FR2814692A1 - Multifunctional modular chamber for processing, in particular cleansing, substrates immersed in liquid, for use in microelectronics - Google Patents

Multifunctional modular chamber for processing, in particular cleansing, substrates immersed in liquid, for use in microelectronics Download PDF

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Abstract

The device for cleaning substrates (11) in liquid-phase environment comprises a number of elements assembled so as to form a chamber equipped with an acoustic window (7) fastened in the bottom part (1), a ring (2) for distributing liquids associated with a system (3) for supporting the substrates, the body (4) constituted by four vertical or inclined walls, an upper ring (5) for recovering liquids, and a lid (6). The cleaning function is activated by ultrasound, the circulation of liquids, rinsing and drying. The acoustic window (7) is made of quartz or metal so to transmit acoustic vibrations which can be in the range from 25 kHz to 6 MHz, and the generation of ultrasound is by piezoelectric transducers bonded to the lower surface of acoustic window and connected by a cable to a variable frequency generator. The generated ultrasonic waves are in the form of a vertical beam and specifically orientated. The device can comprise a hot plate fastened in the bottom part. The dimensions and inclinations of walls can be modified by replacing a modular element having the same fastening ring. The walls can be equipped with a window generating ultrasonic waves in the form of a horizontal beam and specifically orientated. The system for distributing liquids comprises a collector (8), pipes (9) and openings (10).

Description

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ENCEINTE de NETTOYAGE MODULAIRE MULTIFONCTION
DESCRIPTION
La présente invention concerne la fabrication d' enceintes destinées au nettoyage de substrats immergés dans un liquide. Les dits substrats y subissent différents processus de traitement mettant en oeuvre différentes technologies utilisées pour le nettoyage par voie humide.
MULTIFUNCTIONAL MODULAR CLEANING ENCLOSURE
DESCRIPTION
The present invention relates to the manufacture of enclosures for cleaning substrates immersed in a liquid. Said substrates undergo different treatment processes using different technologies used for wet cleaning.

Le domaine technique de la présente invention est celui de la fabrication de dispositifs de nettoyage dans l'industrie de la microélectronique.  The technical field of the present invention is that of the manufacture of cleaning devices in the microelectronics industry.

Les bacs employés traditionnellement sont de conception monobloc. Ils sont difficiles à réparer ou à modifier en fonction des processus de nettoyage.  The trays traditionally used are of a one-piece design. They are difficult to repair or modify depending on the cleaning process.

La présente invention permet de palier à cet inconvénient et propose une enceinte, destinée à contenir les liquides de nettoyage, ayant une conception modulaire et pouvant réaliser plusieurs fonctions concomitamment ou successivement.  The present invention overcomes this drawback and provides an enclosure, intended to contain cleaning liquids, having a modular design and capable of performing several functions concomitantly or successively.

L'enceinte est composée en effet selon une première caractéristique d'un empilement de plusieurs éléments fixés entre eux par des vis, des emboîtements, ou tout moyen facile à démonter, et rendus étanches par des joints. Les éléments modulaires sont assemblés de bas en haut comme suit : d'abord le fond de bac (1), situé à la partie inférieure de l'enceinte, puis la bride intermédiaire (2) de distribution des liquides de nettoyage, associée au système de maintien (3) des substrats à nettoyer, puis le corps (4) de l'enceinte constitué de quatre parois verticales ou inclinées formant les murs, puis la bride supérieure (5) de récupération des liquides, et enfin le couvercle (6). Chacun des éléments est interchangeable et peut être modifié ou équipé de différentes fonctionnalités. The enclosure is in fact composed according to a first characteristic of a stack of several elements fixed together by screws, sockets, or any means that is easy to dismantle, and made watertight by seals. The modular elements are assembled from bottom to top as follows: first the tank bottom (1), located at the bottom of the enclosure, then the intermediate flange (2) for dispensing cleaning liquids, associated with the system holding (3) substrates to be cleaned, then the body (4) of the enclosure consisting of four vertical or inclined walls forming the walls, then the upper flange (5) for recovering liquids, and finally the cover (6) . Each of the elements is interchangeable and can be modified or equipped with different functionalities.

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Les matériaux utilisés seront compatibles avec les produits de nettoyage et les exigences de non contamination des substrats, tels que les matières plastiques, l'acier inoxydable, le quartz, ou des métaux revêtus d'un isolant plastique,....  The materials used will be compatible with cleaning products and the requirements of non-contamination of substrates, such as plastics, stainless steel, quartz, or metals coated with a plastic insulator, etc.

Selon des modes particuliers de réalisation :
Le fond de bac (1) peut être équipé d'une fenêtre acoustique (7) destinée à réaliser une activation ultra sonore des liquides de nettoyage. La fenêtre acoustique est réalisée avec une plaque spécifiquement usinée dans un matériau transmettant les vibrations acoustiques et compatible avec les liquides de nettoyage, en quartz ou en métal. Les fréquences utilisées peuvent varier de 25 kilohertz à 6 mégahertz. La génération des ultrasons ou des mégasons est réalisée par des céramiques piézoélectriques (14), collées sous la surface de la fenêtre acoustique, et reliées électriquement, par un câble (15), à un générateur (16) de puissance variable et de fréquence variable.
According to particular embodiments:
The bottom of the tank (1) can be equipped with an acoustic window (7) intended to carry out an ultrasonic activation of the cleaning liquids. The acoustic window is made with a plate specifically machined from a material that transmits acoustic vibrations and is compatible with cleaning liquids, quartz or metal. The frequencies used can vary from 25 kilohertz to 6 megahertz. The generation of ultrasound or megaons is carried out by piezoelectric ceramics (14), bonded under the surface of the acoustic window, and electrically connected, by a cable (15), to a generator (16) of variable power and variable frequency .

- Le fond du bac peut être, également constitué par une plaque chauffante en quartz ou en métal. - The bottom of the tank can also be formed by a quartz or metal heating plate.

- Le fond du bac peut être équipé d'une fenêtre acoustique doublée par une plaque chauffante. - The bottom of the tank can be fitted with an acoustic window lined with a heating plate.

- L'élément modulaire (2) réalise la distribution des liquides. Il est constitué d'une bride usinée et perforée afin de répartir les liquides dans l'enceinte. La rampe (8) est alimentée par le tube (9), elle distribue les différents orifices (10) de répartition des fluides de procédé.  - The modular element (2) distributes the liquids. It consists of a machined and perforated flange to distribute the liquids in the enclosure. The ramp (8) is supplied by the tube (9), it distributes the various orifices (10) for distributing process fluids.

Le système (3) assure le maintien des substrats, soit en contact direct, soit par un autre support, tel qu'un panier de manutention. The system (3) maintains the substrates, either in direct contact, or by another support, such as a handling basket.

- L'élément modulaire (2) de distribution des liquides peut être associé au système (3) de maintien des substrats (11).  - The modular element (2) for distributing liquids can be associated with the system (3) for holding the substrates (11).

Cette association permet de réaliser une bonne adéquation This association makes it possible to achieve a good match

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entre les substrats à traiter et l'organisation des flux du liquide du processus de nettoyage - Le corps (4) de l'enceinte est composé de quatre parois verticales ou inclinées. Il est fixé par une bride inférieure (12) et une bride supérieure (12). Chacune des parois peut être équipée, soit de fenêtres acoustiques identiques à celle du fond, soit de plaques chauffantes afin de chauffer le liquide de procédé.  between the substrates to be treated and the organization of the liquid flows of the cleaning process - The body (4) of the enclosure is made up of four vertical or inclined walls. It is fixed by a lower flange (12) and an upper flange (12). Each of the walls can be fitted either with acoustic windows identical to that at the bottom, or with heating plates in order to heat the process liquid.

La bride supérieure (5) de l'enceinte est conçue pour effectuer la récupération des liquides injectés par la bride de distribution. Elle permet de réguler par débordement le flux et le niveau du liquide de procédé. Un tuyau (13) évacue les liquides qui s'y déversent.  The upper flange (5) of the enclosure is designed to recover the liquids injected through the distribution flange. It allows overflow regulation and flow of the process liquid. A pipe (13) evacuates the liquids which flow into it.

Le couvercle (6) assure la fermeture de l'enceinte
L'enceinte ainsi réalisée autorise plusieurs fonctions (non limitatives) :-le nettoyage par immersion dans un produit chimique-le nettoyage avec recirculation et/ou régénération du produit-le nettoyage avec activation ultrasonique ou mégasonique-le chauffage-le rinçage- l'usinage chimique-la passivation-le séchage en phase gazeuse, en remplaçant les liquides par des gaz appropriés ou une très faible quantité de liquide en phase de vapeur saturante.-la combinaison de deux ou plusieurs fonctions....
The cover (6) closes the enclosure
The enclosure thus produced authorizes several functions (not limiting): -cleaning by immersion in a chemical product -cleaning with recirculation and / or regeneration of the product -cleaning with ultrasonic or megaonic activation -heating-rinsing- chemical machining-passivation-gas phase drying, replacing liquids with suitable gases or a very small amount of liquid in saturation vapor phase-the combination of two or more functions ....

Selon une caractéristique préférentielle de réalisation la fenêtre acoustique (7) sera usinée d'une manière spécifique et décrite ci après, afin de conférer au champ acoustique une étendue ou/et une direction optimale. En effet le collage des céramiques piézoélectriqueS (14) sur la face brute et plane de la fenêtre (7) permet d'obtenir un faisceau d'ondes acoustiques (20) dont la largeur est déterminée par l'épaisseur, de la céramique, de la colle et de la fenêtre. According to a preferred embodiment characteristic, the acoustic window (7) will be machined in a specific manner and described below, in order to give the acoustic field an optimal range and / or direction. Indeed, the bonding of piezoelectric ceramics (14) on the rough and planar face of the window (7) makes it possible to obtain a beam of acoustic waves (20) whose width is determined by the thickness, of the ceramic, of glue and window.

- par l'usinage (18), en épaisseur de la fenêtre (7), préalablement au collage il est possible d'agrandir  - by machining (18), in thickness of the window (7), before bonding it is possible to enlarge

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l'ouverture du faisceau d'ondes (19)-de même l'usinage de plans inclinés (21), sous la fenêtre, préalablement au collage permet une orientation privilégiée des faisceaux (22), (23) d'ondes acoustiques.  the opening of the wave beam (19) - likewise the machining of inclined planes (21), under the window, prior to bonding allows a privileged orientation of the beams (22), (23) of acoustic waves.

Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente en coupe le dispositif objet de l'invention. The accompanying drawings illustrate the invention: Figure 1 shows in section the device object of the invention.

La figure 2 représente l'enceinte en coupe, vue de dessus. Figure 2 shows the enclosure in section, seen from above.

La figure 3 représente en coupe le dispositif avec des parois inclinées sur l'élément (4). Elle représente également le montage d'une plaque chauffante (17) posée au dessus du fond (l) équipé d'une fenêtre acoustique. Figure 3 shows in section the device with inclined walls on the element (4). It also represents the mounting of a heating plate (17) placed above the bottom (l) equipped with an acoustic window.

La figure 4 représente la fenêtre acoustique (7) placée dans le fond (l), elle est reliée par un câble (15) au générateur (16). Figure 4 shows the acoustic window (7) placed in the bottom (l), it is connected by a cable (15) to the generator (16).

La figure 5 représente en coupe les parois (4) dont une au moins est équipée d'une fenêtre acoustique, de conception identique à la fenêtre du fond. FIG. 5 represents in section the walls (4) of which at least one is equipped with an acoustic window, of identical design to the bottom window.

La figure 6 représente en coupe la fenêtre acoustique avec, une céramique (14) collée sous la face inférieur et une représentation du faisceau d'ondes acoustiques (20), ainsi qu'une céramique collée dans une rainure usinée (18) dans la face inférieure de la fenêtre et une représentation du faisceau acoustique (19) élargi. FIG. 6 represents in section the acoustic window with, a ceramic (14) glued under the lower face and a representation of the beam of acoustic waves (20), as well as a ceramic glued in a machined groove (18) in the face bottom of the window and a representation of the enlarged acoustic beam (19).

La figure 7 représente en coupe la fenêtre acoustique avec une céramique (14) collée sur un plan incliné (21) usiné sur la face inférieure de la fenêtre (7) et une représentation du faisceau acoustique (19) dévié En référence à ces dessins le dispositif constitue une enceinte dont les éléments modulaires peuvent être échangés et dans laquelle des substrats peuvent être traités avec liquides divers. Les procédés sont multipliés par les différentes fonctions modulaires. FIG. 7 represents in section the acoustic window with a ceramic (14) glued on an inclined plane (21) machined on the underside of the window (7) and a representation of the deflected acoustic beam (19). With reference to these drawings the device constitutes an enclosure whose modular elements can be exchanged and in which substrates can be treated with various liquids. The processes are multiplied by the different modular functions.

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A titre d'exemple non limitatif, l'enceinte aura des dimensions intérieures de l'ordre de 300 mm au cube.  By way of nonlimiting example, the enclosure will have internal dimensions of the order of 300 mm per cube.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement mais non limitativement destiné à l'industrie des semi conducteurs et au traitements par procédés humides des tranches (ou Wafer) de SILICIUM, d'ARSENURE de GALIUM,.... The device according to the invention is particularly but not limited to the semiconductor industry and for the treatment by wet processes of wafers (or Wafers) of SILICON, ARSENIDE of GALIUM, etc.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1) Dispositif de nettoyage en phase liquide caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments ( (1, 2, 3, 4, 5, 6) assemblés et modulaires pour réaliser une enceinte aux fonctions multiples. CLAIMS 1) Liquid phase cleaning device characterized in that it comprises several elements ((1, 2, 3, 4, 5, 6) assembled and modular to make an enclosure with multiple functions. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte peut être équipée d'une fenêtre (7) fixée sur le fond (l) générant des ondes ultrasoniques ou mégasoniques verticales en faisceau et spécifiquement orientées2) Device according to claim 1 characterized in that the enclosure can be equipped with a window (7) fixed to the bottom (l) generating vertical ultrasonic or megaonic waves in a beam and specifically oriented 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte peut être équipée d'une plaque chauffante fixée au fond (l)3) Device according to claim 1 characterized in that the enclosure can be equipped with a heating plate fixed to the bottom (l) 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte comporte des parois (4) dont les dimensions et l'inclinaison peuvent être modifiées par le remplacement d'un élément modulaire ayant les mêmes brides de fixation4) Device according to claim 1 characterized in that the enclosure comprises walls (4) whose dimensions and inclination can be modified by replacing a modular element having the same fixing flanges 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte comporte des parois verticales ou inclinées dont l'une au moins peut être équipé d'une fenêtre générant des ondes ultrasoniques ou mégasoniques horizontales en faisceau et spécifiquement orientées5) Device according to claim 1 characterized in that the enclosure has vertical or inclined walls, at least one of which may be equipped with a window generating horizontal ultrasonic or megaonic beam waves and specifically oriented 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte comporte une bride de distribution (2) pouvant associer le support des substrats (11) à la conception du système de distribution des fluides (8,9, 10)6) Device according to claim 1 characterized in that the enclosure comprises a distribution flange (2) which can associate the support of the substrates (11) to the design of the fluid distribution system (8,9, 10)
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