DE3523532A1 - Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten von substratflaechen in einem chemischen bearbeitungssystem zur herstellung elektronischer vorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Substratflächen in einem chemischen Bearbeitungssystem zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen, insbesondere Silikonplättchen für integrierte Schaltkreischips.

Bei der Bearbeitung von Substratflächen oder Plättchen, sog. Wafern, zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen, z.B. integrierten Schaltkreischips, wird ein chemisches Bearbeitungssystem verwendet, das die reihenfolgemäßige Aufbringung einer Anzahl unterschiedlicher Chemikalien auf die zu bearbeitende Substratfläche erfordert. Einige dieser Chemikalien werden allein aufgetragen und andere werden miteinander vermischt. Z.B. Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und Fluorwasserstoff, werden in den Bearbeitungsstufen auf die Plättchen aufgetragen und können in einigen Stufen mit anderen Chemikalien , wie z.B. Wasserstoffperoxid vermischt werden.

Unter Druck stehendes Stickstoffgas wird ebenfalls über die Flüssigkeitsdüsen eingeleitet, um die flüssigen Chemikalien zu zerstäuben, während sie in die Verfahrens- bzw. Bearbeitungskammer und gegen die Substratflächen gerichtet werden, um die Plättchen gründlich einzuweichen und sicherzustellen, daß eine vollständige Bedeckung durch die flüssige Chemikalie erreicht wird. Wasser wird ebenfalls als Spülmittel verwendet, um die Substratflächen zwischen den Verfahrensstufen zu reinigen und die Chemikalienleitungen oder -kanäle der flüssigen Chemikalien zu säubern.

Bei der Bearbeitung solcher Substratflächen können die Substratflächen stationär gehalten oder gedreht werden, wobei in einigen Fällen die Bearbeitung der Plättchen einzeln erfolgt und in anderen Fällen Chargen an Plättchen gleichzeitig in der Bearbeitungskammer bearbeitet werden.

Ebenfalls können die Sprühteile , die die Strahlen der Chemikalien und des Wassers in die Bearbeitungskammer richten, an der Umfangswand der Kammer angeordnet sein, oder auch annähernd am Zentrum der Kammer, wobei die Sprühstrahlen in allgemein radialer Richtung nach außen gerichtet werden, um die Sprühstrahlen der Flüssigkeiten und des Wassers auf die Plättchen in der Kammer aufzutragen.

Es ist bedeutsam, daß die chemischen Beschickungsleitungen, die die Chemikalien zu der Sprühvorrichtung liefern, zwischen den aufeinanderfolgenden chemischen Verfahrensstufen durchgespült werden, um chemische Reaktionen zu verhindern,, die zu Ausfällen oder anderen schädlichen Nebenprodukten führen, die hergestellt werden könnten, falls die in den aufeinanderfolgenden Stufen verwendeten Chemikalien sich miteinander vermischen könnten. Wegen der gleichen Gründe ist es ebenfalls wichtig, sicherzustellen, daß die auf die Substratflächen aufgebrachten Chemikalien nach jedem Verfahrensschritt gründlich abgespült werden, bevor die Chemikalien der nachfolgenden Stufen aufgetragen werden.

In der Vergangenheit ist es üblich gewesen, die flüssigen Chemikalien und das Stickstoffgas zur Sprühvorrichtung zu liefern, um den Flüssigkeitsspray in die Bearbeitungskammer zu richten und gleichzeitig mit dem unter Druck stehenden Stickstoff die Sprühpartikel aufzubrechen und wirksam den Flüssigkeitsspray in der Kammer zu zerstäuben, um die Substratfläche während der chemischen Stufe gründlich zu befeuchten.

Wenn die chemische Stufe abgeschlossen ist, ist es in der Praxis üblich gewesen, den Fluß der flüssigen Chemikalie in die chemischen Leitungen zu beenden und gleichzeitig Wasser unter Druck in die chemischen Leitungen zu führen, um allmählich die Beschickungsleitung und die Düsenöffnungen

von den flüssigen Chemikalien zu befreien bzw. zu reinigen; und während diese Reinigung durchgeführt wird, wird die Konzentration der flüssigen Chemikalien, die in der Verarbeitungskammer auf die Substratflächen aufgetragen werden, allmählich verringert.

Gleichzeitig mit der Einführung des Spülwassers in die chemischen Leitungen, wird das Spülwasser ebenfalls aus einer getrennten Düse oder aus einer Reihe von Düsen eingeleitet, die einen fächerartigen Spray des Spülwassers in die Druckkammer hinein erzeugen. Dieser fächerartige Spray von Spülwasser ist nicht zerstäubt worden und ist deshalb nicht zur gründlichen Abspülung der Wafer geeignet, jedoch hängt das Abspulen der Plättchen von dem zerstäubten Spray von den chemischen Sprühvorrichtungen ab, die nun zerstäubtes Wasser hervorbringen. Es hat sich herausgestellt, daß das Abspulen der chemischen Beschickungsleitungen zuerst durchgeführt werden muß und dann anschließend wird das Abspülen der Substratflächen mit zerstäubtem Wasser aus der chemischen Sprühvorrichtung durchgeführt. Dieses zweistufige Durchspülen, zuerst das der chemischen Beschickungsleitungen und danach das der Substrate, erforderte eine übermäßige Zeitspanne und verlangsamte die gesamte Bearbeitung der Substratflächen erheblich; wobei das vorherige Spülverfahren ebenfalls den Nachteil besaß, keine genaue Beendigung der Anbringung der Chemikalie auf die Substratfläche festzulegen, weil die Chemikalie(n) kontinuierlich auf die Substratflächen aufgetragen wurde(n), bis das Reinigungswasser die Chemikalien in den Leitungen derart verdünnt hat, daß eine solche Chemikalie nicht mehr existiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Substratflächen in einem chemischen Bearbeitungssystem derart zu verbessern, daß eine Beschleunigung des Spülvorgangs und eine genauere Kontrolle der Beendigung der

chemischen Bearbeitung durch fast verzögerungsfreien bzw. schnellen Beginn der Abspülung der Substrate gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung bzw. durch das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.

Ein erfindungsgemäßes Merkmal ist das Vorsehen eines chemischen Bearbeitungssystems für Substrate bei einem verbesserten Spülverfahren, wobei am Ende eines chemischen Bearbeitungsschrittes die Aufbringung der flüssigen Chemikalien auf die Substrate fast verzögerungsfrei bzw. augenblicklich beendet wird, und Spülwasser unter niedrigem Druck durch die chemischen Beschickungsleitungen und die chemischen Öffnungen der chemischen Sprühvorrichtung eingeleitet wird, um die verdünnten flüssigen Chemikalien aus den Beschickungsleitungen und direkt zu einem Abfluß hin hinauszuspülen, wobei lediglich an den Sprühdüsen ein ausreichender Druck besteht, damit das Spül- bzw. Reinigungswasser und die verdünnten flüssigen Chemikalien von den Sprühöffnungen abtropfen oder -tröpfeln, ohne daß sie auf die Substrate in der Spruhbearbeitungskammer geschleudert werden; und wobei im wesentlichen gleichzeitig mit der Einleitung des Spülwassers in die chemischen Beschickungsleitungen ebenfalls Spülwasser durch die Sprühöffnung kontinuierlich geleitet wird, und solches Spülwasser zum Auftragen auf die Substrate in der Bearbeitungskammer zerstäubt wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist das Vorsehen getrennter Sprühvorrichtungen oder -köpfe für die flüssige Chemikalie bzw. das Spülwasser in einer Bearbeitungskammer; wobei jede der Sprühvorrichtungen oder -köpfe Stickstofföffnungen für Gas besitzt, um den daraus austretenden Flüssigchemikalienspray oder Spülwasserspray zu zerstäuben, und

wobei eine druckregulierende Vorrichtung in der Wasserquellenleitung vorgesehen ist, die mit der Chemikalienbeschickungsleitung verbunden ist, und wobei ein Abflußventil angrenzend an die Chemikaliensprühvorrichtung vorgesehen ist, um sämtliche aus den Chemikalienbeschickungsleitungen kommende Flüssigkeit einschließlich der verdünnten Chemikalien und des Spülwasser in den Abfluß zu leiten, nachdem die Flüssigkeit aus den Spülvorrichtungsleitungen und Beschickungsleitungen entfernt worden ist.

Entsprechend den verfahrensgemäßen Verbesserungen wird Spülwasser, das durch Stickstoff zerstäubt ist, von der Spülwassersprühvorrichtung oder -kopf auf die Substratflächen in der Bearbeitungskammer unmittelbar nach der Beendigung des Zuflusses der flüssigen Chemikalie(n) gerichtet, und wobei während das Abspulen der Substratflächen voranschreitet, die chemischen Beschickungsleitungen gleichzeitig durchgespült werden, ohne daß weiterhin flüssige Chemikalie(n) auf die Substratfläche in der Bearbeitungskammer gerichtet wird, selbst wenn sie schnell verdünnt würde.

Die vorliegende Erfindung liefert zwei prinzipielle Vorteile. Erstens wird der Spülzyklus erheblich verkürzt, da das Abspulen der Substratflächen und das Durchspülen der chemischen Beschickungslinien gleichzeitig abläuft; und weiterhin besitzt die chemische Bearbeitungsstufe beim Bearbeitungsablauf der Substratfläche ein genaues Ende, wodurch die gesamte Bearbeitungskontrolle verbessert wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1 eine detaillierte Draufsicht auf eine

Verarbeitungskammer, die beim sauren Ver-

arbeitungssystem verwendet wird, wobei die Abdeckung entfernt worden ist;

Fig. 2 eine detaillierte Querschnittsansicht, etwa entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine detallierte Seitenansicht von einer der an der Wand befestigten chemischen Sprühvorrichtungen und ihre Kanalverbindungen;

Fig. 4 eine detallierte Seitenansicht der Spülsprühvorrichtung und ihrer Kanalverbindungen;

Fig. 5 eine vergrößerte Detailquerschnittsansicht, etwa entlang der Linie 5-5 der Fig. 3;

Fig. 6 eine Detailquerschnittsansicht, etwa entlang der Linie 6-6 der Fig. 5;

Fig. 7 ein schematisches Diagramm der relevanten Teile des Betriebssystems.

Die chemische Bearbeitung der Substratflächen 10 wird in einem geschlossenen Behälter ausgeführt, der allgemein mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist, und einen Kessel oder Gehäuse 12 umfaßt, vorzugsweise aus einem Material, das äußerst beständig gegenüber Korrosionschemikalien ist und normalerweise aus rostfreiem Stahl besteht. Der Kessel besitzt eine mit Scharnier versehene Abdeckung 13 und bildet eine geschlossene Kammer 14 aus, in 'der die Bearbeitung der Substratflächen durchgeführt wird.

Die Substratflächen 10 sind in den meisten Fällen Silikonplättchen, auf die verschiedenartige Filme bei der Herstellung elektronischer Vorrichtungen, normalerweise integrierter Schaltkreischips, aufgetragen werden. Bei der gezeigten Ausführungsform des Gehäuses sind die Substratflächen 10 in einem Träger oder eine Kassette 15 angeordnet, die die Substratflächen in beabstandeter, gegenüberliegender Be-

Ziehung zueinander und in der Mitte der Kammer 14 hält. Die Kassette wird in der Kammer 14 befestigt und ist drehbar angeordnet, wie dieses durch den Pfeil a angedeutet ist. Bei anderen Formen für Bearbeitungskammern, kann die Kammer für einzelne Substratflächen oderWafern erheblich kleiner sein, außerdem kann die einzelne Substratfläche oder Plättchen gedreht oder während der Bearbeitung stationär gehalten werden.

Die Bearbeitung solcher Substratflächen 10 erfordert das Auftragen einer Reihe von Bearbeitungschemikalien in einer Folge von Bearbeitungsstufen. Jede Bearbeitungsstufe umfaßt die Verwendung einer oder mehrerer flüssiger Chemikalien und ist von der nachfolgenden Verarbeitungsstufe durch eine gründliche Reinigung der Plättchen getrennt, um sämtliche Spuren an flüssigen Chemikalien zu entfernen und ebenfalls die Bildung irgendwelcher Niederschläge bzw. Ablagerungen auf den Plättchen zu verhindern, die auftreten könnten als Ergebnis der Vermischung von Chemikalien.

Flüssige Chemikalien werden auf die Substratflächen 10 aus einem Sprühvorrichtungenpaar oder Sprühköpfen 16 und 17 aufgetragen, die identisch zueinander sind, so daß die Beschreibung und das Verständnis einer dieser Sprühvorrichtungen oder -köpfe 16, 17 ausreicht, um beide Sprühvorrichtungen oder -köpfe 16,17 zu verstehen.

Eine getrennte Spülwassersprühvorrichtung oder -kopf 18 wird ebenfalls dafür vorgesehen, ausschließlich Spülwasser gegen die Substratflächen 10 zu sprühen. Die Spülwassersprühvorrichtung oder -kopf 18 ist identisch mit der chemischen Sprühvorrichtung oder den Köpfen 16,17, abgesehen von den Rohrleitungen oder Flußverbindungen zu ihr bzw. ihnen. Dementsprechend reicht das Verständnis der besonderen Konstruktion einer der Sprühvorrichtungen oder Köpfe 16, 17 und

18, um sämtliche Sprühvorrichtungen oder -köpfe 16, 17, 18 zu verstehen.

Der Kessel 12 besitzt eine Bodenwand 12.1, auf der sämtliche Flüssigkeiten, die in die Kammer 14 gesprüht werden, gesammelt werden; außerdem ist die Bodenwand 12.1 zu einem Abfluß 12.2 hin geneigt, um sofort die verbrauchten Bearbeitungsflüssigkeiten , das Spülwasser und verschiedene Absetzungen und dergleichen abzuführen.

Die Sprühvorrichtung 16 ist typisch für die anderen Sprühvorrichtungen 17 und 18 besitzt einen länglichen Körper 19 _f der sich durch eine längliche, schlitzartige Öffnung in der Kesselwand 12.3 erstreckt. Der Sprühvorrichtungskörper besitzt einen Vorderflansch 20, der zusammen mit einer Dichtung 21 gegen die Innenfläche der Kesselseitenwand anliegt und durch eine Halterungsstruktur 22 an der Außenseite der Kesselseitenwand festgeklammert ist.

Der Sprühvorrichtungskörper 19 und die Dichtung 21 sind beide aus einer solchen Art von Kunststoff hergestellt, die hoch inert und gegenüber hochaktiven oder Korrosionschemikalien resistent ist; sie ist vorzugsweise aus einem Kunststoff geformt, der allgemein als Tetrafluoräthylen bekannt ist.

Der längliche Sprühvorrichtungskörper 19 besitzt ein Flüssigkeitsrohrleitungspaar 23 und 24, die sich längs im wesentlichen über die gesamte Länge erstrecken, wie dieses aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Flüssigkeitsrohrleitungen 23 und 24 liefern die Flüssigkeit zu einer Vielzahl von Flüssigkeitssprühöffnungen 25 und 26, die sich mit den Leitungen 23 bzw. 24 kreuzen und kommunizieren und sich durch die Vorderfläche 27 der Sprühvorrichtung hindurch öffnen, die an der Seite der Kammer 14 des geschlossenen

Behälters angeordnet ist. Aus Fig. 5 wird deutlich, daß die Flüssigkeitssprühöffnungen 25 und 26 in zusammenlaufender Beziehung zueinander ausgerichtet sind, so daß die Flüssigkeitssprays, die aus den Öffnungen 25 und 26 austreten, sich in kurzer Entfernung von den Auslaßenden dieser Öffnungen durchkreuzen.

Die Flüssigkeitsleitungen oder Verteiler 23 und 24 treffen sich mit einer Vielzahl an Flußkanälen 28 bzw. 29, die im mittleren und Endteil der Flußleitungen 23, 24 angeordnet sind und die sich mit dem Einlaß der der Beschickungsöffnung 30 bzw. dem Auslaß 31 treffen.

In sämtlichen Sprühvorrichtungen oder Sprühköpfen 16, 17 und 18 wird Flüssigkeit zur Einlaßöffnung 30 geleitet und dementsprechend besitzen die chemischen Sprühvorrichtungen 16 und 17 Einlaßfittings 30.1 in der Öffnung 30 und sind mit den Beschickungsleitungen 33 bzw. 34 für die flüssigen Chemikalien verbunden. Die Einlaßöffnung 30 der Spülwassersprühvorrichtung 18 besitzt ein Fitting 30.2 in der Einlaßöffnung 30 und ist verbunden mit der Spülwasserbeschickungsleitung 34.

In der Spülwassersprühvorrichtung oder -kopf 18 sind die Auslaßöffnungen 31 durch Stopfen verschlossen, wie dieses aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Ausl'aßöffnungen 31 in den Sprühvorrichtungen oder -köpfen 16, 17 für die flüssigen Chemikalien besitzen Fittings 31.1. Die Fittings 31.1 sind mit den Auslaß- oder Zweigleitungen 36 und 37 verbunden, die entsprechend das obere und untere Ende der Sprühvorrichtungen 16 und 17 mit den Abflußventilen 38 verbinden, deren Abfluß mit einem offenen Abfluß 39 verbunden ist.

Die Ventile 38 und die hubmagnetbetätigten Ventile schließen normalerweise die Abflußrohre 36 , und öffnen sie jedoch,

wenn sie betätigt werden, um die Abflußrohre 36 und 37 mit dem Abfluß 39 zu verbinden.

Der Sprühvorrichtungskörper 16 besitzt ebenfalls eine längliche Leitung oder Rohrleitung 40, um das Inertgas, wie z„B, Stickstoff, zu führen, sowie eine Vielzahl an Gasdüsenöffnungen 41, die mit der Leitung 40 kommunizieren und sich durch die Vorderfläche 27 des Sprühvorrichtungskörpers erstrecken und dort hindurch öffnen. Die Leitung 40 erstreckt sich parallel und zwischen den Leitungen oder Rohrleitungen 23, 24, wobei sich die Öffnungen 41 bis zur Vorderfläche der Sprühvorrichtung zwischen den Öffnungen 25 und in symmetrischer Anordnung erstrecken, um den Winkel zwischen den Reihen der Öffnungen 25, 26 zu halbieren. Die aus den Öffnungen 41 austretenden Gasstrahlen kreuzen sich mit den aus den Öffnungen 25 , 26 kommenden Strahlen und bewirken die Zerstäubung der Flüssigkeitsstrahlen aus den Öffnungen 25 und 26, um einen gerichteten nebelartigen Spray in der Kammer 14 zu erzeugen, der auf die Substrate 10 gerichtet ist.

Ein Gasbeschickungsfitting bzw. -anschlußstück 42 in einer Öffnung des Sprühvorrichtungskörpers 16 verbindet die Leitung 40 mit der Gasbeschickungsleitung oder -rohr 43.1. Die Sprühvorrichtungen oder -köpfe 17 und 18 sind mit ihren entsprechenden Gasleitungen 40 an die Gasbeschickungsleitungen 43.2 und 43.3 angeschlossen.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Stopfen oder Verschluß 44 in die oberen Enden der beiden Flüssigkeitsleitungen 23^ 24 eingesetzt ist, wobei ein ähnlicher Stopfen oder Verschluß 45 die unteren Enden der Gasleitung 40 schließt. Diese Stopfen oder Verschlüsse 44 und 45 werden benötigt, da einige Kanäle bzw. Leitungen 23, 24 und 40 durch Aufbohren des Sprühvorrichtungskörpers gebildet sind und geschlossen

werden müssen, damit die Leitung bzw. Kanäle wie beschrieben funktionieren.

Bezugnehmend auf Fig. 7 werden schematisch die Verbindungen mit den Sprühvorrichtungen oder -köpfen 16, 17 und 18 gezeigt, aus denen deutlich wird, daß eine zentrale Verfahrenssteuerung 46 verwendet wird, um einige Ventile, z.B. die Ventile 38, in geeigneter Folge zu öffnen und zu schließen, um die Bearbeitung der Substratflächen 10 in der Kammer 14 durchzuführen. Die Verfahrenssteuerung 40 sieht natürlich den verlässlichen Betrieb sämtlicher Ventile als Ersatz für eine manuelle Steuerung vor, die wirksam sein könnte. Ein detailliertes Verständnis der Verfahrenssteuerungen ist zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Sämtliche der hier beschriebenen Ventile sind natürlich, abgesehen wenn darauf hingewiesen wird, Hubmagnetventile, so daß sie elektrisch betrieben werden können.

Die Spülwassersprühvorrichtung 18 wird aus der Beschickungsleitung 34 mit Spülwasser beliefert, die durch ein Ventil 47 gesteuert wird, welches sich öffnet und schließt, um das Spülwasser von der Quelle an- bzw. abzuschalten. Der Strom des Inertgases oder Stickstoffs zur Spülwassersprühvorrich-

■r

tung 18 über die Beschickungsleitung 43.3 wird durch ein Ventil 48 gesteuert, welches sich öffnet und schließt, um den Strom des Stickstoffs zur Sprühvorrichtung anzufangen bzw. anzuhalten.

Die Stickstoffbeschickungsleitungen 43.1 und 43.2 für die Sprühvorrichtungen 16 und 17 werden durch Ventile 49 und 50 gesteuert, die sich öffnen und schließen, um den Stickstoffstrom zu den Sprühvorrichtungen von der Quelle zu leiten bzw. anzuhalten. Ein zusätzliches Gasventil 51 wird mit einer Rohrleitung oder Leitung 52 verbunden, welche die beiden Beschickungsleitungen 33 und 34 für die flüssigen

Chemikalien über die Prüfventile 53 bzw. 54 verbindet. Das Gasventil 51 öffnet und schließt sich, um den Stickstoffstrom oder das Inertgas von der Gasquelle zu den Beschickungsleitungen zu führen bzw. anzuhalten.

Eine Spülwasserbeschickungsleitung 55 wird durch ein Ventil 56 gesteuert, um das Spülwasser von der Quelle an- und abzuschalten und ist über eine variable Strömungsmittelbeschränkung in Form eines Nadelventils 57 mit der Rohrleitung 52 verbunden, um Spülwasser, wie gewünscht, in die chemischen Beschickungsleitungen 33 und 34 zu leiten. Das Nadelventil 57 ist manuell einstellbar, um die Strömungsmittelgeschwindigkeit des Spülwassers durch die Beschickungsleitungen 33 und 34 für die flüssigen Chemikalien und durch die Kanäle 23, 24 in den Sprühvorrichtungen 16 und 17 und durch die Sprühöffnungen 25 und 26 zu steigern oder einzuschränken. Das Nadelventil 57 wird eingestellt, um eine Strömung herzustellen, wenn die Abflußventile 38 geöffnet sind, so daß das Spülwasser frei durch die Beschickungsleitungen 33 und 34 für die flüssige Chemikalie und durch die Spruhvorrichtungskanale oder -rohre 23, 24 und durch den Abfluß oder die Entsorgungsleitungen 36, 37, sowie durch die Abflußventile 38 zum Abfluß 39 fließen kann, wobei die Strömungsmittelgeschwindigkeit und der Druck in den Kanälen 23, 24 durch das Nadelventil 57 eingestellt wird, damit der Fluß durch die Sprühöffnungen 25 und 26 lediglich tröpfchenweise erfolgt, wenn die Abflußventile 38 geöffnet sind, ohne daß irgendwelche Flüssigkeit in den Öffnungen 25 und 26 auf die Substratflächen 10 aufgespritzt wird, sondern lediglich ein solches Abtropfen des Spülwassers beim Fluß durch die Öffnungen 25, 26 gestattet wird, das von den Vorderflächen 27 der Sprühvorrichtungen abläuft oder auf die Bodenwand 12.1 des Gehäuses 12 hinunterfällt, ohne die Substratflächen 10 zu erreichen.

Eine Anzahl an Abzweigungsbeschickungsleitungen 58.1, 58.2. 58.3 sowie 59.1, 59.2, 59.3 sind entsprechend mit den Beschickungsleitungen 33 und 34 zur Verbindung der Beschickungsleitungen mit den Quellen verschiedenartiger Chemikalien über An-Aus-Ventile 60, 61 und 62 verbunden, die den Fluß der Chemikalien durch die Beschickungsleitung 33 steuern sowie An-Aus-Ventile 63, 64 und 65, die den Fluß der flüssigen Chemikalien in die Beschickungsleitung 34 steuern. Die Quellen der flüssigen Chemikalien sind normalerweise Kanister solcher Chemikalien, die von Zeit zu Zeit ersetzt werden, wenn der Vorrat der Chemikalien darin verbraucht ist.

In Abhängigkeit von dem besonderen Verfahren, daß durchgeführt wird, werden verschiedene einzelne Chemikalien aus verschiedenen Quellen über die Sprühvorrichtungen 16 und zugeführt. Typische Chemikalien, die über einige Ventile bis 65 zugeführt werden, sind Schwefelsäure, Salzsäure, verdünnter Fluorwasserstoff, Salpetersäure, Ammoniumhydroxid, Wasserstoffperoxid und ähnliche Arten hochaktiver und stark korrodierender bzw. ätzender Chemikalien.

Während einer normalen Verarbeitungsstufe mit flüssigen Chemikalien während der Bearbeitung der Substratflächen 10, sind die Spülwasserventile 47 und 56, geschlossen, ebenfalls sind die Inertgas- oder Stickstoff-Ventile 48 und 51 geschlossen, außerdem sind beide Abflußventile 38 geschlossen.

Ein oder mehrere Flüssigchemikalien-Quellventile 60 bis 65 können geöffnet sein, um flüssige Chemikalien über die entsprechenden Sprühvorrichtungen oder -köpfe 16,17 einzuführen. Wenn zwei Chemikalien vermischt werden, so ist eine der Flüssigchemikalien-Quellventile 60 bis 62 und eine der Flüssigchemikalien-Quellventile 63 bis 64 geöffnet, um die flüssige Chemikalie in beide Sprühvorrichtungen oder

-köpfe 16, 17 einzuführen. Gleichzeitig mit der Einleitung bzw. Beschickung der flüssigen Chemikalie zur Sprühvorrichtung wird das Ventil 49 oder 50 der entsprechenden Stickstof fbeschickungsleitung für diese Sprühvorrichtung geöffnet, um Inertgas oder Stickstoff unter Druck zur Sprühvorrichtung zu leiten.

Nachdem die Substratflächen 10 in der Kammer dem flüssigen Chemikalienspray für eine geeignete Zeitspanne ausgesetzt worden sind, wird der Fluß der flüssigen Chemikalie(n) angehalten und die Spülstufe beginnt sofort.

Während der Spülstufe der Substratflächenbearbeitung ist die gleichzeitige Anwendung von Spülwasser, das von der Spülwasser-Sprühvorrichtung 18 versprüht wird und durch das Inertgas zerstäubt wird, ein wichtiges Merkmal; sowie die Anwendung von Spülwasser über die Flußbeschränkung 57, die chemischen Beschickungsleitungen 33 und 34, die Flüssigkeitskanäle odei- -leitungen 23 und 24 in beiden Sprühvorrichtungen 16 und 17 und der Fluß durch den Abfluß oder die Entsorgungskanäle 36, 37 und durch die geöffneten Abflußventile 38 zum offenen Abfluß 39, wobei der Druck und die Strömungsgeschwindigkeitdie durch das Nadelventil 57 ermöglicht werden, nur dazu ausreichen, daß ein langsames Abtropfen durch die Sprühöffnungen 25 und 26 stattfindet, ohne daß ein aus den Öffnungen austretendes Spray die Substratflachen 10 trifft«, Es versteht sich, daß während dieses Spülvorganges der chemischen Flußleitungen und Kanäle 23, 24 und Öffnungen 25, 26 die Stickstoffventile 49, 50 für die Sprühvorrichtungen 16, 17 geschlossen sind.

Der beschriebene Verfahrensablauf erzeugt gleichzeitig das Abspülen der Substratflächen 10 und das Durchspülen der chemischen Flußleitungen 33, 34 und der chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17. Als Ergebnis dessen ist die Spülstufe

in der Bearbeitung erheblich in der Zeit verkürzt; und da die Anbringung des zerstäubten Spülwassers aus der dafür vorgesehenen Spülwasser-Sprühvorrichtung 18 auf die Substratflächen 10 abläuft, wird die Bearbeitung der Substratflächen 10 fast augenblicklich wegen der äußerst schnellen Verdünnung jeglicher Flüssigkeiten beendet, die tatsächlich auf den Substratflächen vorliegen kann.

Es hat sich als hilfreich in einigen Fällen erwiesen, das Wasserbeschickungsventil nach einer Zeitspanne zu schließen, damit die Sprühvorrichtungen 16 und 17 gründlich über die offenen Abflußventile 38 und den offenen Abfluß 39 abfließen lassen können, während die Spülwasser-Sprühvorrichtung 18 weiterhin die Substratflächen mit zerstäubtem Spülwasser befeuchtet; und danach, während das zerstäubte Spülwasser von der Spülwasser-Sprühvorrichtung 18 weiterhin die Substratflächen befeuchtet, kann das Spülwasser wieder durch die chemischen Beschickungsleitungen 33, 34 und die chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17 geleitet werden, wie dieses vorher beschrieben worden ist. Das Wasserventil 56 kann mehrere Male geschlossen und geöffnet werden, um den Spülvorgang in den chemischen Beschickungsleitungen und den chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17 zu wiederholen.

Den beanspruchten und beschriebenen Spülstufen kann eine kurze Wasserreinigung der chemischen Beschickungsleitungen 33, 34 und der chemischen Sprühdüsen 16, 17 vorangestellt werden, bevor die eigentliche Spülung beginnt, jedoch ohne daß durch die Beschickungsleitungen 43.1, 43.2 eintretende Gas; wobei gleichzeitig zerstäubtes Spülwasser aus der Spülwasser-Sprühvorrichtung 18 eingesetzt wird, wie es vorher beschrieben worden ist. Nach einer kurzen Reinigung der chemischen Beschickungsleitungen 33, 34 und der chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17 kann das Spülwasserventil 56 wiederum geschlossen werden und eine

kurze Inertgas- oder Stickstoffreinigung kann durchgeführt werden, indem das Stickstoffbeschickungsventil 51 geöffnet wird, um die chemischen Beschickungsleitungen 33, 34 und die Flüssigkeitskanäle 23, 24 und die Öffnungen 25 und 26 der chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17 zu reinigen. Die einleitende bzw. vorbereitende Wasserreinigung kann nur kurz, z.B. für 10 Sekunden, weiterlaufen und die Stickstoffreinigung kann ebenfalls nur kurz für etwa 10 Sekunden weiter durchgeführt werden, bevor das Abflußventil 38 anschließend geöffnet wird, und das Spülwasser den chemischen Beschickungsleitungen 33, 34 und den chemischen Sprühvorrichtungen 16, 17 zugeführt wird, wie dieses schon vorher beschrieben worden ist, wobei lediglich gestattet wird, daß das Wasser tröpfchenweise aus den Sprühöffnungen 25, 26 austritt, ohne Inertgas oder Stickstoff einzublasen.

Wenn die gleichzeitige Spülung der Substratflächen und der Beschickungsleitungen sowie der chemischen Sprühvorrich™ tungen abgeschlossen worden ist, kann die Bearbeitung der Substratflächen 10 weiter durchgeführt werden, indem eine zusätzliche Chemikalie oder ein Gemisch von Chemikalien auf diese Substratflächen aufgetragen wird.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Substratflächen in einem chemischen Bearbeitungssystem zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen, gekennzeichnet durch: Eingrenzungsmittel, die eine geschlossene Kammer für eine Vielzahl von Bearbeitungsstufen der Substratfläche ausbilden;

ein Sprühkopfmittel in der Kammer, um flüssige Sprühstrahlen (Spray) in die Kammer zur Aufbringung auf die Substratflächen zu richten, welches einen Beschickungskanal und damit verbundene Sprühöffnungen für flüssige Chemikalien besitzt, sowie einen Spülwasserbeschickungskanal und Wassersprühöffnungen, die von den Sprühöffnungen für

flüssige Chemikalien beabstandet sind; eine chemische Beschickungsleitung, die mit dem Beschickungskanal für Chemikalien verbunden ist; eine Quelle für flüssige Chemikalien , einschließlich einer mit Ventil versehenen Verbindung mit der chemischen Beschickungsleitung, die mit flüssiger Chemikalie gespeist wird;

eine Quelle für das Spülwasser mit getrennten, ventilgesteuerten Verbindungen zur Beschickungsleitung für Chemikalien bzw. zum Wasserbeschickungskanal; eine Wasserflußsteuerungsbeschränkung zwischen der Beschickungsleitung für Chemikalien und der Quelle für Spülwasser;

Abflußmittel, einschließlich eines Abflußventils mit einer Verbindung zum Beschickungskanal für Chemikalien der Sprühkopfmittel zum Beseitigen von Flüssigkeit aus dem Beschickungskanal und der Beschickungsleitung für Chemikalien.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserflußsteuerungsbeschränkung ein Nadelventil umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungskanal für die flüssigen Chemikalien des Sprühkopfmittels einen länglichen aufrechten Rohrverteiler umfaßt, der sich mit sämtlichen der Sprühöffnungen für die flüssigen Chemikalien kreuzt und mit ihnen kommuniziert, wobei der Rohrverteiler einen unteren Teil besitzt, der mit dem Abflußventil zum Abfließen durch Schwerkraft verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühkopfmittel einen Sprühkopf für flüssige Chemikalien umfaßt, und einen getrennten Spülwassersprühkopf, wobei der Sprühkopf für die flüssigen Chemikalien den Be-

INSPECTED

schickungskanal für die flüssigen Chemikalien und die Sprühöffnungen für die flüssigen Chemikalien umfaßt, wobei der Spülwassersprühkopf vom chemischen Sprühkopf beabstandet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungskanal für die flüssigen Chemikalien länglich und senkrecht ist, sowie ein oberes und unteres Ende umfaßt, sowie ein Kanalmittel, das das obere und untere Ende des chemischen Beschickungskanals mit dem Abflußventil verbindet, um Flüssigkeit von beiden Enden des chemischen Beschickungskanals zum Abfluß zu führen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühkopfmittel ebenfalls erste Gassprühöffnungen umfaßt, die an die chemischen Sprühöffnungen angrenzen, damit das Sprühgas die auf die Substratfläche gesprühte flüssige Chemikalie zerstäubt, und daß das Gasbeschickungsmittel getrennte, mit Ventil versehene Verbindungen zur ersten Gassprühöffnung besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühkopfmittel ebenfalls zweite Gassprühöffnungen besitzt, die an die WassersprühSffnungen angrenzen, damit das Sprühgas, das auf die Substratflächen gerichtete Spülwasser zerstäubt, und daß das Gasbeschickungsmittel eine getrennte, mit Ventil versehene, Verbindung zur zweiten Gassprühöffnung aufweist.

8. Vorrichtung zum Bearbeiten von Substratflächen in einem sauren Bearbeitungssystem bei der Herstellung elektronischer Vorrichtungen, gekennzeichnet durch: einen Sprühkopf mit einem Beschickungskanal und Sprühöffnungen für flüssige Chemikalien, die mit dem Beschickungskanal kommunizieren und ebenfalls Gassprühöffnungen, an-

grenzend an die chemischen Sprühöffnungen besitzt, damit das Sprühgas die von den Sprühöffnungen ausgestoßenen flüssigen Chemikalien zerstäubt werden, und daß der Kopf einen Flüssigkeitseinlaß besitzt, der mit dem Kanal verbunden ist, um alternativ die flüssige Chemikalie und das Spülwasser zum Kanal, den Öffnungen und dem Abflußventil zu richten, einen Abflußkanal, der mit dem Beschickungskanal für die flüssige Chemikalien verbunden ist und ein Abflußventil, das mit dem Kanal zum Öffnen und Schließen des Kanals verbunden ist, wobei ein Abfluß die vom Ventil kommende Flüssigkeit aufnimmt.

9. Verfahren zum Bearbeiten von Substratflächen in einer geschlossenen Kammer mit flüssigen Chemikalien zur Herstellung von elektronischen Vorrichtungen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Sprühen einer Spülflüssigkeit in die geschlossene Kammer, um das Substrat mit einer solchen Spülflüssigkeit zu bewässern, um die chemische Bearbeitung dadurch zu beenden, daß solche Bearbeitungschemikalien und irgendwelche anderen Partikel weggespült werden, die auf solchen Substratflächen vorhanden sein können,

gleichzeitig mit dem Sprühen (und Zerstäuben) Zuführen der Spülflüssigkeit in die chemischen Beschickungsleitungen, die chemischen Sprühkopfkanäle und chemischen Öffnungen und Leiten der Flüssigkeiten aus solchen Kanälen in den geöffneten Abfluß, während lediglich ausreichend Druck auf die Spülflüssigkeit ausgeübt wird, daß sich die Spülflüssigkeit durch die Leitungen und Kanäle zum Abfluß bewegt, und daß die Spülflüssigkeit tröpfchenweise durch die Öffnungen läuft, ohne auf die Substratflächen gesprüht zu werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der Spülflüssigkeit in die Leitungen, Kanäle und Öffnungen beendet wird, und daß im wesentlichen

vollständig die Strömung einer solchen Spülflüssigkeit in den geöffneten Abfluß ermöglicht wird, und daß die Einleitung der Spülflüssigkeit in die Leitungen, Kanäle und Öffnungen wiederholt wird, und die Flüssigkeit in den geöffneten Abfluß gerichtet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem solchen Einleiten und Wegführen der Flüssigkeiten in den geöffneten Abfluß die Spülflüssigkeit zur Reinigung solcher Leitungen, Kanäle und Öffnungen aufgetragen wird, ohne diese Flüssigkeit in den geöffneten Abfluß zu richten.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen und Reinigen durch Beendigung der Strömung der Spülflüssigkeit zu den Leitungen, Kanälen und Öffnungen erfolgt, und daß danach wiederum die Leitungen, Kanäle und Öffnungen mit Inertgas gereinigt werden, ohne daß Strömungsmittel bzw. Flüssigkeiten in den Abfluß gerichtet werden.