DE19923385A1 - Centrifuge for semiconductor disc, has apparatus which generates layer-like gas flow provided in casing which separates centrifugation process area and semiconductor disc from peripheral outer air - Google Patents

Centrifuge for semiconductor disc, has apparatus which generates layer-like gas flow provided in casing which separates centrifugation process area and semiconductor disc from peripheral outer air

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Abstract

Centrifuge has drive unit (8) to rotate centrifugation dish (6) on which semiconductor disc (9) is mounted. A casing (1) separates centrifugation process area (2) and semiconductor disc from peripheral outer air (3). An apparatus which generates layer-like gas flow (17) directed onto disc is provided in casing. An Independent claim is also included for centrifugation processing method for semiconductor disc.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleudern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder.The invention relates to a method for drying a Semiconductor wafer by spinning the semiconductor wafer with a slingshot.

Schleudern, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind, sind beispielsweise in der US-4,313,266 und der EP-434307 A2 beschrieben.Centrifuges that are suitable for carrying out the method, are for example in US 4,313,266 and EP 434307 A2 described.

Beim Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleudern besteht die Gefahr, daß die Halbleiterscheibe verunreinigt wird, bei­ spielsweise durch Partikel, die von der Schleuder stammen. Des weiteren kann die Reflexion von abgeschleuderten Tropfen, bei­ spielsweise Spülmitteltropfen, auf trockene Stellen der Halb­ leiterscheibe zu einer Rekontamination führen. Darüber hinaus ist das Zurückbleiben von Wasserflecken nach dem Schleudern zu vermeiden.When drying a semiconductor wafer by spinning the risk that the semiconductor wafer is contaminated for example by particles that come from the slingshot. Of furthermore, the reflection of drops thrown off can for example drops of washing-up liquid, on dry areas of the half lead to a recontamination. Furthermore is the retention of water stains after spinning avoid.

Die Erfindung stellt sicher, daß die Kontamination der Halblei­ terscheibe durch Partikel oder andere unerwünschte Stoffe mini­ mal ist.The invention ensures that the contamination of the semi-lead disc through particles or other undesirable substances mini times is.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleudern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schleudern der Halbleiterscheibe ein Spülschleudern und ein Trockenschleudern umfaßt.The invention relates to a method for drying a Semiconductor wafer by spinning the semiconductor wafer with a slingshot, which is characterized in that the Spin the semiconductor wafer, rinse and a Includes dry spin.

Insbesondere bei einer Halbleiterscheibe mit hydrophober Ober­ fläche ist es vorteilhaft, die Halbleiterscheibe in Gegenwart von Ozon zu schleudern und auf diese Weise einen schützenden Oxidfilm zu bilden.Particularly in the case of a semiconductor wafer with a hydrophobic upper surface, it is advantageous to present the semiconductor wafer in the presence of ozone and in this way a protective To form oxide film.

Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleudern der Halblei­ terscheibe mit einer Schleuder, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe in Gegenwart von Ozon geschleudert wird.The invention therefore also relates to a method for Drying a semiconductor wafer by spinning the half lead disc with a sling, which is characterized  that the semiconductor wafer was spun in the presence of ozone becomes.

Die Kontamination der Halbleiterscheibe durch Partikel oder an­ dere unerwünschte Stoffe kann auch wirksam eingedämmt werden, indem die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise in Anwesenheit eines die Oberflächenspannung von Wasser reduzierenden Stoffes geschleudert wird.Contamination of the semiconductor wafer by particles or at unwanted substances can also be effectively contained, by the semiconductor wafer being present at least temporarily a substance that reduces the surface tension of water is thrown.

Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleudern der Halblei­ terscheibe mit einer Schleuder, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise in Anwesenheit eines die Oberflächenspannung von Wasser reduzierenden Stoffes geschleudert wird.The invention therefore also relates to a method for Drying a semiconductor wafer by spinning the half lead disc with a sling, which is characterized that the semiconductor wafer is present at least temporarily a substance that reduces the surface tension of water is thrown.

Es ist vorteilhaft mindestens zwei der genannten Verfahren zu kombinieren.It is advantageous to use at least two of the methods mentioned combine.

Im Fall, daß das Trocknen der Halbleiterscheibe ein Spülschleu­ dern und ein Trockenschleudern umfaßt, wird gemäß einer beson­ ders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beim Spülschleu­ dern und beim Trockenschleudern mit einem Drehzahlverlauf ge­ schleudert, der jeweils mindestens eine Rampe beinhaltet, bei der die Drehzahl der Schleuder bis zu einer Zieldrehzahl ge­ steigert wird, wobei die Drehzahl der Schleuder vor dem Troc­ kenschleudern stark reduziert wird.In the event that the drying of the semiconductor wafer is a rinse cycle and includes a dry spin, according to a particular the preferred embodiment of the invention in flushing sluice and during spin drying with a speed curve hurls, each containing at least one ramp the ge the speed of the slingshot up to a target speed is increased, the speed of the slingshot in front of the Troc centrifugation is greatly reduced.

Während des Spülschleuderns wird die Halbleiterscheibe mit ei­ nem Spülmittel, insbesondere mit Wasser oder mit einer wässeri­ gen Lösung, die spülaktive Stoffe enthält, in Kontakt gebracht und gleichzeitig geschleudert. Erfindungsgemäß wird dabei die Drehzahl der Schleuder bis zu einer Zieldrehzahl kontinuierlich gesteigert und vor dem Trockenschleudern, das ohne die Zufuhr einer Flüssigkeit abläuft, stark reduziert. Die Drehzahl der Schleuder wird vorzugsweise auf einen Wert von < 800, bevorzugt < 300 UPM reduziert. Beim Spülschleudern können eine oder meh­ rere Rampen zur Steigerung der Drehzahl vorgesehen sein. Bevor­ zugt ist eine Rampe, bei der mit dem Anfahren der Zieldrehzahl gleichzeitig die beim Spülschleudern angestrebte Maximaldreh­ zahl erreicht wird.During the rinsing spin, the semiconductor wafer with egg detergent, especially with water or with an aqueous solution that contains purging agents and flung at the same time. According to the invention Spin speed up to a target speed continuously increased and before dry spinning, that without the feed a liquid runs off, greatly reduced. The speed of the Slingshot is preferably preferred to a value of <800 <300 RPM reduced. When rinsing, one or more rere ramps can be provided to increase the speed. Before  there is a ramp where the target speed is approached at the same time the maximum spin required for the rinsing spin number is reached.

Bevorzugt ist weiterhin, daß die beim Spülschleudern erreichte Maximaldrehzahl der Schleuder niedriger ist, als die beim Troc­ kenschleudern erreichte Maximaldrehzahl. Das Trockenschleudern umfaßt eine oder mehrere Phasen (Rampen), während derer die Drehzahl der Schleuder gesteigert wird. Bevorzugt sind zwei Rampen, wobei die Drehzahl der Schleuder zunächst bis zu einem Zwischenmaximum und anschließend bis zu einem Hauptmaximum er­ höht wird.It is further preferred that that reached during the rinsing spin Maximum spin speed is lower than that of the Troc kenschleudern reached maximum speed. The dry spin comprises one or more phases (ramps) during which the Spin speed is increased. Two are preferred Ramps, the speed of the slingshot initially up to one Intermediate maximum and then up to a main maximum is increased.

Die Drehzahl der Schleuder wird während des Spül- und Trocken­ schleuderns vorzugsweise linear geändert, wobei nicht-lineare Änderungen auch nicht ausgeschlossen sind.The spin speed is during rinsing and drying centrifugal changes preferably linear, being non-linear Changes are also not excluded.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es wird auch auf eine Figur bezug genommen, in der die Drehzahl der Schleuder in Ab­ hängigkeit der Zeit dargestellt ist. Das gewählte Ausführungs­ beispiel umfaßt folgende Verfahrensschritte:
The invention is described in more detail below using a particularly preferred exemplary embodiment. Reference is also made to a figure in which the speed of the spinner is shown as a function of time. The selected execution example comprises the following process steps:

  • a) Auflegen einer feuchten, gegebenenfalls mit Chemikalien be­ hafteten Halbleiterscheibe auf eine Schleuder. Fixieren der Halbleiterscheibe durch Klammern der Halbleiterscheibe an meh­ reren Stellen ihrer Kante.a) Place a moist, possibly with chemicals semiconductor wafer adhered to a slingshot. Fixing the Semiconductor wafer by clamping the semiconductor wafer to meh other places of their edge.
  • b) Spülschleudern der Halbleiterscheibe. Auf der Ober- und der Unterseite der Halbleiterscheibe wird über Düsen ein Spülmit­ tel, beispielsweise Wasser aufgebracht. Die Düsenform ist der­ art gewählt, daß die Halbleiterscheibe wenigstens im Zentrum, besser vom Zentrum bis zum Rand getroffen wird. Die mindestens abgegebene Wassermenge beträgt je Düse vorzugsweise 0,1 bis 4,0 l/min. Während des Spülzeitraums wird die Scheibe nach Ablauf einer oder mehrerer Rampen auf eine gewünschte Maximaldrehzahl beschleunigt. Wie in der Figur gezeigt ist, ist eine Rampe be­ vorzugt (Drehzahlen und Zeiten sind in der Figur in normierten Einheiten angegeben). Die Rampe wird mit ≧ 1 U/s2, bevorzugt ≧ 5 U/s2 gefahren. Die Maximaldrehzahl während der Spülphase be­ trägt ≧ 50 UPM, vorzugsweise mindestens 800 UPM. Mit Hilfe der Zentrifugalkraft kann die Scheibe sehr effektiv von zuvor auf­ gebrachten Reinigungsmitteln befreit werden. Sie reduziert die Dicke der Flüssigkeitsschicht, die sich direkt an der Schei­ benoberfläche befindet, und in der die Reduktion der Chemikali­ enkonzentration ausschließlich über Diffusion abläuft. Dadurch kann die benötigte Wassermenge reduziert und der Spülprozeß verkürzt werden.b) rinsing-spinning the semiconductor wafer. On the top and bottom of the semiconductor wafer, a rinsing agent, for example water, is applied via nozzles. The shape of the nozzle is chosen such that the semiconductor wafer is hit at least in the center, better from the center to the edge. The minimum amount of water dispensed per nozzle is preferably 0.1 to 4.0 l / min. During the rinsing period, the disc is accelerated to a desired maximum speed after one or more ramps. As shown in the figure, a ramp is preferred (speeds and times are given in the figure in normalized units). The ramp is driven at ≧ 1 U / s 2 , preferably ≧ 5 U / s 2 . The maximum speed during the rinsing phase is ≧ 50 rpm, preferably at least 800 rpm. With the help of the centrifugal force, the glass can be cleaned very effectively from previously used cleaning agents. It reduces the thickness of the liquid layer, which is located directly on the surface of the pane, and in which the chemical concentration is reduced exclusively by diffusion. This can reduce the amount of water required and shorten the rinsing process.
  • c) Herunterfahren der Drehzahl während des Spülprozesses auf eine Drehzahl, deren Wert unter der Maximaldrehzahl liegt, be­ vorzugt auf eine Drehzahl < 300 UPM. Dadurch wird gebildetes, feinverteiltes Aerosol der Spülflüssigkeit reduziert. Insbeson­ dere spielt dies bei Halbleiterscheiben mit einem großen Durch­ messer von ≧ 200 mm eine besondere Rolle, weil bei solchen Durchmessern im angegebenen Drehzahlbereich zum Rand hin Zen­ trifugalkräfte auftreten, die zu einer extremen Aerosolbildung führen. Die Rampe zum Reduzieren der Drehzahl wird vorzugsweise mit ≧ 0,5 U/s2, bevorzugt ≧ 2 U/s2 gefahren.c) reducing the speed during the rinsing process to a speed whose value is below the maximum speed, preferably to a speed <300 rpm. Formed, finely divided aerosol of the flushing liquid is reduced. In particular, this plays a special role in semiconductor wafers with a large diameter of ≧ 200 mm, because with such diameters in the specified speed range, centrifugal forces occur towards the edge, which lead to extreme aerosol formation. The ramp for reducing the speed is preferably driven at ≧ 0.5 U / s 2 , preferably ≧ 2 U / s 2 .
  • d) Zuführen einer Flüssigkeit zur Spülflüssigkeit oder eines Dampfes oder eines Dampf-Inertgasgemisches oder eines Dampf- Gasgemisches zur Spülflüssigkeit, beispielsweise durch Blasen des Dampfes oder Gemisches auf die sich beim Schleudern auf der Halbleiterscheibe bildende Schicht der Spülflüssigkeit. Die Flüssigkeit bzw. der Dampf besteht aus einem wasserlöslichen Stoff, der die Oberflächenspannung von Wasser reduziert, vor­ zugsweise aus einem Stoff der Gruppe der Alkohole, besonders bevorzugt aus einem kurzkettigen Alkohol wie Isopropanol. Das Zuführen der Flüssigkeit bzw. des Dampfes erfolgt während der Gesamtzeit des Spülschleuderns, vorzugsweise während der letz­ ten Phase des Spülschleuderns, und gegebenenfalls auch noch zu Beginn des Trockenschleuderns. Ein längeres Zuführen der Flüs­ sigkeit bzw. des Dampfes während des Trockenschleuderns ist zu vermeiden, da dies zur Bildung von Wasserflecken im Zentrum der Halbleiterscheibe führen kann. Es ist bevorzugt, daß der Stoff in der Spülflüssigkeit eine Konzentration von. 1 mol/l, bevor­ zugt ≦ 0,1 mol/l erreicht. Als Inertgas bzw. Gas können insbe­ sondere Edelgase und Stickstoff sowie Kohlendioxid verwendet werden.d) supplying a liquid to the rinsing liquid or a Steam or a steam-inert gas mixture or a steam Gas mixture to the flushing liquid, for example by blowing of the steam or mixture on which when spinning on the Semiconductor wafer-forming layer of the rinsing liquid. The Liquid or vapor consists of a water-soluble Substance that reduces the surface tension of water preferably from a substance from the group of alcohols, especially preferably from a short-chain alcohol such as isopropanol. The The liquid or vapor is supplied during the Total time of the spin cycle, preferably during the last th phase of the rinsing, and possibly also to Start of spin drying. A longer supply of the rivers liquid or steam during the dry spin cycle is too avoid as this will form water spots in the center of the Semiconductor wafer can lead. It is preferred that the fabric a concentration of. 1 mol / l before reaches ≦ 0.1 mol / l reached. As inert gas or gas, in particular  special noble gases and nitrogen as well as carbon dioxide are used become.
  • e) Beginn des Trockenschleuderns durch Hochfahren der Schleu­ derdrehzahl in ein oder mehreren Stufen auf eine Maximaldreh­ zahl. Gemäß dem in der Figur gezeigten Verlauf wird die Dreh­ zahl vorzugsweise zunächst auf eine Drehzahl (Zwischenmaximum) gesteigert, bei der die Spülflüssigkeit bis auf eine verblei­ bende dünne Flüssigkeitsschicht reduziert wird. Die Drehzahl liegt dabei unterhalb eines Wertes, ab dem durch die Verwirbe­ lung des Wassers mit der Luft feinste Flüssigkeitströpfchen (Aerosole) gebildet werden. Die Steigung der Rampe kann ver­ gleichsweise flach sein. Die Enddrehzahl bei Erreichen des Zwi­ schenmaximums beträgt maximal 1600 UPM, vorzugsweise maximal 500 UPM. Danach wird die Drehzahl der Schleuder in wenigstens einer weiteren Rampe auf Enddrehzahl (Hauptmaximum) erhöht. Die Steigung der Rampe beträgt maximal 15 U/s2, bevorzugt sind maxi­ mal 7 U/s2. Die Enddrehzahl beträgt maximal 3000 UPM, bevorzugt sind maximal 2000 UPM.e) Start the spin drying by increasing the spin speed in one or more stages to a maximum speed. According to the course shown in the figure, the speed is preferably first increased to a speed (intermediate maximum) at which the rinsing liquid is reduced to a remaining thin liquid layer. The speed is below a value from which the finest liquid droplets (aerosols) are formed by the swirling of the water with the air. The slope of the ramp can be comparatively flat. The final speed when the intermediate maximum is reached is a maximum of 1600 rpm, preferably a maximum of 500 rpm. The speed of the centrifuge is then increased to the final speed (main maximum) in at least one further ramp. The gradient of the ramp is a maximum of 15 U / s 2 , preferably a maximum of 7 U / s 2 . The final speed is a maximum of 3000 rpm, a maximum of 2000 rpm is preferred.
  • f) Am Ende des Trockenschleuderns wird die Drehzahl der Schleu­ der auf 0 UPM reduziert und die trockene Halbleiterscheibe der Schleuder entnommen.f) At the end of the dry spin cycle, the speed of the sluice becomes which is reduced to 0 rpm and the dry semiconductor wafer of Slingshot removed.

Das beschriebene Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Halbleiterscheibe effizient gespült wird und dabei Spülmittel und Zeit eingespart wird. Weiterhin wird mit dem be­ schriebenen Verfahren die Taktzeit zum Trocknen der Halbleiter­ scheibe reduziert. Der Einsatz eines Stoffes beim Spül- und Trockenschleudern, der die Oberflächenspannung von Wasser redu­ ziert, führt zu einer Reduktion von Partikeln auf der Oberflä­ che der Halbleiterscheibe.The method described is characterized in particular by this from that the semiconductor wafer is rinsed efficiently and at the same time Dishwashing liquid and time is saved. Furthermore, with the be wrote the cycle time for drying the semiconductors disc reduced. The use of a substance in the dishwashing and Dry spin, which reduces the surface tension of water adorns, leads to a reduction of particles on the surface surface of the semiconductor wafer.

Die folgende Tabelle zeigt ein Versuchsergebnis:
The following table shows a test result:

Das Trockenschleudern der Halbleiterscheibe in mehreren Stufen bei unterschiedlichen Drehzahlen mit verschiedenen Rampen ver­ mindert die Bildung feinster Flüssigkeitströpfchen (Aerosol) und das Ablagern solcher Flüssigkeitströpfchen auf der trocke­ nen oder teilweise trockenen Halbleiterscheibe, und vermeidet damit wirksam die Bildung von unerwünschten Wasserflecken und Partikeln.Dry spinning of the semiconductor wafer in several stages at different speeds with different ramps reduces the formation of the finest liquid droplets (aerosol) and the deposition of such liquid droplets on the dry or partially dry semiconductor wafer, and avoids thus the formation of undesirable water stains and Particles.

Dies geht auch aus der nachfolgenden Tabelle hervor:
This is also shown in the table below:

Die folgende Tabelle belegt, daß auch die Drehzahl am Ende der. Spülphase von entscheidender Bedeutung für die Partikeladditio­ nen bei der Trocknung ist.
The following table shows that the speed at the end of the. Rinsing phase is of crucial importance for the particle additions during drying.

Claims (8)

1. Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleu­ dern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schleudern der Halbleiterscheibe ein Spül­ schleudern und ein Trockenschleudern umfaßt.1. A method for drying a semiconductor wafer by spinning the semiconductor wafer with a centrifuge, characterized in that the spinning of the semiconductor wafer spins a rinse and comprises a dry spin. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Spülschleudern und beim Trockenschleudern mit einem Drehzahl­ verlauf geschleudert wird, der jeweils mindestens eine Rampe beinhaltet, bei der die Drehzahl der Schleuder bis zu einer Zieldrehzahl gesteigert wird, wobei die Drehzahl der Schleuder vor dem Trockenschleudern stark reduziert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Rinse spin and dry spin at one speed is hurled, at least one ramp each includes, at which the spin speed up to one Target speed is increased, the speed of the slingshot is strongly reduced before the dry spin. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehzahlverlauf beim Spülschleudern eine Ram­ pe beinhaltet, bei der die Drehzahl der Schleuder bis zu einem Drehzahlmaximum gesteigert wird, und beim Trockenschleudern zur Steigerung der Drehzahl zwei Rampen vorgesehen sind, wobei die Drehzahl der Schleuder zunächst bis zu einem Zwischenmaximum und anschließend bis zu einem Hauptmaximum erhöht wird.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized shows that the speed curve during the rinsing spin a Ram pe includes, at which the speed of the slingshot up to one Speed maximum is increased, and during spin drying Increasing the speed two ramps are provided, the Spin speed up to an intermediate maximum and then increased to a main maximum. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spülschleudern in Anwesenheit eines die Ober­ flächenspannung von Wasser reduzierenden Stoffes durchgeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the rinsing spin in the presence of a waiter surface tension of water-reducing substance carried out becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halbleiterscheibe in Gegenwart von Ozon ge­ schleudert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized records that the semiconductor wafer in the presence of ozone ge is hurled. 6. Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleu­ dern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder, das dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe zumindest zeitweise in Anwesenheit eines die Oberflächenspannung von Wasser redu­ zierenden Stoffes geschleudert wird. 6. Process for drying a semiconductor wafer by sluice the semiconductor wafer with a slingshot, which ge is characterized in that the semiconductor wafer at least temporarily in the presence of a surface tension of water redu decorative substance is thrown.   7. Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleu­ dern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder, das dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe in Gegenwart von Ozon geschleudert wird.7. Process for drying a semiconductor wafer by sluice the semiconductor wafer with a slingshot, which ge is characterized in that the semiconductor wafer in the presence of Ozone is spun. 8. Verfahren zum Trocknen einer Halbleiterscheibe durch Schleu­ dern der Halbleiterscheibe mit einer Schleuder, das dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe nach einem Verfah­ ren geschleudert wird, das aus einer Kombination von mindestens zwei Verfahren besteht, wobei die Verfahren aus einer Gruppe ausgewählt sind, die die Verfahren gemäß der Ansprüche 1, 6 und 7 umfaßt.8. Process for drying a semiconductor wafer by sluice the semiconductor wafer with a slingshot, which ge is characterized in that the semiconductor wafer after a procedure is thrown from a combination of at least consists of two methods, the method from a group are selected, the methods according to claims 1, 6 and 7 includes.
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