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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Waferoberflächen umfassend
eine simultane Reinigung, Schadensätzung und Texturierung von
Waferoberflächen.
Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur simultanen Reinigung,
Schadensätzung
und Texturierung von Waferoberflächen. Dies
betrifft insbesondere monokristalline Siliziumwafer zur Solarzellenherstellung.
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Bei
bisherigen Produktionsverfahren werden die Waferreinigung von den
Slurryresten nach dem Drahtsägen
und die Wafertextur in zwei unterschiedlichen Prozessketten vollzogen.
Beide Prozesse werden arbeitsteilig von Waferherstellern und Solarzellenproduzenten
durchgeführt.
Die Slurry-Waferreinigung erfolgt unmittelbar nach dem Drahtsägen bei den
Waferherstellern. Sie umfasst im Wesentlichen eine Beseitigung der
durch das Drahtsägen
auf die Waferoberfläche
aufgebrachten Kontaminationen. Dazu zählt vor allem der Abrieb an
Silizium, sowie der Bestandteile des Drahtes und der verwendeten Schleif-
und Haftmittel (Slurry). Die gereinigten Wafer verfügen nach
Verlassen der Reinigungsanlage über eine
mehr oder weniger intensive kristalline Schädigung der Oberfläche, die
in einem weiteren Prozessschritt abgetragen werden muss.
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Die
Textur der Waferoberfläche
fällt,
sofern sie überhaupt
durchgeführt
wird, in den Aufgabenbereich der Solarzellenhersteller. Ihr voraus
geht bei der Herstellung hocheffizienter Solarzellen ein aufwändiger dreiteiliger
Nachreinigungsschritt, der an die Wafernachreinigung in der Chip-Industrie
angelehnt ist. Diese RCA-Reinigung, umfasst:
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- 1.) Oxidätzen
mit HF/HNO3;
- 2.) SC-1-Reinigung mit H2O/NH4OH/H2O2 mit
anschließendem
HF-Dip.;
- 3.) SC-2-Reinigung mit (H2O/HCl/H2O2), der die durch
den Transport auf die Waferoberfläche aufgebrachte Kontamination
sowie verbliebene metallische und organische Verunreinigungen nach der
Vorreinigung durch die Waferhersteller beseitigt (1a).
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Bei
kommerziellen Solarzellen wandern die von den Waferherstellern,
von der Slurry gereinigten Wafer direkt in den Texturprozess, der
bei der basischen Textur nach dem bisherigen Stand der Produktion
kommerzieller Solarzellen im industriellen Maßstab ausschließlich in
einer Batch-Anlage durchgeführt
wird und gleichzeitig auch als Schadensätze dient. Nach Aufbringen
der Textur werden die Wafer einem jeweils bis zu einminütigen HCl-
und HF-Dip unterzogen, bevor die Emitterdiffusion durchgeführt wird
(1b). Der HCl-Dip soll die auf den
Waferoberflächen
verbliebenen Reste an KOH-Lösung
neutralisieren und deren weiteren chemischen Angriff auf die Waferoberfläche stoppen,
während
der HF-Dip einen Abtrag des nach dem Texturschritt auf den Wafern
vorhandenen, nativen Oxids gewährleisten
soll.
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Waferreinigung
wie auch Wafertexturierung werden bisher auf zwei Verfahrenswegen
vollzogen: entweder in einem Batch- oder in einem Inline-Prozess,
wobei jeweils zwei Anlagen, eine für die Slurry-Reinigung und
eine für
die Textur, zum Einsatz kommen.
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Beim
Batch-Reinigungsprozess durchwandern die kontaminierten Wafer in
definierten Portionen Chemikalienbecken unterschiedlicher Komposition.
Als Reinigungsmedien dienen in aller Regel wässrige alkalische Medien auf
der Basis von Kalium- oder Natriumhydroxid mit verschiedenen tensidischen
Zusätzen.
Chemikalien- und
Reinstwasserkaskaden nutzen als wesentliches physikalisches Prinzip
bei der Reinigung den Verdünnungseffekt, der
sich beim Durchwandern der Wafer durch eine Vielzahl von Becken
ergibt. Die Reinigungszeit für eine
Charge beträgt
hier in aller Regel mehr als eine Stunde.
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Einen
strafferen zeitlichen Ablauf gewährleistet
die Inline-Reinigung, bei der die Wafer fließbandartig über ein Rollenfeld befördert werden,
wobei sie in den verschiedenen, nicht streng voneinander abgegrenzten
Abschnitten der Reinigungsbank variablen chemischen und physikalischen
Bedingungen ausgesetzt sind. Die Inline-Reinigung ist anders als
die Batch-Reinigung
ein kontinuierlicher Prozess. Sie ermöglicht einen kontinuierlichen
Austausch der Reinigungsmedien parallel zur Reinigung ohne Unterbrechung
des Prozesses und eine verbesserte Medienkontrolle. Aus chemischer
Sicht kommen hier ähnliche
Reinigungsmedien zum Einsatz wie bei der Batch-Reinigung.
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Zur
Texturierung der Oberfläche
monokristalliner Siliziumwafern wird bei der Solarzellenherstellung
zumeist ein alkalisches Medium bestehend aus Natriumhydroxid oder
Kaliumhydroxid und 2-Propanol verwendet. Zur Wahrung eines ausreichenden Ätzabtrages
zur Sägeschadenentfernung
sind Ätzzeiten
im Bereich zwischen 15 und 25 Minuten üblich, weswegen ausschließlich Produktionsanlagen
im Batchverfahren eingesetzt werden. Bei der Texturierung wird die
Anisotropie alkalischer Ätzmedien
im Ätzverhalten
unterschiedlicher Kristallrichtungen im Silizium ausgenutzt um so
genannte „zufällig verteilten
Pyramiden", englisch „Random
Pyramids" zu erzeugen.
Als weitere alkalische Ätzmittel
neben NaOH sind des weiteren Kaliumhydroxid, Tetramethyl-Ammoniumhydroxid
und Ethylendiamin Pyrocatechol bekannt. Diese Ätzmittel unterscheiden sich
in ihrer Wirkung beim Ätzen
von Silizium gegenüber
NaOH im Wesentlichen durch eine längere Bearbeitungszeit.
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Ausgehend
hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Waferreinigung, Ätzen
des Sägeschadens
und Texturierung monokristalliner Wafer für den Solarzellenprozess bereitzustellen,
das einen gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Teilprozessen geringeren
technischen Aufwand erfordert. Dies umfasst auch die damit verbundene
aparative Vereinfachung und Kostenreduktion.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 33 gelöst. Die weiteren
abhängigen
Ansprüche
zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Bearbeitung von Waferoberflächen bereitgestellt, das eine
simultane Durchführung
der Teilschritte Reinigung, Schadensätzung und Texturierung mindestens einer
Waferoberfläche
umfasst. Hierbei wird zunächst
ein Wafer in eine Behandlungskammer eingebracht und mit einer alkalischen,
mindestens ein Texturmittel enthaltenden Behandlungslösung so
in Kontakt gebracht, dass ein kontinuierlicher Transport der Behandlungslösung entlang
zumindest einer Oberfläche
des Wafers erfolgt. Die Behandlungslösung wird dabei in Form eines
die Oberfläche
benetzenden Flüssigkeitsfilms
entlang der mindestens einen Waferoberfläche geführt. Durch eine geeignete Wahl
der Behandlungslösung
kann somit eine simultane Reinigung, Schadensätzung und Texturierung der
mindestens einen Waferoberfläche
erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
macht sich die Tatsache zunutze, dass all jene Verunreinigungen
der Wafer, die der Wafer nach dem Wafering aufweist, die sich schädlich auf
die weitere Prozessierung, z. B. zu Solarzellen, auswirken können, praktisch
ausschließlich
im drahtsägengeschädigten Bereich
der Waferoberfläche
anzutreffen sind. Wird dieser Bereich der Waferoberfläche vollständig abgetragen,
so werden auch automatisch alle Ablagerungen in diesem Bereich mit
entfernt.
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Der
Reinigungsprozess muss dann so abgestimmt werden, dass all die in
die flüssige
Phase eingebrachten Kontaminationsquellen, die in gelöster Form
oder als Partikel vorliegen, nicht wieder auf der Waferoberfläche redeponiert
werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Reinigungsflüssigkeit,
welche einmal in Kontakt mit einer Waferoberfläche getreten ist und dabei
Kontaminationen aufgenommen hat, nicht mit weiteren Waferoberflächen in Kontakt
tritt. Dieses Konzept wird erfindungsgemäß dadurch umgesetzt, dass ein über einen
statisch fixierten Wafer und somit dessen Oberfläche entstehender sauberer Flüssigkeitsfilm
hinwegfließt.
Nach Verlassen der Waferoberfläche
wird dann die kontaminierte Flüssigkeit
entsorgt.
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Es
ist weiterhin bekannt, dass eine gewisse kristalline Schädigung der
Waferoberfläche,
wie sie beispielsweise durch die mechanische Einwirkung des Sägedrahtes
beim Wafering verursacht wird, eine wichtige Voraussetzung für die Ausbildung
einer guten Textur ist. Dies ist an der Tatsache zu erkennen, dass
Wafer, die einer Politurätze
mit HF/HNO3 unterzogen wurden, eine sehr
schlechte Texturierbarkeit aufweisen. Wird nun der Sägeschaden
bereits während
des Reinigungsprozesses abgetragen, so werden dadurch die Disposition
für eine
spätere Aufbringung
einer Textur dramatisch verschlechtert.
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Dieses
Problem kann erfindungsgemäß dadurch
umgangen werden, dass die Texturierung parallel zur Waferreinigung
Schadensätze
in ein und demselben Medium erfolgt, wobei das Medium so gewählt ist,
dass dieses texturierende die ätzende
Eigenschaften bezüglich
des Wafers aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird in die Behandlungskammer mindestens ein Basin eingebracht,
in dem der mindestens eine Wafer angeordnet wird. Unter Basin ist
ein Reinigungsbecken zu verstehen, in dem der Wafer mit der Behandlungslösung in
Kontakt gebracht wird. Ein bevorzugter Aufbau dieses Basins sieht
so aus, dass der mindestens eine Wafer über zumindest zwei Waferhalterungen
in dem mindestens einen Basin fixiert wird, wobei die Behandlungslösung in
dem mindestens einen Basin entlang zumindest einer Oberfläche des
Wafers entlang transportiert wird. Die Behandlungslösung benetzt dabei
die mindestens eine Waferoberfläche
in Form eines Flüssigkeitsfilms.
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Eine
bevorzugte Variante sieht vor, dass in dem mindestens einem Basin
stapelförmig
mehrere Wafer fixiert werden. Dabei weist das Basin dann die entsprechende
Anzahl an Waferhalterungen auf.
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Grundsätzlich ist
die Ausrichtung der Wafer im Basin beliebig, bevorzugt sind diese
jedoch waagrecht angeordnet.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch verkürzt
werden, dass die Behandlungskammer mit den Wafern simultan be- und
entladen wird, d. h. während
bereits bearbeitete Wafer aus der Kammer entfernt werden, wird gleichzeitig
ein Basin mit zu behandelnden Wafern in die Behandlungskammer eingeführt.
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Das
bei der Reinigung und/oder Schadensätze abgetragene Material am
Wafer wird mit Hilfe des Flüssigkeitsfilms
kontinuierlich aus dem Basin und/oder vollständig aus der Behandlungskammer entfernt.
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Die
minimale Fließgeschwindigkeit
der Behandlungslösung
an der Waferoberfläche
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 5 cm/min.
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Vorzugsweise
wird am Einlass und Auslass für
die Behandlungslösung
des Basins jeweils ein Überlaufreservoir
angeordnet, das durch eine Staumauer räumlich vom Basin getrennt wird.
Bei einem definierten Flüssigkeitspegel
im Überlaufreservoir wird
dann die Staumauer von der Behandlungslösung überschritten und tritt in Kontakt
mit dem Wafer. Auf diese Weise kann eine konstante Benetzung zu der
mindestens einen Waferoberfläche
mit einem Flüssigkeitsfilm
der Behandlungslösung
realisiert werden.
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Vorzugsweise
weist der Einlass am Basin eine Fließblende zur gleichzeitigen
Speisung des Überlaufreservoirs
mit der Behandlungslösung
auf, wodurch eine im Wesentliche konstante Fließgeschwindigkeit der Behandlungslösung resultiert.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Flüssigkeitsfilm vor Inkontakttreten
mit dem Wafer uniformiert wird, was dadurch erreicht wird, dass
zwischen Staumauer und Wafer ein Wellenfeld mit einer strömungsbeeinflussenden
Oberfläche
oder die Strömung
beeinflussenden Elementen angeordnet wird.
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Als
Texturmittel wird vorzugsweise ein flüchtiger Texturstoff, z. B.
mindestens ein linearer oder verzweigter Alkohol mit einer Siedetemperatur
von maximal 120°C
verwendet. Hierunter sind besonders bevorzugt die Alkohole bestehend
aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, sec-Butanol,
iso-Butanol, tert-Butanol und Mischungen hiervon. Dabei ist der
Alkohol vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die gesamte Behandlungslösung, enthalten.
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Eine
andere bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, dass als Texturmittel eine schwerflüchtige organische Verbindung
eingesetzt wird. Hierunter sind Texturmittel mit einer Siedetemperatur
von mehr als 150°C
zu verstehen. Diese erfindungsgemäße Variante besitzt den Vorteil,
dass hier tendenziell höhere
Prozesstemperaturen genutzt werden können, z. B. Temperaturen oberhalb
von 110°C,
im Vergleich zu jenen Verfahren, bei denen flüchtige Texturmittel zum Einsatz
kommen, da hier Temperaturen von 80°C gängig sind. Höhere Prozesstemperaturen
gewährleisten
dabei einen schnelleren Ätzangriff
des Reinigungs- und Texturmediums ohne die Gefahr eines schnellen
Ausgasens der Komponenten und verringern dadurch die Prozesszeiten.
Weiterhin sind einige der schwerflüchtigen Texturmittel kostengünstig in
der Anschaffung und gleichzeitig biologisch abbaubar, da es sich
bei vielen dieser Verbindung um Naturstoffe handelt, was ebenfalls
die Prozesskosten reduziert.
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Als
schwerflüchtige
Texturmittel werden vorzugsweise Verbindungen ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus gesättigten
oder ungesättigten Carbonsäuren, Dicarbonsäuren und
Hydroxycarbonsäuren
sowie deren Ester eingesetzt. Hierbei sind besonders Verbindungen
aus der Gruppe bestehend aus Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Apfelsäure, Zitronensäure und
Mischungen hiervon eingesetzt.
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Die
Texturmittel werden dabei vorzugsweise in einer Konzentration von
1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen
auf die gesamte Behandlungslösung,
eingesetzt.
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Eine
weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass als Texturmittel Verbindungen
aus der Gruppe der aromatischen Sulfonsäuren eingesetzt werden, die
ggf. durch eine oder mehrere Alkylgruppen substituiert sein können. Besonders
bevorzugt ist hierbei Toluolsulfonsäure, das in der Halbleiterindustrie
als Reinigungstensid bereits in geringen Konzentrationen eingesetzt
wird. Überraschenderweise
konnte nun festgestellt werden, dass Toluolsulfonsäure selbst
in höherer
Konzentration (über
3 % bezogen auf die gesamte Lösung)
in Lösungen
enthalten, die darüber
hinaus einen etwas erhöhten
Alkalihydroxidgehalt aufweisen, z. B. zwischen 5 bis 10 Gew.-%,
einen starken Textureffekt zeigt, der in Systemen mit niedrigen
Gehalten Alkalihydroxid nicht beobachtet wird.
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Die
Behandlungslösung
enthält
dabei vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-% der Sulfonsäure.
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Als Ätzmittel
enthält
die alkalische Behandlungslösung
vorzugsweise eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Tetramethyl-Ammoniumhydroxid,
Ethylendiamin-Pyrokatechol
und Mischungen hiervon.
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Weiterhin
kann die Behandlungslösung
vorzugsweise ein Tensid enthalten. Diese werden erfindungsgemäß eingesetzt,
um eine Homogenisierung des chemischen Angriffs der Waferoberfläche und dadurch
eine Verbesserung der optischen Qualität des Wafers zu erreichen.
Diese optische Homogenität
ist im Hinblick auf die Ästhetik
der Wafer von besonderer Bedeutung, die in der kommerziellen Solarzellenproduktion
ein entscheidender Preisfaktor für Industriesolarzellen
ist.
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Das
Tensid ist vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Toluolsulfonsäure, Natriumlaurylsulfat, Polyethylenglykol,
Polyethylenglycol-Octylphenylether und Mischungen hiervon. Dabei kann
das Tensid in einer Konzentration von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Behandlungslösung,
enthalten sein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann vorzugsweise in einem vorgelagerten Verfahrensschritt eine
Vorreinigung des Wafers umfassen. Bei dieser Vorreinigung werden
Slurry-Reste entfernt.
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Eine
weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass nach der simultanen
Reinigung, Schadensätze und
Texturierung in einem nachgelagerten Schritt eine Nachreinigung
des Wafers erfolgt. Bei diesem Schritt wird der Wafer von Behandlungslösungsresten
befreit.
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In
einem sich daran anschließenden
Schritt kann in einer bevorzugten Ausführungsform zusätzlich eine
RCA-Reinigung zur Entfernung metallischer und/oder organischer Kontaminationen
durchgeführt werden.
Bei der RCA-Reinigung wird dabei vorzugsweise in einem ersten Schritt
der Wafer mit einer Lösung
enthaltend Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid behandelt. In
einem sich daran anschließenden
zweiten Schritt wird dann der Wafer mit einer flusssäurehaltigen
Lösung
gespült
und/oder besprüht.
Die verbleibenden Flusssäurereste
können anschließend in
einem weiteren Reinigungsschritt entfernt werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform sieht
an Stelle der verkürzten
RCA-Reinigung einen ca. zweiminütigen
HCl-Dip optional mit Zusätzen
an H2O2 vor, dem
ein kurzer HF-Dip (ca. 30 Sekunden) folgt.
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Die
zuvor aufgezählten
Reinigungsschritte werden vorzugsweise durch Spülen und/oder Besprühen mit
Wasser mit einer Temperatur von 40 bis 80°C durchgeführt. Vorzugsweise kann dies
auch durch Ultraschalleinwirkung unterstützt werden.
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Erfindungsgemäß wird ebenso
eine Vorrichtung zur simultanen Reinigung, Schadensätzung und Texturierung
von Waferoberflächen
bereitgestellt. Diese enthält
eine Behandlungskammer mit mindestens einem Basin, das mindestens
zwei Halterungen zur Fixierung von Wafern, mindestens einen Einlass und
mindestens einen Auslass für
eine Behandlungslösung
aufweist. Dabei sind am Einlass und Auslass für die Behandlungslösung jeweils
ein berlaufreservoir angeordnet, die durch eine Staumauer räumlich vom
Basin getrennt sind, wobei die Staumauer von der im Überlaufreservoir
befindlichen Behandlungslösung
bei einem definierten Flüssigkeitspegel überwunden
wird, so dass es zur konstanten Benetzung der mindestens einen Waferoberfläche mit
einem Flüssigkeitsfilm
der Behandlungslösung
kommt.
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Vorzugsweise
weist der Einlass eine Fließblende
zur gleichmäßigen Speisung
des Überlaufreservoirs
mit der Behandlungslösung
auf.
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Eine
weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass zwischen Staumauer und
Wafer ein Wellenfeld mit einer strömungsbeeinflussenden Oberfläche zur Uniformierung
des Flüssigkeitsfilms
angeordnet wird.
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Anhand
des nachfolgenden Beispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert werden,
ohne dieses auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen
einschränken
zu wollen.
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Ein
erfindungsgemäßes Beispiel
betrifft einen Batch-Reinigungsprozess,
bei dem die verwendete Anlage aus vier Modulen besteht, die räumlich über jeweils
eine Luftschleuse voneinander getrennt sind. Jedes Modul besteht
aus einer nach außen
abgeschlossenen Kammer variierbarer Länge, je nach Anzahl gleichzeitig
zu prozessierender Wafer. Die Kammern werden nur kurzzeitig zum
Be- und Entladen, welches max. 10 Sekunden pro Schiene in Anspruch
nimmt, geöffnet
und verfügen über einen
minimalen Gasraum, damit die thermische und chemische Gleichgewichtseinstellung
zwischen flüssiger Phase
und Gasphase schnell erfolgen kann.
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In
den einzelnen Kammern befinden sich Prozesswannen, in welche Schienen
eingetaucht werden können,
auf denen die Wafer zu Beginn des Reinigungsprozesses fixiert werden
und auf denen sie, bewegt durch einen Roboterarm, von Prozesskammer
zu Prozesskammer wechseln.
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In
den einzelnen Modulen laufen folgende Teilprozesse ab:
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Modul 1: Vorreinigen der mit Slurry verschmutzten Wafer
mit Hilfe von DI-Wasser
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Im
Modul befindet sich eine Wanne, die nach jedem Spülschritt
entleert wird. Reinigungsmedium ist 40–80°C warmes DI-Wasser. Die Wafer
werden während
der Spülung
mit einer Megaschallquelle beschallt. Beschallungsfrequenz ist 1
MHz. Die Prozessdauer beträgt
vorzugsweise 6 ½ min.
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Modul 2: Schadensätze verbunden mit Abtrag der Kontaminationen,
welche sich in der geschädigten Schicht
befinden + Textur der Waferoberfläche
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In
Modul 2 befindet sich analog zu Modul 1 mindestens ein Basin, in
dem die zu prozessierenden Wafer waagerecht fixiert sind.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
besitzt als Ätzmedium
in Modul 2 eine 5 gewichtsprozentige KOH-Lösung
mit 7 Gew.-% Toluolsulfonsäure
bezogen auf die gesamte Lösung.
Die Ätzzeit
beträgt
20 min; die Badtemperatur liegt bei 110°C. Die Fließgeschwindigkeit des Ätzmediums
beträgt
auf der Waferoberfläche
ca. 5 cm/min bei einer Filmdicke von 3 mm.
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Im
Gegensatz zu den anderen Modulen, in denen die Verweilzeit ca. 6,5
Min. beträgt,
ist die Verweilzeit der Wafer in Modul 2 etwa 3 mal höher. Um einen
kontinuierlichen Prozessfluss zu garantieren, werden in Modul 2
mindestens drei Waferschienen (Carrier) gleichzeitig prozessiert,
die zeitlich versetzt in einem Abstand von ca. 6 bis 6,5 Min. in
die Kammer eingebracht bzw. aus dieser entfernt werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
sieht als Ätzmedium
für Modul
2 eine wässrige
Natriumhydroxidlösung
mit Adipinsäure
als Texturtensid vor, wobei der NaOH-Gehalt der Lösung bei 6 Gew.-% und der Adipinsäuregehalt
bei 4 Gew.-% bezogen auf die gesamte Lösung liegen. Die Ätzzeit beträgt auch
hier 20 min; die Badtemperatur liegt bei 110°C. Die Fließgeschwindigkeit des Ätzmediums
beträgt
auf der Waferoberfläche
ca. 4 cm/min bei einer Filmdicke von 4 mm.
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Modul 3: Nachspülen der fertig texturierten
Wafer mit DI-Wasser
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Aufgabe
dieses Prozessschrittes ist die Entfernung verbliebener Ätzlösungsreste
auf den Wafern aus Modul 2.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht die gleiche bauliche Ausführung des Moduls 3 vor wie
sie bei Modul 1 vorhanden ist. Dabei sind ebenso die Prozessparameter
(Prozesszeit, Prozesstemperatur, Beschallung der Becken) jenen aus
Modul 1 identisch.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführung der
Erfindung werden die Wafer mittels einer Spray-Vorrichtung von den Ätzlösungsresten
gereinigt. Die Prozessdauer beträgt
dann jedoch nur 3–3 ½ min.
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Modul 4: Verkürzte RCA-Reinigung
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Aufgabe
dieses Reinigungsschrittes ist die Entfernung noch verschleppter
Reste metallischer und organischer Kontaminationen auf der Waferoberfläche.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst Modul 4 zwei Wannen. Die erste Wanne ist mit
einer wässrigen
Ammoniumhydroxid (NH4OH)/Wasserstoffperoxid(H2O2)-Lösung in
den für
RCA-Reinigungen üblichen
Konzentrationen bestückt.
Die Prozesstemperatur beträgt
hier bevorzugt 80–90°C, die Prozesszeit
6 ½ bis
7 min.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Wanne von Modul 4 mit einer halbkonzentrierten HCl-Lösung befüllt. Die
Prozesszeit für
den darin durchgeführten
HCl-Dip beträgt
ca. 2 min, die Prozesstemperatur 50°C.
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Die
zweite Wanne enthält
wässrige,
verdünnte
bis halbkonzentrierte HF-Lösung.
Prozesstemperatur ist 25°C
(Raumtemperatur), Prozessdauer 10–15 Sekunden. Nach Verlassen
der Wanne werden die Wafer einem 3–34 min. andauernden Spray-Durchgang
mit DI-Wasser in Modul 3 unterzogen.
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In
diesem Zustand können
sie sofort ohne weitere Aufreinigungsschritte weiterprozessiert
werden.
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Mit
dem vorliegenden Verfahren behandelte Wafer wiesen im praktischen
Versuch tendenziell bessere optische Eigenschaften (verringerte
Reflexion) und vergleichbare elektrische (Oberflächenladungsträgerrekombinationsgeschwindigkeit)
und signifikant bessere mechanische Eigenschaften (höhere Bruchfestigkeit)
auf, wie mit dem klassischen Reinigungs- und Texturkonzept bearbeitete
Wafer.