ringförmigen
Strömungsleitelements 126.
Bei einer Ausführungsform
liegt der Abstand Z in einem Bereich von ungefähr 0,75 Zoll bis ungefähr 1,25
Zoll.
-
Die 6 ist
eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht,
des in den 2–4 dargestellten
Bechers 102, die die einen Wafer umgebende Luftströmung zeigt.
Wie in der 6 gezeigt ist, strömt ein kontrollierter
gleichmäßiger und
nur in eine Richtung fließender
Luftstrom aus einer geeigneten Quelle durch das zylindrische Rohr 104 (siehe 2–4)
in Richtung auf die Oberseite des Wafers 116, wie von den
parallelen Pfeilen über
dem Vorsprung 124 angedeutet wird. Dieser kontrollierte Luftstrom
in das zylindrische Rohr 104 hinein kann an die Drehgeschwindigkeit
des Wafers 116 angepasst werden. Beispielsweise beträgt die maximale Schleudergeschwindigkeit
des Wafers bei einem 8-Zoll (200 mm) Wafer und einer Geschwindigkeit
der einströmenden
Luft von ungefähr
100 feet pro Minute (fpm) (100 feet = 3.048 cm) ungefähr 5.000
Umdrehungen pro Minute. Bei einem 12-Zoll (300 mm) Wafer und einer
Geschwindigkeit der einströmenden Luft
von ungefähr
100 fpm beträgt
die maximale Schleudergeschwindigkeit ungefähr 3.000 Umdrehungen pro Minute.
-
Die
knollige Form des Vorsprungs 124 erfüllt drei Funktionen, um die
Wiederverschmutzung während
eines Schleuder/Spülvorgangs
zu minimieren. Erstens trägt
die knollige Form des Vorsprungs 124 dazu bei, die Erzeugung
von zirkulierender Luft, d.h. von Wirbeln, die eine Wiederverschmutzung
verursachen können,
wie oben unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben
wurde, einzugrenzen. Zweitens fördert
die knollige Form des Vorsprungs 124 die Erzeugung eines
Bereichs mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Druck in der Nähe, jedoch
etwas oberhalb des Rands des Wafers 116. Dieser Bereich
mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Druck reißt Partikel
und DI-Wassertröpfchen,
die den Wafer während
des Schleudervorgangs verlassen, mit sich und befördert sie
in Richtung auf die ringförmige
Auslassöffnung 130,
wodurch eine Wiederschmutzung verhindert wird. Drittens lenkt die
knollige Form des Vorsprungs 124 verschmutzte Luft, d.h.
Partikel oder DI-Wassertröpfchen
enthaltende Luft, die den Wafer 116 während des Schleudervorgangs
verlässt,
in den in Richtung auf die ringförmige
Auslassöffnung 130 fließenden Hochgeschwindigkeits-Luftstrom
ab. Dies verhindert eine Wiederverschmutzung, indem verhindert wird,
dass die verschmutzte Luft in den Luftstrom oberhalb des Wafers 116 eindringt.
-
Das
ringförmige
Strömungsleitelement 126 dient
dazu, den Abstand zwischen seinem äußeren Rand und der Innenfläche der
Seitenwand 102b zu überwachen
und eine Zirkulation in der Nähe
des Wafers 116 zu verhindern. Der Abstand zwischen dem äußeren Rand
des ringförmigen
Strömungsleitelements 126 und
der Innenfläche
der Seitenwand 102b steuert die Strömungsgeschwindigkeit in der SRD-Vorrichtung 100 (siehe 2–4)
auf der Basis des in der jeweiligen Fabrikationsstätte verfügbaren Auslassdrucks.
Bei einer Ausführungsform entspricht
der Auslegungsdruck des Systems einem Unterdruck einer Wassersäule vom
einem halben Zoll. Die ringförmige
Form der ringförmigen
Auslassöffnung 130 trägt zu einer
gleichmäßigen Druckverteilung
in der Bodenkammer des Bechers 102, d.h. der unter dem
Wafer 116 gebildeten Kammer, bei und fördert damit eine gleichmäßige Strömung entlang
eines radialen Wegs um den Becher 102 herum. Bei einer
Ausführungsform
beträgt
der Abstand zwischen dem Wafer 116 und der Bodenwand 102a,
der der Höhe
der im Becher 102 gebildeten Bodenkammer entspricht, ungefähr 2,5 Zoll
bis ungefähr
3 Zoll. Die Luftauslassöffnungen 132a und 132b (Luftauslassöffnung 132b ist
in 6 nicht dargestellt) sind so ausgebildet, dass
sie für
einen korrekten Druckabfall sorgen, d.h. den Druckabfall, der die
kontrollierte Luftströmung
in den Becher 102 hinein und die Abluft aus dem Becher
ausgleicht. Bei einer Ausführungsform
hat jede der Luftauslassöffnungen 132a und 132b einen
Durchmesser von ungefähr
3 Zoll.
-
Der
durch die ringförmige
Auslassöffnung 130 fließende Hochgeschwindigkeits-Luftstrom fließt erst
durch einen ringförmigen
Kanal 134, der von der Innenfläche der Seitenwand 102b und
der Außenfläche des
Trennrohrs 128 gebildet wird und dann durch einen der Lufteinlässe 128a in
das Trennrohr 128. Wenn die Luft durch den ringförmigen Kanal 134 zirkuliert,
werden DI-Wassertröpfchen
von der Luft getrennt, wie durch die mit "Luft" bzw. "Wasser" bezeichneten Pfeile
angedeutet wird. Auf diese Weise trägt das Trennrohr 128 dazu
bei, Wasser aus der Luft zu entfernen, bevor die Luft in das Trennrohr
hineinströmt.
Ein Ablauf (nicht dargestellt) kann in der Bodenwand 102a vorgesehen
sein, um das sich in dem ringförmigen
Kanal 134 sammelnde Wasser abzuleiten. Die durch die Lufteinlassöffnungen 128a in das
Trennrohr 128 strömende
Luft strömt
aus dem Becher 102 durch die Luftauslassöffnungen 132a und 132b über Rohrleitungen
(in 6 nicht dargestellt) zu der Ablufteinrichtung
der Anlage.
-
Für einen
Fachmann ist es offensichtlich, dass das ringförmige Strömungsleitelement 126 durch
andere Strukturen als das Trennrohr 128 getragen werden
kann. Wenn beispielsweise das Merkmal der von dem Trennrohr 128 ermöglichten
Wasserabscheidung in einer bestimmten Anwendung nicht erforderlich
ist, kann es erwünscht
sein, das ringförmige
Strömungsleitelement 126 mit
eigenen Beinen zu versehen, die unterhalb des ringförmigen Strömungsleitelements
mit ungefähr
gleichen Abständen angeordnet
sind.
-
Der
Becher 102, das zylindrische Rohr 104, das ringförmige Strömungsleitelement 126 und
das Trennrohr 128 können
aus jedem Material gefertigt werden, das für eine Verwendung in einer
SRD-Vorrichtung geeignet ist. Beispiele für das Material umfassen Polypropylen
und Polyethylenterephthalat (PET). Wie in den 2–4 gezeigt
ist, wird der Luftzylinder 108 verwendet, um den Becher 102 zwischen
der oberen und der unteren Stellung hin- und herzubewegen. Für einen
Fachmann ist es offensichtlich, dass andere gleichwertige Antriebsmechanismen,
z.B. ein elektrischer Zylinder, ebenfalls verwendet werden können, um
den Becher 102 zwischen der oberen und der unteren Stellung
hin- und herzubewegen.
-
Wenn
gewünscht,
kann die in den 2–4 gezeigte
Spindel 110 eine Hohlspindel mit einer Spannplatte für den Wafer
sein, wie sie in dem US-Patent 6 497 241, eingereicht am gleichen Tag
wie die Prioritätsanmeldung
hierzu, mit dem Titel "Hohlspindel
und Schleuder-, Spül-
und Trockenvorrichtung mit einer derartigen Spindel" und übertragen auf
Lam Research Corporation, der Rechtsnachfolgerin der vorliegenden
Anmeldung, beschrieben wird. Beim Betrieb muss die Hohlspindel verlagert werden,
so dass die Spannplatte für
den Wafer ungefähr
auf gleicher Höhe
mit der Oberseite des ringförmigen
Strömungsleitelements 126 ist.
-
Die 7A ist
ein Ablaufdiagramm 200, das die Verfahrensschritte zeigt,
die beim Beladen einer SRD-Vorrichtung mit einem Halbleiterwafer
durchgeführt
werden können.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 202, in dem ein Becher
in das untere Ende eines zylindrischen Rohrs eingesetzt wird, das
einen in ihm gebildeten Wafereinlass aufweist. Beispielsweise kann
der Becher in das untere Ende eines zylindrischen Rohrs eingesetzt
werden, wie in der 4 gezeigt ist. Das zylindrische
Rohr wird so ausgerichtet, dass der Wafereinlass in die Richtung
zeigt, aus der ein Wafer in die SRD-Vorrichtung geladen wird. Falls
erforderlich kann die Ausrichtung des zylindrischen Rohrs durch
Einstellen, d.h. Drehen des zylindrischen Rohrs, angepasst werden,
so dass der Wafereinlass in die Richtung zeigt, aus der ein Wafer
in die SRD-Vorrichtung geladen wird. Als nächstes wird in Schritt 204 der
Becher aus einer oberen Stellung in eine untere Stellung bewegt,
um den Wafereinlass freizulegen. Bei einer Ausführungsform wird der Becher
aus der in der 4 dargestellten oberen Stellung
in die in den 2 und 3 dargestellte
untere Stellung bewegt. Der Wafereinlass ist so ausgebildet, dass
ein Wafer mittels eines Roboterarms oder einer anderen geeigneten
Transportvorrichtung in das zylindrische Rohr eingeführt werden
kann. In einem Fall hat der Wafereinlass eine im Allgemeinen rechteckige
Form, wie in der 2 gezeigt ist. Der Becher kann
mit jedem geeigneten Antriebsmechanismus, wie beispielsweise einem
Luftzylinder, aus der oberen Stellung in die untere Stellung bewegt
werden.
-
Sobald
der Becher in die untere Stellung bewegt wurde, geht das Verfahren
zu Schritt 206 über, in
dem der Wafer durch den Wafereinlass in das zylindrische Rohr eingeführt wird.
In einem Fall wird der Wafer mit einem Roboterarm durch den Wafereinlass in
das zylindrische Rohr eingeführt.
Die Fachleute auf diesem Gebiet sind vertraut mit Roboterarmen,
die zum Transport von Wafern ausgelegt sind. Der Wafer kann auf
den Spindelfingern, beispielsweise den in der 2 gezeigten
Spindelfingern 114a, 114b und 114c, die
Teil einer den Wafer während
des Schleuder/Spülvorgangs
drehenden Spindel sind, platziert werden, wie einem Fachmann bekannt
ist. Sobald der Wafer in das zylindrische Rohr eingeführt wurde, ist
das Verfahren abgeschlossen.
-
Die 7B ist
ein Ablaufdiagramm 210, das zusätzliche Verfahrensschritte
zeigt, die durchgeführt werden
können,
um einen Halbleiterwafer einem Schleuder/Spülvorgang zu unterziehen. Nach
dem in der 7A dargestellten Schritt 206 geht
das Verfahren zu Schritt 212 über, in dem der Becher aus
der unteren Stellung in die obere Stellung bewegt wird, um den Wafereinlass
abzudichten. In einem Fall wird der Wafer von der in den 2 und 3 dargestellten
unteren Stellung in die in der 4 dargestellte obere
Stellung bewegt. Wie oben erläutert
wurde, kann der Becher mittels eines Luftzylinders oder eines anderen
geeigneten Antriebsmechanismus aus der unteren Stellung in die obere
Stellung bewegt werden. In einem Fall wird die obere Stellung durch einen
Anschlag begrenzt, der auf einer Innenfläche des zylindrischen Rohrs
vorgesehen ist, z.B. den in den 2–4 dargestellten
Anschlag 118. Als nächstes
wird in Schritt 214 ein Schleuder/Spülvorgang auf dem Wafer durchgeführt, wobei
sich der Becher in der oberen Stellung befindet. Bei dem Schleuder/Spülvorgang
wird DI-Wasser auf die Ober- und Unterseite des Wafers gesprüht, während sich
der Wafer mit hoher Geschwindigkeit dreht, wie einem Fachmann gut
bekannt ist. Sobald der Schleuder/Spülvorgang beendet ist, ist das
Verfahren abgeschlossen.
-
In
einem Fall hat das zylindrische Rohr einen Wafereinlass und einen
Waferauslass, z.B. den in der 3 gezeigten
in ihm ausgebildeten Wafereinlass 104a und Waferauslass 104b.
In diesem Fall legt der Schritt des Bewegens des Bechers aus der
oberen Stellung in die untere Stellung den Wafereinlass und den
Waferauslass frei. Bevor der Wafer durch den Wafereinlass in das
zylindrische Rohr eingeführt wird,
wird ein Wafer, der bereits einem Schleuder/Spülvorgang unterzogen wurde,
durch den Waferauslass aus dem zylindrischen Rohr entfernt. Der Wafer
kann mittels eines Roboterarms durch den Waferauslass aus dem zylindrischen
Rohr entfernt werden.
-
Der
Becher der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, dass die um
einen Wafer herum herrschende Luftströmung kontrolliert wird, so
dass eine durch zirkulierende Partikel und DI-Wassertröpfchen verursachte
Wiederverschmutzung minimiert wird. Insbesondere leitet der Luftstrom
verschmutzte Luft und Partikel von dem Wafer weg. Die hier beschriebene
Ausgestaltung der SRD-Vorrichtung, in der sich der Becher bewegt,
erlaubt eine "offene
Bauweise" bezüglich der
Beladung mit dem Wafer, da der Wafer von jeder Seite in die Vorrichtung
geladen werden kann, indem das zylindrische Rohr einfach eingestellt,
d.h. gedreht wird.
-
Zusammenfassend
kann gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung einen Becher
zur Verwendung in einer SRD-Vorrichtung bereitstellt. Die Erfindung
wurde hier anhand mehrerer beispielhafter Ausführungsformen beschrieben. Andere
Ausführungsformen
der Erfindung sind für
einen Fachmann durch Studium der Beschreibung und praktische Durchführung der
Erfindung erkennbar. Die oben beschriebenen Ausführungsformen und bevorzugten Merkmale
sind lediglich als beispielhaft anzusehen, wobei die Erfindung durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert wird.