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DE19730581A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wafer z. B. von Silizium-Scheiben - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wafer z. B. von Silizium-Scheiben

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Publication number
DE19730581A1
DE19730581A1 DE1997130581 DE19730581A DE19730581A1 DE 19730581 A1 DE19730581 A1 DE 19730581A1 DE 1997130581 DE1997130581 DE 1997130581 DE 19730581 A DE19730581 A DE 19730581A DE 19730581 A1 DE19730581 A1 DE 19730581A1
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DE
Germany
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cleaning
station
discs
disks
wafers
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DE1997130581
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Inventor
Horst Kunze-Concewitz
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Priority to PCT/EP1998/004049 priority patent/WO1999004416A1/de
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Wafer, z. B. von Silizium-Scheiben mittels fluiden Medien, die auf wenigstens eine, insbesondere beide Oberflächen der Scheiben geleitet werden.
Substrate für Bauelemente der Mikroelektronik, z. B. Silizium-Scheiben, die auch Wafer genannt werden, erfordern extrem saubere Oberflächen, die wiederholte Reinigungsprozesse während der Herstellung eines Chips erforderlich machen. Die Anforderung an die Reinigungsverfahren macht es notwendig, die Substrate beidseitig und an allen Stellen der Oberfläche zu reinigen.
Insbesondere bei physikalischen Reinigungsverfahren erfolgt vorwiegend eine Einzelsubstratreinigung im Naßverfahren, z. B. durch Bürsten, Ultraschall, Hochdruck bzw. Dampfstrahl usw. Hierzu muß das Substrat innerhalb der Reinigungsanlage vorwiegend im nassen Zustand zu den einzelnen Reinigungsstationen transportiert werden. Dies erfolgt vorwiegend in horizontaler Substratlage durch Handlingroboter, die das Substrat z. B. an der Unterseite entweder durch Unterdruck halten oder seitlich klemmen, oder dies erfolgt durch geeignete Auflagen an Transportbändern, Rollen usw., die den Transport ermöglichen. Die Kontaktierung der Oberfläche durch das Handling (sowohl der Vorderseite als auch der Rückseite) führt zur Kontamination mit Schmutzteilen (Partikel). Zudem sind die in Reinsträumen eingesetzten Handling-Systeme sehr aufwendig und teuer. Die vorwiegend für die horizontale Positionierung der Substrate ausgeführten Reinigungssysteme benötigen mit größer werdenden Substratabmessungen zudem sehr große Stellflächen in den Reinräumen, welche folglich auch sehr teuer sind. Außerdem ist die Partikelansammlung auf den Oberflächen der Substrate selbst in Reinräumen relativ hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit welchen derartige Substrate besser und vor allem auch preiswerter gereinigt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Scheiben derart ausgerichtet werden, daß die Scheibenebene vertikal verläuft und daß die Scheiben in dieser Ausrichtung die Reinigungsstation bzw. Reinigungsstationen durchlaufen.
Durch die Ausrichtung der Substrate bzw. Scheiben in vertikaler Ausrichtung wird die relativ teuere Stellfläche in den Reinräumen wesentlich vermindert und es wird der Vorteil erzielt, daß sich auf den Scheibenoberflächen wesentlich weniger Schmutzpartikel ablagern. Außerdem sind derartige Anlagen wesentlich einfacher auf andere Scheibenabmessungen umrüstbar.
Bei Kreisscheiben kann ein einfacher Transport dadurch erzielt werden, daß die Scheiben die Reinigungsstationen, welche geneigt angeordnet sind, unter Schwerkraft durchlaufen, insbesondere durchrollen. Es werden somit keine separaten Transporteinrichtungen benötigt. Insbesondere durchlaufen die Scheiben mehrere Reinigungsstationen, die hintereinander angeordnet sind.
Um optimale Reinigungsergebnisse zu erzielen werden die Scheiben während der Reinigung angehalten und/oder gedreht. Sie verbleiben in den einzelnen Reinigungsstationen bzw. Spülstationen so lange, bis das gewünschte Arbeitsergebnis erzielt ist.
Bei kreisförmigen Silizium-Scheiben durchlaufen diese auf ihren Rändern die Reinigungsstationen. Bei nicht kreisförmigen Scheiben werden diese in kreisringförmige Adapter integriert und durchlaufen über diese die einzelnen Reinigungsstationen.
Die eingangsgenannte Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung zur Durchführung des o.g. Verfahrens dadurch gelöst, daß die Reinigungsstation einen vertikalen Einlaß für die Scheiben aufweist, daß sie mit Führungselementen zur Führung der Scheiben in vertikaler Ausrichtung versehen ist und daß sie einen vertikalen auslaß aufweist.
Die komplette Reinigung der Scheiben erfolgt also in der vertikalen Ausrichtung. Dies hat auch den Vorteil, daß die Reinigungsfluide ohne weiteres ablaufen können und die Schmutzpartikel mitnehmen und abtransportieren. Spezielle Wendevorrichtungen für die Scheiben bedarf es innerhalb der Reinigungsstationen nicht, da die Scheiben vertikal in die Reinigungsstation einlaufen und vertikal diese wieder verlassen.
Da die Führungselemente die Scheiben lediglich an den seitlichen Randbereichen berühren, ist eine beidseitige Reinigung einfach möglich und die Kontamination der Scheiben mit Partikeln auf ein Minimum begrenzt. Und die mechanische Belastung des Substrates beim Transport ist entsprechend gering.
Die Reinigungsstation ist mit geneigten Laufbahnen für die Scheiben versehen, so daß die Scheiben unter Schwerkraft die Reinigungsstation durchrollen können. Antriebe hierfür sind nicht erforderlich. Vorteilhaft ist die Reinigungsstation mit Stoppern für die Scheiben versehen, so daß die Scheiben die erforderliche Reinigungszeit in der Station verweilen können.
Innerhalb der Reinigungsstation sind vorteilhaft Drehantriebselemente vorgesehen, über welche die Scheiben in eine Drehbewegung versetzt werden, ohne daß sie transportiert werden.
Bevorzugt sind mehrere Reinigungsstationen hintereinander angeordnet, wobei die Reinigungsfluide kaskadenartig von nachgeschalteten Reinigungsstationen zu vorgeschalteten Reinigungsstationen transportiert werden. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß nur noch ein Bruchteil der Reinigungsfluide benötigt wird.
Vorteilhaft ist eine Zuführstation und eine Auffangstation vorgesehen. In der Zuführstation und/oder in der Auffangstation werden eine Vielzahl derartiger Scheiben nebeneinander bereitgehalten und einzeln über Blenden den Reinigungsstationen zugeführt. Durch die Blende kann lediglich eine einzige Scheibe der Zuführstation zugeführt werden bzw. in die Auffangstation gelangen, wobei über die Blende die anderen Substrate in der Zuführstation bzw. Auffangstation sich befindenden Scheiben zurückgehalten werden. Auf diese Weise können die Zuführstation und/oder die Auffangstation kippbar gelagert werden, so daß die Scheiben unter Schwerkraft austreten bzw. in die Station eintreten können.
Eine andere Möglichkeit des Transports der Scheiben aus der Zuführstation besteht darin, daß die Zuführstation einen die Scheiben in die Reinigungsstation überführenden Stempel aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung können platzsparend und relativ preiswert Silizium-Scheiben in vertikaler Position beidseitig bearbeitet werden, wobei zusätzlich noch Bürsten eingesetzt werden können. Der Transport der Scheiben erfolgt durch einfaches Abrollen der Substrate auf einer schiefen Ebene. Die Trocknung kann als weitere Station der Spülstation nachgeschaltet sein oder als separate Station ausgeführt sein, in welcher eine Alkohol-Dampftrocknung oder eine Marangoni-Trocknung erfolgt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten und in den Ansprüchen sowie der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erste Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zuführstation und Auffangstation;
Fig. 2 eine zweite Variante der Erfindung mit einer Zuführstation, welche einen Stempel aufweist;
Fig. 3 eine weitere Variante der Vorrichtung mit einer kippbaren Zuführstation;
Fig. 4 eine Variante der Auffangstation, welche kippbar ausgebildet ist;
Fig. 5 eine weitere Variante der Auffangstation, in welche die Scheiben mittels eines Transportselements eingesetzt werden.
In der Fig. 1 sind zwei hintereinander angeordnete Reinigungsstationen 1 und 2 dargstellt, denen eine Spülstation 3 nachgeschaltet ist. Die Reinigungsstationen 1 und 2 und die Spülstation 3 sind geneigt angeordnet und weisen eine schiefe Ebene auf, auf welcher Silizium- Scheiben 4 aufgrund der Schwerkraft abrollen können. Dabei durchlaufen die Silizium-Scheiben 4 die einzelnen Reinigungsstationen 1 und 2 und die Spülstation 3 ohne zusätzliche Antriebsmittel. Jede Reinigungsstation 1 bzw. 2 ist mit einem Ablauf 5 bzw. 6 versehen, über welchen das Reinigungsfluid, welches z. B. deionisiertes Wasser mit oder ohne chemischen Zusätze, o. dgl. ist, ablaufen kann. Die Reinigungsstationen 1 und 2 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, hintereinander angeordnet, so daß das über den Ablauf 6 abströmende Reinigungsfluid in der Reinigungsstation 1, d. h. bei der vorgeschalteten Reinigungsstation wieder verwendet werden kann. Auf diese Weise wird Reinigungsfluid eingespart.
In Transportrichtung (Pfeil 7) befindet sich vor der Reinigungsstation 1 ein Magazin 8 mit einer Zuführstation 9, über welche die Silizium-Scheiben 4 in Richtung des Pfeils 10 der Reinigungsstation 1 zugeführt werden. Der Spülstation 3 ist ein weiteres Magazin 11 nachgeschaltet, welches eine Auffangstation 12 besitzt. Die Auffangstation 12 kann auch als Trockenstation ausgebildet sein.
In der Fig. 2 ist eine Variante gezeigt, in der die Siliziumscheibe 4 aus dem Magazin 8, insbesondere aus der Zuführstation 9 in die Reinigungsstation 1 transportiert wird. Hierfür ist die Zuführstation 9 mit einem Transportstempel 13 versehen, welcher vertikal bewegbar ist. Dieser Transportstempel 13 weist an seinem oberen Ende 14 eine geeignete Aufnahme bzw. Haltevorrichtung für die Siliziumscheibe 4 auf. Mit dem Transportstempel 13 wird eine Siliziumscheibe aus dem Magazin 8 entnommen und vertikal nach oben bewegt. Dabei stößt die Siliziumscheibe 4 mit ihrem oberen Umfangsrand an einer Schrägfläche 6 an, und wird durch eine weitere Aufwärtsbewegung des Transportstempels 13 in Richtung des Pfeils 16 von diesem weggeschoben. Dabei tritt die Siliziumscheibe 4 in die Reinigungsstation 1 ein und rollt auf der geneigten Laufbahn 17 bis sie von Stoppern 18 angehalten wird. In dieser Position wird die Siliziumscheibe 4 beidseitig gereinigt. In der Reinigungsstation 2 sind noch Drehantriebselemente 19 gezeigt, die die Siliziumscheibe 4 in eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils 20 versetzt, die auch in der Station 1 möglich ist.
In der Fig. 3 ist eine andere Variante für die Beschickung der Reinigungsstation 1 gezeigt. Dort wird das Magazin 8 derart verschwenkt, daß die Siliziumscheibe 4 durch Schwerkraft aus dem Magazin 8 und der Zuführstation 9 in die Reinigungsstation 1 eintreten kann. Dafür, daß lediglich die gewünschte Siliziumscheibe 4 die Zuführstation 9 verläßt sorgt eine Blende 21, welche nur die gewünschte Siliziumscheibe 4 durchläßt und die restlichen Scheiben in der Zuführstation 9 zurückhält.
Entsprechend ist im Anschluß an die Spülstation 3 ein verschwenkbares Magazin 11 mit Auffangstation 12 vorgesehen, in welche die Siliziumscheibe 4 durch eine Blende 22 eintritt (Fig. 4).
Alternativ kann, wie in Fig. 5 dargestellt, die aus der Spülstation 3 austretende Scheibe 4 auch von einem Greifer 23 ergriffen und in die Auffangstation 12 des Magazins 11 abgeklipt werden.
In Fig. 4 sind in der Spülstation 3 Pfeile 24 erkennbar, mit denen die Aufströmrichtung von Spülflüssigkeit auf die Scheibe 4 angedeutet ist. Auf diese Weise kann die Scheibe 4 ebenfalls in Drehbewegung versetzt werden, so daß sie in Richtung des Pfeils 20 umläuft.

Claims (14)

1. Verfahren zum Reinigen von Silizium-Scheiben (4) (Wafer) mittels fluiden Medien, die auf wenigstens eine, insbesondere beide Oberflächen der Scheiben (4) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4) derart ausgerichtet werden, daß die Scheibenebene vertikal verläuft und daß die Scheiben (4) in dieser Ausrichtung die Reinigungsstation(en) (1 und 2) durchlaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4) die Reinigungsstation (1 und 2), welche geneigt angeordnet ist, unter Schwerkraft durchlaufen, insbesondere durchrollen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4) mehrere Reinigungsstationen (1 und 2) durchlaufen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4) während der Reinigung angehalten und/oder gedreht werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4) auf ihren Rändern die Reinigungsstationen (1 und 2) durchlaufen oder in einen kreisringförmigen Adapter aufgenommen sind.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstation (1 bzw. 2) einen vertikalen Einlaß für die Scheiben (4) aufweist, daß sie mit Führungselementen zur Führung der Scheiben (4) in vertikaler Ausrichtung versehen ist und daß sie einen vertikalen auslaß aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente die Scheiben (4) lediglich an den seitlichen Randbereichen berühren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstation (1 bzw. 2) mit geneigten Laufbahnen (17) für die Scheiben (4) versehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstation (1 bzw. 2) mit Stoppern (18) für die Scheiben (4) versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstation (1 bzw. 2) mit Drehantriebselementen (19) für die Scheiben (4) versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reinigungsstationen (1 und 2) hintereinander angeordnet sind und die Reinigungsfluide kaskadenartig von nachgeschalteten Reinigungsstationen (2) zu vorgeschalteten Reinigungsstationen (1) transportiert werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführstation (9) und eine Auffangstation (12) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführstation (9) einen die Scheiben (4) in die Reinigungsstation (1) überführenden Transportstempel (13) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführstation (9) und/oder die Auffangstation (12) kippbar gelagert sind.
DE1997130581 1997-07-17 1997-07-17 Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wafer z. B. von Silizium-Scheiben Withdrawn DE19730581A1 (de)

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EP98939590A EP0996968A1 (de) 1997-07-17 1998-07-01 Verfahren und vorrichtung zum behandeln von flächigen substraten, insbesondere silizium-scheiben (wafer) zur herstellung mikroelektronischer bauelemente
US09/462,829 US6251551B1 (en) 1997-07-17 1998-07-01 Method and device for treating two-dimensional substrates, especially silicon slices (wafers), for producing microelectronic components
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112992731A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 昆山基侑电子科技有限公司 一种晶圆往复循环清洗设备

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