-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung:
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsvorrichtung
zum Reinigung von Werkstücken,
die einen hohen Grad an Reinheit haben müssen, beispielsweise ein Halbleiter-Wafer,
ein Glassubstrat, eine Flüssigkristallanzeige
oder Ähnliches.
-
Beschreibung des Standes der Technik:
-
Da
Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren immer höher integriert
werden, wurden Schaltungsverbindungen auf den Halbleitersubstraten
immer feiner und die Distanz zwischen diesen Schaltungsverbindungen
wird kleiner. Wenn Halbleiter-Wafer bearbeitet werden, tendieren
kleine Partikel, wie beispielsweise Partikel von Halbleitermaterial,
Staubpartikel, eindringende kristalline Partikel oder Ähnliches
oft dazu, an den gerade verarbeiteten Halbleiter-Wafern anzuhaften.
Wenn ein größerer Partikel
als die Distanz zwischen Verbindungen auf einem Halbleitersubstrat
vorhanden ist, dann wird der Partikel Verbindungen auf dem Halbleitersubstrat kurzschließen. Daher
müssen
irgendwelche unerwünschten
Partikel auf einem Halbleitersubstrat ausreichend kleiner als die
Distanz zwischen den Verbindungen auf dem Halbleitersubstrat sein.
Ein solches Problem und eine solche Anforderung sind ebenfalls bei
der Verarbeitung von anderen Werkstücken vorhanden, einschließlich einem
Glassubstrat, welches als eine Maske, als eine Flüssigkristallanzeige
usw. zu verwenden ist. Um die obigen Anforderungen zu erfüllen, sind
einige Reinigungsverfahren praktisch angewandt worden, um feine
Partikel oder Submikronpartikel von Halbleiter-Wafern zu entfernen.
-
Es
ist beispielsweise bis jetzt eine Praxis gewesen, eine Nylon-Bürste oder
eine Mohair-Bürste oder Ähnliches
oder einen Schwamm aus Polyvinylalkohol (PVA) zu verwenden, um einen
Oberfläche eines
Halbleiter-Wafers zu reinigen. Dieser Prozess wird Scrubbing- bzw.
Scheuerreinigungsprozess genannt. Weiterhin gab es andere Praktiken,
wobei eine davon ein Ultraschallreinigungsprozess ist, bei dem Wasser
mit darin eingebrachter Ultraschallschwingungsenergie auf eine Oberfläche eines
Halbleiter-Wafers geliefert wird, wobei eine andere davon ein Kavitationsstrahlreinigungsprozess
ist, bei dem Wasser mit hohem Druck, welches Kavitation bzw. Kavitationsbläschen darin
enthält,
auf eine Oberfläche
eines Halbleiter-Wafers geliefert wird. Auch ist ein Reinigungsprozess
in der Technik bekannt, der zwei oder drei der obigen Prozesse kombiniert.
-
4 der
beigefügten
Zeichnungen zeigt eine bekannte Scrubbing- bzw. Scheuerreinigungsvorrichtung
zur Reinigung eines Halbleiter-Wafers. Wie in 4 gezeigt,
hat die Scheuerreinigungsvorrichtung eine Vielzahl von vertikalen
Spindeln 1 (in 4 sechs Stück), um eine Umfangskante eines Halbleiter-Wafers
W zu tragen und den Halbleiter-Wafer W zu drehen, einen Bürstenarm 2,
der über dem
Halbleiter-Wafer W angeordnet ist und sich diametral in einer Richtung über den
Halbleiter-Wafer W und parallel dazu erstreckt, einen Bürstenbetätigungsmechanismus 3 zur
vertikalen Bewegung des Bürstenarms 2,
wie durch den Pfeil G angezeigt, und zum Drehen des Bürstenarms 2 um
seine Achse, wie durch den Pfeil F gezeigt, und eine Reinigungsflüssigkeitsdüse 4,
um eine Reinigungsflüssigkeit,
wie beispielsweise deionisiertes Wasser (reines Wasser) zu einer
zu reinigenden Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W zu liefern. Der Bürstenarm 2 hat eine Bürste an
seiner gesamten zylindrischen Oberfläche. Der Halbleiter-Wafer W
hat eine flache Orientierung, die durch Abschneiden eines Teils
seiner kreisförmigen
Umlaufkante gebildet wird.
-
Die
Spindeln 1 sind im Wesentlichen in gleichen Intervallen
auf einem Kreis um den Halbleiter-Wafer W positioniert. Da der Bürstenarm 2 in Gleitkontakt
mit der gesamten Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W gehalten werden muss, hat der Bürstenarm 2 eine
größere axiale
Länge als
die maximale Abmessung oder der maximale Durchmesser des Halbleiter-Wafers
W. Der Bürstenarm 2 ist
so angeordnet, dass er physisch nicht mit den Spindeln 1 in Gegenwirkung
kommt.
-
Der
Halbleiter-Wafer W wird zur Scrubbing- bzw. Scheuerreinigungsvorrichtung
von außerhalb der
Scheuerreinigungsvorrichtung geliefert. Ein Verfahren zum Liefern
des Halbleiter-Wafers W zur Scheuerreinigungsvorrichtung wird unten
be schrieben. Die Spindeln 1 werden von der in 4 gezeigten
Position weg verschoben. In einem solchen Zustand wird der Halbleiter-Wafer
W durch eine Roboterhand 5 von einer diametral gegenüberliegenden Position
entfernt vom Bürstenbetätigungsmechanismus 3 entlang
der Längsachse
des Bürstenarms 2 zu einer
Position über
den Spindeln 1 geführt.
Die Roboterhand 5 hat einen im Wesentlichen rechteckig
geformten Tragteil 5a zum Tragen des Halbleiter-Wafers
W und Führungsteile 5b, 5b,
die vom Tragteil 5a vorstehen, um mit der Außenumfangskante
des Halbleiter-Wafers W in Eingriff zu kommen. Die Breite des Tragteils 5a wird
so eingestellt, dass sie kleiner ist als die Beabstandung zwischen
benachbarten Spindeln von den Spindeln 1. Das hintere Ende
der Roboterhand 5 ist mit einem (nicht gezeigten) Roboter
verbunden. Die Roboterhand wird dann abgesenkt, um den Außenumfangsteil
des Halbleiter-Wafers W auf den Schultern der Halteteile der Spindeln anzuordnen,
und die Spindeln 1 werden nach innen zu der in 4 gezeigten
Position verschoben, um die Umfangskante des Halbleiter-Wafers W durch die Halteteile
der Spindeln zu halten. Danach wird die Roboterhand weiter abgesenkt
und dann zurück
weg von der Scheuerreinigungsvorrichtung bewegt. Während der
Halbleiter-Wafer W so geliefert wird, ist der Bürstenarm 2 nach oben
weg von den Spindeln 1 durch den Bürstenbetätigungsmechanismus 3 zurückgezogen.
-
Danach
wird der Bürstenbetätigungsmechanismus 3 betätigt, um
den Bürstenarm
2 zum Halbleiter-Wafer W abzusenken, bis der Bürstenarm 2 in Kontakt
mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht wird. Während eine Reinigungsflüssigkeit
von der Reinigungsflüssigkeitsdüse 4 zur
Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W geliefert wird, werden der Halbleiter-Wafer
W und der Bürstenarm 2 gedreht,
was somit die Oberseite des Halbleiter-Wafers W reinigt. In 4 wird
nur die Oberseite des Halbleiter-Wafers W gereinigt, jedoch kann
ein anderer Bürstenarm 2 auch
unter dem Halbleiter-Wafer W vorgesehen werden, sodass sowohl die
Oberseite als auch die Unterseite des Halbleiter-Wafers W gleichzeitig
gereinigt werden.
-
Weil
die Spindeln 1 im Wesentlichen in gleichen Intervallen
um den Halbleiter-Wafer
W herum positioniert sind, ist die Beabstandung zwischen benachbarten
Spindeln 1 relativ klein. Die Roboterhand wird in enge
Nähe zu
den Spindeln 1 bewegt, und der Bürstenarm 2 wird relativ
nahe an den Spindeln 1 positioniert. Daher müssen die
Spindeln 1, die Roboterhand und der Bürstenarm 2 so positioniert
sein, dass sie außer
physischem Kontakt miteinander gehalten werden, wenn die Roboterhand
sich zur Scheuerreinigungsvorrichtung hin und weg von dieser bewegt.
-
Es
ist schwierig, einen zusätzlichen
Bürstenarm
unter dem Halbleiter-Wafer W zu positionieren, weil der zusätzliche
Bürstenarm
zwischen den Spindeln 1 gelegen sein muss. Insofern als
die Roboterhand sich zwischen den Spindeln 1 bewegen muss, ist
es nicht einfach, einen Pfad zu bestimmen, entlang dem die Roboterhand
sich zu der Bürstenreinigungsvorrichtung
hin und weg von dieser bewegen kann. Das Auslegen der Abmessungen
und des Pfades der Roboterhand, des Durchmessers und der Position
des Bürstenarms 2 und
des Durchmessers der Spindeln 1 leidet an vielen Einschränkungen,
da die Roboterhand, der Bürstenarm 2 und
die Spindeln 1 außer
physischen Kontakt zueinander gehalten werden müssen.
-
Da
die Spindeln 1 im Wesentlichen in gleichen Intervallen
an einem Kreis um den Halbleiter-Wafer W herum positioniert sind,
wenn der Halbleiter-Wafer W zur Scheuerreinigungsvorrichtung geliefert
wird, werden weiterhin nicht alle Spindeln verschoben, um ein gleichmäßiges Spiel
zwischen den Halteteilen der Spindeln und des Halbleiter-Wafers
W zu bilden. Um genauer zu sein, sind in der herkömmlichen
Scheuerreinigungsvorrichtung, wie in 5A gezeigt,
alle Spindeln in Intervallen von 60° um eine Mitte C des zu liefernden
Halbleiter-Wafers W positioniert. Die sechs Spindeln 11 sind
in zwei Gruppen 11GR, 11GL aufgeteilt, die jeweils
drei Spindeln 11 aufweisen, die unabhängig durch einen Antriebsmechanismus
angetrieben werden, und zwei Gruppen 11GR, 11GL der
Spindeln 11 sind außerhalb
entlang einer Mittellinie CL in gegenüberliegenden
Richtungen angeordnet, sodass alle Spindeln 11 vom Halbleiter-Wafer
W beabstandet sind. Unter der Annahme, dass jede der Gruppen 11GR, 11GL der
Spindeln 11 entlang der Mittellinie CL um
eine Distanz L verschoben wird, wird die Spindel 11, die
auf der Mittellinie CL positioniert ist,
auch um die Distanz L in radialer Richtung vom Mittelpunkt C des
zu liefernden Halbleiter-Wafers W verschoben. Jedoch werden zwei
andere Spindeln 11, die von der Mittellinie CL entfernt
positioniert sind, um eine Distanz Lcos 60° = 0,5 L in radialer Richtung
von der Mitte C des zu liefernden Halbleiter-Wafers W verschoben. Wenn die Distanz
L zu groß ist,
kann in diesem Fall die Schulter der Spindel 11 nicht den
Außenumfangsteil
des Halbleiter-Wafers W aufnehmen, wenn der Halbleiter-Wafer W durch
die Roboterhand H abgesenkt wird. Somit ist es nötig, die Distanz L innerhalb
der Breite der Schulter der Spindel einzustellen. Dies bedeutet, dass
ein geeignetes Spiel erforderlich ist, um ordnungsgemäß den Halbleiter-Wafer
W zu den Spindeln zu transportieren. Da jedoch ein geeignetes Spiel
zwischen den Halteteilen der Spindeln 11 und dem Halbleiter-Wafer W nicht dort
gebildet werden kann, wo die Spindeln 11 entfernt von der
Mittellinie CL positioniert sind, wenn der
Halbleiter-Wafer W zwischen den Spindeln positioniert wird, gibt
es einige Fälle,
in denen die Umfangskante des Halbleiter-Wafers den Oberteil der Spindel 11 berührt.
-
Es
sei hingewiesen auf
JP
0 733 5599 A , die sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung
eines Substrates bezieht. Die Vorrichtung weist zwei Greifteile auf,
um eine Kante des Substrates zu tragen. Jeder Greifteil weist eine
Vielzahl von Walzen auf, die frei mit dem Substrat drehbar sind.
Weiterhin weist die Vorrichtung einen Bürstenteil auf, um eine Oberfläche des
Wafers zu berühren,
wobei der Bürstenteil zur
Reinigung des Substrates drehbar ist.
-
Beide
Substratgreifteile können
hin und her bewegt werden, um das Substrat bezüglich des Bürstenteils zu schwenken, während der
Wafer gereinigt wird.
-
US 5 566 466 A bezieht
sich auf einen Wafer-Halter zum Greifen eines Wafers an seinen Kanten,
wobei der Wafer-Halter auf einer Spindelanordnung bewegt wird, um
den Wafer zu drehen, der durch den Wafer-Halter gehalten wird. Der
Wafer-Halter weist
eine Vielzahl von Wafer-Halteteilen auf, die jeweils mit einem Ende
eines sich hin und her bewegenden Arms gekoppelt sind, um den Wafer
zu greifen und loszulassen.
-
Weiterhin
bezieht sich
EP 0 526
245 A auf eine automatische Reinigungsvorrichtung für Wafer, bei
der Wafer in vertikaler Weise in einem Reinigungsbad auf einer Vielzahl
von Walzen getragen werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zur Reinigung eines dünnen scheibenförmigen Werkstückes nach
Anspruch 1 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden in den Unteransprüchen
beansprucht.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Reinigungsvorrichtung
vorzusehen, die gestattet, dass ein Reinigungsglied, wie beispielsweise
eine Walzenbürste
oder ein Bürstenarm
einfach eingebaut werden können,
die es einfach macht, einen Pfad einzurichten, entlang dem eine
Roboterhand sich zu der Reinigungsvorrichtung hin und weg von dieser
bewegt, und die mit relativ großer
Freiheit ausgelegt werden kann.
-
Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reinigungsvorrichtung
vorzusehen, die einen Tragmechanismus hat, der eine Vielzahl von Spindeln
aufweist, die so angeordnet sind, dass sie ein ausreichendes Spiel
zwischen den Halteteilen der Spindeln und dem Halbleiter-Wafer bilden,
wenn der Halbleiter-Wafer zwischen den Spindeln positionier wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, um ein dünnes scheibenförmiges Werkstück zu reinigen,
die Folgendes aufweist: einen Tragmechanismus zum Tragen eines Werkstücks und
zum Drehen des Werkstücks
um seine eigene Achse herum; ein Reinigungsglied, welches in Gleitkontakt
mit mindestens einer von gegenüberliegenden
Oberflächen
des Werkstückes
ist, wobei das Reinigungsglied um seine eigene Achse drehbar ist;
und eine Düse
zum Liefern einer Reinigungsflüssigkeit
zu mindestens einer der gegenüberliegenden
Oberflächen
des Werkstücks;
wobei der Tragmechanismus eine Vielzahl von Spindeln und eine Vielzahl
von drehbaren Halteteilen aufweist, die an oberen Enden der Spindeln
vorgesehen sind und jeweilige umlaufende Kanten haben, die mit einer Umfangskante
des Werkstückes
in Eingriff zu bringen sind, wobei die Vielzahl von Spindeln in
einer Gruppe um das Werkstück
herum angeordnet ist, und wobei die benachbarten zwei Gruppen der
Spindeln so positioniert sind, dass sie einen weiten Abstand zwischen
den benachbarten zwei Gruppen von Spindeln bilden, und einen Pfad,
entlang dem das Werkstück,
welches von dem Tragmechanismus geliefert und weggenommen wird,
in dem breiten Abstandsraum positioniert wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Halteteile der Spindeln in eng positionierten
Gruppen gruppiert, um nicht physisch mit einer Roboterhand in Gegenwirkung
zu kommen, die das Werkstück
und das Reinigungsglied liefert. Daher können die Roboterhand, das Reinigungsglied
und die Halteteile der Spindeln in weit beabstandeter Beziehung
zueinander positioniert sein. Folglich kann das Reinigungsglied
einfach eingebaut werden, und die Roboterhand kann leicht entlang
eines erwünschten
Pfades bewegt werden. Weiterhin können die Abmessungen und der
Pfad der Roboterhand, der Durchmesser und die Position des Reinigungsgliedes
und der Durchmesser der Halteteile der Spindeln mit größerer Freiheit
ausgelegt werden.
-
Gemäß einen
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Werkstück im Wesentlichen
eine Kreisform, die Gruppen der Spindeln weisen zwei Gruppen von
nicht weniger als drei Spindeln auf, und wenn jede der zwei Gruppen
der Spindeln als eine integrale Gruppe um eine Distanz L in radialer
Richtung von einer Mitte des Werkstückes verschoben wird, werden
alle Spindeln in jeder Gruppe in radialer Richtung von der Mitte
des Werkstückes um
eine Distanz von nicht weniger als 0,7 L verschoben.
-
Bei
der obigen Anordnung kann ein ausreichendes Spiel zwischen allen
Halteteilen der Spindeln und dem Werkstück gebildet werden, wenn das Werkstück zwischen
den Spindeln positioniert wird, bevor das Werkstück gehalten wird, um somit
zu verhindern, dass die Umfangskante des Werkstückes den Oberteil der Spindel
berührt.
-
Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden,
wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird,
die bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine bruchstückhafte
perspektivartige Ansicht einer Reinigungsvorrichtung, die in einem
zweiten Reinigungsprozess gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
-
2 ist
eine Ansicht einer Reinigungsvorrichtung, die in einem dritten Reinigungsprozess
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
-
3 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie III-III der 2 aufgenommen
ist;
-
4 ist
eine bruchstückhafte
Perspektivansicht einer herkömmlichen
Reinigungsvorrichtung;
-
5A und 5B sind
Ansichten, die die Beziehung zwischen dem Halbleiter-Wafer und den Halteteilen
der Spindeln zeigen;
-
6 ist
eine schematische Ansicht, die einen Antriebsmechanismus der Spindeln
zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
Die
Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind insbesondere nützlich,
wenn sie als eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Halbleiter-Wafers
verkörpert
sind, der durch eine Poliervorrichtung poliert worden ist.
-
In
einem Polierprozess wird ein Halbleiter-Wafer W zu einer flachen
Spiegeloberfläche
endbearbeitet, während
eine abrasive Flüssigkeit,
die abrasive Körner
enthält,
auf den Halbleiter-Wafer W geliefert wird. Daher trägt der Halbleiter-Wafer
W, der poliert worden ist, auf seiner Oberfläche abrasive Körner, die
in der abrasiven Flüssigkeit
enthalten waren und abgeriebene Partikel des Halbleiter-Wafers und ist
stark verunreinigt. Beispielsweise trägt im Fall eines Halbleiter-Wafers,
der eien Durchmesser von 8 Inch (200 mm) hat dieser Hunderttausende
von Partikeln mit Durchmessern von 1 μm oder mehr nach dem Polieren.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die polierte Oberfläche des Halbleiter-Wafers durch eine Vielzahl
von Reinigungsprozessen gereinigt.
-
Gemäß einem
ersten Reinigungsprozess wird ein polierter kreisförmiger Halbleiter-Wafer
W horizontal durch eine (nicht gezeigte) Reinigungsvorrichtung gehalten,
und Reinigungsflüssigkeit,
wie beispielsweise ultrareines Wasser, wird von Düsen auf gegenüberliegende
Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W aufgebracht, um abrasive Partikel und abgeriebene
Partikel von den gegenüberliegenden
Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W weg zu waschen. Zu diesem Zeitpunkt kann
der Halbleiter-Wafer W um seine eigene Achse gedreht werden. Das
ultrareine Wasser mit einem hohen Druck kann aus den Düsen auf
die gegenüberliegenden
Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W ausgestoßen werden. Alternativ kann
ultrareines Wasser, welches Kavitationsbläschen enthält, auf die gegenüberliegenden
Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W ausgestoßen werden oder ultrareines
Wasser, dem Ultraschallschwingungsenergie aufgeprägt wurde,
kann auf die gegenüberliegenden
Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W ausgestoßen werden. Eine Kombination
der obigen Wasserausstoßverfahren
kann ebenfalls verwendet werden.
-
Gemäß einem
zweiten Reinigungsprozess wird eine in 1 gezeigte
Bürstenreinigungsvorrichtung
eingesetzt, um den Halbleiter-Wafer W zu reinigen. Wie in 1 gezeigt,
weist die Bürstenreinigungsvorrichtung
sechs Spindeln 11 auf, um eine Umfangskante des Halbleiter-Wafers
W zu tragen und den Halbleiter-Wafer W um seine eigene Achse zu
drehen, weiter einen Bürstenarm 12,
der eine Walzenbürste
aufweist, die sich in Durchmesserrichtung in einer Richtung unter
dem Halbleiter-Wafer W erstreckt, und die eine Anzahl von Vorsprüngen auf
ihrer gesamten zylindrischen Oberfläche hat, und einen Bürstenbetätigungsmechanismus 13,
um vertikal den Bürstenarm 12 zu
bewegen, wie durch den Pfeil G1 angezeigt, und um den Bürstenarm 2 um
seine eigene Achse zu drehen, wie durch den Pfeil F1 angezeigt.
Die Bürstenreinigungsvorrichtung
weist weiter ein Paar von Reinigungsflüssigkeitsdüsen 14 auf (von denen
nur eine gezeigt ist), um eine Reinigungsflüssigkeit, wie beispielsweise
ultrareines Wasser, zu den Ober- und Unterseiten des Halbleiter-Wafers
W zu liefern. Der Bürstenarm 12 ist
aus PVA oder Ähnlichem
gemacht. Die veranschaulichte Reinigungsflüssigkeitsdüse 14 weist zur Oberseite
des Halbleiter-Wafers W, während
die nicht-veranschaulichte Reinigungsflüssigkeitsdüse 14 zur Unterseite
des Halbleiter-Wafers W weist. Der Halbleiter-Wafer W hat einen
flachen Orientierungsteil, der durch Abschneiden eines Teils seiner
kreisförmigen
Umfangskante gebildet wird.
-
Jede
der Spindeln 11 hat einen Halteteil 11a, auf ihrem
oberen Ende, der eine Umfangskante hat, die mit der Umfangskante
des Halbleiter-Wafers W in Eingriff zu bringen ist. Die Spindeln 11 sind
auf einem Kreis um die Umfangskante des Halbleiter-Wafers W herum
positioniert und sind in zwei Gruppen 11GR, 11GL angeordnet,
die jeweils drei Spindeln 11 aufweisen. Die zwei Gruppen
von Spindeln 11 sind auf jeder Seite des Bürstenarms 12 in
diametral gegenüberliegender
Beziehung zueinander positioniert. Eine weite Beabstandung S ist
zwischen den zwei Gruppen 11GR, 11CL der Spindeln 11 definiert.
Die zwei benachbarten Spindeln 11 in jeder der Gruppen
haben eine enge Beabstandung dazwischen. Da der Bürstenarm 12 in
Gleitkontakt mit der gesamten Oberfläche des Halbleiter-Wafers W
gehalten werden muss, hat der Bürstenarm 12 eine
größere axiale Länge als
die maximale Abmessung oder der maximale Durchmesser des Halbleiter-Wafers
W. Die zwei Gruppen von Halteteilen 11a der jeweiligen Spindeln 11 sind
so positioniert, dass sie nicht physisch mit dem Bürstenarm 12 in
Gegenwirkung treten und so, dass sie im Wesentlichen symmetrisch
mit Bezug zur Mittelachse des Halbleiter-Wafers W sind.
-
Die
Halteteile 11a werden gegen die Umfangskante des Halbleiter-Wafers
W gedrückt
und werden um ihre eigenen Achsen gedreht, um den Halbleiter-Wafer
W um seine eigene Achse zu drehen. Zwei von den sechs Halteteilen 11a werden
positiv angetrieben, um Drehkräfte
auf den Halbleiter-Wafer W aufzubringen, während die restlichen vier Halteteile 11a leer
drehbar sind, und zwar als Lager, die den sich drehenden Halbleiter-Wafer
W tragen.
-
Eine
Reinigungseinheit 30 hat einen horizontalen Arm 32,
der auf einer vertikalen Welle 31 getragen wird, die radial
außerhalb
des Halbleiter-Wafers W positioniert ist, und einen Schwammhalter 33,
der an einem äußeren Ende
des horizontalen Arms 32 über dem Halbleiter-Wafer W
angeordnet ist. Die Welle 31 ist vertikal bewegbar und
der Arm 32, der auf der Welle 31 getragen wird,
ist vertikal in Verbindung mit der Welle 31 bewegbar und
ist in Winkelrichtung in der Richtung bewegbar, die durch den Pfeil
B gezeigt wird, wenn die Welle 31 um ihre eigene Achse
gedreht wird. Ein Schwamm 34 wird auf dem Schwammhalter 33 gehalten
und weist nach unten zum Halbleiter-Wafer W hin. Der Schwamm 34 ist
um seine eigene Achse in der Richtung drehbar, die vom Pfeil D gezeigt
wird, wenn der Schwammhalter 33 sich um seine eigene Achse
dreht. Ein (nicht gezeigter) Reinigungsnapf ist benachbart zu einer
der zwei Gruppen von Spindeln 11 vorgesehen. Wenn keine Scheuerreinigung
ausgeführt
wird, wird der Schwammhalter 33, der den Schwamm 34 hält, in dem
Reinigungsnapf angeordnet, in welchen reines Wasser geliefert werden
kann, wodurch somit der Schwamm 34 durch reines Wasser
gereinigt wird.
-
Der
Halbleiter-Wafer W wird zur Reinigungsvorrichtung von außerhalb
der Reinigungsvorrichtung geliefert.
-
Ein
Prozess zum Liefern des Halbleiter-Wafers W zur Reinigungsvorrichtung
wird im Folgenden beschrieben.
-
Der
Schwammhalter 33 und der Schwamm 34 werden im
Reinigungsnapf gehalten, der Bürstenarm 12 ist
in der Richtung nach unten vom Halbleiter-Wafer W durch den Bürstenbetätigungsmechanismus 13 zurückgezogen,
und die zwei Gruppen 11GR, 11GL der Spindeln 11 sind
linear voneinander entfernt aus der in 1 gezeigten
Position beabstandet. In einem solchen Zustand wird der Halbleiter-Wafer
W durch eine Roboterhand von einer diametral gegenüberliegenden
Position entfernt von dem Bürstenbetätigungsmechanismus 13 entlang der
Längsachse
des Bürstenarms 12 zu
einer Position über
den Spindeln 11 geleitet. Die Roboterhand wird dann abgesenkt,
um den Außenumfangsteil
des Halbleiter- Wafers
W auf den Schultern 11s (siehe 2 und 3)
der Halteteile 11a der Spindeln 11 anzuordnen,
und die zwei Gruppen 11GR, 11GL der Spindeln 11 werden
linear nach innen zu der in 1 gezeigten
Position verschoben, um zu bewirken, dass die Halteteile 11a der
Spindeln 11 die Umfangskante des Halbleiter-Wafers W halten,
welcher durch die Roboterhand abgesenkt ist. Die Roboterhand wird
dann weg von der Reinigungsvorrichtung bewegt.
-
Danach
wird die Welle 31 angehoben, um den Schwammhalter 33 aus
dem Reinigungsnapf anzuheben, und wird dann gedreht, um den Arm 32 zu drehen,
bis der Schwammhalter 33, der den Schwamm 34 hält, über der
Oberseite des Halbleiter-Wafers
W positioniert ist.
-
Während der
Halbleiter-Wafer W durch die Halteteile 11a gedreht wird,
wird die Welle 31 abgesenkt, um den Schwamm 34 gegen
die Oberseite des Halbleiter-Wafers
W zu drücken.
Der Bürstenbetätigungsmechanismus 13 wird
betätigt,
um den Bürstenarm 12 zum
Halbleiter-Wafer W anzuheben, bis der Bürstenarm 12 in Kontakt
mit der Unterseite des Halbleiter-Wafers W gebracht wird, und dann
wird der Bürstenarm 12 um
seine eigene Achse gedreht. Daher wird die Oberseite des Halbleiter-Wafers
W durch den Schwamm 34 gescheuert bzw. gereinigt, und die
Unterseite des Halbleiter-Wafers W wird durch den Bürstenarm 12 gescheuert
bzw. gereinigt. Der Arm 32 wird in Winkelrichtung um die
Achse 31 in der Richtung bewegt, die durch den Pfeil B
gezeigt wird, um zu bewirken, dass der Schwamm 34 die Oberseite
des Halbleiter-Wafers W scheuert bzw. scrubbt. Während der Halbleiter-Wafer
W so gereinigt wird, wird Reinigungsflüssigkeit aus den Reinigungsflüssigkeitsdüsen 14 zu
den Ober- und Unterseiten des Halbleiter-Wafers W ausgestoßen.
-
Die
Reinigungsvorrichtung ist mit einer ringförmigen Abdeckung versehen,
um zu verhindern, dass die Reinigungsflüssigkeit herumgespritzt wird.
-
Nachdem
der Halbleiter-Wafer W gereinigt wurde, wird die Reinigungseinheit 30 in
ihrem Betrieb gestoppt, und der Schwamm 34 und der Bürstenarm 12 werden
von den jeweiligen Oberflächen
des Halbleiter-Wafers W zurückgezogen.
Der Schwammhalter 33 mit dem darauf montierten Schwamm 34 wird
in dem Reinigungsnapf angeordnet. Die Roboterhand wird entlang des
oben beschriebenen Pfades zum Halbleiter-Wafer W hin bewegt. Die
zwei Gruppen 11GR, 11GL der Spindeln 11 werden
weg voneinander bewegt. Die Roboterhand hält den Halbleiter-Wafer W und
trägt den
Halbleiter-Wafer W weg von der Reinigungsvorrichtung zu einem dritten
Reinigungsprozess.
-
Gemäß dem dritten
Reinigungsprozess wird eine Bürstenreinigungsvorrichtung,
wie sie in den 2 und 3 gezeigt
ist, eingesetzt, um den Halbleiter-Wafer W zu reinigen. Die in den 2 und 3 gezeigte
Bürstenreinigungsvorrichtung
weicht von der in 1 gezeigten Bürstenreinigungsvorrichtung
dahingehend ab, dass die Ober- und Unterseiten des Halbleiter-Wafers
W durch ein Paar von identischen Bürstenarmen 12 gereinigt
werden. Jene Teile, die in den 2 und 3 gezeigt
sind, die identisch mit denen sind, die in 1 gezeigt
sind, werden durch identische Bezugszeichen bezeichnet. Wenn der
Halbleiter-Wafer W zu der in 2 gezeigten
Bürstenreinigungsvorrichtung
durch eine Roboterhand 15 geliefert wird, werden die Bürstenarme 12 weg
vom Halbleiter-Wafer W bewegt. Die Roboterhand 15 hat einen
im Wesentlichen rechteckig geformten Tragteil 15a, um den
Halbleiter-Wafer W zu tragen, und Führungsteile 15b, 15b,
die von dem Tragteil 15a vorstehen, um mit der Umfangskante des
Halbleiter-Wafers W in Eingriff zu kommen. Die Breite des Tragteils 15a ist
so eingestellt, dass sie schmaler als der Abstand S zwischen den
zwei Gruppen 11GR, 11CL der Spindeln 11 ist.
Das hintere Ende der Roboterhand 15 ist mit einem (nicht
gezeigten) Roboter verbunden. Wenn der Halbleiter-Wafer W durch
die Halteteile 11a der Spindeln 11 gehalten wird,
wie in 3 gezeigt, werden die Bürstenarme 12 in Kontakt
mit den Ober- bzw.
Unterseiten des Halbleiter-Wafers W gebracht. Die Bürstenarme 12 werden
um ihre eigenen Achsen gedreht und der Halbleiter-Wafer W wird auch
um seine eigene Achse gedreht. Während
die Reinigungsflüssigkeit,
wie beispielsweise ultrareines Wasser, aus den Reinigungsflüssigkeitsdüsen (in
den 2 und 3 nicht gezeigt) auf die Oberflächen des
Halbleiter-Wafers W ausgestoßen
wird, werden die Ober- und Unterseiten des Halbleiter-Wafers W durch
die jeweiligen Bürstenarme 12 gereinigt.
Danach wird der Halbleiter-Wafer in vierten und fünften (unten
beschriebenen) Reinigungsprozessen gereinigt.
-
Jeder
der Bürstenarme 12 wird
unten beschrieben. Der Bürstenarm 12 hat
eine Vielzahl von Vorsprüngen 12a,
die auf seiner zylindrischen Oberfläche angeordnet sind und in
Längsrichtung
des Bürstenarms 12 mit
einer vorbestimmten Teilung P beabstandet sind. Reihen der Vorsprünge 12a sind
in Umfangsrichtung mit einer gegebenen Teilung um den Bürstenarm 12 herum
beabstandet. Benachbarte Vorsprünge
der Vorsprünge 12a in
Umfangsrichtung des Bürstenarms 12 sind
voneinander um eine Distanz (P/2) beabstandet, die die Hälfte der
Teilung P in Längsrichtung
des Bürstenarms 12 ist.
Wenn der Bürstenarm 12 um
seine eigene Achse gedreht wird, schrubbt bzw. bürstet eine erste Reihe von
Vorsprüngen 12a den
Halbleiter-Wafer W. Irgendwelche Oberflächenbereiche des Halbleiter-Wafers
W, die durch die erste Reihe von Vorsprüngen 12a nicht gebürstet bzw.
gescheuert wurden, werden durch eine zweite Reihe von Vorsprüngen 12a,
benachbart zur ersten Reihe von Vorsprüngen 12a, gebürstet. Wenn
der Halbleiter-Wafer W so durch aufeinanderfolgende Reihen der Vorsprünge 12a gescheuert
bzw. gebürstet
wird, wird seine gesamte Oberfläche
durch die Vorsprünge 12a gebürstet. Als
eine Folge wird der Halbleiter-Wafer W effektiv durch die Bürstenarme 12 gereinigt.
-
Die
vierten und fünften
Reinigungsprozesse werden unten beschrieben. Im vierten Reinigungsprozess
wird der Halbleiter-Wafer W durch eine (nicht gezeigte) Reinigungsvorrichtung
gereinigt, die ähnlich
der in 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung ist, außer dass
der Bürstenarm 12 unter
dem Halbleiter-Wafer W weggelassen wurde, und somit nur die Oberseite
des Halbleiter-Wafers W gereinigt wird. Beim fünften Reinigungsprozess wird
der Halbleiter-Wafer W durch eine (nicht gezeigte) Reinigungsvorrichtung
gereinigt, die ähnlich
der in 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung ist, außer dass
der Bürstenarm 12 unter
dem Halbleiter-Wafer W und die Reinigungseinheit 30 weggelassen
sind. Gemäß dem fünften Reinigungsprozess
wird daher eine Reinigungsflüssigkeit,
wie beispielsweise ultrareines Wasser, welche die gleiche ist, wie
die im ersten Reinigungsprozess verwendete Reinigungsflüssigkeit,
auf die Oberseite des zu reinigenden Halbleiter-Wafers W aufgebracht.
-
Nachdem
er in den vierten und fünften
Reinigungsprozessen gereinigt worden ist, wird der Halbleiter-Wafer
W durch eine (nicht gezeigte) Trocknungsvorrichtung gehalten und
wird gedreht, um irgendwelche zurückbleibende Flüssigkeit
von seinen Oberflächen
durch Zentrifugalkräfte
zu entfernen. De gereinigte Halbleiter-Wafer W wird somit getrocknet.
-
Als
nächstes
wird die Beziehung zwischen den Spindeln 11 und dem Halbleiter-Wafer W in der vorliegenden
Erfindung unten mit Bezugnahme auf 5B beschrieben.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, sind
die sechs Spindeln 11 in zwei Gruppen 11GR, 11GL aufgeteilt,
die jeweils drei Spindeln 11 aufweisen, die unabhängig durch
Antriebsmechanismen angetrieben werden, und zwei Gruppen 11GR, 11GL der
Spindeln 11 sind außerhalb
entlang einer Mittellinie CL in entgegengesetzten Richtungen
verschoben, sodass alle Spindeln 11 vom Halbleiter-Wafer
W beabstandet sind. Die mittlere Spindel 11 in jeder der
Gruppen 11GR, 11GL ist auf der Mittellinie CL positioniert, und die anderen zwei Spindeln 11 in
jeder der Gruppen 11GR, 11GL sind in einem Winkel
von 36° entfernt
von der Mittellinie CL positioniert. Es
sei angenommen, dass jede der Gruppen 11GR, 11GL der
Spindeln 11 entlang der Mittellinie CL um
eine Distanz L verschoben ist, wobei die Spindel 11, die
auf der Mittellinie CL positioniert ist,
auch um die Distanz L in radialer Richtung von der Mittel C des
Halbleiter-Wafers W verschoben ist, der geliefert bzw. eingelegt
werden soll. Jedoch sind zwei andere Spindeln 11, die von
der Mittellinie CL beabstandet positioniert
sind, um die Distanz Lcos 36° =
0,81 L in radialer Richtung von der Mitte C des zu liefernden Halbleiter-Wafers
W verschoben. Während
die Distanz L innerhalb der Breite der Schulter der Spindel gehalten
wird, kann daher ein geeignetes Spiel zwischen den Halteteilen 11a der
Spindeln 11 und dem Halbleiter-Wafer W bei den Spindeln 11 gebildet
werden, die von der Mittellinie CL beabstandet positioniert
sind, wenn der Halbleiter-Wafer zwischen den Spindeln positioniert
wird.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Teilung Y zwischen den benachbarten
Spindeln 11 so eingestellt, dass sie größer ist als die Länge des
flachen Orientie rungsteils, d.h. die Länge der Sehne, sodass das flache
Orientierungsteil nicht in Kontakt mit den zwei Halteteilen 11a der
Spindeln 11 gleichzeitig gebracht wird. In diesem Beispiel
ist die Teilung zwischen den benachbarten Spindeln 11 61,7
mm, weil die Länge
des flachen Orientierungsteils bei dem Halbleiter-Wafer W mit einem
Durchmesser von 8 Inch (200 mm) 57,5 mm ist.
-
Gemäß den Experimenten
der Erfinder wurde bewiesen, dass es vorzuziehen ist, dass die Gruppen
der Spindeln 11 zwei Gruppen von nicht weniger als drei
Spindeln 11 aufweisen, und wenn jede der zwei Gruppen von
Spindeln 11 um eine Distanz L als eine integrale Gruppe
in radialer Richtung von einer Mitte C des Halbleiter-Wafers W verschoben
ist, werden alle Spindeln 11 in jeder Gruppe um eine Distanz von
nicht weniger als 0,7 L verschoben. In dem Fall, wo jede der zwei
Gruppen von Spindeln 11 drei Spindeln 11 aufweist,
ist es wünschenswert,
dass die mittlere Spindel 11 in jeder der Gruppen 11GR, 11CL auf der
Mittellinie CL positioniert ist, und dass
die zwei anderen Spindeln 11 in jeder der Gruppen 11GR, 11GL in
einem Winkel von 45° oder
weniger positioniert sind.
-
6 zeigt
Bewegungsmechanismen zur Bewegung der Gruppen der Spindeln 11 in
horizontaler Richtung. Wie in 6 gezeigt,
wird die Gruppe 11GR der Spindeln 11 durch einen
Luftzylinder 20 bewegt, und die Gruppe 11CL der
Spindeln 11 wird durch einen Luftzylinder 21 bewegt.
Die Bewegung der Gruppe 11GL der Spindeln Spindeln 11 wird durch
einen Stopper bzw. Anschlag 23 gestoppt. Die Druckkraft
des Luftzylinders 20 ist kleiner als die Druckkraft des
Luftzylinders 21.
-
Wenn
der Halbleiter-Wafer W durch die Halteteile 11a der Spindeln 11 gehalten
wird, werde bei der obigen Struktur die Halteteile 11a in
der Gruppe 11GL an vorbestimmten Positionen durch den Anschlag 23 fixiert,
und die Halteteile 11a in der Gruppe 11GR folgen
geringfügig
einer horizontalen Bewegung des Halbleiter-Wafers W, sodass die Halteteile 11a in
der Gruppe 11GR den Halbleiter-Wafer W gegen die Halteteile 11a in
der Gruppe 11GL durch eine moderate Druckkraft drücken. Diese
spezielle Struktur der sich bewegenden Mechanismen gestatten, dass
der Halbleiter-Wafer W eine gewisse Toleranz hat, sodass er zuverlässig durch
die Halteteile 11a der Spindeln 11 während der
Reinigung gehalten wird.
-
Während die
vorliegende Erfindung derart beschrieben wurde, dass sie auf die
Reinigung von Halbleiter-Wafern angewandt wird, sind die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung auch auf die Reinigung von Glassubstraten
oder LCDs (Flüssigkristallanzeigen)
anwendbar. In den 1 bis 3 wird der
Halbleiter-Wafer W zur Reinigungsvorrichtung in einer Richtung parallel
zur Längsrichtung
des Bürstenarms
oder der Bürstenarme 12 geliefert.
Jedoch kann der Halbleiter-Wafer W zur Reinigungsvorrichtung in
einer Richtung geliefert werden, die um einen erwünschten
Winkel zur Längsrichtung
des Bürstenarms
oder der Bürstenarme 12 geneigt
ist. In diesem Fall können
die Halteteile 11a der Spindeln 11 so positioniert
sein, dass sie nicht physisch mit der Einspeisungsrichtung des Halbleiter-Wafers
W und der Längsrichtung
des Bürstenarms
oder der Bürstenarme 12 in
Gegenwirkung treten. Weiterhin kann als Reinigungsflüssigkeit
wässriges
Ammoniak oder Flusssäure
außer
reinem Wasser oder ultrareinem Wasser verwendet werden.
-
In
den veranschaulichten Ausführungsbeispielen
wird das Reinigungsglied in Gleitkontakt mit den gegenüberliegenden
Oberflächen
oder mit der Oberseite des ebenen Werkstückes gehalten. Jedoch kann
das Reinigungsglied in Gleitkontakt nur mit der Unterseite des ebenen
Werkstückes
gehalten werden. Das Reinigungsglied kann in Gleitkontakt mit mindestens
einer der Ober- und Unterseiten des ebenen Werkstückes gehalten
werden, und die Reinigungsflüssigkeitsdüse kann
die Reinigungsflüssigkeit
zu mindestens einer der Ober- und Unterseiten des ebenen Werkstückes liefern.
-
In 1 können alle
Halteteile 11a der Spindeln 11 positiv angetrieben
werden, um Drehkräfte auf
den Halbleiter-Wafer W aufzubringen, und zwar ohne Halteteile, die
als Lager dienen. Während
bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen
zwei von den sechs Halteteilen 11a positiv angetrieben werden,
um Drehkräfte
auf den Halbleiter-Wafer W aufzubringen, können einer oder drei oder mehr
Halteteile 11a positiv angetrieben werden, um Drehkräfte auf
den Halbleiter-Wafer W aufzuprägen.
Zusätzlich
ist die Anzahl der Halteteile 11a nicht auf sechs eingeschränkt und
kann verändert
werden.
-
Bei
der veranschaulichten Anordnung sind die Spindeln 11 in
zwei eng positionierten Gruppen gruppiert, um nicht physisch mit
der Roboterhand und dem Bürstenarm
oder den Bürstenarmen 12 in Gegenwirkung
zu treten, und daher können
die Roboterhand, der Bürstenarm
oder die Bürstenarme 12 und
die Spindeln 11 mit den Halteteilen 11a in weit beabstandeter
Beziehung zueinander positioniert sein. Folglich können der
Bürstenarm
oder die Bürstenarme 12 einfach
eingebaut werden, und die Roboterhand kann einfach entlang eines
erwünschten
Pfades bewegt werden. Weiterhin können die Abmessungen und der
Pfad der Roboterhand, der Durchmesser und die Position des Bürstenarms
oder der Bürstenarme 12 und
der Durchmesser der Halteteile 11a mit mehr Freiheit ausgelegt
werden.
-
Obwohl
gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden
sind, sei bemerkt, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen
daran vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen.