DE10296932T5

DE10296932T5 - Plasmabehandlungeinrichtung und Plasmabehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE10296932T5
Application number: DE10296932T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Arita; Tetsuhiro Kasuga Iwai; Junichi Tosu Terayama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-10-14
Also published as: KR100890790B1; US20050279459A1; AU2002326159A1; TW575923B; US20030037882A1; WO2003019618A3; KR20040028779A; US6921720B2; CN1249777C; CN1516890A; WO2003019618A2

Abstract

Plasmabehandlungseinrichtung zur Durchführung einer Plasmabehandlung über einem Halbleitersubstrat, das auf einer Oberfläche eine Isolierschicht aufweist, wobei vorgesehen sind:
ein Substratmontageabschnitt, der mit einer Montageoberfläche versehen ist, die einen Leiter aufweist, der zumindest teilweise freiliegt, und zum Montieren des Halbleitersubstrats so dient, dass eine Isolierschichtseite zu der Montageoberfläche gedreht ist;
eine elektrostatische Anziehungsvorrichtung zum Haltern des Halbleitersubstrats auf der Montageoberfläche durch elektrostatische Anziehung; und
eine Plasmaerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas, um das auf der Montageoberfläche montierte Halbleitersubstrat zu behandeln,
wobei die Isolierschicht des Halbleitersubstrats als Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung eingesetzt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasmabehandlungseinrichtung und ein Plasmabehandlungsverfahren, bei welchen eine Plasmabehandlung über einem Halbleitersubstrat wie beispielsweise einem Siliziumwafer durchgeführt wird.
Technischer Hintergrund
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers, der in einem Halbleiterbauelement verwendet werden soll, wird ein Verdünnungsvorgang zur Verringerung der Dicke eines Substrats mit einer Verringerung der Dicke des Halbleiterbauelements durchgeführt. Der Verdünnungsvorgang wird dadurch durchgeführt, dass ein Schaltungsmuster auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats ausgebildet wird, und dann mechanisch die Rückseite einer Schaltungsausbildungsoberfläche poliert wird. Es wird eine Plasmabehandlung durchgeführt, um durch Ätzen eine beschädigte Schicht zu entfernen, die auf der polierten Oberfläche des Siliziumsubstrats durch das mechanische Polieren erzeugt wurde, nach dem Poliervorgang.
Bei der Plasmabehandlung wird der Siliziumwafer in solcher Ausrichtung gehalten, dass eine zu bearbeitende Oberfläche (eine rückwärtige Oberfläche) nach oben gedreht ist. Aus diesem Grund wird der Siliziumwafer in solche Ausrichtung gehalten, dass die Schaltungsausbildungsoberfläche zur Montageoberfläche eines Substratmontageabschnitts gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein schützendes Band auf die Schaltungsausbildungsoberfläche aufgebracht, um zu verhindern, dass eine Schaltung infolge einer direkten Berührung mit der Montageoberfläche beschädigt wird.
Als Verfahren zum Haltern des Siliziumwafers ist ein Verfahren bekannt, welches elektrostatische Anziehung einsetzt. Bei diesem Verfahren wird der Siliziumwafer auf einem Substratmontageabschnitt angebracht, bei welchem die Oberfläche eines Leiters mit einer dünnen Isolierschicht beschichtet ist, wird eine Gleichspannung an den Leiter angelegt, um die Oberfläche des Substratmontageabschnitts als elektrostatische Anziehungsoberfläche auszubilden, und wirkt eine Coulomb-Kraft zwischen dem Siliziumwafer und dem Leiter ein, der unter der Isolierschicht vorgesehen ist, wodurch der Siliziumwafer in dem Substratmontageabschnitt gehaltert wird.
In jenem Fall, in welchem der Siliziumwafer, auf welchen das schützende Band aufgebracht wurde, durch die elektrostatische Anziehung gehalten wird, wirkt die Coulomb-Kraft über das isolierende, schützende Band ein, das zusätzlich zu der Isolierschicht vorgesehen ist. Verglichen mit jenem Fall, in welchem der Siliziumwafer direkt mit der elektrostatischen Anziehungsoberfläche verbunden wird, ohne das schützende Band, ist daher die elektrostatische Anziehungskraft klein, und kann in einigen Fällen keine ausreichende Haltekraft erzielt werden. Auch in jenem Fall, in welchem eine Harzschicht zur Abdichtung oder zur Verdrahtung über der Oberfläche des Siliziumwafers ausgebildet wird, und die Harzschichtseite fest mit der elektrostatischen Anziehungsoberfläche verbunden ist, um die elektrostatische Anziehung durchzuführen, tritt ebenfalls dasselbe Problem auf.
Beschreibung der Erfindung
Daher besteht ein Vorteil der Erfindung in der Bereitstellung einer Plasmabehandlungseinrichtung und eines Plasmabehandlungsverfahrens, welche ein Halbleitersubstrat durch eine ausreichende elektrostatische Haltekraft haltern können, um einen Nachteil auszuschalten.
Bei einer Plasmabehandlungseinrichtung zur Durchführung einer Plasmabehandlung über einem Siliziumwafer, bei dem ein schützendes Band an einer Schaltungsausbildungsoberfläche anhaftet, wird der Siliziumwafer auf einer Montageoberfläche angebracht, die auf einer oberen Oberfläche einer unteren Elektrode vorgesehen ist, die aus einem leitfähigen Metall besteht, wobei das schützende Band zur Montageoberfläche hin gerichtet ist. Wenn eine Gleichspannung an die untere Elektrode durch einen Gleichspannungsleistungsabschnitt für elektrostatische Anziehung angelegt wird, um den Siliziumwafer an die untere Elektrode bei der Plasmabehandlung anzuziehen und auf dieser zu halten, wird das schützende Band als ein Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung eingesetzt. Daher kann das Dielektrikum so weit wie möglich verdünnt werden, und kann der Siliziumwafer durch eine ausreichende elektrostatische Anziehungskraft gehaltert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer Plasmabehandlungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht des Substratmontageabschnitts der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
4 ist ein Diagramm mit einer Darstellung einer elektrostatischen Anziehungskraft bei der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
5 ist ein Flussdiagramm eines Plasmabehandlungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Vorgangs für das Plasmabehandlungsverfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
7 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Plasmabehandlungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der Erfindung; und
8 ist eine Ansicht des Substratmontageabschnitts der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
Als nächstes wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht einer Plasmabehandlungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 2 ist eine Schnittansicht des Substratmontageabschnitts der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung, 3 ist eine Schnittansicht der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung, 4 ist ein Diagramm, das eine elektrostatische Anziehungskraft in der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, 5 ist ein Flussdiagramm eines Plasmabehandlungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 6 und 7 sind Ansichten zur Erläuterung eines Vorgangs für das Plasmabehandlungsverfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung, und 8 ist eine Ansicht des Substratmontageabschnitts der Plasmabehandlungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
Zuerst wird die Plasmabehandlungseinrichtung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. In 1 dient das Innere einer Vakuumkammer 1 als Behandlungskammer 2 zur Durchführung einer Plasmabehandlung, und eine untere Elektrode 3 und eine obere Elektrode 4 liegen in Vertikalrichtung einander gegenüber in der Behandlungskammer 2. Die untere Elektrode 3 ist an der Vakuumkammer 1 in einem elektrisch isolierten Zustand über einen Halterungsabschnitts 3a angebracht, der sich nach unten erstreckt, und weiterhin ist die obere Elektrode 4 an der Vakuumkammer 1 in leitendem Zustand über einen Halterungsabschnitt 4a angebracht, der sich nach oben erstreckt.
Die untere Elektrode 3 ist aus einem leitfähigen Metall hergestellt, und die obere Oberfläche der unteren Elektrode 3 weist annähernd dieselbe Form auf wie die ebene Form eines Siliziumwafers 6 (2), der ein zu behandelndes Halbleitersubstrat darstellt, und dient als eine Montageoberfläche 3d zum Montieren des Halbleitersubstrats darauf. Daher dient die untere Elektrode 3 als Substratmontageabschnitt, der mit einer Montageoberfläche versehen ist, zu welcher ein Leiter hin freiliegt, und zum Montieren des Halbleitersubstrats darauf dient. Der Siliziumwafer 6 wird in einen Zustand versetzt, der erhalten wird, unmittelbar nachdem die rückwärtige Seite einer Schaltungsausbildungsfläche durch mechanisches Polieren poliert wurde, und es wird ein schützendes Band 6a auf die Schaltungsausbildungsoberfläche des Siliziumwafers 6 aufgeklebt, um die Schaltungsausbildungsfläche gegenüber einem Stoß zu schützen, der während des mechanischen Polierens hervorgerufen wird, wie dies in 2 gezeigt ist. Der Siliziumwafer 6 wird auf der Montageoberfläche des Montageabschnitts in einem derartigen Zustand angebracht, dass die Seite des schützenden Bandes 6a zur Montageoberfläche 3d der unteren Elektrode 3 gedreht wird, und die mechanisch polierte Oberfläche nach oben gedreht ist. In dem montierten Zustand ist eine Isolierschicht in Berührung mit der Montageoberfläche vorgesehen, die ein Leiter ist. Die mechanisch polierte Oberfläche wird der Plasmabehandlung ausgesetzt, so dass eine durch den Poliervorgang erzeugte, beschädigte Schicht entfernt wird.
Das schützende Band 6a ist ein Harzband, das durch Herstellung eines Isolierharz unter Verwendung von Polyolefin, Polyimid oder Polyethylentherephthalat als Material zu einem Film mit einer Dicke von annähernd 100 um hergestellt wird, und wird auf die Schaltungsausbildungsoberfläche des Siliziumwafers 6 mit einem Kleber angeklebt. Das schützende Band 6a, das auf den Siliziumwafer 6 aufgeklebt ist, stellt eine Isolierschicht dar, die auf der Schaltungsausbildungsoberfläche (Oberfläche) vorgesehen ist, und die Isolierschicht wirkt als Dielektrikum bei der elektrostatischen Anziehung des Siliziumwafers 6 an die Montageoberfläche, wie nachstehend erläutert wird.
Ein Schieberventil 1a zum Herein/Herausbefördern des Substrats ist an der Seitenoberfläche der Vakuumkammer 1 vorgesehen. Das Schieberventil 1a wird durch einen Schieberschaltmechanismus (nicht gezeigt) geöffnet und geschlossen. Eine Absaugpumpe 8 ist an die Vakuumkammer 1 über einen Ventilöffnungsmechanismus 7 angeschlossen. Wenn der Ventilöffnungsmechanismus 7 in den geöffneten Zustand versetzt wird, um die Absaugpumpe 8 zu betreiben, wird das Innere der Behandlungskammer 2 in der Vakuumkammer 1 evakuiert. Wenn ein Luftöffnungsmechanismus 9 in einen geöffneten Zustand versetzt wird, wird Luft in die Behandlungskammer 2 eingelassen, so dass kein Vakuum mehr vorhanden ist.
Wie in 2 gezeigt, ist eine große Anzahl an Anziehungslöchern 3e, die zur einer oberen Oberfläche hin offen sind, auf der unteren Elektrode 3 vorgesehen, und steht in Verbindung mit einem Saugloch 3b, das in der unteren Elektrode 3 vorhanden ist. Das Saugloch 3b ist mit einer Vakuumadsorptionspumpe 12 über einen Gasleitungsumschaltschaltmechanismus 11 verbunden, und der Gasleitungsumschaltschaltmechanismus 11 ist an einen N₂-Gaszufuhrabschnitt 13 und einen He-Gaszufuhrabschnitt 14 angeschlossen, wie in 1 gezeigt ist. Durch Schalten des Gasleitungsumschaltschaltmechanismus 11 kann das Saugloch 3e selektiv mit der Vakuumadsorptionspumpe 12, dem N₂-Gaszufuhrabschnitt 13 und dem He-Gaszufuhrabschnitt 14 verbunden werden.
Wenn die Vakuumadsorptionspumpe 12 in solchem Zustand betrieben wird, dass das Saugloch 3e mit der Vakuumadsorptionspumpe 12 in Verbindung steht, wird eine Vakuumansaugung durch das Ansaugloch 3e durchgeführt, und wird der Siliziumwafer 6, der auf der Montageoberfläche 3d angebracht ist, der Vakuumansaugung ausgesetzt, und wird so gehalten. Daher wirken das Saugloch 3e, das Saugloch 3b und die Vakuumadsorptionspumpe 12 als Vakuumhaltevorrichtung zur Durchführung der Vakuumansaugung durch das Saugloch 3e, das zur Montageoberfläche 3d geöffnet ist, wodurch eine Vakuumansaugung des plattenförmigen Substrats erfolgt, das auf der Montageoberfläche 3d gehalten werden soll.
Weiterhin wird das Saugloch 3b mit dem N₂-Gaszufuhrabschnitt 13 oder dem He-Gaszufuhrabschnitt 14 verbunden, so dass Stickstoffgas oder Heliumgas aus dem Saugloch 3e zur unteren Oberfläche des Siliziumwafers 6 hin ausgestoßen werden kann. Wie nachstehend erläutert wird, ist das Stickstoffgas ein Gas zum Ausblasen, um zwangsweise den Siliziumwafer 6 von der Montageoberfläche 3d zu entfernen, und ist das Heliumgas ein Gas zur Wärmeübertragung, das dazu eingesetzt werden soll, die Abkühlung des Siliziumwafers während der Plasmabehandlung zu fördern.
Ein Gaszufuhrabschnitt 30 zur Plasmaerzeugung, der zum Zuführen eines Gases zur Plasmaerzeugung dient, ist an die Behandlungskammer 2 der Vakuumkammer 1 über einen Gaszufuhrsteuerabschnitt 31 angeschlossen. Der Gaszufuhrsteuerabschnitt 31 wird durch ein Schaltventil zum Steuern der Zufuhr des Gases zur Plasmaerzeugung zur Vakuumkammer 1 gebildet, und durch ein Flusssteuerventil zum Kontrollieren einer Flussrate. Ein Gas, das hauptsächlich ein Gas auf Fluorgrundlage enthält, wird häufig als das Gas zur Plasmaerzeugung verwendet, und es ist vorzuziehen, dass ein Gas, das hauptsächlich SF₆ (Schwefelhexafluorid) enthält, für die Plasmabehandlung verwendet wird, um die beschädigte Schicht abzutragen, die durch den Poliervorgang erzeugt wurde.
Weiterhin ist ein Kühlkanal 3c zum Kühlen in der unteren Elektrode 3 vorgesehen. Der Kühlkanal 3c ist an einen Kühlmechanismus 10 angeschlossen. Durch Betreiben des Kühlmechanismus 10 wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser in dem Kühlkanal 3c umgewälzt, wodurch die untere Elektrode 3 und das schützende Band 6a gekühlt werden, das auf der unteren Elektrode 3 anhaftet, deren Temperaturen durch Wärme ansteigen, die während der Plasmabehandlung erzeugt wird. Der Kühlkanal 3c und der Kühlmechanismus 10 dienen als Kühlvorrichtung zum Kühlen der unteren Elektrode 3 als Substratmontageabschnitt.
Die untere Elektrode 3 ist elektrisch mit einem Hochfrequenzversorgungsabschnitt 17 über eine Anpassungsschaltung 16 angeschlossen. Durch Betreiben des Hochfrequenzversorgungsabschnitts 17 wird eine Hochfrequenzspannung zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 3 angelegt, die mit der Vakuumkammer 1 verbunden und über einen Masseabschnitt 19 an Masse gelegt sind. Daher wird eine Plasmaentladung in der Behandlungskammer 2 erzeugt. Die Anpassungsschaltung 16 passt die Impedanz einer Plasmaentladungsschaltung zur Erzeugung eines Plasmas in der Behandlungskammer 4 an jene des Hochfrequenzversorgungsabschnitts 17 an. Die untere Elektrode 3, die obere Elektrode 4 und der Hochfrequenzversorgungsabschnitt 17 dienen als Plasmaerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas, um die Plasmabehandlung über dem Siliziumwafer 6 durchzuführen, der auf der Montageoberfläche angebracht ist.
Zwar wurde ein Beispiel für ein Verfahren zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen den gegenüberliegenden, parallelen Plattenelektroden (der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4) als Plasmaerzeugungsvorrichtung erläutert, jedoch ist es ebenfalls möglich, ein anderes Verfahren einzusetzen, beispielsweise ein Verfahren, bei welchem eine Plasmaerzeugungseinrichtung in dem oberen Teil der Behandlungskammer 2 vorgesehen ist, um ein Plasma durch einen Fluss nach unten in die Behandlungskammer 2 einzubringen.
Weiterhin ist ein Gleichspannungsversorgungsabschnitt 18 für elektrostatische Anziehung an die untere Elektrode 3 über ein RF-Filter 15 angeschlossen. Durch Betreiben des Gleichspannungsversorgungsabschnitts 18 für elektrostatische Anziehung wird eine Gleichspannung an die untere Elektrode 3 wie in 3A gezeigt angelegt, so dass negative elektrische Ladung auf der Oberfläche der unteren Elektrode 3 gespeichert wird. In diesem Zustand wird dann der Hochfrequenzversorgungsabschnitt 17 so betrieben, dass ein Plasma in der Behandlungskammer 2 erzeugt wird, wie in 3B gezeigt (vgl. einen gestrichelten Abschnitt 20 in der Zeichnung). Daher wird eine Gleichstromanlegeschaltung 21 zum Verbinden des Siliziumwafers 6, der auf der Montageoberfläche 3d angebracht ist, mit dem Masseabschnitt 19 über das Plasma in der Behandlungskammer 2 ausgebildet. Auf diese Weise wird eine geschlossene Schaltung ausgebildet, bei welcher die untere Elektrode 3, das RF-Filter 15, der Gleichspannungsversorgungsabschnitt 18 für elektrostatische Anziehung, der Masseabschnitt 19, das Plasma, und der Siliziumwafer 6 hintereinander geschaltet sind, und wird positive elektrische Ladung in dem Siliziumwafer 6 gespeichert.
Eine Coulomb-Kraft wirkt zwischen der negativen elektrischen Ladung, die in der unteren Elektrode 3 gespeichert ist, und der positiven elektrischen Ladung, die in dem Siliziumwafer 6 gespeichert ist. Durch die Coulomb-Kraft wird der Siliziumwafer 6 an der unteren Elektrode 3 über das als Dielektrikum ausgebildete, schützende Band 6a erhalten. Hierbei verhindert das RF-Filter 15, dass die Hochfrequenzspannung des Hochfrequenzversorgungsabschnitts 17 direkt an den Gleichspannungsversorgungsabschnitt 18 zur elektrostatischen Anziehung angelegt wird. Die untere Elektrode 3 und der Gleichspannungsversorgungsabschnitt 18 für elektrostatische Anziehung dienen als elektrostatische Anziehungsvorrichtung, um den als plattenförmiges Substrat ausgebildeten Siliziumwafer 6 auf der Montageoberfläche 3d durch die elektrostatische Anziehung zu haltern. Die Polung des Gleichspannungsversorgungsabschnitts 18 zur elektrostatischen Anziehung kann umgekehrt werden, also entweder positiv oder negativ sein.
Unter Bezugnahme auf 4 wird die elektrostatische Anziehungskraft beschrieben. Die Anziehungskraft F, die infolge der Coulomb-Kraft erhalten wird, ergibt sich als F = 1/2ε(V/d)², wobei ε die Dielektrizitätskonstante eines Dielektrikums bezeichnet, V eine Gleichspannung, die angelegt wird, und d die Dicke des Dielektrikums. 4 zeigt die Beziehung zwischen der elektrostatischen Anziehungskraft und einer anzulegenden Gleichspannung, die in jenem Fall erhalten wird, in welchem das aus einem Harz hergestellte, schützende Band 6a an dem Siliziumwafer 6 klebt, und als Dielektrikum bei der elektrostatischen Anziehung verwendet wird.
Drei Arten von Harzmaterialien, beispielsweise Polyolefin, Polyimid und Polyethylenterephthalat, werden für das schützende Band 6a verwendet, und Berechnungsbeispiele, bei denen sie mit einer Dicke von 100 μm hergestellt wurden, sind in den Kurven a, b und c gezeigt. Zum Vergleich zeigt die Kurve d eine elektrostatische Anziehungskraft, wenn eine Aluminiumoxid-Isolierschicht auf der Substratmontageoberfläche mit einer Dicke von 200 μm vorgesehen wird, und als Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung verwendet wird, um elektrostatisch einen Siliziumwafer anzuziehen, der kein schützendes Band aufweist.
Wie in 4 gezeigt, ist im Falle des Polyolefins die Anziehungskraft annähernd gleich jener im Falle einer herkömmlichen Aluminiumoxid-Isolierschicht. In dem Fall, in welchem zwei Arten von Materialien, wie beispielsweise Polyimid und Polyethylenterephthalat verwendet werden, wird eine stärkere Anziehungskraft als jene Anziehungskraft erhalten, die unter Verwendung der Aluminiumoxid-Isolierschicht erzielt wird.
Genauer gesagt ist es nicht erforderlich, eine Isolierschicht auf einer unteren Elektrode auszubilden, was zur Durchführung der elektrostatischen Anziehung bei einer herkömmlichen Plasmabehandlungseinrichtung erforderlich ist, und ist es darüber hinaus möglich, eine hervorragende Anziehungskraft zu erreichen. Weiterhin wird das schützende Band in direkte Berührung mit der Oberfläche der unteren Elektrode 3 gebracht, ohne eine Isolierschicht wie beispielsweise Aluminiumoxid, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Daher kann eine hervorragende Kühlwirkung erzielt werden, und kann eine Beschädigung durch Wärmeeinwirkung des schützenden Bandes 6a und des Siliziumwafers 6 vermieden werden.
Die Plasmabehandlungseinrichtung ist so wie voranstehend geschildert ausgebildet. Ein Plasmabehandlungsverfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 auf Grundlage eines Flussdiagramms in 5 beschrieben. In 5 wird zuerst der Siliziumwafer 6, der einen zu behandelnden Gegenstand darstellt, in die Behandlungskammer 2 transportiert (ST1), und wird auf der Montageoberfläche 3d der unteren Elektrode 3 angebracht (ein Montageschritt). Zu diesem Zeitpunkt wird, da der Siliziumwafer 6 dünn und flexibel ist, eine Verwindung hervorgerufen, so dass die Montage so erfolgt, dass ein Spalt zwischen dem Siliziumwafer 6 und der Montageoberfläche 3d in einigen Fällen hervorgerufen wird, wie in 6A gezeigt. Dann wird das Schieberventil 1a geschlossen (ST2), und die Vakuumadsorptionspumpe 12 in Betrieb genommen. Wie in 6B gezeigt, wird daher eine Vakuumansaugung durch das Ansaugloch 3e und das Saugloch 3b durchgeführt, so dass der Vakuumansaugzustand des Siliziumwafers 6 eingeschaltet wird (ST3). Wie in 6C gezeigt, wird daher der Siliziumwafer 6 durch die Vakuumansaugung in einem Zustand in enger Berührung mit der Montageoberfläche 3d gehalten (ein Halteschritt).
Dann wird die Saugpumpe 8 in Betrieb gesetzt, um die Behandlungskammer 2 zu evakuieren, und wird der Gaszufuhrsteuerabschnitt 31 betätigt, um ein Gas zur Plasmaerzeugung in die Behandlungskammer 2 einzulassen (ST4). Dann wird der Gleichspannungsversorgungsabschnitt 18 für elektrostatische Anziehung in Betrieb genommen, um das Anlegen einer Gleichspannung einzuschalten (ST5), und wird der Hochfrequenzversorgungsabschnitt 17 in Betrieb genommen, um eine Plasmaentladung zu starten (ST6). Wie in 7(a) gezeigt, wird daher ein Plasma in einem Raum zwischen dem Siliziumwafer 6, der auf der unteren Elektrode 3 vorgesehen ist, und der unteren Oberfläche der oberen Elektrode 4 erzeugt, so dass eine für den Siliziumwafer 6 angestrebte Plasmabehandlung durchgeführt wird (ein Plasmabehandlungsschritt). Bei der Plasmabehandlung wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen der unteren Elektrode 3 und dem Siliziumwafer 6 erzeugt (vgl. 3(b)), und wird der Siliziumwafer 6 an der unteren Elektrode 3 durch die elektrostatische Anziehungskraft gehalten.
Dann wird der Gasleitungsumschaltschaltmechanismus 11 in Betrieb gesetzt, um die Vakuumansaugung auszuschalten (ST7), und wird das Einlassen von He durchgeführt (ST8). Genauer gesagt wird das Haltern des Siliziumwafers 6 an der unteren Elektrode 3 durch die Vakuumansaugung freigegeben, und wird Heliumgas zur Wärmeübertragung von dem He-Gaszufuhrabschnitt 14 über das Saugloch 3b zugeführt, und aus dem Saugloch 3e zur unteren Oberfläche des Siliziumwafers 6 ausgestoßen, wie in 7A gezeigt. Bei der Plasmabehandlung wird die untere Elektrode 3 durch den Kühlmechanismus 10 gekühlt, und wird die Wärme des Siliziumwafers 6, dessen Temperatur infolge der Plasmabehandlung angestiegen ist, an die untere Elektrode 3 über das Heliumgas übertragen, welches ein Gas darstellt, das gute Wärmeübertragungseigenschaften aufweist. Daher kann der Siliziumwafer 6 wirksam gekühlt werden.
Wenn eine vorbestimmte Plasmabehandlungszeit abgelaufen ist, und die Entladung beendet ist (ST9), wird die Zufuhr von He und des Gases zur Plasmaerzeugung unterbrochen (ST10), und wird die Vakuumansaugung erneut eingeschaltet, wie in 7B gezeigt (ST11). Daher wird der Siliziumwafer 6 auf der Montageoberfläche 3d durch die Vakuumsaugkraft gehalten, anstatt durch die elektrostatische Anziehungskraft, die infolge der Beendigung der Plasmaentladung weggefallen ist.
Dann wird der Betrieb des Gleichspannungsversorgungsabschnitts 18 für die elektrostatische Anziehung unterbrochen, um die Gleichspannung abzuschalten (ST12), und wird der Luftöffnungsmechanismus 9 in Betrieb gesetzt, um die Atmosphäre in die Behandlungskammer 2 einzulassen (ST13).
Danach wird der Gasleitungsumschaltschaltmechanismus 11 erneut in Betrieb gesetzt, um die Vakuumanziehung abzuschalten (ST14). Daraufhin wird ein Anblasen des Wafers durchgeführt (ST15). Genauer gesagt wird, wie in 7C gezeigt, Stickstoffgas durch das Saugloch 3b zugeführt, und daher aus dem Saugloch 3e ausgestoßen. Dies führt dazu, dass der Siliziumwafer 6 von der Montageoberfläche 3e der unteren Elektrode 3 entfernt wird. Als nächstes wird, wenn das Schieberventil 1a in den geöffneten Zustand versetzt wird (ST16), und der Siliziumwafer 6 zur Außenseite der Behandlungskammer 2 transportiert wurde (ST17), das Anblasen des Wafers abgeschaltet (ST18), und ist ein Zyklus der Plasmabehandlung beendet.
Wie voranstehend geschildert wird bei der Plasmabehandlung gemäß der Ausführungsform ein Plasma in der Behandlungskammer 2 so erzeugt, dass der Siliziumwafer 6 auf der unteren Elektrode 6 durch die Vakuumanziehung gehalten wird, bevor die elektrische Anziehungskraft erzeugt wird. Auch in jenem Fall, in welchem ein dünnes und flexibles, plattenförmiges Substrat erwünscht ist, wie der Siliziumwafer 6, kann der Siliziumwafer 6 immer fest an der Montageoberfläche 3d der unteren Elektrode 3 angebracht werden, und daher ordnungsgemäß gehalten werden. Hierdurch wird ermöglicht, das Auftreten einer anomalen Entladung in einem Spalt zwischen der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3 und der unteren Oberfläche des Siliziumwafers 6 zu verhindern, also im Falle des Ausfalls einer festen Verbindung, und kann eine Überhitzung des Siliziumwafers infolge eines Fehlers der Kühlung verhindert werden.
Anstelle der unteren Elektrode 3, bei welcher der gesamte Bereich der Montageoberfläche 3d aus einem Leiter besteht, kann eine untere Elektrode 3', die in 8 gezeigt ist, als untere Elektrode verwendet werden. Bei diesem Beispiel ist, wie in 8A gezeigt, ein Isolierabschnitt 3' f mit vorbestimmter Breite in einem äußeren Randabschnitt vorgesehen, in welchem eine Montageoberfläche 3' d größer ist als der Siliziumwafer 6, der das Halbleitersubstrat werden soll, und über die Abmessungen des Siliziumwafers 6 vorspringt. Der Isolierschicht 3'f besteht aus Keramik wie beispielsweise Aluminiumoxid, und seine ebene Form wird in Abhängigkeit von der Form eines Siliziumwafers festgelegt, der auf der Montageoberfläche 3' d montiert werden soll. Die 8B und 8C zeigen ein Beispiel für die Form des Isolierabschnitts 3' f sowohl in einem Fall, in welchem eine Orientierungsebene, welche die Richtung des Siliziumwafers vorgibt, vorhanden ist, als auch in einem Fall, in dem eine Orientierungsebene vorhanden ist.
Durch Einsatz einer derartigen unteren Elektrode 3' wird ermöglicht, den Vorteil zu erzielen, dass ein Leiter, der auf der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3' vorgesehen ist, nicht direkt einem Plasma bei montiertem Siliziumwafer ausgesetzt ist, und eine Plasmaentladung gleichförmiger über der Montageoberfläche der unteren Elektrode 3' erzeugt werden kann.
Zwar wurde bei der Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei welchem das schützende Harzband 6a, das an dem Siliziumwafer 6 anhaftet, das Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung als Isolierschicht darstellt, beschrieben, jedoch ist es möglich, fest mit der Montageoberfläche eine Isolierharzschicht zu verbinden, die so ausgebildet ist, dass sie die Schaltungsausbildungsoberfläche des Siliziumwafers abdichtet, oder eine Isolierharzschicht, die so vorgesehen ist, dass eine andere Verdrahtungsschicht auf der Schaltungsausbildungsoberfläche hergestellt werden kann, und die Isolierharzschicht als das Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung zu verwenden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der Erfindung wird die Montageoberfläche des Substratmontageabschnitts als Leiter ausgebildet, und wird das Halbleitersubstrat so montiert, dass die Isolierschichtseite zur Montageoberfläche gedreht ist, und wird die Isolierschicht des Halbleitersubstrats als Dielektrikum für elektrostatische Anziehung verwendet, um elektrostatisch das Halbleitersubstrat an die Montageoberfläche anzuziehen. Daher kann das Halbleitersubstrat durch eine ausreichende elektrostatische Haltekraft gehaltert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer Plasmabehandlungseinrichtung zur Durchführung einer Plasmabehandlung über einem Siliziumwafer bei dem ein schützendes Band an einer Schaltungsausbildungsoberfläche anhaftet, wird der Siliziumwafer an einer Montageoberfläche montiert, die auf einer oberen Oberfläche einer unteren Elektrode vorgesehen ist, die aus einem leitfähigen Metall besteht, wobei das schützende Band zur Montageoberfläche hin gewandt ist. Wenn eine Gleichspannung an die untere Elektrode durch einen Gleichspannungsversorgungsabschnitt zur elektrostatischen Anziehung angelegt werden soll, um den Siliziumwafer die untere Elektrode bei der Plasmabehandlung anzuziehen und dort zu halten, wird das schützende Band als Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung eingesetzt. Daher kann das Dielektrikum so weit wie möglich verdünnt werden, und kann der Siliziumwafer durch eine ausreichende elektrostatische Haltekraft gehalten werden.

Claims

Plasmabehandlungseinrichtung zur Durchführung einer Plasmabehandlung über einem Halbleitersubstrat, das auf einer Oberfläche eine Isolierschicht aufweist, wobei vorgesehen sind: ein Substratmontageabschnitt, der mit einer Montageoberfläche versehen ist, die einen Leiter aufweist, der zumindest teilweise freiliegt, und zum Montieren des Halbleitersubstrats so dient, dass eine Isolierschichtseite zu der Montageoberfläche gedreht ist; eine elektrostatische Anziehungsvorrichtung zum Haltern des Halbleitersubstrats auf der Montageoberfläche durch elektrostatische Anziehung; und eine Plasmaerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas, um das auf der Montageoberfläche montierte Halbleitersubstrat zu behandeln, wobei die Isolierschicht des Halbleitersubstrats als Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung eingesetzt wird.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Isolierschicht ein Harzband ist, das an der Oberfläche des Halbleitersubstrats anhaftet.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das Material des Harzbandes entweder Polyolefin, Polyimid oder Polyethylenterephthalat ist.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht ein schützendes Band zum Schützen der Schaltungsausbildungsoberfläche ist.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das Material des schützenden Bandes entweder Polyolefin, Polyimid oder Polyethylenterephthalat ist.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht eine Isolierharzschicht ist, die so ausgebildet ist, dass sie die Schaltungsausbildungsoberfläche abdichtet.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht eine Isolierharzschicht ist, die dazu vorgesehen ist, eine Verdrahtungsschicht auf der Schaltungsausbildungsoberfläche auszubilden.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Vakuumhaltevorrichtung zur Vakuumansaugung des Halbleitersubstrats durch Vakuumsaugwirkung über ein Saugloch aufweist, das zur Montageoberfläche hin offen ist, und das Halbleitersubstrat auf der Montageoberfläche hält, wobei das Halbleitersubstrat auf der Montageoberfläche durch die Vakuumhaltevorrichtung gehalten wird, bevor ein erzeugt wird.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Substratmontageabschnitts aufweist.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 8, welche weiterhin eine Wärmeübertragungsgas-Zufuhrvorrichtung zum Zuführen eines Gases zur Wärmeübertragung zu dem Saugloch aufweist.
Plasmabehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Montageabschnitt eine größere Montageoberfläche aufweist als das Halbleitersubstrat, ein Abschnitt der Montageoberfläche, zu welchem ein Leiter freiliegt, in einem zentralen Teil der Montageoberfläche vorgesehen ist, und ein äußerer Randabschnitt, der von dem Halbleitersubstrat an dessen Außenseite vorspringt, aus einem Isolator besteht.
Plasmabehandlungsverfahren zur Durchführung einer Plasmabehandlung in einem derartigen Zustand, in welchem ein Halbleitersubstrat, das eine Isolierschicht auf einer Oberfläche aufweist, auf einer Montageoberfläche eines Substratmontageabschnitts durch elektrostatische Anziehung gehaltert wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbildung zumindest eines Teils der Montageoberfläche so, dass es ein Leiter ist, und veranlassen, dass der Leiter in Berührung mit der Isolierschicht gelangt, wobei eine Isolierschichtseite des Halbleitersubstrats zu der Montageoberfläche des Substratmontageabschnitts hin gedreht wird, wodurch die Montage durchgeführt wird; und Erzeugung eines Plasmas mit einer Gleichspannung, die an den Substratmontageabschnitt angelegt wird, wodurch die Plasmabehandlung über dem Halbleitersubstrat durchgeführt wird, wobei das Halbleitersubstrat elektrostatisch an die Montageoberfläche durch eine Coulomb-Kraft angezogen wird, die zwischen einer elektrischen Ladung, die in dem Halbleitersubstrat gespeichert ist, und einer elektrischen Ladung erzeugt wird, die in der Montageoberfläche gespeichert ist, durch Verwendung der Isolierschicht als Dielektrikum für die elektrostatische Anziehung im Schritt der Durchführung der Plasmabehandlung.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem die Isolierschicht ein Harzband ist, das an eine Oberfläche des Halbleitersubstrats anhaftet.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Material des Harzbandes entweder Polyolefin, Polyimid oder Polyethylenterephthalat ist.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht ein Schutzband zum Schützen der Schaltungsausbildungsoberfläche ist.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 15, bei welchem das Material des schützenden Bandes entweder Polyolefin, Polyimid oder Polyethylenterephthalat ist.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht eine Isolierharzschicht ist, die so ausgebildet ist, dass sie die Schaltungsausbildungsoberfläche abdichtet.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Halbleitersubstrat ein Siliziumwafer ist, der eine Schaltungsausbildungsoberfläche aufweist, und die Isolierschicht eine Isolierharzschicht ist, die dazu vorgesehen ist, eine Verdrahtungsschicht auf der Schaltungsausbildungsoberfläche auszubilden.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem weiterhin eine Vakuumhaltevorrichtung zur Vakuumansaugung des Halbleitersubstrats durch Vakuumansaugen über ein Saugloch eingesetzt wird, das zu der Montageoberfläche hin geöffnet ist, und das Halbleitersubstrat auf der Montageoberfläche hält, wobei das Halbleitersubstrat auf der Montageoberfläche durch die Vakuumhaltevorrichtung gehalten wird, bevor zumindest das Plasma erzeugt wird.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem weiterhin eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Substratmontageabschnitts eingesetzt wird, und eine Plasmabehandlung durchgeführt wird, während die Isolierschicht durch die Kühlvorrichtung gekühlt wird.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 19, bei welchem eine Wärmeübertragungsgas-Zufuhrvorrichtung zum Zuführen eines Gases zur Wärmeübertragung in dem Saugloch vorgesehen ist, und die Vakuumhalterung der Vakuumhaltevorrichtung unterbrochen wird, und das Gas für Wärmeübertragung dem Saugloch zugeführt wird, und das Gas zur Wärmeübertragung dem Saugloch zugeführt wird, während zumindest das Halbleitersubstrat elektrostatisch an die Montageoberfläche angezogen wird.