DE60032654T2

DE60032654T2 - Vorrichtung zur Reinigung und Trocknung von Substraten

Info

Publication number: DE60032654T2
Application number: DE60032654T
Authority: DE
Inventors: Boris San Carlos Fishkin; Michael Los Altos Sherrard
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: EP1039506A3; EP1039506A2; US20020074023A1; US20070272278A1; DE60032654D1; US6328814B1; US7252098B2; JP2000306881A; US7718011B2; TW457525B; JP2010153888A; US6746544B2; EP1039506B1; US20040055625A1; US20060260653A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum gleichzeitigen Spülen und Trocknen von Substraten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Ultrareinprozess und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Spülen und Marangoni-Trocknen eines Halbleitersubstrats.
Da die Geometrien von Halbleiterbauelementen fortlaufend kleiner werden, nimmt die Bedeutung der Ultrareinigungsbehandlung zu. Mit einer wässrigen Reinigung in einem Fluidbehälter (oder einem Bad), gefolgt von einem Spülbad (beispielsweise in einem gesonderten Behälter oder durch Austausch des Reinigungsbehälterfluids), erreicht man gewünschte Reinigungsniveaus. Nach dem Entfernen aus dem Spülbad bei fehlendem Einsatz einer Trocknungsvorrichtung würde das Fluid des Bades von der Substratoberfläche verdampfen und die Bildung von Schlieren, Flecken und/oder ein Belassen von Badresten auf der Oberfläche des Substrats verursachen. Eine solche Schlieren-, Flecken- und Rückstandsbildung kann danach Störungen des Elements verursachen. Dementsprechend wird viel Aufmerksamkeit den verbesserten Verfahren zum Trocknen eines Substrats gewidmet, wenn es aus einem wässrigen Bad entfernt wird.
Bei einem als Marangoni-Trocknen bekannten Verfahren wird ein Oberflächenspannungsgradient erzeugt, um Badfluid dazu zu bringen, von dem Substrat so wegzuströmen, dass das Substrat tatsächlich frei von Badfluid bleibt und dadurch Schlieren, Flecken und Rückstandsmarkierungen vermieden werden. Die Marangoni-Trocknung verwendet relativ kleine Mengen von IPA (Isopropylalkohol). Insbesondere wird während der Marangoni-Trocknung ein mit dem Badfluid mischbares Lösungsmittel auf einen Fluidmeniskus eingeführt, der sich bildet, wenn das Substrat aus dem Bad herausgehoben wird oder wenn das Badfluid an dem Substrat vorbei ablaufen gelassen wird. Der Lösungsmitteldampf wird längs der Oberfläche des Fluids absorbiert, wobei die Konzentration des absorbierten Dampfs an der Spitze des Meniskus höher ist. Die höhere Konzentration von absorbiertem Dampf führt dazu, dass die Oberflächenspannung an der Spitze des Meniskus niedriger als in der Masse des Badfluids ist, wodurch das Badfluid dazu gebracht wird, aus dem Trocknungsmeniskus zu der Badfluidmenge hinzuströmen. Eine solche Strömung ist als "Marangoni"-Strömung bekannt und kann dazu verwendet werden, eine Substrattrocknung zu erreichen, ohne dass Schlieren, Flecken oder Badrückstände auf dem Substrat bleiben.
Herkömmliche Marangoni-Trocknungssysteme sind in der US-A-5,660,642 und der EP-A-0 385 536 offenbart. Bei den Systemen wird ein Substrat in ein Fluidbad untergetaucht. Ein Dampf (beispielsweise ein Alkoholdampf), der mit dem Badfluid mischbar ist, wird mit einem Gasträger gemischt und dann über die Oberfläche des Fluidbads durch eine Vielzahl von Düsen geführt. Der Dampf mischt sich mit dem Fluidbad auf dessen Oberfläche und senkt die Oberflächenspannung des Fluidbads ab. Längs der Trennfläche von Luft/Flüssigkeit/Substrat bildet sich ein Fluidmeniskus, wenn das Substrat aus dem Fluidbad herausgehoben wird. Dieser Meniskus wird von der Oberflächenschicht gebildet und hat somit eine geringere Oberflächenspannung als die Masse des Fluidbads. Dementsprechend strömt Fluid von der Oberfläche des Substrats zur Badfluidmasse und lässt eine trockene Substratoberfläche zurück. Obwohl eine solche Vorrichtung Fluid von dem Substrat wirksam entfernt, wird eine beträchtliche Fluidmenge verbraucht, da das Badfluid nicht gefiltert und umgewälzt werden kann, um daraus den Trocknungsdampf zu entfernen. Deshalb muss das Badfluid häufig ausgetauscht werden, um einen ausreichenden Oberflächenspannungsgradienten an dem Trocknungsmeniskus aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist eine beträchtliche Zeit erforderlich, um ein Substrat von dem Reinigungsbad zu dem Spülbad zu überführen oder das Badfluid auszutauschen.
Deshalb besteht ein Bedürfnis für ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung, die die Gesamtzeit verringern, die für den Reinigungs-, Spül- und Trocknungsprozess erforderlich ist.
Diese Erfindung stellt ein automatisiertes Verfahren zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Substrat bereit, bei welchem ein erstes Substrat wenigstens teilweise in einem Behälter mit Fluid untergetaucht wird, das erste Substrat aus dem Fluid herausgehoben wird, ein Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats gesprüht wird, wenn das Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, und der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zugeführt wird, wobei ein Behälter mit Fluid bereitgestellt wird, der einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, ein erstes Substrat wenigstens teilweise in den ersten Abschnitt des Behälters untergetaucht wird, das erste Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters gereinigt wird, das erste Substrat aus dem ersten Abschnitt des Behälters in den zweiten Abschnitt des Behälters mit einer Transporteinrichtung transportiert wird, das Substrat aus dem zweiten Abschnitt des Behälters zu einem Trocknungsbereich herausgehoben wird, die Transporteinrichtung zu dem ersten Abschnitt des Behälters zurückgeführt wird, nachdem der Eingriff des ersten Substrats mit der Transportrichtung gelöst worden ist, das Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats gesprüht wird, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, der Luft/Substrat/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zugeführt wird, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, in dem ersten Abschnitt des Behälters ein zweites Substrat aufgenommen wird, das zweite Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters gereinigt wird, das erste Substrat für ein Herausholen aus dem Trocknungsbereich in seiner Position festgelegt wird, das zweite Substrat zu dem zweiten Abschnitt des Behälters transportiert wird, das erste Substrat aus dem Trocknungsbereich herausgeholt wird und sich wenigstens ein Schritt bestehend aus der Aufnahme, dem Reinigen und dem Transportieren des zweiten Substrats wenigstens teilweise zeitlich mit dem Herausheben und Herausholen des ersten Substrats überlappt, was Anspruch 1 entspricht.
Die Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zum Spülen und Trocknen eines Substrats mit einem Behälter für ein Reinigungsfluid zum wenigstens teilweisen Untertauchen eines Substrats, mit einem Hubmechanismus, der funktionsmäßig mit dem Behälter zum Herausheben eines Substrats aus dem Fluid gekoppelt ist, mit einer Spülfluidquelle, die so angeordnet ist, dass sie der Oberfläche eines Substrats Spülfluid zuführt, wenn der Hubmechanismus das Substrat aus dem Reinigungsfluid heraushebt, wobei das Spülfluid das Substrat berührt, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, und mit einer Quelle für Trocknungsdampf bereit, die so angeordnet ist, dass sie der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdämpfe zuführt, wobei der Behälter einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, eine Transporteinrichtung zum Transportieren eines Substrats aus dem ersten Abschnitt des Behälters zum zweiten Abschnitt des Behälters vorgesehen ist, eine Steuereinrichtung programmiert ist, um das erste Substrat in einem ersten Abschnitt des Behälters wenigstens teilweise unterzutauschen, das erste Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters zu reinigen, das erste Substrat aus dem ersten Abschnitt des Behälters zu dem zweiten Abschnitt des Behälters über die Transporteinrichtung zu transportieren, das Substrat aus dem zweiten Abschnitt des Behälters zu einem Trocknungsbereich herauszuheben, die Transporteinrichtung zurück zum ersten Abschnitt des Behälters zu führen, nachdem der Eingriff zwischen dem ersten Substrat und der Transporteinrichtung gelöst ist, Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats zu sprühen, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zuzuführen, wenn das Substrat herausgehoben wird, ein zweites Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters aufzunehmen, das zweite Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters zu reinigen, das erste Substrat für das Herausholen aus dem Trocknungsbereich in einer Position festzulegen, das zweite Substrat zu dem ersten Abschnitt des Behälters zu transportieren und das erste Substrat aus dem Trocknungsbereich herauszuholen, und sich wenigstens ein Vorgang, bestehend aus der Aufnahme, dem Reinigen und dem Transportieren des zweiten Substrats, mit dem Herausheben und Herausholen des ersten Substrats wenigstens teilweise zeitlich überlappt, was mit Anspruch 23 übereinstimmt.
Sowohl die Spülfluidquelle als auch die Quelle für den Trocknungsdampf haben vorzugsweise entweder eine fächerartige Anordnung von Düsen oder eine einzige linienförmige Düse. Die Trocknungsdampfdüse kann jedoch auch eine passive Quelle aufweisen, beispielsweise einen mit dem Trocknungsfluid gefüllten Behälter, der längs des Durchgangs von der Spülfluidquelle zu der Trocknungskammer so angeordnet ist, dass Trocknungsdämpfe zu der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche diffundieren. Die Spülfluiddüsen und die Trocknungsfluiddüsen können sich sowohl längs der Vorderseite als auch der Rückseite des Substrats erstrecken und dadurch beide Seiten des Substrats gleichzeitig spülen und trocknen.
Die aktive Zuführung von Trocknungsdämpfen über Trocknungsdampfdüsen bietet eine straffe Kontrolle über die Konzentration der Trocknungsdämpfe an dem Trocknungsmeniskus. Im Gegensatz zu anderen Marangoni-Trocknern in Badform sorgt die vorliegende Erfindung für eine kontinuierliche Zuführung von frischem Spülfluid, das im Gegensatz zu den eher stehenden Badfluiden keine damit gemischte Trocknungsdämpfe hat. Somit ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung ein größerer Oberflächenspannungsgradient zwischen dem Trocknungsmeniskus und dem Rest des Spülfluidstroms. Der größere Oberflächenspannungsgradient steigert die Geschwindigkeit der Marangoni-Trocknung. Besonders wichtig ist, dass, da weniger Fluid zum Besprühen der gesamten Oberfläche eines Substrats beim Untertauschen des Substrats erforderlich ist, die Verwendung der Spülfluiddüsen den Fluidverbrauch verglichen mit herkömmlichen Marangoni-Trocknern in Badform beträchtlich verringert.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, den angehängten Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
1A ist eine Seitenansicht eines Reinigungs-/Trocknungssystems, das nach der vorliegenden Erfindung gestaltet ist.
1B ist eine Vorderansicht eines Reinigungs-/Trocknungssystems von 1A.
1C ist eine Nahansicht einer Substratfläche und zur Beschreibung des Trocknungsvorgangs der vorliegenden Erfindung zweckmäßig.
2A bis 2D sind aufeinander folgende Seitenansichten des Reinigungs-/Trocknungssystems von 1A und 1B und zum Beschreiben des erhöhten Durchsatzes bei der vorliegenden Erfindung zweckmäßig.
1A und 1B sind eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines bevorzugten Reinigungs-/Trocknungssystems 11, das nach der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Das bevorzugte Reinigungs-/Trocknungssystem 11 hat einen Behälter 13 für Reinigungsfluid. Der Behälter 13 hat zwei Abschnitte, nämlich einen Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a und einen Substratspülabschnitt 13b. Zum Transportieren eines Substrats S von dem Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a zu dem Substratspülabschnitt 13b ist eine Substrattransporteinrichtung 14 funktionsmäßig angeschlossen. Die Substrattransporteinrichtung 15 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie das Substrat S vertikal längs ihrer Seiten hält, wie es in 1B gezeigt ist. Dadurch kann ein Hubmechanismus 17 in dem Substratspülabschnitt 13b des Behälters 13 nach oben zwischen einer ersten und einer zweiten Halteseite 15a, 15b der Substrattransporteinrichtung 15 ausfahren und das Substrat S dazwischen anheben.
In dem Spülabschnitt 13b ist ein erstes Paar von Schienen 16a, 16b permanent angebracht und für die Aufnahme des Substrats S angeordnet, wenn der Hubmechanismus 17 das Substrat S von der ersten und der zweiten Halteseite 15a, 15b des Substrathalters 15 abhebt. In einem Trocknungsgehäuse 19 ist ein zweites Paar von Schienen 18a, 18b permanent angeordnet und für die Aufnahme des Substrats S von dem ersten Paar von Schienen 16a, 16b vorgesehen.
Das Trocknungsgehäuse 19 ist über dem Substratspülabschnitt 13b des Behälters 13 so angeordnet, dass ein Substrat aus dem Substratspülabschnitt 13b in das Trocknungsgehäuse 19 angehoben werden kann. Das Trocknungsgehäuse 19 wird von einer Vielzahl von Wänden 19a bis 19e gebildet. Die äußere Seitenwand 19c hat eine abdichtbare Öffnung 21, durch welches das Substrat S abgeführt werden kann. Die innere Wand 19a des Trocknungsgehäuses 19 erstreckt sich so nach unten, dass sie teilweise in das in dem Behälter 19 vorhandene Fluid eintaucht. Das Trocknungsgehäuse 19 ist entweder in einem Stück mit dem Behälter 19 ausgebildet oder mit ihm abdichtend über die äußere Seitenwand 19c verbunden. Die Wände 19a bis 19e können eine Vielzahl von Löchern (nicht gezeigt) zum Abführen von Restdämpfen in ein Abführsystem (nicht gezeigt) enthalten.
In dem Trocknungsgehäuse 19 ist eine Spülfluidzuführung mit einem oder mehreren Spülfluiddüsen 23 angeordnet, um Spülfluid über den gesamten horizontalen Durchmesser des Substrats S aufzusprühen, wenn das Substrat S aus dem Substratspülabschnitt 13b angehoben ist, während eine Trocknungsdampfzuführung mit einem oder mehreren Trocknungsdampfdüsen so angeordnet ist, dass Trocknungsdampf über den gesamten horizontalen Durchmesser des Substrats S strömt, wenn das Substrat S aus dem Substratspülabschnitt 13b herausgehoben ist. Die Trocknungsdampfdüsen 25 sind vorzugsweise so angeordnet, dass der Trocknungsdampf von dem Spülfluid von einer Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche 27 absorbiert wird, wie es in 1C gezeigt ist. Zum Erreichen einer solchen Absorption trifft der Trocknungsdampfstrom vorzugsweise auf das Substrat S 1 mm bis 5 mm über der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche 27. Wie ebenfalls in 1C gezeigt ist, bildet die Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche 27 vorzugsweise einen Meniskus (der von dem gestrichelten Kreis "M" umschlossen ist), der die Marangoni-Trocknung erleichtert.
In dem Trocknungsgehäuse 19 ist ein zweites Paar von Schienen 18a, 18b positioniert, um einen trockenen Abschnitt (d.h. einem Abschnitt, der durch das Spülfluid und Trocknungsdampfsprühung hindurchgegangen ist) des Substrats S zu kontaktieren und dadurch das Substrat S von dem Hubmechanismus 17 aufzunehmen. Zurückziehbahre Positionierstifte 22a, 22b greifen an den Substraten in der obersten Position an und halten das Substrat S in einer festgelegten Stellung, so dass eine Wafer-Handhabungseinrichtung (nicht gezeigt) das Substrat S aus dem Trocknungsgehäuse 19 in wiederholbarer Weise entfernen kann.
Die Spülfluiddüsen 23 und/oder die Trocknungsdampfdüsen 25 sind mit einer Steuerung 31 gekoppelt, die so programmiert ist, dass sie das Spülfluid und/oder den Trocknungsdampf dadurch erhält, dass die selektiv äußersten Düsen in dem Spülfluid und/oder Trocknungsdampfreihen abgeschaltet werden, während die untere Hälfte des Substrats S daran vorbeigeht. Die Steuerung 31 kann auch mit dem Hubmechanismus 17, mit den Positionierstiften 22a, 22b und mit der Substrattransporteinrichtung 15 gekoppelt werden und ist so programmiert, dass sie diese Funktionen ausführen, die nachstehend unter Bezug auf 2A bis 2D beschrieben werden.
2A bis 2D sind aufeinander folgende Seitenansichten des bevorzugten Reinigungs-/Trocknungssystems 11 von 1, die für das Beschreiben des Betriebs des erfindungsgemäßen Reinigungs-/Trocknungssystems 11 und den dadurch erreichten erhöhten Durchsatz nützlich sind. Wie in 2A gezeigt ist, befindet sich die Substrattransporteinrichtung 15 anfänglich in einer zurückgezogenen Position in dem Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a des Behälters 13, während ein Substrat S in die Substrattransporteinrichtung 15 über eine Waferhandhabungseinrichtung (nicht gezeigt) abgesenkt wird.
Das Substrat S wird in dem Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a durch megasonische Energie megasonisch gereinigt, die von einem oder mehreren Wandlern D emittiert wird, die in dem Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a angeordnet sind. Um eine gleichförmige Reinigung über der gesamten Oberfläche des Substrats S zu erleichtern, kann das Substrat S über Rollen (nicht gezeigt) gedreht werden. Wenn das Substrat S sauber ist, fährt die Substrattransporteinrichtung 15 aus und trägt das Substrat S in den Substratspülabschnitt 13b des Behälters 13, wie es in 2B gezeigt ist.
Der Hubmechanismus 17 fährt hoch, berührt den unteren Rand des Substrats S und hebt das Substrat S langsam aus dem Fluid heraus (2C). Das Substrat S wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit angehoben, die der vertikalen Geschwindigkeitskomponente des Spülfluids, das von der Spitze des Meniskus M abströmt, entspricht oder kleiner als diese Geschwindigkeit ist.
Wenn das Substrat S die Oberseite des Fluids erreicht, werden die Spülfluiddüsen 23 eingeschaltet und beginnen Spülfluid so zu versprühen, dass das Substrat S mit dem Spülfluid sofort in Kontakt gebracht wird, wenn es aus dem Bad herausgehoben wird, und somit nicht trocknet (beispielsweise über Verdampfung), bevor es die Trocknungsdampfdüsen 25 erreicht. Der Durchsatz des aufgesprühten Spülfluids wird gesteuert, um zu verhindern, dass Spülfluid in oder über den Trocknungsdampfsprühstrahl spritzt.
Sobald das Substrat S die Spülfluidstrahlen aus den Spülfluiddüsen 23 schneidet, werden die Trocknungsdampfdüsen 25 eingeschaltet, die einen Trocknungsdampfstrom auf den Spülfluidmeniskus M richten, der sich auf der Oberfläche des Substrats S bildet. Die Trocknungsdämpfe werden von dem Spülfluid absorbiert, wodurch sich die Oberflächenspannung des Spülfluids absenkt und eine Marangoni-Strömung von dem Meniskus aus zu der Masse des Spülfluids hin induziert wird. Die Marangoni-Strömung trocknet dabei die Substratoberfläche, die frei von Schlieren, Flecken und/oder Reinigungsfluidrückstand bleibt.
Wenn der Hubmechanismus 17 das Substrat S in das Trocknungsgehäuse 19 anhebt, geben die erste und zweite Halteseite 15a, 15b der Substrattransporteinrichtung 15, gefolgt von dem ersten Paar von Schienen 16a, 16b, einen Stabilisierungskontakt längs der Ränder des Substrats S. Nachdem sich das Substrat S von den Halteseiten 15a, 15b der Transporteinrichtung 15 löst, wird die Transporteinrichtung zum Aufnahme- und Reinigungsabschnitt 13a des Behälters 13 zurückgeführt und ist für die Aufnahme und Reinigung des nächsten Substrats bereit. Das erste Paar von Schienen 16a, 16b hält das Substrat S unter der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche 27. Der trockene Teil des Substrats S wird von dem zweiten Paar von Schienen 18a, 18b geführt und gehalten, wenn das Substrat S in das Trocknungsgehäuse 19 eintritt. Der Spalt zwischen dem ersten Paar von Schienen 16a, 16b und dem zweiten Paar von Schienen 18a, 18b reicht für die Aufnahme der Spülfluiddüsen 23 und der Trocknungsdampfdüsen 25 aus, so dass das Substrat trocken ist, wenn es auf das zweite Paar von Schienen 18a, 18b trifft (beispielsweise 5 mm bis 10 mm). Der Hubmechanismus 17 hebt das Substrat S weiter an, bis sein Bodenteil durch den Trocknungsmechanismus M (2C) hindurchgegangen ist. Wenn sich das Substrat S 3 mm bis 5 mm über den Positionierstiften 22a, 22b befindet, gibt die Steuerung die Positionierstifte 22a, 22b frei. Der Hubmechanismus 17 zieht sich zurück, das Substrat S senkt sich damit ab, bis das Substrat von den Positionierstiften 22a, 22b gehalten wird, die Spülfluid-Sprühstrahlen hören auf, und restliches Spülfluid wird an der Oberfläche des Substrats S durch den kombinierten Oberflächenspannungsgradienten durch einen Stoß von heißem Stickstoff getrieben, der auf den Boden 3 mm von dem Substrat über eine Düse (nicht gezeigt) 1 s bis 2 s lang aufgebracht wird. Danach wird das Substrat S aus dem Trocknungsgehäuse 19 über die abdichtbare Öffnung 21 entladen. Die Positionierstifte 22a, 22b halten die Z-Achsen-Koordinate des Substrats S in einer bekannten Position so fest, dass ein Entlade-Robot (nicht gezeigt) das Substrat S in wiederholbarer Weise herausführen kann.
Wenn das Substrat gespült und getrocknet ist, strömt das Spülfluid von dem Substrat in den Behälter 13, wo es sich mit dem Behälterfluid verbindet und in Überlaufwehre (nicht gezeigt) überfließt. Das Spülfluid könnte auch fortlaufend vom Boden des Behälters 13 eingeführt und über eine Heizung und einen Filter umgewälzt werden.
Wie in 2D gezeigt ist, zieht sich während der Zeit, während der das Substrat S in das erste Paar von Schienen 16a, 16b angehoben ist, die Substrattransporteinrichtung 15 in den Substrataufnahme- und -reinigungsabschnitt 13a zurück, während ein zweites Substrat S₂ in die Substrattransporteinrichtung 15 über eine Waferhandhabungseinrichtung (nicht gezeigt) geladen wird. Danach wird das zweite Substrat S₂ mit Megaschall gereinigt, während das erste Substrat S₁ gespült und getrocknet wird, bis sich der Hubmechanismus 17 zurückzieht. Wenn das Reinigen und Spülen in dem Aufnahme- und Reinigungsabschnitt 13a abgeschlossen ist, ist das Substrat S₂ bereit für den Transport zu dem Substratspülabschnitt 13b, während das erste Substrat S₁ aus dem Trocknungsgehäuse 19 über die abdichtbare Öffnung 21 entladen wird. Auf diese Weise wird der Durchsatz durch das erfindungsgemäße Reinigungs-/Trocknungssystem 11 erhöht, da sich die Lade- und Entladezeit, die herkömmliche Behältersysteme benötigen, mit der Zeit überlappen, die für die Behandlung (Reinigen, Spülen und Trocknen) erforderlich ist.
Die vorstehende Beschreibung offenbart lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, wobei jedoch für den Fachmann Modifizierungen der vorstehend offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens, die in den Rahmen der Erfindung fallen, leicht ersichtlich sind.
Das Reinigungsfluid kann SC1, entionisiertes Wasser oder eine Lösung mit für die Oberflächenreinigung eingestellten pH, usw. aufweisen. Das in dem Behälter enthaltene oder durch die Düsen aufgesprühte Spülfluid kann entionisiertes Wasser mit oder ohne einen Korrosionsunterbinder oder andere Lösungsmittel usw. aufweisen, während der Trocknungsdampf irgendein Dampf sein kann, der eine niedrige Oberflächenspannung hat, wenn er auf der Spülfluidoberfläche (IPA, usw.) kondensiert oder absorbiert wird. Wenn sich das Reinigungsfluid von dem Spülfluid unterscheidet, wird der Aufnahme- und Reinigungsabschnitt 13a abdichtbar von dem Spülabschnitt 13b durch ein abdichtbares Tor getrennt und das Reinigungsfluid wird in einen Speicherbehälter (nicht gezeigt) und den Aufnahme- und Reinigungsabschnitt 13a abgeführt, der mit Spülfluid gefüllt wird, bevor das Tor geöffnet wird. Obwohl es weniger bevorzugt ist, können die Wandler weggelassen werden, so dass nur Spülen und Trocknen ausgeführt wird, oder die Wandler können in den zweiten Abschnitt 13b des Behälters eingesetzt werden. Obwohl die Wandler längs des Bodens des Behälters positioniert gezeigt sind, können sie auch an anderen Stellen angeordnet werden. Schließlich sind die beschriebene Transporteinrichtung und der Hubmechanismus lediglich Beispiele; andere Mechanismen sind für den Fachmann leicht erkennbar.

Claims

Automatisiertes Verfahren zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Substraten, bei welchem – ein erstes Substrat wenigstens teilweise in einem Behälter mit Fluid untergetaucht wird, – das erste Substrat aus dem Fluid herausgehoben wird, – ein Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats gesprüht wird, wenn das Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, und – der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Behälter mit Fluid bereitgestellt wird, der einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, – dass ein erstes Substrat wenigstens teilweise in den ersten Abschnitt des Behälters untergetaucht wird, – dass das erste Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters gereinigt wird, – dass das erste Substrat aus dem ersten Abschnitt des Behälters in den zweiten Abschnitt des Behälters mit einer Transporteinrichtung transportiert wird, – dass das Substrat aus dem zweiten Abschnitt des Behälters zu einem Trocknungsbereich herausgehoben wird, – dass die Transporeeinrichtung zu dem ersten Abschnitt des Behälters zurückgeführt wird, nachdem der Eingriff des ersten Substrats mit der Transporteinrichtung gelöst worden ist, – dass Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats gesprüht wird, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, – dass der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zugeführt wird, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, – dass in dem ersten Abschnitt des Behälters ein zweites Substrat aufgenommen wird, – dass das zweite Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters gereinigt wird, – dass das erste Substrat für ein Herausholen aus dem Trocknungsbereich in seiner Position festgelegt wird, – dass das zweite Substrat zu dem zweiten Abschnitt des Behälters transportiert wird und – dass das erste Substrat aus dem Trocknungsbereich herausgeholt wird, – wobei sich wenigstens ein Schritt bestehend aus der Aufnahme, dem Reinigen und dem Transportieren des zweiten Substrats wenigstens teilweise zeitlich mit dem Herausheben und Herausholen des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass bei dem Zuführen von Trocknungsdampf zu der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche ein Trocknungsdampf zugeführt wird, der mit dem an der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche absorbierten Kühlfluid mischbar ist und eine Oberflächenspannung hat, die niedriger als die des Spülfluids ist, wodurch eine Marangoni-Strömung induziert wird, und – dass eine Marangoni-Trocknung der Oberfläche des ersten Substrats erfolgt, wenn das Substrat durch den Sprühnebel aus Spülfluid herausgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen des ersten Substrats in dem ersten Abschnitt des Behälters das Reinigen des ersten Substrats mit Megaschallenergie aufweist, wobei bei dem Reinigen des zweiten Substrats in dem ersten Abschnitt des Behälters das zweite Substrat mit Megaschallenergie gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Reinigen des ersten Substrats in dem ersten Abschnitt des Behälters das erste Substrat mit Megaschallenergie gereinigt wird und dass bei dem Reinigen des zweiten Substrats in dem ersten Abschnitt des Behälters das zweite Substrat mit Megaschallenergie gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zuführen von Trocknungsdampf zu einer Luft-/Substrat-/Fluid-Trennfläche, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, Trocknungsdampf über eine lineare Düse zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zuführen von Trocknungsdampf zu einer Luft-/Substrat-/Fluid-Trennfläche, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, der Trocknungsdampf über eine Vielzahl von Düsen zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Düsen aus der Vielzahl von Düsen selektiv ein- und ausgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse aus der Vielzahl von Düsen einen fächerförmigen Sprühnebel abgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Transportieren des ersten Substrats aus dem ersten Abschnitt des Behälters zum zweiten Abschnitt des Behälters das erste Substrat in einer horizontalen Richtung transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herausheben des ersten Substrats aus dem zweiten Abschnitt des Behälters zu einem Trocknungsbereich das erste Substrat in einen umschlossenen Trocknungsbereich herausgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Reinigen des ersten Substrats mit Megaschallenergie ein Wandler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat in dem zweiten Abschnitt des Behälters gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem umschlossenen Trocknungsbereich Dämpfe abgezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfe aus dem umschlossenen Trocknungsbereich über eine Vielzahl von Öffnungen in einer Seitenwand von ihm abgezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters über eine Vielzahl von Rollen gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahme des zweiten Substrats mit dem Herausheben des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Aufnehmen des zweiten Substrats mit dem Herausholen des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Reinigen des zweiten Substrats mit dem Herausheben des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Reinigen des zweiten Substrats mit dem Herausholen des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Transportieren des zweiten Substrats mit dem Herausheben des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Transportieren des zweiten Substrats mit dem Herausholen des ersten Substrats überlappt.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Herausheben des ersten Substrats aus dem zweiten Abschnitt des Behälters in einen Trocknungsbereich das erste Substrat in einen umschlossenen Trocknungsbereich herausgehoben wird.
Vorrichtung zum Spülen und Trocknen eines Substrats – mit einem Behälter (13) für ein Reinigungsfluid zum wenigstens teilweisen Untertauchen eines Substrats (S), – mit einem Hubmechanismus (17), der funktionsmäßig mit dem Behälter zum Herausheben eines Substrats aus dem Fluid gekoppelt ist, – mit einer Spülfluidquelle (23), die so angeordnet ist, dass sie der Oberfläche eines Substrats Spülfluid zuführt, wenn der Hubmechanismus das Substrat aus dem Reinigungsfluid heraushebt, wobei das Spülfluid das Substrat berührt, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, und – mit einer Quelle (25) für Trocknungsdampf, die so angeordnet ist, dass sie der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdämpfe zuführt, dadurch gekennzeichnet, – dass der Behälter einen ersten Abschnitt (13a) und einen zweiten Abschnitt (13b) hat, – dass eine Transporteinrichtung (15) zum Transportieren eines Substrats aus dem ersten Abschnitt des Behälters zum zweiten Abschnitt des Behälters vorgesehen ist, und – dass eine Steuereinrichtung (31) programmiert ist, um – ein erstes Substrat (S) in einem ersten Abschnitt (13a) des Behälters wenigstens teilweise unterzutauchen, – das erste Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters zu reinigen, – das erste Substrat aus dem ersten Abschnitt (13a) des Behälters zu dem zweiten Abschnitt (13b) des Behälters über die Transporteinrichtung (15) zu transportieren, – das Substrat aus dem zweiten Abschnitt (13b) des Behälters zu einem Trocknungsbereich (19) herauszuheben, – die Transporteinrichtung (15) zurück zum ersten Abschnitt (13a) des Behälters zu führen, nachdem der Eingriff zwischen dem ersten Substrat (S) und der Transporteinrichtung gelöst ist, – Spülfluid auf die Oberfläche des ersten Substrats zu sprühen, wenn das erste Substrat herausgehoben wird, wodurch eine Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche gebildet wird, – der Luft-/Substrat-/Spülfluid-Trennfläche Trocknungsdampf zuzuführen, wenn das Substrat herausgehoben wird, – ein zweites Substrat (S) in dem ersten Abschnitt (13a) des Behälters aufzunehmen, – das zweite Substrat in dem ersten Abschnitt des Behälters zu reinigen, – das erste Substrat für das Herausholen aus dem Trocknungsbereich in einer Position festzulegen, – das zweite Substrat zu dem ersten Abschnitt des Behälters zu transportieren, und – das erste Substrat aus dem Trocknungsbereich herauszuholen, – wobei sich wenigstens ein Vorgang bestehend aus der Aufnahme, dem Reinigen und dem Transportieren des zweiten Substrats mit dem Herausheben und Herausholen des ersten Substrats wenigstens teilweise zeitlich überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandler (T) zum Einführen von Megaschallenergie in den Behälter während des Reinigens vorgesehen ist.