DE19517573C2 - 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 ab­ geführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Be­ hälter, der wenigstens einen Fluideinlaß und eine Fluid- Überlaufeinrichtung mit Öffnungen zum Abführen eines Fluids 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 195 00 239.3 beschrieben. Auf der Ober­ seite des das Fluid und die Substrate enthaltenen Be­ hälters 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 Naßbehandlung, beispielsweise nach einem Spülvorgang, werden die Substrate mit einer mehr oder weniger kompli­ zierten Mechanik entweder zusammen mit einem Sub­ stratträger oder direkt aus dem Fluid bzw. dem Behälter herausgehoben, wobei der Überlaufabfluß dafür sorgt, daß Partikel und sonstige Verunreinigungen auf der Fluid- Oberfläche nach außen in die Überlaufeinrichtung durch die Strömung mitgeführt 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.

Darüberhinaus beanspruchen die Hebemechanismen im Behäl­ ter selbst relativ viel Platz, da sie unter dem Substrat­ träger 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 ge­ arbeitete 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 definerten 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.

Aus der AT 208 307 ist eine Zumeßvorrichtung zur propor­ tionalen Einbringung von Chemikalienlösungen in perio­ disch beschickte Behälter bekannt. Die Zumeßvorrichtung umfaßt einen nach außen hermetisch abgeschlossenen Chemikalienbehälter, der über einem Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist. Im Flüssigkeitsbehälter ist eine Luft­ verdrängungsglocke vorgesehen, die zum Flüssigkeitsbehäl­ ter hin nach unten offen ist und an der höchsten Stelle über ein Verbindungsrohr mit dem hermetisch abgeschlos­ senen Chemikalienbehälter 1 kommuniziert. Im Innern des abgeschlossenen Chemikalienbehälters befindet sich ein Schwimmer mit einem Rohr, dessen freie Öffnung mit dem unteren Rand des Schwimmers abschneidet. Bei ganz- oder teilweiser Füllung des Flüssigkeitsbehälters wird eine entsprechende Menge Luft in den hermetisch abgeschlos­ senen Chemikalienbehälter gedrängt, so daß in diesem abgeschlossenen Behälter ein Überdruck entsteht, der die Chemikalienlösung durch die Öffnung am unteren Abschluß des Schwimmers drückt, so daß eine entsprechende Menge Chemikalienlösung über einen Schlauch zur dosierten Einführung der Chemikalie in den Flüssigkeitsbehälter strömt. Eine derartige Zumeßvorrichtung ermöglicht die Zumessung einer Flüssigkeit proportional zu einer in einem Flüssigkeitsbehälter nachzufüllenden Flüssigkeits­ menge durch Luftverdrängung, so daß diese bekannte Vor­ richtung einem grundsätzlich anderen Zwecke dient, ganz abgesehen davon, daß der Behälter zu diesem Zwecke her­ metisch abgeschlossen sein muß, um einen Überdruck zu erzeugen.

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 siche­ re und zuverlässige Handhabung der Substrate gewährlei­ stet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Überlaufeinrichtung auf dem Fluid schwimmt und sich zur Freigabe bzw. Flutung der im Behälter be­ findlichen Substrate 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 erforderlichen Einrichtungen wesentlich einfacher und kostengünstiger 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 verbundene Leitung aus dem Behälter aus. Nach dem Aus­ fließen des Fluids aus dem Behälter verbleiben die Sub­ strate im Behälter und können danach auf einfache Weise beispielsweise als Einheit zusammen mit einem Substrat­ träger auf einfache Weise herausgehoben und weiter be­ handelt werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst, bei der die Überlaufeinrichtung schwimmfähig auf der Fluid- Oberfläche vorgesehen ist, wobei sich die Überlaufein­ richtung zur Freigabe bzw. Flutung der im Behälter be­ findlichen Substrate zusammen mit der Fluid-Oberfläche absenkt und/oder anhebt. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits erläuterten Vorteile der Erfindung treffen auch für die erfindungsgemäße 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 Sub­ straten entfernt. Die Überlaufeinrichtung ist daher vor­ zugsweise ein die Substrate umgebender, schwimmfähiger Ring. Es ist jedoch auch möglich, die Überlaufeinrichtung in ihrer Umfangsform so zu gestalten, daß sie im wesentlichen der Querschnittsform des Behälterinnenraums entspricht. Ist der Behälterinnenraum beispielsweise rechteckigförmig, so ist die Überlaufeinrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ein rechteckförmig gelegter Schlauch. Die Überlaufeinrichtung, sei sie nun ringförmig oder entsprechend der Querschnittsform des Behälterinnenraums ausgebildet, ist vorzugsweise während ihres Absenkens und/oder Anhebens im Behälter geführt, um dabei eine definierte Lage sicherzustellen.

Um eine möglichst gleichmäßige Strömung auf der Fluid­ oberfläche 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 Gaseinlaßvor­ richtung 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 Gaseinlaß­ vorrichtung eingeleitete Gas wird vorteilhafterweise über die Überlauföffnungen 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 Sub­ straten 3 in Berührung kommt. In der Überlaufeinrichtung 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 (17)

1. Verfahren zur Naßbehandlung von Substraten in einem Behälter, in den wenigstens ein Fluid eingeleitet und über eine Überlaufeinrichtung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung auf dem Fluid schwimmt und sich zur Freigabe bzw. Flutung der im Behälter befindlichen Substrate zu­ sammen 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 Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit einem Behälter (1), der wenig­ stens einen Fluideinlaß (11) und eine Fluid-Über­ laufeinrichtung (5) mit Öffnungen (6) zum Abführen des Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) schwimmfähig, auf der Fluid- Oberfläche (4) vorgesehen und zur Freigabe bzw. Flutung der im Behälter (1) befindlichen Substrate (3) zusammen mit ihr absenk- und/oder anhebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) Fluid-Ablaufleitun­ gen (7) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine Fluid-Ablaufleitung (7) zwischen der Überlaufeinrichtung (5) und wenig­ stens einer Behälteröffnung (8) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Behälteröffnung (8) am Boden des Behälters (1) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein elastischer Schlauch ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein balkartiger Schlauch ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein Teleskoprohr ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Ablaufleitung (7) ein Rohr ist, das dichtend durch die Behälter­ öffnung (8) ein- und ausschiebbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) ein die Substrate umgebender, schwimmfähiger Ring ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umfangsform der Über­ laufeinrichtung (5) der Querschnittsform des Behäl­ terinnenraums entspricht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlaufeinrichtung (5) während ihres Absenkens- und/oder Anhebens im Behälter (1) geführt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnungen (6) über den Umfang der Überlaufeinrichtung (5) gleich­ mäßig verteilt ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, ge­ kennzeichnet durch einen die Lage der Fluid-Ober­ fläche (4) feststellenden Fühler, in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal die Überlaufeinrichtung (5) der Höhe der Fluid-Oberfläche nachführbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, ge­ kennzeichnet durch eine über dem Behälter (1) ange­ ordnete, abnehmbare Haube, die eine Gaseinlaßvor­ richtung aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Überlauföffnungen (6) der Überlaufein­ richtung (5) eine Gasauslaßeinrichtung sind.