DE10103341C2

DE10103341C2 - Plasmabehandlungsvorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE10103341C2
Application number: DE10103341A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Haji; Kiyoshi Arita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: US20010018272A1; US6511917B2; DE10103341A1; MY120869A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasmabehandlungsvorrichtung und ein Plasma behandlungsverfahren zum Ätzen und Reinigen der Oberfläche eines Werkstückes.

Hintergrund der Erfindung

In der Elektronikindustrie kennt man die Plasmabehandlung zum Ätzen der Oberfläche eines Halbleiterwafers (im Weiteren als ein Wafer bezeichnet) und zum Reinigen der O berfläche einer gedruckten Schaltungsplatine. Die Plasmabehandlungsvorrichtung hält das Werkstück, etwa einen Wafer, die gedruckte Platine oder dergleichen zwischen zwei Elektroden in einer Vakuumkammer und erzeugt ein Plasma mittels Anlegen einer hochfrequenten Spannung zwischen diesen Elektroden und führt die Plasmabehandlung durch Beschuss mit Ionen, die zwischen zwei Elektroden erzeugt werden, gegen die O berfläche des Werkstückes durch.

Andererseits wird eine tiefe Ätzung (beispielsweise 5 µm) über den gesamten Wafer hinweg benötigt, um den Wafer dünner zu machen, oder um eine Spannungsschicht (ei ne Schicht mit Rissen aufgrund maschinellen Schleifens)in der polierten Oberfläche des Wafers zu entfernen.

In einer herkömmlichen Plasmabehandlungsvorrichtung wird jedoch, da die Plasma dichte gering und ebenfalls eine Ätzrate (eine Ätzgeschwindigkeit) gering ist, viel Zeit benötigt, um eine tiefe Ätzung durchzuführen, und daher ist die konventionelle Plasma behandlung schwierig oder ist für diese Zwecke unter ökonomischen Gesichtspunkten praktisch nicht einsetzbar.

In einer konventionellen Plasmabehandlungsvorrichtung ist es vorteilhaft, die Plasma dichte durch Verringern des Abstandes zwischen zwei Elektroden zu erhöhen, um eine hohe Ätzrate bereitzustellen.

Ein Haltekopf hält das mit Plasma zu behandelnde Arbeitsstück, etwa den Wafer oder die gedruckte Schaltungsplatine, und transportiert dieses zu einem Bereich zwischen den Elektroden und von diesen Weg. Wenn sich der Abstand durch Annähern der Elekt roden verringert, ist es schwierig oder unmöglich, das Werkstück zu dem Bereich zwi schen den Elektroden mittels des Haltekopfs zu transportieren oder wegzutransportie ren.

Ferner ist in der konventionellen Plasmabehandlungsvorrichtung das Werkstück auf ei ner unteren Elektrode mittels einer statischen Halterung befestigt. Da die statische Hal terung relativ teuer ist, entstehen daraus hohe Kosten.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Plasmabehandlungsvorrich tung mit erhöhter Ätzrate durch Verringern eines Abstands zwischen zwei Elektroden während einer Plasmabehandlung und eine preisgünstige Plasmabehandlungsvorrich tung, die in einfacher Weise das Werkstück zu und von der Vorrichtung transportieren bzw. wegtransportieren, bereitzustellen.

DE 39 35 189 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Behandeln von Werkstücken durch reakti ves Ionenätzen. Der Abstand zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elekt rode ist einstellbar. In der oberen Elektrode sind Öffnungen für einen Gaseinlass.

DE 36 29 054 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Plasmaätzen von Leiterplatten, die in Käfi gen in eine Plasmareaktionskammer gebracht werden können.

DE 23 13 801 B2 zeigt eine Vorrichtung zum Gasätzen, Ionenätzen oder Bedampfen. Eine Probe ist an einer umkippbaren Probenhalterung befestigt. Zwischen Probe und Kathode kann eine Gleichspannung angelegt werden.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Plasmabehandlungsvorrichtung ist gemäß Anspruch 1 ausge bildet. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden die obere Elektrode und die untere Elektrode während einer Plasmabehandlung dicht beieinander gehalten und eine Ätzrate kann erhöht werden, wodurch eine Plasmabehandlung schneller erfolgt. Wenn ferner das Werkstück zu und von dem Bereich zwischen den Elektroden transpor tiert bzw. abtransportiert wird, wird der Raumbereich zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode geöffnet und das Werkstück kann in einfacher Weise zu bzw. aus dem Raumbereich transportiert bzw. wegtransportiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte von Anspruch 10. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Plasmabehandlungsvorrichtung entspre chend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabehandlungsvorrichtung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die Druckänderungen entsprechend dem erfin dungsgemäßen Beispiel darstellt.

Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit Bezug zu den beglei tenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 bis Fig. 7 sind jeweils Querschnitts ansichten, die jeweils einen Vorgang in einer Plasmabehandlung zeigen. Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die Druckänderungen gemäß der Ausführungsform der vorliegen den Erfindung darstellt.

Zunächst wird ein Überblick über die Anordnung der Plasmabehandlungsvorrichtung mit Bezug zu Fig. 1 gegeben. Zwei Elektroden, eine obere Elektrode 2 und eine untere E lektrode 3, sind einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten Abstand T in einer Vakuumkammer 1 angeordnet. Die obere Elektrode 2 ist mit Erdpotential 4 verbunden und die Vakuumkammer 1 ist ebenfalls geerdet.

Die obere Elektrode 2 kann sich vertikal bewegen und ist mit dem unteren Ende eines Schafts 5, der durch die obere Wand der Kammer 1 hindurchtritt, verbunden. Das obere Ende des Schafts 5 ist mit einem Stab 8 eines Zylinders 7 mittels eines Arms 6 gekop pelt. Wenn daher der Stab 8 nach unten in den Zylinder 7 gepresst und nach oben aus dem Zylinder 7 gezogen wird, bewegen sich der Schaft 5 und die Elektrode 2 vertikal und als Folge wird der Abstand T zwischen der Elektrode 2 und der Elektrode 3 justiert. Insbesondere ist der Zylinder 7 eine Abstandsjustiereinrichtung zum Justieren des Ab standes T mittels Änderung einer Höhe der Elektrode 2 relativ zur Elektrode 3.

Als ein Mittel zur vertikalen Bewegung der Elektrode 2 kann außer dem Zylinder 7 ein bekanntes direkt wirkendes Mittel, etwa ein Stellschraubenmechanismus, ein Zahnrad mechanismus mit unterschiedlichen Zähnen, oder dergleichen verwendet werden. Fer ner wird der Abstand T durch vertikales Bewegen der Elektrode 2 zur Elektrode 3 in die ser Ausführungsform justiert; der Abstand T kann durch Bewegen der Elektrode 3 verti kal im Hinblick zur fixierten Elektrode 2 und kann ferner durch vertikales Bewegen bei der Elektroden eingestellt werden. Ferner können sowohl die Kammer 1 als auch die obere Wand der Elektrode 3 als die obere Elektrode fungieren. Dabei wird der Abstand T durch vertikales Bewegen der Elektrode 3 eingestellt.

In Fig. 1 ist der Schaft 5 an einen Gaszufuhrbereich 10 mittels eines Ventils 11 gekop pelt. Der Schaft 5 besteht aus einer hohlen Leitung. Wenn das Ventil 11 geöffnet wird, werden der Elektrode 2 Gase zur Erzeugung von Plasma aus dem Gaszuführbereich 10 durch den Strömungsweg 5a im Zentrum des Schafts 5 zugeführt und anschließend werden die Gase aus mehreren Gasauslassöffnungen 9 in Richtung der Elektrode 3 ge blasen. Als Verfahren zur Bildung der Gasauslassöffnungen kann ein poröses Element, das viele zufällig verteilte Gasauslassöffnungen besitzt, unterhalb der Elektrode 2 ange ordnet werden, und Gase können aus diesem porösen Element ausströmen. Als das po röse Element werden bevorzugt gesinterte Metalle und gesinterte leitfähige Keramiken verwendet. Das Verwenden dieser leitfähigen Elemente erlaubt das Beibehalten eines geringen Abstands zwischen den Elektroden und das Beibehalten eines hochdichten und gleichförmigen Plasmas.

In Fig. 1 hält eine Verbindungsstelle 12 die Elektrode 3. Die Verbindungsstelle 12 ist an der unteren Wand der Vakuumkammer 1 angeordnet. Ein Kühlelement 13 kühlt die E lektrode 3 und das Werkstück 20, das auf der Elektrode 3 angeordnet und von der Plasmabehandlung aufgeheizt ist, indem ein Kühlmittel, etwa Kühlwasser, durch einen Kühlmittelweg (nicht gezeigt), der in der Elektrode 3 mittels Leitung 14 und Leitung 15 gebildet ist, zirkulierend hindurchbewegt wird. Eine Hochfrequenzversorgungseinheit 16 legt eine Hochfrequenzspannung zwischen der Elektrode 2 und der Elektrode 3 an und ist mit der Elektrode 3 verbunden.

Das Werkstück 20 wird auf der Elektrode 3 angeordnet. In der Oberseite der Elektrode 3 sind mehrere Adsorptionslöcher 17 gebildet. Die Elektrode 3 ist mit einer ersten Vaku umpumpe 21, die eine erste Evakuiereinrichtung ist, über einen Evakuierweg 23 gekop pelt. Wenn die Adsorptionslöcher 17 mittels der ersten Vakuumpumpe 21 evakuiert sind, ist das Werkstück 20 mittels Adsorption fixiert. Ein Ventil 22 ist im Evakuierweg 23 zwi schen der ersten Vakuumpumpe 21 und der unteren Elektrode 3 angeordnet und öffnet und schließt den Evakuierweg 23.

Eine Atmosphärendruckfreigabeeinheit 24 ist mit dem Evakuierweg 23 mittels eines Ventils 25 verbunden. Wenn das Ventil 25 öffnet, wird das Vakuum in den Adsorptions löchern 17 abgebaut und der Druck in den Adsorptionslöchern 17 ist gleich dem Atmo sphärendruck; anschließend wird das Vakuum im Werkstück 20 ebenfalls aufgehoben. Eine zweite Vakuumpumpe 26, die eine zweite Evakuiereinrichtung ist, evakuiert die Kammer 1 und ist mit einem Evakuierweg 30 über ein Ventil 28 verbunden. Eine Atmo sphärendruckfreigabeeinheit 27, die den Druck in der Vakuumkammer 1 auf Atmosphä rendruck zurückbringt, ist mit dem Evakuierweg 30, der über ein Ventil 29 mit der Vaku umkammer 1 verbunden ist, gekoppelt. Der Evakuierweg 30 ist mit einer Öffnung 18 in der Vakuumkammer 1 verbunden.

Mittels eines Druckmessgeräts 31 wird der Druck in den Adsorptionslöchern 17 gemes sen. Mittels eines Druckmessgeräts 32 wird ein Druck in der Vakuumkammer 1 gemes sen. Die Druckmessgeräte 31 und 32 sind jeweils mit den Evakuierwegen 23 und 30 verbunden. Die gemessenen Signale werden in einen Kontrollbereich 33 eingespeist. Der Kontrollbereich 33 nimmt Berechnungen vor und ist ebenfalls mit der Hochfre quenzversorgungseinheit 16, der ersten Vakuumpumpe 21 und der zweiten Vakuum pumpe 26 verbunden und steuert diese, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein Fenster 40 in der Seitenwand der Vakuumkammer 1 zum Trans portieren des Werkstücks 20 zu und von dem Raumbereich zwischen den Elektroden angeordnet. Eine Abdeckung 41 ist am Fenster 40 angeordnet und mit einem Stab 43 in einem Zylinder 42 verbunden. Wenn der Stab 43 nach unten in den Zylinder 42 drückt und sich aus diesem herausbewegt, öffnet und schließt sich das Fenster 40; insbeson dere repräsentieren die Abdeckplatte 41 und der Zylinder 42 eine Einrichtung zum Öff nen und Schließen des Fensters 40.

Eine Werkstücktransporteinrichtung 50 zum Hin- und Wegführen des Werkstücks 20 zur Vakuumkammer 1 ist in der Nähe der Vakuumkammer 1 an der Seite des Fensters 40 angeordnet. Die Werkstücktransporteinrichtung 50 ist mit einer bewegbaren Einheit 51 ausgestattet. Die bewegbare Einheit 51 umfasst einen X-Tisch 52, einen Y-Tisch 53 und einen Z-Tisch 54. Ein Stab 55 ist an dem Z-Tisch 54 vorgesehen und ein Haltekopf 57 ist am vorderen Ende eines horizontalen Arms 56, der mit dem oberen Ende des Stabes 55 verbunden ist, montiert. Der Haltekopf 57 hält das Werkstück 20 mittels einer Vakuumadsorptionseinrichtung mit Adsorptionslöchern, die unterhalb des Haltekopfs 57 ge bildet sind. Der X-Tisch 52 und der Y-Tisch 53 bewegen den Haltekopf 57 in horizontaler Richtung und der Z-Tisch bewegt diesen vertikal. Der Kontrollbereich 33 steuert den Zy linder 42 und die Werkstücktransporteinrichtung 50.

Die erfindungsgemäße Plasmabehandlungsvorrichtung umfasst die oben dargestellte Anordnung.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Plasmabehandlung beschrieben. Fig. 3 bis Fig. 7 zeigen in geordneter Reihe einen Prozess der Plasmabehandlung. Fig. 8 ist eine grafi sche Darstellung, die eine Druckänderung P1 in den Adsorptionslöchern 17 und den Druck P2 in der Vakuumkammer 1 darstellen.

Fig. 2 zeigt die Plasmabehandlungsvorrichtung beim Ausführen einer Plasmabehand lung. Wenn sich die Elektrode 2 nach unten dicht an die Elektrode 3 bewegt, wird der Abstand T gering. Das Werkstück 20 ist an der Elektrode 3 angeordnet.

Der Prozess der in Fig. 2 gezeigten Plasmabehandlung wird mit Bezug zu Fig. 8 be schrieben.

Die erste Vakuumpumpe 21 startet mit dem Evakuieren der Adsorptionslöcher 17 (Zeit punkt 1 in Fig. 8). Wenn der Druck in den Adsorptionslöchern 17 sich auf einen festge legten Druck 1, beispielsweise ungefähr 100 Pa (Zeitpunkt 2), verringert hat, beginnt die zweite Vakuumpumpe 26 mit der Evakuierung der Vakuumkammer 1 (Zeitpunkt 3) und setzt den Betrieb fort bis ein zweiter festgelegter Druck 2, beispielsweise ungefähr 500 Pa, erreicht ist.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird der festgelegte Druck 1 bei einem etwas geringeren Wert als der festgelegte Druck 2 festgesetzt. Der Kontrollbereich 33 steuert so, dass der Druck P1 in den Adsorptionslöchern geringer als der Druck P2 in der Vakuumkammer 1 ist. Und zwar steuert der Kontrollbereich 33 die Vakuumpumpen 21 und 26 so, dass ei ne mittels der ersten Vakuumpumpe 21 erzeugte Adsorptionskraft, die das Werkstück 20 festhält, größer wird als eine mittels der zweiten Vakuumpumpe 26 erzeugte Kraft, die das Werkstück 20 von der Elektrode 3 wegzieht.

Erfindungsgemäß ist das Werkstück 20 sicher an der Elektrode 3 mittels Verwendung einer preisgünstigen Vakuumpumpe befestigt. Wenn jedoch die anziehende Kraft durch die erste Vakuumpumpe 21 geringer als die Vakuumkraft durch die zweite Unterdruck kraft ist, ist das Werkstück 20 nicht auf der Elektrode 3 befestigt und schwebt in der Va kuumkammer 1, wodurch keine stabile Plasmabehandlung durchgeführt werden kann.

Der Druck P1 in den Adsorptionslöchern und der Druck P2 in der Vakuumkammer 1 werden mittels der Druckmessgeräte 31 und 32 überwacht. Der Kontrollbereich 33 steu ert die Vakuumpumpe 21 und 26 jeweils entsprechend dem Wert, der von den Druck messwertgeräten 31 und 32 gemessen wird. Der Kontrollbereich 33 legt ebenfalls die festgelegten Drücke 1 und 2 fest, nimmt Berechnungen vor und beurteilt die Ausführung eines Programms. Schließlich steuert der Kontrollbereich 33 so, dass der Druck P1 in den Adsorptionslöchern 17 auf nicht mehr als 10 Pa reduziert wird.

Davor und anschließend werden Gase zum Erzeugen von Plasma von Gaseinlassöff nungen 9 in der Elektrode 2 zur Elektrode 3 geblasen (Zeitpunkt 4), und eine Hochfre quenzspannung wird an die Elektrode 3 angelegt (Zeitpunkt 4). Somit entsteht zwischen der Elektrode 2 und der Elektrode 3 ein Plasma, und anschließend treffen die erzeugten Ionen physikalisch auf die Oberfläche des Werkstücks 20 und reagieren gleichzeitig chemisch mit dieser. Daher läuft die Plasmabehandlung schneller ab.

Gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine Plasmadichte zwischen der Elekt rode 2 und der Elektrode 3 gesteigert werden, wenn der Abstand T zwischen den Elekt roden auf eine geringe Distanz festgelegt ist. Als Folge wird isotropes Ätzen durchge führt und eine Ätzrate (eine Ätzgeschwindigkeit) ist hoch, und dadurch ist eine ge wünschte Plasmabehandlung in einer kurzen Zeitspanne abgeschlossen. Während des Übergangs vom Zeitpunkt 3 zum Zeitpunkt 4 steigt der Druck P2 an, da die Zufuhr von Gasen zum Erzeugen von Plasma beginnt. Die Plasmabehandlung wird mit der Zufuhr von Gasen während des Übergangs vom Zeitpunkt 5 zum Zeitpunkt 6 durchgeführt, und der Druck P2 in der Vakuumkammer 1 wird im Bereich des Prozessdruckes gehalten.

Wenn die Plasmabehandlung abgeschlossen ist, wird die Zufuhr von Gasen zum Erzeu gen von Plasma beendet (Zeitpunkt 6). Nachdem überprüft ist, dass der Druck P2 den festgelegten Druck 2 erreicht hat und dass Gase zum Erzeugen von Plasma aus der Vakuumkammer 1 abgeführt sind, wird das Ventil 28 geöffnet, um das Vakuum in der Vakuumkammer 1 abzubauen und ein Druck in der Vakuumkammer 1 wird gleich dem Atmosphärendruck (Zeitpunkt 7). Anschließend wird das Ventil 22 geöffnet, um das Va kuum in den Adsorptionslöchern 17 abzubauen und der Druck in den Adsorptionslö chern 17 wird gleich dem Atmosphärendruck (Zeitpunkt 8). Somit wird das Vakuum in Adsorptionslöchern 17 abgebaut, nachdem das Vakuum in der Vakuumkammer 1 abge baut wurde, und das Werkstück 20 löst sich nicht von der Elektrode 3. Der Druck P2 ver ringert sich während des Übergangs vom Zeitpunkt 6 zum Zeitpunkt 7, da die Zufuhr von Gasen zur Erzeugung von Plasma beendet wird.

In einer konventionellen Plasmabehandlungsvorrichtung ist das Werkstück auf der unte ren Elektrode mittels eines statischen Haltemittels befestigt. Das statische Haltemittel ist sehr teuer. Das teure statische Haltemittel hat hohe Kosten zur Folge. In der erfin dungsgemäße Plasmabehandlungsvorrichtung kann eine kostengünstige Vakuumpum pe verwendet werden, um das Werkstück auf der Elektrode 3 durch Steuern der Vor richtung in der oben beschriebenen Weise zu fixieren.

Wenn die Plasmabehandlung abgeschlossen ist, wird der Stab 8 im Zylinder 7 hochge zogen, um die obere Elektrode 2 zu heben, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der Abstand T zwi schen der oberen Elektrode 2 und der unteren Elektrode 3 wird auf einen Abstand er höht, so dass die zwei Elektroden einen Abtransport des Werkstückes 20 nicht stören. Das Fenster 40 wird durch Absenken der Abdeckung 41 mittels Niederdrückens des Stabs 43 des Zylinders 42 geöffnet. Ein Haltekopf 57 ist an der Seite des Fensters 40 angeordnet und wird vom Fenster 40 aus in die Vakuumkammer 1 eingeführt (s. Fig. 4). Der Haltekopf 57 bewegt sich vertikal über die Elektrode 3 und nimmt das Werkstück 20 mittels Vakuumhaftung auf (s. Fig. 5). Der Haltekopf 57 kann sich in den Raumbereich zwischen den Elektroden bewegen und sich in einfacher Weise vertikal in dem Abstand T bewegen. Die Werkstücktransporteinrichtung 50 bewegt den Haltekopf 57 horizontal und vertikal.

Anschließend, wie in Fig. 6 gezeigt ist, bewegt sich der Haltekopf 57 aus der Vakuum kammer 1 heraus und setzt das Werkstück 20 auf einen Aufnahmebereich 58. Anschließend nimmt der Haltekopf 57 ein anderes Werkstück 20 in einem Zuführbereich (nicht gezeigt) auf, bewegt sich in die Vakuumkammer 1 und transportiert das nächste Werkstück 20 auf die Elektrode 3. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wenn sich der Haltekopf 57 aus der Vakuumkammer 1 herausbewegt, hebt sich die Abdeckung 41 und das Fenster 40 schließt sich anschließend. Die Elektrode 2 bewegt sich nach unten und der Abstand T verringert sich in genügender Weise für die Plasmabehandlung. Der Plasmabehand lungsprozess kehrt zu der ersten in Fig. 2 gezeigten Ausgangslage zurück und die oben beschriebenen Betriebsfolgen werden wiederholt.

In der vorliegenden Ausführungsform kann die Plasmabehandlungsvorrichtung viele Arten von Materialien bearbeiten.

Anschließend wird die Plasmabehandlung für die Rückseite (keine Schaltungen auf der Oberfläche) eines Siliciumwafers mit einer Halbleiterschaltung beschrieben. Die Rück seite des Siliciumwafers ist maschinell poliert. Daher tritt eine Spannungsschicht an der Rückseite des Siliciumwafers auf. Da diese Spannungsschicht sich in einer Ver schlechterung der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Siliciumwafers auswirkt, ist es notwendig, die Spannungsschicht durch eine tiefe Ätzung (beispielsweise 5 µm) über der gesamten Rückseite zu entfernen.

In einer herkömmlichen Plasmabehandlungsvorrichtung, die für anisotropes Ätzen ges taltet ist, wird jedoch eine Plasmadichte gering und die Ätzrate ist ebenfalls klein. Daher kann die herkömmliche Plasmabehandlungsvorrichtung nur bedingt oder gar nicht für die Plasmabehandlung eines Siliciumwafers verwendet werden.

In der vorliegenden Ausführungsform wird nach dem Auflegen des Werkstückes auf die Elektrode ein Abstand zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode auf 5 mm bis 15 mm verringert. Folglich wird die Plasmabehandlung mit einer hohen Plasma dichte durchgeführt. Eine Mischung aus SF₆ und He wird als Gas zur Erzeugung von Plasma verwendet. In der erfindungsgemäßen Plasmabehandlungsvorrichtung steigt, wenn eine Plasmadichte durch Verringerung des Abstands zwischen den Elektroden ansteigt und ein isotropes Ätzen mit einer hohen Plasmadichte durchgeführt wird, eine Ätzrate auf 1,0 µm/min bis 2,5 µm/min. Daher kann die Plasmabehandlungsvorrichtung zum Zwecke der Tiefätzung, wie etwa zur Entfernung der Spannungsschicht von dem Wafer, verwendet werden.

Im Stand der Technik, wenn eine Behandlung eines Halbleiters stattfindet, etwa das Ät zen von Wafern, ist der Grad des Vakuums in der Vakuumkammer auf einen extrem ge ringen Wert von ungefähr 1 Pa festgelegt. Folglich wird eine Vakuumpumpe mit hoher Kapazität benötigt. Erfindungsgemäß ist der Druck in der Vakuumkammer auf einen ex trem hohen Druck etwa 1000 Pa bis 3000 Pa im Vergleich zur konventionellen Plasma behandlungsvorrichtung festgelegt. Daher kann eine kleinere Vakuumpumpe mit gerin gerer Kapazität verwendet werden und das Anheben einer Plasmadichte kann ferner zu einem Hochgeschwindigkeitsätzen führen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, erhöht sich eine Ätzrate durch Verringerung eines Ab stands zwischen einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode während der Plasmabehandlung. Wenn das Werkstück zu einem Raumbereich zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode transportiert oder von diesem weg bewegt wird, nachdem die Plasmabehandlung abgeschlossen ist, wird der Abstand zwischen den beiden Elektroden erweitert. Daher kann eine gewünschte Plasmabehandlung mit einer hohen Ätzrate in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt werden. Ferner kann das Werk stück in einfacher Weise in den bzw. von dem Raumbereich zwischen der oberen Elekt rode und der unteren Elektrode mittels einer Werkstücktransporteinrichtung, etwa einem Haltekopf, transportiert bzw. abtransportiert werden. Ferner kann eine Plasmadichte ge steigert werden und die Ätzrate kann durch Verringern des Abstandes zwischen der o beren Elektrode und der unteren Elektrode erhöht werden. Dies ist besonders vorteilhaft in einer Plasmabehandlungsvorrichtung, in der eine Tiefenätzung zum Entfernen der Spannungsschicht benötigt wird. Das Werkstück kann sicher an der Elektrode mittels ei ner kostengünstigen Evakuiereinrichtung fixiert werden, folglich kann eine stabile Plas mabehandlung durchgeführt werden.

Figurenbeschreibung

Fig.

8

10

Druck (Pa)

11

Beginn der Gaszufuhr

12

Beendigung der Gaszufuhr

13

Plasmabearbeitung mit Gaszufuhr

14

Normaldruck

15

Druckbereich für den Prozess

16

Festgelegter Druck

1

17

Festgelegter Druck

2

18

Zeit

Claims

1. Plasmabehandlungsvorrichtung mit:

a) einer Vakuumkammer;
b) einer oberen Elektrode (2) und einer unteren Elektrode (3), die in der Vaku umkammer (1) angeordnet sind;
c) einer Hochfrequenzversorgungseinheit (16), die eine Hochfrequenzspannung zwischen die obere Elektrode (2) und die untere Elektrode (3) anlegt;
d) einer Abstandsjustiereinrichtung (7) zum Justieren eines Abstands zwischen der oberen Elektrode (2) und der unteren Elektrode (3);
e) einer Werkstücktransporteinrichtung (50) einschließlich einer Werkstückhalte einrichtung (57) zum Transportieren eines Werkstücks (20) zu und von einem Raumbereich zwischen der oberen Elektrode (2) und der unteren Elektrode (3); und
f) einer Gaszuführeinrichtung (9) zum Zuführen von Plasma-erzeugendem Gas in die Vakuumkammer (1).

wobei die Abstandsjustiereinrichtung (7) so ausgebildet ist, dass der Abstand vergrößert ist, wenn die Halteeinrichtung (50) sich in den Raumbereich bewegt, und der Abstand während einer Plasmabehandlung verringert ist.

2. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand wäh rend einer Plasmabehandlung bei 5 mm bis 15 mm liegt.

3. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die untere Elektrode (3) eine Halteeinrichtung umfasst, die das Werkstück (20) hält.

4. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die in der unteren Elektrode (3) angeordnete Halteeinrichtung Adsorptionslöcher (17) umfasst.

5. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst:

a) Adsorptionslöcher (17) zur Vakuumhaftung in der unteren Elektrode (3);
b) eine erste Evakuiereinrichtung (21) zum Evakuieren der Adsorptionslöcher (17);
c) eine zweite Evakuiereinrichtung (26) zum Evakuieren der Vakuumkammer (1); und
d) einen Kontrollbereich,

wobei der Kontrollbereich ausgebildet ist, die erste Evakuiereinrichtung (21) und die zweite Evakuiereinrichtung (26) zu steuern, um einen Druck während der Plasmabehandlung in den Adsorptionslöchern (17) geringer als einen Druck in der Vakuumkammer (1) zu halten.

6. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenz versorgungseinheit (16) mit der unteren Elektrode (3) verbunden ist.

7. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Frequenz der Hochfrequenzspannung 13,56 MHz beträgt.

8. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Gasauslassöffnun gen (9) an einer unteren Oberfläche der oberen Elektrode (2) gebildet sind.

9. Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Druck in der Vakuumkammer (1) während einer Plasmabehandlung auf einen Druck von 1000 Pa bis 3000 Pa festgelegt ist.

10. Verfahren zur Plasmabehandlung mit den Schritten:

a) Vergrößern eines Abstands zwischen einer oberen Elektrode (2) und einer unteren Elektrode (3) in einer Vakuumkammer (1) und Zuführen eines Werkstü ckes (20) zu der unteren Elektrode (3);
b) Verringern des Abstandes;
c) Evakuieren der Vakuumkammer (1);
d) Plasmabehandeln des Werkstücks (20) mit Plasma, das nach Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der oberen Elektrode (2) und der unteren E lektrode (3) erzeugt wird;
e) Beenden der Erzeugung von Plasma und Belüften der Vakuumkammer (1) bis zum Atmosphärendruck; und
f) Vergrößern des Abstands und Abtransportieren des Werkstücks (20) aus der Vakuumkammer (1).

11. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei der Abstand für die Plasmabehandlung auf 5 mm bis 15 mm eingestellt wird.

12. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei die Adsorpti onslöcher (17) auf einem geringeren Druck als ein Druck in der Vakuumkammer (1) gehalten werden.

13. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei die Behandlung mit einer Frequenz von 13,56 MHz erfolgt.

14. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei Gase von der unteren Oberfläche der oberen Elektrode (2) während der Plasmabehandlung ausströmen.

15. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei das Werkstück (20) mittels einer isotropen Ätzung behandelt wird.

16. Verfahren zur Plasmabehandlung nach Anspruch 10, wobei der Druck in der Vakuumkammer (1) für die Plasmabehandlung auf 1000 Pa bis 3000 Pa einge stellt wird.