DE4115706A1

DE4115706A1 - Verfahren und vorrichtung zur plasmabehandlung von halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE4115706A1
Application number: DE4115706A
Authority: DE
Inventors: Shinji Nakaguma; Toshinobu Banjo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1991-11-21
Also published as: JPH0423429A; US5210055A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Halbleiteranordnungen, insbesondere bei verschiedenen Herstellungsschritten der Anordnungen.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine konventionelle Plasmabehand lungsvorrichtung mit parallelen Elektrodenplatten. Dabei liegt eine Halbleiterscheibe 1 auf einer unteren Elektrode 2, an die eine HF-Spannung von einer HF-Stromversorgung angelegt wird. An einer Stelle über der unteren Elektrode 2 ist eine obere Elektrode 4 mit der unteren parallel und ihr gegenüber stehend angeordnet. Die obere Elektrode 4 ist geerdet. Eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 5 mündet an der Unterseite der oberen Elektrode 4 und dient dem Ausstoßen von Bearbei tungsgas in den Entladungsraum zwischen den beiden Elektroden 4 und 2 und der Verteilung des ausgestoßenen Gases in diesem Entladungsraum. Die untere und die obere Elektrode 2 und 4 und weitere zugehörige Bauelemente sind in einem Unterdruck behälter oder Vakuumbehälter 6 angeordnet.

Die so aufgebaute konventionelle Vorrichtung zur Plasmabe handlung von Halbleiteranordnungen arbeitet wie folgt. Eine Halbleiterscheibe 1 wird auf die untere Elektrode 2 gelegt. Das Innere des Unterdruckbehälters 6 wird durch eine Evaku ierungsöffnung 7, die am Unterdruckbehälter 6 vorgesehen ist, evakuiert. Wenn der Innenraum des Unterdruckbehälters 6 einen vorbestimmten Unterdruck erreicht hat, wird durch eine Gas einführöffnung 8, die an einer oberen Stelle der oberen Elektrode 4 vorgesehen ist, Bearbeitungsgas eingeleitet. Das Bearbeitungsgas wird aus den Gasaustrittsöffnungen 5, die an der Unterseite der oberen Elektrode 4 münden, ausgestoßen und verteilt sich in dem Entladungsraum zwischen den beiden Elek troden 4 und 2. Dann wird an die untere Elektrode 2 von der HF-Stromversorgung 3 eine HF-Spannung angelegt, so daß in dem Entladungsraum zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 ein Plasma erzeugt und die Halbleiterscheibe 1 mit dem Plasma behandelt wird. Eine Halbleiteranordnung wird einer Plasmabe handlung beispielsweise während des Ätzvorgangs und während der Lackentfernung unterworfen.

Bei der vorstehend beschriebenen konventionellen Plasmabe handlungsvorrichtung treten die folgenden Probleme auf. Das aus den Gasaustrittsöffnungen 5, die an der Unterseite der oberen Elektrode 4 münden, ausgestoßene Gas verteilt sich in dem Entladungsraum zwischen der oberen und der unteren Elek trode 4 und 2, und ein Teil des Gases gelangt aus dem Ent ladungsraum nach außen und wird schließlich durch die Evaku ierungsöffnung 7 abgeführt. Infolgedessen ist die Gasmenge, die die Oberfläche der Halbleiterscheibe 1 erreicht, im Hin blick auf die tatsächlich durch die Gaseinführöffnung 8 ein geführte Gesamtmenge des Bearbeitungsgases relativ klein. Die Halbleiterscheibe 1 wird daher nur mit geringem Wirkungsgrad bearbeitet. Ein weiteres Problem besteht darin, daß das Gas an der Oberfläche der Halbleiterscheibe 1 ungleichmäßig ver teilt wird, weil ein Teil des ausgestoßenen Bearbeitungsgases zur Außenseite des Entladungsraums zwischen den beiden Elek troden 4 und 2 austritt. Das führt zu einer Verminderung des Bearbeitungs-Wirkungsgrads und einer ungleichmäßigen Behand lung verschiedener Teile der Oberfläche der Halbleiterscheibe 1.

Die Erfindung dient dem Zweck der Überwindung der vorgenann ten Probleme. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Halbleiteranordnungen, wobei der Umfang, in dem Bearbei tungsgas die Oberfläche einer Halbleiterscheibe erreicht, verbessert wird, so daß dadurch der Wirkungsgrad der Bearbei tung der Halbleiterscheibe erhöht wird; dabei soll außerdem eine gleichmäßige Verteilung von Bearbeitungsgas zwischen zwei Elektroden erreicht werden, wodurch die Gleichmäßigkeit verbessert wird, mit der verschiedene Teile der Oberfläche der Halbleiterscheibe behandelt werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Halbleiteranordnungen angegeben, die umfaßt: einen Unterdruckbehälter; eine in dem Unterdruckbe hälter angeordnete untere Elektrode, auf die eine Halblei terscheibe auflegbar ist; eine an einem oberen Teil des Un terdruckbehälters vorgesehene obere Elektrode, die der unte ren Elektrode parallel dazu gegenübersteht; eine Vielzahl von an der Unterseite der oberen Elektrode geformten Gasaus trittsöffnungen zum Ausstoßen von Bearbeitungsgas in Richtung zu der Halbleiterscheibe; eine am Außenrand der oberen und der unteren Elektrode vorgesehene Abdeckung, die die Art und Weise, wie das aus den Gasaustritttsöffnungen ausgestoßene Bearbeitungsgas verteilt wird, sowie das Ausmaß, in dem das Gas die Halbleiterscheibe erreicht, verbessert; eine HF- Stromversorgung, die an die obere und die untere Elektrode eine HF-Spannung zur Erzeugung von Plasma anlegt; und eine an dem Unterdruckbehälter vorgesehene Evakuierungseinrichtung, durch die ein Teil des im Unterdruckbehälter befindlichen Gases abführbar ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Plasmabehandlung von Halbleiteranordnungen angegeben, das die folgenden Schritte umfaßt: Anordnen einer Halbleiter scheibe auf einer in einem Unterdruckbehälter befindlichen unteren Elektrode; Bewirken, daß aus einer Vielzahl von Gas austrittsöffnungen, die in der Unterseite einer oberen Elek trode, die im Unterdruckbehälter parallel zu der unteren Elektrode und ihr gegenüberstehend angeordnet ist, gebildet sind, Bearbeitungsgas in Richtung zu der Halbleiterscheibe ausgestoßen wird; Verbessern der Art und Weise, wie das aus gestoßene Bearbeitungsgas sich verteilt, sowie des Ausmaßes, in dem das Gas die Halbleiterscheibe erreicht, mittels einer am Außenumfang der beiden Elektroden vorgesehenen Abdeckung,; und Anlegen einer HF-Spannung zwischen die obere und die untere Elektrode unter Erzeugung von Plasma, mit dem die Halbleiterscheibe behandelt wird.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine konventionelle Plasmabe handlungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Plasmabehandlungsvorrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 3 einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Plasmabehandlungsvorrichtung nach der Erfin dung.

Fig. 2 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der Plasmabe handlungsvorrichtung. Dabei sind mit 1-8 Teile bezeichnet, die den entsprechenden Teilen in der oben beschriebenen kon ventionellen Plasmabehandlungsvorrichtung für Halbleiteran ordnungen vollständig entsprechen. An der Unterseite der obe ren Elektrode 4 ist eine zylindrische Abdeckung 9 vorgesehen und erstreckt sich von dieser Unterseite. Die Abdeckung 9 umgibt den Entladungsraum zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 2 am Außenumfang des Entladungsraums. Das ferne bzw. untere Ende der Abdeckung 9 liegt unterhalb der Oberfläche einer auf der unteren Elektrode 2 angeordneten Halbleiterscheibe 1. Das Material, aus dem die Abdeckung 9 besteht, ist bevorzugt inert und korrosionsbeständig, so daß es von dem Bearbeitungsgas nicht angegriffen wird. Geeignete Beispiele hierfür sind Quarz, ein Keramikmaterial und Teflon.

Die so aufgebaute Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Halb leiteranordnungen arbeitet wie folgt. Eine Halbleiterscheibe 1 wird auf die untere Elektrode 2 gelegt, und das Innere des Unterdruckbehälters 6 wird durch die Evakuierungsöffnung 7 evakuiert. Dann wird durch die Gaseinführöffnung 8 Bearbei tungsgas eingeleitet und aus den an der Unterseite der oberen Elektrode 4 gebildeten Gasaustrittsöffnungen 5 in Richtung zur Halbleiterscheibe ausgestoßen. Eine HF-Spannung wird von der HF-Stromversorgung 3 an die untere Elektrode 2 angelegt, so daß in dem Entladungsraum zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 ein Plasma erzeugt und die Halbleiterscheibe 1 mit dem Plasma behandelt wird.

Da am Außenumfang des Entladungsraums zwischen den Elektroden die Abdeckung 9 angeordnet ist, verteilt sich das austretende Bearbeitungsgas gleichmäßig in dem Entladungsraum zwischen der oberen und der unteren Elektrode 4 und 2, ohne zur Außen seite des Entladungsraums zu gelangen, und erreicht die Ober fläche der Halbleiterscheibe 1. Es ist daher möglich, den Wirkungsgrad zu verbessern, mit dem die Halbleiterscheibe 1 bearbeitet wird, und außerdem die Gleichmäßigkeit zu erhöhen, mit der verschiedene Teile der Oberfläche der Halbleiter scheibe 1 behandelt werden. Nachdem das Gas die Oberfläche erreicht hat, tritt ein Teil des Bearbeitungsgases durch den Zwischenraum zwischen der unteren Elektrode 2 und dem Unter ende der Abdeckung 9, das unterhalb der Oberfläche der Halb leiterscheibe 1 liegt, aus und gelangt in den Raum, der außerhalb des Entladungsraums zwischen den Elektroden, jedoch im Inneren des Unterdruckbehälters 6 liegt. Dann wird ein Teil des Gases durch die Evakuierungsöffnung 7 zur Außenseite des Unterdruckbehälters 6 abgeführt.

Unter der Voraussetzung, daß das Unterende der Abdeckung un terhalb der Oberfläche der auf der unteren Elektrode 2 lie genden Halbleiterscheibe 1 positioniert ist, kann die Abdek kung 9 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels durch eine andere Abdeckung ersetzt werden. So kann beispielsweise eine Abdeckung 10 (Fig. 3) beträchtlicher Länge verwendet werden, die sich längs der Außenseite der tischförmigen unteren Elek trode 2 nach unten erstreckt und nur einen kleinen Spalt frei läßt. Damit wird ein quasi abgeschlossener Behandlungsraum von der Abdeckung 10 gebildet und eine wirkungsvolle Ausnutzung des Plasmas gewährleistet.

Wahlweise können eine der oder beide Elektroden 2 und 4 in ihren Positionen zueinander verschiebbar sein, derart, daß sich der Abstand zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 ein stellen läßt. Damit kann zugleich das Ausmaß der Überlappung durch die Abdeckung 9 oder 10, die Feldstärke zwischen den Elektroden 2 und 4 sowie der Gasdruck bzw. die Gasdichte im Behandlungsraum eingestellt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Halbleitervor richtungen, gekennzeichnet durch
einen Unterdruckbehälter (6) ;
eine in dem Unterdruckbehälter vorgesehene untere Elek trode (2), auf die eine Halbleiterscheibe (1) auflegbar ist;
eine an einer oberen Position des Unterdruckbehälters an geordnete obere Elektrode (4), die parallel zu der unteren Elektrode (2) und ihr gegenüberstehend angeordnet ist;
eine Vielzahl von in der Unterseite der oberen Elektrode (4) gebildeten Gasaustrittsöffnungen (5) zum Ausstoßen von Bearbeitungsgas in Richtung zu der Halbleiterscheibe (1);
eine am Außenumfang der oberen und der unteren Elektrode (4, 2) angeordnete Abdeckung (9; 10) zur Verbesserung der Art und Weise, wie das aus den Gasaustrittsöffnungen (5) ausge stoßene Bearbeitungsgas sich verteilt, und des Ausmaßes, in dem das Gas die Halbleiterscheibe (1) erreicht;
eine HF-Stromversorgung (3), die an die obere und die untere Elektrode (4, 2) eine HF-Spannung zur Erzeugung von Plasma anlegen kann; und
eine Evakuierungseinrichtung (7) an dem Unterdruckbehälter (6), mit der ein Teil des in dem Unterdruckbehälter befindli chen Gases abgezogen werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9; 10) aus Quarz besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9; 10) aus einem Keramikmaterial besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9; 10) aus Teflon besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9; 10) an der oberen Elektrode (4) vorgesehen ist und sich zur unteren Elektrode (2) erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterende der Abdeckung (9; 10) unterhalb der Ober fläche der Halbleiterscheibe (1) positioniert ist.

7. Verfahren zur Plasmabehandlung von Halbleiteranordnungen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anordnen einer Halbleiterscheibe auf einer in einem Unter druckbehälter vorgesehenen unteren Elektrode;
Veranlassen, daß Bearbeitungsgas aus einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen, die an der Unterseite einer in dem Unterdruckbehälter vorgesehenen oberen Elektrode, die paral lel zu der unteren Elektrode und ihr gegenüberstehend ange ordnet ist, ausgebildet sind, in Richtung zu der Halbleiter scheibe ausgestoßen wird;
Verbessern der Art und Weise, wie das ausgestoßene Bear beitungsgas sich verteilt, und des Ausmaßes, in dem das Gas die Halbleiterscheibe erreicht, mit Hilfe einer am Außenum fang der oberen und der unteren Elektrode vorgesehenen Ab deckung; und
Anlegen einer HF-Spannung zwischen die obere und die untere Elektrode unter Erzeugung eines Plasmas, mit dem die Halbleiterscheibe behandelt wird.