EP1101243A1 - Verfahren zum wechseln eines in einem behandlungsbecken enthaltenen behandlungsmediums und anlage zur ausführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum wechseln eines in einem behandlungsbecken enthaltenen behandlungsmediums und anlage zur ausführung des verfahrens

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EP1101243A1
EP1101243A1 EP99907575A EP99907575A EP1101243A1 EP 1101243 A1 EP1101243 A1 EP 1101243A1 EP 99907575 A EP99907575 A EP 99907575A EP 99907575 A EP99907575 A EP 99907575A EP 1101243 A1 EP1101243 A1 EP 1101243A1
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EP
European Patent Office
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treatment
basin
medium
treatment medium
tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99907575A
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Mostafa Sabet
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/67086—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
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    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels

Definitions

  • the invention relates to a method for changing a treatment medium contained in a treatment basin for a wet chemical treatment of silicon wafers, wherein a quantity of the contaminated treatment medium and a corresponding quantity of a non-contaminated treatment medium are drawn off at predefinable time intervals and / or after the treatment of a predefinable number of silicon wafers is introduced. Furthermore, the invention relates to a system for the wet chemical treatment of silicon wafers, with a treatment basin for receiving a treatment medium, a basin inlet line and a basin outlet line. In the production of semiconductors, wet-chemical methods for treating silicon wafers, also referred to below as wafers, are usually used.
  • a conventional system for the wet chemical treatment of wafers therefore comprises a multiplicity of treatment basins which are filled with a treatment medium or a treatment liquid (hereinafter also simply referred to as a liquid), for example phosphoric acid.
  • a treatment medium or a treatment liquid hereinafter also simply referred to as a liquid
  • the entire system is divided into so-called chemistry modules, with each chemistry module comprising a treatment basin, treatment basin inlet and outlet lines and the necessary infrastructure.
  • chemistry modules are referred to as a wet bench.
  • the treatment basin is first filled with the treatment medium (approximately 50 1 volume) in one operating cycle. Before this, however, this treatment medium is brought to a preselectable temperature in a so-called reservoir tank with a corresponding holding volume (approximately 501), so that it is not necessary to heat the treatment medium in the treatment basin in order to shorten the treatment idle times. Instead, a heater assigned to the treatment tank only has to maintain the operating temperature of the treatment medium.
  • lots of silicon wafers are introduced into the treatment basin for a predetermined treatment time. Due to an increasing contamination of the treatment medium during a cycle, its effect diminishes, which leads to a deterioration in the treatment result. For this reason, after a certain time or after the treatment of a certain number of silicon wafer lots, it is necessary to drain the treatment medium and to replace it with a fresh treatment medium, so that the cycle described above can start again.
  • hot modules i.e. in the case of modules receiving a hot treatment medium
  • the treatment medium is drained from the treatment basin into a cooling tank and held therein until the temperature has dropped to a value specified by the manufacturer.
  • the treatment medium is then either discarded or reprocessed.
  • the object of the invention is to provide a method which permits the treatment of silicon wafers with reproducible results and furthermore minimizes the service life, ie the idle time of the system. Furthermore, the task is to create a system that requires less space or clean room space and thus enables cost savings.
  • the object on which the invention is based is achieved by a method of the type mentioned at the outset, which is distinguished in that the amount corresponds to a fraction of the total amount of the treatment medium present in the treatment basin.
  • the amount of the withdrawn and the amount of the introduced treatment medium is metered by metering pumps, the treatment medium preferably being first withdrawn and then introduced.
  • the use of metering pumps has the advantage that a very precise metering of even small amounts of the introduced and withdrawn treatment medium can be achieved with simple means.
  • the introduced treatment medium which is preferably mixed beforehand from different media, is heated in the treatment basin. This has the advantage that an upstream heating of the introduced treatment medium is no longer necessary. Since the treatment medium introduced corresponds to a fraction of the total amount in the treatment basin, only a small amount of energy is required to heat this fraction. Usually, the heating assigned to the treatment basin, which is designed to maintain the temperature, should be sufficient for this.
  • the treatment medium is delivered directly from a supply unit assigned to a plurality of treatment basins.
  • the contamination of the treatment medium is measured and, depending on this measured value, the supply and the withdrawal of the treatment medium are controlled. This has the advantage that a further improvement and optimization of the method and thus the treatment results is possible.
  • the liquid contained in the treatment basin is circulated, the liquid being heated and filtered.
  • the method according to the invention makes it possible to dispense with heating and / or filtering when circulating; this leads to a significant simplification of the procedure.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a system of the type mentioned at the outset, which is characterized by a metering pump arranged in each case in the basin inlet line and in the basin outlet line, and a control device assigned to the metering pumps, which detach and introduce a fraction of the total amount of the medium from or into the treatment basin.
  • the basin drain line (in the case of hot modules) is connected to a cooling tank, the receiving volume (for example 51) of which is smaller than the volume of the medium which can be accommodated in the treatment basin (for example 801).
  • At least one mixing tank is connected upstream of the treatment basin.
  • the mixing tank can be constructed with small dimensions, so that the required space is significantly less than that of the tanks previously used in the prior art.
  • the treatment basin is assigned a heater for heating the treatment medium.
  • the treatment pool is assigned a sensor for detecting the contamination of the treatment medium, the sensor being connected to the control device.
  • the treatment basin has an overflow chamber and a treatment chamber, both chambers being connected via a circulation circuit.
  • the circulating circuit preferably comprises a pump, a water heater and a filter. However, it is particularly preferred to dispense with the instantaneous water heater and / or the filter, so that the circulation circuit comprises only one pump and the corresponding lines.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a treatment basin and the connected components
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the method, the volume being plotted on the abscissa and the amount of impurities in the liquid being plotted on the ordinate.
  • a chemistry module is identified by reference number 10.
  • a chemistry module is part of a system for the wet-chemical treatment of silicon wafers, one or more chemistry modules forming a wet bench.
  • the system itself usually includes a wet bench.
  • the chemistry module 10 has a treatment basin 12 which is designed to receive a treatment medium or a treatment liquid 14.
  • a treatment medium or a treatment liquid 14 Several silicon wafers 16 are shown purely schematically, which are completely immersed in the treatment liquid 14 and are held by a schematically indicated carrier 18. Several of these silicon wafers 16 are referred to below as a lot. 10
  • the treatment basin 12 has two chambers 20, 22, the chamber 20 forming the treatment space and the chamber 22 forming an overflow space.
  • the treatment basin 12 further comprises a heater 24, which is arranged within the treatment room 20 in the floor area.
  • an inlet line 26 is provided, which is connected on the one hand to a supply unit V, not shown, and on the other hand opens into the overflow space 22.
  • a valve 28 and a metering pump 30 downstream thereof are arranged in the feed line 26.
  • a buffer tank 27 can be connected to the feed line 26, the capacity of which, however, is significantly less than that of a storage tank.
  • Sensors 31a to 31c are assigned to treatment room 20, and sensors 31d to 31e are assigned to overflow chamber 22, which provide signals dependent on the level of the liquid.
  • the three sensors 31a to 31c assigned to the treatment room 20 enable statements to be made about the level levels full, minimal and empty, while the two sensors 31d, 31e assigned to the overflow room 22 only provide signals about the level levels full and minimal.
  • the chemistry module 10 further comprises a circulation circuit 32 which connects the overflow space 22 to the treatment space 20 via a line 34.
  • a circulation circuit 32 which connects the overflow space 22 to the treatment space 20 via a line 34.
  • a pump 36 In this line 34 - seen downstream - a pump 36, a water heater 38 and a filter 40 are provided. In a particularly preferred embodiment, however, the instantaneous water heater and / or the filter are dispensed with.
  • a line 42 or 44 is connected, both of which open into a common drain line 46.
  • Both lines 42, 44 each include a valve 48 and 50, respectively.
  • a valve 54 and a metering pump 56 are introduced into the common drain line 46 downstream.
  • a line 58 is branched off from the outlet line 46 upstream of the valve 54.
  • a valve 60 and a pump 62 are introduced in this line downstream.
  • the line 58 branches into two lines 64, 66, each of which comprises a valve 68 or 70.
  • Line 64 opens into a tank, not shown, which stores medium that can no longer be used and disposed of, while line 66 opens into a tank in which medium to be recycled is collected.
  • 1 further shows a line 72 which is connected on the one hand to the line 58 in the area between the valve 60 and the pump 62 and on the other hand to the cooling tank 52.
  • a valve 74 is provided to shut off the line 72. 12
  • the chemistry module 10 further comprises a control unit 80, which is connected to control the pumps 30, 36, 56 and 62 and the valves 28, 48, 50, 54, 60, 68, 70 and 74 via corresponding lines.
  • a control unit 80 which is connected to control the pumps 30, 36, 56 and 62 and the valves 28, 48, 50, 54, 60, 68, 70 and 74 via corresponding lines.
  • lines 82, 84 are shown in FIG. 1, line 82 creating a connection with pump 30 and line 84 creating a connection with valve 28.
  • the cables are designed as electrical or pneumatic cables.
  • a sensor 86 is provided, which is connected via a line 88 to the control device 80 for transmitting measured values.
  • the sensors 31a-e are also connected to the control device 80.
  • the chemistry module 10 now performs the following function:
  • the treatment basin 12 is filled with the liquid 14. This is done via line 26, valve 28 being opened and pump 30 being activated. During this process, the overflow space 22 fills first, and by activating the circulation circuit 32, the liquid 14 is then pumped into the treatment space 20. Of course, the filling is also possible in another way. As soon as a predetermined level is reached, the pump 30 is deactivated and the valve 28 is closed. By means of the heater 24, the liquid 14 present in the treatment room 20 is then brought to a predeterminable operating temperature and kept at this temperature level. 13
  • the first treatment cycle then begins with the introduction of the silicon wafer lot to be treated. After a predetermined treatment time has expired, the silicon wafer lot is transported out of the treatment pool 12.
  • the treatment of the silicon wafer lot leads to contamination of the liquid 14 present in the treatment room 20.
  • the process of the contamination of the liquid 14 is shown graphically in FIG. 2.
  • the treatment basin 12 contains a volume V max of a non-contaminated liquid 14, which therefore has a contamination level of zero. This point is marked with A in the diagram.
  • the amount of contamination increases by a value ⁇ m. This point is marked with B.
  • the amount of contamination increases slowly until it reaches a value m 2 which is marked with C.
  • This amount of contamination can be determined, for example, with the sensor 86. Alternatively, the amount of contamination can also be estimated from the number of lots treated.
  • the metering pump 56 is activated via the control device 80 after the valves 48 and 54 have been opened.
  • a quantity .DELTA.V of the liquid 14 is then withdrawn from the treatment room 20 and introduced into the cooling tank 52.
  • the amount .DELTA.V of the liquid 14 corresponds to a fraction of the total liquid 14 contained in the treatment tank 12.
  • the two valves 48, 54 are closed again. This process of withdrawing a quantity of liquid ⁇ V is shown in the diagram in FIG. 2 by connecting the two points C and 14
  • the valve 28 is then opened via the control device 80 and the metering pump 30 is activated in order to introduce a corresponding amount ⁇ V of a fresh liquid 14 into the treatment basin 12. Since the introduced liquid 14 contains no impurities, the amount of impurities m ⁇ does not change during this process. In the diagram shown in FIG. 2, this is characterized by the connecting line of the points D and E. After the total quantity V max has been reached in the treatment basin 12, the metering pump 30 is deactivated and the valve 28 is closed again.
  • This process ie the application of a certain amount .DELTA.V of the contaminated liquid 14 and the introduction of a corresponding amount of .DELTA.V of a clean liquid 14, is repeated whenever the amount of contaminants in the treatment tank 12 reaches the value m 2 . It follows from this that during operation of the chemistry module 10, the amount of impurities in the treatment tank 12 fluctuates in the range between the values m x and m 2 .
  • the circulation circuit 32 is activated, so that liquid is transported from the overflow space 22 through the pump 36 into the treatment room 20, the liquid depending on the configuration of the circulation circuit, the flow heater 38 and / or the filter 40 happens. If the amount contained in the treatment room 20 reaches a certain level, the excess liquid runs off into the overflow room 22. 15
  • the liquid contained in the cooling tank 52 is pumped via line 72 with the aid of pump 62 either via line 64 into the recycling tank or via line 66 into a disposal tank, the corresponding valves 74 and 68 and 70 being opened for this purpose become.
  • the two valves 48, 50 and the valve 60 and one of the two valves 68 and 70 are opened and the pump 62 is activated, the temperature of the liquid 14 in the treatment basin 12 having previously dropped to the required value.
  • the advantage of the previously described method is that the amount of impurities contained in the liquid 14 only fluctuates in a small range m 2 -m l , so that the treatment results also fluctuate only within a small range and are therefore reproducible.
  • the chemistry module 10 does not require a receiver tank which holds the total amount V max of the liquid 14 and preheats it to a certain value.
  • the quantity .DELTA.v is preferably set such that the sum of the quantities .DELTA.v introduced during a previously usual liquid change cycle corresponds exactly to the total quantity in the treatment room.
  • quantities ⁇ v can also be set. E.g. these can also be changed over time. Since the quantities .DELTA.v are introduced during the treatment of wafers, the operation of the system for changing the liquid no longer has to be interrupted, in contrast to previously.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechseln eines in einem Behandlungsbecken (12) enthaltenen Behandlungsmediums für eine nasschemische Behandlung von Siliziumscheiben, wobei in vorgebbaren Zeitintervallen und/oder nach der Behandlung einer vorgebbaren Anzahl von Siliziumscheiben eine Menge des verunreinigten Behandlungsmediums abgezogen und eine entsprechende Menge nichtverunreinigtem Behandlungsmediums eingebracht wird, wobei die Menge ( DELTA V) einem Bruchteil der gesamten Menge (Vmax) des im Behandlungsbecken (12) vorhandenen Behandlungsmediums (14) entspricht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anlage zur nasschemischen Behandlung von Siliziumscheiben (16), mit einem Behandlungsbecken (12), einer Beckenzulaufleitung (26) und einer Beckenablaufleitung (46). Die Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass in der Beckenzulaufleitung (26) und in der Beckenablaufleitung (46) jeweils eine Dosierpumpe (30, 56) angeordnet ist und eine den Dosierpumpen (30, 56) zugeordnete Steuereinrichtung (80) vorgesehen ist, die ein Abziehen und ein Einbringen des Behandlungsmediums aus bzw. in das Behandlungsbecken ermöglicht.

Description

Verfahren zum Wechseln eines in einem Behandlungsbecken enthaltenen Behandlungsmediums und Anlage zur Ausführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechseln eines in einem Behandlungsbecken enthaltenen Behandlungsmediums für eine naßchemische Behandlung von Siliziumscheiben, wobei in vorgebbaren Zeitintervallen und/oder nach der Behandlung einer vorgebbaren Anzahl von Siliziumscheiben eine Menge des verunreinigten Behandlungsmediums abgezogen und eine entsprechende Menge eines nicht-verunreinigten Behandlungsmediums eingebracht wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur naßchemischen Behandlung von Siliziumscheiben, mit einem Behandlungsbecken zur Aufnahme eines Behandlungsmediums, einer Beckenzulaufleitung und einer Beckenablaufleitung. Bei der Herstellung von Halbleitern werden üblicherweise naßchemische Verfahren zur Behandlung von Siliziumscheiben, im folgenden auch als Wafer bezeichnet, eingesetzt. Die naßchemischen Verfahren dienen beispielsweise dazu, die Wafer zu reinigen oder zu ätzen. Bis zu seiner Fertigstellung wird der Wafer nacheinander einer Vielzahl von unterschiedlichen Behandlungen unterzogen. Eine übliche Anlage zur naßchemischen Behandlung von Wafern umfaßt daher eine Vielzahl von Behandlungsbecken, die mit einem Behandlungsmedium bzw. einer Behandlungsflüssigkeit (im folgenden auch einfach als Flüssigkeit bezeichnet), beispielsweise Phosphorsäure, gefüllt sind. Die gesamte Anlage gliedert sich in sogenannte Chemie-Module, wobei jedes Chemie- Modul ein Behandlungsbecken, Behandlungsbeckenzulauf- und -ablaufleitungen, sowie die notwendige Infrastruktur umfaßt. Ein oder mehrere solcher Chemie-Module werden als Naßbank bezeichnet.
Im Betrieb der Anlage wird in einem Betriebsturnus zunächst das Behandlungsbecken mit dem Behandlungsmedium (etwa 50 1 Volumen) befüllt. Zuvor wird dieses Behandlungsmedium jedoch in einem sogenannten Vorlage-Tank mit einem entsprechenden Aufnahmevolumen (etwa 501) auf eine vorwählbare Temperatur gebracht, so daß zur Verkürzung der Behandlungs-Leerlaufzeiten eine Erwärmung des Behandlungsmediums im Behandlungsbecken nicht notwendig ist. Statt dessen muß eine dem Behandlungsbecken zugeordnete Heizung lediglich die Betriebstemperatur des Behandlungsmediums halten. Sobald das Behandlungsbecken gefüllt ist, werden Siliziumscheiben-Lose jeweils für eine vorbestimmte Behandlungszeit in das Behandlungsbecken eingebracht. Bedingt durch eine zunehmende Verunreinigung des Behandlungsmediums während eines Turnus läßt dessen Wirkung nach, was zu einer Verschlechterung des Behandlungsergebnisses führt. Aus diesem Grund ist es nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder nach der Behandlung einer bestimmten Anzahl an Siliziumscheiben- Losen erforderlich, das Behandlungsmedium abzulassen und durch ein frisches Behandlungsmedium zu ersetzen, so daß der oben beschriebene Turnus von neuem beginnen kann.
Im allgemeinen wird bei Heißmodulen, d.h. bei ein heißes Behandlungsmedium aufnehmenden Modulen, das Behandlungsmedium aus dem Behandlungsbecken in einen Abkühltank abgelassen und darin so lange gehalten, bis die Temperatur auf einen von dem Hersteller vorgegebenen Wert abgesunken ist. Danach wird das Behandlungsmedium entweder verworfen oder wiederaufbereitet .
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, daß die Behandlungsergebnisse innerhalb eines großen Bereichs schwanken und damit nicht reproduzierbar sind. Zur Verringerung dieses Schwankungsbereichs müßte das Zeitintervall zwischen Be- füllen und Ablassen des Behandlungsmediums verkürzt werden, was jedoch zu einer deutlichen Verteuerung des Verfahrens und einer Erhöhung der Leerlaufzeiten führen würde.
Darüber hinaus ist für diese Anlage zur naßchemischen Behand- lungs von Siliziumscheiben ein großer Flächenbedarf notwendig, da jedem Behandlungsbecken ein Vorlage-Tank vorgeschaltet ist. Da derartige Anlagen in teuren Reinräumen aufgestellt sind, führt dieser hohe Flächenbedarf auch zu entsprechend hohen Kosten. Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zu schaffen, das die Behandlung von Siliziumscheiben mit reproduzierbaren Ergebnissen zuläßt und darüber hinaus die Standzeit, d.h. die Leerlaufzeit der Anlage, minimiert. Des weiteren besteht die Aufgabe darin, eine Anlage zu schaffen, die weniger Platz bzw. Reinraumfläche benötigt und damit Kosteneinsparungen ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird von einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß die Menge einem Bruchteil der Gesamtmenge des im Behandlungsbecken vorhandenen Behandlungsmediums entspricht.
Damit wird es in vorteilhafter Weise möglich, den Schwankungsbereich der in dem Behandlungsmedium vorhandenen Verunreinigungen zu minimieren und damit die Behandlungsergebnisse während eines Turnus zu vergleichmäßigen und mithin reproduzierbar zu machen. Dadurch, daß nach Ablauf eines Turnus lediglich eine kleine Menge, beispielsweise 5 1, des Behandlungsmediums ausgetauscht wird, verringert sich auch die Leerlaufzeit der Anlage bzw. geht auf Null zurück.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Menge des abgezogenen und die Menge des eingebrachten Behandlungsmediums durch Dosierpumpen dosiert, wobei vorzugsweise das Behandlungsmedium erst abgezogen und dann eingebracht wird.
Die Verwendung von Dosierpumpen hat den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln eine sehr genaue Dosierung auch kleiner Mengen des eingebrachten und des abgezogenen Behandlungsmediums erzielbar ist . In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das eingebrachte Behandlungsmedium, das vorzugsweise zuvor aus unterschiedlichen Medien gemischt wird, in dem Behandlungsbecken erhitzt. Dies hat den Vorteil, daß eine vorgeschaltete Erhitzung des eingebrachten Behandlungsmediums nicht mehr erforderlich ist. Da das eingebrachte Behandlungsmedium einem Bruchteil der Gesamtmenge im Behandlungsbecken entspricht, ist nur eine geringe Energiezufuhr zur Erhitzung dieses Bruchteils notwendig. Üblicherweise sollte die dem Behandlungsbecken zugeordnete Heizung, die zur Temperaturerhaltung ausgelegt ist, dafür ausreichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Behandlungsmedium von einer mehreren Behandlungsbecken zugeordneten Versorgungseinheit direkt geliefert.
Dies hat den Vorteil, daß eine Vereinfachung des Anlagenaufbaus möglich ist. Darüber hinaus sinkt das Risiko von Lecks, die in den zuvor beschriebenen Vorlage-Tanks oder Misch-Tanks auftreten können. Diese sind bedingt durch die zentrale Versorgung der Behandlungsbecken über eine Versorgungseinheit nicht mehr notwendig, wobei eine von der Versorgungseinheit kommende Leitung direkt zu dem Behandlungsbecken und dort vorzugsweise in den Überlaufkragen führt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Verunreinigung des Behandlungsmediums gemessen und abhängig von diesem Meßwert die Zufuhr und der Abzug des Behandlungsmediums gesteuert. Dies hat den Vorteil, daß eine weitere Verbesserung und Optimierung des Verfahrens und damit der Behandlungsergebnisse möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die im Behandlungsbecken enthaltene Flüssigkeit umgewälzt, wobei eine Erhitzung und eine Filterung der Flüssigkeit stattfindet.
Dies hat den Vorteil, daß sich die Behandlungsqualität steigern läßt.
In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, auf die Erhitzung und/oder die Filterung beim Umwälzen zu verzichten; dies führt zu einer deutlichen Vereinfachung des Verfahrens.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Anlage der eingangs genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine jeweils in der Beckenzulaufleitung und in der Beckenablaufleitung angeordnete Dosierpumpe, und eine den Dosierpumpen zugeordnete Steuereinrichtung, die ein Abziehen und ein Einbringen eines Bruchteils der Gesamtmenge des Mediums aus dem bzw. in das Behandlungsbecken ermöglicht.
Dadurch, daß lediglich ein Bruchteil der Gesamtmenge des im Behandlungsbeckens vorhandenen Mediums während eines Turnus eingebracht und abgezogen wird, werden die dem Behandlungsbecken zugeordneten Vorlage-Tanks entbehrlich. Insbesondere kann auf die vorgeschaltete Erhitzung des in das Behandlungsbecken einzubringenden Mediums verzichtet werden. Damit entfallen auch die an den Vorlage-Tanks vorgesehenen Heizaggregate. Statt des- sen ist eine direkte Versorgung mit frischem Behandlungsmedium aus einer zentralen Versorgungseinheit möglich. Somit läßt sich die Anlage platzsparender aufbauen, was zu deutlichen Kostenvorteilen führt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Beckenablaufleitung (bei Heißmodulen) mit einem Abkühltank verbunden, dessen Aufnahmevolumen (bspw. 51) kleiner ist als das Volumen des im Behandlungsbecken aufnehmbaren Mediums (bspw. 801) .
Dies hat den Vorteil, daß die Abmessungen des Abkühltanks verringert werden können, so daß der Platzbedarf für die Anlage sinkt, was zu weiteren Kostenvorteilen führt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Behandlungsbecken zumindest ein Misch-Tank vorgeschaltet.
Da die in das Behandlungsbecken einzubringende Menge des Behandlungsmediums gering ist, läßt sich der Misch-Tank mit geringen Abmessungen aufbauen, so daß der erforderliche Platzbedarf gegenüber den bisherigen im Stand der Technik benutzten Tanks deutlich geringer ausfällt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Behandlungsbecken eine Heizung zur Erhitzung des Behandlungsmediums zugeordnet.
Dies hat den Vorteil, daß auf eine zusätzliche, dem Vorlage- Tank zugeordnete Heizung verzichtet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, die bisher zur Temperatur-Konstanthaltung eingesetzte Heizung des Behandlungsbeckens so zu dimensionieren, daß auch eine Erwärmung der eingebrachten Menge des Behandlungsmediums möglich ist. Da diese Menge gering ist, sind die erforderlichen Maßnahmen wenig aufwendig, so daß sich gegenüber der Installation einer Extraheizung deutliche Kostenvorteile ergeben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Behandlungsbecken ein Sensor zur Erfassung der Verunreinigung des Behandlungsmediums zugeordnet, wobei der Sensor mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, daß mit geringen Mitteln die Behandlungsergebnisse optimiert werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Behandlungsbecken eine Überlaufkammer und eine Behandlungskammer auf, wobei beide Kammern über einen Umwälzkreis verbunden sind. Vorzugsweise umfaßt der Umwälzkreis eine Pumpe, einen Durchlauferhitzer und ein Filter. Besonders bevorzugt ist es jedoch, auf den Durchlauferhitzer und/oder das Filter zu verzichten, so daß der Umwälzkreis lediglich eine Pumpe und die entsprechenden Leitungen umfaßt.
Dies hat den Vorteil, daß die Anlage bezüglich ihres Aufbaus weiter vereinfacht wird, was sowohl positiven Einfluß auf den Anlagenpreis als auch auf die laufenden Betriebskosten hat.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Behandlungsbeckens und der angeschlossenen Komponenten, und
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens, wobei auf der Abszisse das Volumen und auf der Ordinate die Menge der Verunreinigungen in der Flüssigkeit aufgetragen sind.
In Fig. 1 ist ein Chemie-Modul mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Ein solches Chemie-Modul ist, wie bereits ausgeführt, Bestandteil einer Anlage zur naßchemischen Behandlung von Siliziumscheiben, wobei ein oder mehrere Chemie-Module eine Naßbank bilden. Die Anlage selbst umfaßt üblicherweise eine Naßbank.
Das Chemie-Modul 10 weist ein Behandlungsbecken 12 auf, das zur Aufnahme eines Behandlungsmediums bzw. einer Behandlungsflüssigkeit 14 ausgebildet ist. Rein schematisch sind mehrere Siliziumscheiben 16 dargestellt, die vollständig in die Behandlungsflüssigkeit 14 eingetaucht sind und von einem schematisch angedeuteten Träger 18 gehalten werden. Mehrere dieser Siliziumscheiben 16 werden im folgenden als Los bezeichnet. 10
Das Behandlungsbecken 12 weist zwei Kammern 20, 22 auf, wobei die Kammer 20 den Behandlungsraum und die Kammer 22 einen Überlaufraum bildet.
Das Behandlungsbecken 12 umfaßt des weiteren eine Heizung 24, die innerhalb des Behandlungsraums 20 im Bodenbereich angeordnet ist.
Zur Befüllung des Behandlungsbeckens 12 ist eine Zulaufleitung 26 vorgesehen, die einerseits mit einer nicht dargestellten Versorgungseinheit V verbunden ist und andererseits in den Überlaufräum 22 mündet. In der Zulaufleitung 26 ist ein Ventil 28 sowie stromabwärts davon eine Dosierpumpe 30 angeordnet. Zum Ausgleich von Lieferschwankungen der Versorgungseinheit kann mit der Zulaufleitung 26 ein Puffertank 27 verbunden sein, dessen Aufnahmekapazität jedoch deutlich geringer ist als die eines Vorlagetanks.
Dem Behandlungsraum 20 sind Sensoren 31a bis 31c, und dem Überlaufraum 22 sind Sensoren 31d bis 31e zugeordnet, die vom Pegelstand der Flüssigkeit abhängige Signale liefern. Die drei dem Behandlungsraum 20 zugeordneten Sensoren 31a bis 31c ermöglichen Aussagen über die Pegelstände voll, minimal und leer, während die dem Überlaufruam 22 zugeordneten beiden Sensoren 31d, 31e lediglich zu den Pegelständen voll und minimal Signale liefern.
Diese Pegelstands-Signale werden sowohl während der Befüllungs- phase als auch im Betrieb der Anlage genutzt, um zu verhindern, daß zu viel bzw. zu wenig Flüssigkeit 14 im Behandlungsbecken 12 vorhanden ist. 11
Das Chemie-Modul 10 umfaßt des weiteren einen Umwälzkreis 32, der den Überlaufraum 22 mit dem Behandlungsraum 20 über eine Leitung 34 verbindet. In dieser Leitung 34 ist - stromabwärts gesehen - eine Pumpe 36, ein Durchlauferhitzer 38 sowie ein Filter 40 vorgesehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird jedoch auf den Durchlauferhitzer und/oder das Filter verzichtet.
Im Bodenbereich des Behandlungsraums 20 und des Überlaufraums 22 ist eine Leitung 42 bzw. 44 angeschlossen, die beide in eine gemeinsame Ablaufleitung 46 münden. Beide Leitungen 42, 44 umfassen jeweils ein Ventil 48 bzw. 50. In der gemeinsamen Ablaufleitung 46 ist stromabwärts gesehen ein Ventil 54 sowie eine Dosierpumpe 56 eingebracht.
Die Fig. 1 läßt noch erkennen, daß stromaufwärts des Ventils 54 eine Leitung 58 aus der Ablaufleitung 46 abgezweigt ist. In dieser Leitung ist stromabwärts gesehen ein Ventil 60 sowie eine Pumpe 62 eingebracht. Stromabwärts der Pumpe 62 verzweigt sich die Leitung 58 in zwei Leitungen 64, 66, die jeweils ein Ventil 68 bzw. 70 umfassen. Die Leitung 64 mündet in einen nicht dargestellten Tank, der nicht mehr weiterverwendbares und zu entsorgendes Medium speichert, während die Leitung 66 in einen Tank mündet, in dem zu recycelndes Medium gesammelt wird.
Fig. 1 läßt des weiteren eine Leitung 72 erkennen, die einerseits mit der Leitung 58 im Bereich zwischen dem Ventil 60 und der Pumpe 62 und andererseits mit dem Abkühltank 52 verbunden ist. Zur Absperrung der Leitung 72 ist ein Ventil 74 vorgesehen. 12
Das Chemie-Modul 10 umfaßt weiterhin eine Steuerungseinheit 80, die zur Steuerung der Pumpen 30, 36, 56 und 62 sowie der Ventile 28, 48, 50, 54, 60, 68, 70 und 74 über entsprechende Leitungen verbunden ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Fig. 1 lediglich Leitungen 82, 84 dargestellt, wobei die Leitung 82 eine Verbindung mit der Pumpe 30 und die Leitung 84 eine Verbindung mit dem Ventil 28 schafft. Je nach Anwendungsfall sind die Leitungen als elektrische oder pneumatische Leitungen ausgelegt.
Zur Messung von Verunreinigungen in der im Behandlungsraum 20 enthaltenen Flüssigkeit 14 ist ein Sensor 86 vorgesehen, der über eine Leitung 88 mit der Steuereinrichtung 80 zur Übermittlung von Meßwerten verbunden ist. Auch die Sensoren 31a-e sind mit der Steuereinrichtung 80 verbunden.
Das Chemie-Modul 10 übt nun folgende Funktion aus:
Vor der Inbetriebnahme des Chemie-Moduls 10 wird das Behandlungsbecken 12 mit der Flüssigkeit 14 befüllt. Dies erfolgt über die Leitung 26, wobei das Ventil 28 geöffnet und die Pumpe 30 aktiviert wird. Bei diesem Vorgang füllt sich zunächst der Überlaufräum 22, und durch Aktivieren des Umwälzkreises 32 wird die Flüssigkeit 14 dann in den Behandlungsraum 20 gepumpt. Selbstverständlich ist die Befüllung auch über einen anderen Weg möglich. Sobald ein vorgegebener Pegel erreicht ist, wird die Pumpe 30 deaktiviert und das Ventil 28 geschlossen. Mittels der Heizung 24 wird die im Behandlungsraum 20 vorhandene Flüssigkeit 14 dann auf eine vorgebbare Betriebstemperatur gebracht und auf diesem Temperaturniveau gehalten. 13
Anschließend beginnt der erste Behandlungsturnus mit dem Einbringen des zu behandelnden Siliziumscheiben-Loses. Nach Ablauf einer vorgebbaren Behandlungszeit wird das Siliziumscheiben-Los aus dem Behandlungsbecken 12 heraus transportiert.
Die Behandlung des Siliziumscheiben-Loses führt zu einer Verunreinigung der im Behandlungsraum 20 vorhandenen Flüssigkeit 14. Der Vorgang der Verunreinigung der Flüssigkeit 14 ist in Fig. 2 graphisch dargestellt. Zu Beginn der Betriebsaufnahme des Chemie-Moduls 10 beinhaltet das Behandlungsbecken 12 ein Volumen Vmax einer nicht-verunreinigten Flüssigkeit 14, die also eine Verunreinigungsmenge von Null besitzt. Dieser Punkt ist im Diagramm mit A gekennzeichnet. Nach der Behandlung des ersten Loses steigt die Verunreinigungsmenge um einen Wert Δm. Dieser Punkt ist mit B gekennzeichnet. Mit der Behandlung weiterer Siliziumscheiben-Lose steigt die Verunreinigungsmenge langsam, bis sie einen Wert m2 erreicht, der mit C gekennzeichnet ist. Diese Verunreinigungsmenge läßt sich beispielsweise mit dem Sensor 86 ermitteln. Alternativ läßt sich die Verunreinigungsmenge auch aus der Anzahl der behandelten Lose abschätzen.
Bei Erreichen dieser Verunreinigungsmenge m2 wird über die Steuereinrichtung 80 die Dosierpumpe 56 aktiviert, nachdem die Ventile 48 und 54 geöffnet wurden. Aus dem Behandlungsraum 20 wird dann eine Menge ΔV der Flüssigkeit 14 abgezogen und in den Abkühltank 52 eingebracht. Die Menge ΔV der Flüssigkeit 14 entspricht dabei einem Bruchteil der gesamten im Behandlungsbecken 12 enthaltenen Flüssigkeit 14. Nach dem Abzug der Menge ΔV werden die beiden Ventile 48, 54 wieder geschlossen. Dieser Vorgang des Abzugs einer Flüssigkeitsmenge ΔV ist in dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm durch die Verbindung der beiden Punkte C und 14
D gekennzeichnet. Dadurch, daß eine Menge ΔV der verunreinigten Flüssigkeit 14 abgezogen wurde, ist die Menge der Verunreinigungen von dem Wert m2 auf den Wert 1 gesunken. Anschließend wird über die Steuereinrichtung 80 das Ventil 28 geöffnet und die Dosierpumpe 30 aktiviert, um eine entsprechende Menge ΔV einer frischen Flüssigkeit 14 in das Behandlungsbecken 12 einzubringen. Da die eingebrachte Flüssigkeit 14 keine Verunreinigungen enthält, verändert sich die Menge der Verunreinigungen mλ bei diesem Vorgang nicht. In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm ist dies durch die Verbindungslinie der Punkt D und E gekennzeichnet. Nachdem die Gesamtmenge Vmax im Behandlungsbecken 12 erreicht ist, wird die Dosierpumpe 30 deaktiviert und das Ventil 28 wieder geschlossen.
Dieser Vorgang, d.h. das Ausbringen einer bestimmten Menge ΔV der verunreinigten Flüssigkeit 14 und das Einbringen einer entsprechenden Menge ΔV einer sauberen Flüssigkeit 14, wiederholt sich immer dann, wenn die Menge der Verunreinigungen im Behandlungsbecken 12 den Wert m2 erreicht. Daraus ergibt sich, daß im Betrieb des Chemie-Moduls 10 die Menge der Verunreinigungen im Behandlungsbecken 12 im Bereich zwischen den Werte mx und m2 schwankt .
Während des gesamten Betriebs des Chemie-Moduls 10 ist der Umwälzkreis 32 aktiviert, so daß Flüssigkeit aus dem Überlaufräum 22 durch die Pumpe 36 in den Behandlungsraum 20 transportiert wird, wobei die Flüssigkeit je nach Ausgestaltung des Umwälzkreises den Durchlauferhitzer 38 und/oder das Filter 40 passiert. Erreicht die im Behandlungsraum 20 enthaltende Menge einen bestimmten Pegel, läuft die überschüssige Flüssigkeit in den Überlaufräum 22 ab. 15
Die im Abkühltank 52 enthaltene Flüssigkeit wird nach einer bestimmten Abkühlzeit über die Leitung 72 mit Hilfe der Pumpe 62 entweder über die Leitung 64 in den Recyclingtank oder über die Leitung 66 in einen Entsorgungstank gepumpt, wobei hierfür die entsprechenden Ventile 74 und 68 bzw. 70 geöffnet werden. Zur Entleerung des gesamten Behandlungsbeckens 12 werden die beiden Ventile 48, 50 und das Ventil 60 und eines der beiden Ventile 68 und 70 geöffnet und die Pumpe 62 aktiviert, wobei die Temperatur der Flüssigkeit 14 im Behandlungsbecken 12 zuvor auf den erforderlichen Wert abgesunken ist.
Wie bereits erwähnt, besteht der Vorteil des zuvor beschriebenen Verfahrens darin, daß die Menge der Verunreinigungen, die in der Flüssigkeit 14 enthalten sind, lediglich in einem kleinen Bereich m2 - ml schwankt, so daß die Behandlungsergebnisse ebenfalls nur innerhalb eines kleinen Bereichs schwanken und damit reproduzierbar sind. Darüber hinaus benötigt das Chemie- Modul 10 keinen Vorlage-Tank, der die Gesamtmenge Vmax der Flüssigkeit 14 aufnimmt und diese auf einen bestimmten Wert vorerhitzt.
Die Menge Δv wird vorzugsweise so eingestellt, daß die Summe der eingebrachten Mengen Δv während eines bisher üblichen Flüs- sigkeitswechsel-Zykluses gerade der Gesamtmenge in dem Behandlungsraum entspricht. Selbstverständlich sind auch andere Mengen Δv einstellbar. Bspw. können diese auch mit der Zeit verändert werden. Da die Mengen Δv während der Behandlung von Wafern eingebracht wird, muß im Gegensatz zu bisher der Betrieb der Anlage zum Flüssigkeitswechsel nicht mehr unterbrochen werden.

Claims

16Patentansprüche
1. Verfahren zum Wechseln eines in einem Behandlungsbecken (12) enthaltenen Behandlungsmediums für eine naßchemische Behandlung von Siliziumscheiben, wobei in vorgebbaren Zeitintervallen und/oder nach der Behandlung einer vorgebbaren Anzahl von Siliziumscheiben eine Menge des verunreinigten Behandlungsmediums abgezogen und eine entsprechende Menge eines nicht-verunreinigten Behandlungsmediums eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge (ΔV) einem Bruchteil der gesamten Menge (Vmax) des im Behandlungsbecken (12) vorhandenen Behandlungsmediums (14) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge (ΔV) des abgezogenen und des eingebrachten Behandlungsmediums (14) durch Dosierpumpen (30, 56) dosiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das verunreinigte Behandlungsmedium ausgebracht und anschließend oder währenddessen das saubere Behandlungsmedium eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebrachte Behandlungsmedium zuvor aus unterschiedlichen Behandlungsmedien gemischt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebrachte Behandlungsmedium in dem Behandlungsbecken (12) erhitzt wird. 17
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmedium von einer mehreren Behandlungsbecken (12) zugeordneten Versorgungseinheit (V) direkt geliefert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung des Behandlungsmediums gemessen und abhängig von diesem Meßwert die Zufuhr und der Abzug des Behandlungsmediums gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Behandlungsbecken (12) enthaltene Behandlungsmedium (14) umgewälzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während der Umwälzung eine Erhitzung und eine Filterung des umgewälzten Behandlungsmediums stattfindet.
10. Anlage zur naßchemischen Behandlung von Siliziumscheiben (16), mit einem Behandlungsbecken (12) zur Aufnahme eines Behandlungsmediums (14), einer Beckenzulaufleitung (26) und einer Beckenablaufleitung (46), gekennzeichnet durch jeweils eine in der Beckenzulaufleitung (26) und in der Beckenablaufleitung (46) angeordnete Dosierpumpe (30, 56), und eine den Dosierpumpen (30, 56) zugeordnete Steuereinrichtung (80), die ein Abziehen und ein Einbringen des Behandlungsmediums aus bzw. in das Behandlungsbecken ermöglicht. 18
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beckenablaufleitung (46) mit einem Abkühltank (52) verbunden ist, dessen Aufnahmevolumen kleiner ist als das Volumen des im Behandlungsbecken (12) aufneh baren Behandlungsmediums ( 14 ) .
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beckenzulaufleitung (26) mit einer zentralen Versorgungseinrichtung (V) direkt verbunden ist.
13. Anlage nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behandlungsbecken (12) zumindest ein Mischtank vorgeschaltet ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behandlungsbecken (12) eine Heizung (24) zur Erhitzung des Behandlungsmediums (14) zugeordnet ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behandlungsbecken (12) ein Sensor (86) zur Erfassung der Verunreinigung des Behandlungsmediums (14) zugeordnet ist, wobei der Sensor (86) mit der Steuereinrichtung (80) verbunden ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsbecken (12) eine Überlaufkammer (22) und eine Behandlungskammer (20) aufweist, wobei beide Kammern (20, 22) über einen Umwälzkreis (32) verbunden sind. 19
17. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwälzkreis (32) eine Pumpe (36), einen Durchlauferhitzer (38) und ein Filter (40) umfaßt.
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