DE102009012230A1 - Vorrichtung und Verfahren zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht von einem Halbleiter-Substrat - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht von einem Halbleiter-Substrat.
- Bei der Herstellung eines Halbleiter-Bauelements wird ein Halbleiter-Substrat üblicherweise beidseitig mit einer Oberflächen-Passivierungs-, Schutz- oder Maskierungs-Schicht versehen. Es kann im Folgenden jedoch notwendig sein, diese Schicht einseitig von dem Halbleiter-Substrat zu entfernen. Da hierbei die jeweils andere Seite vor einem ungewollten Entfernen der Passivierungs-Schicht geschützt werden muss, sind hierzu aufwendige und teure Verfahren notwendig.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das einseitige Entfernen einer dünnen Schicht von einem Halbleiter-Substrat zu vereinfachen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die Passivierungs-Schicht auf der Oberfläche eines Halbleiter-Substrats zum Entfernen in flächigen Kontakt mit einem Ätz-Mittel zu bringen. Hierzu ist ein flächiges Kontakt-Element vorgesehen, welches zumindest Bereichsweise mit dem Ätz-Mittel versehen ist.
- Vorzugsweise ist das Kontakt-Element als Transportband ausgebildet, welches eine Auflage-Fläche für das Halbleiter-Substrat bildet. Erfindungsgemäß erfolgt das Entfernen der dünnen Schicht in einem einzigen Arbeitsschritt. Die Handhabung der Substrate erfolgt mittels Bandtransport und ist somit sehr einfach. Die dünnen Substrate werden hierbei nicht belastet.
- Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf besonders einfache Weise sichergestellt, dass die Passivierungs-Schicht nur auf der mit dem Transportband in Verbindung stehenden Seite des Halbleiter-Substrats entfernt wird, während die Passivierungs-Schicht auf der gegenüberliegenden Seite unversehrt bleibt.
- Zur kontinuierlichen Versorgung des Transportbandes mit Ätz-Mittel ist das Transportband vorteilhafterweise durch einen Behälter mit dem Ätz-Mittel verlaufend angeordnet. Hierbei kann das Transportband beim Durchlaufen des Behälters Ätz-Mittel aufnehmen.
- Um die Ätz-Rate zu regulieren, weist der Behälter zur Aufnahme des Ätz-Mittels vorzugsweise eine Temperatur-Regelung auf.
- Entsprechend kann die Kontakt-Dauer zwischen dem Halbleiter-Substrat und dem Transportband durch Einstellung der Geschwindigkeit des Transportbandes reguliert werden. Der Ätz-Prozess ist somit auf sehr einfache Weise kontrollierbar.
- Mittels einer Gasstrom-Einrichtung kann ein Umgreifen des Ätz-Mittels auf die Substratoberseite sowie das unkontrollierte Einwirken ätzender Dampfe auf die dem Transportband gegenüberliegende Seite des Halbleiter-Substrats wirksam verhindert werden.
- Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Reinigungs-Einrichtung zum Entfernen von Resten des Ätz-Mittels vom Halbleiter-Substrat nach dem Entfernen der zu entfernenden Schicht auf.
- Weitere Vorteile sowie Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. - Eine Vorrichtung zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht
2 von einem Halbleiter-Substrat1 umfasst ein Transportband3 , welches eine Auflagefläche für das Halbleiter-Substrat1 bildet. Bei der dünnen Schicht2 handelt es sich beispielsweise um eine Passivierungs-Schicht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid mit einer Dicke im Bereich von einigen Nanometern bis zu wenigen Mikrometern. Die Dicke der Passivierungsschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 30 nm bis 500 nm, insbesondere im Bereich von 70 nm bis 300 nm. - Beim Halbleiter-Substrat
1 handelt es sich beispielsweise um ein Silizium-Substrat, insbesondere einen Silizium-Wafer. Andere Halbleiter-Substrate sind jedoch ebenso möglich. Das Halbleiter-Substrat1 weist eine erste Seite4 und eine dieser gegenüberliegende zweite Seite5 auf. Die zu entfernende Schicht2 ist auf mindestens einer der Seiten4 ,5 des Halbleiter-Substrats1 angeordnet. Das Halbleiter-Substrat1 ist im Ausgangszustand insbesondere auf beiden Seiten4 ,5 mit der Schicht2 überzogen, jedoch ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Schicht2 lediglich auf einer der Seiten4 ,5 zu entfernen, während sie auf der jeweils anderen der Seiten4 ,5 unversehrt bleibt. - Das Transportband
3 ist aus einem ätzresistenten Material. Als Material für das Transport-Band3 kommt vorzugsweise ein Kunststoffgewebe, ein Ku nststoffvlies oder ein massives Kunststoffband mit aufgerauter oder beschichteter Oberfläche in Frage. Selbstverständlich können für das Gewebe oder das Vlies auch andere Stoffe, beispielsweise Naturfasern, vorgesehen sein. Ebenso ist es denkbar, das Transportband3 als Metallband mit einer porösen Schicht, insbesondere aus Schaumstoff, auszubilden. Das Transportband3 kann auch eine glatte Oberfläche aufweisen, sofern die Aufnahme eines Ätz-Mittels7 ermöglicht ist. Es bildet ein Kontakt-Element zur Ausbildung eines flächigen Kontakts mit der zu entfernenden Schicht2 auf dem Halbleiter-Substrat1 . Das Transportband3 ist vorzugsweise als endloses Transportband3 ausgebildet. Das Transportband3 weist auf der die Auflagefläche für das Halbleiter-Substrat1 bildenden Seite eine raue, poröse oder strukturierte Oberfläche auf, um eine Aufnahme eines Ätz-Mittels7 zu ermöglichen. - Das Transportband
3 weist eine Breite senkrecht zur Transportrichtung13 auf. Über die Breite des Transportbandes3 lässt sich die Anzahl an Spuren von Halbleiter-Substraten1 einstellen, die parallel prozessiert werden sollen. Durch eine größere Anzahl an Spuren auf dem Transportband3 und/oder über eine größere Anzahl an parallel laufenden Transportbändern3 lässt sich der Durchsatz der Anlage steigern. - Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Behälter
6 zur Aufnahme des Ätz-Mittels7 . Als Ätz-Mittel7 ist vorzugsweise Flusssäure oder Phosphorsäure vorgesehen. Das Transportband3 ist zur Aufnahme des Ätz-Mittels7 zumindest bereichsweise in dem Ätz-Mittel7 verlaufend angeordnet. Das Transportband3 ist hierzu vorzugsweise über mehrere Transport-Rollen8 verlaufend angeordnet. Die Transport-Rollen sind zumindest auf ihrer Oberfläche ebenfalls aus einem ätzresistenten Material. Sie sind drehbar, insbesondere drehantreibbar gelagert. Das Transportband3 ist mittels der Transport-Rollen8 in einer Transport-Richtung13 antreibbar. Vorzugsweise weist das Transportband3 eine einstellbare Geschwindigkeit auf. Hierdurch kann die Kontakt-Dauer des Transportbandes3 mit dem Halbleiter-Substrat1 reguliert werden. Über die gewünschte Kontakt-Dauer des Transportbandes3 mit dem Halbleiter-Substrat1 und die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes3 ist die Ausdehnung des Transportbandes3 in Transportrichtung13 bestimmbar. - In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Behälter
6 zur Aufnahme des Ätz-Mittels7 eine Temperatur-Regelungs-Einrichtung zur Temperierung des Ätz-Mittels7 auf. Durch Regulierung der Temperatur des Ätz-Mittels7 kann die Ätz-Rate, die Verdampfung und die Viskosität des Ätz-Mittels7 beeinflusst werden. Eine Regulierung der Temperatur ist auch durch eine Temperaturregelung der Zuluft der gesamten Anlage möglich. - Der Behälter
6 dient außerdem als Auffang-Einrichtung zum Auffangen von vom Transportband3 herunterfallendem, insbesondere heruntertropfendem Ätz-Mittel7 . Es kann vorgesehen sein, am Behälter6 eine Abstreif- und/oder Ausquetsch-Einrichtung vorzusehen. Es ist insbesondere möglich, eine Quetsch-Vorrichtung zum Zusammenquetschen des Transportbandes3 vor Eintauchen in das Ätz-Mittel7 im Behälter6 vorzusehen, um eine Aufnahme des Ätz-Mittels7 zu unterstützen. Vorzugsweise ist die Abstreif-Vorrichtung derart am Behälter6 angeordnet, dass das mittels dieser vom Transportband3 abgestreifte Ätz-Mittel7 in den Behälter6 zurückgeführt wird. Mittels der Abstreif- und/oder Ausquetsch-Einrichtung ist die vom Transportband3 aufgenommene Menge des Ätz-Mittels7 beeinflussbar. - Mindestens eine der Transport-Rollen
8 ist derart im Verhältnis zum Behälter6 zur Aufnahme des Ätz-Mittels7 angeordnet, dass sie in das Ätz-Mittel7 eintaucht. Hierdurch wird gewährleistet, dass das über diese Transport-Rolle8 verlaufende Transportband3 zumindest bereichsweise mit dem Ätz-Mittel7 versehen ist. Das Transportband3 ist insbesondere mit dem Ätz-Mittel7 benetzt, vorzugsweise getränkt. - Zur Regulierung der Menge des vom Transportband
3 aufnehmbaren Ätz-Mittels7 kann eine in der Figur nicht dargestellte Abstreif-Einrichtung vorgesehen sein. - Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Gasstrom-Einrichtung
9 zur Wegleitung ätzender Dämpfe von dem Halbleiter-Substrat1 . Die Gasstrom-Einrichtung9 ist vorzugsweise oberhalb des Transportbandes3 , das heißt auf der der zu entfernenden Schicht2 gegenüberliegenden Seite des Halbleiter-Substrats1 , angeordnet. Mittels der Gasstrom-Einrichtung9 ist ein Gasstrom10 erzeugbar. Als Gasstrom-Einrichtung9 ist beispielsweise ein Gebläse, insbesondere ein Druckluft-Gebläse vorgesehen. Alternativ hierzu kann die Gasstrom-Einrichtung9 auch als Absaug-Einrichtung ausgebildet sein. Sie kann selbstverständlich auch seitlich oder unterhalb des Transportbandes3 angeordnet sein. Mittels der Gasstrom-Einrichtung9 kann ein Umgreifen des Ätz-Mittels7 auf die der zu entfernenden Schicht gegenüberliegende Seite4 des Halbleiter-Substrats1 vollständig verhindert werden. - Zur Zuführung und zum Wegtransport des Halbleiter-Substrats
1 zur Vorrichtung sind geeignete Transport-Mittel, insbesondere weitere Transport-Rollen11 und/oder weitere Transportbänder vorgesehen. Außerdem ist eine in der Figur nur schematisch dargestellte Reinigungs-Einrichtung12 vorgesehen. Die Reinigungs-Einrichtung12 ist in Transportrichtung13 dem Transportband3 nachgeordnet angeordnet. Die Reinigungs-Einrichtung12 dient der Reinigung des Halbleiter-Substrats1 von Resten des Ätz-Mittels7 . - Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum einseitigen Entfernen der dünnen Schicht
2 vom Halbleiter-Substrat1 beschrieben. Zum Entfernen der Schicht2 von einer der Seiten4 ,5 des Halbleiter-Substrats1 wird das Halbleiter-Substrat1 mit der zu entfernenden Schicht2 auf das Transportband3 aufgelegt. Hierdurch wird ein flächiger Kontakt zwischen der zu entfernenden Schicht2 und dem Ätz-Mittel7 hergestellt. Das Halbleit-Substrat1 wird vom Transportband3 in Transport-Richtung13 durch die Vorrichtung transportiert. Hierbei wird die Einwirk-Dauer des Ätz-Mittels7 auf die zu entfernende Schicht2 mittels der Transport-Geschwindigkeit des Transportbands3 reguliert. Die dem Transportband3 gegenüberliegende Seite4 des Halbleiter-Substrats1 wird mittels der Gasstrom-Einrichtung9 vor ätzenden Dämpfen geschützt. - Das Transportband
3 wird mittels der Transport-Rollen8 angetrieben. Es wird auf seinem Transportweg mit dem Ätz-Mittel7 versehen, insbesondere mit Ätz-Flüssigkeit benetzt und/oder getränkt. Hierzu ist das Transportband3 durch den Behälter6 mit dem Ätz-Mittel7 geführt. - Nachdem das Halbleiter-Substrat
1 das Transportband3 in Transport-Richtung13 verlassen hat, wird es mittels der Reinigungs-Einrichtung12 von Resten des Ätz-Mittels7 gereinigt. Die Reinigung kann sich direkt an den Ätz-Prozess auf dem Transportband3 anschließen. Je nach Bedarf ist es auch möglich, das Ätz-Mittel7 zunächst noch für eine weitere Einwirkzeit einwirken zu lassen. - Das Ätz-Mittel
7 ist in Abhängigkeit des Materials der zu entfernenden Schicht2 und des Halbleiter-Substrats1 auswählbar. - Durch die Regulierung der Menge des Ätz-Mittels
7 , mit welcher Transportband3 versehen ist, kann sichergestellt werden, dass das Ätz-Mittel7 einen ganzflächigen Kontakt mit der zu entfernenden Schicht2 bildet, andererseits jedoch nicht auf die der zu entfernenden Schicht2 gegenüberliegende Seite4 des Halbleiter-Substrats1 gelangt. Das Halbleiter-Substrat1 wird insbesondere beim Auflegen auf das Transportband3 auf der dem Transportband3 zugewandten Seite5 vollständig mit dem Ätz-Mittel7 benetzt, während die andere Seite4 trocken bleibt, das heißt nicht in das Ätz-Mittel7 eintaucht. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise der Ätz-Prozess auf die dem Transportband3 zugewandte Seite5 des Halbleiter-Substrats1 beschränkt. Eine einseitige Entfernung der Schicht2 vom Halbleiter-Substrat1 ist somit in einem einzigen Arbeitsschritt möglich. - Durch eine Regulierung der Kontakt-Dauer mittels der Transport-Geschwindigkeit des Transportbandes
3 und/oder der Ätz-Rate mittels Auswahl des Ätz-Mittels7 und/oder Regulierung dessen Temperatur und/oder Einstellen der Einwirkzeit zwischen Verlassen des Transportbandes3 und anschließender Reinigung kann die Dicke der entfernten Schicht mit einer Genauigkeit von besser als 100 nm, insbesondere besser als 50 nm, insbesondere besser als 10 nm vorbestimmt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sichergestellt werden, dass die zu entfernende Schicht2 komplett und zuverlässig von einer Seite des Halbleiter-Substrats1 entfernt wird. Vorzugsweise werden die Einwirkzeit und/oder die Prozesstemperatur und/oder die Ätzrate der Ätzlösung so eingestellt, dass auch eine geringfügig dickere Schicht als die zu entfernende Schicht2 noch zuverlässig entfernt werden könnte. Ein Überätzen wird hierbei durch die Auswahl einer geeigneten Ätzlösung verhindert. Somit kann sichergestellt werden, dass die zu entfernende Schicht2 vollständig entfernt wird, während das Halbleiter-Substrat1 im Wesentlichen unversehrt bleibt. - Anstelle des Durchführens des Transportbandes
3 durch den Behälter6 mit Ätz-Mittel7 kann das Transportband3 selbstverständlich auch auf andere Weise mit dem Ätz-Mittel7 versehen werden. Beispielsweise ist es denkbar, eine vorbestimmte Menge des Ätz-Mittels7 mittels einer Sprüh-Einrichtung auf das Transportband3 aufzubringen.
Claims (15)
- Vorrichtung zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht (
2 ) von einem Halbleiter-Substrat (1 ) mit a. einem Kontakt-Element (3 ) aus einem ätzresistenten Material, i. welches zur Ausbildung eines flächigen Kontakts mit der zu entfernenden Schicht (2 ) ausgebildet ist, und ii. welches zumindest bereichsweise mit einem Ätz-Mittel (7 ) versehen ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakt-Element als flexible Auflage-Fläche für das Halbleiter-Substrat (
1 ), insbesondere als Transportband (3 ), insbesondere als endloses Transportband (3 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (
6 ) zur Aufnahme des Ätz-Mittels (7 ) vorgesehen ist, und das Transportband (3 ) zur Aufnahme des Ätz-Mittels (7 ) bereichsweise in dem Ätz-Mittel (7 ) verlaufend angeordnet ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (
6 ) zur Aufnahme des Ätz-Mittels (7 ) eine Temperatur-Regelungs-Einrichtung zur Temperierung des Ätz-Mittels (7 ) aufweist. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (
3 ) eine einstellbare Geschwindigkeit zur Regulierung der Kontakt-Dauer mit dem Halbleiter-Substrat (1 ) aufweist. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ätz-Mittel (
7 ) Fluss- oder Phosphorsäure vorgesehen ist. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasstrom-Einrichtung (
9 ) zur Wegleitung ätzender Dämpfe von dem Halbleiter-Substrats (1 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungs-Einrichtung (
12 ) zum Reinigen des Halbleiter-Substrats (1 ) von dem Ätz-Mittel (7 ) vorgesehen ist. - Verfahren zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht (
2 ) von einem Halbleiter-Substrat (1 ) umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines flächigen Halbleiter-Substrats (1 ) mit – einer ersten Seite (4 ), – einer dieser gegenüberliegenden zweiten Seite (5 ) und – einer zu entfernenden Schicht (2 ) auf mindestens einer der Seiten (4 ,5 ), – Herstellen eines flächigen Kontakts zwischen der zu entfernenden Schicht (2 ) und einem Ätz-Mittel (7 ) mittels eines Kontakt-Elements (3 ). - Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakt-Element als antreibbares Transportband (
3 ) ausgebildet ist, welches als Auflagefläche für das Halbleiter-Substrat (1 ) dient. - Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (
3 ) durch einen Behälter (6 ) geführt ist, in welchem es mit dem Ätz-Mittel (7 ), insbesondere mit Fluss- oder Phosphorsäure, getränkt wird. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirk-Dauer des Ätz-Mittels (
7 ) auf die zu entfernende Schicht (2 ) mittels der Geschwindigkeit des Transportbands (3 ) regulierbar ist. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate durch Temperierung des Ätz-Mittels (
7 ) regulierbar ist. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das das Halbleiter-Substrat (
1 ) nach Verlassen des Transportbandes (3 ) vom Ätz-Mittel (7 ) gereinigt wird. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Transportband (
3 ) gegenüberliegende Seite (4 ) des Halbleiter-Substrats (1 ) mittels einer Gasstrom-Einrichtung (9 ) vor ätzenden Dämpfen geschützt wird.
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