DE19808206A1

DE19808206A1 - Waferbehandlung

Info

Publication number: DE19808206A1
Application number: DE19808206A
Authority: DE
Inventors: Gesche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-02

Description

Gegenstand der Anmeldung, Anwendungsbereiche

Die Behandlung von Wafern für die (Mikro)elektronikfertigung mittels Niederdruck- Gasentladungen gehört seit Jahren zu den Standard-Produktionstechniken. Wich tige Prozeßschritte sind hierbei die Entfernung von Lacken durch Veraschung und das Ätzen von Oberflächen. Mit der Vergrößerung der Wafer auf 300 mm Durch messer treten Probleme der Skalierung und der Homogenität auf. Weiterhin führen in jüngerer Zeit neue Entwicklungen auf dem Gebiet des Packaging (Ball Grid Arrays, Flip-Chip) zu neuen, erweiterten Anforderungen, zum Beispiel das Reinigen von leitfähigen Flächen oder die Entfernung von Lacken auf der Waferrückseite ohne Schädigung der Wafervorderseite.

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine neue Vorrichtung, die das Ko sten/Nutzenverhältnis bei herkömmlichen Wafer-Ashprozessen wesentlich verbes sert, die Skalierbarkeit auf größere Wafer vereinfacht und die Erfüllung spezieller Anforderungen aus dem Bereich des Packaging ermöglicht.

Stand der Technik

Zum Ätzen von Wafern wird überwiegend das Reaktive Ionenätzen (RIE) verwen det, dessen Prinzip in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Wafer (1) liegt auf einer Elektrode (2), die innerhalb einer Vakuumkammer (3) mit hochfrequenter elektrischer Energie beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine Niederdruck-Gasentladung (Plasma) er zeugt, in der die eingelassenen Prozeßgase aktiviert werden. Diese Spezies ge langen zusammen mit beschleunigten Ionen auf die Waferoberfläche und erzielen die gewünschten chemischen und physikalischen Wirkungen. Ein weiteres Verfah ren mit Plattenreaktoren ist das Plasmaätzen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist und häufig zum Entfernen von Lacken verwendet wird. Hier liegt der Wafer auf Masse potential, die elektrische Energie wird einer Elektrode (2) zugeführt. Bei dieser An ordnung dominiert wegen des geringen Ionenbeschusses die chemische Wirkung.

Bei diesen beiden Single-Wafer-Anordnungen wird nur die Waferoberseite behan delt. Falls die Rückseite behandelt werden soll, liegt der Wafer mit der aktiven Seite auf der Auflage und den Handlingeinrichtungen, was zur Vermeidung von Schäden hier ein neues, aufwendigen Design erfordern würde.

Da beide Anordnungen nur einen Wafer zu einer Zeit behandeln können, ist der Durchsatz gering, was zu hohen Stückkosten führt. Produktionsanlagen werden meist mit automatischen Handlingsystemen ausgerüstet, was die Investitionen in die Höhe treibt. Für einfachere Aufgaben wird daher oft eine Batchanlage verwen det (Fig. 3). Hier werden mehrere Wafer gleichzeitig prozessiert, die mit einer Kas sette oder einem Quarzboot in die Anlage eingebracht werden. Das Plasma wird mittels einer HF- oder Mikrowelleneinkopplung erzeugt, die reaktives Spezies ge langen auf die Waferoberfläche und erzeugen die gewünschte Wirkung. Diese Anlagen sind preisgünstig und arbeiten wirtschaftlich. Die Prozeßführung ist jedoch eingeschränkt, wodurch nur wenige Anwendungen möglich sind. Die Vergrößerung der Waferabmessungen führt hier zu Homogenitätsproblemen. Eine selektive Be handlung einer Waferseite ist nicht möglich.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Problematik durch eine Anordnung gelöst, wie sie in Bild 4 dargestellt ist. Die Wafer (1) werden im Batch in einer Kassette, einem Quarzboot oder einem ähnlichen Halter in die Vakuumkammer (3) eingebracht.

Hier befindet sich eine bewegliche Anordnung aus Elektrodenplatten (4, 5), die zwi schen die Wafer gebracht werden. Diese Elektroden können über die Anschlüsse A und B mit elektrischen Versorgungen verbunden werden. Die Elektroden haben jeweils zueinander einen kleinen Abstand, der unterhalb des Dunkelraumabstan des liegt, die Elektrode (5) befindet sich ebenfalls jeweils in einem entsprechend kleinem Abstand zum Wafer, ohne diesen zu berühren.

Die Waferkassette wird vorteilhafterweise leicht geneigt angeordnet, dadurch lie gen die Wafer definiert auf jeweils einer Seite der Kassettenaufnahmen an.

Wird jetzt eine elektrische Versorgung, üblicherweise mit Hochfrequenz, an die Elektroden gelegt so bildet sich jeweils im Raum zwischen den Elektroden (4) und den Wafern (1) ein Plasma aus. Es entsteht im Prinzip ein Stapel aus Plattenreak toren. Wird A mit HF und B mit Masse verbunden, so liegt der RIE-Typ vor, wenn A mit Masse und B mit HF verbunden wird, so handelt es sich um Plasmaätzen.

Der Abstand der Wafer in der Kassette ist hierfür groß genug zu wählen.

Die Gaszuführung kann z. B. über Hohlräume in den Elektrodenplatten erfolgen, für die Gasverteilung werden in diesem Fall vorteilhafterweise Austrittsbohrungen in den Elektrodenplatten (4) vorgesehen, mit deren Anordnung die Verteilung opti miert werden kann.

Zum Be- und Entladen werden die Elektroden (4, 5) aus dem Waferbereich heraus verschoben, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Jetzt können die Wafer komplett mit der Kassette entnommen werden, worauf eine neue Kassette beladen wird.

Diese Anordnung kombiniert weitgehend die Vorteile eines Plattenreaktors mit de nen einer Batchanlage:
Gleichzeitige Behandlung mehrerer Wafer in einer Kassette
Geringe Kosten
Einfache und billige Beladung mit Kassette
Gute Homogenität durch Elektroden und Gasverteilungskontrolle
Prozeßführung ähnlich wie beim Plattenreaktor

Weiterhin ist es möglich, definiert eine Waferseite selektiv zu behandeln ohne die andere Seite zu beschädigen, da keine Berührung erfolgt und das Plasma auf der der Elektrode (5) zugewandten Seite im geringen Abstand abgeschirmt wird.

Claims

1. Anordnung und Verfahren zur Behandlung von Wafern oder ähnlichen Sub straten mittels Niederdruck-Gasentladung, dadurch gekennzeichnet, daß meh rere Substrate in einer Vakuumkammer in einem Abstand zueinander ange ordnet sind und daß sich während des Prozesses zwischen den Substraten Elektrodenplatten befinden, die zum Be- und Entladen aus dem Bereich der Substrate herausbewegt werden können.

2. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate in einer Kassette eingebracht werden.

3. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate leicht geneigt angeordnet sind.

4. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Substraten jeweils zwei Elektrodenplatten befinden.

5. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Substrates jeweils ein größerer Abstand zur Elektrodenplatte zur Ausbildung des Plasmas vorgesehen ist und alle anderen Abstände so klein gewählt werden, das zwischen ihnen aufgrund des Dunkelraumeffektes keine Plasmaausbildung möglich ist.

6. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Zuführung von Prozeßgas durch Öffnungen in den Elektrodenplatten erfolgt.

7. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnung und Verfahren zum Entfernen von Lacken (Veraschen, Strippen) angewendet werden.

8. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnung und Verfahren zum Behandeln von Waferrückseiten verwendet werden.

9. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnung und Verfahren zum Reinigen von Wafern verwendet werden.

10. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Kontaktierungsstellen gereinigt werden.

11. Anordnung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnung und Verfahren zum Ätzen von Wafern verwendet werden.