DE19654903C2 - Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in einem Fluid-Behälter - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in einem Fluid-Behälter

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in einem Fluid-Behälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus JP 5-267263 A2, JP 6-208984 A2 und US 5 000 795 sind Vorrichtungen zur Substratbehandlung in einem Fluid- Behälter bekannt, bei denen ein Düsensystem mit mehreren Düsen zum Einleiten eines Fluids vorgesehen sind. Die Dü­ sen sind auf einem Behälterboden verteilt angeordnet, um die Fluidverteilung über die Bodenfläche hinweg zu ver­ bessern. Die Fluid-Strömung erfolgt dabei im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden von unten nach oben, wobei die Substrate in einigen Fällen in Substratbehälter, so­ genannten Kassetten, gehalten sind, mit denen die Substrate in den Fluidbehälter eingesetzt und herausgehoben werden. Die Strömungsrichtung bei den bekannten Vorrichtungen ist parallel zu den senkrechten Wänden des Fluidbehälters ge­ richtet. Um eine Strömungskomponente in einem Winkel zu den Fluidbehälterwänden zu erhalten, ist bei der Vorrichtung gemäß der JP 5-267263 A2 ein runder Behälterboden vorgesehen, in dem die Düsen ausgebildet sind. Ein derartiger Behälter­ boden ist jedoch fertigungstechnisch außerordentlich komp­ liziert und kostenintensiv, weil für die Behälterwandungen üblicherweise Quarz verwendet wird. Gemäß einer weiteren, aus der JP 5-267263-A2 und der JP 6-208984 A2 bekannten Vorrichtung sind Düsen vorgesehen, die im unteren Bereich des Fluidbehälters in einem Winkel zur Senkrechten das Be­ handlungsfluid abstrahlen. Abgesehen davon, daß dafür zu­ sätzliche Düsen angeordnet und befestigt werden müssen, ist die genaue winkelmäßige Ausrichtung der Düsen kompliziert, ganz zu schweigen davon, daß für die Anbringung derartiger Düsen im Fluidbehälter ein erheblicher Raumbedarf besteht, der im Hinblick auf die sehr teuren Fluid-Materialien bzw. den hohen Aufwand bei der Wiederaufbereitung der Behand­ lungsfluids unerwünscht ist.
Aus der US 5 261 431 ist eine Waschvorrichtung zum Waschen von Wafern bekannt, bei der ein Düsensystem mit mehreren Düsen zum Einleiten eines Fluids für die Wafer und ein wei­ teres Düsensystem mit mehreren Düsen zum Einleiten von ei­ ner Waschflüssigkeit bzw. Luft zum Waschen bzw. Trocknen innerer Teile der Vorrichtung vorgesehen sind.
Die US 5 370 142 zeigt und beschreibt eine Substratwasch­ vorrichtung, bei der Reinigungsfluid über eine mehrere Aus­ laßöffnungen aufweisende Grundplatte in den Fluidbehälter eingeleitet wird. Ferner ist es vorgesehen, Reinigungsfluid über Leitungen an in einem Substrathalter vorgesehene Öff­ nungen zu leiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine verbesserte Fluidbehandlung der Substrate ermög­ licht und insbesondere verhindert, daß im Fluidbehälter Bereiche entstehen können, in denen die Spülwirkung durch Verunreinigungen beeinträchtigt wird, die von Behälter-Bereichen stammen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu den Düsen Freispül- Öffnungen zum Freispülen der Düsen vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, auch die Zwischenräume zwischen den Düsen und die toten Winkel freizuspülen.
Aufgrund mehrerer Düsen ist es möglich, das Fluid mit den gewünschten Strömungsverhältnissen bzw. zum Erreichen ge­ wünschter Strömungsverhältnisse im Fluid-Behälter ein­ strömen zu lassen, so daß der gesamte zu behandelnde Sub­ stratbereich gleichmäßig von dem Fluid umspült und be­ aufschlagt wird. Durch die Verwendung von Düsen zur Ein­ leitung des Fluids ist es auch möglich, das Fluid mit ho­ hen Einströmgeschwindigkeiten und hohen Durchflußmengen pro Zeiteinheit in den Fluid-Behälter einzubringen und in ihm strömen zu lassen, so daß bei Aufrechterhaltung eines laminaren Stromes hohe Fließgeschwindigkeiten erreicht werden. Dadurch wird nicht nur die Behandlung der Sub­ strate verbessert, sondern auch der Behandlungsvorgang verkürzt, so daß die Produktivität der Vorrichtung erhöht wird.
Die Düsen sind auf dem Boden des Fluid-Behälters vorzugs­ weise matrixartig verteilt angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Fluid-Zufuhr über die gesamte Fläche des Fluid-Behälters hinweg und insbesondere ist es auch möglich, in den Randbereichen gute Strömungsverhältnisse zu schaffen.
Die Düsen sind vorteilhafterweise zu Düsengruppen zusam­ mengefaßt, die vorzugsweise an unterschiedlichen Bodenbe­ reichen des Behälters angeordnet sind. Vorteilhaft ist es, wenn eine Düsengruppe im mittleren Bereich und je­ weils eine Düsengruppe in den beiden Außenbereichen vor­ gesehen ist, wobei die Dichte und Anzahl der Düsen in den einzelnen Bereichen unterschiedlich gewählt sein kann. Vorteilhaft ist es auch, wenn die einzelnen Düsen und/oder Düsengruppen voneinander getrennte Fluid-Versor­ gungseinrichtungen aufweisen, so daß die Düsen mit unter­ schiedlichem Fluid-Druck beaufschlagbar sind.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist unter dem Boden des Fluid-Behälters ein Fluid- Zuführraum vorgesehen, mit dem die Düsen in Verbindung stehen. Dabei ist der Fluid-Zuführraum gemäß einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung in Teilräume für ein­ zelne Düsen und/oder Düsengruppen unterteilt.
Der Fluid-Zuführraum unterhalb des Behälter-Bodens ist vorzugsweise in Form eines Zwischenraums zwischen einem doppelten Boden ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Freispülöffnungen zum Freispülen der Düsen vor­ teilhafterweise ebenfalls matrixförmig angeordnet und be­ finden sich zwischen den Düsen. Die Freispül-Öffnungen stehen dabei vorteilhafterweise ebenfalls wie die Düsen mit dem darunterliegenden Fluid-Zuführraum in Verbindung.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, zusätzlich zu oder statt den Düsen auf dem Behälter-Boden Düsen an den Seitenwänden des Fluid-Behälters vorzusehen, um auf diese Weise auch seitlich oder im Bereich des Übergangs des Fluid-Bodens zu den Seitenwänden Fluid in den Fluid-Behälter einzuleiten, damit die Strömungsver­ hältnisse weiter verbessert oder dadurch das Umwälzvolu­ men erhöht werden bzw. wird.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Düsen und/oder Düsengruppen für unter­ schiedliche Fluids vorgesehen. Die einzelnen Düsen und/oder Düsengruppen für unterschiedliche Gruppen sind dabei auch hinsichtlich der Zuleitungen und Pumpen von­ einander getrennt, so daß die unterschiedlichen Fluids, etwa unterschiedliche Chemikalien, durch Düsen- und/oder Düsengruppen eingeleitet werden, die den Chemikalien zu­ geordnet sind. Auf diese Weise ist ein Fluid-Wechsel schnell und ohne die Gefahr einer Vermischung möglich, da an die jeweiligen Düsen immer nur die diesen Düsen zuge­ ordneten Fluids gelangen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,
Fig. 2 die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung in Aufsicht bzw. mit Blickrichtung von oben in den Fluid-Behälter, und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang einer Querschnitts­ fläche, die gegenüber der Querschnittsfläche der in Fig. 1 gezeigten Darstellung um 90° gedreht ist.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist der Fluid-Be­ hälter 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Boden 2 und Seitenwände 3 auf. Auf den in Fig. 1 gegenüberlie­ genden Seitenwänden 3 sind Schlitze 4 vorgesehen, in de­ nen Substrat-Scheiben 5 geführt sind, und die auf einer Substrat-Aufnahmevorrichtung 6 stehen, die mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung in vertikaler Richtung beweglich ist und die Wafer 5 in den Fluid-Be­ hälter 1 absenkt und aus ihm herausfährt. Die Substrat- Aufnahmevorrichtung 6 besteht bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel aus einem messerartigen Steg mit Schlit­ zen oder Kerben, die entsprechend dem Abstand zwischen den Führungsschlitzen 4 in den einander gegenüberliegen­ den Seitenwänden 3 beabstandet sind.
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Boden 2 auf beiden Seiten einer Mittellinie nach innen geneigt, so daß ein Fluid bei Entleerung des Behälters 1 in der Mitte nach unten durch die Öffnung 19 ausströmt.
Der Boden 2 weist eine Vielzahl von Düsen 7 auf, die ma­ trixförmig angeordnet sind, wie dies am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist. Die Düsen weisen unterschiedliche Dü­ senaustritts- bzw. Abstrahlwinkel 8, 9 auf, wie dies in Fig. 1 eingezeichnet ist. Aufgrund der unterschiedlichen Abstrahlwinkel bzw. aufgrund der unterschiedlichen Ab­ strahlformen ergibt sich eine gute, gleichmäßige laminare Strömung über das gesamte Fluid-Behälterprofil hinweg und die Substrate 5 werden über die gesamte Breite hinweg gleichmäßig mit dem aus den Düsen 7 austretenden Fluid beaufschlagt.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß unterhalb des Bodens 2 Hohlräume 12, 13, 14, 15 ausgebildet sind, die nach unten durch eine Abschlußplatte 16 abgeschlossen sind. Über die Hohlräume 12 bis 15 wird das Fluid den mit den jeweiligen Hohlräumen in Verbindung stehenden Düsen 7 zugeleitet.
Zwischen den Düsen 7 sind im Boden 2 Freispül-Öffnungen 18 vorgesehen, die entsprechend Fig. 2 ebenfalls matrix­ förmig auf dem Boden 2 des Fluid-Behälters 1 verteilt sind. Die Freispül-Öffnungen 18 spülen die Bereiche des Bodens 2 zwischen den Düsen 7 frei und stehen ebenfalls für die Fluid-Zufuhr mit entsprechenden Fluid-Zuführräu­ men 12 bis 15 unterhalb des Bodens 2 in Verbindung.
Die Substrat-Aufnahmevorrichtung 6 befindet sich im Be­ reich oberhalb des Verschlusses 20 teilweise innerhalb des Bodens 2 und ragt nur zu einem geringen Teil über die Düsenöffnungen nach oben hinaus. Dadurch ist innerhalb des Fluid-Behälters 1 nur wenig zusätzlicher Raum für die Substrat-Aufnahmevorrichtung erforderlich, so daß das Fluid-Volumen im Fluid-Behälter 1 klein gehalten werden kann.
Auf der Oberseite der Seitenwände 3 befinden sich Über­ lauf-Öffnungen 21, über die das von unten einströmende Fluid abfließt.
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.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Behandeln von Substraten (5) in ei­ nem Fluid-Behälter (1), mit einem Düsensystem mit mehreren Düsen (7) zum Einleiten eines Fluids, da­ durch gekennzeichnet, daß Freispül-Öffnungen (18) zum Freispülen der Düsen (7) bzw. von Zwischenräumen zwischen den Düsen (7) und von toten Winkeln vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) auf dem Boden (2) des Fluid- Behälters (1) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) matrixför­ mig verteilt auf dem Behälter-Boden (2) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freispül-Öffnungen (18) matrixförmig verteilt auf dem Boden (2) des Fluid-Behälters (1) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freispül-Öffnungen (18) zwischen den Düsen (7) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) zu Düsen­ gruppe zusammengefaßt sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsengruppen an un­ terschiedlichen Boden-Bereichen des Fluid-Behälters (1) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düsengruppe im mittleren Bereich und jeweils eine Düsengruppe in den beiden Außenbereichen des Bodens (2) vorgesehen ist (Fig. 2).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Düsen (7) und/oder Düsengruppen voneinander getrennte Fluid- Versorgungseinrichtungen aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Boden (2) des Fluid-Behälters (1) ein Fluid-Zuführraum (12, 13, 14, 15) vorgesehen ist, mit dem die Düsen (7) in Verbindung stehen.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Freispül-Öffnungen (18) mit dem darunterliegenden Fluid-Zuführraum (12, 13, 14, 15) in Verbindung stehen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Fluid-Zuführraum in Fluid- Teilräume (12, 13, 14, 15) für einzelne Düsen (7) und/oder Düsengruppen unterteilt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Fluid-Zuführraum (12, 13, 14, 15) durch einen Zwischenraum zwischen einem doppelten Boden (2, 16) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) an den Seitenwänden (3) des Fluid-Behälters (1) vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) und/oder Düsengruppen für unterschiedliche Fluids vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zuleitungen zu den für unterschiedliche Fluids vorgesehene Düsen (7) und/oder Düsengruppen jeweils getrennt voneinander vorgesehen sind.
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