DE10143718A1 - Mounting device for wafer in plasma etching plant has sealant introduced into free space between wafer and electrode - Google Patents
Mounting device for wafer in plasma etching plant has sealant introduced into free space between wafer and electrodeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verschlußelement für eine Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 9 und eine Plasmaätzanlage mit einer Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 10. The invention relates to a storage device according to the Preamble of claim 1, a closure element for a Storage device according to claim 9 and a plasma etching system with a storage device according to claim 10.
Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen werden Wafer häufig in Plasmaätzanlagen bearbeitet. Dabei werden die Wafer auf einer Unterlage gelagert, in der auch eine Elektrode (Chuck) angeordnet ist. In the manufacture of semiconductor devices, wafers often processed in plasma etching systems. The Wafers stored on a base in which one Electrode (chuck) is arranged.
Zusammen mit einer weiteren Elektrode wird mit einer Hochfrequenzspannungsquelle ein Plasma erzeugt, durch das Strukturen für Halbleiter-Bauelemente auf den Wafern geätzt werden können. Together with another electrode, a High frequency voltage source generates a plasma through which Structures for semiconductor devices etched on the wafers can be.
Bei einer solchen Anlage werden die Wafer in der Regel von einem elektrostatischen Chuck (ESC) gehalten, der wiederum mechanisch mit der Elektrode verbunden ist. In such a system, the wafers are usually from an electrostatic chuck (ESC), which in turn is mechanically connected to the electrode.
Ein Abdeckring (auch "focus ring" genannt) deckt metallische Teile der Elektrode gegenüber dem Plasma ab. Dadurch soll verhindert werden, dass die metallischen Teile der Elektrode durch das Plasma geätzt werden. Durch diese unbeabsichtigte Ätzung würde die Plasmaätzkammer durch metallische Partikel kontaminiert werden. Auch dient der Abdeckring der Homogenisierung der Ätzrate, da er für einen gleichmäßigen Abschluß der Elektrode zum Plasma hin sorgt. A cover ring (also called "focus ring") covers metallic Parts of the electrode facing the plasma. This is supposed to prevent the metallic parts of the electrode be etched by the plasma. Through this unintentional The plasma etching chamber would be etched by metallic particles be contaminated. The cover ring also serves Homogenization of the etching rate because it is for a uniform Completion of the electrode to the plasma ensures.
Dabei ist der Abdeckring in der Regel so ausgebildet, dass in der Bearbeitungsposition des Wafers (d. h. in der Position, in der eine Ätzung stattfindet) ein Spalt als Freiraum zum Wafer bestehen bleibt. Dies ist notwendig, da die Positioniergenauigkeit von Wafer-Handlingsystemen, die z. B. Wafer auf Unterlagen (d. h. meist dem elektrostatischen Chuck) absetzen, beschränkt ist. The cover ring is usually designed so that in the processing position of the wafer (i.e. in the position in which an etching takes place) a gap as free space for Wafer remains. This is necessary because the Positioning accuracy of wafer handling systems that e.g. B. Wafer on substrates (i.e. mostly the electrostatic chuck) discontinue is limited.
Weiterhin bildet sich ein Freiraum unterhalb des Wafers, da dieser über den elektrostatischen Chuck ragt. Furthermore, a free space is formed below the wafer, because this protrudes above the electrostatic chuck.
In dem Freiraum zwischen Wafer und Abdeckring bzw. im Freiraum unterhalb des Wafers kann es zu einer unerwünschten Zündung des Plasmas kommen. Dabei kommt es vor, dass unterhalb oder am Waferrand unkontrolliert Silizium geätzt wird und sogenanntes "black silicon" entsteht. Auch kann es zu Entladungen im Bereich des Randes des elektrostatischen Chucks oder neben dem elektrostatischen Chuck kommen; dem sogenannten "arcing". Auch wird der Waferrand bei einer solchen Ausgestaltung thermisch erheblich belastet. In the space between the wafer and cover ring or in Clearance below the wafer can lead to an undesirable one Ignition of the plasma is coming. It happens that Uncontrolled etching of silicon below or at the edge of the wafer and so-called "black silicon" is created. It can too to discharge in the area of the edge of the electrostatic Chucks or come alongside the electrostatic chuck; the so-called "arcing". Also the wafer edge at one such design is thermally significantly stressed.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerungsvorrichtung, ein Verschlußelement zur Verwendung in einer Lagerungsvorrichtung und eine Plasmaätzanlage zu schaffen, um ein unkontrolliertes Entladen des Plasmas zu verringern. The present invention has for its object a Storage device, a closure element for use in a storage device and a plasma etching system create an uncontrolled discharge of the plasma too reduce.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a Storage device with the features of claim 1 solved.
Durch die Anordnung eines Verschlußelementes in einem Freiraum zwischen einem Wafer, einen den Wafer umgebenden Abdeckring, einem elektrostatischen Chuck und/oder einer Elektrode wird ein Kontakt zwischen der Elektrode und dem Plasma verhindert. Damit kann sich das Plasma nicht unkontrolliert unterhalb des Wafers entzünden. By arranging a closure element in one Free space between a wafer, one surrounding the wafer Cover ring, an electrostatic chuck and / or one There is a contact between the electrode and the electrode Prevents plasma. So the plasma can not ignite uncontrollably below the wafer.
Die thermische Belastung des Wafers wird vorteilhafterweise dadurch verringert, dass das Verschlußelement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Wafer und Elektrode herstellt. Die Stromdichten im Wafer, und damit die thermischen Belastungen werden damit gesenkt. The thermal load on the wafer is advantageously thereby reduced that the closure element electrically conductive connection between wafer and electrode manufactures. The current densities in the wafer, and thus the thermal loads are thereby reduced.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verschlußelement ein Leitungsmittel aus elektrisch leitfähigem Material oder Halbleitermaterial aufweist oder aus leitfähigem Material oder Halbleitermaterial besteht. It is advantageous if the closure element Conduction means made of electrically conductive material or Has semiconductor material or made of conductive material or semiconductor material.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung ist das Verschlußelement als Silizium-Insert im Abdeckring ausgebildet. In a further advantageous embodiment of the Storage device according to the invention Closure element as silicon insert in the cover ring educated.
Vorteilhafterweise dient eine Vorrichtung zur Aufbringung einer mechanischen Kraft zwischen dem Verschlußelement und dem Wafer und/oder der Elektrode einer verbesserten Dichtwirkung. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die mechanische Kraft so ausgebildet ist, dass noch eine ausreichende Haltekraft durch den elektrostatischen Chuck ausgeübt wird. Eine relativ einfache Konstruktion besteht darin, dass die Kraft durch mindestens ein elastisches Element, insbesondere mindestens ein Federelement hervorgerufen wird. A device is advantageously used for application a mechanical force between the closure element and the wafer and / or the electrode of an improved one Sealing effect. It is advantageous if the mechanical Force is designed to be sufficient Holding force is exerted by the electrostatic chuck. A relatively simple construction is that the force from at least one elastic element, in particular at least one spring element is caused.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn das Verschlußelement durch mindestens eine mechanische, elektrische, elektromechanische, hydraulische und/oder pneumatische Vorrichtung in Richtung des Wafers gedrückt wird. It can also be advantageous if the closure element by at least one mechanical, electrical, electromechanical, hydraulic and / or pneumatic Device is pressed in the direction of the wafer.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verschlußelement zur Verwendung in einer Lagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 und eine Plasmaätzanlage mit einer Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. The task is also through a closure element Use in a storage device according to claim 9 and a plasma etching system with a storage device Claim 10 solved.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to the Figures of the drawings on several embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer vorbekannten Anordnung; Fig. 1 is a schematic sectional view of a previously known arrangement;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung; Fig. 2 is a schematic sectional view of a first embodiment of the storage device according to the invention;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung; Fig. 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of the storage device according to the invention;
Fig. 4 ein Simulationsergebnis für einen Abdeckring mit einem SiO2-Insert; Fig. 4 is a simulation result for a cover ring with a SiO 2 -Insert;
Fig. 5 ein Simulationsergebnis für einen Abdeckring mit einem SiO2-Insert und einem leitenden Kontakt mit einem Wafer. Fig. 5 shows a simulation result for a cover ring with a SiO 2 -Insert and a conductive contact with a wafer.
In Fig. 1 ist der äußere Rand einer drehsymmetrischen Lagerungsvorrichtung für einen Wafer 1 in einer Plasmaätzanlage dargestellt. Manchmal sind in einer Plasmaätzanlage eine Vielzahl solcher Lagerungsvorrichtungen für Wafer angeordnet, so dass viele Wafer parallel mit Plasma 20 geätzt werden können. In Fig. 1, the outer edge is shown a rotationally symmetrical bearing device for a wafer 1 in a plasma etching system. Sometimes a plurality of such wafer storage devices are arranged in a plasma etching system, so that many wafers can be etched in parallel with plasma 20 .
Der Wafer 1 wird von einem elektrostatischen Chuck 4 gehalten, der auf der Elektrode 3 (auch "Chuck" genannt) liegt. The wafer 1 is held by an electrostatic chuck 4 which lies on the electrode 3 (also called "chuck").
Der im wesentlichen runde Wafer 1 wird an seinem Umfang von einem Abdeckring 2 umgeben, der Plasma 20 von der Elektrode 3 fernhalten soll. The essentially round wafer 1 is surrounded on its periphery by a cover ring 2 , which is intended to keep plasma 20 away from the electrode 3 .
Zwischen dem Wafer 1, dem Abdeckring 2, dem elektrostatischen Chuck 4 und der Elektrode 3 existiert ein Freiraum 11. Dieser Freiraum 11 entsteht, da der Wafer 1 rings etwas über den elektrostatischen Chuck 4 hinausragt, so dass sich unterhalb des Wafers 1 ein Teil des Freiraums 11 bildet. Ein weiterer Teil des Freiraums 11 bildet sich aufgrund des Spaltes zwischen Wafer 1 und Abdeckring 2. There is a free space 11 between the wafer 1 , the cover ring 2 , the electrostatic chuck 4 and the electrode 3 . This free space 11 arises because the wafer 1 protrudes slightly beyond the electrostatic chuck 4 , so that part of the free space 11 is formed below the wafer 1 . Another part of the free space 11 is formed due to the gap between the wafer 1 and the cover ring 2 .
Der Freiraum 11 wird in allen Figuren zur Verdeutlichung durch eine besonders dichte Schraffierung hervorgehoben, was nicht bedeutet, dass dieser Freiraum 11 mit einem festen Material ausgefüllt ist. The clearance 11 is highlighted in all figures for clarification by a particularly dense hatching, which does not mean that this clearance 11 is filled with a solid material.
Das Plasma 20 kann in diesen Freiraum 11 eindringen und sich entzünden. Dies kann dann zu Kontamination der Ätzkammer und zu einer erhöhten thermischen Belastung des Wafers 1 führen. The plasma 20 can penetrate into this free space 11 and ignite. This can then lead to contamination of the etching chamber and to an increased thermal load on the wafer 1 .
Dies wird durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung verhindert, die in Fig. 2 dargestellt ist. This is prevented by a first embodiment of the storage device according to the invention, which is shown in FIG. 2.
Diese Ausführungsform weist grundsätzlich den gleichen Aufbau auf, wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, so dass auf diese Beschreibung Bezug genommen werden kann. This embodiment basically has the same structure as the device shown in FIG. 1, so that reference can be made to this description.
Allerdings weist die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 2 ein Verschlußelement 10 auf, das den durchgehenden Freiraum 11 (siehe Fig. 1) zwischen Plasma 20 und Elektrode 3 teilweise ausfüllt. However, the device according to the invention according to FIG. 2 has a closure element 10 which partially fills the continuous free space 11 (see FIG. 1) between plasma 20 and electrode 3 .
Das ringförmige Verschlußelement 10 wird dabei im Freiraum 11 unterhalb des Wafers 1 angeordnet, so dass der Wafer 1 oben auf dem Verschlußelement 10 aufliegt. An den Innen- und Außenrändern stösst das Verschlußelement 10 an die Elektrode 3 bzw. den Abdeckring 2 an. Der Freiraum 11 wird durch das Verschlußelement 10 teilweise ausgefüllt, so dass nun zwei Räume 12', 12" vorliegen, in denen die Neigung zum Zünden des Plasmas 20 geringer geworden ist. The annular closure element 10 is arranged in the free space 11 below the wafer 1 , so that the wafer 1 rests on the closure element 10 at the top. At the inner and outer edges, the closure element 10 abuts the electrode 3 or the cover ring 2 . The free space 11 is partially filled by the closure element 10 , so that there are now two spaces 12 ′, 12 ″ in which the tendency to ignite the plasma 20 has decreased.
Unterhalb des Verschlußelementes 10 sind Federelemente 5 als Vorrichtungen zur Aufbringung einer mechanischen Kraft angeordnet. Diese drücken das Verschlußelement 10 gleichmäßig nach oben gegen den Wafer 1, so dass eine im wesentlichen dichtende Wirkung in diesem Bereich entsteht. Dabei ist die Federkonstante der Federelemente 5 so auf die Haltekraft des elektrostatischen Chucks 4 abgestimmt, dass der Wafer 1 nicht abhebt; es entsteht eine Selbstjustierung. Below the closure element 10 , spring elements 5 are arranged as devices for applying a mechanical force. These press the closure element 10 evenly upwards against the wafer 1 , so that an essentially sealing effect is produced in this area. The spring constant of the spring elements 5 is matched to the holding force of the electrostatic chuck 4 in such a way that the wafer 1 does not lift off; there is a self-adjustment.
In alternativen Ausgestaltungen sind die Federelemente 5 oberhalb des Verschlußelementes 10 oder seitlich des Verschußelementes 10 angeordnet. In alternative configurations, the spring elements 5 are arranged above the closure element 10 or laterally of the closure element 10 .
Das Verschlußelement 10 ist hier als Silizium-Insert in einen SiO2 Abdeckring ausgebildet. Durch das Verschlußelement 10 entsteht eine zusätzliche leitende Verbindung zwischen Wafer 1 und der Elektrode 3. Alternativ ist nicht das gesamte Verschlußelement 10 aus einem leitenden oder halbleitenden Material ausgebildet, sondern ist nur ein Teil als leitendes Mittel ausgebildet. The closure element 10 is formed here as a silicon insert in an SiO 2 cover ring. The closure element 10 creates an additional conductive connection between the wafer 1 and the electrode 3 . Alternatively, the entire closure element 10 is not formed from a conductive or semiconductive material, but rather only a part is formed as a conductive means.
In Fig. 3 wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung dargestellt. In Fig. 3 shows a second embodiment of the storage device of the invention is illustrated.
Auch diese Ausführungsform weist ein Verschlußelement 10 auf, das das Entstehen eines Freiraums unterhalb des Wafers 1 verhindert. This embodiment also has a closure element 10 which prevents the formation of a free space below the wafer 1 .
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird das Verschlußelement 10 mittels einer mechanischen Vorrichtung 6 in Gestalt eines hier nur schematisch dargestellten Pins gegen den Wafer 1 gedrückt. Die Pins 6 sind dabei rings unterhalb des Verschlußelementes 10 angeordnet. Die Pins 6 können in z. B. in konzentrischen Kreisen unterhalb des Verschlußelementes 10 anordnet sein, um ein gleichmäßiges Andrücken an den Wafer 1 zu ermöglichen. Die Kraft, mit der die Pins 6 gegen das Verschlußelement 10 drücken ist dabei auf die Haltewirkung des elektrostatischen Chucks 4 abgestimmt, d. h. der Wafer 1 wird noch sicher gehalten. In contrast to the first embodiment according to FIG. 2, the closure element 10 is pressed against the wafer 1 by means of a mechanical device 6 in the form of a pin, which is only shown schematically here. The pins 6 are arranged around below the closure element 10 . The pins 6 can in z. B. be arranged in concentric circles below the closure element 10 to enable a uniform pressing on the wafer 1 . The force with which the pins 6 press against the closure element 10 is matched to the holding effect of the electrostatic chuck 4 , ie the wafer 1 is still held securely.
Die Kraft auf die Pins 6 kann z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch aufgebracht werden. The force on pins 6 can e.g. B. be applied pneumatically, hydraulically or electrically.
In Fig. 4 und 5 werden Simulationsergebnisse dargestellt, die die Wirkung der Erfindung zeigen sollen. Dabei handelt es sich um die Simulation der hochfrequenten Ströme im Bereich des Randes des Wafers. In Figs. 4 and 5 simulation results are presented which are intended to show the effect of the invention. This is the simulation of the high-frequency currents in the area of the edge of the wafer.
Dazu wird in Fig. 4 und 5 ein Ausschnitt des Waferrandes dargestellt, wobei zur Verdeutlichung der Wafer 1, die Elektrode 3, das Verschlußelement 10 und der Abdeckring 2 gekennzeichnet sind. For this purpose, a section of the wafer edge is shown in FIGS . 4 and 5, with the wafer 1 , the electrode 3 , the closure element 10 and the cover ring 2 being identified for clarification.
In Fig. 4 wird ein Silizium-Insert betrachtet, das im SiO2 Abdeckring 2 eingelassen ist. Zwischen dem oberen Rand des Verschlußelementes 10 und dem unteren Rand des Wafers 1 liegt ein Zwischenraum. In FIG. 4, a silicon insert is considered, which is embedded in the SiO 2 cover ring 2. There is a gap between the upper edge of the closure element 10 and the lower edge of the wafer 1 .
Dabei treten im Bereich des überstehenden Randes des Wafers 1 die maximalen Hochfrequenz Ströme auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird hier nur der maximale Wert von 0,325 A/cm2 angegeben. Die Bereiche niedrigerer Stromdichte sind durch Linien angedeutet. The maximum high-frequency currents occur in the region of the protruding edge of the wafer 1 . For reasons of clarity, only the maximum value of 0.325 A / cm 2 is given here. The areas of lower current density are indicated by lines.
Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung wird keine leitende Verbindung zwischen Elektrode 3 und Wafer 1 hergestellt. In this embodiment of the storage device according to the invention, no conductive connection is made between the electrode 3 and the wafer 1 .
Daher muss der gesamte über dem Rand des Wafers 1 "eingefangene" Hochfrequenzstrom über die untere Ecke am Chuck abfließen. Die mit der hohen Stromdichte verbundene Dissipation im Wafer 1 führt zu einer zu einer relativ hohen thermischen Beanspruchung. Therefore, all of the high-frequency current "captured" over the edge of the wafer 1 must flow out via the lower corner of the chuck. The dissipation in the wafer 1 associated with the high current density leads to a relatively high thermal stress.
In Fig. 5 wird eine Ausführungsform simuliert, die im wesentlichen den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen entspricht. An embodiment is simulated in FIG. 5 which essentially corresponds to the embodiments shown in FIGS. 2 and 3.
Das Verschlußelement 10 stellt hierbei einen leitenden Kontakt zwischen Wafer 1 und Elektrode 3 her. Die maximale Stromdichte ist auf 0.08 A/cm2 gefallen. Dies führt zu einer wesentlich geringeren thermischen Belastung des Wafers. The closure element 10 produces a conductive contact between the wafer 1 and the electrode 3 . The maximum current density has dropped to 0.08 A / cm 2 . This leads to a significantly lower thermal load on the wafer.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der
erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Bezugszeichenliste
1 Wafer
2 Abdeckring (focus ring)
3 Elektrode (chuck)
4 Elektrostatischer Chuck
5 Federelement
6 Mechanische Vorrichtung
10 Verschlußelement
11 Freiraum
12 Raum (entstanden durch Einfügung des Verschlußelementes)
20 Plasma
The embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the bearing device according to the invention even in the case of fundamentally different types. LIST OF REFERENCES 1 wafer
2 cover ring (focus ring)
3 electrode (chuck)
4 Electrostatic chuck
5 spring element
6 Mechanical device
10 closure element
11 free space
12 space (created by inserting the closure element)
20 plasma
Claims (10)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001143718 DE10143718A1 (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Mounting device for wafer in plasma etching plant has sealant introduced into free space between wafer and electrode |
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Publications (1)
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ID=7697939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2001143718 Ceased DE10143718A1 (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Mounting device for wafer in plasma etching plant has sealant introduced into free space between wafer and electrode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |