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Dokumentenidentifikation DE102005040288B3 15.02.2007
Titel Verfahren zur Verringerung einer Desorption von HBr bei der Hertellung von Halbleiterbauelementen
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Genz, Oliver, 01324 Dresden, DE
Vertreter Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin
DE-Anmeldedatum 19.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005040288
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/306(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 21/8242(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung einer Desorption von HBr bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit HBr beladenes Werkstück (1), insbesondere ein Siliziumwafer, und/oder eine mit HBr beladene Ätzkammer (10) einem Wasserdampfstrom (2) zur gezielten Bildung von HBr-Hydratkristallen ausgesetzt wird. Damit ist eine effektive Minderung der HBr Desorption möglich.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, HBr als Ätzmedium beim Ätzen von Silizium zu verwenden. Dabei wird das Ätzmedium in einer Ätzkammer mit dem zu ätzenden Werkstück (z.B. einem Siliziumwafer) in Kontakt gebracht. Ein Teil des Ätzmediums wird dabei an der Oberfläche des Werkstücks adsorbiert oder in der Oberfläche des Werkstücks absorbiert.

In den darauf folgenden Prozessschritten, denen das Werkstück unterzogen wird, kommt es vor, dass das adsorbierte oder absorbierte HBr wieder desorbiert, so dass sich HBr an den Wänden der Ätzkammer und/oder dem Werkstück selbst ablagert. Zusammen mit der zwangsläufig vorhandenen Luftfeuchtigkeit bilden sich dann HBr-Hydratkristalle, die insbesondere weitere Trockenätzschritte negativ beeinflussen können. Die Abscheidung des HBr auf den Wänden der Ätzkammer kann auch zu Korrosionsproblemen führen.

Es ist bekannt, die negativen Folgen der HBr Desorption zu mildern, indem jeweils eine Pufferkammer zwischen geätzten und nicht-geätzten Werkstücken angeordnet wird. Dabei sind die anfallenden Investitionskosten und die Verminderung des Durchsatzes negativ. Auch lässt sich damit die Korrosion von Teilen der Apparatur, die während des Transports des Werkstücks exponiert sind (z.B. Transferroboter) nicht wirksam vermeiden.

Auch ist es bekannt, die geätzten Werkstücke in einer Strippkammer mit Wärme zu behandeln, um die HBr Reste abzudampfen. Die Investitionskosten sind hier noch höher, wobei eine Korrosion von Teilen der Transferkammer auch hier nicht vollständig zu vermeiden ist.

Schließlich ist auch versucht worden, ein Postprocessing der Werkstücke mit einem sauerstoffhaltigen Plasma durchzuführen. Damit ist eine Verringerung der HBr Desorption möglich, die aber nicht im gewünschten Maß effektiv ist. Im Übrigen kann das aggressive Ätzmedium des sauerstoffhaltigen Plasmas Schädigungen des Werkstücks bewirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur effektiven Minderung der HBr Desorption zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein nach einer vorhergegangenen HBr Ätzung mit HBr beladenes Werkstück, insbesondere ein Siliziumwafer, und/oder eine mit HBr beladene Ätzkammer wird einem Wasserdampfstrom zur gezielten Bildung von HBr-Hydratkristallen ausgesetzt. Damit wird gezielt die Bildung von HBr-Hydratkristallen angeregt, so dass HBr nicht mehr unkontrolliert desorbieren kann. Die Erzeugung von Wasserdampf ist im Stand der Technik realisiert, erfordert Investitionskosten, wenn eine Wasserdampf quelle nicht ohnehin vorhanden ist.

Es ist vorteilhaft, wenn in einem nachfolgenden Prozessschritt das Werkstück und/oder die Ätzkammer einer wässerigen nasschemischen Reinigung unterzogen wird, wobei die HBr-Hydratkristalle in Lösungen gehen.

Mit Vorteil wird vor der Behandlung des Werkstücks und/oder der Ätzkammer mit dem Wasserdampfstrom, das Werkstück und/oder die Ätzkammer mit Sauerstoff und/oder einem nicht-reaktiven Gas gespült. Besonders vorteilhaft ist es, wenn während der Spülung mit Sauerstoff und/oder einem nicht-reaktiven Gas ein Abheben des Werkstücks vom Chuck erfolgt.

Zur effizienteren Bildung der HBr-Hydratkristalle ist es vorteilhaft, den Wasserdampfstrom unter möglichst hohem Druck von mehr als 13,33 Pa in die Ätzkammer einzubringen und/oder zu halten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Behandeln mit dem Wasserdampfstrom die Ätzkammer leer gepumpt und das Werkstück aus der Ätzkammer gebracht.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn mindestens ein Werkstück ein Siliziumwafer zur Herstellung von DRAM-Speicherchips ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ätzkammer vor Beginn einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

2 eine schematische Darstellung der Ätzkammer gemäß 1 während der Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.

In einer Ätzkammer 10 mit einer an sich bekannten Bauform ist mindestens ein Werkstück 1, hier ein Siliziumwafer mit 300 mm Durchmesser, angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 nur ein Werkstück 1 dargestellt. Auch wurde auf die Darstellung von üblichen Bauteilen der Ätzkammer 10, wie z.B. Elektroden, verzichtet. Ätzkammern 10 der hier relevanten Bauart sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.

Die Ätzkammer 10 ist in 1 zu dem Zeitpunkt dargestellt, in dem eine Ätzung mit HBr als Ätzmedium abgeschlossen ist und der Wafer 1 und die Wände der Ätzkammer 10 mit HBr beladen sind.

In 2 wird die Ätzkammer der 1 nun zu einem Zeitpunkt dargestellt, in dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzt.

Ein Wasserdampfstrom 2 wird von einem Mittel 20 zur Erzeugung des Wasserdampfes in die Ätzkammer 10 gebracht. Ein Ventil 21 ist während dieser Phase gedrosselt, um einen gewissen Druckaufbau in der Ätzkammer 10 zu unterstützen. Höherer Druck beschleunigt hierbei die Bildung der HBr-Hydratkristalle.

Der Wasserdampf verbindet sich in der Ätzkammer 10 mit dem HBr, das auf dem Werkstück 1 und/oder den Wänden der Ätzkammer 10 abgelagert ist. Dabei werden HBr-Hydratkristalle (HBr-HK) gebildet.

Die HBr-Hydratkristalle (HBr-HK) können dann in einem nachfolgenden, hier nicht dargestellten nasschemischen Schritt in Lösung gehen und aus der Ätzkammer 10 ausgeschleust werden. Damit wird verhindert, dass HBr desorbieren kann.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

1
Werkstück, Siliziumwafer
2
Wasserdampfstrom
3
Chuck
10
Ätzkammer
20
Mittel zur Erzeugung eines Hochdruckwasserdampfstroms
21
Ventil
HBr
mit HBr beladene Oberfläche
HBr-HK
HBr-Hydratkristalle


Anspruch[de]
Verfahren zur Verringerung einer Desorption von HBr bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit HBr beladenes Werkstück (1) und/oder eine mit HBr beladene Ätzkammer (10) einem Wasserdampfstrom (2) zur gezielten Bildung von HBr-Hydratkristallen (HBr-HK) ausgesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit HBr beladene Werkstück (1) ein Siliziumwafer ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Prozessschritt das Werkstück (1) und/oder die Ätzkammer (10) einer nasschemischen Reinigung unterzogen wird, wobei die HBr-Hydratkristalle (HBr-HK) in Lösungen gehen. Verfahren nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Behandlung des Werkstücks (1) und/oder der Ätzkammer (10) mit dem Wasserdampfstrom (2), das Werkstück (1) und/oder die Ätzkammer (10) mit Sauerstoff und/oder einem nicht-reaktiven Gas gespült wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Spülung mit Sauerstoff und/oder einem nicht-reaktiven Gas ein Abheben des Werkstücks (1) vom Chuck (3) erfolgt. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampfstrom (2) unter einem hohen Druck von größer 13,33 Pa in die Ätzkammer (10) gebracht und/oder gehalten wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Behandeln mit dem Wasserdampfstrom (2), die Ätzkammer (10) leer gepumpt wird und das Werkstück (1) aus der Ätzkammer gebracht wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Werkstück ein Siliziumwafer zur Herstellung von DRAM-Speicherchips ist.






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