DE19928572A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Tauchbehandlung von Halbleitern und anderen Einrichtungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Tauchbehandlung von Halbleitern und anderen Einrichtungen

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DE19928572A1
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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Halbleitereinrichtungen und anderen Werkstücken unter Verwendung einer wässrigen Spüllösung verwendet eine deoxygenierte wässrige Lösung. Die deoxygenierte wässrige Lösung wird erzeugt, indem die wässrige Spüllösung und ein Trägergas durch eine Entgasungseinrichtung (108) mit osmotischer Membran hindurchgeführt werden. Eine Reinigungskammer (34) ist ebenfalls beschrieben, um das Reinigungsverfahren auszuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Verarbeiten im Wasser verschieder Gegenstände, einschließlich das Tauchreinigen von Halbleiterwafern unter Verwendung deoxygenierter, wässriger Spüllösungen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wie hierin deutlich werden wird, richtet sich die vorliegende Erfindung auf die Behandlung im Wasser einer weiten Vielzahl kommerziell wichtiger Gegenstände, wie Flüssigkristallanzeigen, Flat-Panel-Anzeigen, Speicherplattenträger wie auch photographische Platten und Filme. Die vorliegende Erfindung hat im Gebiet von Halbleiterwafern sofortige wirtschaftliche Akzeptanz gefunden, insbesondere Wafer eines Typs, die schließlich durchtrennt werden, um eine Mehrzahl von elektronischen Einrichtungen zu bilden.
Während des Herstellverlaufs kommerzieller Halbleiterwafer werden Lagen unterschiedlicher Stoffe auf einer Oberfläche eines Waferblanks aufgebaut. Diese verschiedenen Lagen werden unter Verwendung einiger unterschiedlicher Ätztechniken verarbeitet, von denen jede zu einem Rückstand führt, der die weitere Herstellung der Einrichtung behindert. Es ist wichtig, daß solche Rückstände wirkungsvoll entfernt werden. Typischerweise werden die verschiedenen Typen von Rückstand mit Lösungsmitteln entfernt, die speziell für die besonderen Rückstände geeignet sind. Während solche Lösungsmittel im allgemeinen zum Entfernen von Rückständen wirkungsvoll sind, behindern auch auf den Oberflächen der Halbleitervorrichtung verbleibende Lösungsmittel die weiteren Herstellschritte der Vorrichtung.
Somit ist es wichtig, daß die Lösungsmittel von der Halbleitereinrichtung entfernt werden, und es ist bekannt, daß das Spülen mit Wasser ein wirkungsvolles Mittel zum Entfernen von Lösungsmittel ist. Jedoch haben sich die Stoffe für die Lagen von Halbleitereinrichtungen über die Jahre verändert und derzeit verwenden die Hersteller von Halbleitereinrichtungen Stoffe, die beim Kontakt mit Wasser einer Korrosion unterworfen sind. Bei den Bestrebungen, das Korrosionsproblem zu mindern, wurde Kohhlendioxidgas in das Spülwasser dispergiert, d. h. in Blasenform eingeführt, um den pH-Wert des Spülwassers teilweise herabzusetzen. Jedoch hat sich das blasenförmige Einbringen von Kohlendioxid in Wasserspülungen, die in der Herstellindustrie für Halbleitereinrichtungen verwendet werden, nur teilweise als wirkungsvoll herausgestellt, um das Maß an Korrosion herabzusetzen, und fügt weiterhin die Gefahr hinzu, daß kontaminierende Partikel in die Lösung eingeführt werden. In dem Bestreben, wachsende Korrosionsprobleme zu überwinden, hat die Herstellindustrie für Halbleitereinrichtungen zwischengeschaltete Spülschritte unter Verwendung nichtwässriger Spüllösungen untersucht. Jedoch haben sich solche nichtwässrige Lösungen als weniger wirkungsvoll als Spülwasser beim Entfernen von Lösungsmitteln herausgestellt, und Wafer werden noch immer üblicherweise trotz der Korrosionswirkungen mit Wasser gespült.
Beträchtliche Anstrengungen wurden unternommen, um das Maß des Inkontaktbringens eines Wafers, der Legierungen aus Kupfer und Aluminium enthält, mit Spülwasser zu verringern. Jedoch muß scheinbar der Aluminiumgehalt der Legierung beträchtlich verringert und möglicherweise eliminiert werden, um zukünftige Erfordernisse für ein verbessertes elektrisches Verhalten zu erfüllen, wodurch die Anfälligkeit der Materialien der Waferlagen gegenüber Korrosion auf auf ein höheres Maß als das derzeit erfahrene erhöht wird.
Ein Beispiel von Anstrengungen, um die Waferherstellung zu verbessern, beinhaltet das Entfernen von Sauerstoff, um das Oxidwachstum auf der Oberfläche von Halbleiterwafern zu verringern. Zum Beispiel richtet sich die Literatur, welche das PALL SEPAREL Modell EFM-530 Degasification Module beschreibt, an die Verringerung von gelöstem Sauerstoff in deionisiertem Wasser in einer Weise, welche potentielle Fehlstellen an Halbleitereinrichtungen, die durch die Bildung ungewünschter Oxidschichten verursacht werden, vermeidet. Wie in der Technik bekannt ist, bildet sich eine Oxidlage, wenn reines Silizium einer Sauerstoffquelle ausgesetzt wird, wie gelöstem Sauerstoff in einem Spülwasser oder einem anderen wässrigen Medium. Die Oxidlage kann die Oberfläche des Siliziums von hydrophob auf hydrophil verändern, ein unerwünschter Zustand in gewisser Hinsicht bei der Waferverarbeitung, wie bei Vordiffusions-Reinigungsverfahren. Demgemäß richtet sich das PALL Degasification Module an die Notwendigkeit, Spülwasser zu deoxygenieren, um die Bildung einer Siliziumdioxidschicht im Spülwasser zu vermeiden, nachdem der Wafer mit einer HF-Ätzlösung behandelt wird. Wie ersichtlich ist, besteht kein Zusammenhang zwischen dem Problem, an das sich das PALL Degasification Module richtet, mit Problemen, die beim Kontrollieren der Korrosion von Aluminium, wie dem Pitting (Grübchenbildung) und Ätzen auftreten, wie beim Verarbeiten von Wafers erfahren wurde, die auf ihrer Oberfläche Kupfer/Aluminiumstrukturen tragen. Während gelöster Sauerstoff auch vom Gesichtspunkt der Korrosion abzulehnen ist, betrifft das Korrosionsproblem nicht die Bildung unerwünschter Oxide. Es wird eine weitere, vollständigere Systemkontrolle über die Waferverarbeitung benötigt, um die Korrosion in Wafern, die Kupfer/Aluminiumaufbauten enthalten, zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reinigung für Halbleiterwafer unter Verwendung wässriger Lösungen vorzusehen, die in einer Weise behandelt werden, um eine Korrosion von Materialien der Halbleitereinrichtung, die auf Halbleitersubstraten in Lagen angeordnet sind, auszuschließen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reinigung des oben beschriebenen Typs vorzusehen, die wirkungsvoll sogar in relativ kleinen, hohlen Aufbauten ist, die auf einer Halbleiteroberfläche geformt sind, wie Vias.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wässrige Behandlung des oben beschriebenen Typs vorzusehen, der gelösten Sauerstoff aus einer wässrigen Lösung entfernt, während der pH-Wert der wässrigen Lösung geregelt wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Anordnungen für eine wässrige Behandlung vieler verschiedener Typen von Einrichtungen unter Verwendung einer herkömmlichen, leicht erhältlichen Ausstattung und unter Verwendung relativ kostengünstiger Verbrauchsmaterialien vorzuschlagen.
Wieder eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verarbeitungsanordnungen des oben beschriebenen Typs bereitzustellen, indem eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran verwendet wird und unter Verwendung eines Trägerfluids (vorzugsweise ein Gas), das aus einer oder mehreren Komponenten besteht, vorzugsweise zum Entfernen von Sauerstoff und, optional, einer pH-Regelung oder einer anderen chemischen Einstellung bezüglich der wässrigen Lösungen.
Diese und andere Aufgaben gemäß dem Prinzip in der vorliegenden Erfindung werden in einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Werkstückes bereitgestellt, umfassend
eine Reinigungskammer, die einen Hohlraum definiert, um das Werkstück aufzunehmen, und eine Einrichtungsöffnung, durch die das Werkstück in und aus dem Hohlraum heraus hindurchtritt;
eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, die einen Entgasungshohlraum begrenzt, wobei eine Membran den Entgasungshohlraum in erste und zweite Teile unterteilt, einen Einlaß für wässrige Lösung und einen Auslaß für wässrige Lösung, der dem ersten Teil zugeordnet ist, um wässrige Lösung in Kontakt zu einer Seite der Membran zu bringen, und einen Trägergaseinlaß und einen Trägergasauslaß, der dem zweiten Teil zugeordnet ist, um Trägergas in Kontakt zu der anderen Seite der Membran zu bringen;
und wobei der Auslaß für wässrige Lösung mit der Reinigungskammer gekoppelt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine vorderseitige Aufrißansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht derselben;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm derselben; und
Fig. 5 bis 8 zeigen eine Betätigungsabfolge.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie oben erwähnt wurde, hat die vorliegende Erfindung eine sofortige Anwendung im Gebiet der Herstellung von Halbleitereinrichtungen gefunden. Jedoch ist beim Bereitstellen von Verfahren und Vorrichtungen zum Ausführen kontrollierter Tauchverarbeitungsverfahren wie auch Bereitstellen von deoxidierten und/oder pH-geregelten wässrigen Lösungen die vorliegende Erfindung sofort auf einen weiten Bereich kommerziell wichtiger Betätigungen anwendbar, wie dem photographischen Verarbeiten von Platten, Filmen und Prints und die Herstellung von Flüssigkristall- und Flatpanel-Anzeigen, wie auch Gegenstände, die hochkomplizierte Oberflächenverarbeitungen benötigen, wie Festplattenspeichersubstraten. Wie unten deutlich werden wird, wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die Verarbeitung von Halbleiterwafern beschrieben werden, obwohl dem Fachmann deutlich werden wird, daß andere Typen von Werkstücken außer Halbleiterwafern und die Tauchverarbeitung außer das wässrige Reinigen und/oder Spülen von Halbleiterwafern ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung umschlossen ist.
Halbleiterwafer werden typischerweise hergestellt, indem eine geschichtete Reihe von Einrichtungen einstückig mit einem darunterliegenden Halbleiterrohling oder sogenannten "prime wafer" gebildet wird. Bei der Bildung jeder Lage muß der verarbeitete Wafer poliert und in Vorbereitung für den nächsten Beschichtungsschritt gereinigt werden. Mit den derzeit vorgehenden Änderungen bezüglich der Lagenmaterialien sind neue, anspruchsvolle Verarbeitungsprobleme entstanden. Im allgemeinen nehmen die Stückkosten einzelner Wafer dramatisch zu, und demgemäß führen selbst teilweise Ausschußexemplare von Wafern, die verarbeitet werden, zu einer teuren Strafe für den Waferhersteller. Ungewünschte Materialien, wie Kontaminationspartikel und Reststoffe, die mit dem Ätzen von Verbindungen oder Metallätzverfahren verbunden sind, können dazu führen, daß nachfolgende Beschichtungsverfahren versagen. Solche Reststoffe und Kontaminationspartikel, die mit diesen verbunden sind, werden üblicherweise unter Verwendung verschiedener Lösungsmittel entfernt. Die Lösungsmittel werden dann mit einer oder mehreren Spüllösungen entfernt, und die vorliegende Erfindung hat sofortige Akzeptanz beim Bereitstellen von wässrigen Lösungen (d. h. Lösungen, deren Zusammensetzung entweder ausschließlich oder vorherrschend aus Wasser besteht), zur Verwendung bei solchen Reinigungs- und insbesondere bei Spülverfahren gefunden.
Beschichtungsmaterialien (wie Aluminium/Kupferlegierungen und vorgeschlagene Strukturen ganz aus Kupfer), die stärker Korrosion ausgesetzt sind, wenn sie Wasserspülungen ausgesetzt werden, werden zunehmend verwendet. Es bestehen aber, wie allgemein anerkannt ist, deutliche Vorteile beim Verwenden wässriger Lösungen zum Spülen von Wafern. Zum Beispiel benötigen im Vergleich zu nichtwässrigen Spülungen (d. h. Spülungen, die nicht überwiegend aus Wasser bestehen), wie Isopropylalkohol (IPA) oder N-Methyl-Pyrrolidon (NMP), wässrige Spüllösungen weniger Investitionskosten, geringere Sicherheitsvorkehrungen und sind leichter entsorgbar, wenn ihre Lebensdauer abgelaufen ist, und für viele Typen herkömmlicher Lösungsmittel sind wässrige Lösungen die wirkungsvollsten Spülmittel zum Reinigen der verarbeiteten Waferoberflächen.
Bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde der Korrosionsmechanismus in Betracht gezogen, der typischerweise bei der Verarbeitung von Halbleiterwafern abläuft. Zum Beispiel wurde die Korrosion von Aluminium mit Bezugnahme auf die folgenden Oxidations-/Reduktionsreaktionen studiert.
4Al → 4Al3- + 12e- (Gleichung 1)
6H2O + 302 + 12e- → 12OH- (Gleichung 2)
4Al + 302 + 6H2O → 4Al(OH)3 (Gleichung 3)
4Al(OH)3 → 2Al2O3 + 6H2O (Gleichung 4)
Gleichungen 1 und 2 beschreiben die Reaktionen, welche die Bildung von Korrosion und die Korrosionsnebenprodukte, die in Gleichungen 3 und 4 wiedergegeben sind, antreiben. Wie hierin deutlich werden wird, ist es die Vorgehensweise der vorliegenden Erfindung, den Sauerstoffreaktanten zu entfernen. Weiterhin wird beobachtet, daß die Korrosionsraten durch den pH-Wert der wässrigen Lösung beeinflußt werden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl die pH-Kontrolle wie auch das Entfernen von Sauerstoff zu kombinieren, um eine kombinierte einstufige Behandlung der wässrigen Lösungen zu bilden, die mit den Wafern während der Verarbeitung in Kontakt gebracht werden.
Bezugnehmend nun auf Fig. 1 und 2 ist eine Waferbehandlungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 gezeigt. Die Vorrichtung 10 weist eine Verarbeitungskammer 12 auf, die von dem betreffenden Equipment umgeben ist, um ein Waferverarbeitungsverfahren zu bilden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist ein Roboter-Belade-/Entladebereich 14 neben oder über der Verarbeitungskammer angeordnet und weist eine herkömmliche Roboter-Einsetzausrüstung (nicht gezeigt) zum Einsetzen und Entfernen von Halbleiterwafern aus der Verarbeitungskammer 12 auf. Referenznummer 16 richtet sich auf einen Bereich der Waferverarbeitungsvorrichtung 10, die eine nicht unterbrechbare Energieversorgung (UPS) und eine Regelungseinrichtung aufweist, umfassend einen Computer und eine elektronische Input/Output-Einrichtung, auf die durch Schalter oder andere Regler 18 zugegriffen wird, die auf der Außenseite des Umhüllungsgehäuses angeordnet ist, wie z. B. aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Wendet man sich nun Fig. 3 zu, so ist die Verarbeitungskammer 12 detaillierter dargestellt. Obwohl mit der Kammer 12 unterschiedliche Verfahren ausgeführt werden können, hat sie sofortige Anwendung zur Tauchreinigung (einschließlich Spülen und Trocknen) von Halbleiterwafern gefunden, wie den in Fig. 3 dargestellten Wafer 22. Die Kammer 12 umfaßt einen Körper, der allgemein mit 24 angezeigt ist und eine Aufnahme 26 und eine äußere, umgebende Umhüllung 28 umfaßt. Der Körper 24 umschließt ein hohles Inneres 30, das vorzugsweise hermetisch abgedichtet und zu einem geeigneten Regelungssystem abgesaugt wird.
Die Aufnahme 26 ist vorzugsweise aus Quarzmaterial oder einem anderen nicht reaktiven Material hergestellt und gebildet, um einen Waferaufnahmehohlraum 34 zu begrenzen mit einer oberen Öffnung 36, durch die Wafer oder andere Werkstücke hindurchtreten, wenn sie in den Hohlraum 34 eingesetzt oder aus diesem entfernt werden. Eine Überlauföffnung 38 ist neben dem oberen Ende der Aufnahme 26 gebildet und richtet einen Überlauf in einer unten mit Bezugnahme auf das schematische Diagramm in Fig. 4 zu beschreibenden Weise. Eine oder mehrere Wafer 22 werden an ihrer unteren Kante auf Einrichtungen oder Halteelemente 42 gehalten, die neben einem Durchgang 44 angeordnet sind, der mit einem Beruhigungsraum 46 in Verbindung steht, der unter dem Körper 24 angeordnet ist. Ein Schnellablaufventil 48 ist am unteren Ende des Beruhigungsraums 46 angeordnet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, verbindet ein Durchgang 44 den Hohlraum 34 mit einem inneren Volumen 52 des Beruhigungsraums 46. Ein Ventil 60 für schnelle Strömung und ein Ventil 62 für langsame Strömung stehen mit dem Inneren 52 in Verbindung und werden betätigt, um den Beruhigungsraum 46 mit einem wässrigen Medium, vorzugsweise entionisiertem Wasser, zu füllen, das in einer hierin beschriebenen Weise behandelt wurde. Auch ist mit dem Inneren 52 des Beruhigungsraums 46 ein Ventil 66 für schnelle Strömung und ein Ventil 68 für langsame Strömung gekoppelt, die verwendet werden, um den Beruhigungsraum 46 mit einer Chemikalie zu füllen, wie Lösungsmittel oder einer nichtwässrigen Spüllösung, wie Isopropylalkohol (IPA). Beim Betrieb wird der Beruhigungsraum 46 zuerst mit einer gewünschten Lösung gefüllt, wobei der Flüssigkeitspegel schließlich über den Durchgang 44 ansteigt, um in den Hohlraum 34 einzutreten. Der Flüssigkeitspegel kann innerhalb der Quarzaufnahme 26 bei jeglichem Verarbeitungsschritt gehalten werden, oder kann absichtlich das Überströmen zum Strömen durch den Überlauf 38 erzeugen. Vorzugsweise werden Werkstücke und Lösung innerhalb der Aufnahme 26 durch herkömmliche Einrichtungen durch Schallübertrager 102, vorzugsweise Ultraschall oder Megaschallübertrager, angeregt, um die Reinigung oder andere Verarbeitungsschritte zu verstärken.
Eine obere Wand 72 des Körpers 24 weist einen Absatz für eine herkömmliche Dichtung 74 auf. Eine Mehrzahl von Deckeln, vorzugsweise zwei Deckel und mehr vorzugsweise drei Deckel, sind gelenkig mit dem Körper 24 nahe der oberen Oberfläche 72 verbunden und selektiv, einer jeweils zu einem Zeitpunkt, bewegbar, um das obere Ende 36 der Aufnahme 26 dicht zu umschließen. Wie hierin deutlich werden wird, ist jeder Deckel betätigbar, um einen Hohlraum 34 zu umschließen, um einen weiten Bereich von Umgebungen innerhalb des Aufnahmehohlraumes vorzusehen. Zum Beispiel wird der Verarbeitungsdeckel 80, der gelenkig bei 82 am Körper 24 verbunden ist, während des Reinigens und einer anderen Verarbeitung von Wafern 22 geschlossen. Um eine Kondensation auf der inneren Oberfläche 84 des Deckels zu verhindern, ist der Deckel 80 mit einem bedeckenden Erhitzer 86 versehen. Es ist im allgemeinen bevorzugt, daß der Deckel 80 eine Gasumhüllung unter Druck auf der Oberseite der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Hohlraums 34 einschließt. Die Gasumhüllung wird in den Hohlraum durch eine herkömmliche Düseneinrichtung in dem Verarbeitungsdeckel oder der Hohlraumwand eingeführt. Die Gasumhüllung kann aus einem geeigneten, nicht reaktiven Spülgas, wie Stickstoff, bestehen oder, wenn gewünscht, aus Kohlendioxid bestehen, um eine zusätzlich pH-Regelung vorzusehen, wenn die Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Hohlraums 34 zerstört wird, wie während des Verfahrens eines schnellen Füllens des Hohlraumes. Optional kann der Verarbeitungsdeckel 80 eine Vorrichtung aufweisen, um in Vorbereitung eines Verfahrensschrittes die Umgebungsatmosphäre aus dem Hohlraum 34 zu entfernen.
Der Trocknungsdeckel 90 wird abgesenkt, um mit der Dichtung 74 in Eingriff zu treten und die oberen Öffnung 36 des Hohlraums 34 während der Wafertrocknungsverfahren zu schließen. Der Deckel 90 umfaßt vorzugsweise eine herkömmliche Wafertrocknungseinrichtung des "MARANGONI"-Typs oder des Typs einer Trocknung durch einen Oberflächenspannungsgradienten, aber andere Typen von Trocknungsvorrichtungen, wie Wärmelampen, supererhitzter Dampf, oder eine Zentrifugaltrocknung, können ebenfalls verwendet werden. Ein Beispiel eines Trocknungsdeckels 90 ist in US-Patent Nr. 5,634,978 gegeben, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird, als sei sie vollständig hierin dargelegt.
Der bevorzugte Deckel 90 weist einen Düsenaufbau 92 auf, der eine abschließende Spüllösung injiziert, vorzugsweise eine mit einem relativ geringen Dampfdruck, wie Isopropylalkohol, und ein erhitztes Inerttrocknungsmedium, wie Stickstoffgas. Ein dritter Belastungsdeckel 94 wird während der Belade- /Entladeverfahren verwendet und weist eine innere Oberfläche auf, auf der Waferkassetten, Träger oder ein anderes Lade- /Entlade-Equipment zeitweilig plaziert werden kann. Wenn jedoch anderweitig Arbeitsoberflächen vorgesehen sind, oder wenn eine ausreichend leistungsfähige Robotereinrichtung für das Laden und Entladen verwendet wird, kann der Deckel 94 unnötig sein und, wenn gewünscht, fortgelassen werden.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 2 werden verschiedene Komponenten, die der in der Einrichtung 92 angeordneten Trocknungseinrichtung zugeordnet sind, in Fig. 2 durch Bezugziffer 106 bezeichnet. Die Komponenten 106 werden durch nicht gezeigte Einrichtungen mit dem Aufbau 92 im Deckel 90 gekoppelt. Wie erwähnt wurde, führen Ventile 60, 92 wässrige Medien in die Aufnahme 26 ein. Um eine verbesserte Regelung der Oxidationsreaktionen mit geschichteten, kupfertragenden Aufbauten, die auf dem Wafer 22 gehalten sind, vorzusehen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das wässrigen Medium in Kontakt mit dem Wafer 22 durch einen Stickstoffilter in Form einer Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, die durch Referenzziffer 108 in Fig. 2 bezeichnet wird, behandelt. Das wässrige Medium (vorzugsweise herkömmliches entionisiertes Wasser), tritt über eine semipermeable Membran hindurch, wie Membranen, die von Hoechst Celanese zur Verwendung mit ihrem Entgaser LIQUI-CEL Membran, der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, die zum Ausführen der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird, verwendet werden. Ähnliche Entgasungseinrichtungen mit osmotischer Membran können auch kommerziell von Pall Corporation in East Hills, New York, unter der Handelsbezeichnung "SEPAREL" und W. L. Gore & Assoc. in Elkton, Maryland, unter der Handelsbezeichnung "DISSOLVE", erhalten werden.
Das wässrige Medium tritt über eine Seite der semipermeablen Membran in der Entgasungseinrichtung 108 hinweg, während ein Trägerfluid, vorzugsweise ein Gas, bei einer vorgewählten Temperatur und Druck, über die entgegengesetzte Seite der semipermeablen Membran geströmt wird. Das bevorzugte Trägergas gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung kann aus einer oder mehreren Komponenten bestehen und erfüllt vorzugsweise einige Aufgaben. Zuerst "trägt" oder "zieht" das Trägergas gelösten Sauerstoff aus dem wässrigen Medium, das behandelt wird. Somit läßt man Sauerstoff (oder anderes gelöstes Gas) von dem flüssigen Medium selektiv über die semipermeable Membran diffundieren, um in den auf der entgegengesetzten Seite der Membran angeordneten Trägergasstrom einzutreten. Vorzugsweise wird der Durchfluß an Trägergas so eingestellt, um die höchste praktische Diffusionsrate über die Membran aufrecht zu erhalten und um zu verhindern, daß Sauerstoffwerte auf der Trägergasseite der Membran ein Gleichgewicht mit dem Trägergas erreichen.
Optional wird das Trägergas aufgrund seiner Fähigkeit ausgewählt, in einer umgekehrten Richtung durch die semipermeable Membran zu diffundieren, um stillschweigend nützliche Zusätze in die Lösung im wässrigen Medium einzubringen. Am meisten bevorzugt wird das Trägergas so ausgewählt, daß auf das Lösen im wässrigen Medium hin, es dahingehend wirken wird, den pH-Wert des wässrigen Mediums in einer Weise zu verändern, der weiterhin eine Korrosion der Waferaufbauten verhindert. Das bevorzugte Trägergas der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Mischung aus zwei Gasen, eines, um gelösten Stickstoff in dem wässrigen Medium dazu zu bringen, durch die osmotische Membran zu strömen, und ein zweites, um den pH-Wert zu verändern, wenn es in das wässrige Medium eingeführt wird. Die erste Komponente kann aus tatsächlich jeglichem Gas oder einer Flüssigkeit außer Sauerstoff bestehen, um den gewünschten osmotischen Druck über die Membran zu erzeugen, und die zweite Komponente umfaßt am meisten bevorzugt Kohlendioxid, kann aber auch Ammoniak, Stickstoffdioxid, Stickstoffoxid und Kohlenmonoxid umfassen. Somit umfaßt vorzugsweise das Trägergas der vorliegenden Erfindung, das mit Halbleitermaterialien verwendet wird, eine Mischung aus Kohlendioxid und Stickstoffgas. Diese Kohlendioxidmischung ist ein Beispiel eines Trägergases, welches ein Erfordernis der vorliegenden Erfindung erfüllt, nämlich das "Ziehen" von Sauerstoff vom wässrigen Medium durch die semipermeable Membran, während ein wirkungsvoller pH-Modifikator durch die Membran in einer entgegengesetzten Richtung hindurchtritt.
Das Trägergas kann weitere Funktionen erfüllen. Zum Beispiel wurde beobachtet, daß im wässrigen Medium mitgenommenes Gas eine wirkungsvollere Übertragung von Bewegungsenergie, wie Schallenergie, einschließlich Energie in den Bereichen von Ultraschall- und Megaschall- (d. h., Megahertz) Frequenzen bereitstellt. Wie oben dargelegt wurde, kann gelöster Sauerstoff eine schlechte Wahl zur Verstärkung der Bewegung sein. Jedoch kann mit der vorliegenden Erfindung ein zuträgliches Gas im wässrigen Medium auf seinen Durchtritt durch die osmotische Membran hin gelöst werden.
Wenn es einmal mit dem wässrigen Medium in Lösung ist, entfernt das durch die Membran hindurchtretende Kohlendioxid OH-, das in den obigen Gleichungen gezeigt ist, und insbesondere Gleichung 3. Jedoch werden anders als beim Einbringen von Kohlendioxid durch Einsprühen oder blasenförmiges Einbringen, potentiell kontaminierende Partikel nicht in das den Wafer berührende flüssige Medium eingeführt. Weitere Vorteile über Einsprühtechniken werden ebenfalls durch die vorliegende Erfindung ermöglicht. Zum Beispiel wird durch das Hindurchtreten durch die semipermeable Membran der vorliegenden Erfindung das Kohlendioxid in das wässrige Medium in einer feineren, d. h. physikalisch kleineren Form eingeführt. Demgemäß ist Kohlendioxid vollständiger im wässrigen Medium gelöst und wird schneller und gründlicher vermischt. Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung Kohlendioxid in das wässrige Medium still ohne Blasen eingeführt. Zusätzlich zum Verlangsamen oder andernfalls Behindern der Lösung des eingeschlossenen CO2-Gases können durch Einsprühen oder andere Blaseneinbringungsverfahren eingeführte Blasen zur Waferoberfläche transportiert werden, um eine wirkungsvolle Barriere zu bilden und zumindest teilweise einen engen Kontakt der Waferoberfläche mit der Behandlungslösung zu blockieren.
Um einen weiten Regelungsbereich von pH-Werten vorzusehen, umfaßt das bevorzugte Trägergas, wie erwähnt, eine Mischung aus Kohlendioxid und einem Verdünnungsmittel, wie Stickstoffgas, das ermöglicht, daß die Sauerstoffübertragungsrate sich durch die Membran fortsetzt, während der pH-Wert des wässrigen Mediums auf einem konstanten Maß gehalten wird. Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, wird das CO2-Gas in das wässrige Medium eingeführt, um eine pH-Kontrolle vorzusehen. Die vorliegende Erfindung betrachtet auch das Einführen von Chemikalien, welche durch die osmotische Membran hindurchtreten, um gewünschte Aufgaben außer einer pH-Regelung zu bewirken. Zum Beispiel kann ein gewünschter oberflächenaktiver Stoff in flüssiger oder gasförmiger Form in den Trägerstrom eingeführt werden und nach dem Hindurchtreten durch die osmotische Membran dem wässrigen Medium in ruhender Weise hinzugefügt werden. Wenn gewünscht, kann eine zusätzliche Regelung durch die Verwendung anderer, herkömmlicher pH-Regelungsverfahren direkt in der Verarbeitungskammer vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine Trägergasmischung aus 4% Wasserstoffgas und 96% Stickstoffgas verwendet werden, um eine reduzierendere Umgebung vorzusehen, die mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit eine Korrosion gestattet. Als ein weiteres Beispiel kann eine Injektionsvorrichtung innerhalb des Hohlraums 34 vorgesehen sein, um einen Puffer oder eine. Ionenaustauscherlösung einzuführen. Optional kann ein Säure- oder Basentropfhahn an einem der den Hohlraum bedeckenden Deckel hinzugefügt werden.
Zusätzlich zu den obigen Gleichungen wird auch die zunehmende Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen für auf Halbleitersubstraten geschichtete Strukturen berücksichtigt. Aus dem Blickwinkel des Herstellers der Vorrichtung heraus, bietet ein erhöhter Kupferanteil eine erhöhte Leitfähigkeit und daher eine erhöhte Geschwindigkeit des elektronischen Verfahrens. Das Erfordernis eines Kupferanteils von Kupfer/Aluminium-Legierungen erhöht sich ständig und es ist möglich, daß auf Halbleitersubstraten gebildete Metallinien vollständig aus Kupfermetall bestehen. Wie gut bekannt ist, ist sogar ein geringer Prozentsatz von Kupfer einer beträchtlichen Korrosion unterworfen, wenn dieser mit Wasser, das gelösten Sauerstoff enthält, in Berührung kommt. Wenn solche kleine Mengen an Kupfer (Komponenten größer als 1% der gesamten Legierung) Aluminium hinzugefügt werden, setzt eine beobachtete galvanische Reaktion zwischen Kupfer und Aluminium ein, um die Korrosionsrate der Aluminiumkomponente beträchtlich zu erhöhen.
3Cu(s) + Al(s) → Cuδ- Alδ- (Gleichung 5)
Wenn einmal die Aluminiumkomponente positiv geladen wird, werden die Elektronen im p-Orbital des O2-Molekül des Spülwassers angezogen. Durch das wirkungsvolle Entfernen von gelöstem Sauerstoff aus dem wässrigen Medium beseitigt die vorliegende Erfindung diese Typen von Korrosionsreaktionen.
Es wurde ebenfalls beim Ausführen der vorliegenden Erfindung beobachtet, daß die Reaktionsrate der Korrosion eine photochemische Empfindlichkeit zeigt. Versuche, um die Photoreaktivität der verschiedenen Korrosionsreaktionen zu quantifizieren, wurden nicht im Detail studiert, aber selbst wenn, ist die beobachtete Photoreaktivitätsrolle bei herkömmlichen Reinigungsverfahren von Halbleitern ausgeprägt. Die Verarbeitungskammer 12 ist so aufgebaut, daß das Innere der Aufnahme 26 in einem lichtdichten wie auch luftdichten Zustand abgedichtet ist unter Verwendung von Deckeln, die mehrere Funktionen über das lose Abhalten von Umgebungslicht hinaus ausführen.
Wie oben erwähnt wurde, müssen zu verarbeitende Wafer 22 eingesprüht werden, werden aber vorzugsweise in Lösung eingetaucht, die innerhalb der Aufnahme 26 enthalten ist. Dies bietet einige Vorteile. Aufgrund der chemischen Empfindlichkeit der verwendeten Materialien und immer strengerer Beschränkungen in bezug auf die Prozeßparameter wird die Behandlung der sogenannten Waferkontamination (auf der Rückseite) zunehmend wichtig, wenn Waferverluste zu regeln sind. Durch das Vorsehen einer Tauchreinigung der Wafer 22 sind die Probleme einer Backside-Kontamination in einer kostenwirksamen, schnellen Weise ausgeschaltet, da alle freiliegenden Oberflächen des Wafers gleichzeitig gereinigt werden.
Weiterhin werden mit der vorliegenden Erfindung versetzte Partikel mit einer größeren Sicherheit behandelt, um ihr erneutes Einführen auf der Waferoberfläche zu verhindern. Zum Beispiel sind bezugnehmend auf Fig. 2 und 4 Tanks 110, 112 neben der Verarbeitungskammer 12 angeordnet und mit der Verarbeitungskammer über eine Mehrzahl von Zufuhr- und Rückführleitungen verbunden. Der Tank 110 wird am Beruhigungsraum 46 durch eine Rückführleitung 116 gekoppelt und durch eine Zufuhrleitung 118, die eine Pumpe 120 und einen Filter 122 aufweist. Eine zweite Rückführleitung 124 kuppelt den Tank 110 mit dem Überlaufauslaß 38. Der Tank 112 ist mit dem Beruhigungsraum 46 durch die Rückführleitung 126 und durch die Zufuhrleitung 128 verbunden, die der Pumpe 130 und dem Filter 132 zugeordnet sind. Eine zweite Rückführleitung 132 koppelt den Tank 112 mit dem Überlaufauslaß 38. Tanks 110, 112 besitzen Zufuhreinlässe 140, 142 zur Hauptmenge eines Chemikalienvorrats (nicht dargestellt).
Mit Bezugnahme auf das untere Rechteck in Fig. 4 sind ein Einlaß 150 für entionisiertes Wasser und ein Einlaß 152 für eine Kohlendioxidmischung für die Entgasungseinrichtung 108 mit osmotischer Membran vorgesehen. Die Kohlendioxidmischung oder ein anderes Trägergas, das in den Einlaß 152 eintritt, tritt durch die Membran im Inneren der Entgasungseinrichtung 108 hindurch und tritt durch den Auslaß 154 aus. Ein Bereich des Trägergases gemeinsam mit dem durch den Einlaß 150 eingeführten Wasser tritt durch die Leitung 156 aus, die mit den Ventilen 60, 62 gekoppelt ist. Vorzugsweise weisen die Einlässe 150, 152 eine Temperaturregelungseinrichtung (z. B. Heizung) auf, die mit einer Regeleinrichtung 304 gekoppelt ist. Zusätzlich zum Vorsehen einer Regelung des wässrigen Mediums im Hohlraum 34 regelt die Erhitzungsregelung an den Einlässen 150, 152 die Diffusionsraten und die bidirektionale Selektivität der osmotischen Membran.
Mit Bezugnahme auf den oberen, rechtsseitigen Bereich in Fig. 4, weist eine Trocknungseinrichtung 106 einen Spülmitteltank 160 und eine Pumpe 162 auf, die mit der im Deckel 90 montierten Einrichtung 92 gekoppelt sind. Wie erwähnt wurde, umfaßt das Spülmittel vorzugsweise Isopropylalkohol. Das Trocknungsgas, vorzugsweise N2, tritt durch den Einlaß 164 ein und wird im Erhitzer 166 erhitzt, wonach es durch eine Leitung 168 zum Aufbau 92 im Deckel 90 geleitet wird.
Wie oben festgestellt wurde, wird bevorzugt, daß alle die Wafer kontaktierenden Chemikalien in den Hohlraum 34 von dem Beruhigungsraum 46 eingeführt werden. In dieser Anordnung werden Einschlußpunkte beseitigt wie auch direkte chemische Verbindungen mit der Aufnahme 26, wodurch als Begleiterscheinung die Möglichkeit eines Fehlbetriebs vermieden wird. Wie unten ersichtlich sein wird, ist allgemein bevorzugt, daß der Hohlraum 34 als Kammer für einen rezirkulierenden Tauchprozeß wie auch als überfließendes Tauchspülbad betätigt wird. Obwohl dies für die Behandlung von Halbleiterwafern nicht bevorzugt ist, kann der Hohlraum 34 in der Weise eines Sprühkontakts oder Wasserfalls mit herkömmlichen Düsen betätigt werden, die im Inneren des Hohlraums 34 und/oder den diesen zugeordneten Deckeln angeordnet sind.
Wie aus der obigen Beschreibung in Fig. 4 ersichtlich ist, sind einige Rezirkulationsschlaufen bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung vorgesehen und es wird daran gedacht, daß die Behandlungsvorrichtung ein vollständig geschlossenes System umfassen kann. Jedoch kann es auch manchmal vorteilhaft sein, gewisse Bereiche der verwendeten Verarbeitungs- oder Spülmittel zu entsorgen und Verbindungen zu einer industriellen Abwasserleitung sind durch die Leitung 172 vorgesehen (die aus einer Sammelleitung am Auslaß des Beruhigungsbehälters 46 austritt) und eine Leitung 174 (die mit dem Überlaufablaß 38 in Verbindung ist). Verbindungen zu einem getrennten Lösungsmittelablaß sind durch die Leitung 176 vorgesehen, die aus dem Beruhigungsraum 46 austritt, und die Leitung 178, die mit dem Tanküberlaufauslaß 38 gekoppelt ist.
Wie aus dem Vorangehenden deutlich sein wird, kann die Kammer 12 in einer Anzahl von unterschiedlichen Weisen betätigt werden. Zum Beispiel kann die Waferverarbeitung auf ein Spülen nach der Lösungsmittelbehandlung des Wafers beschränkt werden. Es wurde jedoch als nicht notwendig herausgefunden, das Rückstände entfernende Reinigen des Lösungsmittels an einem getrennten Ort auszuführen. Der Rückstand wird vielmehr vorzugsweise von dem Wafer unter Verwendung von Lösungsmittel in der Kammer 12 entfernt, gefolgt von einem das Lösungsmittel entfernenden Spülgang und abschließend mit einem Wafertrocknungsverfahren. Anfänglich sind der Hohlraum 34, der Durchgang 44 und der Beruhigungsbehälter 46 ausgeleert und frei von allen Flüssigkeiten. Wenn gewünscht, kann ein Spülgas verwendet werden, das den Hohlraum, den Durchgang und den Beruhigungsbehälter füllt.
In Vorbereitung für das Wafertransportverfahren, wird der Beladedeckel 94 geöffnet und einer oder mehrere Wafer 22 werden in den Hohlraum 34 eingesetzt, um auf den Einrichtungshalterungen 42 aufzuliegen. In einem optionalen Vorbehandlungsschritt wird der geleerte Beruhigungsbehälter 46 dann mit einer ersten Lösungsmittellösung gefüllt, die vorzugsweise vom Tank 110 entnommen und durch den Filter 122 hindurchgetreten ist. Lösungsmittel wird so eingeführt, um schließlich den Beruhigungsbehälter 46, Durchgang 44 und das Innere oder den Hohlraum der Aufnahme 26 zu füllen. Der Tank 110 enthält vorzugsweise verwendetes Lösungsmittel, das von einem vorhergehenden sekundären Lösungsmittelreinigungsverfahren aufgefangen wurde, wie hierin deutlich werden wird. Dieser anfängliche Kontakt mit dem Wafer erzeugt die höchste Konzentration an Reststoff und Kontaminationspartikeln, die innerhalb des Hohlraums 34 in Lösung gehen. Es ist vorherzusehen, daß bei vielen kommerziellen Verfahren, diese anfängliche Vorbehandlungslösung entsorgt werden wird. In Abhängigkeit von den Strömungsbedingungen innerhalb des Hohlraums 34, kann die ursprüngliche Vorbehandlungslösung auch aus dem Hohlraum 34 durch den Überlauf 38 austreten. Alternativ können der Hohlraum 34, Durchgang 44 und Beruhigungsbehälter 46 durch eine Leitung 176 entleert werden.
In gewissen Fällen kann das Vorbehandlungsverfahren unnötig sein, in welchen Fällen eine Pumpe 120 so betrieben wird, um verbrauchtes Lösungsmittel aus dem Tank 110 abzuziehen, das nach dem Durchtritt durch den Filter 122 den Beruhigungsraum 46 und schließlich den Hohlraum 34 füllt. Nach einer ausreichenden Zeitspanne an Ultraschallzwangsbewegung, wird das Lösungsmittel entweder in den Tank 110 durch die Leitung 116 zurückgeführt oder zum Lösungsmittelabzug durch die Leitung 176 abgeführt. Es ist während aller Stufen der Waferreinigung allgemein bevorzugt, daß der Wafer 22 vollständig eingetaucht verbleibt und weiterhin, daß der Hohlraum 34 so gefüllt ist, um ein kontrolliertes Überströmen durch den Überlauf 38 zu erzeugen. Überströmendes Lösungsmittel kann in den Tank 110 durch die Leitung 124 zurückgeführt werden, oder die überströmende Menge kann zum Lösungsmittelabzug durch die Leitung 178 abgegeben werden.
Wenn gewünscht, können herkömmliche Partikelzählgeräte 300 (siehe Fig. 4) wie jene, die kommerziell von Particle Measuring Systems (PMS) mit Sitz in Boulder, Colorado, erhältlich sind, verwendet werden, um den Inhalt des Hohlraums 34 zu überprüfen, um bei der Entscheidung zu helfen, ob der Überlauf und/oder der Hohlrauminhalt behalten oder entsorgt wird. Alternativ können herkömmliche chemische Überwachungssysteme 302 mit der Regelungseinrichtung 304 gekoppelt sein, um vom Überlauf Proben zu nehmen und die Anwesenheit oder Konzentration einer Reststoffkomponente zu bestimmen, um der Regelungseinrichtung 304 eine Information bereitzustellen, welche die tatsächliche Konzentration von Reststoff in der Lösung anzeigt. Solche Anzeigen können verwendet werden, um festzustellen, wann das Spülen von Lösungsmittel abgeschlossen ist. Gemäß den angezeigten Konzentrationen an Reststoff kann der Überflußreststoff und der Betrieb in der Regelungseinrichtung 304 entweder im Tank 110 behalten oder entsorgt werden. Ausgangsanzeigen können ebenfalls jegliche Menge an eine Kontamination verdünnender frischer Chemikalien regeln, die dem Tank 110 durch die Leitung 140 zugeführt werden kann.
Am Ende der ersten Reinigungsstufe, wobei das wiederverwendete Lösungsmittel von dem Beruhigungsbehälter 46 und Tankhohlraum 34 abgezogen wird, wird "saubereres" Reinigungsmittel im Tank 110 durch die Pumpe 130 und den Filter 132 zum Beruhigungsraum 46 geleitet und man läßt den Pegel steigen, um den Hohlraum 34 füllen und den Wafer 22 vollständig eintauchen, und verursacht ein geregeltes Überströmen durch den Überlauf 38. Der Überlauf kann durch eine Leitung 134 zu dem Tank 112 zurückgeführt werden oder kann zum Lösungsmittelablaß durch die Leitung 178 abgegeben werden. Am Ende des zweiten Schrittes der Waferreinigung kann der Wafer eingetaucht, eingesprüht, gewaschen oder in einer anderen Weise mit frischem Lösungsmittel aus einer Vorratsmenge "wiederverwendet" werden. Der Durchgang 44 des Tankhohlraums und der Beruhigungsbehälter 46 werden dann von allem Lösungsmittel entleert. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise in die Tanks 110 und/oder 112 durch die Leitungen 116, 126 zurückgeführt, kann aber zu einem Lösungsmittelablaß durch die Leitung 176, wenn gewünscht, abgelassen werden.
Danach wird der Wafer 22 mit einer wässrigen Spüllösung gespült, um Lösungsmittel von der Waferoberfläche, den Waferhohlräumen und anderen auf dem Wafersubstrat getragenen Strukturen zu entfernen. Ein wässriges Medium wie ein deionisiertes Wasser wird in der Entgasungseinrichtung 108 mit osmotischer Membran, wie oben beschrieben, verarbeitet. Ein Fluß an deionisiertem Wasser tritt durch den Einlaß 150 ein und ein Strom an Kohlendioxid-Trägergas tritt in die Entgasungseinrichtung durch den Einlaß 152 ein. Mit Sauerstoff angereichertes Trägergas tritt aus der Entgasungseinrichtung 108 durch die Leitung 154 und das mit Sauerstoff abgereicherte, pH-eingestellte entionisierte Wasser tritt aus der Entgasungseinrichtung 108 in der Leitung 156 aus. Die so behandelte wässrige Lösung kann, wenn gewünscht, an Ort und Stelle gelagert werden. Vorzugsweise wird jedoch die wässrige Lösung, wie benötigt, auf Bedarf hin verwendet. Wie mit anderen Lösungen, welche die behandelte Einrichtung berühren, füllt das modifizierte, entionisierte Wasser den Beruhigungsraum 46, den Durchgang 44 und den Hohlraum 34 und taucht den Wafer 22 ein. Vorzugsweise wird ein kontrollierter Überfluß durch die Überlauföffnung 38 beibehalten, die in Richtung auf eine Sammelleitung gerichtet ist, die mit der Auslaßleitung 174 gekoppelt ist, und dabei zu einer Sammelleitung für industrielles Entsorgungswasser geführt wird. Wenn gewünscht, kann der Überfluß gefiltert und durch eine Pumpe (nicht dargestellt) zu einem Einlaß 186 für entionisiertes Wasser zurückgeführt werden, obwohl dies als unnötig gefunden wurde aufgrund der Kosteneffizienz bei der Verwendung von entionisiertem Wasser als Spülmittel.
Wendet man sich nun Fig. 5 bis 8 zu, so wird kurz die bevorzugte Lösungsmitteleinwirkung betrachtet. Fig. 5 zeigt ein anfängliches Waferberührungsverfahren, bei dem wiederverwendetes Lösungsmittel vom Tank 110 den Hohlraum 34 füllt. Dieser Anfangskontakt mit dem Wafer enthält die Mehrzahl von gelöstem Polymer mit beträchtlich höheren Polymerkonzentrationen als jenen im Tank 110 zu findenden. Demgemäß kann es wünschenswert sein, das anfängliche Kontaktierlösungsmittel in den Lösungsmittelauslaß wie angezeigt abzulassen. Danach wird das Überflußlösungsmittel zurück zum Tank 110 rezirkuliert und aus Wirtschaftlichkeitsgründen aufbewahrt. Wenn gewünscht, könnte das Lösungsmittel auch zu einem geeigneten Lösungsmittelauslaß geleitet werden.
Obwohl das in Fig. 6 dargestellte Lösungsmittel wiederverwendet wird und daher gewisse Konzentrationen von gelösten Reststoffen enthält, sind die Konzentrationen an Reststoff relativ gering im Vergleich zu den Konzentrationen, die bei einem anfänglichen Waferkontakt, wie oben mit Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wurde, erhalten werden. Es ist im allgemeinen bevorzugt, daß der Großteil, wenn nicht der gesamte Reststoff auf dem Wafer, in dem in Fig. 6 angezeigten Schritt, d. h. mit wiederverwendetem Lösungsmittel, entfernt wird.
Erst nachdem die Reststoffe von der Oberfläche des verarbeiteten Wafers entfernt sind, wird reineres Lösungsmittel auf den Wafer aufgebracht, wie in Fig. 7 angezeigt ist. Die Verwendung von frischem Lösungsmittel beseitigt die Möglichkeit, daß aus der Lösung gegangener Polymerreststoff aus der Lösung ausfällt oder die Aufschwämmung von Polymer im Lösungsmittel, das noch nicht gefiltert ist, unterbricht. Der bevorzugte Zweck des Einführens von einem saubereren Lösungsmittel vom Tank 112 ist es, verschmutztes Lösungsmittel vor dem Rezirkulieren der Chemie zu entfernen. Wie in Fig. 7 angezeigt ist, ist es bevorzugt, das "sauberere" Lösungsmittel aus dem Tank 112 im Tank 110 aufzufangen, um dieses beim nächsten Reinigungszyklus zu verwenden.
Wie deutlich sein wird, ist die nun derzeit in Kontakt mit dem Wafer befindliche Chemie sauberer als herkömmliche Doppeltankanordnungen, da das Volumen innerhalb des Tanks kontinuierlich mit frischer Chemie aus einer Vorratsquelle überdeckt wird. Wie aus dem Diagramm in Fig. 4 ersichtlich ist, ist es auch möglich, frische Lösungsmittelchemie ausschließlich vor dem wässrigen Spülschritt zu verwenden.
Bezugnehmend auf Fig. 8 wird als ein abschließender Lösungsmittelreinigungsschritt, frisches, ungebrauchtes Lösungsmittel eingeführt und in bezug auf den Tank 112 rezirkuliert. Es ist bevorzugt, daß das Lösungsmittel, das den Hohlraum, den Durchgang und den Beruhigungsbehälter füllt, für eine zukünftige Verwendung zum Tank 112 zurückgeführt wird. Danach werden die Schritte des wässrigen Spülens und Trocknens, die oben beschrieben wurden, ausgeführt. Während dieses Zeitpunkts wird der Tank 112 von einer Lösungsmittelquelle, wenn dies gewünscht wird, "überdeckt". Wie deutlich sein wird, wird frisches in den Tank 112 eingeführtes Lösungsmittel den Vorteil einer beträchtlichen Verweilzeit für jegliches gewünschtes Mischen, Erhitzen oder eine andere Temperaturregelung vor seiner Anwendung in einem nachfolgenden Prozeßzyklus besitzen.
Um die ordnungsgemäßen chemischen Komponentenverhältnisse des Lösungsmittels solange wie möglich aufrecht zu erhalten, gestattet es die vorliegende Erfindung, daß der Reinigungsschritt mit einer minimalen Auslaßmenge und Purge ausgeführt wird, die anderenfalls einen Verlust an Qualität oder Quantität an Lösungsmittel aufgrund von Verdampfung oder Zersetzung in Verbindung mit dem Sauerstoff und Wasseranteil . in der Umgebungsluft verursachen würde. Somit sorgt, wie ersichtlich ist, die vorliegende Erfindung für einen verbesserten Einsatz der Chemie, indem die chemische Umgebung während eines Reinigungsverfahrens geregelt wird.
Wie oben festgestellt wurde, sind gewisse Variationen und alternative Anordnungen bei den Verfahren und der Vorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung möglich. Wenn gewünscht, können andere alternative Anordnungen ebenfalls sofort mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden unter Verwendung einer herkömmlichen Ausstattung und herkömmlicher Techniken. Zum Beispiel kann der Betrieb der Entgasungseinrichtung 108 mit osmotischer Membran unter Verwendung herkömmlicher Techniken automatisiert werden, um den Trägergasverbrauch zu minimieren. Zum Beispiel ist es, wie erwähnt wurde, bevorzugt, daß eine Mischung aus Kohlendioxid und Stickstoffgas für den Träger bei der Durchflußrate verwendet wird, die eine geeignete Diffusionsrate von Sauerstoff durch die Membran sicherstellt.
Wenn gewünscht, kann eine herkömmliche Anzeige 308 zum Erfassen von gelöstem Stickstoff an der Leitung 156 vorgesehen sein und die Dürchflußraten des Trägergases am Einlaß 152 können mit den auf die N2- und CO2-Durchflußregler 312, 314 jeweils angewandten Regelsignale eingestellt werden. Wenn beispielsweise nicht akzeptierbare Sauerstoffwerte in der Leitung 156 erfaßt werden, kann die Strömungsrate an Trägergas erhöht werden, um den osmotischen Druck zu erhöhen, um dabei höhere Massenströme an gelöstem Sauerstoff aus der einströmenden wässrigen Lösung abzuziehen. Wenn auf der anderen Seite die Menge an gelöstem Sauerstoff in der Leitung 156 ausreichend gering ist, kann es möglich sein, den Einlaßstrom eines oder mehrerer Trägergaskomponenten zu verringern und noch immer die gewünschten Maße an Sauerstoffentfernung in der Leitung 156 zu erzielen.
Weiterhin sind auch verwandte Variationen möglich. Zum Beispiel können die Kohlendioxid- und Stickstoffkomponenten des Trägergases wie benötigt gemischt und in den Einlaß 152 eingespeist werden. Herkömmliche pH-Messer können in der Meßeinrichtung 308 enthalten sein, um den pH-Wert des wässrigen Mediums in der Leitung 156 zu erfassen, und die CO2-Komponente des Trägergases kann durch Betätigung von Durchflußreglern 314 zum Erzielen des gewünschten pH-Wertes eingestellt werden. Jede unerwünschte Reaktion in bezug auf den osmotischen Druck (der benötigt wird, um gelösten Sauerstoff zu entfernen), kann wirkungsvoll behandelt werden, indem unabhängig die Stickstoffgasdurchflußkomponente (durch Signale zu dem Durchflußregler 312) eingestellt wird, da sowohl Kohlendioxid wie auch Stickstoffgaskomponenten des Trägergases wirkungsvoll dahingehend sind, den gewünschten osmotischen Druck aufrecht zu erhalten, der für ein wirksames Entfernen von Sauerstoff von der wässrigen Lösung in der Entgasungseinrichtung 108 benötigt wird. Wenn gewünscht, kann der Ausgang der pH-Erfassung und die Ausgänge der Erfassung an gelöstem Sauerstoff aus der Erfassungseinrichtung 308 zusammen miteinander betrachtet werden, entweder durch einen Bediener oder mehr bevorzugt durch eine computergeregelte Automatisierung 304, um die Durchflußraten der Komponenten des in den Einlaß 152 eintretenden Trägergases zu verändern. Natürlich könnte solch eine automatische Regelung dahingehend wirken, das wässrige Medium in der Leitung 156 daran zu hindern, in die Bearbeitungskammer 12 einzutreten, wenn die Werte an gelöstem Sauerstoff und/oder pH-vordefinierte Regelungspunkte überschreiten.
Wie oben erwähnt wurde, können Partikelzählgeräte 300 und chemische Erfassungssensoren 322 von Vorhersageeinrichtungen, welche die Konzentration an gelöstem Reststoff anzeigen, im Hohlraum 34 oder im Abfluß der überströmenden Menge, die aus dem Überlauf 38 austritt, verwendet werden. Wie in der obigen Diskussion angezeigt wurde, wird daran gedacht, daß eine automatisierte Regelung für die unterschiedlichen Konzentrationen von kontaminierenden Partikeln und Reststoffwerten im Hohlraum 34 vorgesehen wird, und daß Kontrollschritte ausgeführt werden, um Stoffe zu trennen (vorzugsweise auszuscheiden), die inaktzeptabel hohe Konzentrationen an kontaminierenden Partikeln und/oder gelösten Reststoffen enthalten.
Kontaminierungsmaße (entweder Partikel oder gelöster Reststoff) können basierend auf ihrer Verweilzeit in Kontakt mit dem Wafer oder anderen in dem Hohlraum 34 eingetauchter Werkstücke geschätzt werden. Zum Beispiel wird die Tatsache berücksichtigt, daß der den Hohlraum 34 füllende Stoff in die Beruhigungskammer 46 mit einer Strömungsrate eingeführt wird, um eine gewünschte Strömungsrate am Überlauf sicherzustellen, der durch den Überfluß 38 hindurchtritt. Überfließende Stoffe, die anfänglich am Überlauf 38 auftauchen, können, über eine anfängliche Zeitspanne hinweg, von einer Rezirkulationsschlaufe oder einem Lagerungsbehälter weggelenkt werden und somit daran gehindert werden, mit der weniger kontaminierten Lösung in Kontakt zu kommen.
Jedoch können unter Verwendung herkömmlicher Automatisierungstechniken größere Wirkungsgrade erhalten werden, indem direkt die Kontaminationsmasse innerhalb des Hohlraums 34 und/oder dem Ausfluß des Überlaufs 38 erfaßt werden. Partikelzähleinrichtungen und/oder automatisierte chemische Erfassungseinrichtungen von gelöstem Reststoff können verwendet werden, um einen wirkungsvolleren Einsatz der Lösung vorzusehen, indem die unnötige Entsorgung von Lösung, welche anfänglich die Waferoberfläche berührt, verhindert wird. Auf diese Weise ist eine größere Flexibilität des Verfahrens möglich und Wafer unterschiedlicher Zusammensetzungen und Oberflächeneigenschaften können mit einem einzelnen Routine- Verfahrensschema angepaßt werden.
Weiterhin kann es mit dem Einführen einer automatisierten Erfassung und anderer Regelungen möglich sein, ein erneutes Polieren von Behandlungsmaterialien, die in der Verarbeitungskammer verwendet werden, in Betracht zu ziehen. Zum Beispiel können basierend auf den Kontaminationshöhen (entweder Partikel in Lösung oder gelöste Chemikalien) Entscheidungen getroffen werden, ob es kostenwirksam ist, den Versuch zu unternehmen, die fragliche Lösung zu regenerieren. Es kann z. B. beobachtet werden, daß Lösungsmittel und Spüllösungen akzeptierbare Anteile an chemischen Komponenten enthalten, unglücklicherweise aber inakzeptierbar hohe Maße an Kontaminationspartikeln tragen. Die fragliche Lösung kann durch eine herkömmliche Filtereinrichtung geführt und erneut getestet werden, um ihre Verwendbarkeit für das erneute Einführen in nachfolgenden Prozeßschritten zu bestätigen. Es kann ebenfalls möglich sein, dieselbe Rückgewinnung auszuführen, indem die fragliche Lösung chemisch behandelt wird, um unerwünschte gelöste Chemikalien zu entfernen oder zu verringern.
Eine automatisierte Instrumentierung kann auch die Notwendigkeit der Aufbereitung von Lösungen, welche durch die Tanks 110 oder 112 beispielsweise strömen, berücksichtigen. Berechnungen können in bezug auf die Nettowirkung auf die abschließenden Kontaminationshöhen angestellt werden, und es kann möglich sein, hin und wieder das nicht notwendige Entsorgen von Prozeßlösungen zu verhindern, indem diese mit frischen Chemikalien verdünnt werden, wodurch Einsparungen bereitgestellt werden, die nicht nur die Kosten von Lösungen zum Ersetzen, sondern auch die Abfallbehandlung betreffen. Es wird dem Fachmann deutlich sein, daß solch eine automatisierte Instrumentierung unter Verwendung herkömmlicher Techniken in einer platzeffizienten Weise bereitgestellt werden kann, die nicht in einem beträchtlichen Maß zu den Platzerfordernissen für das Verarbeitungsequipment beiträgt.
Es wird dem Fachmann sofort deutlich sein, daß der Sauerstoffilter (z. B. eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran) gemeinsam mit optionalen automatisierten Reglern in einer Stand-alone-Betriebsweise verwendet werden kann, um eine gelagerte Menge an behandeltem wässrigen Material bereitzustellen. Weiterhin kann der Sauerstoffilter in andere als jene hierin gezeigten Anordnungen eingebunden werden. Zum Beispiel können herkömmliche Waferpolierverfahren von der Einbindung des Sauerstoffilters gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung profitieren, und es wird in diesem Zusammenhang deutlich sein, daß eine beträchtliche Verringerung des Waferhandlings dabei ermöglicht wird. Wenn gewünscht, können weitere Vorteile erhalten werden, indem der Sauerstoffilter und die Verarbeitungskammer der vorliegenden Erfindung kombiniert werden, um z. B. die Kombination bei bestehenden Waferverarbeitungsverfahren einbinden.
Wenn gewünscht, werden auch Variationen in bezug auf die Verarbeitungskammer von der vorliegenden Erfindung betrachtet. Wie oben erwähnt wurde, profitiert die Waferverarbeitung von einer lichtdichten, geschlossenen Umgebung und einer Flexibilität der Betätigung, und eine Verringerung des Waferhandlings wurde durch das Einbinden einer Mehrzahl unterschiedlicher Deckelanordnungen mit einer gemeinsamen Aufnahme erzielt. Es ist jedoch möglich, die Aufnahme für eine kontinuierliche anstelle einer absatzweisen Betätigung anzupassen. Zum Beispiel kann man ein Förderband durch die Verarbeitungsaufnahme hindurchtreten lassen und kann vertiefte Bereiche vorsehen, um auf dem Trägerband getragene Gegenstände, die innerhalb der Aufnahme gehalten werden, unter den Fluidpegel einzutauchen. Solche Anordnungen können z. B. besonders für photographische Verfahren attraktiv sein.
Die Zeichnungen und die vorangehende Beschreibungen stellen nicht die einzigen Formen der Erfindung in bezug auf ihre Konstruktionsdetails und ihre Betriebsweise dar. Änderungen in bezug auf die Form und die Proportion von Teilen sind möglich. Die folgenden Ansprüche beschreiben Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich zu jenen im Detail oben beschriebenen.

Claims (94)

1. Vorrichtung zum Verarbeitung eines Werkstückes, umfassend:
eine Behandlungskammer, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Werkstückes begrenzt, und eine Einrichtungsöffnung, durch welche das Werkstück in und aus dem Hohlraum hindurchtritt;
eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, die einen Entgaserhohlraum begrenzt, wobei eine Membran den Entgaserhohlraum in erste und zweite Teile unterteilt, einen Einlaß für wässrige Lösung und einen Auslaß für eine wässrige Lösung, die dem ersten Teil zugeordnet sind, und wässrige Lösung in Kontakt mit einer Seite der Membran zu richten, und einen Einlaß für Trägerfluid und einen Auslaß für Trägerfluid, die dem zweiten Teil zugeordnet sind, um Trägerfluid in Kontakt mit der anderen Seite der Membran zu richten;
wobei der Auslaß für wässrige Lösung mit der Behandlungskammer gekoppelt ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Beruhigungsraum, der mit der Behandlungskammer gekoppelt ist und eine Mischkammer begrenzt, die mit dem Auslaß für wässrige Lösung gekoppelt ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Chemikalienöffnung für das Einführen einer Verarbeitungschemikalie in die Mischkammer.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Mehrzahl von Abdeckungen, die schwenkbar mit der Behandlungskammer verbunden sind, um selektiv die Einrichtungsöffnung zu bedecken.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, weiter umfassend eine Fluidbedeckungseinrichtung, um eine Gasabdeckung einzuführen, die innerhalb des Hohlraums umschlossen ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Gasbedeckungseinrichtung in einer der Abdeckungen angeordnet ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Gasbedeckung zumindest teilweise aus Kohlendioxidgas besteht.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei zumindest eine der Abdeckungen Licht abschirmt.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei eine der Abdeckungen eine Heizeinrichtung aufweist, um eine Kondensation zu verhindern.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei eine der Abdeckungen eine Einrichtung aufweist, um ein Spülmittel in die Kammer zu injizieren.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei eine der Abdeckungen weiterhin eine Einrichtung aufweist, um ein Trocknungsgas in die Kammer zu leiten.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Behandlungskammer eine Hohlraumwand aufweist, welche den Hohlraum begrenzt, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Bewegungseinrichtung aufweist, die mit der Hohlraumwand und/oder der wässrigen Lösung gekoppelt ist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Bewegungseinrichtung eine Ultraschallübertragungseinrichtung umfaßt, die mit der Hohlraumwand und/oder der wässrigen Lösung gekoppelt ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Bewegungseinrichtung eine Übertragungseinrichtung im Megahertzfrequenzbereich umfaßt, die mit der Hohlraumwand und/oder wässrigen Lösung gekoppelt ist, um dieser eine Bewegungsenergie zu verleihen.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Behandlungskammer weiterhin einen Überlaufauslaß begrenzt.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, weiter umfassend einen Lagerungstank; und
eine Einrichtung, um den Überlauf mit dem Lagerungstank zu koppeln.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, weiter umfassend:
einen Rückführungsauslaß, der von der Behandlungskammer oder dem Beruhigungsraum begrenzt ist; und
eine Einrichtung, um den Rückführungsauslaß mit dem Lagerungstank zu koppeln.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, weiter umfassend einen Beruhigungsraum, der mit der Behandlungskammer gekoppelt ist, wobei der Beruhigungsraum eine Mischkammer definiert, die mit dem Auslaß für wässrige Lösung gekoppelt ist und den Rückführungsauslaß enthält.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Sauerstoffsensoreinrichtung, um den Sauerstoffgehalt im Auslaß für die wässrige Lösung zu erfassen; und
eine Durchflußregelungseinrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist und auf diesen anspricht, um den Durchfluß an Trägerfluid am Trägerfluideinlaß zu regeln.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei das Trägerfluid eine Zusammensetzung aus ersten und zweiten Gasen umfaßt und die Durchflußregelungseinrichtung eine Einrichtung umfaßt, um den Durchfluß jeder der Komponenten zu regeln.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Partikelmeßeinrichtung, die in der Behandlungskammer angeordnet ist, um die vom Werkstück auf das wässrige Fluid in dem Hohlraum übertragenen Partikel zu zählen.
22. Verfahren zur Behandlung eines Werkstückes mit einer wässrigen Lösung, umfassend:
das Vorsehen eines Trägerfluids umfassend zumindest eine Komponente;
das Hindurchtreten der wässrigen Lösung und des Trägerfluids durch eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, um Sauerstoff von der wässrigen Lösung durch die Membran zu dem Trägerfluid zu ziehen;
das Vorsehen einer Behandlungskammer;
das zumindest teilweise Füllen der Behandlungskammer mit der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran; und
zumindest das teilweise Eintauchen des Werkstückes in die wässrige Lösung.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt des Hindurchführens des Trägerfluids durch die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran auch Trägerfluid durch die Membran hindurchführt, wobei zumindest eine Komponente des Trägerfluids in die wässrige Lösung eingeführt wird, um den pH-Wert der wässrigen Lösung zu regeln.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Trägerfluid Kohlendioxid umfaßt.
25. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen einer Behandlungskammer, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Werkstückes begrenzt;
Einsetzen des Werkstückes in den Hohlraum; und
Füllen des Hohlraums mit der wässrigen Lösung, um das Werkstück in die wässrige Lösung einzutauchen.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen eines Beruhigungsraumes, der eine Mischkammer begrenzt, welche mit der Behandlungskammer gekoppelt ist;
den Schritt des Füllens des Hohlraumes mit der wässrigen Lösung, der den Schritt des Hindurchtretens von wässriger Lösung durch die Mischkammer vor dem Eintritt in den Hohlraum umfaßt.
27. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend den Schritt des Abdichtens des Hohlraumes mit einer lichtdichten Abdeckung.
28. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend den Schritt des Umschließens des Hohlraumes mit einer geheizten Abdeckung.
29. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend den Schritt des Umschließens des Hohlraumes mit einer Abdeckung und des Einführens einer Gasbedeckung in den Hohlraum.
30. Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die Gasbedeckung zumindest teilweise aus Kohlendioxid besteht.
31. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend den Schritt des Vorsehens einer Abdeckung, um den Hohlraum zu umschließen und das Injizieren eines Spülmittels von dem Hohlraum in die Behandlungskammer.
32. Verfahren gemäß Anspruch 25, weiter umfassend die Schritte des Vorsehens einer Abdeckung, um den Hohlraum zu umschließen, das Entleeren des Hohlraums, und das Richten eines Trocknungsgases von der Abdeckung in die Behandlungskammer.
33. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiter umfassend den Schritt des Bewegens der wässrigen Lösung, um die Behandlung von Werkstücken darin zu verstärken.
34. Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei der Schritt des Bewegens das Anregen der wässrigen Lösung mit einer Ultraschallfrequenz umfaßt.
35. Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei der Schritt des Bewegens das Anregen der wässrigen Lösung mit Schallenergie im Megahertz-Frequenzbereich umfaßt.
36. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiter umfassend den Schritt des Vorsehens eines Überlaufs in der Behandlungskammer und des Füllens der Behandlungskammer mit der wässrigen Lösung, um einen Teil der wässrigen Lösung über den Überlauf überströmen zu lassen.
37. Verfahren gemäß Anspruch 36, weiter umfassend die Schritte des Vorsehens eines Lagertanks und das Koppeln des Stromes von dem Überlauf mit dem Lagertank.
38. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiter umfassend den Schritt des Überwachens des Sauerstoffanteils der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran.
39. Verfahren gemäß Anspruch 38, weiter umfassend den Schritt des Regelns des Durchflusses an Trägerfluid durch die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran in Antwort auf den in der wässrigen Lösung der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran erfaßten Sauerstoffgehalt.
40. Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei der Schritt des Vorsehens eines Trägerfluids den Schritt des Vorsehens einer Mehrzahl von Trägerfluidkomponenten und das Mischen der Trägerfluidkomponenten zusammen zum Bilden des Trägerfluids umfaßt.
41. Verfahren gemäß Anspruch 40, wobei der Schritt des Regelns des Durchflusses an Trägerfluid, das in die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran eintritt, den Schritt des einzelnen Regelns der Trägerfluidkomponenten, die zum Bilden des Trägerfluids miteinander gemischt werden, umfaßt.
42. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Eintauchen des Werkstückes in die wässrige Lösung umfaßt.
43. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Besprühen des Werkstückes mit der wässrigen Lösung umfaßt.
44. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Überströmen der wässrigen Lösung über das Werkstück umfaßt.
45. Verfahren zum Behandeln entgegengesetzt gerichtere Hauptoberflächen einer Halbleitereinrichtung, umfassend:
Vorsehen einer Behandlungskammer, die einen Hohlraum zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung begrenzt;
Vorsehen eines Trägerfluids;
Vorsehen einer wässrigen Lösung;
Einsetzen der Halbleitereinrichtung in den Hohlraum;
Hindurchtreten der wässrigen Lösung und des Trägerfluids durch eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, um Sauerstoff von der wässrigen Lösung durch die Membran zum Trägerfluid zu ziehen und um Trägerfluid durch die Membran in die wässrige Lösung einzuführen, um den pH-Wert der wässrigen Lösung zu regeln; und
Inkontaktbringen des Halbleiterwafers mit wässriger Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran.
46. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend den Schritt des Trocknens der Halbleitereinrichtung, indem der Hohlraum des wässrigen Fluids entleert wird und ein erhitztes Fluid über die Oberflächen der Halbleitereinrichtung hinweggeführt wird.
47. Verfahren gemäß Anspruch 46, wobei der Schritt des Trocknens der Halbleitereinrichtung weiterhin den Schritt des Sprühens einer Spülchemikalie auf die Hauptoberflächen der Halbleitereinrichtung umfaßt.
48. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen einer Verarbeitungsabdeckung mit einer Heizeinrichtung, um die Verarbeitungsabdeckung zu erhitzen;
Vorsehen einer Trocknungsabdeckung mit einer Einrichtung, um einen Strom an Trocknungsgas zu leiten;
Vorsehen der Behandlungskammer mit einer Einrichtungsöffnung, durch welche die Halbleitereinrichtung in und aus dem Hohlraum hindurchtritt;
Bedecken der Einrichtungsöffnung mit der Verarbeitungsabdeckung während der Verarbeitung der Halbleitereinrichtung; und
Zurückziehen der Verarbeitungsabdeckung von der Einrichtungsöffnung und Bedecken der Einrichtungsöffnung mit der Trocknungsabdeckung während des Trocknens der Halbleitereinrichtung.
49. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend den Schritt des Anregens durch Schall der Behandlungskammer und/oder der wässrigen Lösung mit Schallenergie in dem Ultraschall- oder Megahertzfrequenzbereich.
50. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend die Schritte des Vorsehens eines Überlaufs und das Füllen des Hohlraums mit wässriger Lösung, um die Halbleitereinrichtung in die wässrige Lösung einzutauchen und um wässrige Lösung über den Überlauf überströmen zu lassen.
51. Verfahren gemäß Anspruch 50, weiter umfassend die Schritte des Vorsehens eines Lagertanks und das Koppeln des über den Überlauf überströmenden Flusses mit dem Lagertank.
52. Verfahren gemäß Anspruch 48, weiter umfassend die Schritte des Überwachens des Sauerstoffanteils der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran.
53. Verfahren gemäß Anspruch 52, weiter umfassend den Schritt des Regelns des Durchflusses an Trägerfluid durch die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran in Antwort auf Messungen von Sauerstoff in der wässrigen Lösung.
54. Verfahren gemäß Anspruch 53, wobei das Trägerfluid aus einer Mehrzahl von Trägerfluidkomponenten besteht, die zusammen vermischt werden, um das Trägerfluid zu bilden.
55. Verfahren gemäß Anspruch 54, wobei der Schritt des Regelns des Durchflusses von Trägerfluid die Schritte des einzelnen Regelns des Durchflusses der Trägerfluidkomponenten, die zusammen vermischt und in die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran eingeführt werden, umfaßt.
56. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend den Schritt des Versehens des Trägerfluids mit einer Kohlendioxidkomponente.
57. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend die Schritte des Zählens von Partikeln, die von der Halbleitereinrichtung in die wässrige Lösung übertragen worden sind.
58. Verfahren gemäß Anspruch 56, weiter umfassend den Schritt des Abziehens von zumindest einem Teil der wässrigen Lösung von der Aufnahme in Antwort auf die Zählung von Partikeln, die von der Halbleitereinrichtung in die wässrige Lösung übertragen wurden.
59. Verfahren gemäß Anspruch 50, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen einer Beruhigungskammer, die eine Mischkammer begrenzt, welche mit der Behandlungskammer gekoppelt ist; und
wobei der Schritt des Füllens des Hohlraumes mit der wässrigen Lösung den Schritt des Hindurchführens von wässriger Lösung durch die Mischkammer vor dem Eintritt in den Hohlraum umfaßt.
60. Verfahren gemäß Anspruch 45, weiter umfassend den Schritt des Umschließens des Hohlraums mit einer Abdeckung und des Einführens einer Gasbedeckung in den Hohlraum.
61. Verfahren gemäß Anspruch 60, wobei die Gasbedeckung zumindest teilweise aus Kohlendioxid besteht.
62. Vorrichtung zum Verarbeiten einer Halbleitereinrichtung, umfassend:
eine Behandlungskammer, die einen Hohlraum zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung mit einer Einrichtungsöffnung, durch welche die Halbleitereinrichtung in und aus dem Hohlraum hindurchtritt, begrenzt;
einen Beruhigungsraum, der mit der Behandlungskammer gekoppelt ist und eine Mischkammer begrenzt, umfassend eine Einlaßöffnung für wässrige Lösung zum Einführen von wässriger Lösung in die Mischkammer und eine Öffnung für nicht wässriges Lösungsmittel zum Einführen eines nicht wässrigen Lösungsmittels in die Mischkammer; und
eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, die einen Hohlraum der Entgasungseinrichtung begrenzt, eine Membran, welche den Hohlraum der Entgasungseinrichtung in erste und zweite Teile unterteilt, einen Einlaß für wässrige Lösung und einen Auslaß für wässrige Lösung, der dem ersten Teil zugeordnet ist, und einen Einlaß für Trägerfluid und einen Auslaß für Trägerfluid, die dem zweiten Teil zugeordnet sind, wobei der Auslaß für wässrige Lösung mit der Einlaßöffnung für wässrige Lösung des Beruhigungsraumes gekoppelt ist.
63. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, weiterhin umfassend eine Mehrzahl von Abdeckungen, die gelenkig mit der Behandlungskammer verbunden sind, um selektiv die Einrichtungsöffnung zu bedecken.
64. Vorrichtung gemäß Anspruch 63, wobei zumindest eine der Abdeckungen lichtabschirmend ist.
65. Vorrichtung gemäß Anspruch 63, wobei eine der Abdeckungen eine Heizeinrichtung zum Verhindern von Kondensation aufweist.
66. Vorrichtung gemäß Anspruch 63, wobei eine der Abdeckungen eine Einrichtung zum Injizieren eines Spülmittels in die Kammer aufweist.
67. Vorrichtung gemäß Anspruch 66, wobei die eine Abdeckung weiterhin eine Einrichtung zum Lenken eines Trocknungsgases in die Kammer aufweist.
68. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, wobei die Behandlungskammer eine Hohlraumwand aufweist, welche den Hohlraum begrenzt, die Vorrichtung weiterhin eine Schallbewegungseinrichtung umfaßt, die mit der Hohlraumwand oder der wässrigen Lösung gekoppelt ist.
69. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, wobei die Behandlungskammer weiterhin einen Überlauf begrenzt.
70. Vorrichtung gemäß Anspruch 69, weiter umfassend einen Lagertank; und
eine Einrichtung, um den Überlauf mit dem Lagertank zu koppeln.
71. Vorrichtung gemäß Anspruch 70, weiter umfassend:
einen Rückführungsauslaß, den die Behandlungskammer oder die Beruhigungskammer begrenzt; und
eine Einrichtung, um den Rückführungsauslaß mit dem Lagertank zu koppeln.
72. Vorrichtung gemäß Anspruch 71, weiter umfassend eine Beruhigungskammer, die mit der Behandlungskammer gekoppelt ist, wobei die Beruhigungskammer eine Mischkammer definiert, die mit dem Auslaß für wässrige Lösung gekoppelt ist und den Rückführungsauslaß enthält.
73. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, weiterhin umfassend:
eine Sauerstoffsensoreinrichtung zum Erfassen des Sauerstoffgehalts im Auslaß für wässrige Lösung; und
eine Durchflußregelungseinrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist und auf diesen anspricht, um den Durchfluß an Trägerfluid am Trägerfluideinlaß zu regeln.
74. Vorrichtung gemäß Anspruch 73, wobei das Trägerfluid eine Zusammensetzung aus ersten und zweiten Fluiden umfaßt und die Durchflußregelungseinrichtung eine Einrichtung zum Regeln des Durchflusses jeder der Fluidkomponenten umfaßt.
75. Vorrichtung gemäß Anspruch 62, weiter umfassend eine Partikelzähleinrichtung, die in der Behandlungskammer angeordnet ist, um die vom Werkstück auf das Wässrige Fluid im Hohlraum übertragenen Partikel zu zählen.
76. Verfahren zum Reinigen gegenüberliegender Hauptoberflächen einer Halbleitereinrichtung, umfassend:
Bereitstellen einer Reinigungskammer, die einen Hohlraum zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung begrenzt;
Einsetzen der Halbleitereinrichtung in den Hohlraum;
Füllen des Hohlraums mit einem ersten Lösungsmittel, um die Halbleitereinrichtung in das erste Lösungsmittel einzutauchen, während die Kammer mit Ultraschallenergie angeregt wird, um die Ultraschallenergie durch das erste Lösungsmittel auf die Halbleitereinrichtung zu übertragen;
Entleeren des Hohlraumes von dem ersten Lösungsmittel;
Füllen des Hohlraumes mit einem zweiten Lösungsmittel, um die Halbleitereinrichtung in das zweite Lösungsmittel einzutauchen, während die Kammer mit Ultraschallenergie angeregt wird, um die Ultraschallenergie durch das zweite Lösungsmittel auf die Halbleitereinrichtung zu übertragen;
Entleeren des Hohlraumes von dem zweiten Lösungsmittel;
Bereitstellen einer wässrigen Lösung;
Vorsehen eines Trägerfluids, das Kohlendioxid enthält;
Hindurchführen der wässrigen Lösung und des Trägerfluids durch eine Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran mit einer Membran, um Sauerstoff von der wässrigen Lösung durch die Membran zum Trägerfluid zu ziehen, und um Kohlendioxidgas durch die Membran in die wässrige Lösung einzuführen, um den pH-Wert der wässrigen Lösung zu regeln;
Füllen des Hohlraums mit einer wässrigen Lösung aus der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran, um die Halbleitereinrichtung in der wässrigen Lösung einzutauchen, während die Kammer mit Ultraschallenergie angeregt wird, um die Ultraschallenergie durch die wässrige Lösung auf die Halbleitereinrichtung zu übertragen;
Entleeren des Hohlraumes von der wässrigen Lösung;
Trocknen der Hauptoberflächen der Halbleitereinrichtung; und
Entfernen der Halbleitereinrichtung aus dem Hohlraum.
77. Verfahren gemäß Anspruch 76, wobei der Schritt des Trocknens der Halbleitereinrichtung den Schritt des Überstreichens von erhitztem Fluid über die Oberflächen der Halbleitereinrichtung umfaßt.
78. Verfahren gemäß Anspruch 76, wobei der Schritt des Trocknens der Halbleitereinrichtung weiterhin den Schritt des Sprühens eines Spülmittels auf die Hauptoberflächen der Halbleitereinrichtung umfaßt.
79. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen einer Verarbeitungsabdeckung mit einer Heizeinrichtung zum Erhitzen der Verarbeitungsabdeckung;
Vorsehen einer Trocknungsabdeckung mit einer Einrichtung zum Lenken eines Stromes an Trocknungsgas;
Versehen der Reinigungskammer mit einer Einrichtungsöffnung, durch welche die Halbleitereinrichtung in und aus dem Hohlraum hindurchtritt;
Bedecken der Einrichtungsöffnung mit der Verarbeitungsabdeckung während des Spülens der Halbleitereinrichtung;
Entfernen der Verarbeitungsabdeckung von der Einrichtungsöffnung und Bedecken der Einrichtungsöffnung mit der Trocknungsabdeckung während des Reinigens der Halbleitereinrichtung.
80. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend die Schritte:
Vorsehen eines Beruhigungsraumes, der eine Mischkammer definiert, welche mit der Behandlungskammer gekoppelt ist; und
wobei der Schritt des Füllens des Hohlraumes mit der wässrigen Lösung den Schritt des Hindurchführens von wässriger Lösung durch die Mischkammer vor dem Eintritt in den Hohlraum umfaßt.
81. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend den Schritt des Abdichtens des Hohlraumes mit einer lichtdichten Abdichtung.
82. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend den Schritt des Umschließens des Hohlraumes mit einem erhitzten Deckel.
83. Verfahren gemäß Anspruch 80, weiter umfassend den Schritt des Abziehens von zumindest einem Anteil des ersten Lösungsmittels von dem Hohlraum und des Hindurchführens des abgezogenen Anteils des ersten Lösungsmittels durch die Mischkammer zum erneuten Einführen in den Hohlraum.
84. Verfahren gemäß Anspruch 80, weiter umfassend den Schritt des Abziehens von zumindest einem Anteil des zweiten Lösungsmittels von dem Hohlraum und des Hindurchführens des abgezogenen Anteils des zweiten Lösungsmittels durch die Mischkammer zum erneuten Einführen in den Hohlraum.
85. Verfahren gemäß Anspruch 80, weiterhin umfassend den Schritt des Abziehens von zumindest einem Anteil der wässrigen Lösung von dem Hohlraum und das Hindurchführen des abgezogenen Anteils der wässrigen Lösung durch die Mischkammer zum erneuten Einführen in den Hohlraum.
86. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend den Schritt des Vorsehens eines Überlaufs in der Behandlungskammer und des Füllens der Behandlungskammer mit der wässrigen Lösung derart, um einen Anteil der wässrigen Lösung durch den Überlauf überströmen zu lassen.
87. Verfahren gemäß Anspruch 86, weiter umfassend den Schritt des Vorsehenes eines Lagertanks und des Koppelns des Überflusses von dem Überlauf mit dem Lagertank.
88. Verfahren gemäß Anspruch 76, weiter umfassend den Schritt des Überwachens des Sauerstoffanteils der wässrigen Lösung von der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran.
89. Verfahren gemäß Anspruch 88, weiter umfassend den Schritt des Regelns des Durchflusses an Trägerfluid durch die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran in Antwort auf den Sauerstoffanteil, der in der wässrigen Lösung aus der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran erfaßt wird.
90. Verfahren gemäß Anspruch 89, wobei der Schritt des Vorsehens eines Trägerfluids den Schritt des Vorsehens einer Mehrzahl von Trägerfluidkomponenten und das Zusammenmischen der Trägerfluidkomponenten zum Bilden des Trägerfluids umfaßt.
91. Verfahren gemäß Anspruch 90, wobei der Schritt des Regelns des Durchflusses an Trägerfluid, das in die Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran eintritt, den Schritt des einzelnen Regelns der Trägerfluidkomponenten umfaßt, die zum Bilden des Trägerfluids vermischt werden.
92. Verfahren gemäß Anspruch 76, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Lösung aus der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Eintauchen des Werkstückes in die wässrige Lösung umfaßt.
93. Verfahren gemäß Anspruch 76, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Membran aus der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Besprühen des Werkstückes mit der wässrigen Lösung umfaßt.
94. Verfahren gemäß Anspruch 76, wobei der Schritt des Inkontaktbringens des Werkstückes mit der wässrigen Lösung aus der Entgasungseinrichtung mit osmotischer Membran das Überströmen der wässrigen Lösung über das Werkstück umfaßt.
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