DE4125195A1 - Reinigungsvorrichtung fuer halbleiterplaettchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsvorrichtung, um Teile aus Feststoffmaterialien, wie Glassubstrate und Scheiben- oder Plattensubstrate, zu reinigen, vor allem auf eine Reinigungsvorrichtung für Halbleiterplättchen.

Zum einschlägigen Stand der Technik zeigt die beigefügte Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt einer herkömmli­ chen Reinigungsvorrichtung für Halbleiterplättchen oder Wafer. Eine von Isoliermaterialien umschlossene Eiserzeu­ gungsanlage 1 wird durch eine Flüssigstickstoff-Zufuhr­ leitung 2 mit flüssigem Stickstoff gespeist. Auf diese Weise wird das Innere der Eiserzeugungsanlage 1 durch den verdampfenden Flüssigstickstoff gekühlt. Nachdem das Inne­ re der Erzeugungsanlage 1 ausreichend gekühlt ist, wird ultrareines Wasser in feinen Tröpfchen aus einer Sprüh­ düse 3 eingesprüht, so daß feine Eispartikel 4 erhalten werden. Diese in der Eiserzeugungsanlage 1 erlangten fei­ nen Eispartikel 4 werden mittels einer Strahldüse 5 in ein Reinigungsbad 10 ausgestoßen, und zwar werden die feinen Eispartikel unter hohem Druck mit Hilfe der Ejektormethode unter Anwendung eines Strahls von unter Druck stehendem Gas versprüht. Durch Blasen der feinen Eispartikel 4 gegen das von einem Wafer-Tragarm 6 gehaltene Wafer 7 werden dessen Flächen gereinigt. Gleichzeitig wird auf das Innere des Reinigungsbades 10 eine Saugwirkung durch ein Absauggebläse 9 ausgeübt, um ein Aufwärtsströmen des Strahls innerhalb des Reinigungsbades 10 zu verhindern.

Die beschriebene Halbleiterplättchen-Reinigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik weist jedoch den folgenden Nach­ teil auf.

Da der gesamte, in das Reinigungsbad 10 eingetragene Strahl in den Absaugkanal eingesogen werden muß, ist ein Absaug­ gebläse von großer Leistung erforderlich, d. h. das Absaug­ gebläse erhält große Abmessungen. Wird dagegen ein Absaugge­ bläse von kleiner Leistung verwendet, dann ist es unfähig, das in das Reinigungsbad eingestrahlte Mittel vollstän­ dig abzusaugen, so daß die feinen, von der Strahldüse ausge­ stoßenen Eispartikel zusammen mit Stäuben und Schmutzteil­ chen aufwärts geblasen werden, so daß sie wieder am Wafer zum Anhaften kommen.

Es ist insofern die primäre Aufgabe der Erfindung, eine Halbleiterplättchen- oder Wafer-Reinigungsvorrichtung zu schaffen, die, obgleich ein Absauggebläse von geringer Lei­ stung zur Anwendung kommt, imstande ist, ein Aufwärtsströmen des Strahls während des Ausstoßens der feinen Eispartikel zu verhindern und damit ein erneutes Anhaften von Stäuben an dem Wafer zu unterbinden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung durch eine Halbleiterplättchen-Reinigungsvorrichtung gelöst, die umfaßt: ein Reinigungsbad, eine Trageinrichtung, die das Halbleiterplättchen innerhalb des Reinigungsbades hält, eine Eiserzeugungsanlage, welche aus ultrareinem Wasser feine Eispartikel herstellt, und Strahleinrichtungen, die die feinen Eispartikel mittels eines unter hohem Druck ste­ henden Gases gegen das im Reinigungsbad durch die Tragein­ richtung gehaltene Halbleiterplättchen schleudern. Diese Reinigungsvorrichtung zeichnet sich aus durch eine Absauge­ kammer mit einem erweiterten Teil, die einen größeren Quer­ schnitt als das Reinigungsbad hat und an den stromabwärtigen Endabschnitt des Reinigungsbades anschließt, durch vom unte­ ren Endabschnitt des Reinigungsbades ausgehende, in die Ab­ saugekammer sich erstreckende Lenkplatten, die einen Strom der feinen Eispartikel vom Reinigungsbad in den erweiterten Teil der Absaugekammer leiten, und durch ein das Innere der Absaugekammer einer Saugwirkung aussetzendes Absauggebläse.

Vorzugsweise weist die Halbleiterplättchen-Reinigungsvor­ richtung eine von einer Seitenwand am stromabwärtigen Endab­ schnitt des Reinigungsbades einwärts vorspringende Sperrplat­ te auf, die einen aufwärts gerichteten Strom aus dem Reini­ gungsstrahl am Erreichen des Halbleiterplättchens hindert. Darüber hinaus besitzt die Reinigungsvorrichtung bevorzug­ terweise eine in der Seitenwand des Reinigungsbades auf der stromabwärtigen Seite der genannten Sperrplatte ausgebildete Absaugöffnung. Des weiteren wird bevorzugterweise eine das Innere des Reinigungsbades in dessen stromabwärtigem Ab­ schnitt durchquerende Strömungsregelplatte vorgesehen, die einen Strahlstrom innerhalb des Reinigungsbades kontrolliert, und diese Strömungsregelplatte wird vorzugsweise mit einer Mehrzahl von sich verjüngenden Löchern versehen, die einen kopfstehenden oder stromabwärts gerichteten kegelstumpfför­ migen Querschnitt haben.

Weitere Merkmale wie auch die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Be­ schreibung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Reini­ gungsvorrichtung für Wafer deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten, schematischen Schnitt einer Wafer- Reinigungsvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt der Strömungsregelplatte der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen, lotrechten Schnitt einer her­ kömmlichen Wafer-Reinigungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Eiserzeugungsanlage 1, die von Iso­ liermaterialien umschlossen ist, wird über eine Flüssigstick­ stoff-Zufuhrleitung 2 mit flüssigem Stickstoff gespeist. Durch Verdampfung dieses flüssigen Stickstoffs wird das Innere der Eiserzeugungsanlage 1 gekühlt, und nachdem im Inneren der Anlage 1 ein ausreichend gekühlter Zustand er­ reicht ist, wird von einer Sprühdüse 3 aus ultrareines Was­ ser in feinen Tröpfchen eingesprüht, so daß feine Eisparti­ kel 4 erhalten werden. Die auf diese Weise erlangten feinen Eispartikel 4 werden von der Erzeugungsanlage 1 zu einem Reinigungsbad 10 überführt und mittels einer Strahldüse 5 in dieses ausgestoßen, was mit Hilfe der Ejektormethode ge­ schieht, wobei ein Strahl von unter Druck stehendem Gas zur Anwendung kommt. Durch Blasen der feinen Eispartikel 4 unter hohem Druck gegen das von einem Wafer-Tragarm 6 ge­ haltene Wafer 7 werden dessen Flächen gereinigt. Zur selben Zeit wird das Innere des Reinigungsbades 10 durch ein Absaug­ gebläse 9 einer Saugwirkung ausgesetzt, um aufwärts gerich­ tete Ströme des Strahls innerhalb des Reinigungsbades 10 zu verhindern. Dieses Bad 10 hat einen rechteckigen Quer­ schnitt, wobei die zur Zeichnungsebene rechtwinkligen Seiten länger sind als die zur Zeichnungsebene parallelen Seiten. Ein Überführungs- oder Verschiebungsmechanismus 8 bewegt das Wafer 7 sowohl in horizontaler als auch vertikaler Rich­ tung, so daß die gesamte Oberfläche des Wafers 7 vollständig durch die feinen, gegen diese Fläche geschleuderten Eispar­ tikel gereinigt wird.

Eine Absaugekammer 11 mit einem gegenüber dem eigentlichen Reinigungsbad 10 größeren Querschnitt verlangsamt die Ge­ schwindigkeit des die feinen Eispartikel mit sich führenden Strahls. Der erweiterte oder expandierte Teil 11a hat einen großen rechteckigen Querschnitt und ist in horizonta­ ler Richtung zu der Seite hin erweitert, auf welcher die Strahldüse 5 mit Bezug zum Wafer 7 angeordnet ist. Die Ab­ saugekammer 11 schließt an das untere Ende des Reinigungs­ bades 10 an, und von diesem Ende des Reinigungsbades 10 aus erstrecken sich Führungs- oder Lenkplatten 12 in die Ab­ saugekammer 11, wobei diese Platten zueinander parallel in Richtung zum erweiterten Teil 11a hin gekrümmt sind, um den Strahl der feinen Eispartikel in diesen erweiterten Teil 11a zu leiten.

Am unteren Ende des Reinigungsbades 10 ist darüber hinaus eine Strömungsregelplatte 13 angeordnet, die das Innere des Bades 10 durchquert. Diese Strömungsregelplatte 13 ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Vielzahl von sich verjün­ genden Löchern 13a, die die Platte durchsetzen, versehen. Die Verjüngung dieser Löcher 13a verläuft in abwärtiger Richtung, d. h. vom Reinigungsbad 10 weg, wobei die Löcher 13a somit einen kopfstehenden, kegelstumpfförmigen Quer­ schnitt haben. Die Strömungsregelplatte 13 beeinflußt die Strömungsrichtung des Strahls innerhalb des Reinigungsbades 10 in Übereinstimmung mit der Haupt-Abwärtsströmung des Strahls, wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist.

In Seitenwänden des Reinigungsbades 10 sind unterhalb der von diesen Seitenwänden einwärts ragenden Sperrplatten 15, die sich kurz unterhalb der Strömungsregelplatte 13 befin­ den, Absaugöffnungen 14 ausgebildet. Wie der Fig. 1 zu ent­ nehmen ist, weisen die Sperrplatten 15 eine von den Seitenwän­ den zur Mitte hin gerichtete Abwärtsneigung auf, und diese Platten 15 verhindern, daß eine Aufwärtsströmung unter die­ sen das Wafer 7 erreicht.

Die Betriebsweise der Wafer-Reinigungsvorrichtung von Fig. 1 ist im Prinzip zu derjenigen der Vorrichtung von Fig. 3 gleichartig mit der Ausnahme, daß der Strahl inner­ halb des Reinigungsbades 10 durch das Absauggebläse 9 über die Absaugekammer 11 abgezogen wird. Im Fall der Wafer- Reinigungsvorrichtung von Fig. 1 verhindern die Absaugekam­ mer 11, die Lenkplatten 12 und die Strömungsregelplatte 13 wirksam, daß der Strahl innerhalb des Reinigungsbades 10 aufwärts strömt. Ferner verhindern die Sperrplatten 15 und die Absaugöffnungen 14, daß der von der Absaugekammer 11 zum Reinigungsbad 10 aufwärts strömende Strahl das Wafer 7 erreicht.

Die feinen, von der Strahldüse 5 zusammen mit einem unter hohem Druck stehenden Gas ausgestoßenen Eispartikel treten durch die Strömungsregelplatte 13 und werden dann von den Lenkplatten 12 in die Absaugekammer 11, die mit dem erwei­ terten Teil 11a versehen ist, geleitet, wobei die Geschwin­ digkeit des Strahls wirksam verlangsamt wird, so daß die Erzeugung eines Aufwärtsstroms unterbunden wird. Ferner wird die Strömung innerhalb des Reinigungsbades 10 in Übereinstimmung mit der Abwärtsströmung durch die Strömungsregel­ platte 13 kontrolliert. Auf diese Weise wird der Strahl rasch verlangsamt und zu einer ruhigen Abwärtsströmung eingestellt und stabilisiert. Als Ergebnis dessen kann ein Aufwärtsströmen des Strahls wirksam durch ein Absauggebläse 9 von relativ geringer Leistung verhindert werden. Darüber hinaus werden aufwärts gerichtete Strömungen des Strahls längs der inneren Seitenwände des Reinigungsbades 10, soll­ ten sie trotz des Vorhandenseins der Absaugekammer 11 und der Strömungsregelplatte 13 hervorgerufen werden, durch die Sperrplatten 15 abgefangen, um mit Hilfe der Absaugöff­ nungen 14 in den Seitenwänden unterhalb des Reinigungsbades abgeführt zu werden. Eine Aufwärtsströmung des Strahls aus der Absaugekammer 11 kann insofern nicht das Wafer 7 er­ reichen.

Claims (6)

1. Halbleiterplättchen-Reinigungsvorrichtung, die umfaßt:

• - ein Reinigungsbad (10),
• - eine Trageinrichtung (6), welche das Halbleiterplätt­ chen (7) innerhalb des Reinigungsbades hält,
• - eine Eiserzeugungsanlage (1), die aus ultrareinem Was­ ser feine Eispartikel (4) herstellt, und
• - Strahleinrichtungen (5), welche die feinen Eisparti­ kel (4) mittels eines unter hohem Druck stehenden Gases gegen das im Reinigungsbad (10) durch die Trageinrich­ tung (6) gehaltene Halbleiterplättchen (7) schleudern,

gekennzeichnet durch

• - eine Absaugekammer (11) mit einem erweiterten Teil (11a), die einen größeren Querschnitt als das Rei­ nigungsbad (10) hat und an den stromabwärtigen Endab­ schnitt des Reinigungsbades anschließt,
• - vom unteren Endabschnitt des Reinigungsbades aus­ gehende, in die Absaugekammer (11) sich erstreckende Lenk­ platten (12), die einen Strom der feinen Eispartikel (4) vom Reinigungsbad in den erweiterten Teil (11a) der Ab­ saugekammer leiten, und
• - ein das Innere der Absaugekammer (11) einer Saug­ wirkung aussetzendes Absauggebläse (9).

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von einer Seitenwand am stromabwärtigen Endab­ schnitt des Reinigungsbades (10) einwärts vorspringende Sperrplatte (15), die einen aufwärts gerichteten Strom aus dem Reinigungsstrahl am Erreichen des Halbleiterplätt­ chens (7) hindert.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in der Seitenwand des Reinigungsbades (10) auf der stromabwärtigen Seite der Sperrplatte (15) ausge­ bildete Absaugöffnung (14).

4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine das Innere des Reinigungsbades (10) in dessen stromabwärtigem Abschnitt durchquerende Strömungsregelplatte (13), die einen Strahlstrom inner­ halb des Reinigungsbades kontrolliert.

5. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungsregelplatte (13) mit einer Mehrzahl von in Strömungsrichtung sich verjüngenden Lö­ chern (13a) versehen ist, die einen kegelstumpfförmigen Querschnitt haben.