DE102015114307A1 - Zumindest teilweise Ausgleichen von Dickenvariationen eines Substrats - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Dünnen eines Substrats (100), wobei das Verfahren umfasst, das Substrat (100) einem Dünnungsprozess zu unterziehen, Informationen zu ermitteln, die eine Oberflächentopographie (300) des gedünnten Substrats (100) angeben, und selektiv Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des gedünnten Substrats (100) auf Grundlage der ermittelten Informationen zu entfernen, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.

Description

  • Hintergrund
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dünnen eines Substrats, ein Verfahren zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie eines Substrats, eine Apparatur zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie eines Substrats, eine Struktur sowie eine Lithographievorrichtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Auf dem Gebiet der Herstellungsprozesse von Halbleiterelementen werden die Halbleiterelemente oftmals in einem Wafermaßstab bearbeitet. Mit dem Fortschreiten der Technologie werden oftmals sogenannte Dünnschichtwafer selbst auf dem Gebiet von Leistungsmodulen verwendet, d. h. Modulen, die Halbleiterelemente oder -chips umfassen, die dafür konzipiert sind, hohe Spannungen oder Ströme auszuhalten. Diese Leistungsmodule werden zum Beispiel in Gleichrichtern oder Invertern im Automobilsektor verwendet. Zum Verringern der Dicke der Chips, z. B. Transistoren oder Dioden, wird oft das Volumen des Wafers selbst zum Bereitstellen oder Definieren der Rückwärts- oder Sperrspannung verwendet. Als eine allgemeine Regel entspricht jeweils 1 Mikrometer Dicke 10 V Rückwärtsspannung.
  • Aufgrund der Tatsache, dass das Volumen oder die Dicke des Wafers selbst und nicht einer aufgebrachten (epitaktischen) Schicht die Sperrspannung definiert, entsprechen Variationen der Dicke des Wafers direkt einer Variation der Sperrspannungen und haben somit direkte Auswirkungen auf die Leistung des elektronischen Elements oder der elektronischen Komponente. Daher sollte die Gesamtdickenvariation des Volumenwafers oder irgendeiner anderen Art von Substrat so niedrig sein wie möglich. Daher wird eine Mehrzahl komplexer Maßnahmen im Stand der Technik durchgeführt, um die Gesamtdickenvariation zu verringern.
  • Zusammenfassung
  • Es kann ein Bedarf bestehen, dünne Substrate mit hoher Dickengenauigkeit und ohne die Gefahr von Qualitätsverschlechterungen bereitzustellen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Dünnen eines Substrats bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst, das Substrat einem Dünnungsprozess zu unterziehen, Informationen zu ermitteln, die eine Oberflächentopographie des gedünnten Substrats angeben, und selektiv Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des gedünnten Substrats auf Grundlage der ermittelten Informationen zu entfernen, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie eines Substrats bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Ermitteln von Informationen, welche die Oberflächentopographie des Substrats angeben, Anpassen einer Maske gemäß den ermittelten Informationen und selektives Entfernen von Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des Substrats unter Verwendung der angepassten Maske umfasst, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Apparatur zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie eines Substrats bereitgestellt, wobei die Apparatur eine Ermittlungseinheit, die zum Ermitteln von Informationen gestaltet ist, welche die Oberflächentopographie des Substrats angeben, eine Maske, die gemäß den ermittelten Informationen anpassbar ist, und eine Materialentferneinheit umfasst, die zum selektiven Entfernen von Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des Substrats unter Verwendung der angepassten Maske gestaltet ist, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Struktur bereitgestellt, die ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Hauptoberfläche mit einer Oberflächentopographie und einer zweiten Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche und mit mindestens einem darin integrierten Schaltungselement sowie eine strukturierte Schicht umfasst, welche die erste Hauptoberfläche mit Ausnahme mindestens eines Oberflächenabschnitts bedeckt, in dem die Oberflächentopographie einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet oder ein lokales oder globales Maximum besitzt.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Lithographievorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats bereitgestellt, wobei die Lithographievorrichtung eine Maske, die gestaltet ist, steuerbar zu sein, um ein variables räumliches Durchlässigkeitsmuster für einen Lithographiestrahl bereitzustellen, und eine Steuereinheit (wie beispielsweise einen Prozessor) umfasst, die zum Steuern der Maske zum Anpassen des (insbesondere wiederanpassbaren) räumlichen Durchlässigkeitsmusters der Maske gemäß mindestens einer Eigenschaft des zu bearbeitenden Substrats (insbesondere einer Oberflächentopographie des Substrats) gestaltet ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel besitzt des Vorteil, dass ein Dünnen eines Substrats auf Grundlage zuvor ermittelter Informationen ausgeführt wird, die eine Topographie des gleichmäßig zu dünnenden Substrats angeben. Somit kann die Gesamtdickenvariation des Substrats verringert werden, indem selektiv mehr Material in einem oder mehreren Oberflächenabschnitten des Substrats entfernt wird, in denen die ermittelten Informationen angeben, dass dieser mindestens eine Oberflächenabschnitt des Substrats eine relativ ausgeprägte Topographie besitzt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung passen eine Durchlässigkeit unterschiedlicher räumlicher Abschnitte einer Maske an, die hinsichtlich eines Planarisierens eines Substrats durch Feindünnen oder Nachdünnen gemäß zuvor ermittelten Informationen verwendet wird, die eine Oberflächentopographie des Substrats angeben. Gemäß dieser Maske mit einer einstellbaren räumlichen Verteilung der Durchlässigkeit kann eine räumliche Verteilung von Material des Substrats ausgewählt werden, das von entsprechenden Oberflächenabschnitten entfernt wird, um dadurch die Gesamtdickenvariation zu verringern.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Maske – insbesondere des vorstehend erwähnten Typs – zum Strukturieren einer zuvor kontinuierlichen Schicht auf dem Substrat mit der Oberflächentopographie verwendet werden, um eine oder mehrere Regionen des Substrats selektiv freizulegen, in denen die lokale Dicke des Substrats hoch ist. In einer nachfolgenden selektiven Materialentfernprozedur kann Material selektiv ausschließlich oder vornehmlich von dem freigelegten mindestens einen Abschnitt des Substrats entfernt werden, d. h. wo die strukturierte Schicht nicht vorhanden ist Dies erlaubt es, die Gesamtdickenvariation effizient zu verringern.
  • Insbesondere um unterschiedliche Substrate mit unterschiedlicher Oberflächentopographie und daher unterschiedlichen Oberflächendickenvariationen zu beherrschen, kann ein und dieselbe Maske spezifisch zum aufeinander folgenden Behandeln der unterschiedlichen Substrate entsprechend zuvor ermittelter Oberflächentopographie-Informationen, die das jeweilige Substrat kennzeichnen, angepasst (und vorzugsweise mehrmals wiederangepasst) werden. Somit kann die vorstehend beschriebene Prozedur des Verringerns der Gesamtdickenvariation unter Verwendung ein und derselben Apparatur flexibel auf unterschiedliche Substrate mit unterschiedlichen Eigenschaften angewandt werden.
  • Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Verfahren, der Apparatur, der Struktur und der Lithographievorrichtung erklärt.
  • Durch Ausführungsbeispiele der Erfindung kann es möglich sein, die Gesamtdickenvariation eines Substrats, wie beispielsweise eines Halbleiterwafers, auf weniger als 10 μm, insbesondere auf weniger als 5 μm, zum Beispiel in einem Bereich zwischen 1 μm und 10 μm zu verringern.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Oberflächentopographie” insbesondere ein Höhenprofil bezeichnen, das eine räumliche Höhenverteilung über einer zweidimensionalen Oberflächenfläche des zu planarisierenden Substrats angibt.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Anpassen einer adaptiven variablen Maske, insbesondere einer adaptiven variablen Lithographiemaske, gemäß den ermittelten Informationen und ein Ausführen des selektiven Entfernens des Materials unter Verwendung der angepassten Maske. Wenn Informationen über das zweidimensionale Höhenprofil über der Oberflächenfläche des zu bearbeitenden Substrats erhalten wurden, können diese Informationen in ein Durchlässigkeitsmuster der zweidimensionalen Fläche der Maske umgewandelt werden. Bei Verwenden der Maske zum Bearbeiten der Oberfläche des Substrats wird das Durchlässigkeitsmuster der Maske in ein entsprechendes Strukturieren des Substrats übersetzt. In einer entsprechenden Lithographieprozedur können die Informationen über das Höhenprofil daher zum Einebnen des Substrats verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform wird der Dünnungsprozess aus einer Gruppe ausgewählt bestehend aus Schleifen (oder irgendeine andere mechanische Materialentfernprozedur) und Ätzen (oder irgendeine andere chemische Materialentfernprozedur).
  • In einer Ausführungsform wird das Ermitteln aus einer Gruppe ausgewählt bestehend aus kapazitivem Ermitteln, mechanischem Ermitteln und optischem Ermitteln. Somit können die Änderung eines Kapazitätswertes, wenn eine Sonde die Oberfläche des Substrats abtastet, die Änderung einer mechanischen Verschiebung einer die Oberfläche des Substrats abtastenden Sonde und/oder die Änderung einer Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaft von auf die Oberfläche des Substrats geleiteter elektromagnetischer Strahlung zum Ermitteln der Informationen über das Oberflächenprofil verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform wird das Entfernen aus einer Gruppe ausgewählt bestehend aus Ätzen (insbesondere Plasmaätzen) und Schleifen. Jede gewünschte selektive Materialentfernprozedur kann ausgeführt werden, die es erlaubt, unterschiedliche Mengen von Material von unterschiedlichen Oberflächenabschnitten des Substrats, welches das Oberflächenprofil besitzt und durch eine Schicht bedeckt ist oder nicht, zu entfernen.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um ein Halbleitersubstrat (wie beispielsweise einen Halbleiterwafer oder einen Halbleiterchip) mit einer ersten Hauptoberfläche mit der Oberflächentopographie und mit einer zweiten Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche und mit mindestens einem (insbesondere monolithisch) darin integrierten Schaltungselement. In anderen Worten kann es sich bei der ersten Hauptoberfläche um die Oberfläche des Halbleitersubstrats handeln, an der zuvor eine Dünnungsprozedur ausgeführt wurde, die zur Oberflächentopographie führt. Dementsprechend kann es sich bei der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats um die aktive Oberfläche des Halbleitersubstrats handeln, in die integrierte Schaltungselemente, wie beispielsweise Transistoren, Dioden, Kondensatoren, Widerstände usw., integriert wurden, um eine gewünschte elektronische Funktionalität bereitzustellen. Insbesondere können solche ein oder mehrere Schaltungselemente einen vertikalen Stromfluss durch das Substrat mit sich bringen. Dies macht es besonders vorteilhaft, eine im Wesentlichen homogene Dicke des Substrats zu besitzen, um eine angemessene Reproduzierbarkeit des Funktionierens des Halbleitersubstrats sicherzustellen.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Substrat vor dem Dünnungsprozess auf einem Träger montiert. Dementsprechend kann die Struktur einen Träger umfassen, auf dem das Halbleitersubstrat montiert ist, wobei die zweite Hauptoberfläche in Kontakt mit dem Träger stehen kann. Solch ein temporärer Träger (der nach der Dickenequilibrierungsprozedur vom Substrat zu entfernen ist) oder permanenter Träger (der nach der Dickenequilibrierungsprozedur mit dem Substrat verbunden bleibt und daher Teil des Endprodukts bleibt), auf dem das Substrat vor der Dickenequilibrierungsprozedur montiert werden kann, kann eine Handhabung des dünnen Substrats verbessern und vereinfachen.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, insbesondere nach dem Ermitteln, ein Ausbilden einer strukturierten Schicht auf dem Substrat, welche die erste Hauptoberfläche mit Ausnahme mindestens eines Oberflächenabschnitts bedeckt, in dem die Oberflächentopographie einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet oder ein Maximum besitzt. Des Weiteren ist es möglich, das selektive Entfernen von Material des Substrats auszuführen, während die strukturierte Schicht einen Anteil des Substrats bedeckt. Nach dem selektiven Entfernen von Material des Substrats kann die strukturierte Schicht vom Substrat entfernt werden. Gemäß solch einer bevorzugten Ausführungsform kann eine konforme Schicht (d. h. mit homogener Dicke) mit einer beliebigen anderen Prozedur auf dem Substrat abgeschieden, angebracht oder aufgetragen werden und kann nachfolgend partiell durch eine Strukturierungsprozedur selektiv von denjenigen Oberflächenabschnitten des Substrats entfernt werden, die lokal eine sehr hohe Dicke besitzen (zum Beispiel über einem vordefinierten Schwellenwert oder eine lokale oder auch globale Maximaldicke des Substrats darstellend). Somit können Erhebungen des Substrats von der strukturierten Schicht befreit werden, wohingegen Vertiefungen des Substrats mit der Schicht bedeckt bleiben können. Wenn auf diese Prozedur eine selektive Ätzprozedur folgt, die gestaltet ist, nur freiliegendes Material des Substrats zu entfernen, während sie nicht in der Lage ist, Material der strukturierten Schicht zu entfernen (oder zumindest letzteres Material mit einer geringeren Ätzrate zu entfernen), führt das Ausführen der selektiven Ätzprozedur zu einem Ausgleichen von Dickenvariationen des Substrates durch Entfernen von Material von den Erhebungen, während ein Entfernen von Material der Vertiefungen, die durch die im Wesentlichen nicht ätzbare strukturierte Schicht bedeckt sind, verhindert wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausbilden einer Schicht, insbesondere einer konformen Schicht, auf dem Substrat, welche die erste Hauptoberfläche bedeckt, und ein graduelles Verringern einer Dicke der Schicht bis zu einer verringerten Dicke, die sich für unterschiedliche Oberflächenabschnitte gemäß einer unterschiedlichen Oberflächentopographie des Substrates in den unterschiedlichen Oberflächenabschnitten graduell unterscheidet. Das graduelle Verringern einer Dicke der Schicht, zum Beispiel als ein Photoresist ausgeführt, kann durch ein zeitverzögertes individuelles Schalten der verschiedenen Sektionen einer Maske mit einer steuerbaren räumlichen Durchlässigkeitsverteilung erreicht werden. Je länger ein Abschnitt einer Schicht Strahlung ausgesetzt ist, desto mehr kann die Schicht lokal gedünnt werden und umgekehrt. Gemäß solch einer Ausführungsform wird das Strukturieren der konformen Schicht nicht nur „digital” (d. h. Ausbilden eines oder mehrerer erster Oberflächenabschnitte ohne die Schicht und Ausbilden einer oder mehrerer zweiter Oberflächenabschnitte, die durch die Schicht in voller Dicke bedeckt sind) ausgeführt, sondern im Gegenteil wird ein vordefiniertes Dickenprofil der zuvor homogen starken Schicht gemäß der Oberflächentopographie des Substrats angepasst. Spezifischer kann das Dickenprofil der graduell gedünnten Schicht umgekehrt zum Dickenprofil (oder der Oberflächentopographie) des Substrats unter der Schicht angepasst werden (vergleiche 13). Dies besitzt den Vorteil, dass in einem nachfolgenden selektiven Ätzprozess Regionen des Substrats, die mit der Schicht mit voller Dicke bedeckt sind, stark oder vollständig vor Materialentfernen des Substrats geschützt werden können, Regionen des Substrats, die von der Schicht unbedeckt sind, eine hohe Dickenverringerung des Substrats erfahren und Regionen des Substrats, die mit einer verringerten Schichtdicke bedeckt sind, eine kleinere Verringerung der Substratdicke gemäß der verbleibenden lokalen Dicke der Schicht erfahren können. Solch ein graduelles Dünnen der Schicht kann erreicht werden, indem eine Lithographiemaske verwendet wird, durch die für jede einzelne Oberflächenregion der ursprünglich konformen Schicht jede gewünschte individuelle Belichtungszeit von elektromagnetischer Strahlung eingestellt werden kann. Somit kann ein graduelles Verringern der Dicke der Schicht für die unterschiedlichen Oberflächenregionen vorteilhaft erreicht werden, indem ein lithographisches Belichtungszeitintervall für jeden jeweiligen Oberflächenabschnitt und daher für jedes jeweilige Pixel der Maske individuell angepasst wird. Dies kann wiederum mit einer Maske erfolgen, die gestaltet ist, steuerbar zu sein, um ein variables räumliches Durchlässigkeitsmuster für einen Lithographiestrahl, wie beispielsweise einen Strahl elektromagnetischer Strahlung, bereitzustellen. Als eine Folge kann eine erste Sektion der Schicht komplett entfernt werden, eine zweite Sektion der Schicht kann komplett beibehalten werden, und eine dritte Sektion der Schicht kann gedünnt werden, ohne den darunterliegenden Substratabschnitt freizulegen.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren vor dem Ermitteln, das Substrat einem Dünnungsprozess zu unterziehen, was zur Oberflächentopographie führt. Solch ein Dünnen kann mechanisch (zum Beispiel durch Schleifen oder Polieren) und/oder chemisch (zum Beispiel durch Ätzen) und/oder durch eine elektromagnetische Strahlungsbehandlung (wie beispielsweise Laserabtragung) erfolgen.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Maske um eine elektrisch einrichtbare Schattenmaske oder Lochmaske. Dies bedeutet, dass einzelne Abschnitte (wie beispielsweise Pixel) der Maske durch ein elektrisches Signal so gesteuert oder geregelt werden können, dass sie einen steuerbaren Durchlässigkeitswert annehmen. In einer bestimmten Ausführungsform kann jeder einzelne Abschnitt so gesteuert oder geregelt werden, dass er entweder transparent oder opak ist, sodass es jeder einzelne Abschnitt sogar erlauben kann, dass ein Lithographiestrahl durch diesen einzelnen Abschnitt der Maske vollständig hindurchtritt oder nicht hindurchtritt, um dadurch auf einen entsprechenden Oberflächenabschnitt des Substrats (oder einer Schicht darauf) einzufallen oder nicht einzufallen. Alternativ dazu kann jeder gewünschte Durchlässigkeitswert (zum Beispiel zwischen „1”, d. h. völlig transparent, und „0”, d. h. völlig opak) für jeden einzelnen Abschnitt der Maske individuell angepasst werden (z. B. 0,7). Solch eine elektrisch einstellbare Schattenmaske kann durch eine Flüssigkristallanordnung zwischen gegenüberliegenden Elektroden implementiert werden (die vorzugsweise aus elektrisch leitfähigem, optisch transparentem Material aufgebaut sind, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO, indium tin oxide). Ein Anlegen eines bestimmten Steuersignals oder Regelsignals zwischen zwei Elektroden in einem bestimmten Abschnitt solch einer elektrisch steuerbaren Schattenmaske erlaubt es, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die lokal positionierten Flüssigkristallpartikel zwingt, eine bestimmte Ausrichtung anzunehmen, was wiederum zu einem entsprechenden Wert der lokalen Durchlässigkeit führt.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Maske ein zweidimensionales Feld von Maskenpixeln, die jeweils eine individuell anpassbare Durchlässigkeit besitzen. Zum Beispiel kann jedes einzelne Pixel eines Pixelfeldes, insbesondere eines zweidimensionalen Feldes mit Zeilen und Spalten, der Maske hinsichtlich Durchlässigkeit individuell gesteuert oder geregelt werden.
  • In einer Ausführungsform ist die strukturierte Schicht aus einem Material mit einer erheblich geringeren Entfernrate als ein Material des Substrats aufgebaut, das in dem mindestens einen Oberflächenabschnitt freiliegt. Zum Beispiel kann es sich bei dem Material der Schicht um ein Photoresist handeln, wohingegen es sich bei dem Material des Substrats um Silizium handeln kann. Dies erlaubt es, ein selektives Ätzen von Material des Substrats gegenüber Material der strukturierten Schicht auszuführen, was sich in einen verringerten Wert der Gesamtdickenvariation des Substrats überträgt.
  • In einer Ausführungsform ist eine Dicke des Substrats geringer als 100 μm, insbesondere geringer als 70 μm. Insbesondere bei solchen sehr dünnen Substraten können lokale Dickenvariationen eine erhebliche Auswirkung auf die elektrische Leistung eines elektronischen Chips haben, der das Substrat ausmacht oder ausbildet. Dies gilt insbesondere, wenn integrierte Schaltungselemente des Substrates auf einem vertikalen Stromfluss während des Betriebs beruhen. Somit ist für solch eine Art von Substraten ein hinreichend kleiner Wert der Gesamtdickenvariation von größtem Vorteil.
  • In einer Ausführungsform ist die Maske gestaltet, steuerbar zu sein, um das variable räumliche Durchlässigkeitsmuster auf Grundlage von mindestens einem der Gruppe bestehend aus einer elektrischen Steuerung von Flüssigkristallmaterial und einer Steuerung einer Mehrzahl von einzeln steuerbaren mechanischen Klappen. Als eine Alternative zur vorstehend beschriebenen Gestaltung mit einer räumlichen Verteilung von elektrisch schaltbarem Flüssigkristallmaterial ist es auch möglich, die anpassbare steuerbare oder regelbare Maske als ein Feld von (insbesondere opaken) Klappen auszuführen, die geschwenkt werden können, um eine Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Klappe entweder zu erlauben oder zu blockieren (beides völlig oder teilweise).
  • In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Schaltungselement zum Bereitstellen einer Leistungshalbleiteranwendung gestaltet. Zum Beispiel kann das Substrat oder ein Anteil davon (zum Beispiel ein elektronischer Chip oder ein Halbleiterchip, der vom Substrat vereinzelt ist) für Leistungsanwendungen zum Beispiel im Automobilsektor verwendet werden und kann zum Beispiel mindestens einen integrierten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated-gate bipolar Transistor (IGBT)) und/oder mindestens eine integrierte Diode besitzen.
  • In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Schaltungselement zum Bereitstellen eines vertikalen Stromflusses in Dickenrichtung des Substrats während des Betriebs gestaltet. Die kleine Gesamtdickenvariation, die durch Ausführungsbeispiele der Erfindung erreichbar ist, macht die Architektur besonders geeignet für Hochleistungsanwendungen, in denen ein vertikaler Stromfluss gewünscht ist. Für solch eine Art von Vorrichtungen besagt eine Faustregel, dass ein Mikrometer Dicke 10 V Sperrspannung entspricht. Somit können sehr kleine Dickenvariationen eine Auswirkung auf die elektrische Leistung und Zuverlässigkeit der Vorrichtung haben. Zudem erfordert die Reproduzierbarkeit der elektrischen Leistung unterschiedlicher Vorrichtungen eine kleine Gesamtdickenvariation.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Substrat einen oder mehrere Halbleiterchips, insbesondere einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips. Zum Beispiel kann solch ein Leistungshalbleiterchip für Automobilanwendungen verwendet werden. Ein Leistungshalbleiterchip kann einen oder mehrere Feldeffekttransistoren, eine oder mehrere Dioden, Inverterschaltungen, Halbbrücken usw. umfassen.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um einen Halbleiterwafer. Als Substrat oder Wafer, das oder der die Grundlage für elektronische Chips bildet, kann ein Siliziumsubstrat verwendet werden. Alternativ dazu kann ein Siliziumoxid oder ein anderes Isolatorsubstrat bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleiter-Material zu implementieren. Zum Beispiel können Ausführungsbeispiele in der GaN- oder SiC-Technologie implementiert werden.
  • Ausführungsbeispiele können Standard-Halbleiterbearbeitungstechniken verwenden, wie beispielsweise geeignete Ätztechnologien (einschließlich isotropen und anisotropen Ätztechnologien, insbesondere Plasmaätzen, Trockenätzen, Nassätzen), Strukturierungstechnologien (die lithographische Masken einbeziehen können), Aufbringungstechniken (wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition (CVD)), plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)), Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition (ALD)), Sputtern usw.).
  • Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden anhand der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein weitergehendes Verständnis von Ausführungsbeispielen bereitzustellen, und stellen einen Anteil der Patentschrift dar.
  • In den Zeichnungen:
  • 1 bis 5, 7 bis 8b zeigen Querschnittsansichten, und 6 zeigt eine Draufsicht von Strukturen, die während eines Ausführens eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • 9 zeigt zwei Draufsichten einer in einem Verfahren und einer Apparatur verwendeten elektrisch anpassbaren Schattenmaske gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 10 zeigt Dickentopologien verschiedener Substrate und für ein bestimmtes der Substrate entsprechend angepasste Masken mit unterschiedlichen Granularitäten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 11 veranschaulicht eine Apparatur zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 12 veranschaulicht eine Lithographievorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 13 veranschaulicht Strukturen, die während eines Prozesses zum graduellen Verringern einer Dicke einer auf einem Substrat aufgebrachten Schicht zum Ausgleichen einer Oberflächentopographie in einer nachfolgenden selektiven Materialentfernprozedur erhalten werden.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Die Veranschaulichung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
  • Bevor beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren detaillierter beschrieben werden, werden einige allgemeine Überlegungen kurz dargestellt, auf deren Grundlage die beispielhaften Ausführungsformen entwickelt wurden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zum Verringern der lokalen Gesamtdickenvariation von gedünnten Siliziumwafern bereitgestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dies durch eine räumlich abhängige Zuordnung einer Dickenvariation des Substrats (wie beispielsweise des Wafers) unter Verwendung von Lithographieverfahren erreicht werden. In diesem Kontext kann ein Satz von Daten, die aus einer Dickenmessung über einer Oberfläche des Substrats stammen, mit einer adaptiven, variablen Lithographiemaske verknüpft werden.
  • Nach einem Dünnen (zum Beispiel unter Verwendung von Verfahren wie beispielsweise Schleifen oder Ätzen) eines Substrats (zum Beispiel eines Halbleiterwafers), das mit seiner aktiven Oberfläche auf einem Träger montiert sein kann, dies aber nicht muss, kann ein Messverfahren ausgeführt werden, das die Substratdicke an einer definieren Anzahl von Positionen des Substrats oder durch kontinuierliches Abtasten der gesamten Oberflächenfläche des Substrats ermitteln kann. Solch eine Messung kann durch ein kapazitives, mechanisches oder optisches Verfahren oder eine Kombination solcher Verfahren ausgeführt werden. Die Anzahl von Messpunkten kann in einem Bereich zwischen einem einzigen Messpunkt und mehreren 100.000 Messpunkten liegen. In diesem Kontext ist es möglich, eine Topographiekarte der Dickenverteilung zu erzeugen. Auf dieser Grundlage kann ein graphisches Bild oder eine Matrix der Dickenverteilung des Substrats (zum Beispiel der Siliziumdickenverteilung eines Wafers) erzeugt werden. Diese Signatur der Dickenverteilung ist für jedes Substrat einzigartig und kann für eine nachfolgende individualisierte und daher hochgenaue Planarisierung verwendet werden.
  • Nach dem Dünnen des Substrats wird solch ein graphisches Muster erzeugt, indem die beschriebene Messung ausgeführt wird und Werte ermittelt werden. Zum selektiven Öffnen und nachfolgenden Bearbeiten von topographischer Unebenheit (insbesondere einer oder mehrerer Regionen an und/oder um ein lokales oder globales Maximum) kann eine Schicht (wie beispielsweise eine Photoresistschicht, bei der es sich um ein positives Photoresist oder negatives Photoresist handeln kann) mit einer geeigneten Dicke auf die Rückseite (d. h. die Hauptoberfläche, die frei von integrierten Schaltungselementen ist) des Substrats aufgebracht werden. Diese Schicht kann dann unter Verwendung einer lithographischen Ausrüstung elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt werden, wobei eine implementierte Maske für jede Substratbelichtung unterschiedlich und individuell (wieder-)angepasst werden kann. Vorzugsweise kann es sich bei solch einer Maske um eine elektrisch einstellbare Schattenmaske handeln, die gestaltet ist, eine Belichtung bestimmter Regionen des Substrats gemäß dem Topographiedatensatz zu ermöglichen, der hinsichtlich der räumlich abhängigen Dickenmessung des Substrats erhalten wurde. Dementsprechend kann die elektrisch einstellbare Schattenmaske andere Regionen des Substrats vor der Belichtung mit der elektromagnetischen Strahlung abschirmen. Das Photoresist kann entsprechend entwickelt werden. Durch solch eine Prozedur werden Regionen mit einer höheren Topographie belichtet, wohingegen Regionen mit einer niedrigeren Topographie teilweise oder vollständig mit der Schicht bedeckt bleiben. Die Granularität (und entsprechende Pixelgröße) der belichteten und nichtbelichteten Oberflächenflächen des Substrates kann frei ausgewählt werden. Eine höhere Granularität führt zu einer höheren Genauigkeit. Eine geringere Granularität führt zu einer geringeren Anstrengung zum Verringern der Gesamtdickenvariation.
  • Die elektrisch einstellbare Schattenmaske kann an die zu belichtenden Regionen abhängig von den Topographiedaten angepasst werden. Dies kann direkt vor der Belichtung der Rückseite des Substrats (d. h. der Hauptoberfläche des Substrats, die frei von integrierten Schaltungselementen ist) erfolgen. Das Ergebnis dieser Belichtung ist nach einer nachfolgenden lithographischen Bearbeitung (Entwickeln, Aushärten, usw.) ein Wafer mit Abschnitten mit einer hohen Topographie, die frei von der Schicht sind und daher für eine nachfolgende selektive Feindünnungsprozedur (zum Beispiel durch Ätzen) frei zugänglich sind. Im Gegensatz dazu sind Abschnitte mit einer niedrigeren Topographie, die noch (vollständig oder teilweise) mit der Schicht bedeckt sind, für eine nachfolgende Feindünnungsprozedur entweder nicht zugänglich (wenn sie vollständig mit der Schicht bedeckt sind) oder nur in einem geringeren Ausmaß zugänglich (wenn sie nur teilweise mit einer dünnen Schicht bedeckt sind). Solch eine Feindünnungsprozedur kann zum Beispiel unter Verwendung eines Plasmas mit einer hohen Selektivität in Hinblick auf das Material der strukturierten Schicht auf dem Oberflächenabschnitt oder den Oberflächenabschnitten des Substrats ausgeführt werden, die nicht zur Planarisierung feingedünnt werden sollen. Ein Feindünnen kann auch durch chemisches Nassätzen (zum Beispiel ein alkalisches Ätzen unter Verwendung von TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) oder ein Säureätzen) erreicht werden. Die Selektivität der verwendeten Medien zum Rückdünnen von Material des Substrats gegenüber Material der strukturierten Schicht ist technologisch hoch vorteilhaft. Die Menge des teilweisen Rückdünnens zum endgültigen Verringern der Gesamtdickenvariation des Substrats kann auch gemäß den Daten definiert sein, welche die gemessene Dickenverteilung über der Hauptoberfläche des zu planarisierenden Substrats angeben.
  • Nach der beschriebenen Feinplanarisierung der freiliegenden Regionen oder Flächen des Substrats können die verbleibenden Abschnitte der strukturierten Schicht vom Substrat entfernt werden (zum Beispiel durch chemisches Nassreinigen oder Plasmaaschen). Als ein Ergebnis liegt die feinplanarisierte Rückseite des Substrats für ein weiteres Bearbeiten frei. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die beschriebene Prozedur des Verringerns der Gesamtdickenvariation ein oder mehrmals wiederholt werden, falls gewünscht.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Struktur 150, die während eines Ausführens eines Verfahrens zum Dünnen eines Substrats 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel erhalten wird.
  • Bei dem in 1 gezeigten Substrat 100 handelt es sich um einen Halbleiterwafer mit einer ersten Hauptoberfläche 102 und einer zweiten Hauptoberfläche 104 gegenüber der ersten Hauptoberfläche 102. Ein oder mehrere monolithisch integrierte Schaltungselemente 106, die in 1 nicht im Detail gezeigt sind, sind in einem Oberflächenabschnitt des Substrats 100 an die zweiten Hauptoberfläche 104 angrenzend integriert. Bei solchen integrierten Schaltungselementen 106 kann es sich um Transistoren, Dioden. Kondensatoren usw. handeln. Die monolithisch integrierten Schaltungselemente 106 können zum Bereitstellen einer Leistungshalbleiteranwendung gestaltet sein, die während des Betriebs einen vertikalen Stromfluss in Dickenrichtung des Substrats 100 während des Betriebs mit sich bringen kann (wie in 1 schematisch durch einen Pfeil 108 angezeigt).
  • Somit zeigt 1 ein nicht gedünntes Substrat 100, das als ein Halbleiterwafer ausgeführt ist, vor dem Dünnen. Die zweite Hauptoberfläche 104 kann auch als Vorderseite bezeichnet werden, wohingegen die erste Hauptoberfläche 102 auch als Rückseite bezeichnet werden kann. Die Vorderseite des Substrats 100 ist bereits strukturiert und fertig bearbeitet.
  • Um eine in 2 gezeigte Struktur 250 zu erhalten, wird das Substrat 100 vor dem Dünnungsprozess optional reversibel auf einem temporären oder irreversibel auf einem permanenten Träger 200 montiert. Die Anbringung am Träger 200 vereinfacht die Handhabung des Substrats 100, insbesondere während und nach dem Dünnen (siehe 3). Es sollte beachtet werden, dass das Substrat 100 um 180° von oben nach unten gewendet wurde, um die Struktur 250 auf Grundlage der Struktur 150 zu erhalten. Nach der Anbringung steht die zweite Hauptoberfläche 104 in direktem Kontakt mit einem Trägersystem, das den Träger 200 (und optional mindestens ein weiteres Element, wie beispielsweise ein Haftmaterial, Klebstoff usw.) einschließt.
  • Um eine in 3 gezeigte Struktur 350 zu erhalten, wird die freiliegende erste Hauptoberfläche 102 des Substrats 100 durch einen Dünnungsprozess gedünnt, zum Beispiel durch Schleifen und/oder Ätzen. Dies führt zu einer ausgeprägten Oberflächentopographie 300 der bearbeiteten ersten Hauptoberfläche 102 mit folglich einer erheblichen Gesamtdickenvariation, die in 3 schematisch als TTV (total thickness variation) angegeben ist. Somit zeigt die Struktur 350 den mit einer Dünnungsausrüstung gedünnten Halbleiterwafer. Nach dem Dünnen kann eine durchschnittliche Dicke des Substrats 100 zum Beispiel 80 μm betragen. Eine sich ergebende Unebenheit der gedünnten ersten Hauptoberfläche 102 ist als Oberflächentopographie 300 angegeben. Bei der Gesamtdickenvariation (TTV) handelt es sich um den vertikalen Abstand zwischen dem Abschnitt des Substrats 100 mit der höchsten Dicke und dem Abschnitt des Substrats 100 mit der geringsten Dicke.
  • Um gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die TTV zu verringern, wird eine Messung zum Ermitteln von Informationen ausgeführt, welche den Umfang und die räumliche Verteilung der Oberflächentopographie 300 des gedünnten Substrats 100 quantifizieren. Diese Informationen können durch eine kapazitive Messung, eine mechanische Messung, eine optische Messung usw. ermittelt werden. Die Messung kann an einem oder mehreren definierten Oberflächenpunkten des Substrats 100 durchgeführt werden. Alternativ dazu kann die Messung die gesamte zweidimensionale Fläche der ersten Hauptoberfläche 102 abtasten. Das Ergebnis solch einer Messung und Ermittlung ist als Bezugsziffer 1000 in 10 gezeigt, die für fünf unterschiedliche Substrate 100 die jeweilige substratspezifische individuelle Dickenverteilung über der ersten Hauptoberfläche 102 des jeweiligen Substrats 100 zeigt. Wie im Folgenden in weiterem Detail beschrieben, werden die gemessenen Informationen verwendet, um die Oberflächentopographie 300 von jedem entsprechenden Substrat 100 individuell teilweise auszugleichen.
  • Um eine in 4 gezeigte Struktur 450 zu erhalten, wird eine konforme Schicht 400 auf die erste Hauptoberfläche 102 des Substrats 100 mit der Oberflächentopographie 300 aufgebracht. Folglich bedeckt die konform aufgebrachte Schicht 400 die erste Hauptoberfläche 102 homogen mit einer konstanten Dicke, l. In der gezeigten Ausführungsform ist die Schicht 400 aus einem photosensitiven Lack, wie beispielsweise einem polymeren Photoresist, aufgebaut. Das Material der Schicht 400 ist so ausgewählt, dass das Material des Substrats 100 darunter in Hinblick auf das Material der Schicht 400 selektiv ätzbar ist.
  • Um eine in 5 gezeigte Struktur 550 zu erhalten, wird eine adaptive variable Lithographiemaske 500 zwischen einer Quelle für elektromagnetische Strahlung 502, die zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung 504 gestaltet ist, und der Struktur 450 platziert. Wie aus 5 zu entnehmen ist, umfasst die Maske 500 opake Sektionen, die es der elektromagnetischen Strahlung 504 nicht erlauben, sich bis zur Schicht 400 auszubreiten, und umfasst transparente Sektionen, die es der elektromagnetischen Strahlung 504 erlauben, sich bis zur Schicht 400 auszubreiten. Somit wird die Belichtung und Nicht-Belichtung der unterschiedlichen Oberflächenabschnitte der Struktur 450 mit der elektromagnetischen Strahlung 504 durch die Maske 500 definiert. In hoch vorteilhafter Weise ist die variable Lithographiemaske 500 gestaltet, steuerbar zu sein, um jedes gewünschte zweidimensionale Durchlässigkeitsmuster gemäß den ermittelten Informationen der Oberflächentopographie 300 des Substrats 100 einzustellen, das derzeit bearbeitet wird (präziser zuvor gedünnt und nachfolgend planarisiert). Da folglich die räumliche Durchlässigkeitsverteilung der Maske 500 entsprechend den zuvor ermittelten Informationen angepasst wird, welche die Oberflächentopographie 300 des Substrats 100 angeben, werden nur diejenigen Oberflächenflächen der ersten Hauptoberfläche 102 des Substrats 100 mit der elektromagnetischen Strahlung 504 belichtet, die eine Dicke größer als ein vorbestimmter Schwellenwert besitzen.
  • Die Struktur 450 wird in 5 somit einer lithographischen Belichtung unterzogen. Diese Belichtung ist jedoch auf Teilregionen von hoher Topographie begrenzt, d. h. Regionen des Substrats 100, die für den zuvor hohen Wert der TTV verantwortlich sind. Diese selektive Belichtung kann durch eine Kombination der elektrisch steuerbaren Schattenmaske 500 und eines entsprechenden Datensatzes erreicht werden, der das Ergebnis der Dickenmessung des Substrats 100 angibt, das zum Anpassen der Maske 500 verwendet wird.
  • 6 zeigt eine Draufsicht einer Struktur 700, die während eines Ausführens des Verfahrens zum Dünnen des Substrats 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel erhalten wird. Nach der lithographischen Entwicklung sind bestimmte Abschnitte des Substrats 100 gemäß der Oberflächentopographie 300 freiliegend. Selektiv werden die freiliegenden Abschnitte einem nachfolgenden Rückdünnungsprozess unterzogen. 7 zeigt eine entsprechende Querschnittsansicht einer entsprechenden Struktur 700.
  • Auf Grundlage der gemäß der Maske 500 belichteten Struktur 550, wie in 5 gezeigt, wird die Schicht 400 strukturiert, indem bestimmte Abschnitte der Schicht 400 entfernt werden, wobei jedoch Oberflächenabschnitte des Substrats 100 vom Entfernen ausgenommen werden, in denen die Oberflächentopographie 300 den vordefinierten Schwellenwert nicht überschreitet oder nicht ausreichend nahe bei einem Dickenmaximum liegt. Um somit die Struktur 700 auf Grundlage der Struktur 450 zu erhalten, wird die Schicht 400 strukturiert und entfernt Material der Schicht 400 nur von Oberflächenabschnitten, in denen die Oberflächentopographie 300 den vordefinierten Schwellenwert überschreitet oder ein Dickenmaximum besitzt.
  • Somit umfasst die erhaltene Struktur 700 das gedünnte Halbleitersubstrat 100 mit der Oberflächentopographie 300 auf der gedünnten ersten Hauptoberfläche 102 gegenüber der zweiten Hauptoberfläche 104 mit den monolithisch integrierten Schaltungselementen 106. Die Struktur 700 umfasst ferner die strukturierte Schicht 400, welche die erste Hauptoberfläche 102 mit Ausnahme der Oberflächenabschnitte mit einer, verglichen mit einer minimalen Dicke oder einer durchschnittlichen Dicke, ausgeprägten Dicke oder Erhebung bedeckt.
  • 7a gibt mit der Bezugsziffer Δ Material an, das nachfolgend durch eine planarisierende Rückätzprozedur entfernt wird. Da die strukturierte Schicht 400 aus einem Material mit einer erheblich geringeren Entfernrate als ein Material des Substrats 100 aufgebaut ist, das in bestimmten Oberflächenabschnitten freiliegt, wird eine folgende selektive Ätzprozedur im Wesentlichen nur Material von den freiliegenden Oberflächenabschnitten der ersten Hauptoberfläche 102 des Substrats 100 statt Material der Schicht 400 entfernen.
  • Um eine in 8 gezeigte Struktur 850 zu erhalten, wird Material von den freiliegenden Oberflächenabschnitten des gedünnten Substrats 100 selektiv gemäß den ermittelten Informationen entfernt, die in das Belichtungsmuster der Maske 500 übertragen wurden, um dadurch Dickenvariationen auszugleichen. Diese Entfernprozedur kann zum Beispiel als Plasmaätzen ausgeführt sein. Somit kann das selektive Entfernen des Materials gemäß der angepassten Maske 500 ausgeführt werden. Des Weiteren kann das selektive Entfernen von Material des Substrats 100 ausgeführt werden, während die strukturierte Schicht 400 noch einen Anteil des Substrats 100 bedeckt, wodurch die TTV verringert wird. In anderen Worten ist das Planarisierungsdünnen auf denjenigen Oberflächenabschnitt des Substrats 100 begrenzt, in dem die Schicht 400 Öffnungen besitzt, d. h. in Lacköffnungsregionen. Ein Ergebnis dieser Prozedur ist eine Gesamtdickenvariation, die erheblich niedriger ist als vor der teilweisen Rückätzprozedur (siehe 8a, 8b).
  • Um eine in 8a gezeigte Struktur 870 zu erhalten, wird nach dem selektiven Entfernen von Material des Substrats 100 jegliches verbleibende Material der strukturierten Schicht 400 vom Substrat 100 entfernt (z. B. abgelöst). Die Struktur 870 ist in 8b erneut gezeigt, wo auch die verringerte Gesamtdickenvariation (hier als ttv bezeichnet) nach dem Bearbeiten gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen ist (ttv < TTV).
  • 9 zeigt zwei Draufsichten einer in einem Verfahren und einer Apparatur 1100 verwendeten elektrisch anpassbaren Schattenmaske 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie bereits vorstehend Bezug nehmend auf 5 beschrieben wurde, ist die Maske 500 räumlich in einer zweidimensionalen Weise hinsichtlich einer Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung 504 gemäß den ermittelten Informationen anpassbar, welche die Oberflächentopographie 300 eines derzeit bearbeiteten Substrats 100 betreffen. Spezifischer kann es sich bei der Maske 500 um eine elektrisch einstellbare Schattenmaske 500 handeln, die es erlaubt, den Wert der Durchlässigkeit für jedes einzelne Pixel 900 zu ändern (zum Beispiel zwischen völlig transparent/transmittierend und völlig intransparent/opak, oder die es erlaubt, eine Durchlässigkeit auf irgendeinen gewünschten Wert zwischen null und eins anzupassen, wobei null für einen opaken und eins für einen vollständig transparenten Zustand steht). Gemäß 9 umfasst die Maske 500 ein zweidimensionales Feld von Maskenpixeln 900 (die in Zeilen und Spalten angeordnet sind), von denen jedes eine individuell anpassbare Durchlässigkeit besitzt. Abhängig von einem elektrischen Steuersignal oder Regelsignal kann jedes der Pixel 900 in einen definierbaren Durchlässigkeitszustand versetzt werden. Für jedes Pixel 900 ist es ferner möglich, den Durchlässigkeitszustand später zu ändern, zum Beispiel wenn ein anderes Substrat 100 mit einer anderen Oberflächentopographie 300 hinsichtlich einer TTV-Verringerung zu bearbeiten ist.
  • Somit veranschaulicht 9 schematisch eine Draufsicht einer elektrisch einstellbaren Schattenmaske 500. Jedes Pixel 900 kann individuell gesteuert oder geregelt werden, um einen definierbaren Durchlässigkeitszustand anzunehmen, der eine Belichtung von nur hohen topographischen Regionen gemäß der Dickenmessung des Substrats 100 erlaubt. Auf der linken Seite von 9 ist ein vollständig durchlässiger Zustand von jedem einzelnen Pixel 900 der Maske 500 gezeigt. Auf der rechten Seite von 9 sind nur zwei getrennte Inseln in einem Inneren des zweidimensionalen Feldes der Pixel 900 transparent, wohingegen alle anderen Pixel 900 vollständig opak sind. Die transparenten Pixel 900 auf der rechten Seite entsprechen zugewiesenen zu bearbeitenden Oberflächenabschnitten des Substrats 100, die eine übermäßige Dicke besitzen und zum Verringern der Gesamtdickenvariation gedünnt werden müssen.
  • 10 zeigt gemessene Dickentopologien 300 von fünf unterschiedlichen Substraten 100, siehe Bezugsziffer 1000. Die gemessene Dickentopographie 300 kann in eine entsprechende Dickenverteilung einer Schicht 400 auf dem jeweiligen Substrat 100 übertragen oder umgewandelt werden. Dies kann erreicht werden, indem die Daten gemäß Bezugsziffer 1000 in einer Datenspeichervorrichtung gespeichert und die einzelnen Durchlässigkeitswerte oder -zustände der einzelnen Pixel 900 der Maske 500 entsprechend angepasst werden.
  • Für eines dieser Substrate, das in 10 mit Bezugsziffer 100' angegeben ist, zeigt 10 des Weiteren zwei entsprechend angepasste Masken 500 mit unterschiedlicher Granularität gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die auf der linken Seite von 10 gezeigte Einstellung entspricht einer relativ groben Granularität der Maskenanpassung, die eine erhebliche Verringerung der Gesamtdickenvariation mit geringem Aufwand und schneller Anpassbarkeit hinsichtlich einer Steuerung der Maske 500 erlaubt. Im Gegensatz dazu entspricht die auf der rechten Seite von 10 gezeigte Maske einer relativ feinen Granularität der Maskenanpassung, die eine noch bessere Verringerung der Gesamtdickenvariation erlaubt.
  • 11 veranschaulicht eine Apparatur 1100 zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie 300 eines Substrats 100.
  • Die Apparatur 1100 umfasst eine Ermittlungseinheit 1102, die zum Ermitteln von Informationen gestaltet ist, welche die Oberflächentopographie 300 des Substrats 100 angeben. Zu diesem Zweck emittiert eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 1112 primäre elektromagnetische Strahlung 1114 auf die erste Hauptoberfläche 102 des Substrats 100, welche die Oberflächentopographie 300 besitzt und in der gezeigten Ausführungsform bereits mit der konformen Photoresistschicht 400 bedeckt ist. Alternativ dazu kann die Ermittlung der Oberflächentopographie 300 auch auf dem reinen Substrat 100 ausgeführt werden, d. h. vor dem Aufbringen der konformen Photoresistschicht 400. Nach Wechselwirkung mit dem Substrat 100 und/oder der Photoresistschicht 400 kann entsprechend reflektierte sekundäre elektromagnetische Strahlung 1116 durch einen Detektor für elektromagnetische Strahlung 1118 erfasst werden. Auf Grundlage der Analyse der sekundären elektromagnetischen Strahlung 1116 kann eine Steuereinheit 1120 der Ermittlungseinheit 1102 Informationen ermitteln, welche die Oberflächentopographie 300 betreffen. Der Strahl der primären elektromagnetischen Strahlung 1114 kann die gesamte zweidimensionale Oberfläche abtasten oder kann diese Informationen nur an einem oder mehreren Punkten der zweidimensionalen Oberfläche des durch die Schicht 400 bedeckten Substrats 100 erfassen.
  • Nach dieser Dickenermittlungsprozedur kann das Substrat 100 in Richtung der elektrisch steuerbaren Schattenmaske 500 transportiert werden. Dieser Transport kann durch einen Vortriebsmechanismus, wie beispielsweise ein Förderband 1130 erreicht werden.
  • Die anpassbare Maske 500 definiert ein zweidimensionales Belichtungsmuster auf der Oberfläche der Schicht 400 gemäß der durch die Ermittlungseinheit 1102 ermittelten Dickenverteilung. Die elektrisch anpassbare Schattenmaske 500 kann die zweidimensionalen Dickeninformationen über eine Datenkommunikation mit der Steuereinheit 1120 empfangen. Um die Durchlässigkeit jedes Pixels 900 individuell anzupassen, ist jedem Pixel 900 eine entsprechende mechanische Klappe 1150 zugewiesen. Jede opake Klappe 1150 kann in eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung geklappt werden, in der sie eine Transmission der elektromagnetischen Strahlung 504 durch das entsprechende Pixel 900 verhindert. Es ist jedoch für jede opake mechanische Klappe 1150 auch möglich, in eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung geklappt zu werden, in der sie eine Transmission der elektromagnetischen Strahlung 504 durch das entsprechende Pixel 900 erlaubt.
  • Nach der Belichtung von Abschnitten der Schicht 400 gemäß der spezifisch angepassten Maske 500 transportiert der Vortriebsmechanismus das Substrat 100 mit der strukturierten Schicht 400 darauf zu einer Materialentferneinheit 1104 weiter.
  • Die Materialentferneinheit 1104 ist zum selektiven Entfernen von Material von einem oder mehreren Oberflächenabschnitten des Substrats 100 gemäß der Strukturierten Schicht 400 gestaltet, um dadurch Dickenvariationen des Substrats 100 teilweise oder vollständig auszugleichen, wodurch die Gesamtdickenvariation vorteilhaft verringert wird, indem die erste Hauptoberfläche 102 zumindest teilweise planarisiert wird, wodurch die Oberflächentopographie 300 verringert wird.
  • 12 veranschaulicht eine Lithographievorrichtung 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Lithographievorrichtung 1200 ist zum Bearbeiten des Substrats 100 gestaltet, um die Gesamtdickenvariation gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zu verringern. Zu diesem Zweck umfasst die Lithographievorrichtung 1200 eine Maske 500, die gestaltet, ist steuerbar zu sein, um ein variables räumliches Durchlässigkeitsmuster für einen Lithographiestrahl bereitzustellen. Die Lithographievorrichtung 1200 umfasst des Weiteren eine Steuereinheit 1210, die zum Steuern jedes einzelnen Pixels 900 der Maske 500 zum Anpassen des räumlichen Durchlässigkeitsmusters der Maske 500 gemäß einer zuvor gemessenen Oberflächentopographie 300 des zu bearbeitenden Substrats 100 gestaltet ist. Die Maske 500 wiederum ist gestaltet, durch die Steuereinheit 1210 steuerbar zu sein, um das variable räumliche Durchlässigkeitsmuster auf Grundlage einer elektrischen Steuerung von Flüssigkristallmaterial 1202 bereitzustellen. Spezifischer befindet sich das Flüssigkristallmaterial 1202 zwischen zwei transparenten Platten 1204, 1206 mit jeweiligen ersten und zweiten Elektroden 1208, 1210 darauf und/oder darin. Unter der Steuerung der Steuereinheit 1210 kann ein elektrisches Feld für jedes Pixel 900 angepasst werden, indem eine bestimmte Spannung an ein zugewiesenes Paar von Elektroden 1208, 1210 angelegt wird. Dies wird eine Auswirkung auf das Flüssigkristallmaterial 1202 zwischen dem jeweiligen Paar von Elektroden 1208, 1210 haben, das einen optisch transparenten oder einen optisch opaken Zustand in Hinblick auf die elektromagnetische Strahlung 500 annehmen wird, die durch eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 502 erzeugt wird.
  • 13 veranschaulicht einen Prozess zum graduellen Verringern einer Dicke einer auf einem Substrat 100 aufgebrachten Schicht 400 zum Ausgleichen einer Oberflächentopographie in einer nachfolgenden selektiven Materialentfernprozedur.
  • Das Verfahren umfasst ein Ausbilden der konformen Schicht 400, mit der homogenen Dicke d, auf dem Substrat 100, welche die erste Hauptoberfläche 102 bedeckt. Dies ist im oberen Bild 13 gezeigt, siehe Bezugsziffer 1300.
  • Wie im unteren Bild von 13 gezeigt (siehe Bezugsziffer 1350), umfasst das Verfahren ferner ein graduelles Verringern der Dicke d der Schicht 400 bis zu einer verringerten Dicke, die sich für unterschiedliche Oberflächenabschnitte gemäß einer unterschiedlichen Oberflächentopographie 300 des Substrats 100 in den unterschiedlichen Oberflächenabschnitten graduell unterscheidet. Das graduelle Verringern der Dicke der Schicht 400 für die unterschiedlichen Oberflächenabschnitte kann erreicht werden, indem ein lithographisches Belichtungszeitintervall für jeden jeweiligen Oberflächenabschnitt individuell angepasst wird. Wie in 13 gezeigt, erfährt ein Oberflächenabschnitt mit der anfänglich höchsten Dicke des Substrats 100 eine Verringerung der Dicke der Schicht 400 von d auf d4 = 0. Ein weiterer Oberflächenabschnitt mit der anfänglich zweithöchsten Dicke des Substrats 100 erfährt eine Verringerung der Dicke der Schicht 400 von d auf d1 < d. Noch ein weiterer Oberflächenabschnitt mit der anfänglich zweitkleinsten Dicke des Substrats 100 erfährt eine Verringerung der Dicke der Schicht 400 von d auf d2 > d1. Noch ein weiterer Oberflächenabschnitt mit der anfänglich kleinsten Dicke des Substrats 100 erfährt keine Verringerung der Dicke der Schicht 400 (d = d3).
  • Obwohl in 13 nicht gezeigt, wird eine Dickenequilibrierungs-Materialentfernprozedur durch selektives Ätzen das meiste Material von der dicksten Substratsektion mit der verbleibenden Schichtdicke d4 = 0 entfernen, gefolgt durch die zweitdickste Substratsektion mit der verbleibenden Schichtdicke d1, gefolgt wiederum durch die zweitdünnste Substratsektion mit der verbleibenden Schichtdicke d2 und schließlich gefolgt durch die dünnste Substratsektion mit der verbleibenden Schichtdicke d = d3. Somit kann im Wesentlichen eine Planarisierung des Substrats 100 erzielt werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „umfassend” nicht andere Elemente oder Merkmale ausschließt, und dass „ein” oder „eine” sowie deren Deklinationen eine Mehrzahl nicht ausschließen. Es können auch Elemente kombiniert werden, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben werden. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass Bezugszeichen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu betrachten sind. Darüber hinaus soll der Umfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die bestimmten, in der Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, Herstellungsweisen, gegenständlichen Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt sein. Dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche in ihrem Umfang solche Prozesse, Maschinen, Herstellungsweisen, gegenständliche Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Dünnen eines Substrats (100), wobei das Verfahren umfasst: • das Substrat (100) einem Dünnungsprozess unterziehen; • Ermitteln von Informationen, die eine Oberflächentopographie (300) des gedünnten Substrats (100) angeben; • selektives Entfernen von Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des gedünnten Substrats (100) auf Grundlage der ermittelten Informationen, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst, • Anpassen einer adaptiven variablen Maske (500), insbesondere einer adaptiven variablen Lithographiemaske (500), gemäß den ermittelten Informationen; • Ausführen des selektiven Entfernens des Materials unter Verwendung der angepassten Maske (500).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Substrat (100) um ein Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten Hauptoberfläche (102) mit der Oberflächentopographie (300) und mit einer zweiten Hauptoberfläche (104) gegenüber der ersten Hauptoberfläche (102) und mit mindestens einem darin integrierten Schaltungselement (106) handelt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Substrat (100), insbesondere vor dem Dünnungsprozess, auf einem Träger (200) montiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren umfasst, • Ausbilden, insbesondere nach dem Ermitteln, einer strukturierten Schicht (400) auf dem Substrat (100), welche die erste Hauptoberfläche (102) mit Ausnahme mindestens eines Oberflächenabschnitts bedeckt, in dem die Oberflächentopographie (300) einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet oder ein Maximum besitzt; • Ausführen des selektiven Entfernens von Material des Substrats (100), während die strukturierte Schicht (400) einen Anteil des Substrats (100) bedeckt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren umfasst, • Ausbilden einer Schicht (400), insbesondere einer konformen Schicht (400), auf dem Substrat (100), welche die erste Hauptoberfläche (102) bedeckt; • graduelles Verringern einer Dicke von mindestens einem Anteil der Schicht (400) bis zu einer verringerten Dicke, die sich für unterschiedliche Oberflächenabschnitte gemäß einer unterschiedlichen Oberflächentopographie (300) des Substrats (100) in den unterschiedlichen Oberflächenabschnitten unterscheidet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei sich das graduelle Verringern der Dicke von zumindest einem Anteil der Schicht (400) für die unterschiedlichen Oberflächenabschnitte erreicht wird, indem ein lithographisches Belichtungszeitintervall für jeden jeweiligen Oberflächenabschnitt individuell angepasst wird.
  8. Verfahren zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie (300) eines Substrats (100), wobei das Verfahren umfasst: • Ermitteln von Informationen, welche die Oberflächentopographie (300) des Substrats (100) angeben; • Anpassen einer Maske (500) gemäß den ermittelten Informationen; • selektives Entfernen von Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des Substrats (100) unter Verwendung der angepassten Maske (500), um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren vor dem Ermitteln umfasst, das Substrat (100) einem Dünnungsprozess zu unterziehen, was zu der Oberflächentopographie (300) führt.
  10. Apparatur (1100) zum zumindest teilweisen Ausgleichen einer Oberflächentopographie (300) eines Substrats (100), wobei die Apparatur (1100) umfasst: • eine Ermittlungseinheit (1102), die zum Ermitteln von Informationen gestaltet ist, welche die Oberflächentopographie (300) des Substrats (100) angeben; • eine Maske (500), die gemäß den ermittelten Informationen anpassbar ist; • eine Materialentferneinheit (1104), die zum selektiven Entfernen von Material von mindestens einem Oberflächenabschnitt des Substrats (100) unter Verwendung der angepassten Maske (500) gestaltet ist, um dadurch Dickenvariationen zumindest teilweise auszugleichen.
  11. Apparatur (1100) nach Anspruch 10, wobei es sich bei der Maske (500) um eine elektrisch einstellbare Schattenmaske (500) handelt.
  12. Apparatur (1100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Maske (500) ein zweidimensionales Feld von Maskenpixeln (900) umfasst, von denen jedes eine individuell anpassbare Durchlässigkeit besitzt.
  13. Struktur (700), die umfasst: • ein Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten Hauptoberfläche (102) mit der Oberflächentopographie (300) und mit einer zweiten Hauptoberfläche (104) gegenüber der ersten Hauptoberfläche (102) und mit mindestens einem darin integrierten Schaltungselement (106); • eine strukturierte Schicht (400), welche die erste Hauptoberfläche (102) mit Ausnahme mindestens eines Oberflächenabschnitts bedeckt, in dem die Oberflächentopographie (300) einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet oder ein Maximum besitzt.
  14. Struktur (700) nach Anspruch 13, wobei die strukturierte Schicht (400) aus einem Material mit einer erheblich geringeren Entfernrate, insbesondere einer Ätzrate, als ein Material des Substrats (100) aufgebaut ist, das in dem mindestens einen Oberflächenabschnitt freiliegend ist.
  15. Struktur (700) nach Anspruch 13 oder 14, wobei eine Dicke des Substrats (100) geringer als 100 μm, insbesondere geringer als 70 μm, ist.
  16. Struktur (700) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, umfassend einen Träger (200), auf dem das Halbleitersubstrat (100) montiert ist, wobei die zweite Hauptoberfläche (104) in Kontakt mit dem Träger (200) steht.
  17. Struktur (700) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das mindestens eine Schaltungselement (106) zum Bereitstellen eines vertikalen Stromflusses in Dickenrichtung des Substrats (100) während des Betriebs gestaltet ist.
  18. Lithographievorrichtung (1200) zum Bearbeiten eines Substrats (100), wobei die Lithographievorrichtung (1200) umfasst: • eine Maske (500), die gestaltet ist, steuerbar zu sein, um ein variables räumliches Durchlässigkeitsmuster für einen Lithographiestrahl bereitzustellen; • eine Steuereinheit (1210), die zum Steuern der Maske (500) zum Anpassen des räumlichen Durchlässigkeitsmusters der Maske (500) gemäß mindestens einer Eigenschaft des zu bearbeitenden Substrats (100) gestaltet ist.
  19. Lithographievorrichtung (1200) nach Anspruch 18, wobei die Maske (500) gestaltet ist, steuerbar zu sein, um das variable räumliche Durchlässigkeitsmuster auf Grundlage von mindestens einem der Gruppe bestehend aus einer elektrischen Steuerung von Flüssigkristallmaterial (1202) und einer Steuerung einer Mehrzahl von individuell steuerbaren mechanischen Klappen (1150) bereitzustellen.
  20. Lithographievorrichtung (1200) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die mindestens eine Eigenschaft des Substrats (100) in einer Oberflächentopographie (300) des Substrats (100).
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