DE19901162C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Halbleiterscheiben - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4.

Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art ist in der US 5,853,522 offenbart, eine ähnliche Vorrichtung ist aus der EP 691 675 A1 be­ kannt. In der US 5,853,522 ist insbesondere auch eine Vorrichtung zum Verteilen von Chemikalien auf Bürsten im Zusammenhang mit der Reinigung von Halbleitersubstraten offenbart. Aus der JP 2-250324 A ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Halbleiterscheiben mittels Walzen bekannt, bei der der An- und Abtransport der Halbleiterscheiben und der Transport beim Bürsten mittels eines Wasserfilms erfolgt. Die Reinigungsflüssigkeit wird mittels einer in Längsrichtung der Walzen beweglichen Vorrichtung zwischen diese und die Halbleiter­ scheibe zugeführt.

Des weiteren findet sich Stand der Technik in der US 5,081,733, in den Patents Abstracts Of Japan E-708 January 25, 1989 Vo. 13/No. 34 (zu JP 63-234536 A), in den Patents Abstracts Of Japan E-704 Janua­ ry 17, 1989 Vo. 13/No. 18 (zu JP 63-224332 A) und in den Patent Abs­ tracts Of Japan zu JP 07-066161 A.

Aufgabe der Erfindung ist es, Reinigungsmedium zu sparen und es dennoch gleichmäßig auf den Bürsten und damit auf den Halbleiter­ scheiben zu verteilen.

Die Erfindung ermöglicht eine optimale Reinigung der Halbleiter­ scheibe bei minimalem Verbrauch von Reinigungsflüssigkeit. Sie stellt sicher, daß die Reinigungsflüssigkeit gleichmäßig zur Wir­ kung kommt und eine Kontamination der Halbleiterscheibe weitgehend ausgeschlossen ist. Während des Transports zwischen den Walzenpaaren kommt die Halbleiterscheibe nur mit dem Flüs­ sigkeitsfilm der Transporteinrichtung und der Reinigungsflüs­ sigkeit in Berührung, nicht aber mit festen Bestandteilen der Reinigungsvorrichtung, die die Halbleiterscheibe beschädigen oder kontaminieren können. Die Reinigungsflüssigkeit wird gleichmäßig verteilt auf die Halbleiterscheibe gebracht, so daß jedes Flächenelement der Halbleiterscheibe die selbe Behandlung erfährt und auch eine hintereinander erfolgende Behandlung meh­ rerer Halbleiterscheiben gleichartig ist. Weitere Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung angeführt, die an Hand von Figuren erfolgt. Die Figuren zeigen nur solche Merkmale, die zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen. Gleichartige Merkmale sind mit den gleichen Bezugszahlen verse­ hen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Längs­ schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht die Funktionsweise einer Hubeinrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 3 sind die Reinigungsstation und die Einrichtung zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt eine Reinigungsstation 1, in der die Halbleiterscheibe gereinigt wird, eine Transportein­ richtung 2 zum transportieren der Halbleiterscheibe zur Reini­ gungsstation hin und von der Reinigungsstation fort sowie eine Übergabe- und eine Übernahmestation 3, 4 an den Enden der Trans­ porteinrichtung. Letztere sind in Fig. 1 nur als Pfeile angedeu­ tet. Zweckmäßigerweise gehören zu den Übergabe- und Übernahmes­ tationen jeweils handelsübliche Roboter zur Manipulation von Halbleiterscheiben.

Die Transporteinrichtung 2 stellt einen mittels Düsen 5 beweg­ ten Flüssigkeitsfilm zur Verfügung, auf dem die Halbleiter­ scheibe gleitet. Eine für die erfindungsgemäße Vorrichtung ge­ eignete Transporteinrichtung ist beispielsweise in der EP- 408021 A1 beschrieben. Bevorzugt ist, daß die Düsen dann eine größere Menge an Transportflüssigkeit wie Wasser abgeben, wenn eine Halbleiterscheibe zu transportieren ist. Zur Erleichterung der Übergabe und Übernahme der Halbleiterscheibe ist bevorzugt, am Anfang und am Ende des Transportwegs eine Hubeinrichtung 6 und Mittel 7 zum Zentrieren der Halbleiterscheibe bereitzustel­ len.

Die Reinigungsstation 1 besteht im wesentlichen aus hinterein­ ander angeordneten Walzenpaaren, wobei ein Walzenpaar von einer oberen und einer unteren Walze 8, 9 gebildet wird. In der Reini­ gungsstation 1 werden vorzugsweise 2 bis 28, besonders bevor­ zugt 7 Walzenpaare bereitgestellt. Die Walzen bestehen vorzugs­ weise aus Kunststoffwellen, die mit Schaumstoffmaterialien wie Polyvinylalkohol (PVA) bezogen sind. Darüber hinaus verfügt die Reinigungsstation 1 über eine Einrichtung 10 zum Zuführen einer Reinigungsflüssigkeit zu den oberen Walzen der Walzenpaare und über Mittel 20 zum Auffangen von Flüssigkeiten, die gegebenen­ falls die Wiederverwendung der Flüssigkeiten ermöglichen. Die Einrichtung 10 zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit befindet sich über den oberen Walzen 8 und umfaßt ein System aus Zulei­ tungsrohren 19, durch die die Reinigungsflüssigkeit den oberen Walzen zugeführt wird. Die Reinigungsstation 1 und die Trans­ porteinrichtung 2 sind in einem Gehäuse 11 untergebracht, wobei auch Mittel 12 zum Erzeugen eines laminaren Gasstroms 13 im Ge­ häuse quer zur Transportrichtung der Halbleiterscheibe und Mit­ tel 14 zum Absaugen des Gasstroms vorgesehen sind. Letztere vermeiden das Entstehen von Verwirbelungen und reduzieren so die Gefahr der Kontamination der Halbleiterscheibe durch Parti­ kel. Bevorzugt ist, daß im Gehäuse eine Reinraumumgebung von mindestens der Klasse 10 zur Verfügung steht.

Die Funktionsweise der Hubeinrichtung 6, die im wesentlichen aus zwei sich gegenüberliegenden, heb- und senkbaren Backen be­ steht, geht aus Fig. 2 hervor. Die Backen 15, 16 sind seitlich am Flüssigkeitsfilm 17 angeordnet und halten in einem angehobenen Zustand die Halbleiterscheibe 18 über dem Flüssigkeitsfilm, wo­ bei die Halbleiterscheibe nur in einem Randbereich, vorzugswei­ se nur an der Kante berührt wird (Fig. 2, oberer Teil). Der Roboter der Übergabestation legt die in der Regel trockene Halb­ leiterscheibe auf die angehobenen Backen ab. Beim Absenken der Backen wird die Halbleiterscheibe vom Flüssigkeitsfilm erfaßt, benetzt und zur Reinigungsstation transportiert (Fig. 2, unterer Teil). Die von der Reinigungsstation kommende Halbleiterscheibe wird durch die Mittel 7 zum Zentrieren, beispielsweise durch mechanische Stopper oder Bremsdüsen über den abgesenkten Backen am Ende des Transportwegs angehalten und zentriert und nach dem Anheben der Backen vom Roboter der Übernahmestation aufgenommen und beispielsweise an einen Schleudertrockner weitergereicht (Fig. 1).

Weitere Einzelheiten zur Reinigungsstation 1 und zur Einrich­ tung zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit 10 sind in Fig. 3 dargestellt. Walzen, die sich in Richtung des Transports der Halbleiterscheibe drehen, bewirken hauptsächlich den Transport der Halbleiterscheibe in der Reinigungsstation. Bei entgegenge­ setzter Drehrichtung der Walze wird hauptsächlich die Reinigung der Halbleiterscheibe bewirkt. Vorzugsweise werden benachbarte obere Walzen 8 in entgegengesetzte Richtungen und die unteren Walzen 9 in Transportrichtung gedreht. Eine in der Mitte der unteren Walzen befindliche Walze kann zur Unterstützung der Reinigung auch entgegen der Transportrichtung gedreht werden. Der Abstand zwischen oberer und unterer Walze eines Walzenpaars ist so bemessen, daß eine zwischen den Walzen transportierte Halbleiterscheibe vom Walzenmaterial nicht berührt wird. Die Rotationsgeschwindigkeiten der Walzen sind so bemessen, daß in der Flüssigkeit zwischen der Halbleiterscheibe und den Walzen Scherkräfte entstehen, die die Reinigung bzw. den Transport der Halbleiterscheibe bewirken.

Die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit erfolgt so, daß die Reinigungsflüssigkeit in Form eines über die Walzen wandernden Niederschlags auf die Oberflächen der Walzen aufgebracht, ins­ besondere getropft, gespritzt oder gesprüht wird. Um die Reini­ gungsflüssigkeit über die gesamte Länge der oberen Walzen zu verteilen, wird die Einrichtung 10 kontinuierlich über die Wal­ zen bewegt. Sowohl die Geschwindigkeit der als auch die Zuflußmenge an Reinigungsflüssigkeit ist einstellbar. Die Walzen wer­ den kontinuierlich mit Reinstwasser oder Wirkstofflösungen be­ feuchtet. Es ist vorgesehen, daß jede obere Walze gegebenen­ falls mit einer andersartigen Reinigungsflüssigkeit versorgt werden kann. Dadurch kann eine Halbleiterscheibe beim Durchlau­ fen der Reinigungsstation einer beliebig zusammengestellten Reinigungssequenz unterzogen werden. Die dabei eingesetzten Reinigungsflüssigkeiten werden bevorzugt aus einer Gruppe aus­ gewählt, die Wasser, wässerige alkalische Flüssigkeiten, wässe­ rige säurehaltige Flüssigkeiten, wässerige tensidhaltige Flüs­ sigkeiten und Mischungen der genannten Flüssigkeiten umfaßt. Als Wirkstoffe kommen beispielsweise NH₄OH, Cholin, Tetramethy­ lammoniumhydroxid, Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff in Be­ tracht. Es ist auch möglich, die Reinigung gezielt zur Einstel­ lung der Oberflächeneigenschaften des Halbleiterscheibe einzu­ setzen, beispielsweise zur Erzeugung hydrophiler oder hydropho­ ber Oberflächen. Die Reinigungsflüssigkeiten sollten in der für die Behandlung von Halbleitermaterial erforderlichen Reinheit bereitgestellt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Halbleiterscheiben mit einer Reini­ gungsflüssigkeit, umfassend eine Reinigungsstation mit mehreren ro­ tierenden und hintereinander angeordneten, mit der Reinigungsflüs­ sigkeit beaufschlagten Walzenpaaren, wobei jedes Walzenpaar von ei­ ner oberen und einer unteren Walze gebildet wird und ein Transport der Halbleiterscheibe zwischen den Walzenpaaren durch diese vorge­ sehen ist, umfassend eine Einrichtung zum Zuführen der Reinigungs­ flüssigkeit auf die oberen Walzen und umfassend eine Transportein­ richtung zum An- und Abtransport der Halbleiterscheibe zur und von der Reinigungsstation, gekennzeichnet durch einen von der Trans­ porteinrichtung bereitgestellten Flüssigkeitsfilm, auf dem die Halbleiterscheibe transportiert wird, wobei die Einrichtung zum Zu­ führen der Reinigungsflüssigkeit auf die oberen Walzen zuführt in Form eines über die Längsrichtung der Walzen wandernden Nieder­ schlags.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hubein­ richtung zum Absenken der Halbleiterscheibe auf den Flüssigkeits­ film und zum Abheben der Halbleiterscheibe vom Flüssigkeitsfilm mit seitlich am Flüssigkeitsfilm angeordneten, in der Höhe verstellbare Backen, die die Halbleiterscheibe beim Absenken und Anheben nur in einem Randbereich berühren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das die Reinigungsstation und die Transportein­ richtung umgibt und eine Reinraumumgebung schafft, und Mittel zum Erzeugen eines laminaren Gasstroms, der das Gehäuse von oben nach unten durchströmt, und eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des Gas­ stroms.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 2 bis 28 Walzenpaare.

5. Verfahren zum Reinigen einer Halbleiterscheibe mit einer Reini­ gungsflüssigkeit in einer Reinigungsstation, die mehrere rotie­ rende und hintereinander angeordnete, mit der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagte Walzenpaare umfaßt, zwischen denen die Halbleiter­ scheibe transportiert wird, wobei die Reinigungsflüssigkeit den oberen Walzen der Walzenpaare zugeführt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halbleiterscheibe auf einem Flüssigkeitsfilm zur Rei­ nigungsstation hin und von der Reinigungsstation forttransportiert wird, und die Reinigungsflüssigkeit den oberen Walzen der Walzen­ paare in Form eines über die Längsrichtung der oberen Walzen wan­ dernden Niederschlags zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rei­ nigungsflüssigkeit auf die oberen Walzen getropft, gespritzt oder gesprüht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Reinigungsflüssigkeit ausgewählt wird aus einer Grup­ pe, die Wasser, wässerige säurehaltige Flüssigkeiten, wässerige tensidhaltige Flüssigkeiten und Mischungen der genannten Flüssig­ keiten umfaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Reinigungsflüssigkeit, die einer der oberen Walzen zu­ geführt wird, sich chemisch unterscheidet von der Reinigungsflüs­ sigkeit, die einer anderen oberen Walze zugeführt wird.