DE3942351A1 - Vorrichtung zur blasenbildung fuer die verwendung beim waschen von halbleitermaterialien - Google Patents

Vorrichtung zur blasenbildung fuer die verwendung beim waschen von halbleitermaterialien

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Blasen­ bildung für die Verwendung beim Waschen von Halbleitermateri­ alien (Halbleiter-Wafer), die in einem Träger innerhalb eines Reinigungs- bzw. Spülbehälters angeordnet sind. Die Erfindung bezieht sich dabei speziell auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Bei der Herstellung von Halbleiterscheiben bzw. Wafer ist es üblich, eine bestimmte Anzahl solcher Wafer, beispielsweise 25 bis 50 Wafer als eine Charge zu behandeln, d.h. diese Wafer, die in einem Träger angeordnet sind, zu waschen. In der allgemein üblichen Technik wird für das Waschen der in dem Träger angeordneten Wafer eine Einrichtung verwendet, wie sie in den Fig. 6-8 dargestellt ist. Diese Einrichtung besteht dann im wesentlichen aus einem Reinigungs- oder Spülbehälter, dem reines Wasser oder eine chemische Reini­ gungsflüssigkeit zugeführt wird, sowie aus einer Vorrichtung zur Bildung von Blasen, die entsprechend Fig. 6 am Boden des Behälters angeordnet ist. Der Träger, der eine Anzahl von Halbleiter-Wafer enthält, wird mit Hilfe eines geeigneten Tragrahmens in den Reinigungsbehälter eingesetzt. Die Vorrichtung zur Blasenbildung dient dazu, die Flüssigkeit innerhalb des Reinigungsbehälters in zusätzliche (heftige) Bewegung zu versetzen, um so den Kontakt zwischen der Flüssigkeit und den Wafern für das Waschen dieser Wafer zu verbessern.
Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, besteht eine derartige Vorrichtung zur Blasenbildung aus einem einen Hauptkanal bildenden zentralen Rohrstück, welches an eine Einrichtung zum Zuführen des Gases angeschlossen ist, sowie aus einer geeigneten Anzahl von abzweigenden Rohrstücken, die vom zentralen Rohrstück abzweigen und jeweils Abschnitte zum Gasaustritt bzw. zur Blasenbildung aufweisen, die an den Enden der abzweigenden Rohrstücke vorgesehen sind. Diese Bestandteile sind dann entweder auf einem Fluor-Harz oder -Kunststoff, aus Quarz oder Quarzglas oder aus einem anderen, geeigneten Material hergestellt. Jeder Abschnitt zur Blasen­ bildung ist einstückig mit dem zugehörigen, abzweigenden Rohrstück hergestellt, welches seinerseits durch Schweißen oder Kleben am zentralen Rohrstück befestigt ist, so daß die Vorrichtung mit allen ihren Elementen ein einziges Teil bildet. Die Abschnitte zur Blasenbildung sind jeweils mit einer Vielzahl von feinen Öffnungen versehen.
Diese herkömmlichen, vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Blasenbildung bedingen Nachteile und Probleme, die nach­ folgend beschrieben werden. Da die Abschnitte zur Blasen­ bildung bzw. zum Gasaustritt eine Vielzahl von feinen, in diesen Abschnitten gebildeten Öffnungen aufweisen, tritt die in dem jeweiligen Reinigungs- bzw. Spülbehälter vorhandene Flüssigkeit durch diese Öffnungen in die jeweiligen Ab­ schnitte zur Blasenbildung und damit auch in die Rohrstücke ein. Es befindet sich daher eine relativ große Menge an Flüssigkeit in der Vorrichtung, wodurch der Gasdurchtritt in den Rohrstücken reduziert und damit der Gasfluß behindert wird. Nachteilig ist auch, daß Bakterien in der in der Vorrichtung vorhandenen Flüssigkeit auftreten bzw. sich dort vermehren, was zu einer Kontaminierung der Flüssigkeit mit solchen Bakterien führt. Sind weiterhin die zur Blasenbildung bzw. für den Gasaustritt dienenden Abschnitte an zwei gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung auf einem unter­ schiedlichen Höhenniveau angeordnet, so werden durch die in der Vorrichtung vorhandene Flüssigkeit die feinen Öffnungen der für die Blasenbildung vorgesehenen Abschnitte auf einer Seite blockiert, mit der Folge, daß diese blockierten Abschnitte keine Blasen in der Reinigungsflüssigkeit erzeugen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorstehend erwähnten Nachteile und Probleme des Standes der Technik eine verbesserte Vorrichtung zur Blasenbildung aufzuzeigen, bei der ein Eintritt der in einem Reinigungs- bzw. Spülbehälter vorhandenen Flüssigkeit in das Innere der Vorrichtung durch die Abschnitte zur Blasenbildung wirksam verhindert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das jeweilige Filter jeweils für sich allein oder aber zusammen mit dem zugehörigen, abzweigenden Rohrstück ausgetauscht werden. Die Maschen- bzw. Porenweite oder -größe ist bei der Erfindung so gewählt, daß eine den Wasch- bzw. Reinigungsvorgang des Halbleitermaterials unterstützende Blasenbildung durch das jeweilige Filter hindurch möglich ist, ohne daß aber die Reinigungsflüssigkeit durch das Filter hindurchtreten kann.
Beim Waschen von Halbleitermaterial, welches in einem Träger innerhalb des Reingigungs- bzw. Spülbehälters angeordnet ist, wird das verwendete Gas über den Hauptkanal bzw. über das diesen Hauptkanal bildende Rohrstück den einzelnen Abschnit­ ten zur Blasenbildung zugeführt und tritt dort für eine Blasenbildung in die in dem Reinigungsbehälter vorhandene Flüssigkeit aus. Das Gas kann hierbei durch das feinmaschige bzw. feinporige Filter nach außen treten, während es der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit aufgrund der Öberflächen­ spannung dieser Flüssigkeit nicht möglich ist, die Filter­ öffnungen bzw. -poren zu passieren. Hierdurch ist sicher­ gestellt, daß die Flüssigkeit nicht das Innere der Vor­ richtung gelangen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Blasen;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch den in der Fig. 2 dargestellten Teil;
Fig. 4 einen vereinfachten Vertikalschnitt einer Wasch­ maschine, die mit einer Vorrichtung zur Blasenbildung versehen ist;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Waschmaschine;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Waschmaschine, die mit der Vorrichtung zur Blasenbildung versehen ist;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Blasenbildung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 8 in vereinfachter Darstellung einen Teilschnitt der Vorrichtung nach Fig. 7.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf be­ vorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 a zur Blasenbildung ebenfalls am Boden eines Reinigungs- oder Spülbehälters 1 angeordnet, und zwar unterhalb eines Trägers 3, in welchem zu waschende Halb­ leiter-Scheiben bzw. -Wafer angeordnet sind. Der Träger 3 ist dabei in einer Flüssigkeit eingetaucht, die vom Reinigungs- bzw. Spülbehälter 1 aufgenommen ist. Die Vorrichtung 2 a dient dazu, Blasen, d.h. Luft- und/oder Gasblasen in der Flüssig­ keit zu erzeugen, um so diese Flüssigkeit innerhalb des Behälters 1 in Bewegung zu versetzen.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht die Vorrichtung 2 a aus einem zentralen Rohr oder Rohrstück 5, welches mit einer ein Gas liefernden Einrichtung, beispielsweise mit einem Gebläse oder einem Kompressor in Verbindung steht, aus einer geeigneten Anzahl von abzweigenden Rohrstücken 6, die von dem zentralen Rohrstück 5 abzweigen, sowie aus Abschnitten 10, die zur Bildung von Gasblasen dienen und jeweils am Ende jedes abzweigenden Rohrstückes 6 vorgesehen sind.
Als Gas, welches von der Vorrichtung 2 a bzw. dessen Ab­ schnitte 10 freigesetzt wird, wird beispielsweise Stick­ stoffgas, Ozon, Luft oder ein anderes, geeignetes Gas verwendet.
Ein Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, bezieht sich auf die Verwendung eines feinmaschigen bzw. feinporigen Filters 11, welches jeweils an dem Abschnitt 10 vorgesehen ist, und zwar anstelle von einer Anordnung einer Vielzahl von feinen Öffnungen. Demnach wird bei der Erfindung das Gas durch ein derartiges Filter in die von dem Reinigungs- bzw. Spülbe­ hälter aufgenommene Flüssigkeit eingeleitet. Bevorzugt entspricht die Öffnungs- bzw. Porengröße des Filters 11 einer Poren- bzw. Siebweite von 0,1 µ bis 0,05 µ, und das Filter 11 ist beispielsweise ein Membranfilter.
Das Filter 11 ist entweder für sich allein oder aber zusammen mit einem zugehörigen Rohrstück 6, an dem dieses Filter vorgesehen ist, austauschbar. Dementsprechend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung das Filter 11 abnehmbar an dem oberen Ende des Abschnittes 10 gehalten, und zwar mittels einer Befestigungskappe 12. Die Außenfläche des Körpers 13 des Abschnittes 10 ist vorzugsweise zylindrisch und mit einem Schraub- bzw. Außengewinde ausgeführt, welches dann in ein Schraub- bzw. Innengewinde an der Innenfläche der Kappe 12 eingreift, um diese zu fixieren. Bevorzugt ist das Filter 11 zusammen mit einem Tragelement 14 zum Abstützen des Filters zwischen der Stirnfläche des Körpers 13 des Abschnittes 10 und der Innenfläche eines radial nach innen vorspringenden Flanschabschnittes 12 a der Kappe 12 gehalten. Das Tragelement 14 bildet dabei eine durchlässige Platte, beispielsweise eine mit Öffnungen versehene Platte oder aber ein Sieb- oder Gitterelement. Anstelle einer Schraubbefestigung ist selbst­ verständlich auch eine andere Art der Befestigung der Kappe 12 möglich, beispielsweise kann diese Kappe entfernbar mittels einer bajonettartigen Verriegelung oder mittels einer Rast- oder Schnappverbindung gehalten sein, und zwar unter Verwendung eines innenliegenden bzw. von der Kappe umfaßten Elementes. Dementsprechend sind die Kappe 12 sowie auch der Körper 13 des Abschnittes 10 nicht notwendigerweise teil­ zylinderförmig ausgebildet, vielmehr können diese Elemente auch eine Polygon-Form oder eine andere Form aufweisen.
Das Rohrstück 5, die Rohrstücke 6, der Körper 13 der Ab­ schnitte 10 und die jeweilige Kappe 12 sind aus einem Fluor-Harz bzw. -Kunststoff, aus Quarz bzw. Quarzglas, aus PVC, usw. hergestellt. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, ist der Körper 13 des jeweiligen Abschnittes 10 einstückig mit dem zugehörigen Rohrstück 6 gefertigt, welches seinerseits lösbar an dem zentralen Rohrstück 5 befestigt ist, und zwar durch eine Schraubverbindung oder auf andere geeignete Weise. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Kappe 12 am Körper 13 durch Schweißen oder Kleben befestigt. In diesem Fall ist dann das jeweilige Filter 11 zusammen mit dem Rohrstück 6 austauschbar, an welchem das Filter befestigt ist.
Der Reinigungs- bzw. Spülbehälter 1 ist bevorzugt mit einer diesen Behälter umschließenden Rinne bzw. mit einem ent­ sprechenden Kanal 16 versehen, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Die für den Waschvorgang verwendete Flüssig­ keit, wie beispielsweise reines Wasser oder eine chemische Reinigungsflüssigkeit, wird dem Reinigungs- bzw. Spülbehälter 1 im Bereich des Bodens dieses Behälters über ein Filter 18 zugeführt, und zwar mit Hilfe einer Pumpe 17. Die Reinigungs- bzw. Waschflüssigkeit fließt über den oberen Rand des Reinigungs- bzw. Spülbehälters 1 in die Rinne bzw. in den Kanal 16, über den diese Flüssigkeit dann an die Pumpe 17 zurückgelangt, so daß in der vorbeschriebenen Weise mit dieser Pumpe ein zirkulierender Flüssigkeitsstrom erhalten wird.
Im praktischen Einsatz ist der Träger 3, der Halbleiter- Wafers A enthält, in die im Behälter 1 vorhandene Flüssigkeit eingetaucht und aus der unterhalb des Trägers 3 angeordneten Vorrichtung 2 a erfolgt ein Gasaustritt in Form von Blasen. Diese Blasen bewirken ein zusätzliches Bewegen bzw. Umwälzen der Flüssigkeit im Behälter 1 und unterstützen damit den Waschvorgang der Halbleiter-Wafer. Während die Abschnitte 10 über das jeweilige Filter 11 und das zugehörige Tragelement 14 Gas in die Flüssigkeit einleiten, um dadurch Gasblasen zu bilden, verhindert das jeweilige feinporige Filter 11 einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Poren bzw. Öffnungen dieses Filters, und zwar aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Hierdurch wird die Flüssigkeit daran gehindert, in die Abschnitte 10 einzutreten. In diesem Zusammenhang ist nochmals darauf hinzuweisen, daß eine herkömmliche Vor­ richtung zur Blasenbildung, wie sie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, nicht verhindern kann, daß Flüssigkeit in die Abschnitte 7 zur Blasenbildung eintritt, da bei dieser bekannten Anordnung die Abschnitte 7 eine Vielzahl von Öffnungen 8 aufweisen. Aus diesem Grunde hat die bekannte Vorrichtung die vorstehend genannten Nachteile und Probleme. Im Gegensatz hierzu verwendet die Erfindung Abschnitte zur Blasenbildung, die mit einem feinporigen Filter bzw. Gitter versehen sind, welches einen Flüssigkeitseintritt in den jeweiligen Abschnitt zur Blasenbildung verhindern und damit auch den Nachteil vermeidet, daß im Reinigungs- bzw. Spül­ behälter vorhandene Flüssigkeit in die Rohrstücke 6 und in das zentrale Rohrstück 5 fließt. Falls das Filter 11 bzw. dessen Poren verstopft sind, können die Kappen 12 oder aber das gesamte Rohrstück 6 für einen Austausch des Filters leicht abgenommen werden, so daß in jedem Fall auch eine optimale Blasenbildung erhalten wird.
Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Fähigkeit zur Blasenbildung nicht beeinträchtigt. Es können auch keine Bakterien im Inneren der Vorrichtung auftreten, da bei der Erfindung die im Reinigungs- und Spülbehälter vorhandene Flüssigkeit nicht in die Vorrichtung eindringen kann. Trotzdem besteht aber die Möglichkeit für einen einfachen Filteraustausch. Mit der Erfindung wird somit auch eine Kontaminierung der Flüssigkeit mit Bakterien verhindert. Selbst wenn ein Höhenunterschied zwischen den Abschnitten zur Blasenbildung auf den gegenüberliegenden Seiten der Vor­ richtung besteht, erzeugen diese Abschnitte auf beiden Seiten der Vorrichtung nach wie vor in der angestrebten, vorteil­ haften Weise Luft- und/oder Gasblasen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es versteht sich, daß Abwandlungen sowie Änderungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung die zur Blasenbildung in einer Reinigungs­ flüssigkeit am Boden eines Reinigungs- bzw. Spülbehälters (1) zum Waschen von in einem Träger (3) angeordneten Halbleitermaterial (A) positioniert werden kann, mit einem, vorzugsweise von einem Rohrstück gebildeten Hauptkanal zum Zuführen eines Gases sowie mit einer geeigneten Anzahl von abzweigenden Kanälen, die bevorzugt ebenfalls von Rohrstücken gebildet und jeweils mit dem Hauptkanal verbunden sind sowie an ihrem Ende jeweils einen Abschnitt (10) zum Gasaustritt bzw. zur Erzeugung von Blasen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (10) ein feinmaschiges bzw. feinporiges Filter (11) aufweist, und daß dieses Filter (11) austauschbar sowie am oberen Ende des jeweiligen Abschnittes (10) vorgesehen ist, um durch dieses Filter eine das Waschen des Halbleitermaterials (A) unterstützende Blasenbildung zu erreichen, ohne daß Flüssigkeit durch das Filter hindurchtreten kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes abzweigende Rohrstück (6) abnehmbar an dem den Hauptkanal bildenden Rohrstück (5) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das jeweilige Filter (11) eine Sieb- bzw. Porenweite von etwa 0,1µ-0,05µ aufweist, beispiels­ weise ein Membranfilter ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Abschnitt (10) zur Blasenbildung eine vorzugsweise durch Anschrauben an diesem Abschnitt befestigte Kappe (12) aufweist, und daß das jeweilige Filter (11) zusammen mit einem Tragelement (14) zwischen dem Ende des Abschnittes (10) und einem nach innen vorspringenden Flanschabschnitt (12 a) der Kappe (12) gehalten ist.
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