EP1444720A2 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von halbleiterscheiben - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trocknen von halbleiterscheiben

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Publication number
EP1444720A2
EP1444720A2 EP02783015A EP02783015A EP1444720A2 EP 1444720 A2 EP1444720 A2 EP 1444720A2 EP 02783015 A EP02783015 A EP 02783015A EP 02783015 A EP02783015 A EP 02783015A EP 1444720 A2 EP1444720 A2 EP 1444720A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bath
treatment liquid
tank
container
separation medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02783015A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Rietmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1444720A2 publication Critical patent/EP1444720A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • 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
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying

Definitions

  • the invention relates to a method for drying flat objects such as plate-shaped information carriers or their semi-finished products, in particular disks made of gallium or silicon or the like. Substrates according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a device which is particularly suitable for carrying it out Process is suitable.
  • Afer drying is an essential process in the wet chemical treatment of silicon wafers in the semiconductor industry.
  • Rmser dryers were built as centrifuges, whereby particles were generated by the rotation at the centrifuge bearings and also by the impression of the silicon disks in carrier grooves on the contact surfaces of the silicon disks.
  • panes or afer are used for cleaning and drying in a carrier, with this carrier being automatically removed from the carrier in a bath, after which the panes are in the bath in the position specified by the carrier be kept during the working process; the carrier releases the panes by sinking to the deepest point in the bath, and the panes are received by the carrier elements which penetrate in the sinking direction and protrude from the bottom of the container against the sinking direction.
  • a generic device for improved processing of silicon wafers is disclosed in DE 40 40 132 AI by the applicant.
  • the discs are temporarily fixed by a hold-down device and sprayed in rotation during the rotation and then by rotation under the action centrifugal force dried.
  • the drive shaft for the support bracket is supported on one side outside the process chamber, with an annular space with a non-abrasive labyrinth seal lying between its bearing and the drum-like process chamber, which is connected to the interior of the process chamber via a tolerated annular gap and from the connections for evacuation , Cross sprinkling and drainage to avoid any penetration
  • IPA isopropanol vapor
  • the carrier is immersed or lowered into a bath in which there is a high-purity treatment liquid as a separation medium and specifically lighter water; A cross flow is generated on the bath surface with the separating medium, which forces the possible residual moisture from the geometries of the substrates or panes from the bath surface into an overflow.
  • This displaced medium is drained into a tank in which the water film is separated from the medium and is fed to the neutralization after a calming phase.
  • the invention provides for the separating medium to be cooled below room temperature and to keep the temperature of the substrate above the ambient temperature, in particular about 5 ° C. above room temperature , This enables a specific weight difference of almost 1 - in particular 0.5 - to be achieved.
  • cooling only makes sense to the extent that the temperature of the wafer surface is not less than the dew point temperature of the ambient air. It was also found that the wafer should ideally be 5 ° C warmer than the environment to prevent condensation.
  • the bath should advantageously be subjected to ultrasound in order to prevent the formation of bubbles on the substrates or the disks or to be able to remove small water drops.
  • the treatment liquid lw should preferably be composed of volatile halogenated organic constituents, especially selected from the group of partially fluorinated organic liquids, which in particular contains partially fluorinated ethers - also: hydrofluoroethers -, partially fluorinated alcohols and / or partially fluorinated hydrocarbons.
  • the treatment fluid may consist of isomers of methoxynonafluorobutyl ether or contain at least one alcohol, hydrocarbon or ketone - or an interface activator.
  • the separation medium is recirculated using a pump. Additional filtration of the separation medium at the pool inlet is also provided. The medium cursed in the process tank is replaced by an additional dosing pump from a reserve canister.
  • the device or system primarily intended for carrying out this method is characterized in that the bath contains a high-purity separation medium as treatment liquid and is connected both to a tank for separating the medium from a water film and is connected to a refrigerant supply.
  • a container for the bath arranged in the process chamber is connected to the tank by means of a supply line, as are spray nozzles arranged above the container via further supply lines. That container for the bath is intended to form a collection space for discharge from the bath with the process chamber, the collection space being connected to the tank. It has proven to be advantageous to assign at least one ultrasound generator to the pool or container, preferably to attach it to the pool or container floor in order to enable the above-mentioned US sound system.
  • a cover element which is assigned to the basin or container or the process chamber and is preferably in the form of a closure cover and which is connected to a cold generator, in particular a cryostat, the temperature adjustment described above can be carried out.
  • That cold generator is, however, also connected to the tank, in particular connected by lines to at least one pipe arranged in the tank, which preferably lies - bent in a serpentine shape - on the tank bottom.
  • 1, 2 an oblique view of a support for silicon wafers
  • FIG. 3 shows a section of a flow diagram for a method according to the invention with a device for drying the panes which receives the carrier;
  • Fig. 4 the entire flow diagram with a further embodiment of the drying device
  • FIG. 5 shows a partially sectioned side view of a drying device for panes with a tank ready for a base under a process chamber
  • FIG. 7 is a top view of an additional element assigned to FIG. 6;
  • Fig. 8, 9 cross sections through Fig. 5 along the lines VIII-VIII and IX-IX;
  • FIG. 10 is an end view of FIG. 5 according to its arrow X;
  • FIG. 12 shows an enlarged detail from FIG. 5;
  • Fig. 13 is an enlarged view of parts of Fig. 8;
  • Fig. 14 is an enlarged side view of the tank of Fig. 5;
  • FIG. 14 an end view of FIG. 14;
  • FIG. 16 is a top view of the tank of FIG. 14
  • This carrier 12 for wafers 10 measuring here 200 mm has a height a of approximately 220 mm and is provided on the inner surfaces of its side walls 14 of length c of here 205 mm with receiving grooves 18 for the disks 10, the respective circumference 11 of which to that ridge surface and down hm between two baseboards 16 of the side walls 14 is free.
  • the external distance b x from the ridge strips 17 formed on the upper edges of the side walls 14 and cantilevering therefrom laterally measures approximately 235 mm.
  • the carrier 12 is lowered into a bath 20 which contains a high-purity treatment liquid as a separation medium for removing water adhering to the panes 10; this treatment fluid is specifically heavier than water.
  • the bath 20 is located in a basin or container 22 of the height h of a process chamber 30; 3, two parallel container walls 24 protrude from the base plate 32 thereof and, in addition to these at a distance e, two chamber walls 36 which project beyond the latter and which each delimit a side chamber 33 of the interior 32 with the container walls 24.
  • the right-hand chamber wall 36 in FIG. 3 is an additional parallel one at a distance ei
  • the outer wall 38 is assigned the same height hi, which likewise protrudes from the base plate 32 and delimits a separate lifting chamber 40 with an outlet device 39 located at the bottom.
  • Flow pipes 42 run on the base plate 32, the meaning of which is described below.
  • a plurality of ultrasound generators or ultrasound oscillators 44 project downward from the base plate 32 outside the interior 34; whose ultrasound transmitted to the basin 22 is intended to prevent the formation of water bubbles on the panes 10.
  • a correspondingly inclined outer wall e a cross-sectionally triangular collar 46 of a closure cover 48, which is equipped with an outer insulating layer 47, is assigned to the inwardly inclined upper edges 36 a of the chamber walls 36.
  • a flow bar 52 is assigned to the row of spray nozzles 50 on the left in FIG ), partially fluorinated alcohols and partially fluorinated hydrogens - - over the bath surface 21 or the bath level. In this way, a cross flow is generated on the bath surface 21 with the separation medium Q, which forces the residual moisture from the bath surface 21 into the side chambers 36 serving as an overflow trough.
  • the basin or the container 22 a of the height h is pot-shaped; an outwardly inclined container wall 24 a is formed on an approximately square pool floor 23 and is surrounded by a flow jacket 54 - containing flow pipes 53 according to FIG. 12.
  • Ultrasound transducers 44 are also assigned to the pelvic floor 23, which are surrounded here by a sleeve tube 56; the latter protrudes from a base plate 57 assigned to the pelvic floor 23 and is supported by means of a radial base ring 58 against the parallel side walls 62 of a housing 60 which is spanned upwards by a cover plate 64.
  • the side walls 62, with the base ring 58, the sleeve tube 56 and the basin or container 22 a delimit a side space 61 a of the interior space 61 surrounding the latter. This is spanned by the cooling cover 48 a - seated in the insulating cover plate 64. which also surrounds an outer insulating layer 47.
  • spray nozzles 51 are assigned to the edge region of the container 22 a , the spray jet directed onto the bath level 21 unwinds from this treatment liquid or separation medium Q.
  • the latter / s collects in the deepest of the side space 61 a , delimited by the base ring 58, the sleeve tube 56 and the side wall 62; because by the spray jet of the spray nozzles 51 - as in FIG. 3 by means of a flow bar 52 discussed above - a cross flow is generated on the bath surface 21 with the separating medium Q, which cross-flows the residual moisture from the bath surface 21 into the side spaces 61 a serving as overflow chamber urges.
  • the displaced treatment liquid Q is discharged through a line 68 , which is connected to an outlet 66 of the base ring 58 for the side space 61 a in FIG. 4, to a tank 70, in which a tank bottom 71, long wall 72, rare wall 73 is used and 73 a limited collection space 76 a water film A is separated from the treatment liquid Q and, after a calming phase in a lateral water chamber 80, is fed through a discharge 81 to the neutralization.
  • the tank 70 contains a weir wall 74 dividing its inner or collecting space 76 with a downwardly inclined upper edge 74 a , via which that water film A is discharged. This is also assigned a line 82 for H 2 0-DI so that the tank 70 can be spooled if necessary.
  • a transverse wall 84 which ends at a distance from the ridge plate 74, projects from the tank bottom 71 with flank walls 85 provided on both sides at a distance; the latter are of the - directed First plate 78 downwards and end at a distance from the tank bottom 71, thereby serving as a separator labyrinthine Stromungsweg between that collecting chamber 76 of the tank 70 and a - - 79 equipped with 'an external sensor of the in Fig. 3, 4 right outer wall 73 a limited - prechamber 86 is formed.
  • a bottom tube 88 of the tank 70 which is designed in a serpentine manner and is arranged next to an outlet 89, arrives from a cryostat 90 through a line 91 a refrigerant; a branch line 92 continues to the coolable cover 48, 48 a for the process chamber 30 or the housing 60.
  • the opposite return lines are designated 91 a and 92 a .
  • the cryostat 90 is a device intended for the automatic setting of low temperatures with the aid of gas or a cold mixture; In order to obtain a greater specific weight difference between the water A and the treatment liquid Q - and thus to increase the effect of the wiping off - it is provided that the treatment liquid or the separation medium is kept at room temperature. rature to cool. This enables a specific weight difference of almost 1 to be achieved.
  • the treatment liquid Q is recirculated via a pump 94 through a feed line 95 or in F g. 3 returned to the flow or bottom pipes 42 in the bath 20 and in FIG. 4 directly at 95 a to the bath 20;
  • the line 95 contains, for additional filtration at 96, a 12 "filter 0.1 ⁇ m and in FIG. 3 receives a branch line 98 at a node 97, which - with the interposition of a pipe blocking element 99 - leads to a drain container 100.
  • the line 98 is connected to the Ablassbehal- ters 100 directly to the pelvis or to the container 22 a.
  • a further branch conduit 102 connects the conduit 95 with the spray nozzles 51 or the Stromungsological 52.
  • a further branch line 103 is present, which is connected at the other end to the high-lying spray nozzles 50 shown there above the flow bar 52.
  • a further line 104 ends in the prechamber 86 of the tank 70, thanks to which the separation medium Q which is cursed in the bath 20 can be replaced by a reserve canister 106 via an additional metering pump 105.
  • FIG. 5 ff shows a housing 60 with rare walls 62 of length n of 1200 mm and height k of 1000 mm; the housing width I measures 400 mm here.
  • the process basin can be seen at 22 a with disks 10 lying horizontally in a support 12; the base plate 32 runs at a distance q from a housing base 63 on which the tank 70 is mounted.
  • the side walls protrude 62 and are jointly Gehausedeckelplatte 64 in which a multi-layered cooling or cap 48b having an inclined panel surface 49 as well as supply and return flow lines 92, 92 are mounted for Deckelkuhlung a.
  • the base plate 32 is connected to the cover plate 64 of the housing 60 by transverse walls 37 and an outer wall 38 held.
  • FIG. 7 shows a sliding cover 108 for covering the interior 61.
  • transverse walls 37 including the outer wall 38, which both delimit the described side spaces 61 a and the lifting chamber 40.
  • FIG. 12 shows a lifting column 120 running in the lifting chamber 40 parallel to the vertical axis M of the basin 22, 22 a with radially laterally projecting support arms 122 each containing a horizontal angle piece; on their horizontal surfaces 123 buffer or the like.
  • Locking elements 124 are provided, on which the carrier 12 is mounted, which can be held in this way and lowered from a ridge position 12 f and raised back into it.
  • FIG. 13 shows that the carrier 12 is gripped by angle arms 122 a of the lifting column 120 which have a cross-sectional roof-like construction and which undercut the ridge strips 17 of the carrier 12 with supporting profiles 125 of cross bars 126 which are inclined outward to the vertical axis M.
  • Process basin 22 a the H 2 0-Dl line 82 and laterally the suction line 95 to the pump 94 and the container connection 104 are provided. 128 is also a full level line.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Trocknen von flächigen Gegenständen wie plattenförmigen Informationsträgern bzw. deren Halbzeugen, insbesondere von Scheiben aus Gallium bzw. Silizium od.dgl. Substraten in einer verschliessbaren Prozesskammer (30, 61) zur Aufnahme eines das/die Substrat/e (10) haltenden Trägers (12), werden die Substrate (10) in ein Bad (20) getaucht und sind im Sprühbereich von Düsen (50, 51, 52) bewegbar; die Scheibe/n (10) od.dgl. wird/werden in das Bad (20) aus hochreiner Behandlungsflüssigkeit als Trennmedium (Q) sowie spezifisch leichterem Wasser getaucht, und an der Badoberfläche (21) wird mit dem Trennmedium eine Querströmung erzeugt sowie die Restfeuchte von der Badoberfläche abgeschoben. Zudem wird die Behandlungsflüssigkeit bzw. das Trennmedium (Q) unter Raumtemperatur gekühlt; die Temperatur der Scheibe (10) od.dgl. wird über der Umgebungstemperatur gehalten, insbesondere etwa 5 DEG C über Raumtemperatur.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von flachigen Gegenstanden, insbesondere von Scheiben aus Gallium oder Silizium od. dgl. Substraten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von flachigen Gegenstanden wie plattenformigen Informationsträgern bzw. deren Halbzeugen, insbesondere von Scheiben aus Gallium bzw. Silizium od. dgl. Substraten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Zudem erfasst die Erfindung eine Vorrichtung, die insbesondere zum Durchfuhren dieses Verfahrens geeignet ist.
Die afer-Trocknung ist in der Halbleiter-Industrie ein we- sentlicher Prozess bei der nasschemischen Behandlung von Siliziumscheiben . In der Vergangenheit wurden sog. Rmser Dryer als Zentrifugen gebaut, wobei durch die Rotation an den Lagerstellen der Zentrifuge und außerdem durch das Eindrucken der Siliziumscheiben in Tragernuten an den Beruh- rungsflachen der Siliziumscheiben Partikel generiert wurde .
Bei einem Verfahren nach DE 39 08 753 AI der Anmelderin werden mehrere Scheiben oder afer zur Reinigen und Trock- nen in einen Trager eingesetzt, mit diesem in ein Bad selbsttätig vom Trager entfernt, wonach die Scheiben in der durch den Trager vorgegebenen Lage zueinander im Bad wahrend des Arbeitsvorganges gehalten werden; der Trager gibt die Scheiben durch Absinken zum Badtiefsten frei, und die Scheiben werden von den Trager in Sinkrichtung durchsetzenden und gegen die Sinkrichtung vom Boden des Behalters aufragenden Tragelementen aufgenommen.
Eine gattungsgemaße Vorrichtung zum verbesserten Bearbeiten von Siliziumscheiben offenbart die DE 40 40 132 AI der Anmelderin. Die Scheiben werden durch einen Niederhalter zeitweilig fixiert und wahrend der Rotation drehend besprüht sowie anschließend durch Rotation unter der Einwir- kung der Zentrifugalkraft getrocknet. Die Antriebswelle für die Tragerhalterung ist außerhalb der Prozesskammer einseitig gelagert, wobei zwischen deren Lager und der trommelartigen Prozesskammer ein Ringraum mit einer nicht schleifen- den Labyrinthdichtung liegt, der über einen tolerierten Ringspalt mit dem Innenraum der Prozesskammer in Verbindung steht und von dem Anschlüsse zum Evakuieren, Quersprunen und Entwässern ausgehen, um gegebenenfalls eingedrungene
Partikel, vor allem Lagerabrieb entfernen zu können.
Bei den derzeitigen (very large scale Integration) VSLI-
Prozessen ist diese Zentrifugentrocknungsart nicht mehr von
Bedeutung; eine gunstige Trocknungsmethode ist das sogenannte Marangoni-System, welches hauptsächlich in den High-Tech Halbleiter lrmen Verwendung finden. Bei diesem System werden die Scheiben aus einem warmen Dl- asserbad gezogen, und durch den Meniskus an der Oberflache wird die Restfeuchte abgestreift. Um eine Ruckkondensierung zu vermeiden, wird über dem Bad ein Isopropanol-Vapor (IPA) er- zeugt. Dieser Dampf wird in einer EX-geschutzten Umgebung durch das Erhitzen von IPA und dem Vapotrager Stickstoff über das Bad gegeben. IPA wird allerdings in der Chemie nicht allzu gerne verwendet, da es ein explosiv gefährdetes Medium ist.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art in konstruktiv einfacher Weise so auszugestalten, dass die erkannten Mangel des Stand der Tech- nik vermieden werden. Es ist vorgesehen, diese Vorgehensweise allgemein für Gegenstande aus Kunststoff, Glas, Keramik, Buntmetallen oder Stahl einsetzbar zu gestalten.
Zur Losung dieser Aufgabe fuhrt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteranspruche geben gunstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Erfmdungsgemaß wird der Trager in ein Bad getaucht bzw. gesenkt, in welchem sich eine hochreine Behandlungsflussigkeit als Trennmedium sowie spezifisch leichteres Wasser be- finden; an der Badoberflache wird mit dem Trennmedium eine Querstromung erzeugt, welche die mögliche Restfeuchte aus den Geometrien der Substraten oder Scheiben von der Badoberflache in einen Überlauf drangt. Dieses verdrängte Medium wird in einen Tank abgelassen, in welchem der Was- serfilm vom Medium abgetrennt und nach einer Beruhigungsphase der Neutralisation zugeführt wird.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Trocknungsprozess ohne jegliche Dampfphase durchzufuhren und die Behandlungs- flussigkeit zu kühlen; um einen größeren spezifischen Gewichtsunterschied zwischen dem Wasser und dem Trennmedium zu erhalten und damit den Effekt des Abstreifens zu erhohen, ist erfmdungsgemaß vorgesehen, das Trennmedium unter Raumtemperatur zu kühlen und die Temperatur des Substrates über der Umgebungstemperatur zu halten, insbesondere etwa 5°C über Raumtemperatur. Dadurch kann ein spezifischer Gewichtsunterschied von fast 1 -- insbesondere 0,5 -- erzielt werden. Allerdings ist eine Abkühlung nur soweit sinnvoll, als die Temperatur der Waferoberflache nicht kleiner als die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft ist. Weiter wurde festgestellt, dass der Wafer zur Verhinderung einer Kondensierung idealerweise um 5°C warmer sein sollte als die Umgebung .
Vorteilhafterweise soll das Bad mit Ultraschall beaufschlagt werden, um das Entstehen von Blasen an den Substraten bzw. den Scheiben zu unterbinden bzw. kleine Wassertropfen entfernen zu können. Der Ultraschall erhöht die Badtemperatur, - weshalb eine Kühlung erforderlich ist auf Reinraum-Umgebungstemperatur + etwa 5°C (beispielsweise 23°C + 5° = 28°C Minimaltemperatur im Bad) . Bevorzugt soll die Behandlungsflussigkeit l.w. aus leichtfluchtigen halogenierten organischen Bestandteilen zusammengesetzt sein, vor allem aus der Gruppe der teil- fluorierten organischen Flüssigkeiten ausgewählt sein, die insbesondere teilfluoπerte Ether -- auch: Hydrofluorether --, teilfluorierte Alkohole und/oder teilfluorierte Kohlenwasserstoffe enthalt. Insbesondere kann die Behandlungsflussigkeit i.w. aus Isomeren des Methoxynonafluorbutyl- ethers bestehen bzw. zumindest einen Alkohol, Kohlenwasser- stoff oder ein Keton enthalten - oder aber einen Grenz- flachenaktivator.
Als gunstig hat es sich erwiesen, die Behandlungsflussigkeit aus Mischungen von Isomeren des Methoxynonafluor- butylethers mit Isopropanol herzustellen, vor allem mit etwa 1 bis 7 Gew.-% Isopropanol in der Behandlungsflussigkeit.
Das Trennmedium wird über eine Pumpe rezirkuliert. Auch ist eine zusatzliche Filtration des Trennmediums beim Beckenzulauf vorgesehen. Das im Prozessbecken verfluchtigte Medium wird über eine zusätzliche Dosierpumpe aus einem Reservekanister ersetzt.
Die vor allem zur Durchfuhrung dieses Verfahrens gedachte Vorrichtung oder Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass das Bad ein hochreines Trennmedium als Behandlungsflussigkeit enthalt und sowohl mit einem Tank zum Trennen des Mediums von einem Wasserfilm in Verbindung steht, als auch an eine Kaltemittelzufuhr angeschlossen ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein in der Prozesskammer angeordneter Behalter für das Bad mittels einer Zuleitung mit dem Tank ebenso verbunden wie über dem Behalter angeordnete Spruhdusen über weitere Zuleitungen. Jener Behalter für das Bad soll mit der Prozesskammer einen Sammelraum für Austrag aus dem Bade bilden, wobei der Sammelraum mit dem Tank verbunden ist . Als gunstig hat es sich erwiesen, dem Becken oder Behalter zumindest einen Ultraschall-Erzeuger zuzuordnen, bevorzugt am Becken- oder Behalterboden anzubringen, um die oben erwähnte US-Beschallung zu ermöglichen.
Dank eines dem Becken oder Behalter bzw. der Prozesskammer zugeordneten -- bevorzugt als Verschlussdeckel ausgebildeten -- Abdeckelements, das mit einem Kalteerzeuger -- insbesondere einem Kryostat -- in Verbindung steht, kann die oben beschriebene Temperaturabstimmung vorgenommen werden. Jener Kalteerzeuger ist aber auch mit dem Tank verbunden, insbesondere mit Leitungen an wenigstens ein im Tank angeordnetes Rohr angeschlossen, das bevorzugt -- schlangenfor- mig gebogen -- dem Tankboden aufliegt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
Fig. 1, 2: jeweils eine Schragsicht auf einen Trager für Scheiben aus Silizium;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Fließschema zu einem erfindungsgemaßen Verfahren mit einer den Trager aufnehmenden Vorrichtung zum Trocknen der Scheiben;
Fig . 4 : das gesamte Fließschema mit einer weiteren Ausgestaltung der Trocknungsvorrichtung;
Fig. 5: eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Trocknungsvorrichtung für Scheiben mit sockelwartigem Tank unter einer Pro- zess kämmer;
Fig. 6,11: vergrößerte Längsschnitte durch Fig. 5 nach deren Linien VI-VI bzw. XI-XI;
Fig. 7 die Draufsicht auf ein der Fig. 6 zugeordnetes Zusatzelement;
Fig.8, 9: Querschnitte durch Fig. 5 nach deren Linien VIII-VIII bzw. IX-IX;
Fig. 10 eine Stirnansicht zu Fig. 5 nach deren Pfeil X;
Fig. 12 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5;
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung von Teilen der Fig. 8; Fig. 14 eine vergrößerte Seitenansicht auf den Tank der Fig. 5;
Fig. 15: eine Stirnansicht zu Fig. 14;
Fig. 16 die Draufsicht auf den Tank der Fig. 14
Zum Trocknen von Scheiben 10 aus Gallium oder Silizium -- sogenannten Wafer -- werden diese gemäß Fig. 1 parallel zueinander in einem querschnittlich etwa H-formigen Trager 12 mit offener Firstseite zusammengefasst . Dieser Trager 12 für hier 200 mm messende Wafer 10 weist eine Hohe a von etwa 220 mm auf und ist an den Innenflachen seiner Seiten- wande 14 der Lange c von hier 205 mm mit Aufnahmenuten 18 für die Scheiben 10 versehen, deren jeweiliger Umfang 11 sowohl zu jener Firstflache als auch nach unten hm zwischen zwei Fußleisten 16 der Seitenwande 14 frei liegt. An den im Innenabstand b von etwa 115 mm zueinander verlaufenden Fußleisten 16 setzen - als Übergang zu den Sei- tenwanden 14 -- nach außen geneigte Schulterflachen 15 an. Der Außenabstand bx von an die Oberkanten der Seitenwande 14 angeformten und von diesen seitlich abkragenden First- streifen 17 mißt etwa 235 mm.
Zur Wafer-Trocknung wird der Trager 12 in ein Bad 20 gesenkt, welches eine hochreine Behandlungsflussigkeit als Trennmedium zum Entfernen von an den Scheiben 10 anhaften- dem Wasser enthalt; diese Behandlungsflussigkeit ist spezifisch schwerer als Wasser. Das Bad 20 befindet sich in einem Becken oder Behalter 22 der Hohe h einer Prozesskam- mer 30; von deren Bodenplatte 32 ragen in Fig. 3 zwei parallele Behalterwande 24 auf und neben diesen in Abstand e zwei -- letztere überragende -- Kammerwandungen 36, die mit den Behalterwanden 24 jeweils eine Seitenkammer 33 des Innenraumes 32 begrenzen. Der in Fig. 3 rechten Kammerwandung 36 ist in einem Abstand ei eine zusätzliche parallele Außenwand 38 gleicher Hohe hi zugeordnet, die ebenfalls von der Bodenplatte 32 aufragt und eine gesonderte Hubkammer 40 mit unten liegender Auslasseinrichtung 39 begrenzt.
Auf der Bodenplatte 32 verlaufen Stromungsrohre 42, deren Bedeutung weiter unten beschrieben wird. Von der Bodenplatte 32 ragen mehrere Ultraschall-Erzeuger bzw. Ultraschall-Schwinger 44 außerhalb des Innenraumes 34 abwärts; deren auf das Becken 22 übertragener Ultraschall soll das Entstehen von Wasserblasen an den Scheiben 10 verhindern.
Den einwärts geneigten Oberkanten 36a der Kammerwandungen 36 ist eine -- entsprechend geneigte -- Außenwand e:nes querschnittlich dreiecksformigen Kragens 46 eines Ver- schlussdeckels 48 zugeordnet, der mit einer äußeren Isolierschicht 47 ausgestattet ist.
Durch das Eintauchen der Scheiben 10 wird das spezifisch leichtere Wasser an der Oberflache 21 abgestreift. Für den Vorgang des Ein- oder Ausfahrens sind zusätzliche Spruhdu- sen 50 im Innenraum 34 der Prozesskammer 30 angebracht, um gegebenenfalls vorhandene Restfeuchte aus den Geometrien der Scheiben 10 zu entfernen.
Der in Fig. 3 linken Reihe von Spruhdusen 50 ist auf der benachbarten Behalterwand 24 eine Stromungsleiste 52 zugeordnet, welche einen horizontalen Strahl von Behandlungsflussigkeit bzw. Trennmedium Q -- beispielsweise aus der Gruppe der teilfluorierten organischen Flüssigkeiten, ms- besondere teilfluorierte Ether (auch Hydrofluorether ) , teilfluorierte Alkohole sowie teilfluorierte Wasserstoffe - - über die Badoberflache 21 bzw. den Badspiegel fuhrt. Auf diese Weise wird an der Badoberflache 21 mit dem Trennmedium Q eine Querstromung erzeugt, welche die Restfeuchte von der Badoberflache 21 in die als Uberlaufwanne dienende Seitenkammern 36 drangt. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 ist das Becken bzw. der Behalter 22a der Hohe h topfartig ausgebildet; an einen etwa quadratischen Beckenboden 23 ist eine nach außen geneigte Behalterwandung 24a angeformt und von einem -- gemäß Fig. 12 Stromungsrohre 53 enthaltenden - Stromungsmantel 54 umfangen .
Auch dem Beckenboden 23 sind Ultraschall-Schwinger 44 zugeordnet, die hier von einem Manschettenrohr 56 umgeben sind; letzteres ragt von einer dem Beckenboden 23 zugeordneten Bodenscheibe 57 ab und ist mittels eines radialen Bodenringes 58 gegen die parallelen Seitenwandungen 62 eines Gehäuses 60 abgestutzt, das nach oben hin von einer Deckelplatte 64 überspannt ist. Die Seitenwandungen 62 begrenzen mit dem Bodenring 58, dem Manschettenrohr 56 und dem Becken oder Behalter 22a einen diesen umgebenden Seitenraum 61a des Ge- hauseinnenraumes 61. Dieser wird von dem -- in der isolierenden Deckelplatte 64 sitzenden -- Kuhldeckel 48a überspannt, den ebenfalls eine äußere Isolierschicht 47 umgibt.
Oberhalb der Seitenkammer bzw. des Seitenraumes 61a sind dem Randbereich des Behalters 22a Spruhdusen 51 zugeordnet, deren auf den Badspiegel 21 gerichteter Spruhstrahl von diesem Behandlungsflussigkeit oder Trennmedium Q abspult. Letztere/s sammelt sich in dem vom Bodenring 58, dem Manschettenrohr 56 sowie der Seitenwand 62 begrenzten Tiefsten des Seitenraumes 61a; denn durch den Spruhstrahl der Spruhdusen 51 wird -- wie in Fig. 3 durch ene oben erörterte Stromungsleiste 52 -- an der Badoberflache 21 mit dem Trennmedium Q eine Querstromung erzeugt, welche die Restfeuchte von der Badoberflache 21 in die als Überlaufkammer dienenden Seitenraume 61a drangt.
Die verdrängte Behandlungsflussigkeit Q wird durch eine -- in Fig. 4 an einen Auslass 66 des Bodenringes 58 für den Seitenraum 61a angeschlossene -- Leitung 68 zu einem Tank 70 ausgetragen, in dessen von einem Tankboden 71, Langswan- den 72, Seltenwanden 73 und 73a begrenztem Sammelraum 76 ein Wasserfilm A von der Behandlungsflussigkeit Q abgetrennt und nach einer Beruhigungsphase in einer seitlichen Wasserkammer 80 durch einen Austrag 81 der Neutralisation zugeführt wird.
Der Tank 70 enthalt in Abstand f zu der die Wasser- oder Berumgungskammer 80 begrenzenden Außenwand 73 eine seinem Innen- oder Sammelraum 76 unterteilende Wehrwand 74 mit abwärts geneigter Oberkante 74a, über die jener Wasserfilm A ausgetragen wird. Diesem ist im übrigen eine Leitung 82 für H20-DI zugeordnet, um den Tank 70 gegebenenfalls spulen zu können. Nahe der anderen Außenwand 73a des Tanks 70 ragt vom Tankboden 71 eine in Abstand zur Firstplatte 74 endende Querwand 84 auf mit beidseits in Abstand vorgesehenen Flankenwanden 85; letztere sind von der -- mit' einem äußeren Sensor 79 ausgestatteten -- Firstplatte 78 abwärts gerichtet und enden in Abstand zum Tankboden 71, wodurch ein als Separator dienender labyrinthartiger Stromungsweg zwischen jenem Sammelraum 76 des Tanks 70 sowie einer -- von der in Fig. 3, 4 rechten Außenwand 73a begrenzten -- Vorkammer 86 entsteht.
Wie gesagt, fließt durch die Leitung 68 Überlauf aus dem Becken 22, 22a zum Tank 70. Zudem gelangt zu einem schlan- genartig konzipierten -- neben einem Ablass 89 angeordneten -- Bodenrohr 88 des Tanks 70 aus einem Kryostat 90 durch eine Leitung 91 ein Kältemittel; eine Zweigleitung 92 fuhrt weiter zu dem kuhlbaren Verschlussdeckel 48, 48a für die Prozesskammer 30 bzw. das Gehäuse 60. Die gegenläufigen Ruckleitungen sind mit 91a bzw. 92a bezeichnet. Der Kryostat 90 ist eine zum automatischen Einstellen tiefer Temperaturen mit Hilfe von Gas oder einer Kaltemischung bestimmte Einrichtung; um einen größeren spezifischen Gewichtsunterschied zwischen dem Wasser A und der Behand- lungsflussigkeit Q zu erhalten -- und damit den Effekt des Abstreifens zu erhohen --, ist nämlich vorgesehen, die Behandlungsflussigkeit bzw. das Trennmedium unter Raumtempe- ratur zu kühlen. Dadurch kann ein spezifischer Gewichtsunterschied von fast 1 erzielt werden.
Die Behandlungsflussigkeit Q wird über eine Pumpe 94 durch eine Zufuhrleitung 95 rezirkuliert bzw. in F g. 3 zu den Stromungs- oder Bodenrohren 42 im Bad 20 sowie in Fig. 4 unmittelbar bei 95a zum Bad 20 zurückgeführt; die Leitung 95 enthalt zur zusätzlichen Filtration bei 96 ein 12" Filter 0,1 μm und nimmt in Fig. 3 an einer Knotenstelle 97 eine Zweigleitung 98 auf, die - unter Zwischenschaltung eines Rohrsperrorganes 99 -- zu einem Ablassbehalter 100 gefuhrt ist. In Fig. 4 ist die Leitung 98 des Ablassbehal- ters 100 unmittelbar an das Becken bzw. den Behalter 22a angeschlossen. Eine weitere Zweigleitung 102 verbindet die Leitung 95 mit den Spruhdusen 51 bzw. der Stromungsleiste 52. Im Beispiel der Fig. 3 ist noch eine weitere -Zweigleitung 103 vorhanden, welche andernends an die dort über der Stromungsleiste 52 gezeigten hochliegenden Spruhdusen 50 angeschlossen ist.
Neben der Leitung 95 endet in der Vorkammer 86 des Tanks 70 eine weitere Leitung 104, dank deren das im Bad 20 verfluchtigte Trennmedium Q über eine zusätzliche Dosierpumpe 105 aus einem Reservekanister 106 ersetzt zu werden vermag.
Fig. 5 ff ist ein Gehäuse 60 mit Seltenwanden 62 der Lange n von 1200 mm und der Hohe k von 1000 mm zu entnehmen; die Gehausebreite I misst hier 400 mm. Im Gehäuse 60 ist bei 22a das Prozessbecken mit in einem Trager 12 horizontal liegenden Scheiben 10 zu erkennen; die Bodenplatte 32 verlauft in Abstand q zu einem Gehauseboden 63, auf dem der Tank 70 lagert. Von dem Gehauseboden 63 als Grundplatte ragen die Seitenwande 62 auf und tragen gemeinsam die Gehausedeckelplatte 64, in der ein mehrschichtiger Kühl- oder Verschlussdeckel 48b mit geneigter Pultflache 49 sowie Zu- und Rucklaufleitungen 92, 92a für die Deckelkuhlung angebracht sind. Die Bodenplatte 32 wird an der Deckelplatte 64 des Gehäuses 60 durch Querwände 37 und eine Außenwand 38 gehalten. Einen Schiebedeckel 108 zum Abdecken des Innenraumes 61 gibt Fig. 7 wieder.
Unterhalb des Verschlussdeckels 48b verlaufen ene Quer- wände 37 samt Außenwand 38, die sowohl die beschriebenen Seitenraume 61a begrenzen als auch die Hubkammer 40. An einer Stirnseite des Gehäuses 60 findet sich zu einem Benutzer B hm -- hinter einer Stirnwandung 65 -- ein klappbar an Scharnieren vorgesehener oder verschraubbarer Elek- troschrank 110 mit geneigtem Display 112 eines Rechners 114; auf der anderen Stirnseite sind in einer Heckkammer 116 auf einem Tragboden 31 ein Filter 96a, Druckluftventile 118 sowie eine Pumpe 105a angeordnet.
Vor allem Fig. 12 zeigt eine in der Hubkammer 40 parallel zur Vertikalachse M des Beckens 22, 22a verlaufende Hubsaule 120 mit radial seitlich abragenden, jeweils ein horizontales Winkelstuck enthaltenden Tragarmen 122; auf deren Horizontalflachen 123 sind Puffer- od. dgl. Rastelemente 124 vorgesehen, auf denen der Trager 12 lagert, der auf diese Weise gehalten sowie aus einer Firstposition 12f abgesenkt und wieder in diese angehoben werden kann.
Fig. 13 laßt erkennen, dass der Trager 12 von querschnitt- lieh dachartig ausgebildeten Winkelarmen 122a der Hubsaule 120 ergriffen wird, die mit zueinander zur Vertikalachse M abwärts nach außen geneigten Tragprofilen 125 von Querstaben 126 die Firststreifen 17 des Tragers 12 unterfangen.
Am Tank 70 sind in den Fig. 5, 11 sowie 14 bis 16 in der
Frontwand 72 Anschlüsse für den Neutra-Austrag 81 aus der
Beruhigungskammer 80, für den Ablass 89, die Leitungen 91,
91a des Kryostats 90 zum Bodenrohr 88, die Leitung 68 vom
Prozessbecken 22a, die H20-Dl-Leιtung 82 sowie seitlich die Saugleitung 95 zur Pumpe 94 und der Gebindeanschluss 104 vorgesehen. Mit 128 ist noch eine Fullstandsleitung bezeichnet .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Trocknen von flächigen Gegenstanden wie plattenformigen Informationsträgern bzw. deren Halbzeugen, insbesondere von Scheiben aus Gallium bzw. Silizium od. dgl. Substraten in einer verschließbaren Prozesskammer (30, 61) zur Aufnahme eines das/die Substrat/e (10) haltenden Tragers (12), wobei die Substraten (10) in ein Bad (20) getaucht werden sowie im Spruhbereich von Düsen (50, 51, 52) bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Scheibe/n (10) od. dgl. in das Bad (20) aus hochreiner Behandlungsflussigkeit als Trennmedium (Q) sowie spezifisch leichterem Wasser getaucht wird/werden, und dass an der Badoberflache (21) mit dem Trennmedium eine Querstromung erzeugt sowie die Restfeuchte von der Badoberflache abgeschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflussigkeit bzw. das Trennmedium (Q) unter Raumtemperatur gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Scheibe (10) od. dgl. über der Umgebungstemperatur gehalten wird, insbesondere etwa 5°C über Raumtemperatur.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Badoberflache (21) durch wenigstens eine Spruhduse (51, 52) ein etwa horizontaler Strahl aus Behandlungsflussigkeit bzw. Trennmedium (Q) eine Querstromung erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Querstromung Restfeuchte von der Badoberflache abgeschoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Behandlungsflussigkeit (Q) , die i.w. aus leichtfluchtigen halogenierten organischen Bestandteilen zusammengesetzt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, gekennzeichnet durch eine Behandlungsflussigkeit (Q) aus der Gruppe der teilfluorierten organischen Flüssigkeiten, die insbesondere teilfluorierte Ether, teilfluorierte Alkohole und/oder teilfluorierte Kohlenwasserstoffe enthalt .
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Behandlungsflussigkeit (Q) i.w. aus Isomeren des Me- thoxynonafluorbutylethers .
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflussigkeit (Q) zumindest einen Alkohol, Kohlenwasserstoff oder ein Keton enthalt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflussigkeit (Q) einen Grenz- flachenaktivator enthalt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflussigkeit (Q) aus Mischungen von Isomeren des Methoxynonafluorbutylethers mit Isopropanol besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch 1 bis 7 Gew.-% Isopropanol in der Behandlungsflussigkeit.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wahrend des Trockenvorganges Ultraschall in das Bad (20) eingeleitet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Ultraschalls Blasenbildung an den Scheibe (10) od. dgl. verhindert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Ultraschalls Wassertropfen von der Scheibe (10) od. dgl. entfernt werden.
16 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus der von der Badoberflache (21) abgeschobenen Flüssigkeit in einem Tank (70) od. dgl Einrichtung die Wasseranteile (A) ausgetragen werden
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifisch leichtere Wasser an der Oberflache der Flüssigkeit abgestreift wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit im Tank (70) unter Raumtemperatur gekühlt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Tank (70) zur Spulung H20-DJ zuge- fuhrt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsvorgang ohne Dampfphase durchgeführt wird.
21. Vorrichtung zum Trocknen von flächigen Gegenstanden wie plattenformigen Informationsträgern bzw. deren Halbzeugen, insbesondere von Scheiben aus Gallium bzw. Silizium od. dgl. Substraten in einer verschließbaren Prozesskammer (30, 61) zur Aufnahme eines die Scheiben (10) od. dgl. haltenden Tragers (12), wobei die Scheibe/n (10) od. dgl. in ein Bad (20) getaucht werden sowie im Spruhbereich von Düsen (50, 51, 52) bewegbar sind, insbesondere zur Durchfuhrung des Verfahrens nach wenigstens einem der voraufgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad (20) em hochreines Trennmedium als Behandlungsflussigkeit (Q) enthalt und sowohl mit einem Tank (70) zum Trennen des Mediums von einem Wasserfilm (A) in Verbindung steht, als auch an eine Kai emit telzufuhr (90, 91, 92) angeschlossen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Prozesskammer (30, 61) angeordneter Behalter (22, 22a) für das Bad (20) mittels einer Zuleitung (95, 95a) mit dem Tank (70) ebenso verbunden ist wie über dem Behalter angeordnete Spruhdusen (51, 52, 50) über weitere Zuleitungen (102, 103) .
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Behalter (22, 22a) für das Bad (20) mit der Prozesskammer (30, 61) einen Sammelraum (33, 61a) für Austrag aus dem Bade bildet, wobei der Sammelraum an den Tank (70) angeschlossen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Becken oder Behalter (22, 22a) zumindest ein Ultraschall-Erzeuger (44) zugeordnet ist, bevorzugt am Becken- oder Behalterboden (23, 32) angebracht ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, da- durch gekennzeichnet, dass dem Becken oder Behalter
(22, 22a) bzw. der Prozesskammer (30, 61) ein Abdeckelement (48, 48a, 48b) zugeordnet ist, das mit einem Kalteerzeuger, insbesondere einem Kryostat
(90), in Verbindung steht.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement als Verschlussdeckel (48, 48a, 48 ) ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalteerzeuger (90) mit dem Tank (70) verbunden, insbesondere mit Leitungen (91, 91a) an wenigstens em im Tank angeordnetes Rohr (88) angeschlossen, ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Tanks (70) durch eine Wehrwand 174) in einen Sammelraum
(76) und einen Beruhigungsraum (80) für einen über die Wehrwand eingetragenen Wasserfilm (A) unterteilt
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass den Sammelraum (76) eine querschnittlich maan- derartige Labyrinthzone von einem Austragsbereich für Behandlungsflussigkeit (Q) trennt, der an den Behalter (22, 22a) angeschlossen ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Behalter (22, 22a) in einem Gehäuse (60) angeordnet und ihn eine Hubeinrichtung (120 bis 122) zugeordnet ist.
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