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    • 专利摘要:
    Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung liefern Verfahren und Geräte zum Erhitzen eines Substratsmit Strahlung währendeiner Bearbeitung von Substraten. Strahlung im Hochfrequenz- oderMikrowellenteil des elektromagnetischen Spektrums wird einem Substratzugeführt,das innerhalb einer Bearbeitungskammer untergebracht ist, um erwünschte chemischeReaktionen in Bezug auf das Substrat zu fördern. Eine Bearbeitung gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung kann eine Unterdrucksetzung der Bearbeitungskammerin Verbindung mit der Verwendung von Mikrowellen-, HF-, IR- oderUV-Strahlung oder elektromagnetischer Induktion ausnützen, umdas Substrat oder eine Komponente der in der Kammer vorhandenenchemischen Stoffe fürdie Bearbeitung zu erhitzen. Alternative Ausführungsformen der vorliegendenErfindung könnenfür eine effektivereBearbeitung Kombinationen dieser Energiearten verwenden. Zum Beispielkann UV-Strahlung in Verbindung mit einer Mikrowellenheizung indie Kammer eingeführtwerden, um aus den chemischen Stoffen für die Bearbeitung reaktiveArten zu erzeugen.
    公开号:DE102004025959A1
    申请号:DE200410025959
    申请日:2004-05-27
    公开日:2004-12-30
    发明作者:Robert R. Richmond Matthews；Garry L. Fremont Montierth
    申请人:Pct Systems Inc Fremont；PCT Systems Inc；
    IPC主号:H01L21-02
    专利说明:
    [0001] Diesenicht vorläufigeAnmeldung beansprucht Prioritätvon der nicht vorläufigenUS-Patentanmeldung Nr. 10/456,995, die am 06. Juni 2003 eingereichtwurde.
    [0002] Während derHerstellung von Halbleitereinrichtungen ist es häufig nützlich, ein organisches Photoresistmaterial,das als Maske fürProzesse wie z.B. Ätzenoder Ionenimplantation dient, in einem Muster zu entwickeln. Nacheiner Ionenimplantation von Metallen in ein maskiertes Substratist jedoch die entwickelte organische Photoresistmaske ohne Beschädigen desdarunterliegenden Materials schwierig zu entfernen.
    [0003] Herkömmlicherweisewerden solche ionenimplantierten organometallischen Photoresistmaterialienin zwei Stufen entfernt. Zunächstwird das das organometallische Material tragende Substrat einem einmikrowelleninduziertes Plasma nutzenden Sauerstoffverascher ausgesetzt.Dieser anfänglicheVeraschungsschritt hat typischerweise erhebliche Mengen von Partikeln/implantiertenMetallen zur Folge, die auf der Oberfläche des Substrats verbleiben.
    [0004] Daherwird herkömmlicherweiseein zweiter Schritt ausgeführt,bei dem die veraschte Substratoberfläche einer Nassbearbeitung ineinem Piranha-Prozess mit Caroscher Säure (einer Kombination vonSchwefelsäureund Wasserstoffperoxid) bei Temperaturen von über 100°C unterzogen wird. Weder derOzonveraschungs- noch der Nassbearbeitungsschritt allein sind effektiv.Außerdemerzeugt die intensive Mikrowellenstrahlung, die verwendet wird, umdas Plasma zu erzeugen, langlebige reaktive Arten, typischerweiseRadikale, die auf der Substratoberfläche vorhandene fragile Strukturenbeschädigen können.
    [0005] Dementsprechendbesteht in der Technik ein Bedarf an verbesserten Verfahren undGerätenzum Behandeln eines Halbleiterwafers.
    [0006] Ausführungsformengemäß der vorliegenden Erfindungliefern Verfahren und Gerätezum Heizen eines Substrats mit Strahlung während einer chemischen Bearbeitung.Konkret wird Strahlung im Hochfrequenz- oder Mikrowellenteil des elektromagnetischenSpektrums auf ein innerhalb einer Bearbeitungskammer untergebrachtesSubstrat angewendet, um erwünschtechemische Reaktionen im Zusammenhang mit dem Substrat zu fördern. EineProzessführungbzw. Bearbeitung gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung kann die Anwendung von Mikrowellen, HF-,IR- oder UV-Strahlung oder elektromagnetischer Induktion ausnützen, um dasSubstrat zu erhitzen. Alternative Ausführungsformen der vorliegendenErfindung könnenfür eineeffektivere Bearbeitung Kombinationen dieser Energiearten verwenden.Zum Beispiel kann UV-Strahlung zusammenmit einer Mikrowellenheizung in die Kammer einge führt werden,um aus den chemischen Stoffen fürdie Bearbeitung reaktive Arten zu erzeugen.
    [0007] EineBearbeitung gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung kann bei erhöhten Drücken stattfinden, um Konzentrationeneines reagierenden Stoffs zu steigern, oder kann bei Drücken unterhalbdes Umgebungsdrucks stattfinden, um die Lebensdauer und daher dieBearbeitungseffektivität vonRadikalen oder anderen reaktiven Arten, die innerhalb der Kammervorhanden sind, zu verlängern. Einebesonders vielversprechende Ausführungsform dervorliegenden Erfindung ist das Stripping bzw. Ablösen vonPhotoresisten, die einer Ionenimplantation unterzogen wurden, wobeidie implantierten Wafer Ozongas ausgesetzt werden.
    [0008] Diechemischen Stoffe fürdie Bearbeitung, die in die Kammer eingebracht werden, um mit dem erhitztenSubstrat zu reagieren, könnenin Form eines Gases, einer Flüssigkeitoder irgendeiner Kombination aus einem Gas und einer Flüssigkeitwie zum Beispiel Nebel bestehen. Alternativ dazu könnten die chemischenStoffe fürdie Bearbeitung auch in Form eines Feststoffs wie zum Beispiel Staubgenutzt werden. In diesen Fällenkönnendie chemischen Stoffe fürdie Bearbeitung unter dem Einfluss einer Druckdifferenz zur oderdurch die Bearbeitungskammer transportiert werden.
    [0009] EineAusführungsformeines Verfahrens gemäß der vorliegendenErfindung zur Bearbeitung eines Substrats umfasst ein Vorsehen einerBearbeitungskammer, Einsetzen eines Substrats in die Bearbeitungskammerund Einbringen chemischer Stoffe für die Bearbeitung in die Bearbeitungskammer.Die Bearbeitungskammer wird durch Einführen einer Komponente der chemischenStoffe fürdie Bearbeitung in die Bearbeitungskammer und/oder Einführen einesGases in die Bearbeitungskammer unter Druck gesetzt. Strahlung wirdzugeführt,um eine Schicht des Substrats und/oder eine Komponente der chemischenStoffe fürdie Bearbeitung zu erhitzen, wodurch eine Reaktion zwischen demSubstrat und den chemischen Stoffen für die Bearbeitung gefördert wird,wobei der Schritt einer Unterdrucksetzung vor, nach und/oder gleichzeitigmit dem Bestrahlungsschritt stattfindet.
    [0010] EineAusführungsformdes Gerätsgemäß der vorliegendenErfindung zum Bearbeiten eines Substrats umfasst eine Kammer inFluidverbindung mit einer Quelle für chemische Stoffe für die Bearbeitungund eine Quelle zur Unterdrucksetzung in Fluidverbindung mit derKammer, wobei die Quelle zur Unterdrucksetzung betreibbar ist, umwährendeiner Bearbeitung den Druck innerhalb der Kammer zu erhöhen. EineStrahlungsquelle steht mit der Kammer in Verbindung, um eine Schichteines Substrats, ein das Substrat berührendes Bauteil und/oder chemische Stoffefür dieBearbeitung zu erhitzen, die innerhalb der Kammer vorhanden sind.
    [0011] DasWesen und die Vorteile der hierin offenbarten Erfindungen können durchVerweis auf die restlichen Teile der Beschreibung und die beigefügten Zeichnungenbesser verstanden werden.
    [0012] 1 zeigt eine vereinfachteQuerschnittansicht einer Ausführungsformeines Gerätszum Bearbeiten eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung.
    [0013] 2 zeigt eine vereinfachteQuerschnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Geräts zur Bearbeitunggemäß der vorliegendenErfindung.
    [0014] 3 zeigt eine vereinfachteDraufsicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Bearbeitungsgeräts gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0015] 4 zeigt eine vereinfachteQuerschnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0016] 5 zeigt eine vereinfachteDraufsicht noch einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Bearbeitungsgeräts gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0017] 1 zeigt eine vereinfachteQuerschnittansicht einer Ausführungsformeines Geräts 10 zum Bearbeiteneines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung.Ein Substrat oder Wafer 2 wird auf einem innerhalb einerKammer 6 positionierten Drehtisch 4 getragen.Das Substrat 2 kann mehrere verschiedene Materialien einschließlich, nichtaber darauf beschränkt,Silicium, GaAs und andere Halbleitermaterialien, Quarz, Borsilicatglas,Flachschirmanzeigen, mikroelektro-mechanische Einrich tungen (MEMS), Festplattensubstrate,biomedizinische Objektträger undandere Medien umfassen. Die Oberfläche des Substrats 2 kannferner gemusterte Schichten verschiedener Materialien wie zum Beispieldielektrischer, metallischer, organischer oder organometallischerMaterialien umfassen. Fürdie Zwecke dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck "organometallisch" auf jedes kohlenstoffhaltigeMaterial, das auch ein oder mehr Metalle enthält. Ein Beispiel eines organometallischenMaterials ist ein organisches Photoresistmaterial, das mit Metallenwie z.B. Phosphor oder Bor ionenimplantiert wurde. Ein anderes Beispieleines organometallischen Materials sind chemische Nebenprodukteeiner Plasmaätzung,die sich auf den Seitenwändenvon Merkmalen der Einrichtungen abscheiden.
    [0018] DieKammer 6 enthälteinen Einlass 8 und einen Auslass 9, um chemischeStoffe, die mit dem Substrat 2 reagieren sollen, zu empfangenbzw. ausströmenzu lassen. Die Kammer 6 kann vollständig oder teilweise geschlossensein, so dass die chemischen Stoffe für die Bearbeitung während einerBearbeitung unter erhöhtenoder reduzierten Drückengehalten werden können.In die Kammer 6 eingeführte chemischeStoffe fürdie Bearbeitung könnenjedes beliebige Gas, jede beliebige Flüssigkeit oder jede Gas/Flüssigkeitskombinationumfassen, die mit dem Substrat 2 oder darauf vorhandenemMaterial reagieren soll.
    [0019] DieKammer 6 besteht aus einem Material, das für Strahlungdurchlässigist, die beim Erhitzen des Substrats oder einer Schicht eines Materialsauf dem Substrat genutzt wird, so dass vom Generator 14 emittierteStrahlung 12 in die Kammer 6 eintritt, mit demWafer 2 in Kontakt tritt und eine Erhitzung des Wafers 2 odereiner Schicht auf dem Wafer 2 zur Folge hat. Alternativdazu kann die Kammer 6 ein Material aufweisen, das für die Strahlungnicht durchlässigist, kann aber ferner ein Fenster aus einem für Strahlung durchlässigen Materialenthalten, das den Eintritt der Strahlung in die Kammer gestattet.
    [0020] DerStrahlungsgenerator 14 kann ein über einen Wellenleiter 13 mitder Kammer in Verbindung stehendes Magnetron 11 umfassen.Der Strahlungsgenerator 14 kann einen Generator für Mikrowellenstrahlungmit einer Frequenz von 915 oder 2450 MHz umfassen. Derartige Mikrowellenquellenliefern typischerweise eine Leistung zwischen etwa 300 und 1200W. Ein von Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung genutzter Mikrowellengenerator ist jedoch nicht auf irgendeinebesondere Frequenz oder irgendeinen besonderen Leistungsbereichbeschränktund könntealternativ dazu eine spezialisierte industrielle Auslegung aufweisen,die eine spezifische feste oder änderbareLeistung, Frequenz oder Pulsdauer ausnützt. Zum Beispiel könnten auchGeneratoren, die eine variable Frequenz, variable Leistung und/oderpräzisegesteuerte Leistungspegel ausnützen,gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise genutzt werden.
    [0021] DerWellenleiter 13 ist so konfiguriert, dass er Strahlungvom Generator 14 empfängtund diese Strahlung in einer einzigen Mode zur Kammer 6 transportiert.Die Kammer 6 ist dafürausgelegt, sicherzustellen, dass die zugeführte Strahlung das (die) darinangeordnete(n) Substrate) gleichmäßig erhitzt. In einer Ausführungsformkann die Kammer 6 Abmessungen aufweisen, die dem Wellenleiter 13 ausreichend ähnlich sind,um den unipolaren Charakter der zugeführten Strahlung zu bewahren.Obgleich man nicht auf irgendeinen besonderen Ansatz beschränkt seinmöchte,könntenin einer unipolare Strahlung ausnützenden mögli chen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung Innenflächen der Kammer mit Strahlungabsorbierenden Materialien verkleidet sein, um interne Reflexionder Strahlung zu unterdrücken,die unerwünschteStrahlung mit mehreren Moden verursacht.
    [0022] Eskann auch erwünschtsein, dass Strahlung, die der Kammer zugeführt wird, um den Wafer zu erhitzen,eine Strahlung mit mehreren Moden ist. Dies verhält sich so, weil viele Materialien,einschließlichSubstrate aus einkristallinem Silicium, die bei der Herstellungvon Halbleitereinrichtungen genutzt werden, für Mikrowellenstrahlung verhältnismäßig transparentsind, wobei ein Hauptteil der Energie der Strahlung, die auf dasSubstrat trifft, durchgeht, ohne absorbiert zu werden. Dementsprechendkönnendie Verfahren und Gerätegemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung den Durchgang reflektierter Strahlungerfordern, um das gewünschte schnelleErhitzen zu bewirken.
    [0023] DieZuführungvon Strahlung mit mehreren Moden in die Bearbeitungskammer, um einegleichmäßige Erhitzungvon darin angeordneten Substraten zu erreichen, kann auf verschiedenenWegen erreicht werden. In der in 1 veranschaulichtenspezifischen Ausführungsformwird eine gleichmäßige Heizungdes (der) Wafers (Wafer) sichergestellt, indem die Wafer unter Verwendungeines Drehtischs in Bezug auf die Richtung der zugeführten Strahlung gedrehtwerden. Alternativ dazu könntein der Kammer eine Modenmischanordnung (engl. mode stirring structure)wie zum Beispiel ein rotierender Metallventilator angeordnet sein,so dass eine vom Generator einfallende unipolare Strahlung innerhalbdes Hohlraums zufälligreflektiert wird, um darin vorhandene Substrate zu erhitzen. Fernerkönntealternativ dazu der Mikrowellengenerator Strahlung mit oszillierendenFrequenzen oder verschiedenen Impulsdauern emittieren, um eine gleichmäßige Heizungmit Strahlung mit mehreren Moden gemäß Ausführungsformen der vorliegendenErfindung zu erreichen. Ferner könntenalternativ dazu auch noch mehrere Mikrowellengeneratoren eingesetztwerden, um Strahlung mit einer Vielzahl von Moden gleichzeitig anzuwenden.
    [0024] DieAusführungsformvon 1 zeigt einen Wafer 2,der auf einem Drehtisch 4 in einer zur Richtung der Strahlung 12 vomGenerator 14 parallelen Ebene horizontal getragen wird.Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese besondere Konfigurationbeschränkt,und in einer alternativen Ausführungsformkönntedas Substrat senkrecht in Bezug auf die einfallende Strahlung oderin irgendeiner anderen Orientierung in Bezug auf die Richtung der vomGenerator emittierten Strahlung getragen werden.
    [0025] ImBetrieb ist das Substrat 2 auf dem Drehtisch 4 innerhalbder Kammer 6 angeordnet. Durch den Einlass 8 lässt maneinen chemischen Stoff für dieBearbeitung in die Kammer 6 strömen. Strahlung 12 vomGenerator 14 wird in die Kammer 6 und in Kontaktmit dem Wafer 2 übertragen,was ein Erhitzen des Wafers 2 zur Folge hat. Die Strahlung 12 kannauch indirekt mit dem Wafer 2 in Kontakt treten, indemsie von den Innenflächen 6a derKammer 6 reflektiert wird.
    [0026] AlsFolge einer Wechselwirkung zwischen der Strahlung 12 unddem Wafer 2 oder einer darauf vorhandenen Materialschichtwird der Wafer oder das den Wafer bedeckende Material erhitzt. Derin der Kammer 6 vorhandene chemische Stoff reagiert dannmit dem erhitzten Substrat 2 oder auf dessen Oberfläche vorhandenenMaterialien. Die erhöhte Temperaturdes Substrats, kombiniert mit den reaktiven Eigenschaften des chemischenStoffes fürdie Bearbeitung, bewirken eine erwünschte chemische Reaktion.
    [0027] BeimAbschluss der Bearbeitung oder währendder Bearbeitung, wobei ein ständigerStrom eines chemischen Stoffes fürdie Bearbeitung durch die Kammer geleitet wird, kann der verbrauchtechemische Stoff fürdie Bearbeitung durch den Auslass 9 aus der Kammer 6 evakuiertwerden. Der Strahlungsgenerator 14 beendet die Zuführung vonStrahlung zur Kammer 6, was dem bearbeiteten Wafer 2 ermöglicht,viel schneller abzukühlenals mit herkömmlichenKontaktheizern. Die durch Ausführungsformen gemäß der Erfindungermöglichteschnelle Abkühlungerlaubt einen schnelleren Durchsatz und daher reduzierte Betriebskosten.
    [0028] Ausführungsformengemäß der vorliegenden Erfindungsind nicht darauf beschränkt,irgendeine besondere Art einer chemischen Bearbeitung auf einemSubstrat durchzuführen.Eine besonders vielversprechende Anwendung für die vorliegende Erfindungliegt in dem Ablösen(Entfernung) von Mustern eines organometallischen Photoresistmaterialsvon der Oberflächeeines Halbleiterwafers unter Anwendung von Ozon. In einer solchenAusführungsform fördert dieerhöhteTemperatur des mit Mikrowellen geheizten Substrats eine schnelleReaktion mit dem Ozon, um das organometallische Material zu verbrauchen.
    [0029] Gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung kann die Zuführung von Mikrowellenstrahlungvon der Zuführungvon reaktives Ozon enthaltendem Sauerstoffgas oder eines anderen chemi schenStoffs fürdie Bearbeitung entkoppelt werden. In einem Prozess zum Ablösen einesimplantierten Photoresists wird der implantierte Wafer erhitzt,und ein unabhängigerGenerator erzeugt aus Sauerstoff Ozon. Das Ozongas tritt mit derMikrowellenenergie nicht in Wechselwirkung und wird daher durchdie Mikrowellenenergie nicht beeinflusst und zersetzt sich nicht,bis es die erhitzte Oberflächeder organometallischen Beschichtung erreicht. Das erzeugte Ozonenthältkeine großenMengen reaktiver Ionen oder Radikale mit hoher Energie, die aufder Waferoberflächevorhandene heikle Strukturen beschädigen können.
    [0030] Aufgrundder hohen Konzentration einer reaktiven Art mit verhältnismäßig geringerEnergie, die sich aus der Zersetzung von Ozon ergibt, an der Substratoberfläche, können Substrate,die unter Ausnutzung dieses Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindunggereinigt werden, im Wesentlichen frei von Rückständen sein. In einer Ausführungsformwurde auf jedem von zwei Wafern mit 200 mm ein Positivphotoresistharzauf Novolac-Basis mit einer Dicke von 12500 Å gebildet. Das Photoresistauf dem ersten Wafer wurde mit Arsen implantiert, und das Photoresistauf dem zweiten Wafer wurde mit Phosphor implantiert. Sowohl dieAsals auch P-Implantationen wurden bei einer Dosis von etwa 3 × 1015 Atome/cm2 miteiner Implantationsenergie von 50 KeV bei 10000 μA durchgeführt.
    [0031] Diedas implantierte Resist tragenden Wafer wurden dann unter Atmosphärendruckin einem bei einer Leistungseinstellung von 40 % betriebenen Mikrowellenofenmit 1100 W erhitzt, währendin einer höherenKonzentration als etwa 150000 ppm erzeugtes Ozongas mit einer Stromratevon 1,5 slm durch die Ofenkammer gezwungen wurde. Infolge dieser Prozessführung wurdevon den Wafern in weniger als acht Minuten implantiertes Photoresistsauber abgelöst.Für Vergleichszweckemit herkömmlichenProzessen zur Entfernung von Photoresists wurde das gleiche implantierteResistmaterial unter Verwendung herkömmlicher Prozesse mit Ozonbei hoher oder niedriger Temperatur überhaupt nicht abgelöst.
    [0032] Obgleichdas obige Experiment die Entfernung eines Photoresistmaterials durchBeaufschlagung mit einem mit einer Ozonkonzentration von etwa 150000ppm erzeugten Gas beschreibt, verlangt dies die vorliegende Erfindungnicht, und andere Ozonkonzentrationen zwischen 1000 bis 400000 ppmund höherkönntengenutzt werden, da es keine bekannte Obergrenze der gemäß der vorliegenden ErfindungnützlichenKonzentration von Ozon gibt. Obgleich außerdem das obige Experimentmit der Verwendung von Ozon als Oxidationsmittel verbunden ist,erfordert dies die vorliegende Erfindung nicht, und andere oxidierendeArten oder Kombinationen oxidierender Arten wie z.B. Sauerstoff,Wasserstoffperoxid und andere Peroxide könnten alternativ dazu genutztwerden.
    [0033] BeimAblöseneines Photoresists oder anderen Anwendungen, die Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung nutzen, kann der chemische Stoff für die Bearbeitung innerhalbentweder einer abgedichteten oder im Wesentlichen abgedichtetenBearbeitungskammer unter Überdruckgehalten werden, um die Effektivität und/oder Rate des Prozesseszu steigern. Eine Diskussion der Prozessführung bzw. Bearbeitung beierhöhtenDrückenist in der gleichzeitig anhängigenStammanmeldung Nr. 10/150,748, die am 17. Mai 2002 eingereicht wurde unddurch Verweis hierin füralle Zwecke miteinbezogen ist, ausführlich beschrieben.
    [0034] Wiein der oben einbezogenen Anmeldung ausführlich beschrieben ist, kanneine Bearbeitung unter Überdrücken erreichtwerden, indem man Bearbeitungsfluide in einen abgedichteten Bearbeitungsbehälter oderBearbeitungsfluide in einen Bearbeitungsbehälter mit Auslässen begrenzterKapazität strömen lässt, sodass innerhalb des Bearbeitungsbehälters ein Druck oberhalb desDrucks bei dem Austritt oder der Entlüftung aus dem Auslass vom Behälter ansteigt.Für gasförmige oderkompressible chemische Stoffe fürdie Bearbeitung und Komponenten kann dieser erhöhte Druck innerhalb des Bearbeitungsbehälters eineErhöhungder Volumenkonzentration zur Folge haben. Erhöhte Drücke innerhalb der Kammer während einerBearbeitung würden amehesten typischerweise zwischen etwa 1 und 100 ATM liegen. Gemäß bestimmtenAusführungsformen dervorliegenden Erfindung kann der Bearbeitungsbehälter vorher unter Druck gesetztwerden.
    [0035] EinerhöhterDruck und/oder eine erhöhte Konzentrationaktiver Prozesskomponenten in der Gasphase können/kann eine direkte Wechselwirkungzwischen der Gasphasenkomponente und der Waferoberfläche fördern. Alternativdazu oder in Verbindung mit einer direkten Wechselwirkung zwischen derGasphasenkomponente und der Waferoberfläche kann ein erhöhter Gasphasendruckdie resultierende Konzentration dieser Komponenten in einer flüssigen Phasesteigern, die in der Kammer vorhanden sein kann, wodurch wünschenswerteBearbeitungseffekte wie z.B. die chemische Reaktivität erhöht werden.Eine derartige Prozessführungunter Druck, die bei erhöhtenTemperaturen durchgeführt wird,die aus der Anwendung von Strahlung gemäß der Ausführungsformen der vorliegendenErfindung resultieren, kann die Rate und Effektivität einerderartigen Prozessführungweiter steigern.
    [0036] Obgleicheine Prozessführunggemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet sein kann, dasssie in einer "Kammer" durchgeführt wird,ist kein separater Bearbeitungsbehälter erforderlich, wenn manein Bearbeitungsfluid aufgrund eines Druckabfalls zu einer oder durcheine Bearbeitungszone strömenlässt.Obgleich auch Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung, die gerade diskutiert wurden, bei einem höheren Druckals Atmosphärendruckarbeiten können,könnenandere Ausführungsformenbei geringeren Drückenals Atmosphärendruckarbeiten, wo z.B. die Bearbeitungskammer vor der Einleitung eineschemischen Stoffes fürdie Bearbeitung evakuiert worden ist.
    [0037] Kombinationenchemischer Stoffe können gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung in die Kammer eingeleitet werden. ZumBeispiel könnenSäurenin Verbindung mit dem Oxidationsmittel verwendet werden, um denProzess einer Entfernung von Photoresist zu steigern. Beispielevon Säuren,die als Komponenten chemischer Stoffe für die Bearbeitung gemäß der Ausführungsformender vorliegenden Erfindung genutzt werden können, beinhalten, sind abernicht darauf beschränkt,anorganische Säurenund organische Säurenwie z.B. Essigsäure,Ameisensäure,Buttersäure,Propionsäure,Zitronensäure,Oxalsäureund Sulfonsäure.Derartige Säurenkönntenin der gasförmigenPhase, in der flüssigenPhase in Form von Tröpfchenoder in der festen Phase in Form von Staub in die Kammer eingeleitetwerden. Andere Beispiele aktiver Komponenten chemischer Stoffe für die Bearbeitungbeinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, oberflächenaktive Stoffe und chelatbildendeStoffe.
    [0038] Obgleichdie vorliegende Erfindung oben in Verbindung mit einem Erhitzeneines Halbleiterwafers beschrieben wurde, um eine Beseitigung eines organometallischenPhotoresists unter Verwendung eines chemischen Stoffes auf Ozonbasiszu fördern, istdie vorliegende Erfindung nicht auf diese besondere Anwendung beschränkt. Verfahrenund Geräte gemäß der vorliegendenErfindung könntenin Verbindung mit anderen Arten chemischer Stoffe für die Bearbeitungverwendet werden, um andere Arten einer Waferbearbeitung durchzuführen. Beispieleanderer Arten einer Waferbearbeitung, die für die vorliegende Erfindunggeeignet sind, beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Ätzen anorganischer Schichtenwie zum Beispiel Siliciumoxid oder Siliciumnitrid, das auf einemSubstrat liegt, und Durchführeneiner Reinigung nach der Bearbeitung wie zum Beispiel diejenigen,die der in der Technik gut bekannten RCA-Reinigungsabfolge analogsind.
    [0039] Obgleichaußerdemdie obige Beschreibung auf eine Verwendung von Mikrowellenstrahlungfokussiert ist, um die Inhalte der Kammer zu erhitzen, verlangtdies die vorliegende Erfindung nicht. Andere Formen von Strahlungals Mikrowellen könntenverwendet werden, um innerhalb der Kammer vorhandene Substrate zuerhitzen, und die Verfahren und Geräte würden in den Umfang der vorliegendenErfindung fallen. Zum Beispiel könntenalternative Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung eine Heizung von Substraten mittels elektromagnetischerInduktion (EMIH) unter Ausnutzung von Strahlung mit Frequenzen imBereich von wenigen MHz bis einige zehn GHz verwenden.
    [0040] 1 veranschaulicht außerdem nureine Ausführungsformeines Gerätszum Durchführeneiner Bearbeitung gemäß der vorliegendenErfindung, und andere Geräteund Verfahren würdenebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. 2 zeigt zum Beispiel einevereinfachte Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsformeines Gerätszum Durchführeneiner Bearbeitung gemäß der vorliegendenErfindung. Das Gerät 20 in 2 ist dem in 1 gezeigten ähnlich,enthält aberferner eine wassergefüllteSpule 22 innerhalb der Kammer 24. Das Wasser innerhalbder Spule 22 absorbiert die Strahlung innerhalb der Kammerund heizt sich auf, wodurch der Effekt einer von den Wänden derKammer reflektierten Strahlung gedämpft wird.
    [0041] Obgleichdie Ausführungsformvon 2 eine Spule enthält, diemit einem zirkulierenden Wasserstrom gefüllt ist, um Strahlung innerhalbder Kammer zu absorbieren, ist die vorliegende Erfindung nicht aufdiese Konfiguration beschränkt.Andere Ansätzebeinhalten ein Beschichten der Kammerwände mit einem Strahlung absorbierendenMaterial, Sprüheneines Wassernebels oder anderen Strahlung absorbierenden Materialsin die Kammer oder auf die Oberfläche des Wafers oder einfachesAnordnen eines Tanks mit Wasser oder einem anderen Strahlung absorbierendenMaterial innerhalb der Kammer.
    [0042] 3 zeigt eine vereinfachteDraufsicht einer anderen alternativen Ausführungsform eines Bearbeitungsgeräts gemäß der vorliegendenErfindung. Das Gerät 30 von 3 ist dem in 1 gezeigten ähnlich;ein Drehtisch 32 ist aber so konfiguriert, dass mehrereWafer 34 in Bezug auf die Richtung der vom Mikrowellengenerator 38 emittiertenStrahlung 36 getragen und gedreht werden. Außerdem sindein Einlass 40 und ein Auslass 42 der Kammer 44 sokonfiguriert, dass man eine ständigeZufuhr eines chemischen Stoffes für die Bearbeitung über Oberflächen 34a derWafer 34 strömenlässt.Obgleich die Ausführungsformvon 3 senkrecht zurRichtung der Mikrowellenstrahlung 36 orientierte Substrate 34 zeigt, verlangtdies die vorliegende Erfindung wieder nicht. Die Substrate 34 könnten vomDrehtisch 32 in Bezug auf den Mikrowellengenerator 38 inanderen Orientierungen getragen werden. Obgleich 3 eine Drehung einer den Wafer tragendenDrehtischanordnung zeigt, fordert dies außerdem die vorliegende Erfindungebenfalls nicht. In alternativen Ausführungsformen könnten dieSubstrate in Bezug auf Strahlung innerhalb der Kammer durch Kontaktzwischen einer drehenden oder schnell drehenden Rolle oder einer anderenStruktur und einem Rand des Substrats gedreht werden.
    [0043] 4 zeigt eine vereinfachteQuerschnittsansicht einer anderen alternativen Ausführungsform einesBearbeitungsgerätsgemäß der vorliegenden Erfindung.Das Gerät 40 von 4 ist dem in 1 gezeigten ähnlich,enthältaber zusätzlicheine Quelle 42 fürUltraviolettstrahlung (UV) in Verbindung mit einer Kammer 44 durchdie Kammerwändeoder durch ein UV-durchlässigesFenster in den Kammerwänden.Obgleich die UV-Strahlungsquelle 42 außerhalb der Kammer 44 in 3 liegt, fordert dies dievorliegende Erfindung nicht, und in alternativen Ausführungsformenkönntedie UV-Strahlungsquelle direkt innerhalb der Kammer vorhanden sein.
    [0044] DieUV-Quelle 42 liefert an die Kammer 44 eine Strahlung 46 miteinem wesentlich kürzeren Wellenlängenbereich(10–6 ≤ λ ≤ 10–8 m)als die Mikrowellenstrahlung (10–4 ≤ λ ≤ 10–1 m),die von der Mikrowellenquelle 48 geliefert wird. Dementsprechend kanndie zur Kammer 44 übertrageneUV-Strahlung 46 eine vorteilhafte Wechselwirkung mit innerhalb derKammer vorhandenen chemischen Stoffen erlauben.
    [0045] ZumBeispiel kann eine verwendete UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von254 nm äußerst reaktiveArten wie z.B. molekularen Sauerstoff oder Sauerstoffradikale vonOzon innerhalb der Kammer erzeugen. Alternativ dazu oder in Verbindungmit diesem Prozess könnteverwendete UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 222 nm Hydroxylradikale ausinnerhalb der Kammer vorhandenem Wasserstoffperoxid erzeugen. Gemäß noch einerweiteren alternativen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung kann UV-Strahlung bei 172 nm von einerQuelle wie z.B. einer Excimerlampe auf innerhalb einer Bearbeitungskammervorhandenen Sauerstoff angewendet werden. Diese UV-Strahlung mit172 nm kann die Bildung reaktiver Sauerstoffradikale direkt ausmolekularem Sauerstoff zur Folge haben, ohne Ozon überhauptzu benötigen.Andere potentiell reaktive Arten, die aus der Anwendung von UV-Strahlungerzeugt werden, beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, N2O, was bei Bestrahlung das äußerst reaktiveSauerstoffradikal bilden kann.
    [0046] Injedem dieser Ansätzehat die Näheder Strahlungsquelle zur Oberflächedes Substrats eine großeNähe dererzeugten radikalen Stoffe zur Oberfläche, mit der die Reaktion gewünscht wird,zur Folge. Eine schnelle Reaktion mit der Substratoberfläche kannsomit stattfinden, bevor die kurzlebigen radikalen Arten, die durchWechselwirkung mit der UV-Strahlung erzeugt werden, in nicht angeregteArten zerfallen und die Effektivität der Prozessführung bzw.Bearbeitung reduzieren.
    [0047] DieEinführungder gasförmigenArten in eine evakuierte Kammer kann außerdem die Lebensdauer vonRadikalen und anderen reaktiven Arten verlängern, die durch Wechselwirkungmit der UV-Strahlungerzeugt werden. Demgemäß enthält die Ausführungsformeines in 4 gezeigtenGerätseine Vakuumpumpe 50 in Fluidverbindung mit der Kammer, waseine Evakuierung der Kammer währendeiner Bearbeitung erlaubt. Die Ausnutzung niedriger Drücke istjedoch nicht auf eine UV-unterstützteProzessführunggemäß der vorliegendenErfindung beschränkt,und niedrige Drückekönntenohne UV-Strahlung verwendet werden.
    [0048] 5 zeigt eine vereinfachteDraufsicht noch einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Bearbeitungsgeräts gemäß der vorliegendenErfindung. Das Gerät 50 von 5 ist dem in 4 gezeigten ähnlich;allerdings sind eine Mikrowellenquelle 52 und UV-Quelle 54 aufgegenüberliegendenSeiten des Wafers 56 angeordnet, wobei die Mikrowellenquelle 52 derRückseite 56a desWafers benachbart und die UV-Quelle 54 der Vorderseite 56b des Wafersbenachbart ist. Die in 5 gezeigteAusführungsformerlaubt, dass ein Strom eines Beschickungsgases über sowohl die Vorderseiteals auch Rückseitedes Wafers vorgesehen wird, wobei ein Ausströmanschluss 58 genutztwird, um sowohl einen kontinuierlichen Strom eines chemischen Stoffes für die Bearbeitung über dieOberflächedes Substrats aufrechtzuerhalten als auch einen verbrauchten chemischenStoff zur Bearbeitung zu entfernen.
    [0049] Inbestimmten Anwendungen könntedie in 5 gezeigte Ausführungsformdas Vorhandensein eines Wafers 56 oder von Materialien,die damit in engem Kontakt stehen oder darauf vorhanden sind, ausnutzen,um die einfallende Mikrowellen- oder HF-Strahlung zu nutzen, umdie einfallende Mikrowellen- oder HF-Strahlung zu absorbieren undheiß zuwerden, währendzur gleichen Zeit die Wafereinheit die Mikrowellen- oder Hochfrequenzstrahlung blockierenund/oder reflektieren und verhindern kann, dass sie chemische Stoffefür dieBearbeitung erreicht und mit diesen in Wechselwirkung tritt, die über derVorderseite des Wafers vorhanden sind. Die in 5 gezeigte Konfiguration ermöglicht,dass UV-Strahlung gleichzeitig mit einer Wafer-Heizung mittels Mikrowellenzugeführtwird, um die gewünschteBearbeitung zu erzielen. Obgleich die Ausführungsform von 5 die UV-Quelle in direkter Verbindungmit der Kammer zeigt, verlangt dies die vorliegende Erfindung nicht,und die UV-Strahlung könntedurch ein reflektierendes/fokussierendes Netz mit Linsen oder Spiegelnzur Kammer und zum Wafer gerichtet werden.
    [0050] Ausführungsformenvon Verfahren und Gerätengemäß der vorliegendenErfindung bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Bearbeitungstechniken.Ein Vorteil ist eine erhöhteGenauigkeit der Heizung und eine entsprechende Erhöhung derBearbeitungseffektivität.Zum Beispiel kann es wünschenswertsein, Ozon in der Kammer zu verwenden, um eine Bearbeitung wie z.B.Ablöseneines Photoresistmaterials zu bewerkstelligen. Die Stabilität von Ozonnimmt jedoch mit erhöhterTemperatur ab. HerkömmlicheAnsätzezur Bearbeitung, die eine Kontaktheizung von Wafern oder ein Heizenvon Wafern überBeaufschlagung mit heißenGasen nutzen, könneneinfach eine Heizung der gesamten Kammer statt vielmehr des Wafersselbst zur Folge haben. In solchen herkömmlichen Ansätzen einerKontaktheizung kann sich Ozon oder ein anderer reaktiver chemischerStoff fürdie Bearbeitung zersetzen, bevor er die Oberfläche des Wafers erreicht. DieseZersetzung reduziert die Effektivität und Bearbeitungsrate.
    [0051] ImGegensatz dazu führenAusführungsformengemäß der vorliegendenErfindung Mikrowellen der Kammer zu, um eine spezifische genaueHeizung des Wafers herbeizuführen,ohne dass eine allgemeine Aufheizung der gesamten Kammer resultiert. Ozonoder andere reaktive chemische Stoffe für die Bearbeitung, die in dieKammer eingeführtwerden, bleiben somit intakt, bis sie die heiße Oberfläche des Wafers erreichen, woraufhindie gewünschteBearbeitungsreaktion effizient stattfinden kann.
    [0052] Einweiterer Vorteil, der durch Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung geliefert wird, ist ein erhöhter Durchsatz. Konkret beansprucht die Übertragungthermischer Energie auf die und von den Wafern während einer Heizung und Abkühlung Zeitund kann den effektiven Durchsatz eines Gerätes reduzieren. HerkömmlicheAnsätzezum Heizen eines Wafers könneneine Kontaktheizung nutzen, die erfordert, dass sowohl das kontaktierendeBauteil als auch der Wafer auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden.Außerdemkönnensolche herkömmlichenAnsätzetypischerweise die Abkühlungsowohl des erhitzten Wafers als auch des Heizbauteils über Mechanismenwie z.B. eine einen Strom eines Kühlgases ausnutzende Konvektionoder eine gekühlte Anordnunginnerhalb der Kammer beinhalten. Dieser Ansatz verschwendet jedochviel von der Energie, die beim Heizen genutzt wird, welche während jedes Durchgangsaus der Bearbeitungskammer entfernt werden muss.
    [0053] ImGegensatz dazu vermeiden viele Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung die Verwendung eines separaten Kontaktbauteils, so dasskein Bedarf daran besteht, das Kontaktbauteil zusätzlich zumWafer zu heizen und dann abzukühlen.Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung, um den Wafer zu erhitzen,und die Beendigung der Verwendung von Mikrowellenstrahlung, um eineAbkühlungdes Wafers zu ermöglichen,finden ohne jegliche Verzögerungszeitstatt, die mit einem Erhitzen oder Abkühlen eines nahen Kontaktbauteilsverbunden ist. Die erhöhteGeschwindigkeit und Effizienz der Heizung und Abkühlung erhöht den Durchsatzder Bearbeitungskammer.
    [0054] Nochein weiterer Vorteil, der von Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung geliefert wird, ist eine erhöhte Beaufschlagung von Oberflächen desSubstrats mit chemischen Stoffen für die Bearbeitung. Zum Beispielverwenden herkömmlicheKontaktheiztechniken typischerweise ein erhitztes Bauteil in direktemphysischem Kontakt mit zumindest einer Oberfläche des Substrats, typischerweiseder Rückseitedes Wafers, oder in unmittelbarer physischer Nähe dazu. Das Vorhandenseindieses Kontaktbauteils kann den Strom chemischer Stoffe für die Bearbeitungzur Oberflächeder Rückseitedes Wafers physisch behindern, wodurch die Effektivität und Flexibilität der Prozessführung bzw. Bearbeitungverringert wird, insbesondere da sich die Sauberkeit (engl. cleanliness)der Waferrückseiteals ein wichtiges Element bei der Halbleiterherstellung erweist.
    [0055] DasErhitzen des Wafers gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung vermeidet jedoch diesen Nachteil. DasSubstrat kann unter Verwendung von Mikrowellen oder anderer Strahlung, die dazudient, sowohl die Vorderseite des Wafers als auch die Rückseitedes Wafers zu erhitzen, in der Kammer über seine Seiten oder Ränder getragen werden.Chemische Stoffe fürdie Bearbeitung könnendann gleichzeitig zugeführtwerden und ungehindert zur erhitzten Vorderseite und Rückseitedes Wafers strömen,um die gewünschtechemische Reaktion zu erreichen.
    [0056] Einweiterer Vorteil von Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung ist die Fähigkeit, eineschnelle thermische Bearbeitung durchzuführen. In herkömmlichenGerätenund Verfahren, die eine Kontaktheizung des Wafers ausnutzen, wirddie Zuführungthermischer Energie zum Wafer um die Zeit verlängert, die erforderlich ist,um das Kontaktbauteil aufzuheizen und abzukühlen. Diese verlängerte Zeitspannefür dieBeaufschlagung mit hohen Temperaturen muss im thermischen Haushaltberücksichtigtwerden, der füreinen bestimmten Prozess einkalkuliert wird, um unerwünschte Effektewie z.B. Migration implantierter Dotierstoffe innerhalb eines Substratszu vermeiden.
    [0057] Gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung ist ein Erhitzen und Abkühlen desWafers aufgrund des Fehlens eines eingreifenden Kontaktbauteilsextrem schnell. Die Fähigkeit,dem Substrat thermische Energie schnell und präzise zuzuführen, erhöht die Genauigkeit der Bearbeitungin einer Weise, die in der Technik bekannten Verfahren einer schnellenthermischen Bearbeitung (RTP) analog ist, und kann unerwünschte Phänomene wiez.B. eine thermisch induzierte Dotierstoffmigration verhindern.Man würdeerwarten, dass Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung ein beaufschlagtes Substrat oder einen chemischen Stofffür den Prozessmit einer Rate zwischen etwa 10°Cund 10.000°C/min.erhitzen. Durch eine ausgewählteAnwendung von Kühltechnikenauf den bearbeiteten Wafer könnte ähnlich einerhitztes Substrat oder ein chemischer Stoff für den Prozess mit einer Ratezwischen etwa 10°Cund 10.000°C/min.gekühltwerden.
    [0058] Nochein weiterer Vorteil, der durch Ausführungsformen der vorliegendenErfindung geliefert wird, ist die Fähigkeit, verschiedene Komponenten eineschemischen Stoffes fürdie Bearbeitung, der innerhalb der Kammer vorhanden ist, selektivzu erhitzen. Mikrowellen- oder andere Strahlung kann zum Beispieleher eine Komponente eines chemischen Stoffs für die Bearbeitung erhitzen,währendeine andere Komponente verhältnismäßig unbeeinflusst bleiben.Bestimmte polare Verbindungen (wie z.B. Wasser oder Wasserstoffperoxid)könnenzum Beispiel verhältnismäßig verlustbehaftetsein oder die zugeführteStrahlung einfach absorbieren und sich schnell aufheizen, während andereVerbindungen (wie z.B. Tetraethoxysilicat – TEOS) als Antwort auf eineBestrahlung mit der zugeführtenStrahlung verhältnismäßig transparentoder inert sind.
    [0059] Gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung kann es daher möglich sein, die Bearbeitungbzw. Prozessführungdarauf zuzuschneiden, ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Eine Komponente derchemischen Stoffe fürdie Bearbeitung könntein vorteilhafter Weise durch Beaufschlagung mit der Strahlung erhitztwerden, währenddie Temperatur einer anderen Komponente der chemischen Stoffe für die Bearbeitungverhältnismäßig konstantbleibt. Diese Temperaturdifferenz zwischen den Komponenten der chemischenStoffe fürdie Bearbeitung kann einem bestimmten Reinigungs- oder Ablöseprozessin vorteilhafter Weise eine erhöhteAktivitätund/oder Selektivitätverleihen. Ein Beispiel dieses Effekts könnte in einer Anwendung vorliegen,die Ozon mit Wasserdampf nutzt, wo das Wasser durch die Strahlungerhitzt wird, das Ozon aber verhältnismäßig unbeeinflusstist.
    [0060] Nochein weiterer Vorteil von Ausführungsformengemäß der vorliegendenErfindung ist eine erhöhteFlexibilität.In herkömmlichenSystemen mit Kontaktheizung wird das Substrat durch Konvektion gekühlt, während einkühlenderLuftstrom, der chemische Stoffe für die Bearbeitung enthält, am Substrat vorbeiströmt. In derartigenherkömmlichenAnsätzen istder Massentransfer von chemischen Stoffen für die Bearbeitung zur Waferoberfläche durchdie Notwendigkeit beschränkt,den Wafer oberhalb einer bestimmten Temperatur zu halten. Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung entkoppeln jedoch den Massentransfer chemischer Stoffefür die Bearbeitungzur Waferoberflächevon Kühleffekten, sodass die Leistung der Strahlung erhöht werden kann, um Kühleffektezu kompensieren, die mit einem erhöhten Strom chemischer Stoffefür dieBearbeitung verbunden sind.
    [0061] Ausführungsformengemäß der vorliegenden Erfindungsind allgemein anwendbar auf jeden beliebigen Bearbeitungsschritt,wo es erwünschtist, thermische Energie einem Substrat zuzuführen. Während die Erfindung oben inVerbindung mit einem Ablöseneines entwickelten organischen Photoresistmaterials durch Beaufschlagungmit Ozon beschrieben wurde, ist folglich die Erfindung nicht aufdiese spezielle Anwendung beschränkt.Ein Beispiel eines anderen Bearbeitungsschritts, der gemäß der vorliegendenErfindung durchgeführtwerden kann, ist Ätzenvon anorganischem Material durch Beaufschlagung mit einer Säure, zumBeispiel die Entfernung von Siliciumdioxid durch Beaufschlagungmit HF in einem Gas oder aufgelöstin einer flüssigenLösung. Einenicht exklusive Liste von Säuren,die verwendet werden können,um anorganische Schichten gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung zu ätzen,beinhaltet Fa, Cl2, HF, HCl, H2SO4, H2CO3, HNO3, H3PO4,Aqua Regia, Chrom- und Schwefelsäuremischungen,Schwefel- und Ammoniumpersulfatmischungen und deren verschiedeneKombinationen.
    [0062] Innoch weiteren Anwendungen fürAusführungsformender vorliegenden Erfindung könnendie in die Kammer eingeführtenchemischen Stoffe für dieBearbeitung eine Base aufweisen. Eine nicht exklusive Liste vonBasen, die von Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung genutzt werden könnten,beinhaltet, ist aber nicht darauf beschränkt, NH3,NH4OH, NaOH, TMAH und KOH. Diese Materialienkönnenin Form eines Gases, einer Flüssigkeit odereines Feststoffes vorliegen.
    [0063] Innoch weiteren Anwendungen fürAusführungsformender vorliegenden Erfindung könnendie in die Kammer eingeführtenchemischen Stoffe für dieBearbeitung einen oberflächenaktivenStoff aufweisen. Gemäß noch anderenAnwendungen für Ausführungsformender vorliegenden Erfindung könnenin die Kammer eingeleitete chemische Stoffe für die Bearbeitung ein chelatbildendesMittel wie zum Beispiel Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) aufweisen.
    [0064] DieReinigung von Wafern ist noch eine andere Art von Bearbeitung, diegemäß der vorliegendenErfindung durchgeführtwerden kann. In Reinigungsanwendungen für Wafer wird ein unerwünschterRest von einer vorherigen Bearbeitung, der auf einer Oberfläche desWafers zurückbleibt,in Vorbereitung auf eine weitere Bearbeitung entfernt. Ein derartigesReinigen von Wafern kann damit verbunden sein, den Wafer einem einzigenchemischen Stoffs fürdie Reinigung auszusetzen, oder kann damit verbunden sein, den Wafereiner Reihe komplementärer chemischerStoffe fürdie Reinigung auszusetzen.
    [0065] AllgemeineKlassen von chemischen Stoffen, die zum Reinigen von Wafern nützlich sind,beinhalten saure Lösungen,basische Lösungen,wässrigeLösungen,die oxidierende Komponenten enthalten, und deren Kombinationen.Eine Klasse eines Reaktants, die zum Reinigen eines Substrats oder andereBearbeitungsanwendungen gemäß der vorliegendenErfindung nützlichsein kann, sind organische Säuren.Eine Liste derartiger organischer Säuren beinhaltet, ist aber nichtdarauf beschränkt,Essigsäure,Ameisensäure,Buttersäure,Propionsäure, Zitronensäure, Oxalsäure undSulfonsäure.
    [0066] EinBeispiel eines speziellen Prozesses zur Reinigung von Wafern istdie in der Technik allgemein bekannte RCA-Waschabfolge. Diese mehrstufige nasseBearbeitung umfasst eine Folge von fünf komplementären chemischenBädern,um die restlichen organischen Materialien, Partikel und Metallezu entfernen. In einem ersten Schritt wird das Substrat einem erhitztenwässrigenBad aus H2SO4 undH2O2 ausgesetzt,um Carosche Säure(H2SO5) zu bilden, umrestliche organische Materialien, zum Beispiel auf einer Substratoberfläche übriges entwickeltesPhotoresistmaterial, zu entfernen. In einem zweiten Schritt wirddas Substrat einem verdünntenwässrigen HF-Badbei Raumtemperatur ausgesetzt, um die Oxidschicht und Verunreinigungen,die darin enthalten sind, zu entfernen. In einem dritten Schrittwird das Substrat einem erhitzten wässrigen Bad aus Ammoniumhydroxid(NH4OH) und H2O2 ausgesetzt, um Partikel und andere Verunreinigungenzu entfernen. In einem vierten Schritt wird das Substrat einem erhitztenwässrigenBad aus Chlorwasserstoffsäure (HCl)und H2O2 ausgesetzt,um Metalle zu entfernen. Schließlichwird im fünftenSchritt das Substrat wieder einem Bad aus verdünnter Fluorwasserstoffsäure (HF)ausgesetzt, um die durch Oxidation im vorherigen Schritt gebildeteOxidschicht zu entfernen, was in der Oxidschicht eingebettete metallischeVerunreinigungen befreit und ihre Entfernung gestattet und die Oberfläche desWafers hydrophob macht. Gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung kann während eines oder mehrerer deroben angegeben RCA-Reinigungsschritte Strahlung zugeführt werden,um ihre Effektivitätzu steigern.
    [0067] EineModifizierung der Waferoberflächeist noch eine andere Art einer Bearbeitung, die gemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise durchgeführt werdenkann. Zum Beispiel könnenchemische Stoffe fürdie Bearbeitung mit erhöhtenKonzentrationen eines reduzierenden Mittels wie z.B. Wasserstoffgasin einer Kammer vorhanden sein, um Oberflächeneigenschaften eines Substratszu passivieren oder zu ändernoder einen Prozess durchzuführen,bei dem eine Reaktion mit den innerhalb der Kammer vorhandenen chemischen Stoffenfür dieBearbeitung zu einer reduzierten Oberflächenstruktur führt. Während einerBearbeitung eines Siliziumwafers kann folglich Wasserstoffgas oderein anderes reduzierendes Mittel vorhanden sein, um die Ausbildungeiner Oxidschicht zu minimieren oder hydrophile SiO-Bindungen ander Oberflächedurch hydrophobe SiH-Bindungen zu ersetzen.
    [0068] Obgleichdie vorliegende Erfindung ein Erhitzen eines Wafers unter Ausnutzungvon Mikrowellenstrahlung beschrieben hat, ist es nicht erforderlich, dassdie Temperatur währendder Bearbeitung konstant bleibt. Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung könntenein Erhitzen gemäß vorbestimmtenTemperaturgradienten nutzen, um maximale Effektivität zu erzielen.Zusätzlichzur Temperatur könntenandere Parameter der Prozessführung bzw.Bearbeitung ebenfalls im Laufe der Zeit variieren. Zum Beispielkönntedie Zeitlage einer Einbringung verschiedener Komponenten der chemischen Stoffefür dieBearbeitung spezifisch zugeschnitten werden, um bestimmte Ergebnissezu erzielen. Sind die chemischen Stoffe für die Bearbeitung unter Druckvorhanden, könntesich außerdemdieser Druck im Laufe der Zeit verändern, um eine Bearbeitunggemäß Ausführungsformender vorliegenden Erfindung zu bewirken.
    [0069] ObgleichAusführungsformengemäß der vorliegendenErfindung sich auf eine chemische Bearbeitung von Substraten beziehenkönnen,die währendder Herstellung von Halbleitereinrichtungen genutzt werden, zumBeispiel Substrate mit Silicium, SiGe, GaAs, Si, GaAs, GaInP undGaN, um einige zu nennen, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht aufeine Bearbeitung von Halbleitersubstraten beschränkt, und andere Materialienkönnenwährend derBearbeitung einer Mikrowellenheizung unterzogen werden. Beispieleanderer Kandidaten zur chemischen Bearbeitung unter Ausnutzung dervorliegenden Erfindung beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Festplattenund Festplattensubstrate, optische Einrichtungen wie zum BeispielSpiegel, Linsen oder Wellenleiter und Substrate, die bei der Herstellungvon mikroelektrisch-mechanischen Systemen (MEMS), Einrichtungenvon Flüssigkristallanzeigen,biomedizi nischen Objektträgern,optischen Einrichtungen, Spiegeln, und Linsen, Wellenleitern, Substratenfür DNAoder genetische Marker, Flüssigkristallanzeigenund anderen Medien genutzt werden. In besonderen Ausführungsformenkönntendiese Substrate absichtlich mit einem Strahlung absorbierenden Materialbeschichtet werden, um ihr Ansprechvermögen auf die Temperatur beiBeaufschlagung mit zugeführterStrahlung zu steigern. Die Verwendung mehrerer Schichten verschiedenerArten Strahlung absorbierender Materialien, um das Ansprechverhaltenauf die Temperatur zuzuschneiden, wird gemäß Ausführungsformen der vorliegendenErfindung ebenfalls in Betracht gezogen.
    [0070] Obgleichdie Erfindung hinsichtlich bevorzugter Verfahren und Strukturenbeschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass viele Modifikationen und Änderungenan den offenbarten Ausführungsformenvorgenommen werden können,ohne von der Erfindung abzuweichen. Daher sollen diese Modifikationenund Änderungenals innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung, wie siedurch die beigefügtenAnsprüchedefiniert ist, liegend betrachtet werden. Obgleich beispielsweiseeinige Beispiele spezifischer Ausführungsformen, die vorher beschriebenwurden, eine bestimmte Abfolge von Schritten vorschlagen, erfordertdie vorliegende Erfindung nicht diese speziellen Abfolgen.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren zum Durchführen einer Bearbeitung einesSubstrats, mit den Schritten: Vorsehen einer Bearbeitungskammer; Einsetzeneines Substrats in die Bearbeitungskammer; Einbringen chemischerStoffe fürdie Bearbeitung in die Bearbeitungskammer; Unterdrucksetzender Bearbeitungskammer durch Einbringen einer Komponente der chemischenStoffe fürdie Bearbeitung in die Bearbeitungskammer und/oder Einleiten einesGases in die Bearbeitungskammer; und Zuführen von Strahlung, um eineSchicht des Substrats, das das Substrat berührende Bauteil und/oder eineKomponente der chemischen Stoffe für die Bearbeitung zu erhitzen,wodurch eine Reaktion zwischen dem Substrat und den chemischen Stoffenfür dieBearbeitung gefördertwird, wobei der Schritt zur Unterdrucksetzung vor, nach und/odergleichzeitig mit dem Schritt einer Zuführung von Strahlung stattfindet.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die verwendete Strahlung Mikrowellen, UV, IR, HF und/ oderelektromagnetische Induktion umfasst.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Strahlungsquelle Strahlung emittiert, die in der Frequenz,Leistung, Wellenform und/oder Pulsdauer variiert.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die chemischen Stoffe fürdie Bearbeitung ein Gas, eine Flüssigkeit,ein Tröpfchen,einen Nebel, einen Dampf und/oder einen Feststoff umfassen.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Substrat sich in Bezug auf die Kammer und/oder die chemischenStoffe fürdie Bearbeitung währendzumindest eines Teils der Bearbeitung bewegt.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest ein Teil der Strahlung in Richtung auf das Substratin einer Richtung parallel, senkrecht und/oder unter einem Winkelzwischen parallel und senkrecht gerichtet ist.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die chemischen Stoffe fürdie Bearbeitung eine Säure,eine Base, ein Oxidationsmittel, ein reduzierendes Mittel, entionisiertes(DI) Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel umfassen.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die chemischen Stoffe fürdie Bearbeitung Ozon in einem Konzentrationsbereich zwischen etwa100 und 400.000 ppm umfassen.
    [9] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Bearbeitung eines Substrats mehrere Bearbeitungsschritteumfasst, die in der gleichen und/oder verschiedenen Bearbeitungskammernmit der gleichen und/oder verschiedenen Stoffen für die Bearbeitungdurchgeführtwerden.
    [10] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Substrat eine gemusterte Schicht mit einem dielektrischen,einem metallischen, einem organischen und/oder einem organometallischen Materialumfasst.
    [11] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Bearbeitung ein Entfernen eines Materials von einem Substrat,ein Hinzufügeneines Materials zu einem Substrat und/oder ein Modifizieren einesSubstrats umfasst.
    [12] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass eine Änderungder Temperatur des Substrats sich aus einem Erhitzen und/oder Abkühlen miteiner Rate zwischen 10 und 10.000°C/min.ergibt.
    [13] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Unterdrucksetzen der Prozesskammer einen höheren Druckals Atmosphärendruck,einen geringeren Druck als Atmosphärendruck und/oder Atmosphärendruckzur Folge hat.
    [14] Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet,dass es ein Evakuieren der Bearbeitungskammer vor einem Unterdrucksetzender Bearbeitungskammer auf einen höheren Pegel als einen Evakuierungsdruckumfasst.
    [15] Gerätzum Bearbeiten eines Substrats, mit: einer Kammer in Fluidverbindungmit einer Quelle für chemischeStoffe fürdie Bearbeitung; einer Quelle zur Unterdrucksetzung in Fluidverbindungmit der Kammer, wobei die Quelle zur Unterdrucksetzung betreibbarist, um währendeiner Bearbeitung innerhalb der Kammer einen Druck zu erhöhen und/odereinen Druck zu verringern; und einer Strahlungsquelle in Verbindungmit der Kammer, um eine Schicht eines Substrats, ein das SubstratberührendesBauteil und/oder chemische Stoffe für die Bearbeitung zu erhitzen,die innerhalb der Kammer vorhanden sind.
    [16] Gerätnach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelleeine Quelle für Mikrowellen-,UV-, IR-, HF-Strahlung und elektromagnetische Induktion aufweist.
    [17] Gerätnach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substratträger innerhalbder Kammer angeordnet und dafürausgelegt ist, ein Substrat zu tragen, so dass sich eine Orientierungdes Substrats währendeiner Bearbeitung in Bezug auf die Strahlungsquelle ändert.
    [18] Gerätnach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelledafür ausgelegt ist,Strahlung zu emittieren, die in der Frequenz, Leistung, Wellenformund/oder Dauer variiert.
    [19] Gerätnach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelledurch ein für StrahlungdurchlässigesFenster mit der Kammer in Verbindung steht.
    [20] Gerätnach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelledurch ein Netz mit Linsen, Spiegeln und/oder reflektierenden Oberflächen mitder Kammer in Verbindung steht.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    TW200508419A|2005-03-01|
    KR20040105567A|2004-12-16|
    US20040159335A1|2004-08-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-03-25| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
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