DE69620037T2 - VORRICHTUNG ZUR aBGABE VON ZWEI CHEMISCHEN PRODUKTEN DURCH EINE BÜRSTE - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR aBGABE VON ZWEI CHEMISCHEN PRODUKTEN DURCH EINE BÜRSTE

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DE69620037T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von chemischen Lösungen während des Reinigungsprozesses, beispielsweise von Halbleiter-Wafern.
  • Bei der Herstellung von Halbleiter-Schaltungen muß die Oberfläche von Halbleiter-Wafern von Kontaminationen gereinigt werden. Wenn diese nicht entfernt werden, können sich die Wafer-Kontaminationen auf die Leistungscharakteristik der Schaltungen auswirken und Schaltungsfehler in einem größeren Umfange hervorrufen als üblich.
  • Um die Wafer-Kontaminationen zu entfernen, kann eine Bürstmaschine eingesetzt werden, mit der der Wafer an einer oder an beiden Seiten gebürstet wird. Die Art der Reinigungslösung (Lösung), die in der Bürstmaschine verwendet wird, kann von der Art der zu entfernenden Kontaminationen, der speziellen Art des zu bürstenden Wafers und/oder von dem vom Hersteller bevorzugten Reinigungsverfahren abhängen. Beispielsweise fordern einige Hersteller ein niedriges Kontaminationsniveau und können hierzu eine chemische Lösung zum Bürsten einsetzen, während andere Hersteller ein höheres Niveau der Kontaminationen tolerieren (d. h. eine geringere Menge der Kontaminationen muß entfernt werden) und hierzu Wasser beim Bürsten einsetzen.
  • Da die Art der Lösung von den Anforderungen bei der Herstellung abhängen, können das Verfahren oder die Vorrichtung, die zur Zuführung der Lösung eingesetzt werden, in gleicher Weise von den Anforderungen des Herstellers und der Art der angewendeten Lösung abhängen. Beispiele für Verfahren, die zur Zuführung der Lösung zum Bürsten angewendet werden, sind das Eintauchen des Wafers in die Lösung, das Sprühen der Lösung auf den Wafer und das Auftropfen der Lösung auf den Wafer oder auf die Bürste. Jedes dieser Verfahren hat Vor- und Nachteile.
  • Für das Eintauchen des Wafers in die Lösung werden große Volumina chemischer Lösungen benötigt. Einige der Lösungen, beispielsweise NH&sub4;OH, können teuer und gefährlich bei der Anwendung sein. Daher ist es wünschenswert, das Lösungsvolumen zu reduzieren.
  • Beim Besprühen der Wafer werden ebenfalls große Volumina der Lösungen eingesetzt. Ein anderer Nachteil beim Besprühen besteht darin, daß nur in geringem Umfange die Möglichkeit der Überwachung der chemischen Zusammensetzung an der Waferoberflächen besteht. Beispielsweise können einige Systeme und Verfahren von relativ schneller Anströmung mit Lösungen mit hohem pH-Wert Gebrauch machen, so daß sich das pH-Profil an den Oberflächen schnell ändern und nicht einfach kontrolliert werden kann. Wenn das pH-Profil an der Oberfläche nicht kontrolliert wird, kann der Wafer beschädigt werden.
  • Beim Auftropfen der Lösung auf den Wafer oder auf die Bürste werden geringere Volumina der Lösung benötigt. Jedoch kann diese Verfahrensweise zu einer ungleichmäßigen Zuführung der Lösung führen. Somit können nur die diejenigen Bereiche des Wafers gereinigt werden, auf die die Lösung aufgetropft wird. Je nach der Reaktivität der Lösung kann deren Auftropfen den Wafer außerdem beschädigen. Einige Lösungen können reagieren, sobald sie die Waferoberflächen erreichen, und dadurch "Furchen" oder "Löcher" bilden, wenn die Lösung auf den Wafer aufgetropft wird. Andere Lösungen, beispielsweise NH&sub4;OH, reagieren nicht so schnell und schädigen den Wafer nicht.
  • In JP-A-59086226, US-A-4,811,443, A. Eitoku: "Post-CMP Cleaning and Technology" ("Reinigung und Technologie nach Durchführung des CMP- Verfahrens") - SEMICON KOREA 95, Process Technology, 19. Januar 1995, sowie in US-A-3,500,490 sind sämtlich verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Einsatz in einem Reinigungssystem für Substrate offenbart, bei denen eine Reinigungslösung mittels einer Bürste auf das Substrat angewendet wird.
  • Somit wird eine Vorrichtung benötigt, die in bestehenden Bürstmaschinen eingesetzt werden kann, mit der die Lösungen auf eine Art und Weise angewendet werden können, daß eine gleichmäßige Verteilung der Lösung und eine bessere Kontrolle des pH-Profils ermöglicht wird, mit der aber große Volumina von chemischen Produkten nicht benötigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die in einem Reinigungssystem für Substrate eingesetzt wird, in der eine Reinigungslösung mittels einer Bürste auf ein Substrat so angewendet wird, daß die Reinigungslösung gleichmäßig über die Substratoberfläche verteilt wird.
  • Zusätzliche Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den Figuren und Ansprüchen.
  • Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und ohne Beschränkung in den anliegenden Figuren veranschaulicht. Im einzelnen zeigen:
  • Fig. 1: eine Querschnittsdarstellung einer DSS-200TM Anlage;
  • Fig. 2: eine derzeit bevorzugte Ausführungsform eines chemischen Zuführungsystems mit hoher Konzentration;
  • Fig. 3: eine derzeit bevorzugte Ausführungsform eines chemischen Zuführungsystems mit niedriger Konzentration.
  • Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuführung chemischer Produkte durch eine Bürste beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie spezifische Materialien, Verfahrensschritte, Verfahrensparameter, Lösungen usw., um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für einen Fachmann ist es jedoch naheliegend zu erkennen, daß die spezifischen Details nicht angewendet zu werden brauchen, um die vorliegende Erfindung auszuführen. In anderen Fällen sind bekannte Materialien und Methoden nicht im Detail beschrieben, um zu vermeiden, daß die vorliegende Erfindung unnötigerweise nicht klar zutage tritt.
  • Die vorliegende Erfindung kann zur Durchführung einer Anzahl von Reinigungsverfahren für Substrate angewendet werden. Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit dem Bürsten von Wafern beschrieben wird, können das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung auch zum Behandeln beliebiger, ähnlich geformter, im allgemeinen flacher, Substrate eingesetzt werden. Außerdem schließt jeder Hinweis auf einen Wafer oder ein Substrat auch ein nacktes oder reines Halbleitersubstrat mit oder ohne Dotierung, ein Halbleitersubstrat mit epitaktischen Lagen, ein Halbleitersubstrat, das eine oder mehrere Schaltungslagen in einer beliebigen Herstellphase aufweist, andere Arten von Substraten, die eine oder mehrere Halbleiterlagen aufweisen, wie Substrate, die einen Halbleiter auf einem Isolator (SOI semiconductor on isolator) enthalten, oder Substrate zum Herstellen anderer Gegenstände oder Schaltungen, wie Flat-Panel-Displays, Multichip-Module usw. ein. Um die Erfindung klar herauszuarbeiten, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung jedoch auf das Reinigen von Wafern im allgemeinen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anwendung der vorliegenden Erfindung beispielhaft in einem Bürstverfahren erläutert.
    • Überblick über den Bürstprozeß
  • Ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken, wird diese im Zusammenhang mit einem Bürstverfahren und insbesondere mit einem Bürstverfahren, bei dem beide Seiten des Wafers gebürstet werden, beispielhaft beschrieben. Die Bürstmaschine umfaßt mehrere Stationen. Jede dieser Stationen stellt einen oder mehrere Schritte im Substrat- Reinigungsverfahren dar. Kontaminierte Substrate werden an einem Ende des Systems aufgegeben, und gereinigte und getrocknete Substrate am anderen Ende des Systems wieder entnommen. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist die Bürstmaschine DSS-200TM von OnTrak Systems, Inc. von Milpitas, Kalifornien, USA.
  • In Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung der DSS-200TM-Anlage (Reinigungssystem) gezeigt. Üblicherweise werden die kontaminierten Substrate nach dem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) naß-in-naß oder von anderen Prozessen kommend, in denen diese kontaminiert werden, dem Reinigungssystem zugeführt. Zu Beginn des Reinigungsprozesses werden kontaminierte Substrate in eine Waferkassette 180 (Kassette) geladen. Die Kassette 180 wird dann in die Naßladestation 110 verbracht. Nachdem die Kassette 180 in die Naßladestation 110 gestellt worden ist, werden die Substrate aus der Kassette 180 automatisch entladen und nacheinander in die äußere Bürststation 120 gestellt.
  • In der äußeren Bürststation 120 wird ein Substrat mittels einer ersten Bürste behandelt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat während des ersten Bürstenschrittes mit einer Ammoniumhydroxid-Lösung (NH&sub4;OH) behandelt. Das Substrat wird über die Bürsten 121 mit der NH&sub4;OH- Lösung in Kontakt gebracht. Die Zuführung der chemischen NH&sub4;OH-Lösung durch die Bürsten wird weiter unten nach dem Überblick über den Bürstprozeß detaillierter dargelegt.
  • Das gebürstete Substrat wird dann von der äußeren Bürststation 120 automatisch entfernt und in die innere Bürststation 130 überführt. In der inneren Bürststation 130 wird das Substrat mit einer zweiten Büste behandelt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat während des zweiten Bürstschrittes mit Fluorwasserstoff-Lösung (HF) behandelt. Wie im ersten Bürstschritt wird die HF-Lösung über Bürsten 131 zu dem Substrat geleitet. Die Zuführung der chemischen HF-Lösung über die Bürsten wird ebenso nachfolgend nach dem Überblick über den Bürstprozeß detailliert beschrieben.
  • Nach dem zweiten Bürstschritt wird das Substrat dann aus der inneren Bürststation 130 automatisch entfernt und in die Spül-, Spin- und Trockenstation 140 überführt. In der Spül-, Spin- und Trockenstation 140 wird das Substrat gespült, rotiert und getrocknet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wafer gereinigt.
  • Sobald die Spül-, Spin- und Trockenschritte abgeschlossen sind, wird das Substrat dann von der Spül-, Spin- und Trockenstation 140 zur Entladestation 150 geführt, in der das Substrat in die Kassette 181 gestellt wird. Der Transport wird üblicherweise mittels eines Roboterarmes ausgeführt, der das Substrat an seinen Rändern aus der Spül-, Spin- und Trockenstation 140 heraushebt und in die Kassette 181 stellt. Die Kassette wird dann zur Lagerstation oder zu einer anderen Reinigungs- oder Behandlungsstation geführt.
  • Für einen Fachmann ist es klar, daß einige der Schritte in dem vorstehend beschriebenen Reinigungssystem in einer anderen Reihenfolge oder mit anderen Lösungen als mit den beschriebenen ausgeführt werden können. Beispielsweise kann die Behandlung mit der Ammoniumhydroxid-Lösung und mit der Fluorwasserstoff-Lösung in den Bürststationen 120 bzw. 130 vertauscht werden. Gemäß einem anderen Beispiel können Lösungen wie Wasser, Citronensäure und Ammoniumcitrat anstelle von Ammoniumhydroxid- oder Fluorwasserstoff-Lösungen eingesetzt werden.
  • Es sollte berücksichtigt werden, daß die vorliegende Erfindung auch in anderen Reinigungssystemen und -verfahren eingesetzt werden kann, während die nachstehende Beschreibung die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einem Reinigungssystem, bei dem beide Seite des Substrats gebürstet werden, veranschaulicht.
    • Zuführungssystem für chemische Lösungen
  • Bezugnehmend auf die obigen Ausführungen zu den Bürststationen kann ein Zuführungssystem für chemische Produkte eingesetzt werden, mit dem die chemische Lösung über die Bürsten auf das Substrat angewendet wird. Der Typ des speziellen eingesetzten Zuführungssystems kann von der Art der verwendeten chemischen Lösungen und der gewünschten Konzentration der Lösung abhängen. Zwei Typen derartiger Systeme werden nachfolgend beschrieben: eines, bei dem die chemischen Produkte in einer hohen Konzentration an die Bürsten abgegeben und dann verdünnt werden, und ein anderes, bei dem ein chemisches Produkt in einer niedrigen Konzentration (d. h. eine bereits verdünnte chemische Lösung) an die Bürsten abgegeben wird.
  • Das erste beschriebene System ist ein chemisches Zuführungssystem über eine Bürste, bei dem ein chemisches Produkt in einer hohen Konzentration der Bürste direkt zugeführt und dann durch Zugabe von Wasser verdünnt wird (Zuführungssystem mit hoher Konzentration). Eine derzeit bevorzugte Ausführungsform des chemischen Zuführungssystems mit hoher Konzentration ist in Fig. 2 gezeigt. Beispielsweise wird das chemische Zuführungssystem mit hoher Konzentration weiter unten im Zusammenhang mit der Zuführung von Ammoniumhydroxid (NH&sub4;OH) beschrieben. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß auch andere chemische Produkte im Zusammenhang mit dem beschriebenen System eingesetzt werden können.
  • NH&sub4;OH wird verwendet, um das Zeta-Potential zwischen der Substratoberfläche und den Kontaminationen zu verändern. Das Zeta-Potential steht mit der Oberflächenenergie oder der "Ladung" an der Substratoberfläche und an den Kontaminationen in Beziehung. NH&sub4;OH ändert das Zeta-Potential in der Weise, daß die Kontaminationen und die Substratoberfläche Potentiale mit ähnlicher Ladung aufweisen und somit einander abstoßen.
  • In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform des chemischen Zuführungssystems 200 mit hoher Konzentration sind zwei getrennte Zuführungsrohre vorgesehen: ein Rohr zur Zuführung eines chemischen 1 Produkts, beispielsweise von NH&sub4;OH (d. h. das Zuführungsrohr 210), und ein anderes Rohr zur Zuführung von Wasser, beispielsweise von deionisiertem Wasser (d. h. das Zuführungsrohr 220). Indem getrennte Zuführungsrohre für das chemische Produkt, NH&sub4;OH, und das Wasser vorgesehen werden, kann die Flußrate (Strömungsgeschwindigkeit) von NH&sub4;OH unabhängig von der Flußrate (Strömungsgeschwindigkeit) von deionisiertem Wasser kontrolliert werden. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform liegen die Flußrate des deionisierten Wassers im Bereich von etwa 0,5 bis 1 Liter pro Minute und die Flußrate von NH&sub4;OH im Bereich von etwa 50 bis 500 Milliliter pro Minute bei Konzentrationen im Bereich von ungefähr 0,5 bis 29 Prozent. Da die beiden Zuführungsrohre getrennt sind, kann das deionisierte Wasser während des Bürstens gleichmäßig durch die Bürste fließen. Dann kann das NH&sub4;OH je nach Bedarf eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, um das Zeta-Potential des Substrats zu kontrollieren. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, und ein Fachmann erkennt auch in naheliegender Weise, daß jedes Zuführungsrohr zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu- oder abgeschaltet werden kann und daß auch andere Flußraten und Konzentrationen je nach Bedarf durch einen speziellen Anwender eingestellt werden können.
  • Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Zuführungsrohr 210 innerhalb des Zuführungsrohrs 220 angeordnet. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere Anordnungen für den Aufbau der Zuführungsrohre eingesetzt werden können. Beispielsweise können die Rohre nebeneinander angeordnet sein und nicht das eine innerhalb des anderen. In einer weiteren Ausführungsform des Zuführungssystems 200 ist eine Ablenkfläche am Ende des Zuführungsrohres 210 angeordnet, so daß das NH&sub4;OH aus dem Zuführungsrohr nicht in einem Schwall austreten kann. Es sollte berücksichtigt werden, daß es für einen Fachmann naheliegend ist, daß die Größe der Zuführungsrohre je nach den gewünschten Konzentrationen, Volumina und Flußraten des speziellen Reinigungsverfahrens variieren kann.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden das NH&sub4;OH und das deionisierte Wasser über die Zuführungsrohre 210 bzw. 220 zum hohlen Innenraum (Kern) 230 der Bürste 240 im Zuführungssystem 200 zugeführt. Das NH&sub4;OH und das deionisierte Wasser werden im hohlen Innenraum 230 sorgfältig vermischt, so daß die chemische Lösung in gleichmäßiger Konzentration zur Bürste zugeführt werden kann. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß der hohle Innenraum 230 durch einen einfachen Raum, Rohre, Kanäle, Taschen usw. gebildet sein kann.
  • Die Bürste 240 kann im allgemeinen aus zwei Arten von Bürsten ausgewählt werden: Borstenbürsten oder Schwammbürsten. Gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden PVA-Schwammbürsten eingesetzt. Die chemische Lösung (NH&sub4;OH-Lösung) wird den Bürsten derart zugeführt, daß die Bürsten mit der NH&sub4;OH-Lösung gleichmäßig durchtränkt (oder gesättigt) werden. Gemäß der in Fig. 2 gezeigten, derzeit bevorzugten Ausführungsform werden die Bürsten mit der NH&sub4;OH-Lösung gesättigt, indem die Lösung durch die Schlitze (oder Löcher) 250 im äußeren Rand des hohlen Innenraum 230 hindurch absorbiert wird. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere Ausführungsformen und Vorrichtungen, beispielsweise Ablenkflächen oder Kanäle eingesetzt werden können, um die Bürsten gleichmäßig zu durchtränken.
  • Sobald die Bürste 240 mit der NH&sub4;OH-Lösung gesättigt ist, wird sie über die Rotationseinrichtung 260 in Rotation versetzt. Die Rotationseinrichtung 260 versetzt die Bürste 240 in eine Drehung im Uhrzeigersinn (oder entgegen dem Uhrzeigersinn), wobei die NH&sub4;OH-Lösung dem Substrat zugeführt wird, während das Substrat zur Entfernung von Kontaminationen gebürstet wird. Da die Bürste 240 mit der NH&sub4;OH-Lösung gesättigt ist, wird letztere dem Substrat gleichmäßig zugeführt. Die gleichmäßige Zuführung einer chemischen Lösung ist eine wesentliche Voraussetzung, um den pH-Wert der Substratoberfläche zu kontrollieren. Eine ungleichmäßige Verteilung der chemischen Lösung kann in lokalen Bereichen des Substrats zu einer verschlechterten oder verringerten Entfernung der Kontaminationen führen.
  • Nachdem das Substrat gebürstet worden ist, wird es mit Wasser gespült. Gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat durch Abschalten des Zuführungssrohres 210 gespült, so daß der Fluß von NH&sub4;OH unterbrochen ist und nur noch deionisiertes Wasser in den hohlen Innenraum 230 zugeführt wird. Nachdem das Zuführungssrohr 210 abgeschaltet ist, verschwindet die NH&sub4;OH-Lösung, so daß der pH-Wert an der Oberfläche des Substrats während des Bürstvorganges allmählich absinkt. Somit wird die chemische Lösung von dem chemischen Zuführungssystem 200 nicht nur gleichmäßig zugeführt, sondern die Kontrolle des pH-Wertes auf dem Substrat durch das Zuführungssystem 200 auch aufrechterhalten. Es sollte berücksichtigt werden, daß das Substrat auch durch Sprühen gespült werden kann; jedoch wird das Substrat durch Spülen mit dem deionisierten Wasser durch die Bürsten nicht nur gespült, sondern die zurückbleibende NH&sub4;OH- Lösung aus der Bürste 240 auch herausgespült. Je nach dem Typ der verwendeten chemischen Produkte kann das Spülen der Bürste 240 deren Lebensdauer verlängern und das Bürstsystem auch vorbereiten, so daß andere chemische Produkte anstelle von NH&sub4;OH eingesetzt werden können.
  • Wie zuvor angegeben, kann das spezielle Zuführungssystem von der Art der eingesetzten chemischen Lösung und der gewünschten Konzentration dieser Lösung abhängen. Das zweite zu beschreibende System ist ein chemisches Zuführungssystem über eine Bürste, bei dem ein chemisches Produkt in einer niedrigen Konzentration zu einer Bürste zugeführt wird (chemisches Zuführungssystem mit niedriger Konzentration). Eine derzeit bevorzugte Ausführungsform für ein chemisches Zuführungssystem mit niedriger Konzentration ist in Fig. 3 gezeigt. Weiter unten ist ein chemisches Zuführungssystem mit niedriger Konzentration im Zusammenhang mit der Zuführung von Fluorwasserstoff (HF) beispielhaft beschrieben. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere chemische Produkte mit dem beschriebenen System eingesetzt werden können.
  • HF wird verwendet, um eine dünne Oxidschicht von der Substratoberfläche zu entfernen. Während des chemischen Polierens eines Substrats können sich Mikrorisse in einer Oxidschicht bilden. In diesen Mikrorissen reichern sich geringe Materialablagerungen, beispielsweise von Kalium und Natrium, an. Um diese Mikrorisse zu entfernen (und mit diesen die Materialablagerungen, die sich darin angereichert haben), wird ein kurzer Ätzschritt durchgeführt, um eine dünne Lage der Oxidschicht zu entfernen. Eine Methode zur Durchführung eines derartigen Ätzschrittes besteht darin, das Substrat mit einer HF-Lösung zu bürsten. Das Substrat wird in der HF-Lösung gebürstet, bis ungefähr 25 Å bis ungefähr 250 Å der Oxidschicht entfernt worden sind, so daß die in den Mikrorissen abgelagerten Materialien entfernt werden. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat in einer HF-Lösung gebürstet, bis ungefähr 100 Å der Oxidschicht entfernt worden sind.
  • Da HF mit der Substratoberfläche sehr schnell reagiert, wird die Verwendung einer HF-Lösung mit einer niedrigeren Konzentration, jedoch in höheren Volumina, vorgezogen. Eine HF-Lösung mit einer Konzentration im Bereich von etwa 0,25 Prozent bis etwa 2 Prozent kann auf das Substrat angewendet werden. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird eine HF-Lösung mit einer Konzentration von ungefähr 100 : 1 H&sub2;O : HF eingesetzt.
  • In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform des chemischen Zuführungssystems 300 mit niedriger Konzentration wird die vorgemischte HF- Lösung mit Wasser nacheinander durch Versorgungsleitungen 310 bzw. 320 zugeführt. Gemäß der weiter oben beschriebenen derzeit bevorzugten Ausführungsform werden die benötigten Mengen an Wasser, beispielsweise an deionisiertem Wasser, über die Versorgungsleitung 320 zu der Bürste zugeführt, um die Bürste und das Substrat während des Bürstprozesses feucht zu halten. Falls ein Ätzprozeß gewünscht ist, wird die Wasser liefernde Versorgungsleitung 320 abgeschaltet und die HF-Lösung liefernde Versorgungsleitung 310 zugeschaltet. Nach einem vorbestimmten Zeitablauf oder nachdem ein zufriedenstellender Ätzangriff durchgeführt worden ist, werden die HF-Versorgungsleitung 310 abgeschaltet und die Wasserversorgung wieder angeschaltet.
  • Die Versorgungsleitungen 310 und 320 führen in das Zuführungssrohr 370. Das Zuführungssrohr 370 führt die HF-Lösung oder das deionisierte Wasser mit einer vorbestimmten Flußrate dann in den hohlen Innenraum (Kern) 330 der Bürste 340. Die Flußrate von HF kann im Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7 Liter pro Minute liegen, und die Flußrate von deionisiertem Wasser kann im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1 Liter pro Minute liegen. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere Anordnungen eingesetzt werden können, um die HF-Lösung und das deionisierte Wasser beispielsweise zu den Zuführungsrohren 210 und 220 zu führen, wie im Zusammenhang mit dem chemischen Zuführungssystem mit hoher Konzentration beschrieben worden ist, vorausgesetzt die speziellen Flußraten jedes chemischen Produkts oder jeder Lösung werden in geeigneter Weise eingestellt usw.
  • Wie im Zusammenhang mit dem chemischen Zuführungssystem mit hoher Konzentration beschrieben worden ist, kann die Bürste 340 des chemischen Zuführungssystems mit niedriger Konzentration im allgemeinen ausgewählt werden aus zwei Arten von Bürsten: Borstenbürsten oder Schwammbürsten. Gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden PVA-Schwammbürsten eingesetzt. Während des Ätzprozesses wird die chemische Lösung (HF-Lösung) den Bürsten derart zugeführt, daß die Bürsten mit der HF-Lösung gleichmäßig durchtränkt (oder gesättigt) werden. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, werden die Bürsten mit der HF-Lösung gesättigt, indem die Lösung durch die Schlitze (oder Löcher) 350 im äußeren Rand des hohlen Innenraums 330 hindurch absorbiert werden. Für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere Ausführungsformen und Vorrichtungen eingesetzt werden können, um die Bürsten gleichmäßig zu durchtränken, beispielsweise Ablenkbleche oder Kanäle.
  • Sobald die Bürste 340 mit der HF-Lösung gesättigt ist, wird diese mittels einer Rotationseinrichtung 360 in Rotation versetzt. Die Rotationseinrichtung 360 versetzt die Bürste 340 in eine Rotation im Uhrzeigersinn (oder entgegen dem Uhrzeigersinn), wobei die HF-Lösung dem Substrat zugeführt wird. Da die Bürste 340 mit der HF-Lösung gesättigt ist, wird die Lösung dem Substrat gleichmäßig zugeführt. Somit wird das Substrat gleichmäßig geätzt, um die die Mikrorisse der Oxidschicht ausfüllenden Kontaminationen zu entfernen.
  • Die HF-Lösung wird nur angewendet, bis die Oxidschicht in gewünschtem Umfange entfernt worden ist, beispielsweise bis etwa 100 Å bei der zuvor erwähnten bevorzugten Ausführungsform entfernt worden sind. Sobald der gewünschte Ätzgrad erreicht ist, muß der Ätzprozeß gestoppt werden. Um den Ätzprozeß zu stoppen, wird die HF-Zuführleitung 310 unterbrochen, und die Wasserversorgungsleitung 320 wird wieder angeschaltet. Nachdem die Versorgungsleitung 310 abgeschaltet ist, verschwindet die HF-Lösung, und die Bürste und das Substrat werden nur mit deionisiertem Wasser gewaschen, so daß der Ätzprozeß angehalten wird.
  • Es sollte berücksichtigt werden, und für einen Fachmann ist es naheliegend zu erkennen, daß andere Verfahren zum Spülen der Bürste und des Substrats ebenfalls einsetzbar sind, beispielsweise Sprühen mit deionisiertem Wasser. Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die Verwendung von NH&sub4;OH und HF beschrieben worden ist, sollte ebenfalls berücksichtigt werden, daß die Erfindung auch mit anderen chemischen Lösungen ausgeführt werden kann, beispielsweise mit Citronensäure, Ammoniumcitrat, Chlorwasserstoff, Chelatverbindungen, Netzmitteln, chemischen Mischungen usw. Außerdem ist es für einen Fachmann naheliegend zu erkennen, daß die Zuführungssysteme mit niedriger Konzentration und mit hoher Konzentration entweder in der ersten oder der zweiten Bürststation können oder dasselbe Zuführungssystem in beiden Bürststationen eingesetzt werden kann.
  • Die zuvor beschriebenen chemischen Zuführungssysteme (d. h. die chemische Zuführung durch die Bürste) führen chemische Lösungen dem Halbleitersubstrat gleichmäßig zu, führen zu reduzierten Volumina von chemischen Lösungen, die beim Bürstprozeß verbraucht werden, und helfen, das pH-Profil an einem Substrat während des Bürstens zu kontrollieren.
  • Somit sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur chemischen Zuführung durch eine Bürste beschrieben. Obwohl bestimmte Ausführungsformen, einschließlich bestimmter Ausrüstungen, Verfahrensschritte, Prozeßparameter, Materialien, Lösungen usw. beschrieben worden sind, sind diverse Änderungen der offenbarten Ausführungsbeispiele für einen Fachmann selbstverständlich, der diese Ausführungen liest. Daher versteht es sich von selbst, daß derartige Ausführungsformen lediglich veranschaulichenden Charakter haben und die Breite der Erfindung nicht schmälern und daß diese Erfindung auf die speziellen dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt ist, sondern vielmehr lediglich auf den Bereich der nachfolgenden Ansprüche.

Claims (5)

1. Vorrichtung für eine Bürstenanordnung, umfassend:
- eine Bürste (240), wobei die Bürste (240) einen Kern (230) aufweist, wobei der Kern (230) einen darin enthaltenen Raum aufweist,
- eine Rotationseinrichtung (260), wobei die Rotationseinrichtung (260) die Bürste (240) in Rotation versetzt, und
- ein Zuführungssystem (200) für Lösungen, wobei das Zuführungssystem (200) für Lösungen so angeordnet ist, daß eine Lösung zum Raum in dem Kern (230) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenanordnung zusätzlich folgendes aufweist:
- ein erstes Zuführungsrohr (210), wobei das erste Zuführungsrohr (210) eine erste Lösung mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit zuführt, und
- ein zweites Zuführungsrohr (220), wobei das zweite Zuführungsrohr (220) eine zweite Lösung mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit zuführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (240) eine PVA-Bürste ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungssystem für Lösungen zusätzlich folgendes umfaßt:
- eine erste Einrichtung zum Kontrollieren der ersten Strömungsgeschwindigkeit des ersten Zuführungsrohres (210,310) und
- eine zweite Einrichtung zum Kontrollieren der zweiten Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Zuführungsrohres (220,320).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zuführungsrohr (210) im Inneren des zweiten Zuführungsrohres (220) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
- ein Zuführungsrohr (370), wobei die erste Versorgungsleitung (310) und die zweite Versorgungsleitung (320) mit dem Zuführungsrohr (370) verbunden sind, und
- eine Einrichtung zum Kontrollieren der Strömungsgeschwindigkeit des Zuführungsrohres (370).
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