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Die
Erfindung betrifft die Halbleiterherstellung. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Lösungsmitteltrocknung von Oberflächen von Objekten,
z. B. Halbleiterscheiben, nach einer Naßbehandlung. Die Erfindung
betrifft außerdem
eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Bei
der Herstellung von Halbleiterscheiben erfordern verschiedene Verfahrensschritte
eine Berührung
der Scheiben mit Fluiden. Beispiele solcher Verfahrensschritte sind Ätzen, Photoresistentfernung und
Vordiffusionsreinigung. Häufig
sind die Chemikalien, die in diesen Schritten verwendet werden,
sehr insofern gefährlich,
als sie starke Säuren,
Laugen oder flüchtige
Lösungsmittel
aufweisen.
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Die
Ausrüstung,
die herkömmlicherweise
für eine
Berührung
von Halbleiterscheiben mit einem Prozeßfluid verwendet werden, besteht
aus einer Serie von Tanks oder Becken, in die mit Halbleiterscheiben
gefüllte
Kassetten eingetaucht werden. Eine solche herkömmliche Naßbehandlungsausrüstung hat verschiedene
Schwierigkeiten.
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Erstens
kann die Umsetzung der Scheiben von Tank zu Tank zur Kontamination
führen,
wobei die Kontamination für
mikroskopische Schaltungen, die in dem Herstellungsverfahren hergestellt
werden, besonders schädlich
ist. Zweitens müssen
die gefährlichen
Chemikalien und das deionisierte Wasser, die verwendet werden, durch
neue Lösungen
ersetzt werden, die normalerweise durch Ausgießen von Flaschen, durch chemische
Verteilung oder aus baulichen Vorrichtungen im Falle von deionisiertem
Wasser eingefüllt
werden. Die Chemikalien werden im allgemeinen von chemischen Firmen
hergestellt und an das Halbleiterherstellungswerk geliefert. Die
chemische Reinheit ist somit durch die Qualität des Wassers, das von den
chemischen Herstellerfirmen verwendet wird, durch die Behälter, die
für den
Transport und die Lagerung der Chemikalien verwendet werden, und
durch den Umgang mit der Chemikalie begrenzt.
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Während Chemikalien
altern, können
sie außerdem
durch Verunreinigungen aus der Luft und von den Scheiben kontaminiert
werden. Die Behandlung der letzten Charge von Scheiben vor einer
Fluidverjüngung
kann nicht so effektiv sein wie die Behandlung der ersten Charge
von Scheiben in einer neuen Lösung.
Eine ungleichmäßige Behandlung
ist ein großes
Problem bei der Halbleiterherstellung.
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Einige
der Fluidberührungsschritte
der Halbleiterherstellung sind die Entfernung von organischen Materialien
und Verunreinigungen von der Scheibenoberfläche. Beispielsweise ist es
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen üblich, eine
Photoresistbeschichtung auf einer Siliciumscheibe als Teil des Herstellungsverfahrens
aushärten
zu lassen. Diese Beschichtung aus Photoresist oder organischem Material
muß nach
der Behandlung wieder entfernt werden.
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US 4 902 350 offenbart ein
Verfahren zur Reinigung, Spülung
und Trocknung dünner
Scheiben, z. B. Siliciumscheiben oder anderer scheibenähnlicher
Substrate oder Elemente, wobei die Scheiben in einem warmen Wasserbad
gespült
werden, während
sie in einem herkömmlichen
mit Schlitzen versehenen Träger
bzw. Halter gehalten werden. Die Scheiben werden gereinigt und gespült, während sie durch
einen planaren Schallenergiestrahl in einem Wasserbad bewegt werden.
Die Trocknung der Scheiben wird durch langsames Herausheben der Scheiben
aus dem Wasserbad erreicht, so daß die Wasseroberflächenspannung
an der Oberfläche
des Wasserbades das Wasser von den zu spülenden Oberflächen der
Scheiben gleichmäßig und
effektiv abzieht.
US 4 967 777 betrifft
eine Vorrichtung zur Behandlung eines Objekts mit einer wäßrigen Flüssigkeit,
bei der das Objekt in die Flüssigkeit
in einem Tank eingetaucht wird, der Überlaufsteuerteile hat, die über den
Seitenflächen
des Tanks mit einem vorbestimmten Raum in einem Überlaufbereich der Flüssigkeit
versehen sind, wobei der Raum so strukturiert ist, daß der Überlauf
der Flüssigkeit
durch Kapillarwirkung abgeführt
wird.
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Aus
der US-A-4 967 761 und der EP-A-0 385 536 ist ein Verfahren zur
Trocknung von behandelten Halbleiterscheiben mittels organischem
Lösungsmittel
bekannt, wobei in beiden Dokuemnten gasförmige, mit Wasser vermischbare
Lösungsmittel
vorgeschlagen werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Trocknung von Oberflächen von
Objekten, z. B. Halbleiterscheiben, bereitzustellen, bei dem Streifen- oder
Punktbildung auf der Scheibenoberfläche minimiert wird, wodurch
eine höhere
Ausbeute möglich wird.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Trocknungsverfahren
für die
Oberflächen von
Objekten, z. B. Halbleiterscheiben, bereitzustellen, das keine Erzeugung,
Behandlung und Rückgewinnung
von großen
organischem Dampfmengen erfordert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Trocknungsverfahren
für die
Oberfläche
von Objekten, z. B. Halbleiterscheiben, mit reduzierter Verfahrenszeit
und reduzierter Scheibenhandhabung bereitzustellen.
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Die
Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
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1 ist eine schematische
Darstellung eines Schnittes einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Behandlung von Halbleiterscheiben mit einem Fluid.
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2 ist eine schematische
Darstellung eines Schnittes einer Vorderansicht des erfindungsgemäßen Tanks.
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3 ist eine auseinandergezogene
dreidimensionale schematische Darstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasdiffusors.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Lösungsmitteltrocknung
einer Halbleiterscheibe.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Verfahren
in der Vorrichtung gemäß 1 durchgeführt. Die
Behandlung erfolgt in einer mit einem Abzug versehenen Absaugnaßstation,
wobei eine richtige Ozonüberwachungs- und katalytische
Abbauausrüstung
an Ort und Stelle vorhanden ist. Resistbehaftete Scheiben oder andere Scheiben,
von denen organische Materialien zu entfernen sind, werden in den
Pro zeßtank 13 eingebracht,
der mit subambientem deionisiertem Wasser (1 bis 15 °C) gefüllt ist.
Der Tank arbeitet in einem Kaskadenmodus mit niedrigem Durchfluß (etwa
0,5 g/min), wobei eine Wasserzufuhrleitung 7 während der
Behandlung durch einen Kühlapparat 8 führt, um einen
kontinuierlichen deionisierten Kühlwasserstrom
zuzuführen.
Ozon vom Ozongenerator 6 wird durch eine Leitung 5 über einen
vor Ort befindlichen Diffusor 4 in den Tank diffundiert.
Die Resistentfernung ist zeitlich festgelegt, woraufhin das Ozon
abgeschaltet wird und die Scheiben mit der kontinuierlichen hohen
Durchflußmenge
(etwa 10 bis 15 g/min) des deionisierten Wassers gespült werden.
Die Abführleitung 12 wird
zu einer Rückgewinnung 10 deionisiertes
Wasser umgeleitet, und frisches deionisiertes Wasser wird zum Spülen aktiviert.
Nach einer zeitlich festgelegten ambienten deionisierten Wasserspülung können die
Scheiben wahlweise zusätzlich
mit warmem deionisiertem Wasser gespült werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt das Verfahren im Tank gemäß 2, der den Gasdiffusor gemäß 3 enthält. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß 1, der Tank gemäß 2 und der Gasdiffusor gemäß 3 zur Verwendung mit dem
ozonierten Wasserverfahren besonders bevorzugt werden, können sie
aber auch zur Durchführung jeder
Fluidbehandlung von Halbleiterscheiben verwendet werden. Insbesondere
können
die bisher bekannten Verfahren zur Entfernung von organischen Materialien
von Scheiben in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Tank verwendet
werden. Der Anmelder hat festgestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
verwendet werden kann, um bisher bekannte Verfahren effektiv durchzuführen, ohne
daß mehrere
Tanks notwendig sind. Außerdem
hat die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Fähigkeit,
Chemikalien vor Ort zu erzeugen, wodurch das Problem der Alterung
von Chemikalien und des Transports von gefährlichen Chemikalien von entfernten
Orten vermieden wird.
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Der
Tank 13 kann auch mit einer ultravioletten Lichtquelle 3 zur
Bestrahlung der Lösung
mit UV-Licht ausgestattet sein. Die UV-Quelle, mit 3 in 1 und 2 bezeichnet, kann an der Außenseite des
Tanks angeordnet oder vorzugsweise in den Tank eingetaucht oder über dem
Diffusor 4 angeordnet sein. Das UV-Licht kann verwendet
werden, um sauerstofffreie Radikale, Wasserstoffperoxid und Sauerstoffmoleküle aus dem
Ozon zu erzeugen, das zur Entfernung von organischen Materialien
auf den Scheiben 14 während
des Betriebs des erfindungsgemäßen Ozonwasserverfahrens
direkt in den Behandlungstank eingeperlt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Tank, wie in 4 gezeigt
ist, mit einem Deckel 157 zum Schließen des Tanks ausgestattet,
der eine Infrarotlichtquelle 159 hat, die im Deckel angeordnet ist.
Das Infrarotlicht kann verwendet werden, um die Trocknung der Scheibe
nach der Behandlung zu unterstützen.
Die Infrarotlichtquelle ist im Deckel so angeordnet, daß die Lichtquelle
im Tank über
dem Fluid ist, wenn der Deckel geschlossen ist, und nach unten in
das Fluid gerichtet ist.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Scheibentrocknung.
Zu Beginn des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahrens
wird die Scheibe vorzugsweise in ein wäßriges Spülbad (letztes Spülbad) getaucht,
das im Tank enthalten ist, der vorzugsweise mit dem Spülbad hydraulisch
gefüllt ist.
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Das
Spülbad
kann jede Art von Spülung
auf Wassergrundlage sein, die normalerweise nach dem Naßbehandlungsverfahren
von Halbleiterscheiben verwendet wird. Das bevorzugte Spülfluid ist
Wasser. Je nach Beschaffenheit der Oberfläche der zu spülenden Scheiben,
der Art der Kontamination, die auf der Oberfläche vorhanden ist, und der
Art der Prozeßchemikalien
(z. B. Reinigungs- oder Ätzfluide), die
abzuspülen
sind, können
jedoch auch andere Spülfluide
verwendet werden. Andere Spülfluide,
die verwendet werden können,
sind organische Lösungsmittel,
Gemische aus organischen Lösungsmitteln
und Wasser, Gemische aus organischen Lösungsmitteln und dgl. Es wird
bevorzugt, daß das Spülfluid Wasser
ist, das deionisiert und gefiltert worden ist, um ungelöste und
suspendierte Materie zu entfernen.
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Es
wird außerdem
bevorzugt, daß das
Spülfluid
in einer einzigen Phase, z. B. flüssig, mit den Scheiben in Berührung kommt
und im wesentlichen frei von Phasengrenzen ist, z. B.
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Gas/Flüssigkeitsgrenzflächen, die
auftreten, wenn Gasblasen in einer Flüssigkeit vorhanden sind. Partikel
können
an der Gas/Flüssigkeitsphasengrenze
agglomerieren. Diese Partikel können
an der Oberfläche
der Scheibe haften. Hydrophobe Partikel haben die Tendenz, sich
an solchen Grenzflächen
zu sammeln, und sie sind somit unerwünscht. Das Haften der Partikel
an der Oberfläche
der Scheibe ist jedoch auch eine Funktion der Zusammensetzung der Scheibenoberfläche. Eine
hydrophibe Scheibenoberfläche,
z. B. Siliciumdioxid, hat eine geringe Affinität zu hydrophoben Partikeln,
während
hydrophobe Oberflächen,
z. B. reines Silicium, hydrophobe Partikel anzieht.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Tank, z. B. der in 4 dargestellte,
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Der Tank gemäß 4 entspricht dem in 2, außer daß der Tank in 4 eine Extraausrüstung hat, um das Trocknungsverfahren
zu erleichtern. Die bevorzugte Vorrichtung zur Behandlung und Trocknung
der Halbleiterscheiben mit einem Fluid weist einen Tank zur Verwendung
in einer mit einem Abzug versehenen Absaugnaßstation auf. Der Tank 13 hat
eine Einrichtung 7, die mit dem Tank verbunden ist, zum
Einleiten von Fluid in den Tank, eine Einrichtung 15 zum
Halten mindestens einer Scheibe im Tank in Berührung mit dem Fluid, eine Einrichtung 153 zum
Abführen,
eine Einrichtung 154 zum Einleiten der oberen Schicht eines
organischen Trocknungslösungsmittels
und ein Überlaufwehr 1.
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Die
Einrichtung 15 zum Halten mindestens einer Scheibe im Tank
in Berührung
mit dem Fluid 152 kann irgendeine Einrichtung sein, die
dem Fachmann bekannt ist, zum Inberührungbringen einer Scheibe
mit einer Behandlungslösung,
wie oben beschrieben.
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Die
Einrichtung 154 zum Einleiten eines organischen Lösungsmittels
in den oberen Bereich des Tanks ist im allgemeinen eine Leitung,
die mit einem oberen Teil des Tanks verbunden ist, aber jede Vorrichtung
oder jedes Gerät,
das dem Fachmann bekannt ist, zum Einleiten eines Fluidstroms in
einen Tank kann verwendet werden. Das Fluid kann dem Tank 13 beispielsweise
durch Perfluoralkoxylvinylether(PFA)-Schläuche oder -Röhren, Polytetrafluorethylen(PTFE)-Schläuche oder -Röhren, Polyvinylidenfluorid(PVDF)-Schläuche oder
-Röhren
oder Quarzröhren
zugeführt
werden. Vorzugsweise werden PFA-Schläuche oder
-Röhren
verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind PFA-Schläuche mit
dem Tank durch eine konisch erweiterten Formteilverbindung verbunden.
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Die
Abführeinrichtung 153 ist
im allgemeinen eine Einrichtung, die dem Fachmann bekannt ist, zum
Abführen
von Fluid aus einem Tank. Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Abführeinrichtung 153 am
Boden des Tanks 13 angeordnet und weist eine Einrichtung
zum Steuern des Flüssigkeitsvolumens
auf, das aus dem Tank abgeführt
wird. Die Einrichtung zum Steuern des Volumens der Flüssigkeit,
die aus dem Tank abgeführt
wird, kann eine einfache Ventilanordnung oder irgendeine Vorrichtung sein,
die dem Fachmann bekannt ist.
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Man
beachte, daß das Überlaufwehr 1,
wie es in 4 dargestellt
ist, eine einzige Einschnittstruktur ist, die um die obere offene
Seite des Tanks 13 herumläuft. In einer Ausführungsform
ist das Überlaufwehr 1 mit
einer Einschnittabführeinrichtung
ausgestattet, die irgendein Typ eines Ablaufs sein kann, der dem
Fachmann bekannt ist, und zusätzlich
wahlweise ein Ventil aufweist. Die Einschnittabführeinrichtung 52 ist
in Fluidkommunikation mit einer organischen Trocknungslösungsmittelsammeleinrichtung 55,
die irgendeine Einrichtung zum sicheren Aufnehmen von organischen
Lösungsmitteln
sein kann, die dem Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise wird eine
Trocknungslösungsmittelsammeleinrichtung 55 verwendet.
Die Lösungsmittelsammeleinrichtung 55 kann
ein Auffangkanister sein, der vom Boden durch eine organische Lösungsmittelzuführeinrichtung 163 versorgt
wird. Die organische Lösungsmittelzuführeinrichtung 163 kann
als alternative Quelle für
ein organisches Trocknungslösungsmittel über der
Einrichtung zum Einleiten eines organischen Lösungsmittels 154 verwendet
werden, wenn der Auffangkanister mit dem organischen Trocknungslösungsmittel
gefüllt
ist.
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Ein
Auffangkanister, der vom Boden versorgt wird, wird bevorzugt, da
er eine Wasseransammlung im Kanister verhindert. Wenn ein Teil des
organischen Trocknungslösungsmittels
aus dem Tank überläuft, kann
Fluid aus dem Spülbad
in das Überlaufwehr und
schließlich
in den Lösungsmittelauffangkanister
eintreten. Während
der Stillstandsperiode scheiden sich das Spülbad und das organische Trocknungslösungsmittel
im Auffangkanister ab und bilden zwei Schichten im Kanister. Das
wäßrige Spülbad scheidet
sich am Boden des Auffangkanisters ab, und das organische Trocknungslösungsmittel scheidet
sich oben auf dem Spülbad
ab. Wenn im nächsten
Trocknungszyklus das Lösungsmittel
aus dem oberen Teil des Auffangkanisters (ähnlich einer Spritze) abgegeben
wird, könnte
ein Teil des Wassers im Auffangkanister zurückbleiben. Nach vielen Verwendungen
kann das Wasser schließlich
das Lösungsmittel
im Auffangkanister ersetzen, und das Trocknungsmittel kann versagen.
Um zu verhindern, daß sich
Wasser im Kanister ansammelt, wird das Fluid vom Boden über die
organische Lösungsmittelzuführeinrichtung 163 abgezogen.
Dadurch wird sichergestellt, daß das
gesamte Wasser nach jedem Zyklus aus dem Auffangkanister abgezogen
wird. Demzufolge wird das Lösungsmittel
so zum Tank geleitet, daß das
Lösungsmittel
vom Boden des Auffangkanisters über
die organische Lösungsmittelzuführeinrichtung 163 zugeführt wird,
aber vom Überlaufwehr 1 über die
Einschnittabführeinrichtung 52 in den
oberen Teil des Auffangkanisters zurückkehrt.
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Wie
oben ausgeführt,
sollte die Scheibe vollständig
in das Abschlußspülbad 152 eingetaucht sein.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sitzt
die Scheibe eingetaucht in einem hydraulisch gefüllten Tank, der mit dem wäßrigen Spülbad gefüllt ist.
Das wäßrige Spülfluid 152 wird
dann abgeführt, um
das Hinzusetzen des organischen Trocknungslösungsmittels zu ermöglichen.
Normalerweise wird ein Minimum von 0,5 Zoll oder mehr von der Abführeinrichtung 153 abgeführt. Der
obere Teil der Scheibe sollte jedoch vollständig im Spülfluid 152 eingetaucht bleiben.
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An
diesem Punkt wird das organische Trocknungslösungsmittel 150 dann
im oberen Teil des Tanks durch die Einrichtung 154 zum
Einleiten eines organischen Lösungsmittels
eingeleitet. Der Füllstand
des organischen Trocknungslösungsmittels, der
ausreicht, um die Scheibe zu trocknen, variiert je nach dem Lösungsmittel,
der Geschwindigkeit, mit der die Scheiben aus dem Bad herausgezogen
werden, der Temperatur des Bades und dem Druck über dem Bad. Normalerweise
ist ein Minimum von 0,5 Zoll Lösungsmittel
erforderlich. Je schneller die Scheibe aus dem Bad herausgezogen
wird, um so tiefer sollte die organische Trocknungslösungsmittelschicht
sein. Die Schicht variiert von einer Dicke von 10 mm für eine Scheibendurchgangszeit
von 10 s oder mehr bis zu einer Dicke von 18 mm für eine Scheibendurchgangszeit
von 2 bis 4 s. Das Volumen des Trocknungsfluids, das hinzugesetzt
wird, sollte dem Volumen des abgeführten Spülfluids entsprechen, so daß der Tank
hydraulisch voll bleibt und dabei den oberen Teil des Tanks 13 erreicht.
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In
einer Ausführungsform
tritt das Ablassen und Füllen
gleichzeitig auf, so daß der
Tank immer hydraulisch voll ist und der Füllstand des Gesamtfluids im
Tank konstant bleibt. Wie dem Fachmann bekannt ist, führt das
Mischen von organischen und wäßrigen Lösungen zu
einem Endvolumen, das sich vom Gesamtvolumen der ungemischten Komponenten
unterscheidet. Für
einen geeigneten Ausgleich dafür
sollte gesorgt werden.
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Um
das organische Trocknungslösungsmittel
vom Spülwasser
ohne zusätzliche
Extraktionsausrüstung
oder Lösungsmittelrückgewinnungs/Destillationssysteme
zu trennen, ist die Phasengrenze wichtig. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise
nicht mit dem wäßrigen Spülbad mischbar
und schwimmt auf der Oberfläche
des wäßrigen Spülbades.
Vorzugsweise werden Lösungsmittel
mit Löslichkeiten
unter 0,1 g/l in Wasser verwendet. Die Dichte des organischen Trocknungslösungsmittels
muß kleiner
sein als die Dichte des wäßrigen Lösungsbades.
Wenn die Dichte des wäßrigen Lösungsbades 1 ist,
muß demzufolge
die Dichte des organischen Trocknungslösungsmittels kleiner als 1
sein.
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Um
die flüchtigen
organischen Verbindungsemissionen (VOC-Emissionen) des Trocknungsverfahrens
zu reduzieren, hat das Lösungsmittel
vorzugsweise außerdem
einen niedrigeren Dampfdruck. Wenn das Lösungsmittel eine hohe Verdampfungsrate
hat, muß es
nicht nur nachgefüllt
werden, sondern erfordert auch ein Abnahmeeinrichtung, um das Gas zu
erfassen oder entweder zu verbrennen oder zu kondensieren und in
den Kreislauf zurückzuführen. In beiden
Fällen
bleibt das gewünschte
Lösungsmittel vorzugsweise
eine Flüssigkeit
bei Raumtemperatur und hat niedrige Verdampfungsraten. Das Ziel
ist es, Lösungs mittelverluste
während
der Behandlung zu minimieren (einschließlich flüchtige und flüssige Emissionen).
Ein Trocknungsmittel mit einer Emission von weniger als 0,5 lbs
pro Tag wird bevorzugt.
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Ein
weiteres wichtiges Kriterium bei der Wahl eines Lösungsmittels
ist die Sicherheit. Beispielsweise ist das Lösungsmittel vorzugsweise nicht
krebserregend. Demzufolge können
Alkohole und Aliphate gegenüber
Aromaten, z. B. Benzol, bevorzugt werden.
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Wenn
der nächste
Scheibenbehandlungsschritt nach der Trocknung ein Hochtemperaturdiffusionsschritt
ist, kann bevorzugt werden, eine kleine organische Schicht auf der
Oberfläche
der Scheibe zu belassen, da sie als Schutzbegrenzung für das darunterliegende
Substrat wirkt und im Diffusionsofen bei niedrigen Temperaturen
(200 bis 400 °C)
vor der Hochtemperaturabscheidung von Schichten (800 bis 1600 °C) leicht
entfernt wird. Wenn der nächste Scheibenbehandlungsschritt
ein Hochtemperaturdiffusionsschritt ist, muß das Lösungsmittel demzufolge nur
die oben ausgeführten
Kriterien erfüllen.
Insbesondere sollte das Lösungsmittel
für eine
gute Phasengrenze zwischen dem wäßrigen Lösungsbad
und den niedrigen VOC-Emissionen sorgen.
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Wenn
der nächste
Scheibenbehandlungsschritt nach der Trocknung eine Niedrigtemperatur-CVD-Beschichtung
ist, kann das Vorhandensein von Spuren von organischen Stoffen auf
der Oberfläche
der Scheibe schädlich
sein. Es kann unerwünschte
Nebenreaktionen, z. B. Siliciumcarbid, erzeugen, einen feinen Nebel
auf der Scheibe bei einer Polysiliciumablagerung zurücklassen
oder bewirken, daß sich
von der Scheibe aufgrund organischer Unverträglichkeit Metallschichten ablösen, z.
B. Wolframsilicid. Bei der Niedrigtemperatur-CVD-Beschichtung wird
daher bevorzugt, alle organischen Stoffe von den Scheibenoberflächen zu
entfernen. Dies kann erfolgen, indem die Scheibe durch die Lösungsmittelschicht
gezogen wird, um das Wasser zu verdrängen und die Scheiben dann
einer Ozongaszone, einem UV-Licht
und Infrarotwärme
auszusetzen. Dadurch werden jegliche Spuren einer organischen Restkontamination
oxidiert. Wenn der nächste
Scheibenbehandlungsschritt eine Niedrigtemperatur-CVD- Beschichtung ist,
wird demzufolge bevorzugt, ein organisches Trocknungslösungsmittel
zu verwenden, das aus verzweigten oder sauerstoffgesättigten
Verbindungen, z. B. Ethern und Ketonen, besteht, da sie schneller
im Ozon abgebaut werden als geradkettige Kohlenwasserstoffe. Daher
werden sowohl geradkettige als auch verzweigte Kohlenwasserstoffe
(aliphatische Kohlenwasserstoffe, Ketone und Ether) gegenüber aromatischen
Verbindungen und Kohlenwasserstoffen, die Stickstoff, Schwefel und
Halogene enthalten, bevorzugt.
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Das
Oxidationsverfahren kann erfolgen, ohne daß zusätzlicher Naßstationsraum einbezogen wird,
indem einfach ein Tunnel zwischen dem letzten chemischen Bad und
der Entladestation mit Ozongas installiert wird. Die Zeitdauer der
Periode, in der die Scheibe im Tunnel ist, kann gesteuert werden,
um sicherzustellen, daß die
Scheibe den Oxidationsgasen entsprechend ausgesetzt wird, um ein
vollständiges Entfernen
von organischen Resten zu erreichen (normalerweise zwischen 2 und
3 min). Wenn eine oxidfreie Oberfläche gewünscht wird, kann ein zusätzlicher
Gasschritt hinzugefügt
werden, bei dem am Ende des Tunnels ein wasserfreies HF-Gas zugeführt wird,
so daß die
Scheiben im HF-Gas gebadet werden. Das HF-Gas wird am Ende des Tunnels
zugeführt,
und die Scheiben werden im HF-Gas für 15 s gebadet, bevor sie in
den abgehenden Kassetten angeordnet werden.
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Angesichts
dessen kann die Wahl des Lösungsmittels
und die nachfolgende Behandlung drei verschiedene Oberflächenzustände erzeugen;
eine organische Schutzschicht, eine organisch freie Siliciumdioxidoberfläche (hydrophil)
oder eine organische freie Siliciumoberfläche (hydrophob).
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Beispiele
für bevorzugte
erfindungsgemäße organische
Lösungsmittel
sind Oktan, Dekan, 5-Hepten-2-1- und 2-Nonanon. Wenn eine Schutzschicht gewünscht wird,
werden Aliphate bevorzugt. Wenn eine kohlenstofffreie Oberfläche gewünscht wird, werden
sauerstoffgesättigte
Ketone bevorzugt. Das erfindungsgemäße organische Trocknungslösungsmittel
kann auch ein Einkomponenten- oder Mehrkomponentenlösungsmittel
sein. Lösungsmittel
mit Dampfdrücken
von weniger als 100 Pa bei Raumtemperatur werden bevorzugt. Unlösliche verzweigte Kohlenwasser stoffe
mit mehr als 5 Kohlenstoffen in der Kette und einer Dichte, die
kleiner ist als Wasser, werden bevorzugt. Das Lösungsmittel muß kein minimal
siedendes azeotropes Gemisch mit Wasser bilden. Lösungsmittel
mit Siedepunkten von 140 bis 200 °C
werden bevorzugt.
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Nachdem
das organische Trocknungslösungsmittel
hinzugesetzt worden ist, sind im Bad zwei Phasen vorhanden. Die
untere wäßrige Phase 152 besteht
aus dem Spülbad,
das nach dem oben ausgeführten
teilweisen Abführen
im Tank zurückbleibt.
Die obere organische Phase 150 besteht aus dem organischen
Trocknungslösungsmittel.
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Die
Scheibe wird dann aus der unteren wäßrigen Schicht 152 durch
die obere organische Schicht 150 herausgehoben, wobei das
Spülfluid
von der Oberfläche
der Scheibe an der Grenzfläche
zwischen der oberen und der unteren Schicht 151 verdrängt wird.
Die Erfindung verwendet keine Lösungsmitteldämpfe, um
die Trocknung zu erreichen. Obwohl möglicherweise auch andere Mechanismen
wirken, geht man davon aus, daß die
Phasengrenzfläche
zwischen dem organischen Trocknungslösungsmittel und dem wäßrigen Lösungsmittelbad
die Trocknung durch Verdrängung
des Wassers erleichtert. Organische Lösungsmittel haben eine geringe Affinität zu Silicium
und werden daher praktisch trocken gezogen. Die Oberflächenspannung
kann auch ein sekundärer
Effekt bei dieser Trocknungstechnologie sein.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Tankvorrichtung eine Hebeeinrichtung 155 zum
Herausnehmen des Endeffektors 15 auf, der die Scheiben
hält. Die
Hebeeinrichtung 155 können
zwei vertikale Hebeelemente sein (eines auf jeder Seite des Tanks
und mit Endplatten auf jeder Seite des Endeffektors verbunden).
Die Scheiben können
dann einem horizontalen Roboter übergeben
werden und zu einer Entladestation laufen.
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Die
Hebeeinrichtung 155 kann eine beliebige Zahl verschiedener
Hebeverfahren umfassen, die dem Fachmann für Scheibenhandhabung bekannt sind.
Eine solche Einrichtung ist im US-Patent 4 722 752 offenbart. Die Hebeeinrichtung
kann auch eine manuelle Hebeeinrichtung sein, wobei ein Griff am Endeffektor befestigt
ist. Das System ist jedoch vorzugsweise ein Robotersystem.
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Wenn
die Scheiben dem Flüssigkeitspegel verlassen
haben, dann wird bei einer Ausführungsform
der Erfindung das Wasser vom Boden des Tanks durch einen deionisierten
Wassereinlaß eingeleitet,
um ein kleines Volumen über
das Volumen des organischen Trocknungslösungsmittels hinaus überlaufen
zu lassen, das dem Überlaufwehr 1 zugeführt wird.
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Wenn
die Scheiben den Flüssigkeitspegel verlassen
haben, verdampft das auf den Scheiben zurückbleibende Trocknungslösungsmittel.
Der Verdampfungsvorgang kann durch Erwärmung oder irgendeine der oben
erwähnten
Nachbehandlungen, einschließlich
Einwirkenlassen von Ozongas, UV, IR und/oder HF, auf die Scheibe,
beschleunigt werden. Wenn die Scheibe aber dann aus der Flüssigkeit
entfernt worden ist, bleibt kein Wasser auf der Oberfläche der
Scheibe zurück.
Demzufolge ist die auftretende Verdampfung eine Verdampfung des
organischen Trocknungslösungsmittels
und keine Verdampfung von Wasser, da das gesamte Wasser von der
Oberfläche
der Scheibe verdrängt
worden ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das oben beschriebene IR-Licht in Verbindung mit dem Lösungsmitteltrocknungsverfahren
verwendet, wobei ein geeignetes Kohlenwasserstofflösungsmittel
auf das Fluid im Tank gebracht wird und die Scheiben langsam durch
die Lösungsmittelschicht
angehoben werden, so daß die
Lösungsmittelschicht
das Wasser von den Scheiben verdrängt. Jegliches Lösungsmittel,
das auf den Scheiben verbleibt, wird in dem Verfahren zur Erwärmung der
Scheiben unter Verwendung einer IR-Lampe bis zu etwa 150 °C ±30 °C und zum
Einleiten von Ozongas zur Oxidation der organischen Reste verdampft.
Das IR-Licht kann entweder an der Außenseite des Deckels 157 (vorzugsweise
aus Quarz) oder an der Außenseite
des Gastunnels 170, durch das die Scheiben nach dem Herausnehmen
aus dem Tank laufen, angeordnet sein.