Materialoberflächen, insbesondere in der Halbleiterindustrie, werden durch Einsatz von flüssigen Säuren und Laugen, auch z. B. unter Zugabe von Wasserstoffperoxid, gerei- nigt und anschließend mit Wasser gespült, um eine pH-Wert neutrale Oberfläche zu erzielen. Das Spülen mit entionisiertem oder destilliertem Wasser, auch unter Zugabe von Ozon oder Wasserstoffperoxid, dient dabei auch der Konditionierung der Oberflä- che, um eine erneute Kontamination zu erschweren. Ein wesentlicher Bestandteil der angelieferten Chemikalien ist Wasser, das aber in jedem Fertigungsbetrieb verfügbar ist und mit transportiert wird. Für die Versorgung der die Chemikalien verbrauchenden Anlagen sind oft aufwendige Versorgungssysteme vorzusehen mit doppelwandigen Rohrleitungen und Versorgungsanlagen.

Ein Verfahren zur Naßreinigung von Halbleiteroberflächen ist beispielsweise beschrie- ben in WO 96/39651.

In WO 92/16306 wird die on site-Herstellung von Reinigungsflüssigkeiten mit gasförmi- gen Rohmaterialien für die Reinigung von Halbleiteroberflächen beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Reinigung von Material oder Flächen bereit zu stellen, das mit einer vereinfachten Versorgungsanlage auskommt.

Gelöst wurde die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 und ein Verfah- ren mit den in Anspruch 3 beschriebenen Merkmalen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden Säuren und Laugen des üblichen naßchemischen Reinigungsprozesses durch Gase ersetzt, die zusammen mit vorhan- dener oder erzeugter Feuchtigkeit, die entsprechenden Säuren oder Laugen auf der Materialoberfläche bilden. Das Verfahren eignet sich zur Reinigung von Materialober- flächen mit anionischen, kationischen und organischen Verunreinigungen sowie Parti- keln. Das Reinigungsreagenz entsteht durch Einwirkung eines oder mehrerer Gase in feuchter Atmosphäre. Die Reinigung erfolgt mit oder ohne Einwirkung von gesprühtem oder geschwalltem Wasser. Die Behandlung mit Wasser erfolgt in beliebiger zeitlicher Abfolge, vorzugsweise mit Ultra-oder Megaschall unterstützt. Die Behandlung mit Wasser erfolgt mit oder ohne Einwirkung von Oxidationsmitteln, wie Ozon oder Was- serstoffperoxid und Komplexbildnern.

Das Verfahren erspart z. B. in der Halbleiterindustrie Teile der Infrastruktur der Chemi- kalienversorgung, da Säuren, wie Salzsäure und Flußsäure, und Laugen, wie Amoni- aklösung, ersetzt werden können durch die Anwendung von HCI, HF und NH3-Gasen, die sowieso mit einem Verteilungssystem vorhanden sind. Das gleiche gilt für ein Was- serversorgungssystem. Gleichzeitig werden in der Versorgungskette die notwendigen Transporte deutlich vermindert, da die Gase in hochkonzentrierter Form ohne das vor- handene Wasser angeliefert werden. Neben der Einsparung an Resourcen und Infra- struktur führt die Einsparung von Transport-und Umfülivorgängen auch zu einer mit geringerem Aufwand erreichbaren Erhöhung der Chemikalienqualität hinsichtlich Parti- ket, anionischer, kationischer und organischer Verunreinigungen. Außerdem können bei Chemikalien auftretende Veränderungen der Zusammensetzung, des Mischungs- verhältnisses, der Konzentration oder sonstiger Eigenschaften, die einzuhaltende Qua- litätskriterien beeinflussen können, verringert werden.

In der Regel wird die zu reinigende Materialoberfläche in einer Kammer bei vorhande- ner oder erzeugter Restfeuchtigkeit mit den Gasen behandelt. Ein oder mehrere Gase werden in die Kammer eingeleitet, die auf die Materialoberfläche einwirken, weil die Feuchtigkeit der Kammeratmosphäre am Ort der Oberfläche das Reagenz, z. B. die ge-

wünschte Säure oder Lauge, bildet. In beliebiger zeitlicher Abfolge kann die Oberfläche mit Wasser, insbesondere Reinstwasser besprüht, beschwallt oder getaucht werden um Reaktionsprodukte zu entfernen. Das Wasser kann durch Schallwandler, Heizung oder andere Vorrichtungen aktiviert werden. Zusätzlich können weitere Hilfsstoffe wie Was- serstoffperoxid, Ozon, Komplexbildner oder andere beigefügt werden.

Die Feuchtigkeit der Kammeratmosphäre ("Luftfeuchtigkeit") zur Iniziierung des Ätzvor- ganges wird vorteilhaft durch Einsprühen von Reinstwasser, durch Verwenden der in der Kammer enthaltenen Restfeuchte oder durch Durchleiten eines Hilfsgases wie Stickstoff durch eine Reinstwasser enthaltende Waschflasche erzeugt.

Die Kammer selbst sowie alle Medien berührenden Teile werden aus beständigen Kunststoffen wie z. B. Perfluoräthylen ausgeführt.

Das Verfahren wird beispielsweise bei einer Temperatur in der Kammer im Bereich von 10 bis 150° C, vorzugsweise 30 bis 80° C, insbesondere 50 bis 70° C, bei einem Druck von in der Regel 1 bar (absolut) durchgeführt. Das Verfahren kann auch bei Unterdruck, z. B. 0,2 bis unter 1 bar, oder bei Überdruck, z. B. 1,2 bis 10 bar durchgeführt werden.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren so ausgeführt, daß in der Kammer ein Nebel gebildet wird. Bei Einleitung des Gases, insbesondere des Reaktivgases, löst sich Gas in den Nebeltröpfchen, die mit der Oberfläche des Reinigungsgutes reagieren. Der Ne- bel läßt sich z. B. durch Zerstäuben von Reinstwassers mittels eines Ultraschalizerstäu- ber erzeugen.

Eine besonders gute Reinigung wird erzielt, wenn die Materialoberfläche des Reini- gungsgutes während der Reinigung erwärmt, erhitzt oder mit Ultraschall behandelt wird.

Beispielsweise wird die Materialoberfläche und das sich bildende Reinigungsreagenz (Gas/Luftfeuchte oder Gas/Nebel) durch Ultraschallbehandlung aktiviert, wodurch Ver- schmutzungen leichter und effizienter von der Materialoberfläche entfernt werden. Vor-

teilhaft erfolgt eine Ultraschallbehandlung auch während des Spülens der Materialober- fläche, z. B. in einem von mehreren Spülschritten.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird als weiterer bedeutender Vorteil Reini- gungsreagenz sehr sparsam eingesetzt, wodurch Reagenzverbrauch, insbesondere Gasverbrauch, und Abwassermenge reduziert wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Kammer mit Gas-und Wasserversorgung zur Durchfüh- rung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Kammer 1, ein Reinigungsgut (Wafer) 2 in der Halterung 3 (Chuck), eine Sprühkammer 4 mit Ultraschallgeber 5. An der Oberseite der Kammer 1 ist in der Regel eine UV-Lampe 6 angeordnet. Unterhalb der Kammer 1 befindet sich eine Hei- zung 7 (z. B. Lampenheizung). Die Kammer ist verbunden mit einer Wasserzuleitung 8 (z. B. für deionisiertes Wasser oder Reinstwasser) und der Gasversorgung 9. Die Gas- versorgung 9 dient zur Zuleitung eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische (reakti- ve Gase) in die Kammer 1. Die Kammer enthält außerdem eine Ablaufleitung 10 für Waschwasser (Abfluß für Abwasser). Die Kammer 1 enthält gegebenenfalls eine Ab- luftleitung oder Abluftkanal 11. Die gestrichelten Pfeile oberhalb des Reinigungsgutes deuten Sprühnebel an.

Zur Durchführung des Verfahrens wird das Reinigungsgut 2 mit der zu reinigenden Materialoberfläche, z. B. ein Wafer in die Kammer 1 gebracht. Der Wafer wird von der Halterung 3 in Position gehalten.

In der Kammer 1 wird eine hohe Luftfeuchtigkeit durch Verdampfen oder Versprühen von Wasser erzeugt. Die Erzeugung der Kammerfeuchtigkeit erfolgt vorteilhaft mittels der Sprühkammer 4 in Verbindung mit der Heizung 7. Es wird eine Luftfeuchtigkeit von

beispielsweise 99 % erzeugt, bei einer Temperatur von beispielsweise 60°. In die feuchtigkeitsgesättigte Kammer 1 werden je nach Reinigungsschritt die betreffenden Gase geleitet. Nach dem Behandlungsschritt mit dem Reinigungsgas wird die Material- oberfläche von Reinigungsgut 2 in der Regel durch Wasserbehandlung nachgereinigt und gespült. Die Behandlung der Oberfläche mit Wasser erfolgt beispielsweise durch Besprühen. Mit der Wasserbehandlung werden Reaktionsprodukte entfernt. Behand- lungsgase (Reaktivgase) sind z. B. Fluorwasserstoffgas oder Chlorwasserstoffgas, die zeitlich begrenzt in die Kammer eingeleitet werden. Durch die vorhandene Luftfeuchtig- keit bildet sich an den Oberflächen Flußsäure oder Salzsäure, die in bekannter Weise auf die Siliziumoberfiäche eines Wafers einwirken und diese reinigen. Diese Wirkung kann durch die Zugabe von Ozon zu dem Reinigungsgas deutlich gesteigert werden.

Reinstwasser (z. B. destilliertes Wasser) wird nun, z. B. unterstützt durch Megaschall, auf die Oberfläche gesprüht, um Reaktionsfolgeprodukte und Partikel abzuspülen. Da- nach wird die Kammer mit Stickstoff gespült, die Wafer-Scheibe entnommen und ge- trocknet.

Bezugszeichen : 1 Reinigungskammer 2 Reinigungsgut (Wafer) 3 Halterung für Reinigungsgut (Chuck) 4 Sprühkammer 5 Ultraschallgeber 6 UV-Lampe 7 Heizung 8 Wasserzuleitung 9 Gaszuleitung 10 Wasserablauf 11 Abluftleitung