DE102004024893A1

DE102004024893A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Wafer-Rands

Info

Publication number: DE102004024893A1
Application number: DE102004024893A
Authority: DE
Inventors: Chang-Won Choi; Tae-Ryong Kim; Jong-Baum Kim; Jung-woo Suwon Seo; Chang-Ju Byun
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-04-14
Also published as: JP2005005701A; CN1595618A; TW200501256A; TWI281713B

Abstract

Eine Wafer-Randätzvorrichtung und ein Verfahren zum Ätzen eines Rands eines Halbleiterwafers enthalten eine Bodenelektrode, die unterhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist und als eine Plattform zum Tragen des Wafers dient. Ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers enthält ein Einbringen eines Halbleiterwafers in eine Kammer, ein Erhöhen des Drucks in der Kammer, ein Zuführen von zumindest einem Ätzgas zu der Kammer, während der Druck weiter erhöht wird, ein Zuführen von Leistung zu der Kammer und einem Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers, ein Unterbrechen der Zufuhr der Leistung und des Ätzgases, ein Entlüften der Kammer mit einem Entlüftungsgas und ein Reinigen der Kammer von dem Entlüftungsgas.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanische Patentanmeldung Nr. 2003-33844, angemeldet am 27. Mai 2003, deren Inhalt hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme mit eingefügt wird.

Ein Wafer-Randätzen wird zum Entfernen von dünnen Schichten auf einem Peripheriebereich eines Wafers durchgeführt. Der Peripheriebereich des Wafers wird oft als Randleiste bezeichnet. Die Randleiste eines Wafers wird geätzt, da die dünnen Schichten auf dem Rand Defekte auf den Chips während des Herstellungsverfahrens verursachen können und die Ausbeute verringern können. Dünne Schichten können von dem Rand entweder durch Naß- oder Trockenätzverfahren entfernt werden. Aufgrund der Verringerung des Chipgröße, ist die Notwendigkeit zum Ätzen des Randes beträchtlich gestiegen.

Es bestehen herkömmliche Vorrichtungen zum Ätzen der dünnen Schichten an der Randleiste. Jedoch ist das bei den herkömmlichen Vorrichtungen erzeugte Plasma zu schwach, um die dünnen Schichten an der Randleiste zu ätzen. Eine Lösung für dieses Problem ist die Erhöhung der Leistung. Eine erhöhte Leistung kann jedoch den Wafer verformen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Ätzen eines Randes eines Halbleiterwafers gerichtet, welche eine Bo denelektrode enthält, die unterhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist und als eine Plattform zum Halten des Halbleiterwafers dient.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers gerichtet, welches ein Einfügen eines Halbleiterwafers in eine Kammer, ein Erhöhen eines Drucks in der Kammer, eines Zuführens von zumindest einem Ätzgas in die Kammer während des Erhöhens des Drucks, eines Zuführens von Leistung zu der Kammer und einem Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers, ein Unterbrechen der Zufuhr von Leistung und Ätzgas, ein Entlüftung der Kammer mit einem Entlüftungsgas und ein Reinigen des Entlüftungsgas aus der Kammer enthält.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers gerichtet, welches ein Anordnen einer Bodenelektrode unterhalb des Halbleiterwafers, die als eine Plattform zum Halten des Halbleiterwafers dient, ein Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers und ein Aufrechterhalten eines Spalts zwischen dem Halbleiterwafer und einer Isolationsplatte von 0,2 bis ungefähr 1,0 mm enthält.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers gerichtet, welches ein Anordnen einer Isolationsplatte mit einem Vorsprung über dem Halbleiterwafer, ein Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers und ein Aufrechterhalten eines Spalts zwischen dem Halbleiterwafer und der Isolationsplatte von 0,2 bis ungefähr 1,0 mm enthält.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers gerichtet, welches ein Anordnen der Bodenelektrode unterhalb des Halbleiterwafers enthält, wobei die Bodenelektrode eine Vielzahl von geöffneten Nuten enthält, sowie ein Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers enthält.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf eine Isolationsplatte gerichtet, welche einen Körper enthält, der aus einem Isolationsmaterial ausgebildet ist, sowie einen Vorsprung, der eine geneigte Oberfläche und eine Klippenoberfläche enthält.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 stellt eine Vorrichtung 100 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt einen exemplarischen Abschnitt der Vorrichtung der 1 detaillierter dar.
3 stellt einen beispielhaften Vorsprung der 2 detaillierter dar.
4A stellt die plattformartige Bodenelektrode der 1 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4B stellt eine schematische Ansicht einer oberen Elektrode und einer Isolationsplatte in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4C stellt eine Draufsicht einer plattformartigen Bodenelektrode sowie einer Randelektrode bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt eine beispielhafte Beziehung zwischen einer plattformartigen Bodenelektrode, einem Isolator und/oder Isolator, einem Wafer und einer Randelektrode bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt ein Verfahren in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt einen vergrößerten beispielhaften Wafer nach einem Ätzverfahren, wie dem beispielhaften Verfahren der 8, dar.
10A und 10B stellen einen Zellbereich bzw. Randbereich eines resultierenden Wafers in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
11 stellt beispielhafte Verfahrensbedingungen dar, welche zum Ätzen des Wafers 1 in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
12A bis 12C stellen experimentelle Ergebnisse dar, die die Beziehung zwischen Ätzraten von verschiedenen Oxiden auf dem Wafer in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
13 stellt einen Graphen dar, bei dem die Länge von dem Endpunkt eines Wafers gegenüber dem Spalt zwischen der Isolationsplatte und der oberen Elektrode bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
14 stellt variierende Spalte in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
15 stellt eine Querschnittsansicht einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten des Wafer-Randes in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnung, welche lediglich zu Zwecken der Anschaulichkeit und nicht der Beschränkung der Erfindung vorgesehen sind, vollständig ersichtlich.
1 stellt eine Vorrichtung 100 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Vorrichtung 100 enthält eine obere Elektrode 10, eine plattformartige Bodenelektrode 20, eine Randelektrode 30, eine Isolationsplatte 40, eine HF-Leistungsversorgung 50, einen Isolator und/oder eine Isolation 60, eine Mitteldüse 70 und eine Prozeßdüse 80. Bei der Vorrichtung 100, wie sie in 1 gezeigt ist, sind die obere Elektrode 10 und die Randelektrode 30 Anoden und die Bodenelektrode 20 ist eine Kathode. Jedoch kann dies bei anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umgekehrt sein. Wie in 1 gezeigt, trägt die Bodenelektrode 20 den Wafer 1 während die obere Elektrode 10 und die Randelektrode 30 wechselseitige bzw. abwechselnd Plasma an dem Rand und/oder der Rückseite des Wafers 1 erzeugen. Ein Ätzabschnitt A an dem Rand des Wafers 1 bezeichnet die Stelle, an der die beabsichtigte Ätzung stattfinden soll. Da HF-Leistung von der HF-Leistungsleitung 50 über den Wafer 1 zugeführt wird, erzeugt eine geringere Leistung ein ausreichend gutes Plasma, um die dünnen Schichten auf dem Wafer 1 zu ätzen. Ein Beispiel für eine niedrige Leistung ist 500 Watt. Falls die HF-Leistung hoch ist, so wie sie im allgemeinen bei einer herkömmlichen Halbleiterätzvorrichtung verwendet wird, können an der Randleiste Lichtbögen entstehen.
2 stellt einen beispielhaften Abschnitt der Vorrichtung 100 der 1 detaillierter dar. Insbesondere stellt 2 die obere Elektrode 10, die Bodenelektrode 20, die Randelektrode 30, die Isolationsplatte 40 und den Wafer 1 detaillierter dar. Wie in 2 dargestellt, sind die Isolationsplatte 40 und der Wafer 1 durch einen variablen Abstand H getrennt. Wie in 2 dargestellt, kann die Isolationsplatte 40 einen Vorsprung 41 enthalten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Vorsprung 41 eine Neigung oder eine andere Kontur auf, welche das Prozeßgas führt, wodurch verhindert wird im wesentlichen verhindert wird, daß das Prozeßgas in den Mittelbereich des Wafers während des Ätzverfahrens strömt. Obwohl der Vorsprung 41 der 2 eine bestimmte Form aufweist, wird darauf hingewiesen, daß diese Form exemplarisch ist und ebenso andere Formen, welche das Prozeßgas in geeigneter Weise an dem Mittelbereich des Wafers 1 währen des Ätzverfahrens wegführen, verwendet werden können.
3 stellt einen beispielhaften Vorsprung 41 der 2 detaillierter dar. Wie gezeigt, enthält der Vorsprung 41 einen geneigten Abschnitt 43 und eine Klippe 45. Die Klippe 45 bildet einen Spalt 44 mit der oberen Elektrode 10 aus. Der Spalt 44 zwischen dem Vorsprung 41 und der oberen Elektrode 10 kann gesteuert werden, um den Ätzbereich des Wafers 1 zu steuern. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Spalt 44 gleichmäßig oder im wesentlichen gleichmäßig, obwohl dies nicht der Fall sein muß. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Form der Klippe 45 so entwor fen sein, daß die Lebensdauer der Klippe 45 und/oder der Isolationsplatte 40 verbessert ist.
4A stellt die plattformartige Bodenelektrode 20 der 1 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 4A gezeigt, enthält die Bodenelektrode 20 eine oder mehrere Nuten 31. Die eine oder mehrere Nuten 31 verringern die Wahrscheinlichkeit bzw. verhindern, daß der Wafer 1 von der plattformartigen Bodenelektrode 20 abrutscht. Wie in 4A gezeigt, sind die eine oder mehreren Nuten 31 als gerade Linien dargestellt, die sich von der Mitte der Bodenelektrode 20 aus radial erstrecken. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen können die Nuten 31 auch gekrümmte Linien sein. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sie sich auch von einer anderen Stelle als der Mitte der Bodenelektrode 20 aus erstrecken. Bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere Bolzenöffnungen 33 und/oder eine oder mehrere Hebestiftöffnungen 35 enthalten.
4B stellt eine schematische Ansicht der oberen Elektrode 10 und der Isolationsplatte 40 bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und 4C stellt eine Draufsicht der plattformartigen Bodenelektrode 20 und der Randelektrode 30 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4B stellt einen oberen Abschnitt dar, bei dem Prozeßgas(e) und/oder Inertgas(e) verteilt werden. Wie in 4B gezeigt, kann die obere Elektrode 10 eine oder mehrere Prozeßgasquellen 75 und eine oder mehrere Inertgasquellen 76 enthalten und von einer oberen Elektrodenhalterung 74a begleitet sein. Wie ebenso in 4B gezeigt, kann die Isolationsplatte 40 eine oder mehrere Zusatzisolationsplatten 79d enthalten.
Bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die obere Elektrode 10 eine oder mehrere Bolzenöffnungen 74c, 79b, um die Isolationsplatte 40 mit der oberen Elektrode 10 zu verbinden. Bei anderen beispielhaften Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Isolationsplatte 40 eine oder mehrere Bolzenöffnungen 79a, um die Isolationsplatte 40 mit der einen oder den mehreren Zusatzisolationsplatten 79d zu verbinden.
4C stellt einen unteren Abschnitt dar, auf den der Wafer 1 geladen wird. Wie in 4C gezeigt, kann der erste Isolator 84 (welcher in Form eines Rings ausgebildet sein kann) und ein zweiter Isolator 85 (welcher in Form einer zylindrischen Platte ausgebildet sein kann) zwischen der Bodenelektrode 20 und der Randelektrode 30 verwendet werden.
5 stellt die Beziehung zwischen der plattformartigen Bodenelektrode 20, dem Isolator und/oder der Isolation 60, dem Wafer 1 und der Randelektrode 30 bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt eine Vorrichtung 200 in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 6 dargestellt, enthält die Vorrichtung 200 eine obere Elektrode 110 und eine plattformartige Bodenelektrode 120, sowie eine erste Randelektrode 130, eine zweite Randelektrode 140, einen Isolator 150, eine HF-Leistungsversorgung 160 und einen Masseanschluß 170. Wie in 6 gezeigt, hält die platformartige Bodenelektrode 120 den Wafer 1 während die obere Elektrode 110, die erste Randelektrode 130 und die zweite Randelektrode 140 wechselseitig Plasma an der Randleiste und/oder der Rückseite des Wafers 1 erzeugen. Wie vorhergehend im Zusammenhang mit der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, beschrieben, können die obere Elektrode 110, die plattformartige Bodenelektrode 120, die erste Elektrode 130 und die zweite Elektrode 140 entweder Anode oder Kathode sein.
Bei beispielhaften Ausführungsformen weisen die erste Randelektrode 130 und/oder die zweite Randelektrode 140 eine Ringform (Doughnut-Form) auf, welche das Plasma an der Randleiste und/oder der Rückseite des Wafers 1 fokussiert.
Bei der in 6 dargestellten beispielhaften Ausführungsform kann eine niedrige Leistung zum Erzeugen eines Plasmas, das ausreicht, dünne Schichten auf dem Wafer 1 zu ätzen, erzeugt werden, da die HF-Leistung durch bzw. über den Wafer 1 zugeführt wird. Ein Beispiel für eine niedrige Leistung sind 500 Watt. Wie vorangehend beschrieben, kann eine herkömmliche HF-Leistung von 2000 Watt Lichtbögen an der Randleiste erzeugen.
Es ist festzuhalten, daß verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Isolationsplatte, die in 2 und 4 gezeigt sind, und/oder die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Bodenelektrode 20, die in den 4 und 5 dargestellt sind, ebenso bei der beispielhaften Ausführungsform benutzt werden können, die in 6 dargestellt ist.
7 stellt eine Vorrichtung 300 in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die dargestellte Vorrichtung 300 enthält eine plattformartige Bodenelektrode 220, eine Randelektrode 240, einen Isolator 250 und eine HF-Leistungsversorgung 280. Wie in 7 dargestellt, hält die plattformartige Bodenelektrode 220 den Wafer 1. Wie ebenso in 7 dargestellt, ist die Randelektrode 240 eine ringförmige Randelektrode, welche abwechselnd Plasma an der Randleiste und/oder der Rückseite des Wafers 1 erzeugt.
Es ist festzuhalten, daß verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Isolationsplatte, die in den 2 und 3 dargestellt sind, und die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Bodenelektrode 20, die in den 4 und 5 dargestellt sind, ebenso in Zusammenhang mit der beispielhaften Ausführungsform verwendet werden können, die in 7 dargestellt ist.
8 stellt ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dar. Im Schritt S10 wird der Wafer 1 in eine Kammer geladen. Im Schritt S20 wird der Druck in der Kammer verringert. Beim Schritt S30 wird zumindest ein Ätzgas in die Kammer eingeführt, während der Druck erhöht wird. Bei Schritt S30 wird ebenso die Leistung in die Kammer zugeführt, um den Halbleiterwafer an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers zu ätzen. Nach Schritt S30 wird die Zufuhr von dem zumindest einem Ätzgas und der Endleistung abgebrochen und beim Schritt S40 ein Abgas der Kammer zugeführt. Bei Schritt S50 wird das Abgas aus der Kammer gereinigt und bei Schritt S60 wird der Wafer aus der Kammer entnommen.
9 stellt ein vergrößertes Beispiel für einen Wafer 1 nach einem Ätzverfahren dar, wie etwa dem beispielhaften Verfahren der 8. 10A und 10B stellen den Zellbereich bzw. Randbereich des resultierenden Wafers in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 10A dargestellt, enthält der Wafer 1 ein Siliciumsubstrat 310, eine Shallow-Trench-Isolationsschicht (STI-Schicht) 320, eine Isolationsschicht 330, eine Wolframschicht (W-Schicht) 340, eine erste/zweite Nitridschicht 350 und eine Oxidschicht 360. Wie gezeigt, stellt 10A den Zellbereich eines Wafers 1 einschließlich des Siliciumsubstrats 310 mit aktiven Bereichen 311 und passiven Bereichen 312 dar. Der Zellbereich enthält ebenso Gräben, die durch die Shallow-Trench-Isolation (STI) 320 ausgebildet sind. Der Zellbereich enthält ferner eine Polysiliciumschicht 325.
Die Isolationsschicht 330 kann bordotiertes Phosphorsilikatglas (BTSG) oder Tetraethylorthosilikat (TEOS) mit einer Dicke von 3000 bis 8000 Å sein. Die Wolframschicht 340 kann unter Verwendung von WF₆-Gas ausgebildet sein und kann eine Dicke von 300 bis 1000 Å aufweisen. Die ersten und zweiten Nitridschichten 330, 350 können eine Dicke von 1500 bis 3500 Å bzw. 150 bis 750 Å aufweisen und unter Verwendung von SiH₄ + NH₃-Gas ausgebildet werden. Die Oxidschicht 360 kann unter Verwendung von SiH₄ + O₂-Gas ausgebildet werden und zwar bis zu einer Dicke von 1000 bis 5000 Å.
Es ist festzuhalten, daß die voranstehenden Dicken und Materialien beispielhaft sind und daß ebenso andere Dicken und Materialien, wie sie einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, verwendet werden können.
11 stellt beispielhafte Prozeßbedingungen dar, welche zum Ätzen eines Wafers in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Wie in 11 dargestellt, kann das Vorbereiten einer Kammer zum Ätzen in einem zweistufigen Verfahren erzielt werden. Bei der ersten Stufe wird der Druck erhöht, wobei bei der zweiten Vorbereitungsstufe der Druck weiter erhöht wird und eines oder mehrere Ätzgase zugeführt werden. Während des Ätzschritts wird der Druck und die Zufuhr von dem Ätzgas bzw. den Ätzgasen aufrechterhalten und die HF-Leistung zugeführt. Bei der ersten Vorbereitungsstufe kann der Druck auf 1 Torr erhöht werden. Bei der zweiten Vorbereitungsstufe kann der Druck auf 1,5 Torr erhöht werden und die Ätzgase können Argongas und/oder CF₄-Gas enthalten, das in einem Bereich von beispielsweise 20 bis 200 sccm für Argongas und 100 bis 250 sccm für CF₄-Gas zugeführt wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird während des Ätzschrittes die HF-Leistung auf 500 Watt angehoben, der Druck auf 1,5 Torr aufrechterhalten und die Ströme des Ätzgases bzw. der Ätzgase werden zu der der zweiten Vorbereitungsstufe konstant aufrechterhalten.
Sobald der Wafer 1 geätzt ist, kann die Kammer entlüftet werden, was ebenso in einem zweistufigen Verfahren geschehen kann. Bei der ersten Stufe wird die Leistungszufuhr unterbrochen, der Druck kehrt zu dem Normalzustand zurück, und ein Entlüftungsgas, wie etwa N₂-Gas, wird zugeführt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Strom des Reinigungsgases 10 bis 200 sccm betragen. Bei dem zweiten Entlüftungsschritt, wird weiterhin Entlüftungsgas zugeführt und ebenso ein Reinigungsgas zugeführt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Reinigungsgas ein Inertgas und wird beispielsweise mit einer Rate von 1200 sccm zugeführt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist festzuhalten, daß das Gas, wie etwa das Inertgas, nicht durch die Mitteldüse 70, die in 1 gezeigt ist, während des Randätzverfahrens strömt, da ein solches Gas einen Lichtbogen in den Mittelabschnitt des Wafers 1 verursachen würde.
Es ist festzuhalten, daß die vorangehenden Leistungen, Gase, Drücke und Strömungsraten beispielhaft sind und das ebenso andere, dem Fachmann bekannte, verwen det werden können. Ebenso ist festzuhalten, daß die vorangehenden Vorbereitungs-, Ätzungs- und Entlüftungsschritte beispielhaft sind und mit mehr oder weniger, dem Fachmann bekannten Schritten, ausgebildet sein können.
Ebenso ist festzuhalten, daß bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Gase, wie das Inertgas, nicht durch die Mitteldüse 70 während des Randätzverfahrens strömen, da die Gase ansonsten einen Lichtbogen in den Mittelabschnitt des Substrats verursachen würden.
12A bis C stellen experimentelle Ergebnisse dar, die die Beziehung zwischen den Ätzraten von verschiedenen Oxiden auf einem Wafer zeigen, welche zeigen, daß lediglich ein Randabschnitt des Wafers geätzt worden ist und ein Mittelabschnitt des Wafers nicht geätzt worden ist. Die Bedingungen, unter welchen die Ergebnisse der 12A bis C erzielt worden sind, enthalten eine HF-Leistung von 500 Watt, einen Druck von 1,5 Torr, ein Prozeßgas aus Argongas und CF₄-Gas, wobei das Argongas mit 70 sccm zugeführt worden ist, und das CF₄-Gas mit 150 sccm zugeführt worden ist, sowie einen Spalt von 1,5 mm. 12A bis C stellen dar, daß verschiedene Materialschichten bei gleichen oder ähnlichen Prozeßbedingungen gleiche oder ähnliche Ätzraten aufweisen. Folglich können unterschiedliche Materialschichten in einem Verarbeitungsschritt ohne einem Verändern oder im Wesentlichen Verändern der Prozeßbedingungen entfernt werden. Dies ist ein Vorteil gegenüber dem herkömmlichen Naßätzverfahren, die Chemikalien verwenden, wobei zum Entfernen von unterschiedlichen Materialschichten unterschiedliche Chemikalien verwendet werden.
13 stellt einen Graph eines Spalts 44 zwischen der Isolierplatte und der oberen Elektrode (der X-Achse) gegenüber der Länge von einer Mitte eines Wafers zu einem Endpunkt des Wafers (der Y-Achse) bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 13 gezeigt, ergibt L + A den Radius des Wafers 1. Beispielsweise zeigt der erste Punkt in 13, daß ein Ätzabschnitt A von 2,4 mm unter Verwendung eines 200 mm-Durchmesser-Wafers (100 mm Waferradius) und einem Spalt 44 von 1,0 mm erzeugt worden ist. Wie aus 13 ersichtlich, verringert sich L mit zunehmendem Spalt 44 (und entsprechend erhöht sich A).
14 ist ein Plot, bei dem die Länge des Halbleitersubstrats (die X-Achse) gegenüber der Ätzrate (die Y-Achse) für eine Reihe von unterschiedlichen Werten von H dargestellt ist (wie gezeigt zwischen 0,3 und 10,0). Wie gezeigt, gibt es eine positive Korrelation zwischen dem Abstand H zwischen der Isolationsplatte 40 und dem Wafer 1 und dem Spalt 44 zwischen der Klippe 45 der Isolationsplatte 40 und der oberen Elektrode 10. Bei dem beispielhaften Graph der 14 ist ein Spalt von 1,6 mm verwendet worden und die zu ätzende Schicht war ein Oxid.
14 stellt die Daten für zahlreiche unterschiedliche Werte von H dar, von denen einige eine bessere Performance zeigen (beispielsweise 0,3; 0,4; 0,5; 0,7 und 1,0 mm), obwohl die Abstände von H von 0,3 mm bis 10,0 mm ebenso praktikabel in Übereinstimmung mit anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
15 stellt eine Querschnittsansicht einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten des Randes eines Wafers in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie gezeigt, kann die Plasmaverarbeitungsvorrichtung eine Kammer 70, eine Kammerwand 71, ein elastisches Teil 71a, einen Wafereinlaß/auslaß 72, einen Reinigungsgaseinlaß, eine obere Elektrode 10, eine Halterung 74a für die obere Elektrode 10, einen Schaft 74b, eine Prozeßgasquelle 75, eine Prozeßgasleitung 75a, eine Inertgasquelle 76, eine Inertgasleitung 76b, eine Platte 77 für die obere Elektrode 10, welche sich nach oben und unten bewegen kann, eine Halterung 77a für die Platte 77 der oberen Elektrode 10, einen Treiber 78 für die Platte 77 der oberen Elektrode 10, eine Isolationsplatte 40, eine Zusatzisolationsplatte 40a, einen Zusatzgasauslaß 79c, einen Wafer 1, eine plattformartige Bodenelektrode 20, einen ersten Isolator 84, einen zweiten Isolator 85, eine Randelektrode 30, einen Hebestift 88 (zum Aufnehmen und Laden des Wafers 1 auf der plattformartigen Bodenelektrode 20), eine Prallplatte 90 (um das Prozeßgas oder Inertgas gleichförmig abzuführen), einen Sensor 91, eine Kühlmittelleitung 92, eine Kühlmittelquelle 94, eine HF-Leistungsquelle 96, eine Hebestiftplatte 97, einen Treiber 98 für die Hebestiftplatte 97 und eine Abgaspumpe 99 enthalten.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Verarbeitungseinrichtung eine oder mehrere Kammern enthalten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung eine oder mehrere Vorbereitungsstationen, eine oder mehrere Prozeßkammern und eine oder mehrere Reinigungskammern und zumindest eine Transferkammer enthalten. Auf diese Weise kann ein Wafer geladen werden, während ein anderer Wafer transferiert wird und ein wiederum anderer Wafer verarbeitet wird.
Wie vorangehend dargestellt, wird bei beispielhaften Ausführungsformen Leistung, wie etwa eine HF-Leistung, durch bzw. über den Wafer zugeführt und erzeugt eine ausreichende Leistung, um das Plasma zum Ätzen der dünnen Schichten herzustellen. Es ist festzuhalten, daß die Leistung durch eine andere Schicht anstelle oder zusätzlich zu dem Wafer zugeführt werden kann, wie dem Fachmann bekannt ist. Es ist ferner festzuhalten, daß die Leistung geringer sein kann als die herkömmliche Leistung von 2000 Watt, beispielsweise 500 Watt, wie im Zusammenhang mit einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die obere Elektrode 10 eine Massivplattenelektrode (solid plate electrode) sein.
Bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Spalt zum Steuern der Größe und der geätzten Fläche des Halbleiterwafers verwendet. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen können zusätzliche dazwischen schiebbare bzw. austauschbare Isolationsplatten verwendet werden, die jeweils benachbart zu der festen bzw. massiven oberen Elektrode anordenbar sind und die jeweils eine unterschiedliche Spaltgröße dazwischen aufweisen. Bei beispielhaften Ausführungsformen beträgt der Spalt zwischen dem Halbleiterwafer und der Isolationsplatte zwischen 0,2 und ungefähr 1,0 mm.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden O₂ und SF₆ als Ätzgase verwendet, entweder allein oder in Kombination mit Argongas und/oder CF₄-Gas. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ätzt das Ätzgas alle gewünschten Schichten auf dem Halbleiterwafer.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Isolationsplatte aus einem isolierenden Material wie etwa Keramik und/oder Quarz hergestellt.
Bei der so beschriebenen Erfindung ist es offensichtlich, daß diese auf zahlreiche Arten abgewandelt werden kann. Derartige Abwandlungen weichen dabei aber nicht von dem gedanklichen Grundkonzept und dem Umfang der Erfindung ab und alle derartigen Modifikationen, die dem Fachmann offensichtlich sind, sind als innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche liegend aufzufassen.

Claims

Vorrichtung zum Ätzen eines Randes eines Halbleiterwafers, aufweisend: eine Bodenelektrode, die unterhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist und als eine Plattform zum Tragen des Wafers dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine obere Massivplattenelektrode, die über dem Halbleiterwafer angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine obere ringförmige Elektrode, die über dem Halbleiterwafer angeordnet ist
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine untere Randelektrode, die unterhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist, wobei die obere Massivelektrode und die untere Randelektrode abwechselnd Plasma an dem Rand und einer Rückseite des Halbleiterwafers erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine untere Randelektrode, die unterhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist, wobei die obere ringförmige Elektrode und die untere Randelektrode abwechselnd Plasma an dem Rand und einer Rückseite des Halbleiterwafers erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der Bodenelektrode, der oberen Massivelektrode und der unteren Randelektrode eine Kathode oder eine Anode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Isolationsplatte, die benachbart zu der oberen Massivelektrode mit einem Spalt dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner aufweisend: eine Isolationsplatte, die benachbart zu der oberen ringförmigen Elektrode mit einem Spalt dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend: einen Isolator, der zwischen der Bodenelektrode und der unteren Randelektrode angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Abstand zwischen der Isolationsplatte und dem Halbleiterwafer klein genug ist, um im Wesentlichen zu verhindern, daß das Plasma in einem Mittelbereich des Halbleiterwafers ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Abstand zwischen der Isolationsplatte und dem Halbleiterwafer klein genug ist, um im Wesentlichen zu verhindern, daß das Plasma in einen Mittelbereich des Halbleiterwafers ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Isolationsplatte einen Vorsprung enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vorsprung eine geneigte Oberfläche und eine Klippenoberfläche enthält, wobei die Klippenoberfläche einen Spalt mit der oberen Massivelektrode ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vorsprung im Wesentlichen verhindert, daß das Ätzgas zu einem Mittelbereich des Halbleiterwafers strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Spalt die Größe einer geätzten Fläche des Halbleiterwafers steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner aufweisend: zusätzliche austauschbare Isolationsplatten, die jeweils benachbart zu der oberen Massivelektrode anordenbar sind und jeweils eine unterschiedliche Spaltgröße dazwischen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bodenelektrode eine Vielzahl von offenen Nuten enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl der offenen Nuten gerade oder gekrümmt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend: eine obere Randelektrode, die oberhalb des Halbleiterwafers angeordnet ist, wobei die obere Massivelektrode, die untere Randelektrode und die obere Randelektrode abwechselnd Plasma an dem Rand und der Rückseite des Halbleiterwafers erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei jede der Bodenelektrode, der oberen Randelektrode, der oberen Massivelektrode und der unteren Randelektrode eine Kathode oder eine Anode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner aufweisend: eine Isolationsplatte, die benachbart zu der oberen Massivelektrode mit einem dazwischenliegenden Spalt angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei ein Abstand zwischen der Isolationsplatte und dem Halbleiterwafer klein genug ist, um im wesentlichen zu verhindern, daß das Plasma in einem Mittelbereich des Halbleiterwafers ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Isolationsplatte einen Vorsprung enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Vorsprung eine geneigte Oberfläche und eine Klippenoberfläche enthält, wobei die Klippenoberfläche einen Spalt mit der oberen Randelektrode ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Vorsprung im wesentlichen verhindert, daß ein Ätzgas zu einem Mittelbereich des Halbleiterswafers strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Spalt die Größe der geätzten Fläche auf dem Halbleiterwafer steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner aufweisend: zusätzliche austauschbare Isolationsplatten, die jeweils benachbart zu der oberen Massivelektrode anordenbar sind und jeweils eine unterschiedliche Spaltgröße dazwischen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Bodenelektrode eine Vielzahl von offenen Nuten enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Vielzahl von offenen Nuten gerade oder gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Randleistenelektrode zum abwechselnden Erzeugen von Plasma an dem Rand und der Rückseite des Halbleiterwafers.
Vorrichtung nach Anspruch 30, ferner aufweisend: eine Isolationsplatte, die benachbart zu der oberen Massivelektrode mit einem Spalt dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei ein Abstand zwischen der Isolationsplatte und dem Halbleiterwafer klein genug ist, um im wesentlichen zu verhindern, daß Plasma in einem Mittelbereich des Halbleiterwafers ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Isolationsplatte einen Vorsprung enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Vorsprung eine geneigte Oberfläche und eine Klippenoberfläche enthält, wobei die Klippenoberfläche einen Spalt mit der Randleistenelektrode ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Vorsprung im wesentlichen verhindert, daß das Gas zu einem Mittelbereich des Halbleiterwafers strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Spalt die Größe einer geätzten Fläche auf dem Halbleiterwafer steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 31, ferner aufweisend: zusätzliche austauschbare Isolationsplatten, die jeweils benachbart zu der oberen Massivelektrode anordenbar sind und jeweils eine unterschiedliche Spaltgröße dazwischen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Bodenelektrode eine Vielzahl von offenen Nuten enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Vielzahl von offenen Nuten gerade oder gekrümmt ist.
Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers, aufweisend: Einbringen eines Halbleiterwafers in eine Kammer; Erhöhen eines Drucks in der Kammer; Zuführen von zumindest einem Ätzgas zu der Kammer, während der Druck weiter erhöht wird; Zuführen von Leistung zu der Kammer und Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers; Unterbrechung der Leistungszufuhr und der Ätzgaszufuhr; Entlüften der Kammer mit einem Entlüftungsgas; und Reinigen des Entlüftungsgases aus der Kammer.
Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers, aufweisend: Anordnen einer Bodenelektrode unterhalb des Halbleiterwafers, die als eine Plattform zum Tragen des Halbleiterwafers dient; Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers; und Aufrechterhalten eines Spalts zwischen dem Halbleiterwafer und einer Isolationsplatte von ungefähr 0,2 bis ungefähr 1,0 mm.
Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers, aufweisend: Anordnen einer Isolationsplatte, einschließlich eines Vorsprungs, oberhalb des Halbleiterwafers; Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers; und Aufrechterhalten eines Spaltes zwischen dem Halbleiterwafer und der Isolationsplatte von ungefähr 0,2 bis ungefähr 1,0 mm.
Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterwafers, aufweisend: Anordnen einer Bodenelektrode unterhalb des Halbleiterwafers, wobei die Bodenelektrode eine Vielzahl von offenen Nuten enthält; und Ätzen des Halbleiterwafers an der Randleiste oder der Rückseite des Halbleiterwafers.
Isolationsplatte, aufweisend: einen Körper, der aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist; und einen Vorsprung, der eine geneigte Oberfläche und eine Klippenoberfläche enthält.