WO2002091435A2 - Vorrichtung zum nassreinigen von scheibenförmigen substraten - Google Patents

Vorrichtung zum nassreinigen von scheibenförmigen substraten Download PDF

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WO2002091435A2
WO2002091435A2 PCT/EP2002/004781 EP0204781W WO02091435A2 WO 2002091435 A2 WO2002091435 A2 WO 2002091435A2 EP 0204781 W EP0204781 W EP 0204781W WO 02091435 A2 WO02091435 A2 WO 02091435A2
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treatment
receiving
container
wafer
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David Henson
Laurence Kohler
Jürgen LOHMÜLLER
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Mattson Wet Products Gmbh
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    • 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
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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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
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like

Definitions

  • the present invention relates to a device for wet cleaning disk-shaped substrates, in particular semiconductor wafers.
  • This device has the disadvantage that the wafers have to be collected into one batch each before their fine cleaning, as a result of which the continuous processing process of the wafers and thus the throughput are impaired.
  • the integration of the cleaning device in a CMP system which usually works in the single wafer process, is difficult.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned at the outset which enables continuous cleaning of individual wafers in a simple and inexpensive manner.
  • this object is achieved by a device for wet cleaning of disk-shaped substrates, in particular semiconductor wafers, in that the device has at least one treatment container which can be filled with treatment fluid and has a guide for guiding at least one substrate in the container, a lifting device in the treatment container for inserting and removing a substrate, and a receiving device arranged above the treatment container with at least two separate advise guide means for respectively receiving a substrate on ⁇ has, wherein the guide means are slidable such that they are aligned with the guide in the treatment tank.
  • the receiving device arranged above the container has at least two separate guide devices for the respective receiving of a substrate, as a result of which one of the guide devices can be used in each case for guiding the substrates before wet cleaning and the other guide device in each case for guiding the substrates after wet cleaning. This ensures that the substrates are each inserted in a clean guide after wet cleaning.
  • the two separate guides increase the throughput of the device, since the rail for receiving the uncleaned wafers can be reloaded during the wet cleaning of a previous wafer in the treatment container, so that after the treated wafer has been lifted out of the treatment container and the guide devices have been displaced sideways a new wafer to be treated can be loaded into the treatment container immediately.
  • the wafer that has just been treated can be removed from the one guide device.
  • the guide devices can be displaced in such a way that they can be aligned with the guides in the treatment container in order to ensure problem-free loading and unloading of the wafers.
  • the receiving device has a bottom wall having at least one slot to form a chamber between an underside of the bottom wall and the treatment fluid, as a result of which the treatment area is separated from the receiving area.
  • the wafers can be dried in the chamber formed between the underside of the bottom wall and the treatment fluid.
  • a device for introducing a drying gas into the is preferably for good drying of the substrates Chamber provided.
  • the drying gas is preferably a gas which reduces the surface tension of the treatment fluid in order to achieve drying in accordance with the Marangoni effect. For a particularly good and rapid drying of the substrates, the drying gas is directed onto a meniscus formed between the substrate and the treatment fluid when the substrates are lifted out.
  • the chamber preferably has a low height of two to ten millimeters, which results in a very small chamber volume into which the drying gas is introduced. Due to the small chamber volume, the consumption of the drying gas can be greatly reduced.
  • the bottom wall is stationary with respect to the treatment container and the slot is aligned with the guide in the treatment container.
  • the treatment container is essentially permanently covered by the stationary bottom wall and protected against external contamination.
  • the receiving device advantageously has side walls which surround the guide devices in order to form an upwardly open chamber.
  • the side walls provide protection of the guide devices and the substrates accommodated therein against contamination and damage.
  • the chamber is open at the top to allow loading and unloading of the guiding devices.
  • a cover is provided which is arranged above the guide devices and can be moved laterally to enable access to the guide devices.
  • the cover protects the guide devices and the substrates arranged therein still further against contamination.
  • the lateral mobility of the access is strate to the guide means for loading and unloading the sub ⁇ possible.
  • the cover is preferably controllable in such a way that it is closed across the device when transporting objects, in particular wet substrates.
  • the lid is controlled such that when loading a not yet cleaned substrate the Füh ⁇ approximating means for receiving a cleaned substrate is covered to prevent contamination to said guide means.
  • the top of the lid is advantageously inclined with respect to the horizontal in order to promote the drainage of liquids located thereon.
  • a partition is provided between the guide devices.
  • the partition preferably has an alignment opening in order to be able to align a large number of devices for wet cleaning of disk-shaped substrates in a line.
  • the treatment fluid in the treatment container is preferably interchangeable.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a cleaning system that includes a cleaning device according to the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through a cleaning device according to the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a treatment basin according to the present invention
  • Fig. 4 is a plan view of a treatment tank according to the vorlie ⁇ constricting invention
  • FIG. 5 is a perspective view of a receiving device according to the present invention
  • 6 shows a plan view of a receiving device according to the present invention
  • Fig. 7 is a perspective view of the receiving device according to
  • FIG. 8 shows a perspective view from below of the receiving device according to FIG. 7; 9 is a perspective view of an alignment unit according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a cleaning system 1 for semiconductor wafers 2, which adjoins a CMP system, for example, or forms a polishing and cleaning system together with the latter.
  • the cleaning system 1 has an input station 4, a coarse cleaning station 6, a fine cleaning station 8 and an output station 10.
  • the input station 4 has a receiving basin 12 which is filled, for example, with a liquid and is suitable for receiving at least one semiconductor wafer 2.
  • a handling device (not shown) is provided in order to pick up semiconductor wafers 2, for example from a CMP system, and to place them in the basin 12.
  • the semiconductor wafer is generally brought from a horizontal orientation to a vertical orientation, since the wafers 2 in the cleaning system 1 are continuously cleaned and held in a vertical orientation.
  • the coarse cleaning station 6 has first and second brush cleaning devices 14 and 15 which are arranged in series with respect to the receiving basin 12.
  • the brush cleaning devices 14, 15 have a structure as is known, for example, from DE-A-198 30 162, which goes back to the same applicant, to which reference is made in order to avoid repetitions.
  • a handling device is provided with a wafer gripper 19 eighteenth
  • the wafer gripper 19 is attached to a vertically extending rail 22 via a bracket 21, and can be moved vertically along the rail 22 by means of a suitable drive.
  • the verti ⁇ kale rail 22 is attached by suitable means to a horizontally extending rail 23 and horizontally through a suitable, not further shown driving movable along the rail 23rd
  • the substrate gripper 109 can be moved both horizontally and vertically via the bracket 21 and the rails 22, 23.
  • the fine cleaning station 8 has three wet cleaning devices 26 according to the invention, which are described in more detail below.
  • a further handling device 28 is provided for transporting the wafers 2 between the coarse cleaning station 6 and the fine cleaning station 8, which has essentially the same structure as the handling device 18.
  • the output station 10 has a wafer receptacle 30 in the form of a wafer cassette which is suitable for accommodating a large number of wafers. After cleaning, the wafers 2 are loaded one after the other into the wafer cassette 30 and then removed as a batch via a handling mechanism (not shown in more detail). Alternatively, it is of course also possible for the wafers 2 to be fed directly to another process after they have been cleaned, without having previously been collected as a batch.
  • a handling device 32 is provided for transporting the wafers 2 between the fine cleaning station 8 and the dispensing station 10, which again has essentially the same structure as the handling device 18.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view by the wet cleaning device 26 according to the present invention, the section lying in the plane of a wafer 2 accommodated in the device 26.
  • the wafer 2 is shown once in the device 26 in a lowered position in the device and in a partially raised position, the raised position of the wafer being shown in dashed lines.
  • the wet cleaning device 25 has a lower wet treatment part 34 and a receiving part 36 arranged above it.
  • a drying section 38 is defined between the wet treatment part 34 and the receiving part 36, as will be described in more detail below.
  • the wet treatment part 34 has a treatment container 40 which can be filled with treatment fluid and has a bottom wall 41 and side walls 42. In the bottom wall 41 there is an inlet opening 43 for introducing treatment fluid, which is led via a line 44 to the treatment container 40. An adjustable valve unit 45 is arranged in line 44. The upper end of the side walls 42 serves as an overflow edge 46 for the treatment fluid located in the treatment container 40. An overflow 47, which is connected to a line 48, is arranged adjacent to the side walls 42 in order to discharge overflowing treatment fluid in a suitable manner. The treatment fluid can be exchanged during a treatment or between successive treatments. On the side walls 42, two opposite and mutually aligned guide rails 50 are provided, which can best be seen in FIGS. 3 and 4.
  • the guide rails 50 are arranged such that they vertically accommodated therein a wafer 2 in an orientation to the side walls 42 and run parallel to ⁇ against opposite side walls 52 of the specialistssbenzoiters 40th Alternatively, several guide rails can be provided in order to accommodate more than one substrate.
  • the treatment tank 40 is further hen 55 vorgese ⁇ having a so-called vertically movable knife 56 has a stroke device.
  • One of the ⁇ type lifting device is generally known in the art and is therefore not described in detail.
  • the receiving part 36 has a receiving hood 60 with an essentially rectangular box shape, as can best be seen in FIG. 5.
  • the hood 60 has end walls 62, side walls 64 and a cover 66.
  • gas inlet and outlet connections 68 are provided, via which, for example, a protective gas can be introduced or discharged into the hood 60.
  • the cover 66 is attached to the end walls 62 via suitable rails 70 and is displaceable parallel to the end walls 62 in order to selectively enable or block access to the interior of the hood 60 from above.
  • An upper surface 72 of the cover 66 is inclined with respect to the horizontal in order to allow liquid located thereon to drain off.
  • the incline is designed such that liquid is conducted away from an upper opening in the hood 60.
  • the hood 60 is received on a base element 76 of the receiving part 36, as can best be seen in FIG. 5.
  • the base element 76 itself can best be seen in FIGS. 7 and 8.
  • the base element 76 has a rectangular frame 78, in which a horizontally extending partition 80 is arranged.
  • the dividing wall 80 is arranged in the frame 78 such that a space 82 or 84 which is open upwards or downwards is formed above and below the dividing wall 80 by the frame 78 and the dividing wall 80, as best shown in FIGS Figures 7 and 8 can be seen.
  • the partition wall 80 has a slot 86 which is dimensioned such that it enables a semiconductor wafer to be passed through the slot, as indicated in FIG. 8 It can be seen in which a semiconductor wafer 2 partially shown through the slot 86 is shown.
  • the base element 76 can be fastened to the treatment basin 40 via corresponding fastening elements 88 and screws (not shown in more detail).
  • the fastening elements 88 each have elongated holes which allow the base element 76 to be precisely aligned with respect to the treatment basin.
  • the base element 76 is attached to the treatment container 40 such that the slot 86 in the partition 80 and the lateral guides 50 in the treatment basin 40 are aligned vertically, i.e. that a wafer 2 guided vertically through the slot 86 is received directly in the guides 50.
  • a wafer holding device 90 Arranged above the partition 80 is a wafer holding device 90, which is arranged at least partially in the space 82 which is open at the top. When the hood 60 is attached to the base element 76, the receiving device 90 is located inside the hood 60.
  • the receiving device 90 has first and second guide devices 92, 93, which are each formed by a pair of guide rails 94 and 95, respectively.
  • a partition 98 is arranged between the guide devices 92, 93 and is received in guide rails 99.
  • the guide rails 94, 95 and 99 are each attached to a common frame 100.
  • the frame 100 is formed from an upper U-shaped frame 102, a lower U-shaped frame 104 and vertical struts 106 extending therebetween.
  • the guide rails 94, 95, and 99 are each attached to the lower and upper U-frames 102, 104 by means of fastening screws.
  • the lower U-shaped frame 104 of the frame 100 has a flange 106, 107 on the side legs in the U-shape, which flange extends outward from the frame 104.
  • the flanges 106, 107 extend through respective recesses 110, 111 in the frame 78 of the base element 76.
  • the flange 106 is connected via a coupling element 114 and a sliding element 115 to a rail 117 which is attached to the outside of the frame 78 of the base element 76 ,
  • the flange 107 is similarly coupled to a rail attached to the base element 76, on which a drive (not shown in detail) is provided in order to displace the frame 100 within the base element 76.
  • the displacement of the frame 100 with respect to the base element 76 enables the first or second guide device 92 or 93 to be aligned with the slot 86 in the partition 80 of the base element 76.
  • FIGS. 5 and 7 show a sensor element 120 which is able to sense the presence of a wafer 2 in the guide device 92.
  • the sensor element 120 is attached to an inside of a side wall 64 of the hood 60.
  • a corresponding sensor element can also be provided on the opposite side wall 64 in order to sense the presence of a wafer 2 in the second guide device 93.
  • a gas line 122 is provided on opposite sides of the slot 86.
  • the lines 122 have a plurality of nozzles 124, via which - as will be explained in more detail below - a drying gas can be introduced into the chamber 84.
  • the gas is introduced into the respective gas lines 122 initiated.
  • the chamber 84 has a small height of 2-10 mm and preferably 5 mm.
  • FIG. 9 shows an alignment element 142 which can be inserted into the guide devices 92, 93 in order to align them.
  • the alignment element 142 has a main body part 144 which is rounded at the lower end like a semiconductor wafer.
  • the guide elements 145 are rounded in the lower area like a wafer and then extend straight up to allow long guidance within the guide rails 94 and 95, respectively.
  • a plate 146 extending perpendicular to the plane of the main body part 144 is fastened on an upper side of the plate-shaped main body 144.
  • the plate 146 carries two spaced flanges 147, 148 which extend parallel to the plane of the main body part 144.
  • Alignment openings 150 and 151 are respectively provided in the flanges 147, 148 and extend through the flange 147 and 148 exactly perpendicular to the plane of the main body part 144.
  • the two openings 150, 151 serve as a rear sight and grain and can be used in conjunction with a laser beam to align the guide rails 94, 95.
  • the wet treatment side 34 of the cleaning devices 26 are attached to a frame of the cleaning system 1, specifically in such a way that the respective guide rails in the different treatment basins define parallel receiving planes. Moreover ⁇ the wet treatment members 34 are arranged such that the treatment tank at an end wall 40 arranged ⁇ receiving rails 50 in one plane, are thereby gebil ⁇ between the receiving rails 50 Deten receiving spaces in a row.
  • a base element is in each case mounted on a wet treatment portion 34 76, in such a way that the slot verti cal ⁇ aligned 86 in the partition wall 80 with the respective guide rails 50 in the underlying treatment tank 40th
  • the respective frame frames 100 are then attached to the base elements 76.
  • the frame frames 100 can also be attached to the base element 76 beforehand.
  • the guide rails 94, 95 and 99 are pre-assembled on the frame.
  • alignment elements 142 are now inserted into the guide rails 94 and 95 in order to align them exactly with respect to a line which runs perpendicular to the plane of the guide rails 94 and 95. In this way it can be ensured that the guide rails of all holding devices are aligned evenly.
  • the alignment elements 142 can be removed. Finally, the hood 60 is attached to the base elements 76.
  • a semiconductor wafer 2 is loaded into the receiving container 12 of the input states 4 via a handling device, not shown. From there, the wafer 2 is picked up via the handling device 18 and loaded into the coarse cleaning device 14, where the wafer 2 is roughly pre-cleaned. After the rough cleaning, the wafer is picked up by the handling device 28 and either directly to one of the wet cleaning devices. lines conveyed or first loaded into the coarse cleaning device 15. That is, the coarse cleaning devices 14, 15 can be used sequentially or in parallel. The same applies to the wet cleaning devices 26, which can also be used sequentially or in parallel.
  • the respective cover 66 of the hood 60 of the wet treatment device 26 is controlled so that it is closed during the crossing.
  • the lids 66 can each be controlled to be in a closed state as long as access to the hood for loading or unloading wafers 2 is not necessary.
  • One of the hoods 60 of the wet treatment devices 26 moves.
  • the cover 66 of the hood 60 is partially open and the frame 100 is moved into a position in which the first guide device 92 lies below the opening.
  • the first guide device 92 is thus in In this receiving position of the first guide device 92, the second guide device 93 is in a position below the cover 66 of the hood 60.
  • the guide rails 95 of the second guide device 93 are in this position with the slot 86 of the partition wall 80 in the base element 76 aligned.
  • the wafer 2 is now loaded into the first guide device 92 and held therein by a suitable holding device, not shown in any more detail.
  • the handling device 28 is removed and the cover 66 of the hood 60 can be closed.
  • the in the benzoph ⁇ ter 40 meter 56 located located in an uppermost position, and is located directly below the wafer 2.
  • the retaining elements of the first Leonsein ⁇ 92 are released so that the wafer 2 in the guide rails 94 slides down and the knife 56 comes to rest.
  • the knife 56 is now lowered in the treatment container 40, as a result of which the wafer 2 moves through the slot 86 in the dividing wall 80 and is then received in the guide rails 50 in the treatment container 40.
  • the treatment container is filled with treatment fluid and is constantly flowed through from below with treatment fluid in order to clean the wafer 2.
  • treatment fluid for example, dionized water is used for cleaning.
  • the water flows out of the treatment tank 40 via the overflow edge 46 and is discharged through the lines 48.
  • the cleaning can be supported by various known measures, such as the application of megasound to the wafer 2.
  • other treatment fluids or cleaning fluids that are different in succession can also be introduced into the treatment container 40. After a specified cleaning time has elapsed, the liquid supply is stopped.
  • the wafers 2 are now slowly raised by the knife 56 and thereby lifted out of the treatment liquid.
  • a gas which reduces the surface tension of the treatment liquid is introduced into the space between the partition 80 and the surface of the treatment liquid via the gas lines 122 on the base part 76 and the nozzles 124 arranged therein.
  • the nozzles 124 are oriented such that they are directed towards a meniscus formed between the substrate 2 and the treatment liquid when it is lifted out.
  • the gas causes the wafers 2 to be dried according to the Marangoni principle when they are lifted out of the treatment liquid.
  • the wafer can be at a rate of examples play as 4 millimeters per second to be lifted from the treatment liquid out ⁇ .
  • the excavation speed is much slower.
  • the wafer 2 is completely lifted out of the treatment liquid and moved into the receiving part 36 while it is being dried in the above manner.
  • the frame 100 has the receiving part 36 displaced laterally in such a manner is that now the second guide means 93 wall with the slot 86 in the separation ⁇ aligned 80 and the first guide means 92 in turn is located in the receiving position. That is, another wafer 2 can be loaded into the first receiving device 92 during the wet treatment.
  • the wafer 2 When the wafer 2 is lifted out, the wafer 2 is therefore now inserted into the guide rails 95 of the second receiving device 93. Since these were not previously in contact with a wet yet contaminated wafer, there is no fear of contamination of the cleaned wafer 2.
  • the frame assembly 100 When the wafer 2 is completely accommodated in the second guide rails 95, it is fixed by holding devices (not shown in more detail).
  • the frame assembly 100 is again laterally displaced in order to align the first holding device 92 with the slot 86 in order to enable the loading of a new wafer 2 to be cleaned into the treatment container 40.
  • the cover 66 of the hood 60 is opened so far that the handling device 32 can remove the cleaned wafer from the guide device 93 and move it to the output station 10.
  • the provision of the two separate guide devices 92, 93 increases the throughput of the device, since during the wet treatment of a first wafer a second wafer can be loaded into the receiving device 90, which after removal of the first wafer and a lateral displacement of the receiving devices 92, 93 can be loaded into the treatment container 40.
  • the two separate Guide means that uncleaned wafer 2 is always approximately device 92 are loaded into the first Füh ⁇ , while the cleaned wafers are always loaded in the second guide means 93rd This results in a ⁇ Ver impurity, the wafer 2 is prevented by the guide rails 95, as they only come into contact with purified wafers 2. Any impurities present on the guide rails 94 do not interfere, since the wafers 2 are each cleaned in the treatment container 40 after contact with the guide rails 94.
  • the handling mechanism 28 is used to transport the only roughly cleaned substrates 2 - and can therefore be contaminated - the handling mechanism 32 only serves to transport the cleaned wafers 2, thereby contaminating the handling mechanism 32 and one of them outgoing contamination of the wafer 2 is prevented.
  • the cleaning devices 26 can also be used on their own and not in combination with the coarse cleaning devices shown. It is also possible, for example, to attach the hood 60 directly to a treatment container 40 without a base element 26 located in between. In this case, a partition wall of the partition wall could similarly extend between the side and end walls 80 of the hood 60, a skillet- on ⁇ and to form a drying chamber in the hood.

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Abstract

Um auf einfache und kostengünstige Weise eine kontinuierliche Reinigung einzelner Wafer zu ermöglichen, ist eine Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern vorgesehen, die wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter (40) mit einer seitlichen Führung (50) zum Aufnehmen eines einzelnen Substrats (2) im Behälter (40), eine Hubvorrichtung (55) im Behandlungsbehälter (40) zum Ein-und Ausbringen eines Substrats (2), und eine oberhalb des Behandlungsbehälters angeordnete Aufnahmevorrichtung (36), mit wenigstens zwei separaten Führungseinrichtungen (92, 93) zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats (2) aufweist, wobei die Führungseinrichtungen (92, 93) derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung (50) im Behandlungsbehälter (40) ausrichtbar sind.

Description

Vorrichtung zum Nassreiniqen von scheibenförmigen Substraten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern.
In der Halbleiterindustrie ist es bekannt, dass Halbleiterwafer zwischen verschiedenen Herstellungsschritten naß gereinigt werden. Aus der auf diese Anmelderin zurückgehenden DE-A-198 30 162 ist beispielsweise eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen, die nach einer CMP-Behandlung (chemisches mechanisches Polieren) der Wafer eingesetzt wird. Bei der bekannten Vorrichtung werden die Wafer nach der CMP-Behandlung zunächst grob mit einem Bürstenreiniger vorgereinigt. Anschließend werden die Wafer in einem flüssigkeitsgefüllten Becken gesammelt, um anschließend als Charge gemeinsam in einer Feinreinigungsvorrichtung gereinigt zu werden.
Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Wafer vor ihrer Feinreinigung jeweils zu einer Charge gesammelt werden müssen, wodurch der kontinuierliche Bearbeitungsprozess der Wafer und somit der Durchsatz beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ist die Einbindung der Reinigungsvorrichtung in eine CMP-Anlage, die in der Regel im Einzelwaferverfahren arbeitet, schwierig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzusehen, die auf einfache und kostengünstige Weise eine kontinuierliche Reinigung von einzelnen Wafern ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten, insbesondere Halbleiterwafern dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter mit einer Führung zum Führen wenigstens eines Substrats im Behälter, eine Hubvorrichtung im Behandlungsbehälter zum Ein- und Ausbringen eines Substrats, und eine oberhalb des Behandlungsbehälters angeordnete Aufnahmevorrichtung mit wenigstens zwei sepa- raten Führungseinrichtungen zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats auf¬ weist, wobei die Führungseinrichtungen derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung im Behandlungsbehälter ausrichtbar sind. Das Vorsehen eines mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälters zur Aufnahme eines einzelnen Substrats ermöglicht eine kontinuierliche Behandlung einzelner Substrate, ohne dass diese zuvor als Charge gesammelt werden müssen. Die oberhalb des Behälters angeordnete Aufnahmevorrichtung weist wenigstens zwei separate Führungseinrichtungen zur jeweiligen Aufnahme eines Substrates auf, wodurch eine der Führungseinrichtungen jeweils zum Führen der Substrate vor der Nassreinigung und die andere Führungseinrichtung jeweils zum Führen der Substrate nach der Nassreinigung eingesetzt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Substrate nach der Nassreinigung jeweils in eine saubere Führung eingesetzt werden. Darüber hinaus erhöhen die zwei separaten Führungen den Durchsatz der Vorrichtung, da die Schiene zur Aufnahme der ungereinigten Wafer während der Nassreinigung eines vorhergehenden Wafers in dem Behandlungsbehälter erneut beladen werden kann, sodass nach dem Herausheben des behandelten Wafers aus dem Behandlungsbehälter und einer seitlichen Verschiebung der Führungseinrichtungen sofort ein neuer zu behandelnder Wafer in den Behandlungsbehälter geladen werden kann. Während der erneuten Beladung des Behandlungsbehälters kann der gerade behandelte Wafer aus der einen Führungseinrichtung entnommen werden. Dabei sind die Führungseinrichtungen derart verschiebbar, dass sie mit den Führungen im Behandlungsbehälter ausrichtbar sind, um ein problemloses Be- und Entladen der Wafer zu gewährleisten.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnah- mevorrichtung eine wenigstens einen Schlitz aufweisende Bodenwand zur Bildung einer Kammer zwischen einer Unterseite der Bodenwand und dem Behandlungsfluid auf, wodurch eine Trennung des Behandlungsbereichs von dem Aufnahmebereich erreicht wird. Darüber hinaus kann in der zwischen der Unterseite der Bodenwand und dem Behandlungsfluid gebildeten Kammer eine Trocknung der Wafer erfolgen. Für eine gute Trocknung der Substrate ist vorzugsweise eine Vorrichtung zum Einleiten eines Trocknungsgases in die Kammer vorgesehen. Dabei ist das Trocknungsgas vorzugsweise ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluids verringerndes Gas, um eine Trocknung gemäß dem Marangoni-Effekt zu erreichen. Für eine besonders gute und rasche Trocknung der Substrate wird das Trocknungsgas auf einen beim Herausheben der Substrate gebildeten Meniskus zwischen Substrat und Behandlungsfluid gerichtet. Dadurch, dass die Wafer einzeln in dem Behand¬ lungsbehälter behandelt und somit auch einzeln aus diesem herausgehoben werden, ist eine direkte Zuführung auf den Meniskus möglich, was eine schnellere Trocknung der Wafer gegenüber der Chargenbehandlung ermög- licht. Durch das direkte Leiten des Trocknungsgases auf den Meniskus kann die Aushubgeschwindigkeit des Substrats gegenüber Chargenanwendungen erheblich erhöht werden wodurch sich ein Reinigungszyklus erheblich verkürzen läßt.
Vorzugsweise weist die Kammer eine geringe Höhe von zwei bis zehn Millimetern auf, wodurch sich ein sehr geringes Kammervolumen ergibt, in das das Trocknungsgas eingeleitet wird. Durch das geringe Kammervolumen läßt sich der Verbrauch des Trocknungsgases stark verringern. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bodenwand bezüglich des Behandlungsbehälters stationär und der Schlitz bezüglich der Führung im Behandlungsbehälter ausgerichtet. Durch die stationäre Bodenwand ist der Behandlungbehälter im Wesentlichen permanent abgedeckt und gegenüber Verunreinigungen von außen geschützt.
Vorteilhafterweise weist die Aufnahmevorrichtung Seitenwände auf, die die Führungseinrichtungen umgeben, um eine nach oben geöffnete Kammer zu bilden. Die Seitenwände sehen einen Schutz der Führungseinrichtungen und der darin aufgenommen Substrate gegenüber Verunreinigungen und Beschädigungen vor. Die Kammer ist nach oben geöffnet, um ein Be- und Entladen der Führungseinrichtungen zu ermöglichen. Dabei ist ein über den Führungseinrichtungen angeordneter Deckel vorgesehen, der seitlich verfahrbar ist, um einen Zugriff auf die Führungseinrichtungen zu ermöglichen. Der Deckel schützt die Führungseinrichtungen und die darin angeordneten Substrate noch weiter gegenüber Verunreinigungen. Durch die seitliche Verfahrbarkeit ist der Zugriff auf die Führungseinrichtungen zum Be- und Entladen der Sub¬ strate möglich. Dabei ist der Deckel vorzugsweise derart steuerbar, dass er beim Transport von Gegenständen, insbesondere nassen Substraten, über die Vorrichtung hinweg geschlossen ist. Insbesondere wird der Deckel derart gesteuert, dass beim Beladen eines noch nicht gereinigten Substrats die Füh¬ rungseinrichtung zur Aufnahme eines gereinigten Substrats abgedeckt ist, um eine Verunreinigung dieser Führungseinrichtung zu verhindern.
Vorteilhafterweise ist die Oberseite des Deckels bezüglich der Horizontalen geneigt, um ein Abfließen von darauf befindlichen Flüssigkeiten zu fördern. Um eine Verunreinigung insbesondere der Führungseinrichtung zur Aufnahme der gereinigten Substrate zu verhindern, ist eine Trennwand zwischen den Führungseinrichtungen vorgesehen. Dabei weist die Trennwand vorzugsweise eine Ausrichtöffnung auf, um eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Nassreini- gen von scheibenförmigen Substraten in einer Linie ausrichten zu können. Vorzugsweise ist das Behandlungsfluid im Behandlungsbehälter austauschbar.
Die Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Reinigungsanlage, die eine Reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Er- findung beinhaltet;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch eine Reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Behandlungsbeckens gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Behandlungsbecken gemäß der vorlie¬ genden Erfindung;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Aufnahmevorrichtung gemäß
Fig. 5, wobei Seitenwände und ein Deckel der Vorrichtung zur besseren Darstellung weggelassen wurden;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht vom unten der Aufnahmevorrichtung gemäß Figur 7; Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Ausrichteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 1 zeigt eine Reinigungsanlage 1 für Halbleiterwafer 2, die beispielsweise an eine CMP-Anlage angrenzt, bzw. gemeinsam mit dieser eine Polier- und Reinigungsanlage bildet. Die Reinigungsanlage 1 weist eine Eingabestation 4, eine Grobreinigungsstation 6, eine Feinreinigungsstation 8 und eine Ausgabestation 10 auf.
Die Eingabestation 4 weist ein Aufnahmebecken 12 auf, das beispielsweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und zur Aufnahme wenigstens eines Halblei- terwafers 2 geeignet ist. Eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung ist vorgesehen, um Halbleiterwafer 2 beispielsweise von einer CMP-Anlage auf- zunehmen und in das Becken 12 zu setzen. Bei dem Transport zwischen der CMP-Anlage und der Reinigungsanlage 1 wird der Halbleiterwafer in der Regel von einer horizontalen Ausrichtung in eine vertikale Ausrichtung gebracht, da die Wafer 2 in der Reinigungsanlage 1 durchgehend in einer vertikalen Ausrichtung gereinigt und gehalten werden.
Die Grobreinigungsstation 6 weist erste und zweite Bürstenreinigungseinrichtungen 14 und 15 auf, die in Reihe bezüglich des Aufnahmebeckens 12 angeordnet sind. Die Bürstenreinigungseinrichtungen 14, 15 besitzen einen Aufbau, wie er beispielsweise aus der auf die selbe Anmelderin zurückgehenden DE-A-198 30 162 bekannt ist, auf die in sofern Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Zum Transport der Wafer 2 zwischen den Aufnahmebecken 12 und den Bür¬ stenreinigungseinrichtungen 14, 15 ist eine Handhabungsvorrichtung 18 mit einem Wafergreifer 19 vorgesehen. Der Wafergreifer 19 ist über einen Bügel 21 an einer sich vertikal erstreckenden Schiene 22 angebracht, und über ei- nen geeigneten Antrieb vertikal entlang der Schiene 22 verfahrbar. Die verti¬ kale Schiene 22 ist über eine geeignete Vorrichtung an einer sich horizontal erstreckenden Schiene 23 angebracht und über einen geeigneten, nicht näher dargestellten Antrieb horizontal entlang der Schiene 23 verfahrbar. Somit ist der Substratgreifer 109 über den Bügel 21 und die Schienen 22, 23 sowohl horizontal als auch vertikal verfahrbar.
Die Feinreinigungsstation 8 weist drei erfindungsgemäße Nassreinigungsvor- richtungen 26 auf, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Zum Transport der Wafer 2 zwischen der Grobreinigungsstation 6 und der Feinrei- nigungsstation 8 ist eine weitere Handhabungsvorrichtung 28 vorgesehen, die im wesentlichen den selben Aufbau besitzt wie die Handhabungsvorrichtung 18.
Die Ausgabestation 10 weist eine Waferaufnahme 30 in der Form einer Waferkassette auf, die geeignet ist eine Vielzahl von Wafern aufzunehmen. Die Wafer 2 werden nach ihrer Reinigung nacheinander in die Waferkassette 30 geladen, und anschließend über einen nicht näher dargestellten Handhabungsmechanismus als Charge entnommen. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass die Wafer 2 nach ihrer Reinigung direkt einem weiteren Prozess zugeführt werden, ohne dass sie vorher als Charge gesammelt werden.
Zum Transport der Wafer 2 zwischen der Feinreinigungsstation 8 und der Ausgabestation 10 ist eine Handhabungsvorrichtung 32 vorgesehen, die wiederum im wesentlichen den selben Aufbau besitzt, wie die Handhabungsvor- richtung 18.
Anhand der Figuren 2 bis 8 wird nun der Aufbau der Nassreinigungsvorrich- tungen 26 näher erläutert. Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Nassreinigungsvorrichtung 26 gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt in der Ebene eines in der Vorrichtung 26 aufgenommenen Wafers 2 liegt. Der Wafer 2 ist in der Vorrichtung 26 einmal in einer in der Vorrichtung abgesenkten Position sowie in einer teilweise angehobenen Posi- tion dargestellt, wobei die angehobene Position des Wafers gestrichelt dargestellt ist.
Die Nassreinigungsvorrichtung 25 weist einen unteren Nassbehandlungsteil 34, sowie einen darüber angeordneten Aufnahmeteil 36 auf. Zwischen dem Nassbehandlungsteil 34 und dem Aufnahmeteil 36 wird ein Trocknungsabschnitt 38 definiert, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
Der Nassbehandlungsteil 34 weist einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter 40 mit einer Bodenwand 41 und Seitenwänden 42 auf. In der Bodenwand 41 ist eine Einlassöffnung 43 zum Einleiten von Behandlungsfluid vorgesehen, das über eine Leitung 44 zu dem Behandlungsbehälter 40 geleitet wird. In der Leitung 44 ist eine einstellbare Ventileinheit 45 angeordnet. Das obere Ende der Seitenwände 42 dient als Überlaufkante 46 für das in dem Behandlungsbehälter 40 befindliche Behandlungsfluid. Benachbart zu den Seitenwänden 42 ist jeweils ein Überlauf 47 angeordnet, der mit einer Leitung 48 in Verbindung steht, um überlaufendes Behandlungsfluid in geeigneter Weise abzuleiten. Das Behandlungsfluid kann während einer Behandlung oder zwischen aufeinanderfolgenden Behandlungen ausgetauscht werden. An den Seitenwänden 42 sind nach innen weisend zwei gegenüberlie- gende und zueinander ausgerichtete Führungsschienen 50 vorgesehen, die am besten in den Figuren 3 und 4 zu erkennen sind. Die Führungsschienen 50 sind derart angeordnet, dass sie einen darin aufgenommenen Wafer 2 in einer Ausrichtung senkrecht zu den Seitenwänden 42 und parallel zu gegen¬ überliegenden Seitenwänden 52 des Behandlungsbehäiters 40 führen. Alter- natvi könen auch mehrere Führungsschienen vorgesehen sein, um mehr als ein Substrat aufzunehmen. In dem Behandlungsbehälter 40 ist ferner eine Hub Vorrichtung 55 vorgese¬ hen, die ein sogenanntes vertikal bewegliches Messer 56 aufweist. Eine der¬ artige Hubvorrichtung ist in der Technik allgemein bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Der Aufnahmeteil 36 weist eine Aufnahmehaube 60 mit einer im wesentlichen rechteckigen Kastenform auf, wie am besten in Figur 5 zu erkennen ist. Die Haube 60 weist Endwände 62, Seitenwände 64 und einen Deckel 66 auf. An den Endwänden 62 sind Gaseinlass- bzw. auslassstutzen 68 vorgesehen, über die beispielsweise ein Schutzgas in die Haube 60 eingeleitet bzw. ausgeleitet werden kann. Der Deckel 66 ist über geeignete Schienen 70 an den Endwänden 62 angebracht und ist parallel zu den Endwänden 62 verschiebbar, um wahlweise den Zugriff auf das Innere der Haube 60 von oben her freizugeben bzw. zu blockieren.
Eine Oberseite 72 des Deckels 66 ist bezüglich der Horizontalen geneigt, um darauf befindliche Flüssigkeit abfließen zu lassen. Die Neigung ist derart ausgebildet, dass Flüssigkeit von einer oberen Öffnung in der Haube 60 weggeleitet wird.
Die Haube 60 ist auf einem Basiselement 76 des Aufnahmeteils 36 aufgenommen, wie am besten in Figur 5 zu erkennen ist.
Das Basiselement 76 selbst ist am besten in den Figuren 7 und 8 zu sehen. Das Basiselement 76 weist einen rechteckigen Rahmen 78 auf, in dem eine sich horizontal erstreckende Trennwand 80 angeordnet ist. Die Trennwand 80 ist derart in dem Rahmen 78 angeordnet, dass oberhalb und unterhalb der Trennwand 80 durch den Rahmen 78 und die Trennwand 80 jeweils ein nach oben bzw. nach unten geöffneter Raum 82 bzw. 84 gebildet wird, wie am be- sten in den Figuren 7 und 8 zu sehen ist. Die Trennwand 80 weist einen Schlitz 86 auf, der derart bemessen ist, dass er das Hindurchführen eines Halbleiterwafers durch den Schlitz ermöglicht, wie andeutungsweise in Figur 8 zu erkennen ist, in der ein teilweise durch den Schlitz 86 hindurchgeführter Halbleiterwafer 2 gezeigt ist.
Das Basiselement 76 ist über entsprechende Befestigungselemente 88 und nicht näher dargestellte Schrauben an dem Behandlungsbecken 40 befestigbar. Die Befestigungselemente 88 weisen jeweils Langlöcher auf, die eine genaue Ausrichtung des Basiselementes 76 bezüglich des Behandlungsbeckens erlauben. Insbesondere wird das Basiselement 76 derart an dem Behandlungsbehälter 40 angebracht, dass der Schlitz 86 in der Trennwand 80 und die seitlichen Führungen 50 in dem Behandlungsbecken 40 vertikal zueinander ausgerichtet sind, d.h. dass ein vertikal durch den Schlitz 86 hindurchgeführter Wafer 2 direkt in den Führungen 50 aufgenommen wird.
Oberhalb der Trennwand 80 ist eine Waferaufnahmeeinrichtung 90 angeord- net, die zumindest teilweise in dem nach oben geöffneten Raum 82 angeordnet ist. Wenn die Haube 60 an dem Basiselement 76 angebracht ist, befindet sich die Aufnahmeeinrichtung 90 im Inneren der Haube 60.
Die Aufnahmeeinrichtung 90 weist erste und zweite Führungseinrichtungen 92, 93 auf, die jeweils durch ein Führungsschienenpaar 94 bzw. 95 gebildet wird. Zwischen den Führungseinrichtungen 92, 93 ist eine Trennwand 98 angeordnet, die in Führungsschienen 99 aufgenommen ist. Die Führungsschienen 94, 95 und 99 sind jeweils an einem gemeinsamen Rahmengestell 100 befestigt. Das Rahmengestell 100 wird aus einem oberen U-förmigen Rahmen 102, einem unteren U-förmigen Rahmen 104 und sich dazwischen erstrek- kenden Vertikalstreben 106 gebildet. Die Führungsschienen 94, 95, und 99 sind jeweils über Befestigungsschrauben an den unteren und oberen U- Rahmen 102, 104 befestigt. In den U-Rahmen 102, 104 sind jeweils Langlö¬ cher zum Hindurchführen der Befestigungsschrauben vorgesehen, die eine genaue Ausrichtung der Führungsschienen bezüglich der U-Rahmen ermögli¬ chen. Die Führungsschienen werden derart ausgerichtet, dass sie sich genau senkrecht zu der Trennwand 80 in dem Basiselement 76 erstrecken. Das Rahmengestell 100 ist an dem Basiselement 76 befestigt, und zwar derart, dass das Rahmengestell 100 in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Trennwand 98 verschiebbar ist. Um diese Verschiebbarkeit zu erreichen weist der untere U-förmige Rahmen 104 des Rahmengestells 100 an den Seiten- schenkein der U-Form jeweils einen Flansch 106, 107 auf, der sich von dem Rahmen 104 nach Aussen erstreckt. Die Flansche 106, 107 erstrecken sich durch jeweilige Ausnehmungen 110, 111 im Rahmen 78 des Basiselements 76. Der Flansch 106 ist über ein Kupplungselement 114 und ein Gleitelement 115 mit einer Schiene 117 verbunden, die an der Außenseite des Rahmens 78 des Basiselements 76 angebracht ist. Der Flansch 107 ist in ähnlicher Weise mit einer an dem Basiselement 76 angebrachten Schiene gekoppelt, an der ein nicht näher dargestellter Antrieb vorgesehen ist, um das Rahmengestell 100 innerhalb des Basiselements 76 zu verschieben.
Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ermöglicht die Verschiebung des Rahmengestells 100 bezüglich des Basiselementes 76 eine Ausrichtung der ersten oder zweiten Führungseinrichtung 92 bzw. 93 mit dem Schlitz 86 in der Trennwand 80 des Basiselementes 76.
In den Figuren 5 und 7 ist ein Sensorelement 120 gezeigt, das in der Lage ist die Anwesenheit eines Wafers 2 in der Führungseinrichtung 92 abzufühlen. Wie in Figur 5 zu sehen ist, ist das Sensorelement 120 an einer Innenseite einer Seitenwand 64 der Haube 60 angebracht. Natürlich kann auch an der gegenüberliegenden Seitenwand 64 ein entsprechendes Sensorelement vor- gesehen sein, um die Anwesenheit eines Wafers 2 in der zweiten Führungseinrichtung 93 abzufühlen.
In der unterhalb der Trennwand 80 gebildeten Kammer 84 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes 86 jeweils eine Gasleitung 122 vorgese- hen. Die Leitungen 122 weisen eine Vielzahl von Düsen 124 auf, über die - wie nachfolgend noch näher erläutert wird - ein Trocknungsgas in die Kammer 84 eingeleitet werden kann. Das Gas wird über Einlassstutzen 126 in die jeweiligen Gasleitungen 122 eingeleitet. Die Kammer 84 weist eine geringe Höhe von 2 - 10 mm und vorzugsweise von 5 mm auf.
Figur 9 zeigt ein Ausrichtelement 142, das in die Führungseinrichtungen 92, 93 einsetzbar ist, um diese auszurichten. Das Ausrichtelement 142 besitzt einen Hauptkörperteil 144, der am unteren Ende wie ein Halbleiterwafer abgerundet ist. An dem plattenförmigen Hauptkörperteil 144 schließen sich seitlich Führungselemente 145 an, die so bemessen sind, daß sie in die Führungsschienen 94 bzw. 95 der Führungseinrichtungen 92 bzw. 93 einsetzbar sind. Die Führungselemente 145 sind im unteren Bereich abgerundet wie ein Wafer und erstrecken sich dann gerade nach oben, um eine lange Führung innerhalb der Führungsschienen 94 bzw. 95 zu erlauben. Auf einer Oberseite des plattenförmigen Hauptkörpers 144 ist eine sich senkrecht zu Ebene des Hauptkörperteils 144 erstreckende Platte 146 befestigt. Die Platte 146 trägt zwei voneinander beabstandete Flansche 147, 148, die sich parallel zur Ebene des Hauptkörperteils 144 erstrecken. In den Flanschen 147, 148 sind jeweils Ausrichtöffnungen 150 bzw. 151 vorgesehen, die sich genau senkrecht zur Ebene des Hauptkörperteils 144 durch die Flansch 147 bzw. 148 erstrecken. Die beiden Öffnungen 150, 151 dienen als Kimme und Korn und können in Verbin- düng mit einem Laserstrahl zum Ausrichten der Führungsschienen 94, 95 eingesetzt werden.
Nachfolgend wird nun anhand der Figuren zunächst beschrieben, wie die Reinigungsvorrichtungen 26 zusammengebaut werden, und anschließend wird die Betriebsweise der Reinigungsvorrichtungen 26 näher beschrieben.
Zunächst werden die Nassbehandlungsteite 34 der Reinigungsvorrichtungen 26 an einem Rahmengestell der Reinigungsanlage 1 angebracht, und zwar derart, dass die jeweiligen Führungsschienen in den unterschiedlichen Be- handlungsbecken parallele Aufnahmeebenen definieren. Darüber hinaus wer¬ den die Nassbehandlungsteile 34 derart angeordnet, dass die an einer End¬ wand des Behandlungsbeckens 40 angeordneten Aufnahmeschienen 50 in einer Ebene liegen, wodurch die zwischen den Aufnahmeschienen 50 gebil¬ deten Aufnahmeräume in einer Reihe liegen.
Anschließen wird jeweils ein Basiselement 76 auf einem Nassbehandlungsteil 34 angebracht, und zwar derart, daß der Schlitz 86 in der Trennwand 80 verti¬ kal mit den jeweiligen Führungsschienen 50 in dem darunter liegenden Behandlungsbehälter 40 ausgerichtet. Anschließend werden die jeweiligen Rahmengestelle 100 an den Basiselementen 76 angebracht. Alternativ können die Rahmengestelle 100 auch schon vorher an dem Basiselement 76 angebracht sein.
Die Führungsschienen 94, 95 und 99 sind an dem Rahmengestell vormontiert. Um eine genaue Ausrichtung der Führungsschiene zu erreichen werden nunmehr Ausrichtelemente 142 in die Führungsschienen 94 bzw. 95 eingesetzt um diese genau bezüglich einer Linie die senkrecht zur Aufnahmeenebene der Führungsschienen 94 bzw. 95 verläuft auszurichten. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Führungsschienen aller Aufnahmeeinrichtungen gleichmäßig ausgerichtet sind.
Nach dem Ausrichten der Führungsschienen und dem Fixieren der selben können die Ausrichtelemente 142 entfernt werden. Abschließend wird die Haube 60 auf den Basiselementen 76 befestigt.
Nun wird die Funktion der Reinigungsanlage 1 näher erläutert, wobei ein Schwerpunkt auf die Feinreinigungsstation 8 gelegt wird, welche die erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtungen 26 beinhaltet.
Zunächst wird ein Halbleiterwafer 2 über eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung in den Aufnahmebehälter 12 der Eingangsstatiσn 4 geladen. Von dort wird der Wafer 2 über die Handhabungsvorrichtung 18 abgeholt und in die Grobreinigungsvorrichtung 14 geladen, wo der Wafer 2 grob vorgerein- tigt wird. Nach der Grobreinigung wird der Wafer durch die Handhabungsvorrichtung 28 abgeholt und entweder direkt zu einer der Nassreinigungsvorrich- tungen 26 befördert oder zunächst in die Grobreinigungsvorrichtung 15 geladen. D.h. die Grobreinigungsvorrichtungen 14, 15 können sequentiell oder parallel eingesetzt werden. Das gleiche gilt im weiteren für die Nassreini- gungsvorrichtungen 26, die entweder auch sequentiell oder parallel eingesetzt werden können.
Wenn die Wafer 2 von der Grobreinigungsstation zur Feinreinigungsstation 8 transportiert werden, sind sie in einem nassen Zustand, da die Grobreinigung auch unter Einsatz eines Behandlungsfluids erfolgt. Wenn ein derart nasser Wafer über eine der Reinigungsvorrichtungen 26 hinwegbewegt wird, wird der jeweilige Deckel 66 der Haube 60 der Nassbehaπdlungsvorrichtung 26 so gesteuert, daß er während der Überquerung geschlossen ist. Im allgemeinen können die Deckel 66 jeweils so gesteuert werden, dass sie in einem geschlossenen Zustand sind, so lange ein Zugriff auf die Haube zum Be- oder Entladen von Wafern 2 nicht notwendig ist.
Der von der Grobreinigungsstation 6 kommende nasse Wafer 2 wird nun über
" eine der Hauben 60 der Nassbehandlungseinrichtungen 26 bewegt. Der Dek- kel 66 der Haube 60 ist teilweise geöffnet und das Rahmengestell 100 ist in eine Position bewegt, in der die erste Führungseinrichtung 92 unterhalb der Öffnung liegt. Die erste Führungseinrichtung 92 befindet sich somit in einer Aufnahmeposition. In diese Aufnahmeposition der ersten Führungseinrichtung 92 befindet sich die zweite Führungseinrichtung 93 in einer Position unterhalb des Deckels 66 der Haube 60. Darüber hinaus sind die Führungsschienen 95 der zweiten Führungseinrichtung 93 in dieser Position mit dem Schlitz 86 der Trennwand 80 in dem Basiselement 76 ausgerichtet.
Der Wafer 2 wird nun in die erste Führungseinrichtung 92 geladen, und über eine geeignete, nicht näher gezeigte Haltevorrichtung darin gehalten. Die Handhabungsvorrichtung 28 wird entfernt und der Deckel 66 der Haube 60 kann geschlossen werden. Nun wir das Rahmengestell 100 bezüglich des Ba¬ siselementes 76 derart seitlich verschoben, dass die Führungsschienen 94 der ersten Führungseinrichtung 92 mit dem Schlitz 86 in der Trennwand 80 des Basiselementes 76 ausgerichtet werden. Das in dem Behandlungsbehäl¬ ter 40 befindliche Messer 56 befindet sich in einer obersten Position, und liegt direkt unterhalb des Wafers 2. Die Halteelemente der ersten Führungsein¬ richtung 92 werden gelöst, so dass der Wafer 2 in den Führungsschienen 94 nach unten gleitet und auf dem Messer 56 zum Aufliegen kommt. Nun wird das Messer 56 in dem Behandlungsbehälter 40 abgesenkt, wodurch sich der Wafer 2 durch den Schlitz 86 in der Trennwand 80 hindurchbewegt und anschließend in den Führungsschienen 50 im Behandlungsbehälter 40 aufgenommen wird.
Der Behandlungsbehälter ist mit Behandlungsfluid gefüllt und wird ständig von unten mit Behandlungsfluid durchströmt, um den Wafer 2 zu reinigen. Für die Reinigung wird beispielsweise dionisiertes Wasser verwendet. Das Wasser fließt über die Überlaufkante 46 aus dem Behandlungsbehälter 40 heraus und wird durch die Leitungen 48 abgeleitet. Die Reinigung kann durch unterschiedliche bekannte Maßnahmen wie beispielsweise das Anlegen von Mega- schall an die Wafer 2 unterstützt werden. Natürlich können auch andere Be- handlungsfluide bzw. nacheinander unterschiedliche Reinigungsflüssigkeiten in den Behandlungsbehälter 40 eingeleitet werden. Nach Ablauf einer vorge- gebenen Reinigungszeit wird die Flüssigkeitszufuhr gestoppt.
Die Wafer 2 werden nun langsam durch das Messer 56 angehoben und dadurch aus der Behandlungsflüssigkeit herausgehoben. Während dieses Heraushebens wird über die Gasleitungen 122 am Basisteil 76 und die darin an- geordneten Düsen 124 ein die Oberflächenspannung der Behandlungsflüssigkeit reduzierendes Gas in den Raum zwischen der Trennwand 80 und der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit eingeleitet. Dabei sind die Düsen 124 derart ausgerichtet, dass sie auf einen beim Herausheben zwischen dem Substrat 2 und der Behandlungsflüssigkeit gebildeten Meniskus gerichtet sind. Das Gas bewirkt, das die Wafer 2 beim Herausheben aus der Behandlungsflüssigkeit gemäß dem Marangoni-Prinzip getrocknet werden. Dadurch dass das Gas gezielt auf den Meniskus zwischen Substrat und Behandlungsflüs¬ sigkeit gerichtet wird, kann der Wafer mit einer Geschwindigkeit von bei- spielsweise 4 Millimeter pro Sekunde aus der Behandlungsflüssigkeit heraus¬ gehoben werden. Bei Chargenprozessen, bei denen das Gas zwischen Wafer geleitet werden muss, ist die Aushubgeschwindigkeit wesentlich langsamer. Der Wafer 2 wird ganz aus der Behandlungsflüssigkeit herausgehoben und in den Aufnahmeteil 36 hineinbewegt, während er auf die obige Art und Weise getrocknet wird.
Während der zuvor beschriebenen Nassbehandlung der Wafer wurde das Rahmengestell 100 des Aufnahmeteils 36 seitlich derart verschoben, dass nunmehr die zweite Führungseinrichtung 93 mit dem Schlitz 86 in der Trenn¬ wand 80 ausgerichtet ist, und die erste Führungseinrichtung 92 sich wiederum in der Aufnahmeposition befindet. D.h. während der Nassbehandlung kann ein weiterer Wafer 2 in die erste Aufπahmeeinrichtung 92 geladen werden.
Beim Herausheben des Wafers 2 wird daher der Wafer 2 nunmehr in die Führungsschienen 95 der zweiten Aufnahmevorrichtung 93 eingeführt. Da diese vorher nicht in Kontakt mit einem nassen noch verunreinigten Wafer waren, ist eine Verunreinigung des gereinigten Wafers 2 nicht zu befürchten. Wenn der Wafer 2 vollständig in den zweiten Führungsschienen 95 aufgenommen ist, wird er durch nicht näher dargestellte Halteeinrichtungen fixiert. Nun wird das Rahmengestetl 100 wiederum seitlich verschoben, um die erste Halteeinrichtung 92 mit dem Schlitz 86 auszurichten, um das Beladen eines neuen, zu reinigenden Wafers 2 in den Behandlungsbehälter 40 zu ermöglichen. Gleichzeitig wird der Deckel 66 der Haube 60 so weit geöffnet, dass die Handha- bungsvorrichtung 32 den gereinigten Wafer aus der Führungseinrichtung 93 entnehmen und zu der Ausgabestation 10 bewegen kann.
Durch das Vorsehen der zwei getrennten Führungseinrichtungen 92, 93 wird der Durchsatz der Vorrichtung erhöht, da während der Nassbehandlung eines ersten Wafers ein zweiter Wafer in die Aufnahmeeinrichtung 90 geladen werden kann, der nach dem Entnehmen des ersten Wafers und einer seitlichen Verschiebung der Aufnahmeeinrichtungen 92, 93 in den Behandlungsbehälter 40 geladen werden kann. Darüber hinaus ermöglichen die zwei getrennten Führungseinrichtungen, dass ungereinigte Wafer 2 immer in die erste Füh¬ rungseinrichtung 92 geladen werden, während die gereinigten Wafer immer in die zweite Führungseinrichtung 93 geladen werden. Hierdurch wird eine Ver¬ unreinigung der Wafer 2 durch die Führungsschienen 95 verhindert, da diese immer nur mit gereinigten Wafern 2 in Kontakt kommen. Gegebenenfalls an den Führungsschienen 94 befindlichen Verunreinigungen stören nicht, da die Wafer 2 nach dem Kontakt mit den Führungsschienen 94 jeweils in dem Behandlungsbehälter 40 gereinigt werden.
Ähnliches gilt für die Handhabungsmechanismen 28 und 32. Während der Handhabungsmechanismus 28 jeweils zum Transport der nur grob gereinigten Substrate 2 dient - und somit verunreinigt sein kann - dient der Handhabungsmechanismus 32 nur zum Transport feingereinigter Wafer 2, wodurch eine Verunreinigung des Handhabungsmechanismus 32 und eine davon aus- gehende Kontamination der Wafer 2 verhindert wird.
Obwohl die Vorrichtung zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise können die Reinigungsvorrichtungen 26 auch alleinstehend und nicht in Kombination mit den dargestellten Grobreinigungsvorrichtungen verwendet werden. Auch ist es beispielsweise möglich, die Haube 60 direkt an einem Behandlungsbehälter 40 ohne dazwischen befindliches Basiselement 26 anzubringen. In diesem Fall könnte sich eine Trennwand ähnlich der Trennwand 80 zwischen Seiten- und Endwänden der Haube 60 erstrecken, um eine Auf¬ nahme- und eine Trocknungskammer in der Haube zu bilden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (26) zum Nassreinigen von scheibenförmigen Substraten (2), insbesondere Halbleiterwafern, die folgendes aufweist: - wenigstens einen mit Behandlungsfluid befüllbaren Behandlungsbehälter (40) mit einer seitlichen Führung (50) zum Aufnehmen wenigstens eines Substrats (2) im Behälter (40); - eine Hubvorrichtung (55) im Behandlungsbehälter (40) zum Ein- und Ausbringen eines Substrats (2); und - eine oberhalb des Behandlungsbehälters angeordnete Aufnahmevorrichtung (36), mit wenigstens zwei separaten Führungseinrichtungen (92, 93) zur jeweiligen Aufnahme eines Substrats (2), wobei die Führungseinrichtungen (92, 93) derart verschiebbar sind, dass sie mit der Führung (50) im Behandlungsbehälter (40) ausrichtbar sind.
2. Vorrichtung (26) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (36) eine wenigstens einen Schlitz (86) aufweisende Bodenwand (80) zur Bildung einer Kammer (84) zwischen einer Unterseite der Bodenwand (80) und dem Behandlungsfluid aufweist.
3. Vorrichtung (26) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (122) zum Einleiten eines Trocknungsgases in die Kammer (84).
4. Vorrichtung (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluid verringerndes Gas ist.
5. Vorrichtung (26) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas auf einen beim Herausheben der Substrate gebildeten Meniskus zwischen Substrat (2) und Behandlungsfluid gerichtet ist.
6. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Kammer (84) im Bereich der Aufnahmehaube eine Höhe von 2 bis 10 mm aufweist.
7. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (80) bezüglich des Behandlungsbehälters (40) stationär ist, und der Schlitz (86) bezüglich der Führung (50) im Behandlungsbeh lter (40) ausgerichtet ist.
8. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (36) die Führungseinrichtungen (92, 93) umgebende Seitenwände (62, 64) aufweist, um eine nach oben geöffnete Kammer zu Bilden.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen über den Führungseinrichtungen (92, 93) angeordneten Deckel (66), der seitlich verfahrbar ist, um einen Zugriff von oben auf die Führungseinrichtungen (92, 93) zu ermöglichen.
10. Vorrichtung (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite des Deckels (66) bezüglich der Horizontalen geneigt ist.
11. Vorrichtung (26) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (66) so steuerbar ist, dass er die Führungseinrichtun- gen (92, 93) abdeckt, sofern kein Zugriff auf die Führungseinrichtungen erforderlich ist.
12. Vorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Deckel (66) so steuerbar ist, dass beim Beladen der einen Führungseinrichtung (92) von oben die andere Führungseinrich¬ tung (93) abgedeckt ist.
13 Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trennwand (98) zwischen den Führungseinrichtungen (92, 93).
14. Vorrichtung (26) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Ausrichtöffnung aufweist.
15. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (40) zur Aufnahme eines einzelnen Substrats geeignet ist.
16. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsfluid im Behälter (40) austauschbar ist.
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