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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiterwafer-Herstellungssysteme
und Verfahren zum Herstellen von Wafern, insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung das Reinigen und Trocknen der Halbleiterwafer unter Verwendung
von Raum- und ablaufeffizienten Sytemen.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Bei
der Fabrikation von Halbleitereinrichtungen gibt es ein Bedürfnis, chemisch-mechanische Poliervorgänge (CMP)
und eine Wafer-Reinigung durchzuführen. Üblicherweise liegen integrierte Schaltungseinrichtungen
in der Form von mehrlagigen Strukturen vor. Auf der Substratebene
sind Transistoreinrichtungen mit Diffusionsregionen ausgebildet.
Auf nachfolgenden Ebenen sind Metallisierungsleitungen gestaltet
und elektrisch mit den Transistoreinrichtungen verbunden, um die
gewünschte
funktionelle Einrichtung zu definieren. Wie es bekannt ist, werden
gemusterte leitende Schichten von anderen leitenden Schichten durch
dielektrische Materialien wie beispielsweise Silicumdioxid isoliert.
Wenn mehrere Metallisierungsebenen und verknüpfte dielektrische Ebenen ausgebildet
sind, wächst
das Bedürfnis,
das dielektrische Material zu planarisieren. Ohne Planarisierung
ist die Fabrikation weiterer Metallisierungsschichten aufgrund der
größeren Variationen
in der Oberflächentopographie
wesentlich schwieriger. Bei anderen Anwendungen werden Metallisierungsleitungsmuster
(beispielsweise Kupfermetall) in dem dielektrischen Material ausgebildet,
und anschließend
werden Metall-CMP-Arbeitsschritte durchgeführt, um eine überflüssige Metallisierung
zu entfernen. Nach jedem solchen CMP-Arbeitsvorgang ist es notwendig,
dass der planarisierte Wafer zum Entfernen von Partikeln und Verunreinigungen
gereinigt wird.
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Im
Stand der Technik implementieren Wafer-Reinigungssysteme üblicherweise Bürstenstationen,
bei welchen Polyvinylalkohol(PVA)-Bürsten zum Reinigen bzw. Schrubben
beider Seiten eines Wafers verwendet werden. Das PVA-Bürstenmaterial ist derart gestaltet,
dass es weich genug ist, keinen Schaden an der empfindlichen Wafer-Oberfläche zu verursachen,
jedoch einen guten mechanischen Kontakt mit der Wafer-Oberfläche zum
Ablösen
von Rückständen, Chemikalien
und Partikeln bereitstellen kann. Jede der Bürsten ist üblicherweise ausgebildet, Chemikalien
und/oder deionisiertes Wasser durch die Bürste (TTB) zur Verfügung zu
stellen. Herkömmlicherweise
werden zwei Bürstenstationen
verwendet, jede mit einem Paar von Bürsten, um die Aufbringung von
Chemikalien bei einer Bürstenstation
und von deionisiertem Wasser bei der anderen zu ermöglichen.
Es wurde gezeigt, dass dieser Ansatz mit zwei Bürstenstationen sowohl die Reinigungsleistung
als auch den Durchsatz steigert. Das physikalisches Layout des Reinigungssystems
zielt darauf ab, die Bürstenstationen
der Länge
nach (d. h. horizontal) auszurichten. Der Wafer wandert folglich
entlang eines Fördersystems
von einer Bürstenstation
zur nächsten.
Sobald der Wafer in beiden Bürstenstationen
bearbeitet worden ist, wird der Wafer dann zu einer nächsten Station
transportiert, bei welcher der Wafer einem Spin-Rinse-Dry(SRD)-Arbeitsschritt ausgesetzt
wird, welcher in einer SRD-Station
oder einer Trocknerstation ausgeführt wird. Da diese Stationen
horizontal bzw. der Länge
nach angeordnet sind, nimmt die Maschine notwendigerweise eine große Reinraum-Grundfläche ein,
die bei einigen Systemen 1,83 bis 2,13 m (6 bis 7 Fuß) lang
und 0,91 m (3 Fuß)
breit ist.
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Bei
anderen Wafer-Reinigungssystemen sind das Wafer-Reinigungssystem und ein Trocknersystem
ebenfalls horizontal angeordnet, bearbeiten den Wafer jedoch in
vertikaler Richtung. Ein Endeffektor-Roboter ist ausgebildet, die
Wafer zu handhaben und sie zwischen der Reinigungsstation und der Trocknerstation
zu transportieren. Diese Anordnung nimmt einen beachtlichen Reinraum-Bereich
ein, obwohl sie beim Reinigen von Wafern in vertikalen Ausrichtungen
effizient ist. Ferner erfordert diese Anordnung, dass der Roboter
den Wafer bei jeder Stufe des Prozesses handhabt. Das heißt der Roboter muss
Wafer in und aus jeder Reinigungsstation und ebenfalls in und aus
dem Trockner befördern.
Dieser Grad an Interaktion kann Partikel einführen und den Prozess verlangsamen,
auch wenn er ausgebildet ist, so rein wie möglich zu sein.
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Im
Licht des Vorstehenden gibt es ein Bedürfnis nach Wafer-Herstellungssystemen,
die kompakter sind, eine geringere Reinraum-Grundfläche einnehmen
und einen Wafer vor übermäßigen Transportvorgängen zwischen
Herstellungsschritten (beispielsweise Reinigen, Ätzen, Trocken und ähnliches) bewahren.
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Das
Beispiel einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Reinigen eines
Substrates gemäß dem Stand
der Technik ist beschrieben in Patents Abstracts of Japan, Ausgabe
1998, Nr. 12, 31. Oktober 1998 (1998-10-31) und der japanischen
Patentanmeldung Nr.
JP10189528
A (Dainippon Screen Manufacturing Co. Ltd.), 21. Juli 1998
(1998-07-21).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Allgemein
gesagt befriedigt die vorliegende Erfindung diese Bedürfnisse,
indem sie ein Wafer-Herstellungssystem bereitstellt, welches einen Wäscher und
einen Trockner umfasst, die vertikal angeordnet sind, wie es in
den beigefügten
Ansprüchen dargelegt
ist. Das System ist konfiguriert, die notwenige Wafer-Bearbeitung
durchzuführen,
während
es die Systemgrundfläche
minimiert, die Wafer-Transportvorgänge minimiert und dadurch Hilfssysteme, wie
beispielsweise Roboter für
Endeffektoren, auf ein Minimum reduziert.
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Das
Wafer-Bearbeitungssystem umfasst eine Bürsten-Einheit, die zum Aufnehmen
eines Wafers für
eine mechanische Bürstenreinigung
konfiguriert ist. Eine Trockner-Einheit ist in einer vertikalen Ausrichtung über der
Bürsten-Einheit
angeordnet. Die Trockner-Einheit ist konfiguriert, den Wafer nach der
mechanischen Bürstenreinigung
von der Bürsten-Einheit
aufzunehmen und den Wafer anschließend zu trocknen.
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Das
Wafer-Herstellungsverfahren umfasst ein Aufnehmen eines Wafers in
einer Bürstenstation. Das
Verfahren stellt fer ner das Anheben des Wafers aus der Bürstenstation
zu der Trocknungsstation bereit, die vertikal über der Bürstenstation angeordnet ist.
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüche 1 und 9 sind zahlreich
und wesentlich. Vor allem reduziert die vertikale Ausrichtung des
Wafer-Herstellungssystems signifikant die Systemgrundfläche und
die benötigte
Reinraum-Bodenfläche. Die
vertikale Ausrichtung stellt einen signifikanten Fortschritt gegenüber dem
Stand der Technik dar, welcher Herstellungssysteme über einen
großen Grundflächenbereich
verteilt und eine wiederholte Wafer-Handhabung zum Transportieren
von Wafern von einer Herstellungsstation oder Einheit zu der nächsten durch
einen Roboter erfordert. Die vorliegende Erfindung minimiert nicht
nur die erforderliche Bodenfläche,
sondern minimiert auch das Bedürfnis nach
einer wiederholten Handhabung durch einen Roboter, was sowohl die
Betriebskosten als auch die Gefahr einer Verunreinigung vermindert.
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Ein
anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das Ausführungsbeispiel,
welches eine erhöhte
Flexibilität
bei den Wafer-Herstellungsverfahren bereitstellt, indem sowohl chemische
Reinigungs- oder Ätzprozesse
als auch Wasserspülungen mit
deionisiertem Wasser in sowohl Bürsten-
als auch Trockner-Einheiten
aufgenommen sind. Die vertikale Orientierung des Wafer-Herstellungssystems
umfasst in der Bürsten-Einheit
ein Doppelbürstenset, welches
sowohl Chemikalien als auch deionisiertes Wasser in beliebiger,
von dem Wafer-Verfahren vorgegebener Kombination abgeben kann. Die
Trockner-Einheit ist ferner konfiguriert, sowohl Chemikalien als
auch deionisiertes Wasser abzugeben, und in der vertikalen Orientierung
kann das Wafer-Herstellungssystem eine Umgebung umfassen, die progressiv
sauberer wird, wenn der Wafer in dem System höher voranschreitet. Somit kann
die erste Bürstenoperation
die stärkste
sein und nachfolgende Ätz-,
Reinigungs- und Spülvorgänge können bei
reineren Bedingungen ausgeführt
werden, wobei die nachfolgenden Operationen in dem vertikal orientierten
System höher
angeordnet sind.
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Schließlich bietet
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gegenüber dem
Stand der Technik ein effizienteres Verfahren mit erhöhtem Durchsatz.
Ein einziger Roboter kann Wafer in die Bürsten-Einheit des Wafer-Herstellungssystems
laden und Wafer von der Trockner-Einheit ausladen. Bei einer vertikalen
Orientierung können
mehrere Wafer-Herstellungssysteme implementiert werden, um Ressourcen
auf kleineren Bodenflächenbereichen
zu teilen, um die erzielten Einsparungen und die Effizienz zu maximieren.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den
beigefügten
Zeichnungen, welche beispielhaft die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen, offenkundig.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung ist anhand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen leicht verständlich.
Um diese Beschreibung zu vereinfachen bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche Strukturelemente.
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1A zeigt
eine vertikal orientierte Wafer-Bürsten/Trockner-Einheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1B veranschaulicht
die Belade/Endlade-Stellung der Trockner-Einheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1C zeigt
die Trockner-Einheit in der geschlossenen Stellung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2A zeigt
eine perspektivische Vorder- und Seitenansicht der Bürsten-Einheit
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2B veranschaulicht
den Übergang
des Wafers aus der Bürsten-Einheit
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3A veranschaulicht
die Wäscher-Bürstenanordnung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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3B zeigt
eine detaillierte Ansicht des Kantenhalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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3C zeigt,
wie der Wafer gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung angehoben wird.
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4A-4C zeigen
eine Seitenansicht der Trockner-Einheit
in jeder der drei Stellungen, und zwar detailliert für die Wafer-Stellung
in der geöffneten,
der Belade/Entlade- und der geschlossenen Stellung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5 ist
eine grafische Darstellung eines Wafer-Herstellungsprozesses gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6A zeigt
eine detaillierte Ansicht des Trockners gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6B und 6C zeigen
eine perspektivische Draufsicht eines Trockners gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Es
wird eine Erfindung für
eine Wafer-Bearbeitungsausrüstung, nämlich ein
Wafer-Bürsten-Reinigen,
-Ätzen,
-Spülen
und -Trocknen beschrieben. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst ein Wafer-Herstellungssystem
eine Wafer-Bürsteinheit bzw.
Wafer-Reinigungseinheit, die zum Aufnehmen eines Wafers und anschließendem internen
Transport des Wafers zu einer Trockner-Einheit konfiguriert ist.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Trockner-Einheit über der
Wafer-Bürsteinheit
angeordnet. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche
spezielle Details angegeben, um ein vollständiges Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es ist jedoch für
den Fachmann verständlich,
dass die vorliegende Erfindung ohne einige oder sämtliche
dieser speziellen Details ausgeführt
werden kann. Bei anderen Beispielen sind bekannte Verfahrensoperationen nicht
detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verkomplizieren.
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1A zeigt
eine vertikal orientierte Wafer-Bürsten/Trockner-Einheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, ist eine Trockner-Einheit 104 über einer
Bürsten-Einheit 102 befestigt
und als ein Wafer-Herstellungssystem 100 integriert.
Die Befestigung der Trockner-Einheit 104 über der
Bürsten-Einheit 102 kann
auf eine beliebige Anzahl von Wegen durchgeführt werden. Beispielsweise
kann die Trockner-Einheit 104 mit einem Abschnitt der Bürsten-Einheit 102 verschraubt
werden, sie kann an einer Gehäusehalterung
befestigt sein, sie kann an einer Wand befestigt sein oder sie kann
unter Verwendung geeigneter Halterungen federnd über der Bürsten-Einheit 102 angeordnet
sein. In jedem Falle ist die Trockner-Einheit 104 derart über der
Bürsten-Einheit 102 angeordnet,
dass wertvolle Reinraumfläche
eingespart wird und andere Vorteile erzielt werden, wie es nachfolgend
beschrieben wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Trockner-Einheit ein bewegbares Trocknergehäuse 104a,
welches konfiguriert ist, sich zu oder von einem ortsfesten Trocknergehäuse 104b zu
bewegen, um die Stellungen offen, geschlossen und Beladen/Entladen
zu definieren, welche detaillierter nachfolgend beschrieben sind. 1A zeigt
die Trockner-Einheit 104 des Wafer-Herstellungssystems 100 in
der geöffneten
Stellung. Das ortsfeste Trocknergehäuse 104b ist an einer
Systemstützstruktur 106 befestigt,
die sich sowohl über
die Trockner-Einheit 104 als auch die Bürsten-Einheit 102 des
Systems 100 erstreckt und diese stützt. Eine Stützbefestigung 106a ist
bei einem Ausführungsbeispiel
zwischen der Bürsten-Einheit 102 und
der ortsfesten Trocknergehäuse 104 angeordnet.
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Ein
Wafer 110 ist als die Trockner-Einheit 104 durch
eine zweite Schlitzöffnung 102C in
der Bürsten-Einheit 102 betretend
gezeigt. Finger 105b, 105c sind zum Stützen des
Wafers 110 in der Trockner-Einheit 104 konfiguriert,
und ein Schwenkfinger 105a ist konfiguriert, auf den Rand
des Wafers 110 zu schwenken, um den Wafer 110 in
seiner Halterung zu sichern.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Wafer 110 von einem Kantenhalter 114 an
einer Hebestange 112, die von einer Hebestangensteuereinrichtung 108 angetrieben
ist, durch die Bürsten-Einheit 102 gehoben.
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Der
Wafer 110 tritt durch eine erste Schlitzöffnung 102g,
die in der Frontplattentür 102a angeordnet
ist, in die Bürsten-Einheit 102 ein.
Die erste Schlitzöffnung 102g ist
konfiguriert, durch eine Schiebetür 102b geöffnet und
geschlossen zu werden, die in der erforderlichen Richtung 102b' verschoben wird,
um die erste Schlitzöffnung 102g zu öffnen oder zu
versiegeln. Allgemein wird ein zu bearbeitender Wafer 110 durch
die erste Schlitzöffnung 102g in
das Wafer-Herstellungssystem 110 eingeführt, und die Schiebetür 102b schließt, um das
System abzudichten. Der Wafer 110 wird in der Bürsten-Einheit 102 gewaschen
und anschließend
von einem Kantenhalter 114, der an einer Hebestange 112 befestigt
ist, zu der Trockner-Einheit 104 gehoben. Der Wafer 110 verlässt die
Bürsten-Einheit 102 durch
die zweite Schlitzöffnung 102c und
wird in die Trockner-Einheit 104 überführt, wenn
diese in der Geöffnet-Stellung ist,
wie es in 1a gezeigt ist. Der Wafer 110 wird in
der Trockner-Einheit 104 befestigt und durch die Finger 105b, 105c und
den Schwenkfinger 105a gesichert. Der Wafer wird in der
Trockner-Einheit 104 getrocknet, und ein sauberer und getrockneter
Wafer 110 wird aus dem Wafer-Herstellungssystem 100 entfernt.
Wie hier verwendet, soll der Begriff Trocknen als eine Anzahl von
möglichen
Arbeitsvorgängen umfassend
verstanden werden, wie beispielsweise Drehen eines Wafers, Besprühen eines
Wafers, Aufbringen von Chemikalien auf einen Wafer und anschließendes Besprühen des
Wafers (beispielsweise um ein Ätzen
mit Chemikalien wie beispielsweise HF auszuführen), und ferner einfaches
Trocknen. Daher sollen die Begriffe "Trocken", "Trocknen", "Trockner", "Trockner-Einheit" und "Trocknersystem" verwendet und interpretiert
werden, sämtliche
oder eine Kombination der hier definierten Arbeitsvorgänge zu umfassen
und solche mit ähnlichen
Anwendungen.
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1B veranschaulicht
die Beladen/Entladen-Stellung der Trockner-Einheit 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Er findung. Wie es zu sehen ist, bewegt sich das bewegbare Trocknergehäuse 104a in
die Richtung des ortsfesten Trocknergehäuses 104b. Der Wafer 110,
der vollständig
in der Trockner-Einheit 104 ist,
wird von Fingern 105b und 105c gestützt. Ein
Schwenkfinger 105a schwenkt von einer angehobenen und entriegelten
Stellung abwärts,
um an dem Rand des Wafers 110 befestigt zu werden, wodurch
der Wafer in einer Befestigung durch die Finger 105b, 105c und
den Schwenkfinger 105a gesichert ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die Beladen/Entladen-Stellung
eine zweistufige Stellung. Bei einer ersten Stufe der Beladen-Stellung
wird der Wafer 110 von dem Kantenhalter 114 in
die Trockner-Einheit 104 angehoben, und zwar in eine Stellung,
in welcher der untere Rand des Wafers 110 geringfügig über den
Fingern 105 und 110 angeordnet ist. Das bewegbare
Gehäuse 104a wird
dann derart angeordnet, dass die Finger 105b und 105c unter dem
unteren Rand des Wafers 110 positioniert werden, und zwar
in einer Stellung, in der der Wafer 110 an der Kante gehalten
wird, wenn dieser abgesenkt wird. Bei einer zweiten Stufe der Beladen-Stellung wird
der Wafer 110 dann auf die Finger 105b und 105c abgesenkt
und der Schwenkfinger 105a schwenkt abwärts, um den oberen Rand des
Wafers 110 zu sichern und den Arbeitsvorgang des Befestigens
des Wafers 110 in der Trockner-Einheit 104 zu beenden.
Der Kantenhalter 114 wird aus der Trockner-Einheit 104 entfernt,
so dass das bewegbare Trocknergehäuse in die Geschlossen-Stellung
weiterbewegt werden kann.
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1C zeig
die Trockner-Einheit 104 in der Geschlossen-Stellung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das bewegbare Trocknergehäuse 104a ist
derart angeordnet, dass es mit dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b zusammentrifft
und überlappt
und die Trockner-Einheit 104 abdichtet. Der Wafer 110 ist
in der abgedichteten Trockner-Einheit 104 gezeigt, und
zwar befestigt an den Fingern 105b und 105c und
gesichert von dem Schwenkfinger 105a.
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2a zeigt
eine perspektivische Vorder- und Seitenansicht der Bürsten-Einheit 102 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Die Frontplattentür 102a ist in der
geöffneten Stellung
gezeigt, welche einen Zugriff auf die verschiedenen Komponenten
der Bürstenanordnung
ermöglicht.
Die erste Schlitzöffnung 102g ist
in der Vorderplattentür 102a angeordnet.
Während
Reinigungsvorgängen
befindet sich die Vorderplattentür 102g in
der geschlossenen Stellung, und der Wafer 110 wird durch
die erste Schlitzöffnung 102g in
die Reinigungseinheit 102 eingeführt.
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Die
zweite Schlitzöffnung 102c ist
in der Deckplatte 102f im obersten Teil der Reinigungseinheit 102 gezeigt.
Eine obere Tür 102d ist
in einer Geöffnet-Stellung
gezeigt, und zwar mit gerichteten Pfeilen, die eine Bewegungsrichtung
der oberen Tür 102d in
die geöffnete
oder geschlossene Stellung anzeigen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die obere Tür 102d ist
mit einer Positionierstange 102e verbunden dargestellt,
die die Bewegung der oberen Tür 102d steuert.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die Stellung der oberen Tür 102d durch
Stifte oder andere, unten an dem bewegbaren Trocknergehäuse (104a, 1B-1C) befestigten
Einrichtungen gesteuert, die die Stellung der oberen Tür 102d gemäß der Stellung
des bewegbaren Trocknergehäuses 104a positionieren.
Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die obere Tür 102d in
der Reinigungseinheit 102 angeordnet, und wird mit bekannten
mechanischen Operationen innerhalb der Reinigungseinheit 102 positioniert.
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Innerhalb
der Reinigungseinheit 102 sind vier Bürsten 120 gezeigt,
die symmetrisch konfiguriert sind, so dass zwei Bürsten 120 an
entgegengesetzten Seiten des Wafers 110 über zwei
Bürsten 120 an
entgegengesetzten Seiten des Wafers 110 angeordnet sind.
Die zwei der oberen Platte 102f nahesten Bürsten 120 definieren
einen oberen Satz von Bürsten 120 und
die zwei Bürsten
unter dem oberen Satz von Bürsten 120 definieren
einen unteren Satz von Bürsten 120. Über jeder
Bürste 120 ist
ein Verteiler mit mehreren Düsenköpfen gezeigt,
die derart konfiguriert sind, dass sie über jeder Bürste 120 eine Sprüheinrichtung
bilden. Während
des Reinigungsvorgangs sind die Bürsten 120 derart konfiguriert, dass
sie entgegengesetzte Seiten der Wafer 110 paarweise reinigen,
so dass der untere Satz von Bürsten 120 in
Kontakt mit dem Wafer 110 angeordnet ist und einen Reinigungsvorgang
an dem Wafer 110 ausführt,
während
der obere Satz von Bürsten 120 von
dem Wafer 110 zurückgezogen
ist. Die Reinigungseinheit 102 ist derart konfiguriert,
dass der obere Satz von Bürsten 120 dann
derart positioniert wird, der obere Satz von Bürsten 120 in Kontakt
mit dem Wafer 110 ist und einen Reinigungsvorgang an dem
Wafer 110 ausführt,
und der untere Satz von Bürsten 120 von
dem Wafer 110 zurückgezogen
ist. Ein Satz von Sprüheinrichtungen 120 ist
jeder Bürste 120 zugeordnet
und verbleibt bei einer ortsfesten Stellung relativ zu jeder Bürste 120.
Die ortsfeste Stellung befindet sich oberhalb jeder Bürste, und
die Sprüheinrichtungen 122 stellen
das Fluid für
den Reinigungsvorgang, das Fluid für die Reinigung oder das Fluid
zum Ätzen,
je nach Erfordernis, bereit.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung fördert
die vertikale Ausrichtung des Reinigungsvorgangs ein schmutzig-zu-sauber-Fortschreiten
bei dem Reinigungsprozess. Bei einem schmutzig-zu-sauber-Fortschreiten
wird der Vorgang sauberer, je höher
der Reinigungsvorgang des Wafer-Prozesses in der Reinigungseinheit 102 fortschreitet.
Beispielsweise beginnt der untere Satz von Bürsten den Vorgang durch Ausführen eines
Reinigungsprozesses und Verwenden von beispielsweise einer Chemikalien/deionisiertes
Wasser-Lösung (beispielsweise
Fluorwasserstoffsäure
(HF) oder andere derartige Chemikalien) zum Ausführen eines anfänglichen
Reinigungsvorgangs. Wie oberhalb beschrieben, ist der obere Satz
von Bürsten 120 von dem
Wafer 110 zurückgezogen,
während
der untere Satz in Kontakt mit dem Wafer 110 ist und einen
Reinigungsvorgang ausführt.
Die Sprüheinrichtungen 122,
angeordnet über
den Bürsten 120,
können
deionisiertes Wasser oder Chemikalien in den Prozess einführen. Alternativ
können
die Chemikalien oder deionisiertes Wasser über die Bürsten eingebracht werden.
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Nachdem
ein erster Reinigungsvorgang unter Verwendung des unteren Satzes
von Bürsten 120 beendet
ist, wird der obere Satz von Bürsten 120 zu dem
Wafer bewegt, wobei der untere Satz von Bürsten 120 fortbewegt
wird. Unter Verwendung des oberen Satzes von Bürsten 120 kann ein
zweiter Reinigungsvorgang ausgeführt
werden. Beispielsweise kann der zweite Reinigungsvorgang die Verwendung einer
anderen Chemikalie (beispielsweise einer schwächeren) oder deionisiertem
Wasser zum Entfernen der meisten Chemikalien und Partikel umfassen.
Darüber
hinaus können
die Sprüheinrichtungen 122 ferner
beim Entfernen sämtlicher
Chemikalien und/oder Partikel unterstützen.
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2B veranschaulicht,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, den Übergang
des Wafers 110 aus der Reinigungseinheit 102.
Der Wafer 110 wird durch die Reinigungseinheit 102 von
dem an der Hebestange 112 befestigten Kantenheber 114 durch
die Reinigungseinheit 102 gehoben. Die obere Tür 102d muss
sich dabei in der Offen-Stellung befinden, was ermöglicht,
dass der Wafer 110 die Reinigungseinheit 102 durch
den oberen Schlitz 102c in der oberen Platte 102f verlässt. Beim
Verlassen der Reinigungseinheit 102 geht der Wafer in die
Trockner-Einheit 104 über,
wie es detaillierter nachfolgend beschrieben wird.
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3A veranschaulicht
die Reinigungsbürstenanordnung 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Reinigungsbürstenanordnung 200 umfasst
vier Bürsten 120,
die als ein oberer Satz von Bürsten 120 und
ein unterer Satz von Bürsten 120 konfiguriert
sind, wie es oberhalb definiert ist. Während des Reinigungsvorgangs
sind die Bürsten 120 konfiguriert,
zu rotieren, um den gewünschten Reinigungsvorgang
auszuführen.
Wie es oberhalb beschrieben ist, ist zu einer beliebigen Zeit lediglich der
obere Satz von Bürsten 120 oder
der untere Satz von Bürsten 120 in
Kontakt mit einem Wafer 110 und führt einen Reinigungsvorgang
aus. Wenn der untere Satz von Bürsten
einen Reinigungsvorgang ausführt, ist
der obere Satz von Bürsten
von dem Wafer 110 zurückgezogen.
Wenn der obere Satz von Bürsten einen
Reinigungsvorgang ausführt,
ist der untere Satz von Bürsten 120 von
dem Wafer 110 zurückgezogen.
Das Anordnen und Drehen der Bürsten
wird von einer Bürstensteueranordnung 202 gesteuert.
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Der
Wafer 110 wird während
des Reinigungsvorgangs von Wafer-Antriebsrollen 206a, 206b abgestützt. Die
Wafer-Antriebsrollen 206a, 206b sind an
Rollenarmen 204a, 204b befestigt. Zusätzlich dazu,
dass der Reinigungsvorgang durch die Drehung der Bürsten 120 gegen
den Wafer 110 ausgeführt wird,
bedingen die Wafer-Antriebsrollen 206a, 206b eine
Drehung des Wafers 110. Während des Reinigungsvorgangs
ist der Kantenhalter 114 von dem Wafer 110 zurückgezogen.
Die Wafer-Antriebsrollen 206a, 206b stützen den
Wafer 110 und, angetrieben von einem Motor 208,
drehen den Wafer 110. Der Wafer 110 kann ferner
aufwärts
und abwärts
bewegt werden, um ein exzentrisches Reinigen durch Anheben und Absenken
der Rollenarme 204a, 204b auszuführen.
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Wenn
der Reinigungsvorgang beendet ist, wird der Kantenhalter 114 den
von der Hebestange 114, welche von einer Hebestangesteuereinrichtung 108' angetrieben
wird, in Position gehoben. Die Hebestangesteuereinrichtung 108' ist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Servomotor, bei anderen Ausführungsbeispielen
kann jedoch ein pneumatischer, hydraulischer Linearaktuator oder
eine beliebige geeignete mechanische Einrichtung zum steuerbaren
Anheben und Absenken des Wafers 110 durch die Reinigungseinheit 102 und
zur oberhalb gelegenen Trockner-Einheit 104 (siehe 1) verwendet werden.
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3B zeigt
eine detaillierte Ansicht des Kantenhalters 114 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Kantenhalter 114 ist an einem Ende der
Hebestange 112 befestigt und ist konfiguriert, den Wafer 110 bei
einem kleinen Abschnitt der Kante des Wafers 110 zu stützen. Das
Innere des Kantenhalters 114 ist, wie es in der Querschnittsdarstellung
zu sehen ist, in einer V-Form ausgebildet. Das Design ist zum Minimieren
des Kontaktbereiches mit der Oberfläche des Wafers 110 (beispielsweise
der aktive Bereich) konfiguriert, während eine ausreichende Abstützung zum
Heben des Wafers 110 durch die Reinigungseinheit 102 und
Anordnen dieses in der Trockner-Einheit 104,
wie es oberhalb beschrieben ist, bereitgestellt wird.
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3C zeigt,
wie der Wafer 110 angehoben wird, und zwar gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Bei dem Ende des Reinigungsvorgangs wird
der Kantenhalter 114 von der Hebestange 112 angehoben,
welche von der Hebestangensteuereinrichtung 108' und 108 angetrieben wird.
Wenn der Kantenhalter zum Abstützen
des Wafers 110 angeordnet ist, werden die Bürsten 120 von der
Bürstensteueranordnung 202 zurückgezogen. Die
Hebestange 112 schreitet fort, den Kantenhalter 114 in
Richtung 210a anzuheben, was dazu führt, dass der Wafer 110 durch
die Reinigungsbürstenanordnung 200 in
Richtung 200b angehoben wird. Beim Heben des Wafers 110 wird
die Abstützung
für den Wafer 110 von
den Wafer-Antriebsrollen 206a, 206b an den Kantenhalter 114 übertragen,
und auf diese Weise wird der Wafer durch die Reinigungseinheit 102 zu
der oberhalb gelegenen Trockner-Einheit 104 gehoben.
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Wie
es oberhalb unter Bezugnahme auf die 1A-1C beschrieben
ist, weist ein Ausführungsbeispiel
der Trockner-Einheit 104 drei
Stellungen auf: geöffnet,
beladen/entladen und geschlossen. Die 4A-4C zeigen
eine Seitenansicht der Trockner-Einheit 104, und zwar in
jeweils einer der drei Stellungen, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, detailliert die Wafer-Stellung in der geöffneten,
der beladen/entladen bzw. der geschlossenen Stellung. In 4A befindet
sich die Trockner-Einheit 104 in der Geöffnet-Stellung. Das bewegbare
Trocknergehäuse 104a befindet
sich bei dem größtmöglichen
Trennungsabstand (Doffen) vor dem ortsfesten
Trocknergehäuse 104b.
Die einzige Richtung, in der das bewegbare Trocknergehäuse 104a von
dieser Stellung aus bewegt werden kann (beispielsweise während des
Betriebs) ist hin zu dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b, und diese
Bewegung ist durch einen Richtungspfeil 252 dargestellt. Der
Wafer 110 ist in der Seitenansicht als von dem Kantenhalter 114 an
dem Ende der Hebestange 112 abgestützt gezeigt. Der Schwenkfinger 105 ist
in der angehobenen oder entriegelten Stellung gezeigt. Die Finger 105b, 105c sind
durch eine einzige Struktur von der Seite dargestellt.
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Die
detaillierte Darstellung des Wafers nach 4a zeigt,
dass der Wafer 110 tatsächlich über den
Fingern 105b, 105c angeordnet ist, welche durch Punkte
auf einer Platte 250 dargestellt sind. Aus dieser Stellung
kann das bewegbare Trocknergehäuse 104a in
die Beladen/Entladen-Stellung fortschreiten.
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4B zeigt
die Beladen/Entladen-Stellung. Das bewegbare Trocknergehäuse 104a hat
sich zu einer Stellung näher
bei dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b bewegt,
wobei die Distanz zwischen den Gehäusen nun durch DL/U dargestellt
ist. Aus der Beladen/Entladen-Stellung kann das bewegbare Trocknergehäuse 104a entweder
von oder zu dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b bewegt werden,
wie es durch den Zweirichtungspfeil 254 dargestellt ist.
In der Beladen/Entladen-Stellung ist der Wafer 110 auf den
Fingern 105b, 105c angeordnet, und der Schwenkfinger 105a schwenkt
von einer angehobenen entriegelten Stellung abwärts, um den Rand des Wafers
zu befestigen, wodurch der Wafer in einer Halterung durch die Finger 105b, 105c und
den Schwenkfinger 105a gesichert wird. Wie es in der detaillierten
Wafer-Ansicht zu sehen ist, ist der Wafer von dem Schwenkfinger 105a und
den Fingern 105b, 105c an der Platte 250 befestigt
und gesichert. Die Hebestange 112 zieht dann den Kantenhalter 114 von
dem Wafer 110 weg und aus der Trockner-Einheit 104 heraus.
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4C zeigt
die Trockner-Einheit 104 in der geschlossenen Stellung.
Das bewegbare Trocknergehäuse 104a ist
mit dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b verbunden,
was die Trocknereinheit 104 abdichtet. Wie es detaillierter
nachfolgend beschrieben wird, ist der Wafer 110 durch den
Schwenkfinger 105a und die Finger 105b, 105c sicher
an der Platte 250 befestigt und in dem ortsfesten Trocknergehäuse-Abschnitt 104b der
abgedichteten Trockner-Einheit 104 angeordnet.
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5 ist
eine grafische Darstellung eines Wafer-Herstellungsverfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Wafer 110 wird von einem
Endeffektor manipuliert (beispielsweise zu oder von gewünschten
Positionen bewegt), und der Wafer wird an dem Endeffektor 304 mit tels
Vakuumhalter 306 oder einer anderen derartigen Einrichtung
oder Verfahren zum Sichern eines Wafers an einem Endeffektor 304 oder
anderen zum effektiven Transportieren von Wafern beim Einhalten von
Reinraum-Standard und -Integrität
gestalteten Roboterarmen an dem Endeffektor 304 gesichert. Der
Wafer 110 wird in die Reinigungseinheit 110 eingeführt 302a und
in der Reinigungsanordnung angeordnet 302b. Bei einem Ausführungsbeispiel
werden mehrere Reinigungsprozesse ausgeführt, wobei jeder Prozess dazu
führt,
dass der Wafer sauberer und sauberer wird. Nachdem der Reinigungsprozess
beendet ist, wird der Wafer in die oberhalb angeordnete Trockner-Einheit 104 übergeben 302c (aus
der Reinigungseinheit 102) und für den Trocknungsprozess angeordnet 302d.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen
die in der Trockner-Einheit 104 beendeten Prozesse ein
Drehen des Wafers 110, Besprühen des Wafers 110, Ätzen des
Wafers 110, Trocknen des Wafers 110 und ähnliches.
Nach der Beendigung des Trocknungsprozesses wird der Wafer 110,
der an dem Endeffektor durch Vakuumhalterungen 306 oder eine
andere derartige Sicherungsvorrichtung oder -verfahren, wie oben
beschrieben, gesichert ist, von dem Endeffektor 304 entnommen 302e.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Endeffektor 304 an dem gleichen Roboter wie der
Endeffektor 304, der den Wafer 110 zu Beginn des
veranschaulichten Wafer-Herstellungsprozesses 300 einführt, 302a,
befestigt. Wahlweise können
zwei oder mehr Endeffektoren verwendet werden.
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6A zeigt
eine detaillierte Ansicht des Trockners 104 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Wie oberhalb beschrieben umfasst der Trockner 104 ein
bewegbares Trocknergehäuse 104a und
ein ortsfestes Trocknergehäuse 104b.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist das bewegbare Trocknergehäuse 104a mechanisch
bei einer Geöffnet-,
einer Beladen/Entladen- oder einer Geschlossen-Stellung mechanisch
positioniert. Der Wafer 110 wird in den Trockner 104 übergeben,
wie es oberhalb beschrieben wurde, und wird an der Platte 250 befestigt
und mit Fingern 105 gesichert. Die Platte 250 ist
unter Verwendung eines Befestigungsblockes 354 an einem
Drehmotor 352 befestigt und konfiguriert, sich mit dem
darauf ge sicherten Wafer zu drehen. Wie es in 6A gezeigt
ist, wird ein Satz von Düsen 350 bereitgestellt,
um ein Sprühfluid
auf die Rückseite
des Wafers 110 zu leiten.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Wafer 110 in den Trockner 104 übergeführt, wenn
der Trockner 104 in der Geöffnet-Stellung ist. Der Wafer 110 wird
nach Beendigung des Reinigungsvorgangs durch die Reinigungseinrichtung 102 (siehe 1A) gehoben,
und tritt in den Trockner 104, der oberhalb der Reinigungseinrichtung 104 angeordnet
ist, ein, während
der Trockner 104 in der Geöffnet-Stellung ist. Das bewegbare
Trocknergehäuse 104 wird
in die Beladen Entladen-Stellung bewegt und der Wafer 110 wird
an der Platte 250 unter Verwendung der Finger 105 befestigt,
wie es oberhalb unter Bezugnahme auf die 1A-1C beschrieben
wurde. Die aktive Seite (beispielsweise die Seite mit darauf hergestellten
Einrichtungen) des Wafers 110 wird derart angeordnet, dass
sie dem bewegbaren Trocknergehäuse 104a gegenübersteht,
und sobald der Wafer 110 befestigt ist, wird das bewegbare
Trocknergehäuse 104a erneut
bewegt, um mit dem ortsfesten Trocknergehäuse 104b ineinander
zu greifen und den Trockner 104 in einer geschlossenen
Stellung abzudichten.
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In
der geschlossenen Stellung ist der Trockner 104 konfiguriert,
einen beliebigen eines Dreh-, Besprüh-, Ätz- oder Trocknungsvorgangs
an den Wafer 110 auszuführen.
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6B und 6C zeigen
eine perspektivische Draufsicht eines Trockners 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 6B zeigt den Trockner 104 in
der Beladen/Entlanden-Stellung und 6C zeigt
den Trockner 104 in der geschlossenen Stellung. Bei einem
Ausführungsbeispiel
ist ein Servomotor 359 auf der Seite des Trockners 104 angeordnet
und steuert die Positionierung des bewegbaren Trocknergehäuses 104a.
In der Beladen/Entladen-Stellung (6B) ist
der Wafer 110 unter Verwendung der Finger 105b, 105c an
der Platte 250 befestigt. Wie oberhalb beschrieben, wird
ein Schwenkfinger 105a verwendet, um den Wafer 110 in
der Halterung zu sichern. Sobald der Wafer 110 angeordnet ist
und der Kantenhalter 114 (siehe 3A-3B) von
dem Trockner 104 zurückge zogen
ist, bewegt der Servomotor 359 das bewegbare Gehäuse 104 zu dem
ortsfesten Gehäuse 104b und
in die geschlossene Stellung. Die Rückseite des Wafers 110 ist
die Seite, die in dem ortsfesten Gehäuse 104b gegenübersteht,
und diese wird von einem Satz von Düsen 350 besprüht, die
ein Sprühfluid
oder eine Bearbeitungschemikalie ausrichten. Die aktive Seite des
Wafers 110 steht der Platte 250 gegenüber und
wird von Düsen 358,
die ein Fluid auf die Seite des Wafers 110 richten, besprüht (oder
gefolgt von einer Besprühung,
geätzt).
Die 6B-6C zeigen eine repräsentative
Düse 358,
die das Fluid auf die aktive Seite des Wafers 110 gemäß einem
Ausführungsbeispiel richtet,
und die Düsen 358 können an
einer beliebigen geeigneten Stelle oder auf eine beliebige geeignete
Konfiguration gemäß den Bedürfnissen
des gewünschten
Prozesses und der Seite des Wafers 110 angeordnet sein.
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In
den 6B-6C ist ein Abfluss 360 zum
Entfernen von Fluid aus der Trockner-Einheit 104 gezeigt.
Ein Abfluss 360 ist in der Trocknungsumgebung notwendig,
um Fluide zu entfernen, aber bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wäre dieser
bei einer Draufsicht nicht sichtbar, da ein Abfluss 360 am
effektivsten wäre,
wenn er in dem untersten Abschnitt des Trockners 104 angeordnet
ist.
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Sobald
ein Wafer 110 das Herstellungssystem 110 durchlaufen
hat, kann der Wafer andere bekannte Fabrikationsvorgänge durchlaufen.
Diese Vorgänge
umfassen, wie es bekannt ist, Abscheidung oder Bedampfung von bzw.
mit Oxid-Materialien und leitfähigen
Materialien (beispielsweise Aluminium, Kupfer, Mischungen und ähnliches).
Der Prozess, bekannt als der "Rückseiten"-Prozess, umfasst
ferner Ätz-Vorgänge. Diese Ätz-Vorgänge sind derart
gestaltet, ein Netzwerk von Metallisierungsleitungen, Bohrungen
und anderen zum Definieren der Verbindungsstruktur einer integrierten
Schaltungseinrichtung notwendigen geometrischen Muster zu definieren.
Zwischen diesen Vorgängen
sind ebenfalls einige chemisch-mechanische Polier (CMP)-Vorgänge notwendig,
um die Oberfläche
zu planerisieren, um eine effizientere Herstellung zu ermöglichen.
Nach einem beliebigen dieser Vorgänge muss der Wafer gereinigt
und ge trocknet werden, bevor er zu einem nächsten Vorgang bei dem Prozess des
Herstellens einer integrierten Schaltungseinrichtung fortschreitet.
Nach Beendigung wird der Wafer in Chips geschnitten, wobei jeder
Chip einen integrierten Schaltkreischip darstellt. Die Chips werden dann
in geeigneten Gehäusen
angeordnet und in eine gewünschte
Endeinrichtung integriert, wie beispielsweise ein Unterhaltungselektronik-Endprodukt.
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Während diese
Erfindung in Form von verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben worden ist, ist verständlich, dass der Fachmann beim
Lesen der vorstehenden Beschreibung und Studieren der Zeichnung
verschiedene Abwandlungen, Hinzufügungen, Permutationen und Äquivalente
davon realisieren wird.