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DE4040131A1 - Treated semiconductor disc drying system - uses hot immersion bath with simultaneous raising of carrier and lowering of bath level - Google Patents

Treated semiconductor disc drying system - uses hot immersion bath with simultaneous raising of carrier and lowering of bath level

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Publication number
DE4040131A1
DE4040131A1 DE19904040131 DE4040131A DE4040131A1 DE 4040131 A1 DE4040131 A1 DE 4040131A1 DE 19904040131 DE19904040131 DE 19904040131 DE 4040131 A DE4040131 A DE 4040131A DE 4040131 A1 DE4040131 A1 DE 4040131A1
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DE
Germany
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bath
carrier
level
discs
lowering
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Withdrawn
Application number
DE19904040131
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German (de)
Inventor
Werner Rietmann
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SEMAX GmbH
Original Assignee
SEMAX GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SEMAX GmbH filed Critical SEMAX GmbH
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Publication of DE4040131A1 publication Critical patent/DE4040131A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The drying system uses a hot H2ODI bath into which a number of discs (12), supported in a carrier (10), are lowered. The discs (12) are maintained in defined relative positions via the carrier (10) during a given dwell time, after which the level in the bath is lowered and the carrier (10) is raised. The lowering of the level in the bath ensures that only the bottom edge of each disc (12) remains immersed, the discs (12) being removed from the carrier in this position. ADVANTAGE - Fully automated process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Werkstoffscheiben in einem ein Becken füllenden Bad, insbesondere von Siliziumscheiben in einem heißen H2O-DI-Bad, bei dem mehrere Scheiben als Horde in einen Träger eingesetzt, mit diesem in das Bad getaucht und im Bad selbsttätig vom Träger entfernt werden, wonach die Scheiben in der durch den Träger vorgegebenen Lage zueinander im Bad während des Arbeitsvorganges gehalten werden, nach einer Verweilzeit der Scheiben und des Trägers im Bad der Badspiegel abgesenkt wird, wonach der Träger angehoben wird und dabei die Scheiben zum Austragen aufnimmt.The invention relates to a method for drying material disks in a bath filling a basin, in particular silicon wafers in a hot H 2 O-DI bath, in which several disks are used as a tray in a carrier, immersed in the bath with the latter and in the bath are automatically removed from the carrier, after which the panes are held in the position specified by the carrier in relation to one another in the bathroom during the working process, after a period of time of the panes and the carrier in the bath, the bath level is lowered, after which the carrier is raised and the panes for Picks up.

Beim Herstellen von elektronischen Bauelementen werden die meisten auf Siliziumscheiben oder Substraten befindlichen Elemente in mehreren Arbeitsgängen behandelt. Typische Arbeitsprozesse sind: Belacken, Belichten, Entwickeln, Dotieren, Beschichten, sowie Ätzen und Reinigen.When manufacturing electronic components, the mostly on silicon wafers or substrates Elements treated in several steps. Typical Work processes are: coating, exposure, development, doping, Coating, etching and cleaning.

Während zum Ätzen, bedingt durch die sehr engen Geometrien der Bauelemente, heute hauptsächlich Plasmaätzverfahren und nicht mehr - wie ursprünglich - naßchemische Verfahren angewendet werden, erlangt die Reinigung der Scheiben eine immer wichtigere und kritischere Bedeutung.While for etching, due to the very tight geometries of the Components, mainly plasma etching today and not more - as originally used - wet chemical processes cleaning the windows is becoming more and more important and more critical meaning.

Die Reinigung der Scheiben erfolgt nach fast jedem vorhergegangenen Prozeßschritt. The windows are cleaned after almost everyone previous process step.  

Typische Reinigungsschritte sind:Typical cleaning steps are:

  • - organische und anorganische Filme entfernen- Remove organic and inorganic films
  • - Oxydfilme entfernen- Remove oxide films
  • - Komplexbildung von Schwermetallen entfernen- Remove complex formation of heavy metals
  • - Tiefenreinigung.- deep cleaning.

Diese Reinigungsprozesse finden meistens in Säure- oder Lösungsmittelbädern und anschließenden Spülbädern statt. In den Spülbädern werden die Träger mit den Si-Scheiben auf einen Leitwiderstand von ca. 18 M gespült. Bei diesem Wert wird signalisiert, daß die gespülten Träger und Scheiben sauber sind.These cleaning processes mostly take place in acid or Solvent baths and subsequent rinsing baths instead. In the Rinsing baths are the carrier with the Si discs on one Conductor resistance of approx. 18 M rinsed. At this value signals that the rinsed carriers and windows are clean.

Nach dem Spülen werden die Träger mit den Si-Scheiben getrocknet.After rinsing, the carriers with the Si disks are dried.

Die älteste und weitestverbreitete Methode ist das Trocknen in Zentrifugen, sogenannten Rinser Dryern. Dabei werden die Scheiben in einem Drehkorb fixiert und bei 1000-2000 U/min zentrifugiert. Da die Zentrifugen mechanische Verriegelungen und Drehdurchführungen haben, ist bei dieser Methode die Gefahr von Partikelgenerierung gegeben.The oldest and most widely used method is drying in Centrifuges, so-called rinsers dryers. The discs fixed in a rotating basket and at 1000-2000 rpm centrifuged. Because the centrifuges have mechanical interlocks and With this method there is a risk of rotating unions Given particle generation.

Ein weiteres - teures, aber sehr partikelarmes - Trocknungsverfahren wird in einem Isopropanol-Dampftrockner durchgeführt. Bei dieser Methode wird das Isopropanolbad beheizt, und die Scheiben werden oberhalb des Bades in der Dampfzone getrocknet. Als besonderer Nachteil haben sich hierbei die wegen der Explosionsgefahr erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen mit CO2-Löschern herausgestellt.Another - expensive, but very low-particle - drying process is carried out in an isopropanol steam dryer. In this method, the isopropanol bath is heated and the panes are dried in the steam zone above the bath. The safety precautions with CO 2 extinguishers, which are necessary because of the risk of explosion, have proven to be a particular disadvantage.

Bei einem anderen Verfahren werden die Scheiben in einem H2O-DI-hot Bad abgesenkt und mit einem automatischen Handler langsam aus dem heißen Bad gezogen; oberhalb des Bades werden die Scheiben in einem Träger eingesetzt. Diese Methode führt zu einer partikelarmen Trocknung, hat aber den Nachteil, daß die Entnahmevorrichtung bei automatischem Betrieb des Trocknungsprozesses für andere Aufgaben blockiert ist.In another method, the panes are lowered in an H 2 O-DI hot bath and slowly pulled out of the hot bath with an automatic handler; The panes are inserted in a carrier above the bath. This method leads to low-particle drying, but has the disadvantage that the removal device is blocked for other tasks during automatic operation of the drying process.

Um derartige Verfahren zu vereinfachen und Schlierenbildung zu unterbinden, wurde mit der DE-OS 39 08 753 das eingangs genannte Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Scheiben beim Eintauchen in das Bad vom Scheibenträger völlig getrennt und durch das heiße H2O-DI-Bad bei ca. 80°C erwärmt werden. Der Badspiegel wird nach dem Erwärmen der Scheiben und des Trägers im Bad unter diese abgesenkt, wozu man das DI-Wasser langsam über ein Ablaßventil aus dem Becken entleert. Die Scheiben sowie der Träger werden so getrocknet.In order to simplify such processes and to prevent streaking, DE-OS 39 08 753 proposed the method mentioned at the outset, in which the panes are completely separated from the pane carrier when immersed in the bath and are added by the hot H 2 O-DI bath approx. 80 ° C. The bath level is lowered after heating the panes and the support in the bath, for which purpose the DI water is slowly emptied from the pool via a drain valve. The panes and the carrier are dried in this way.

Bei diesem neuen Verfahren ist während eines automatisierten Prozesses der Handler bzw. die Austragsvorrichtung frei und kann für andere Aufgaben eingesetzt werden.This new process is automated during an Process the handler or the discharge device freely and can can be used for other tasks.

Der Grundgedanke der DE-OS 39 08 753, die Scheiben im Bad hordenweise ohne Träger anzubringen und vor der Entnahme den Badspiegel abzusenken, hat sich in der Praxis an sich sehr bewährt. Allerdings kann es geschehen, daß sich beim Absenken des Badspiegels im unteren Bereich des Scheibenumfanges Badtröpfchen bilden.The basic idea of DE-OS 39 08 753, the panes in the bathroom to be installed in hordes without a carrier and before removal Lowering the bathroom mirror has a lot in practice proven. However, it can happen that when lowering the Bath level in the lower area of the lens circumference form.

Zur Lösung der Aufgabe, solche Randerscheinungen zu vermeiden, wird nunmehr vorgeschlagen, den Badspiegel in einer ersten Stufe nur soweit abzusenken, daß der untere Bereich der Scheiben vom Bad benetzt wird und die Scheiben in diese Badspiegelhöhe vom Träger aufgenommen werden. Bevorzugt bestimmt der Badspiegel eine Sehne auf der Scheibenoberfläche, die ein umspültes Scheibensegment nach oben hin begrenzt. Die Höhe dieses Scheibensegments soll erfindungsgemäß etwa einem Viertel des Scheibenradius entsprechen oder geringer sein.To solve the problem of avoiding such side effects, is now proposed, the bathroom mirror in a first stage only to the extent that the lower area of the discs from Bath is wetted and the panes in this bath level from Carriers are included. The bath level preferably determines one  Tendon on the disc surface that is washed around Disc segment limited at the top. The amount of this According to the invention, the disk segment is said to be about a quarter of the Correspond to the disc radius or be smaller.

Dank der erfindungsgemäßen Steuerung der Badspiegelhöhe wird die Bildung der erwähnten Badtröpfchen gänzlich hintangehalten.Thanks to the control of the bath level height according to the invention Formation of the mentioned bath droplets completely stopped.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:Further advantages, features and details of the invention result derive from the following description of a preferred Embodiment and with reference to the drawing; this shows in:

Fig. 1 eine Schrägsicht auf einen Träger mit eingesetzten Scheiben als Halbfabrikaten; Figure 1 is an oblique view of a carrier with inserted discs as semi-finished products.

Fig. 2 eine schematische Wiedergabe eines Bades in einem Becken mit in diesem befindlichem Träger vor einem Arbeitsvorgang; Figure 2 is a schematic representation of a bath in a basin with a carrier located in it before an operation.

Fig. 3 ein Teil des vergrößerten Beckens nach Fig. 2 beim Absenken des Badspiegels nach dem in Fig. 2 dargestellten Arbeitsvorgang; FIG. 3 shows part of the enlarged basin according to FIG. 2 when the bath level is lowered after the work process shown in FIG. 2;

Fig. 4 ein Detail der Fig. 2, 3 in Schrägsicht. Fig. 4 shows a detail of FIGS. 2, 3 in an oblique view.

In Fig. 1 ist ein querschnittlich etwa H-förmiger Träger 10 für vertikal darin abstellbare Scheiben 12 aus Silizium, sogenannte Wafer, wiedergegeben, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur fünf der beispielsweise fünfundzwanzig Scheiben 12 zu erkennen sind; diese ruhen in Rillen 14 des Trägers 10, die im Bereich eines Durchbruches 16 an den Trägerseitenwänden 18 zu sehen sind.In Fig. 1 a cross-sectionally approximately H-shaped carrier 10 for vertical suppressible therein disks 12, reproduced from silicon, so-called wafer, for example, twenty-five discs 12 can be seen for the sake of clarity, only five; these rest in grooves 14 of the carrier 10 , which can be seen in the region of an opening 16 on the carrier side walls 18 .

Der Träger 10 wird automatisch oder von Hand mit den Scheiben 12 zur Durchführung einer Naßbehandlung in Sinkrichtung x in ein in einem Becken 20 befindliches und etwa 80°C heißes H₂O-DI-Bad 22 eingesetzt, und zwar in Abstand a von den Seitenwänden 21 des Beckens 20. Vom Boden 24 des Behälters 20 ragt - in einem Abstand b von der Seitenwand 21 des Beckens 20 - ein Block 26 auf, der in seiner rinnenartig konkaven Oberseite 28 mit nach oben offenen Einsatzschlitzen 30 ausgestattet ist. Dieser Block oder Rechen 26 der Breite e durchgreift beim Einsetzen des Trägers 10 in das Becken 20 einen bodenartigen Durchbruch 11 der Weite i dieses Trägers 10.The carrier 10 is used automatically or by hand with the disks 12 to carry out a wet treatment in the sinking direction x in an approximately 20 ° C hot H₂O-DI bath 22 located in a pool 20 , at a distance from the side walls 21 of the Basin 20 A block 26 protrudes from the bottom 24 of the container 20 at a distance b from the side wall 21 of the basin 20 and is provided in its groove-like concave upper side 28 with insert slots 30 which are open at the top. This block or rake 26 of width e passes through a bottom-like opening 11 of width i of this carrier 10 when the carrier 10 is inserted into the basin 20 .

Die Einsatzschlitze 30 des Trägers 10 nehmen die unteren Abschnitte des Scheibenumfanges 13 der eingetauchten Scheiben 12 auf, während der Träger 10 nach unten absinkt, bis die Scheiben 12 außer Kontakt zum Träger 10 sind.The insert slots 30 of the carrier 10 receive the lower portions of the disc circumference 13 of the immersed discs 12 , while the carrier 10 sinks down until the discs 12 are out of contact with the carrier 10 .

Nunmehr schließt ein bei 22 angedeutetes Zulaufventil für die Badflüssigkeit, und es öffnet sich ein Austragsventil 34. Neben diesem ist an einem Beckenüberlauf 36 eine Überlaufleitung 38 zu erkennen.An inlet valve for the bath liquid, indicated at 22, now closes and a discharge valve 34 opens. In addition to this, an overflow line 38 can be seen on a pool overflow 36 .

Bei geöffnetem Austragsventil 34 sinkt der Badspiegel 23 langsam ab, und der Wasserfilm wird über den Meniskus, der sich an den Trennstellen zu den Festkörpern bildet, abgestreift, d. h. die Substrate oder Scheiben 12 und der Träger 10 werden getrocknet. Das Absenken des Badspiegels 23 erfolgt in einer ersten Stufe gemäß Fig. 3 so, daß der Block oder Rechen 26 und das untere Scheibenende 12 e noch benetzt bleiben. Hierbei bestimmt der Badspiegel 23 auf der Scheibenfläche eine ein Segment 12 e begrenzende Sehne 27. Die Höhe n des Segmentes 12 e ist dabei kürzer als ein Viertel des Scheibenradius r. Durch das Umspülen dieses Segmentes 12 e mit Badflüssigkeit wird verhindert, daß beim Abheben der Scheiben 12 vom Rechen oder Block 26 am Scheibenumfang 13 Resttröpfchen entstehen.When the discharge valve 34 is open, the bath level 23 slowly sinks and the water film is stripped over the meniscus that forms at the separation points from the solids, ie the substrates or disks 12 and the carrier 10 are dried. The bath level 23 is lowered in a first stage according to FIG. 3 such that the block or rake 26 and the lower pane end 12 e remain wetted. Here, the bath level 23 determines a chord 27 delimiting a segment 12 e on the pane surface. The height n of the segment 12 e is shorter than a quarter of the disk radius r. By flowing around this segment 12 e with bath liquid is prevented from remaining 13 droplets occur during lifting of the disks 12 on the wheel periphery or from the rake block 26th

Dann wird der Träger 10 - bevorzugt mit einer automatischen Bewegungseinrichtung - nach oben bewegt, die Scheiben 12 werden vor dem endgültigen Verlassen des Heißwasserbades 22 in den Träger 10 zurückgeführt. Dazu wird der auf Anschlagleisten 25 des Behälterbodens 24 aufsitzende Träger 10 wieder aufwärts bewegt, wobei er die vom Block oder Rechen 26 aufragenden Scheiben 12 erneut aufnimmt, die dann mit dem automatisch in Entnahmeposition gebrachten Träger 10 aus dem Becken 26 gehoben werden können.The carrier 10 is then moved upward, preferably with an automatic movement device, and the panes 12 are returned to the carrier 10 before the hot water bath 22 is finally left. For this purpose, the carrier 10 seated on stop strips 25 of the container bottom 24 is moved upward again, again picking up the disks 12 which protrude from the block or rake 26 and which can then be lifted out of the basin 26 with the carrier 10 automatically brought into the removal position.

Die Höhe h des Rechens 26 ist größer bemessen als der Abstand q der Rillen von der Trägerfußsohle 15, so daß die beschriebene rinnenartige Oberseite 28 in vertikalem Abstand q zu den Rillen 14 des auf dem Boden 20 aufsitzenden Trägers 10 steht.The height h of the rake 26 is larger than the distance q of the grooves from the support foot sole 15 , so that the groove-like upper side 28 described is at a vertical distance q from the grooves 14 of the support 10 seated on the floor 20 .

Ist der Träger 10 entnommen und das Bad 22 abgelassen, kann das Becken 20 über das Zulaufventil 32 erneut gefüllt werden.Once the carrier 10 has been removed and the bath 22 has been drained, the basin 20 can be refilled via the inlet valve 32 .

Claims (3)

1. Verfahren zum Trocknen von Werkstoffscheiben in einem ein Becken füllenden Bad, insbesondere von Siliziumscheiben in heißem H2O-DI-Bad, bei dem mehrere Scheiben in einen Träger eingesetzt, mit diesem in das Bad getaucht und im Bad selbsttätig von diesem entfernt sowie in der durch den Träger vorgegebenen Lage zueinander im Bad gehalten werden, nach einer Verweilzeit der Scheiben und des Trägers im Bad der Badspiegel abgesenkt und anschließend der Träger angehoben wird, der dabei die Scheiben zum Austragen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Badspiegel nach der Verweilzeit so abgesenkt wird, daß der untere Bereich der Scheiben vom Bad benetzt wird und die Scheiben in dieser Badspiegelhöhe vom Träger aufgenommen werden.1. A method for drying material disks in a bath filling a basin, in particular silicon wafers in a hot H 2 O-DI bath, in which several wafers are inserted into a support, immersed in the bath with it and automatically removed from it in the bath, as well are held in the bath relative to one another by the carrier, after a period of time of the discs and the carrier in the bath the bath level is lowered and then the carrier which receives the discs for discharge is raised, characterized in that the bath level after the period of time is lowered so that the lower area of the panes is wetted by the bath and the panes are taken up by the wearer at this bath level. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufnehmen der Scheiben durch den Träger ein Segment der Scheiben vom Bad benetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Picking up the slices through the carrier is a segment of the Slices from the bathroom is wetted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Badspiegel so eingestellt wird, daß die von ihm bestimmte Sehne des Segmentes zum Scheibenumfang einen kürzeren Abstand aufweist als das Maß eines Viertels des Scheibenradius.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the bathroom mirror is set so that the by him certain chord of the segment to the disk circumference has a shorter distance than the dimension of a quarter of the Disk radius.
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