DE19517573A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behälter, in dem wenigstens ein Fluid eingeleitet und über eine Überlaufvorrichtung abge­ führt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vor­ richtung zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behäl­ ter, der wenigstens einen Fluideinlaß und eine Fluid- Überlaufeinrichtung mit Öffnungen zum Abführen eines Fluid aufweist.

Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art sind bei­ spielsweise aus der US 4 722 752 A, der EP 0 385 536 A bekannt, sowie in den auf dieselbe Anmelderin zurückge­ henden, nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldungen 44 13 077 und 19 500 239.3 beschrieben. Auf der Oberseite des das Fluid und die Substrate enthaltenen Behälters sind Überlaufeinrichtungen vorgesehen, wobei das Fluid von unten eingeleitet wird, an den Substraten vorbei nach oben und durch Überlauföffnungen oder -kanten an der Oberseite des Behälters aus ihm ausströmt. Nach der Naß­ behandlung, beispielsweise nach einem Spülvorgang, werden die Substrate mit einer mehr oder weniger komplizierten Mechanik entweder zusammen mit einem Substratträger oder direkt aus dem Fluid bzw. dem Behälter herausgehoben, wo­ bei der Überlaufabfluß dafür sorgt, daß Partikel und son­ stige Verunreinigungen auf der Fluid-Oberfläche nach au­ ßen in die Überlaufeinrichtung durch die Strömung mitge­ führt werden und während des Heraushebens der Substrate aus dem Fluid im wesentlichen nicht an den Substraten haften bleiben.

Die mechanischen Einrichtungen zum sicheren und gleichmä­ ßigen Herausheben der Substrate aus dem Fluid bzw. aus dem Behälter sind sehr aufwendig und kompliziert. Dar­ überhinaus beanspruchen die Hebemechanismen im Behälter selbst relativ viel Platz, da sie unter dem Substratträ­ ger bzw. unter die Substrate greifen und diese anheben müssen. Abgesehen davon, daß die Behälterabmessungen re­ lativ groß sein müssen, ist damit auch ein relativ großer Fluidverbrauch verbunden, wenn das Fluid ausgetauscht oder ersetzt werden muß.

Ein besonderer Nachteil bei dem Herausführen der Wafer aus dem Behälter besteht auch darin, daß sehr genau gear­ beitete Führungen für die Wafer an den Hebemechanismen, und in der über dem Behälter angeordneten Haube für die Wafer ausgebildet sein müssen, um die Wafer sicher und zuverlässig während des Aushebens aus dem Behälter in einer definierten Lage zu halten. Die Fertigungskosten für derartige Führungen sind auf Grund der erforderlichen sehr genauen Bearbeitung hoch, wobei zusätzlich bei den herkömmlichen Vorrichtungen eine Beschädigung oder ein Bruch der Substrate beim Herausfahren aus dem Behälter nur durch zusätzlichen hohen Justageaufwand zu vermeiden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben bzw. zu schaffen, das bzw. die sowohl hinsichtlich der Verfahrensweise als auch hinsichtlich des konstruktiven Aufwands wesentlich einfacher ist und dennoch eine si­ chere und zuverlässige Handhabung der Substrate gewähr­ leistet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Überlaufeinrichtung auf dem Fluid schwimmt und sich zusammen mit der Fluid-Oberfläche absenkt und/oder anhebt.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren werden die Substrate nicht aus dem Fluid herausgehoben, sondern das Fluid wird ohne Lageänderung der Substrate im Behälter abgesenkt. Da die Überlaufeinrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung auf dem Fluid schwimmt, und sich zusam­ men mit der Fluid-Oberfläche absenkt, werden die auf der Fluid-Oberfläche schwimmenden Partikel und Verunreinigun­ gen auch bei Absenken der Fluid-Oberfläche durch die Strömung zur Überlaufeinrichtung hin mitgerissen und set­ zen sich nicht an den Substraten ab. Ohne die erfindungs­ gemäße, auf dem Fluid schwimmende Überlaufeinrichtung blieben bei Absenken der Fluid-Oberfläche die Partikel und Verunreinigungen an den Substratoberflächen haften und würden die Substrate nach dem eigentlichen Behand­ lungs- oder Spülvorgang wieder kontaminieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt keine Hebeeinrichtungen wie bei den herkömmlichen Verfahren, so daß die für das Verfahren er­ forderlichen Einrichtungen wesentlich einfacher und kos­ tengünstiger zu fertigen sind. Darüber hinaus sind die Abmessungen des Behälters klein, so daß das erforderliche Fluidvolumen ebenfalls gering gehalten werden kann, was zu erheblichen Einsparungen beim Betreiben derartiger Naßbehandlungsanlagen führt. Da die Substrate nicht aus dem Behälter herausgeführt werden müssen, sind auch keine Führungen oberhalb des Behälters, beispielsweise in Hau­ ben, erforderlich, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren mit sehr einfachen Vorrichtungen durchführbar ist. Auch sind Hauben hierfür nur dafür erforderlich, um die Pro­ zeßkammer abzudecken und ein Gasgemisch zuzuführen. Die Behandlung, z. B. die Trocknung der Substrate im Behälter selbst ist daher wesentlich sicherer und die Gefahr von Beschädigungen der Substrate ist nicht gegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung fließt das Fluid über Überlauföffnungen der Überlaufein­ richtung sowie von dort über wenigstens eine mit ihr ver­ bundene Leitung aus dem Behälter aus. Nach dem Ausfließen des Fluids aus dem Behälter verbleiben die Substrate im Behälter und können danach auf einfache Weise beispiels­ weise als Einheit zusammen mit einem Substratträger auf einfache Weise herausgehoben und weiter behandelt werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einer Vorrichtung gelöst, bei der die Überlaufeinrichtung schwimmfähig und auf der Fluid-Oberfläche vorgesehen ist, wobei sich die Überlaufeinrichtung zusammen mit der Fluid-Oberfläche absenkt und/oder anhebt. Die im Zusam­ menhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits er­ läuterten Vorteile der Erfindung treffen auch für die er­ findungsgemäße Vorrichtung zu.

Die Überlaufeinrichtung weist Fluidablaufleitungen auf, die zum Ableiten des Fluids mit wenigstens einer Behäl­ teröffnung verbunden sind. Vorzugsweise ist die wenig­ stens eine Behälteröffnung am Boden des Behälters vorge­ sehen, so daß das Fluid ohne zusätzliche Verwendung einer Pumpe ausfließen kann.

Da sich die auf der Fluidoberfläche schwimmende Überlauf­ einrichtung zusammen mit dem Fluid absenkt und/oder an­ hebt, muß die Fluid-Ablaufleitung dieser Bewegung folgen können. Vorzugsweise ist die Fluid-Ablaufleitung daher ein elastischer Schlauch, ein balkartiger Schlauch und/oder ein teleskopartig einfahrbares bzw. ausfahrbares Rohr. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfin­ dung ist die Fluid-Ablaufleitung ein Rohr, das dichtend durch eine im wesentlichen auf dem Boden des Behälters ausgebildete Behälteröffnung ein- und ausschiebbar ist.

Die Überlaufeinrichtung sollte vorzugsweise die Substrate umgeben, so daß auch bei Absenken der Fluid-Oberfläche immer eine gleichmäßige Fluidströmung nach außen gewähr­ leistet ist, die die Partikel und Verunreinigungen von den innerhalb der Überlaufeinrichtung angeordneten Substraten entfernt. Die Überlaufeinrichtung ist daher vorzugsweise ein die Substrate umgebender, schwimmfähiger Ring. Es ist jedoch auch möglich, die Überlaufeinrichtung in ihrer Umfangsform so zu gestalten, daß sie im wesent­ lichen der Querschnittsform des Behälterinnenraums ent­ spricht. Ist der Behälterinnenraum beispielsweise recht­ eckigförmig, so ist die Überlaufeinrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ein rechteckförmig gelegter Schlauch. Die Überlaufeinrichtung, sei sie nun ringförmig oder entsprechend der Querschnittsform des Behälterinnen­ raums ausgebildet, ist vorzugsweise während ihres Absen­ kens und/oder Anhebens im Behälter geführt, um dabei eine definierte Lage sicherzustellen.

Um eine möglichst gleichmäßige Strömung auf der Flui­ doberfläche von innen nach außen und von den Substraten weg nach außen sicherzustellen, ist es vorteilhaft, die Überlauföffnungen über den Umfang der Überlaufeinrichtung gleichmäßig verteilt auszubilden, beispielsweise in Form von Löchern oder Schlitzen in einem Ring oder einem Rohr.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist über dem Behälter eine abnehmbare Haube vorgesehen, die vorteilhafterweise eine Gaseinlaßvorrich­ tung aufweist, um für den Trocknungsvorgang Gas einführen zu können, wie dies im Zusammenhang mit der EP 0 385 536 A beschrieben ist. Das über die Gaseinlaßvorrichtung ein­ geleitete Gas wird vorteilhafterweise über die Über­ lauföffnungen der Überlaufeinrichtung zusammen mit dem ausströmenden Behandlungsfluid abgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf eine einzige, schematische Querschnittszeichnung erläutert.

In einem Behälter 1, beispielsweise einem Fluidbehand­ lungs- oder Spülbecken, befindet sich eine auf dem Behäl­ terboden stehende Aufnahmeeinrichtung 2 für Substrate 3, beispielsweise Wafer, die parallel nebeneinander angeord­ net sind. Auf der Fluid-Oberfläche 4 schwimmt eine Über­ laufeinrichtung 5, die beispielsweise ringförmig ausge­ bildet ist und die Substrate 3 umgibt, ohne daß beim Ab­ senken des Fluids und damit des auf der Fluid-Oberfläche 4 schwimmenden Überlaufeinrichtung 5 diese mit den Substraten 3 in Berührung kommt. In der Überlaufeinrich­ tung 5 befinden sich Öffnungen 6, durch die das Fluid in ein Teleskoprohr 7 strömt, das an seinem unteren Ende mit einer Öffnung 8 im Behälter 1 verbunden ist. Das Fluid strömt dadurch aus dem Behälter 1 in ein mit einem Ab­ sperrorgan 9 schließbares Abflußrohr 10 aus und - sofern nicht entsprechend dasselbe Fluidvolumen über ein Einlaß­ rohr 11 in den Behälter eingeführt wird - senkt sich die Überlaufeinrichtung 5 zusammen mit dem Fluid ab, bis sie unterhalb der Substrate 3 ankommt. Während des Absenkens der Überlaufeinrichtung 5 schiebt sich das Teleskoprohr 7 zusammen und verkürzt sich dadurch.

Nach dem Absenken der Überlaufeinrichtung 5 unter die un­ terste Kante der Substrate 3 liegen diese frei und können entweder zusammen mit der Aufnahmeeinrichtung 2 oder ei­ nem auf der Aufnahmeeinrichtung 2 angeordneten Träger, oder aber einzeln aus dem Behälter 1 in der üblichen Weise von oben aus dem Behälter herausgehoben und weiter­ behandelt werden.

Durch eine gleichmäßige Verteilung der Überlauföffnungen 6 in der Überlaufeinrichtung 5 ergibt sich eine konstante Strömung des Fluids von innen nach außen, d. h. von den Substraten 3 weg nach außen, so daß auch Partikel und Verunreinigungen, die auf der Fluid-Oberfläche 4 auf­ schwimmen, von den Substraten 3 weg mit in die Überlauf­ einrichtung 5 gezogen werden. Die Substrate 3 bleiben da­ her auch bei Entfernen des Fluids aus dem Behälter 1 frei von Partikeln und Verunreinigungen.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Bei­ spielsweise kann die Überlaufeinrichtung 5 in verschie­ denster Weise, beispielsweise in Form von Röhren, ausge­ bildet sein, in denen den vorliegenden Bedingungen ent­ sprechend ausgebildete Öffnungen 6 etwa auch auf der Au­ ßenumfangsfläche ausgebildet sein können. Statt des Tele­ skoprohrs 7 ist es auch möglich, ein balkartiges Rohr zu verwenden, das sich bei Absenken der Überlaufeinrichtung 5 zusammenfaltet.

Claims (19)

1. Verfahren zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behälter, in dem wenigstens ein Fluid eingeleitet und über eine Überlaufeinrichtung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung auf dem Fluid schwimmt und sich zusammen mit der Fluid-Oberfläche absenkt und/oder anhebt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid über Überlauföffnungen der Überlauf­ einrichtung sowie über wenigstens eine mit ihr ver­ bundene Leitung aus dem Behälter ausfließt.

3. Vorrichtung zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behälter, der wenigstens einen Fluideinlaß und eine Fluidüberlaufeinrichtung mit Öffnungen zum Abführen eines Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) schwimmfähig und auf der Fluid-Oberfläche (4) vorgesehen und zusammen mit ihr absenk- und/oder anhebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) Fluid-Überlauföff­ nungen (6) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) Fluid-Ab­ laufeinrichtungen (7) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fluid-Ablauflei­ tung (7) zwischen der Überlaufeinrichtung (5) und wenigstens einer Behälteröffnung (8) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälteröffnung (8) am Boden des Behälters (1) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein elastischer Schlauch ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein balkartiger Schlauch ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein Teleskoprohr ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein Rohr ist, das dichtend durch die Behälteröffnung (8) ein- und ausschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) ein die Substrate umgebender, schwimmfähiger Ring ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umfangsform der Über­ laufeinrichtung (5) im wesentlichen der Quer­ schnittsform des Behälterinnenraums entspricht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) während ihres Absenkens- und/der Abhebens im Be­ hälter (1) geführt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnungen (6) über dem Umfang der Überlaufeinrichtung (5) gleich­ mäßig verteilt ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, ge­ kennzeichnet durch einen die Lage der Fluid-Oberflä­ che (4) feststellenden Fühler, in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal die Überlaufeinrichtung (5) der Höhe der Fluid-Oberfläche nachführbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, ge­ kennzeichnet durch eine über dem Behälter (1) ange­ ordnete, zu öffnende und zu schließende Haube.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, ge­ kennzeichnet durch eine Gaseinlaßvorrichtung.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas über die Überlauföffnungen (6) der Über­ laufeinrichtung (5) abführbar ist.