DE10336328A1 - Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumssubstrats - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumsubstrats in mehreren Prozessstationen vorgeschlagen, wobei mindestens ein Ätzschritt in einer Chlortrifluorid-Atmospähre stattfindet. In der Vorrichtung sind wenigstens eine evakuierbare Station (12, 20) zum ein- und/oder Ausschleusen der Siliziumsubstrate (14), wenigstens eine Tiefen-Ätzkammer (16) zum anisotropen Ätzen einer Struktur, vorzugsweise einer mikromechanischen Struktur, aus dem Siliziumsubstrat (14), wenigstens eine mit einer Substrat-Vorspannung betreibbare Plasmakammer (18) als Oxid- oder Teflonätzkammer oder als Teflon-Abschneidekammer und wenigstens eine Chlortrifluorid-Ätzkammer (20) als weitere Silizium-Ätzkammer mit einer evakuierbaren Handhabungsstation (32) für die Siliziumsubstrate (14) zu einer Clusteranlage (10) vereinigt, welche nach Bedarf durch weitere integrierbare oder ankoppelbare Stationen (20, 24, 26, 28) erweiterbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumssubstrats nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Hierzu ist aus der DE 198 47 455 A ein Verfahren zum Ätzen eines Siliziumschichtkörpers bekannt, welcher eine erste Siliziumsschicht aufweist, die mit einer Ätzmaskierung zur Definition lateraler Aussparungen versehen ist, wobei in einem ersten Ätzprozess mit einem Plasma gearbeitet wird und im Bereich der Aussparungen der Ätzmaskierung durch anisotrope Ätzung Trenchgräben erzeugt werden. In einem zweiten Ätzprozess wird dann eine zwischen der ersten Siliziumschicht und einer weiteren Siliziumschicht liegende Trennschicht von Siliziumoxid (SiO2) durchätzt, bevor in einem dritten Ätzprozess, einem Gasphasenätzprozess, die Ätzung der weiteren Siliziumschicht erfolgt. Die für das vorgenannte Verfahren verwendete Vorrichtung ist in der Druckschrift nicht im Einzelnen beschrieben, vielmehr ist hinsichtlich der für den ersten Ätzprozess benötigten Vorrichtung und des Verfahrens auf die Lehre der DE 42 41 045 A verwiesen. Bezüglich der Ätzung der Oxid-Trennschicht zwischen der ersten und der weiteren Siliziumschicht ist auf die Möglichkeit der Verwendung einer Clusteranlage mit einem einzigen Handlingsystem für mehrere Plasmaätzkammern hingewiesen ohne Angaben zu dem weiteren Aufbau der Ätzvorrichtung.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumsubstrates in mehreren Prozessstationen anzugeben, welche hinsichtlich des Fertigungsablaufes, der Fertigungskosten und der Qualität des Fertigungsproduktes verbessert ist. Hierzu zählt insbesondere die Einsparung oder Beschleunigung von zeitraubenden Prozessschritten, ein möglichst geringer Platzbedarf der Vorrichtung in Form von teurer Reinraumfläche, welche minimiert werden soll, und eine Verbesserung der Erzeugnisqualität hinsichtlich Kontaminationsschäden. Dies wird erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, welche es durch die Zusammenfassung der für den Gasphasenätzprozess wichtigen Prozesskammern zu einer Einheit ermöglichen, die genannten Vorteile zu realisieren. Hinsichtlich der Prozesskosten und der Prozessdauer macht sich insbesondere der Wegfall zeitraubender Abpump- und Einschleusvorgänge zwischen einzelnen Prozessschritten bemerkbar, wie sie für getrennt aufgestellte Prozesskammern typisch sind. Bezüglich der Qualitätsverbesserung der Erzeugnisse ist der Wegfall von Kontaminationsmöglichkeiten durch die Aufbewahrung der Siliziumsubstrate unter Vakuum zwischen den einzelnen Prozessstationen wichtig. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Weiterbearbeitung nach dem Entfernen von Oxid- und/oder Teflon-Passivierungen, wobei die zuvor freigelegten Substratflächen nicht erneut der Atmosphäre und der hierbei bestehenden Kontaminations- oder Oxidationsgefahr ausgesetzt werden.
  • Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, neben einer Kombination von Kernvorrichtungen wenigstens eine evakuierbare Parkstation als Pufferstation in die Clusteranlage zu integrieren. Hierdurch ergeben sich Vorteile im logistischen Ablauf der Prozesse, wenn die Siliziumsubstrate für gewisse Zeiten unter kontrollierten Bedingungen, zum Beispiel unter Vakuumatmospäre, aufbewahrt werden können. Dies ist zum Beispiel dann vorteilhaft, wenn einzelne Prozessschritte innerhalb der Clusteranlage besonders schnell gehen, zum Beispiel das Öffnen von Teflon- oder Oxidpassivierungen, und wenn sich daran ein längerer Prozessschritt anschließt, zum Beispiel das Ätzen einer Silizium-Opferschicht in einer Chlortrifluorid-Atmosphäre. Die in schnellem Takt von der dünnen Oxid- oder Teflonpassivierung befreiten Substrate können vorteilhaft auf mehrere Chlortrifluorid-Ätzkammern der Clusteranlage verteilt werden, wenn sie zuvor in einer Parkstation zwischengeparkt und von dort aus den einzelnen ClF3-Prozessstationen zugeführt werden. Danach können sie bei Bedarf von verschiedenen ClF3-Prozessstationen vor der Weiterbearbeitung wieder in einer Parkstation gesammelt werden. Solche Puffer gestatten eine hohe Flexibilität des Prozessablaufes in der Clusteranlage, da die Verteilung von aus schnellen Schritten kommenden Wafern auf mehrere Kammern mit langsameren Schritten und die anschließende erneute Bündelung der Substrate aus einer Mehrzahl von „langsameren" Prozesskammern zu einem einheitlichen Los in einfacher Weise ermöglicht wird. Diese Bündelung erfolgt vorzugsweise in Kassetten, welche insbesondere beim Ein- und/oder Ausschleusen aus der Clusteranlage sowie in den Parkstationen mit Vorteil eingesetzt werden.
  • Weiterhin hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn wenigsten die Handhabungsstation und/oder die Parkstation(en) Mittel zur Temperaturerfassung und/oder Mittel zum Heizen oder Kühlen der Siliziumsubstrate aufweisen, um die Substrate zwischen verschiedenen Prozesskammern auf eine gewünschte Temperatur zu bringen. Zum Heizen der Substrate dienen vorzugsweise Strahlungsheizungen oder Kontaktheizungen. Eine Kühlung der Substrate ist möglich durch die Zufuhr von Kältemittel, zum Beispiel in Form von Helium, zur Rückseite der Substrate in die Substrathalterungen. Als Mittel zum Erfassen der Substrattemperatur werden vorzugsweise Bolometer, Thermooptik-Strahlungsmesser oder berührende Thermometer verwendet.
  • Zur Beschleunigung des Prozessablaufes können weiterhin Plasma- oder Ozon-Stripkammern an die Clusteranlage angekoppelt werden. Diese dienen zum Beispiel zum Entfernen von Fotolackmasken oder von teflonartigen Seitenwandpassivierschichten innerhalb der Clusteranlage, wobei vorzugsweise ein O2-Plasmastripper oder ein Ozonmodul zum Einsatz kommt.
  • Die Gesamtsteuerung der Clusteranlage erfolgt durch eine Rechnersteuerung, vorzugsweise durch eine speicherprogrammierbare Steuerung, mittels einer Software, welche sowohl den Austausch der Siliziumsubstrate zwischen den einzelnen Prozessstationen durch die evakuierbare Handhabungsstation als auch den Ablauf der Prozesse innerhalb der einzelnen Stationen steuert.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung.
    •
  • Die Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumsubstrats in mehreren Prozessstationen.
  • Zu den Kernelementen einer Clusteranlage 10 zählt zunächst eine Einschleusstation 12 zum Einbringen der in Kassetten 42 gehaltenen Siliziumsubstrate 14 in die Anlage. An diese Einschleusstation 12 schließt sich, im Gegenuhrzeigersinn betrachtet, eine Silizium-Tiefenätzkammer 16 (DRIE-Ätzkammer, Deep Reactive Ion Etching), zum Ätzen einer Struktur, vorzugsweise einer mikromechanischen Struktur, aus dem Siliziumsubstrat 14 an. Die nächste Kammer ist eine Plasma-Ätzkammer 18, welche mit einer wählbaren Substrat-Vorspannung betreibbar ist und sowohl zum Oxidätzen als auch zum Teflonabscheiden oder Teflonätzen genutzt werden kann. Im vorliegenden Fall ist zum Abscheiden von Teflon jedoch eine zusätzliche Plasma-Abscheidekammer 20 vorgesehen. Da in der als Clusteranlage 10 bezeichneten Anlagengruppe von Prozessstationen zur Bearbeitung eines Silizium-Wafersubstrates 14 mindestens ein Ätzschritt in einer Chlortrifluorid (ClF3)-Atmosphäre stattfindet, schließt sich an die Kammer 20 mindestens eine zusätzliche Silizium-Ätzkammer 22 an, welche mit einem ClF3-haltigen Prozessgas arbeitet.
  • Weitere, jedoch nicht zu den Kernelementen der Clusteranlage 10 gehörende Kammern sind wenigstens eine Stripkammer 24, eine zusätzliche Kammer 26 nach Bedarf und wenigstens eine Parkstation 28. Die Stripkammer 24 dient zur Entfernung von organischen Schichten wie zum Beispiel Fotolackmasken.
  • Die Parkstation 28 nimmt die Siliziumsubstrate 14 ebenso wie die Einschleusstation 12 in größerer Zahl in Kassetten 42 auf. Derartige Parkstationen 28 können nach Bedarf an verschiedenen Stellen in die Clusteranlage 10 eingefügt werden. Die Ausschleusstation 30 sammelt ebenfalls die einzelnen Siliziumsubstrate in Kassetten 42 zum Weitertransport. Die Einschleusstation 12 und die Ausschleusstation 30 sind in der Zeichnung als getrennte Stationen dargestellt, sie können jedoch auch zu einer einzigen Station zusammengefasst werden. Die Beschickung der einzelnen Stationen erfolgt über eine zentrale, evakuierbare Handhabungsstation 32, welche in der Zeichnung ebenfalls nur schematisch dargestellt ist mit einem Antrieb 34, einem Gelenk 36 und einem Substratträger 38.
  • In der Zeichnung sind weiterhin bei der Parkstation 28 und der Handhabungsstation 32 Vorrichtungen 40 zur Temperaturerfassung und/oder zum Heizen der Siliziumsubstrate 14 dargestellt. Derartige Vorrichtungen können auch bei anderen Kammern nach Bedarf vorgesehen werden. Die bei der Einschleusstation 12, der Parkstation 28 und der Ausschleusstation 30 dargestellten Kassetten 42 dienen zur Aufnahme vorgegebener Losgrößen von Siliziumsubstraten 14, beispielsweise von 25 Substraten in einer Waferkassette 42. Die einzelnen Stationen sind mit getrennten oder gemeinsamen Vorrichtungen zum Evakuieren gekoppelt, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung ebenso wenig dargestellt sind wie beispielsweise Zuführeinrichtungen für die Prozessgase, Ventile, Massenflussregler und dergleichen mehr. Da auch die zentrale Handhabungsstation 32 Mittel zum Erzeugen und zum Überwachen eines Vakuums aufweist, kann der gesamte Prozess nach dem Einschleusen der Substrate 14 und dem Evakuieren der Einschleus- beziehungsweise Russchleus-Stationen ohne weitere Abpump- und Belüftungszeiten vor den aufeinanderfolgenden Einzelstationen ablaufen, wobei die evakuierte Handhabungsstation 32 den Austausch der Substrate 14 zwischen den Stationen durchführt.
  • Ein möglicher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll zunächst am Beispiel eines Ätzverfahrens mit Fotolackmaskentechnik und Teflonpassivierung der Strukturen in den Siliziumsubstraten erläutert werden. Hierbei werden bereits maskierte Substrate 14 nach ihrem Einschleusen über die Kassettenstation 12 einer oder auch parallel mehreren Silizium-DRIE (Deep Reactive Ion Etching)-Ätzkammern 16 zugeführt, wo Strukturen, vorzugsweise Mikromechanikstrukturen, in die Siliziumsubstrate eingeätzt werden. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der DE 42 41 045 A oder DE 198 47 455 A1 beschrieben.
  • An die DRIE-Ätzkammer 16 schließen sich eine oder mehrere Plasma-Ätzkammern 18 mit bevorzugt hoher Ionendichte und wählbarer Substrat-Vorspannung an, welche zum Beispiel als ICP (Inductively Coupled Plasma), MORI (Magnetically ORiented Inductive) oder ECR (Electron Cyclodron Resonance) Plasmaätzkammer ausgeführt sind und zum Entfernen des Bodenoxids in dem Mikromechanik-Schichtaufbau des Siliziumsubstrates 14 dienen. Dieses Bodenoxid ist im Aufbau des Siliziumsubstrats als Trennschicht zwischen zwei Siliziumschichten in bekannter Weise vorhanden. Die Kammer 18 besitzt weiterhin in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel für die Zufuhr und Flusskontrolle der erforderlichen Oxidätzgase wie zum Beispiel Fluorkarbone sowie Zuführmittel für CO, Sauerstoff, Stickstoff und Edelgase. Der Ätzvorgang in der Kammer 18 unter Einsatz von Fluorkarbonen hat gleichzeitig zur Folge, dass die Seitenwände der Silizium- Grabenstrukturen gereinigt, von Oxidresten befreit, chemisch aktiviert und mit einer dünnen Fluorkarbonschicht bedeckt werden, was die Haftung und Dichtigkeit der nachfolgend in der Plasma-Abscheidekammer 20 bei der Teflonabscheidung aufgebrachten Teflonschichten auf den Seitenwänden der geätzten Strukturen verbessert.
  • Die Abscheidekammer 20 für die Teflonabscheidung ist ebenfalls als Plasmakammer mit hoher Ionendichte von über 1011 Ionen pro ccm ausgebildet, zum Beispiel als ICP-, MORI-, oder PIE (Propagation Ion Etching)-Plasmaquelle. In dieser Kammer 20 wird die Substratoberfläche mit einem geschlossenen teflonartigen Film bedeckt. Für die Erzeugung der Teflonschicht werden gasförmige Teflon-Precursor wie zum Beispiel C4F8, C3F6 oder C4F6 in die Kammer eingelassen. Die Plasma-Abscheidekammer 20 wird bei niedrigem Prozessdruck um zum Beispiel 1 Pa betrieben, wobei besonders gleichmäßige Schichten mit hoher Zuverlässigkeit für die Teflon-Passivierung abgeschieden werden.
  • Nach der Teflonabscheidung in der Kammer 20 erfolgt eine Teflonätzung, welche in der Plasma-Ätzkammer 18 oder einer weiteren, nicht dargestellten, gleichartigen Kammer ausgeführt wird. Hierbei wird der auf dem Boden der Strukturen im Siliziumsubstrat 14 entstandene Teflonniederschlag kontrolliert entfernt, wobei auf den Seitenwänden der Strukturgräben entstandene Teflonschutzfilme nicht nennenswert angegriffen werden. Als Teflon-Ätzgase werden CF4, C2F6, SF6 oder Argon, Neon, O2, O3 kontrolliert zugeführt, wobei der Prozessdruck um cirka 1 Pa gehalten wird. Die Abscheidekammer 20 und die Ätzkammer 18 können auch als eine einzige Kammer ausgeführt sein, wobei die Zusammensetzung der Prozessgase, der Prozessdruck, die Plasmaleistung und die Substratvorspannung darüber entscheiden, ob abgeschieden oder geätzt wird.
  • Im nächsten Schritt erfolgt in einer ClF3-Ätzkammer 22 die Ätzung einer Silizium-Opferschicht, welche sich unterhalb der in der Ätzkammer 16 hergestellten Strukturen in dem Siliziumsubstrat 14 befindet, wobei freitragende mikromechanische Strukturen erzeugt werden können, wie dies in der DE 198 47 455 A beschrieben ist. Die Kammer 22 besitzt nicht dargestellte Mittel zur Zuführung und Flusskontrolle eines ClF3-haltigen Prozessgases, Mittel zur Überwachung und Einstellung des Prozessdruckes sowie Mittel zur Absaugung der Prozessgase und Reaktionsprodukte. Weiterhin kann die Kammer 22 Mittel zum Aufheizen oder Ausheizen oder zum Kühlen der Siliziumsubstrate besitzen, um beispielsweise auf der Oberfläche absorbierte Feuchtigkeit, Reste von Teflon oder Reste von ClF3 und Reaktionsprodukten nach dem Prozess von der Substratoberfläche abzudampfen. Während des Prozesses zwischen etwa –40°C und 0°C, vorzugsweise bei –25°C gehalten, der Wafer also gekühlt.
  • Nach dem ClF3-Ätzen der Opferschicht in dem Siliziumsubstrat 14 ist der Kernprozess bei der Bearbeitung der Siliziumsubstrate abgeschlossen und die Substrate könnten prinzipiell in diesem Zustand die Clusteranlage 10 über die Ausschleusstation 30 verlassen. In der in der Figur dargestellten Vorrichtung sind jedoch zusätzlich eine Stripkammer 24 und eine Parkstation 28 angeordnet, bevor die Substrate 14 über die Ausschleusstation 30 die Clusteranlage 10 verlassen. Bei dieser Ausgestaltung werden noch in der Clusteranlage 10 selbst eine nicht dargestellte, vor Prozessbeginn aufgebrachte Fotolackmaske sowie die bei der Teflonabscheidung in den Strukturgräben entstandenen Seitenwandpassivierungsschichten wieder abgetragen. Die Stripkammer 24 kann dabei als O2-Plasmastripper oder als Ozonstripmodul ausgeführt werden. In dieser Kammer 24 werden alle organischen Schichten von der Waferoberfläche entfernt.
  • Die Parkstationen 28 können an geeigneter Stelle überall zwischen den Prozessstationen in die Clusteranlage eingefügt werden, insbesondere dort, wo schnelle und langsame Prozessschritte aufeinanderfolgen, so dass eine Zwischenlagerung beziehungsweise die Entnahme aus einem Kassettenvorrat zweckmäßig sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Siliziumsubstrate 14 zur Ausschleusstation 30 verbracht, in Kassetten 42 eingeordnet und verlassen von dort die Clusteranlage 10.
  • Beim Ausführungsbeispiel sind weiterhin Vorrichtungen 40 zur Temperaturerfassung und zum Heizen der Parkstation 28 und der zentralen Handhabungsstation 32 zugeordnet, so dass die Temperaturüberwachung und eine eventuell erforderliche Heizung diesen Stationen zugewiesen ist. Bei Bedarf können entsprechende Vorrichtungen jedoch auch anderen Stationen zugeordnet werden.
  • Ein etwas veränderter Prozessablauf und somit eine geänderte Anordnung oder Nutzung der verschiedenen Teile der Clusteranlage 10 ergeben sich dann, wenn beispielsweise auf Grund erhöhter Prozesstemperaturen eine Fotolackmaskentechnik nicht verwendet werden kann und durch eine Hartstoffmaskentechnik mit zum Beispiel einer Oxidmaskierung und Oxidpassivierung der Siliziumstrukturen ersetzt wird. In diesem Fall sind der DRIE-Ätzkammer 16 eine Oxid-Ätzkammer entsprechend der Plasma-Ätzkammer 18 zur Strukturierung einer Oxidmaske sowie eine Prozesskammer zur Entfernung der Fotolackschicht entsprechend der Stripkammer 24 vorgeschaltet. In diesen Prozessschritten wird in den Öffnungen der Fotolackmaske zunächst das darunterliegende Oxid weggeätzt und somit die Fotolackmaskierung in die Oxidschicht mit hoher Präzision übertragen, bevor zum Beispiel in einer Sauerstoffplasma- oder Ozonstripstation 24 die Fotolackmaske entfernt wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Siliziumsubstrate 14 erst in diesem vorbehandelten Zustand in die Clusteranlage 10 einzubringen, das heißt die Oxidmaskierung im Vorfeld außerhalb des Clusters durchzuführen.
  • Im Anschluss an die Erstellung der Oxidmaske entsprechen die Prozessschritte und die verwendeten Prozesskammern zunächst denjenigen des zuvor beschriebenen Verfahrens mit einer Fotolackmaske und einer Passivierung durch eine Teflonschicht.
  • Die Siliziumsubstrate 14 werden also in die DRIE-Ätzkammer 16 verbracht zum Einätzen der gewünschten Struktur in das Silizium-Wafersubstrat 14, wobei die Oxidmaske in der Ätzkammer 16 nur in sehr geringem Umfang abgetragen wird, da die Selektivität dieses Prozesses sehr hoch ist und das Siliziumoxid im Gegensatz zu Silizium nur in sehr geringem Umfang abgetragen wird, typischerweise etwa im Verhältnis 1:300.
  • Die Ätzung der Struktur in einer oberen Siliziumschicht des Substrates 14 endet dann praktisch ebenfalls aufgrund der hohen Selektivität des DRIE-Ätzverfahrens an der im Substrat vorhandenen oxidischen Trennschicht zwischen der oberen Siliziumschicht und der Silizium- Opferschicht unterhalb der oxidischen Trennschicht.
  • Die Substrate 14 werden dann für den nächsten Bearbeitungsschritt in die Plasma-Ätzkammer 18 verbracht zur Entfernung der oxidischen Trennschicht zwischen den beiden Siliziumschichten, wie dies bereits beim vorbeschriebenen Prozess erläutert ist.
  • Im Anschluss an die Ätzkammer 18 werden die Siliziumsubstrate 14 bei Verwendung einer Oxidmaskierung und Oxidpassivierung dann zunächst in eine Stripkammer 24 verbracht zum Entfernen aller teflonartigen Filme, welche sich bei den Vorprozessen des DRIE-beziehungsweise Oxidätzens auf der Oberfläche des Substrats gebildet haben. Hierzu wird ein Sauerstoffplasma oder eine Ozoneinwirkung auf die Substratoberfläche benutzt. Dabei werden gleichzeitig die Silizium-Oberflächen des Substrats 14 oxidiert, sodass ideale Voraussetzungen vorliegen für das nachfolgende Aufbringen von Oxidfilmen zur Passivierung der Seitenwände der Struktur-Gräben in dem Substrat 14.
  • An die Stelle der Teflonabscheidung beim vorher beschriebenen Verfahren tritt also nun eine Passivierung durch eine Oxidschicht, welche ebenfalls in der Plasma-Abscheidekammer 20 durchgeführt werden kann zur Erzeugung eines geschlossenen, dünnen Siliziumoxidfilms auf der Oberfläche des Substrats 14. Zur Erzeugung des Siliziumoxidfilms werden Siliziumträgergase wie zum Beispiel Silane oder TEOS (Tetraethylorthosilicat) sowie ein Oxidaditionsträger wie zum Beispiel O2, O3, NO, N2O oder CO2 in die Kammer eingelassen. Es wird also in der gleichen Kammer 20 durch die Wahl der zugeführten Gase festgelegt, welche Schichten tatsächlich abgeschieden werden. Für den Fall der Oxidabscheidung kann jedoch die Plasma-Abscheidekammer 20 auch aus dem Kern-Clusteraufbau herausgenommen und zum Beispiel als LTO-(Low Temperature Oxide)-Batch-Depositionsanlage ausgeführt werden. Eine Batch-Anlage außerhalb des Clusters hat den Vorteil, dass in diesem Oxid-Abscheideprozess eine Vielzahl von Substraten 14 gleichzeitig beschichtet werden kann. Andererseits werden für das Verfahren der Oxid-Abscheidung auch häufig Kammerformen gewählt wie zum Beispiel rohrförmige Kammern, welche sich in konstruktiver Hinsicht nur mit Schwierigkeiten in die Clusteranlage 10 direkt integrieren lassen.
  • Nach der Oxidabscheidung wandern die Substrate 14 in eine Oxidätzkammer, beispielsweise in die Plasma-Ätzkammer 18, wobei als Prozessgase für die Ätzung geeignete Gase wie zum Beispiel CF4, C3F8, C4F8, C3F6 oder C4F6 zugeführt werden. In diesem Schritt wird vom Boden der Strukturgräben die zuvor aufgebrachte Oxidpassivierung kontrolliert wieder entfernt, ohne dass die Seitenwandschutzfilme der Gräben nennenswert angegriffen werden. Der Oxidschritt kann sogar noch dazu benutzt werden, um parallel zur Bodenoxidätzung einen zusätzlichen Teflonschutzfilm auf den Seitenwänden aufzuwachsen, so dass dort eine besonders zuverlässige Passivierung aus Oxid und darüber Teflon erzeugt wird. Diese Schichtkombination ist besonders dicht und pinholefrei, da es sich um eine Doppelschicht handelt, die ohne Zusatzaufwand erhalten werden kann durch entsprechende Wahl der Prozessgase.
  • Die weiteren Prozessschritte des Verfahrens mit einer Oxidpassivierung entsprechen wiederum denjenigen mit einer Teflonpassivierung. Die Substrate werden also nacheinander wieder in eine ClF3-Ätzkammer 22 zur Silizium-Opferschichtätzung und schließlich über die zentrale, evakuierbare Handhabungsstation 32, gegebenenfalls noch unter Zwischenschaltung einer Parkstation 28, zur Ausschleusstation 30 verbracht. Diese Schritte und der erforderliche Kammeraufbau sind bereits anhand des Verfahrens der Teflonpassivierung beschrieben worden und brauchen hier nicht nochmals erörtert werden.
  • Neben getrennten Stationen 12, 30 oder einer kombinierten Station zum Ein- und Ausschleusen der Siliziumsubstrate 14 gehören zum Kern der Clusteranlage 10 also wenigstens eine mit einer Substrat-Vorspannung betreibbare Plasmakammer 18 als Oxid- oder Teflonätzkammer oder als Teflonabscheidekammer, wenigstens eine ClF3-Ätzkammer als weitere Silizium-Ätzkammer sowie vorzugsweise wenigstens eine Silizium-Tiefenätzkammer, beispielsweise in Form einer DRIE-Ätzkammer 16, zum anisotropen Ätzen einer Struktur aus dem Siliziumsubstrat 14, sowie eine evakuierbare Handhabungsstation 32 für die Siliziumsubstrate 14. Andere Prozesstationen wie die Erzeugung einer strukturierten Oxidmaske können an die Clusteranlage 10 angekoppelt werden, wenn beispielsweise die zeitliche Abfolge der Prozessschritte hierdurch verbessert wird.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Siliziumsubstrats in mehreren Prozessstationen, wobei mindestens ein Ätzschritt in einer Chlortrifluorid (ClF3)-Atmosphäre stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine evakuierbare Station (12, 30) zum Ein- und/oder Ausschleusen der Siliziumsubstrate (14), wenigstens eine Silizium-Tiefenätzkammer (DRIE-Ätzkammer, 16), zum Ätzen einer Struktur, vorzugsweise einer mikromechanischen Struktur, aus dem Siliziumssubstrat (14), wenigstens eine mit einer Substrat-Vorspannung betreibbare Plasmakammer (18) als Oxid- oder Teflonätzkammer oder als Teflon-Abscheidekammer und wenigstens eine Chlortrifluorid-Ätzkammer (20) als weitere Silizium-Ätzkammer mit einer evakuierbaren Handhabungsstation (32) für die Siliziumsubstrate (14) zu einer Clusteranlage (Mehrkammeranlage, 10) vereinigt sind, welche nach Bedarf durch weitere integrierbare oder ankoppelbare Stationen (20, 24, 26, 28) erweiterbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakammer (18) im selben Arbeitsschritt gleichzeitig einerseits als Oxidätzkammer und andererseits als Teflonabscheidekammer und als Teflonätzkammer einsetzbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine evakuierbare Parkstation (28) als Pufferstation in die Clusteranlage (10) integriert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Handhabungsstation (32) und/oder die Parkstation (28) Mittel zur Temperaturerfassung (40, T) und/oder Mittel zum Heizen oder Kühlen (40, H) der Siliziumsubstrate (14) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chlortrifluorid-Ätzkammer (20) Mittel zur Temperaturerfassung (46, T) während der Waferprozessierung aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chlortrifluorid-Ätzkammer (20) Mittel zum Kühlen (46, K) der Substate (14) während der Waferprozessierung aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Substrate während der Waferprozessierung zwischen –40°C und 0°C, vorzugsweise bei etwa –25°C gehalten wird.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plasma- oder Ozon-Stripkammer (24) an die Clusteranlage (10) ankoppelbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumsubstrate (14) beim Ein- und/oder Ausschleusen aus der Clusteranlage (10) in Kassetten (42) gehalten sind.
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