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Diese Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum
Kühlen und Erwärmen von Halbleiterwafern während der
Herstellung von integrierten Schaltkreisstrukturen. Insbesondere
betrifft diese Erfindung das Kühlen und Erwärmen von Wafern
mittels eines Wärmeübertragungsgases.
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Während des Plasmaätzens eines Halbleiterwafers, wie eines
Siliziumwafers, ist es wünschenswert, den Wafer zu kühlen, um
einen übermäßigen Wärmestau zu verhindern, der die Behandlung
beeinträchtigen kann. Überschüssige Wärme kann beispielsweise
die Netzbildung des Photoresists bewirken, was zu einer
verringerten Empfindlichkeit des Verfahrens führt. Andere
Herstellungsverfahren für integrierte Schaltkreise, wie etwa die
chemische Dampfabscheidung (CVD), erfordern, daß der Wafer
erwärmt wird, um die richtigen chemischen
Abscheidungsreaktionen zu ermöglichen.
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Das Kühlen des Wafers wird herkömmlich durch Verwendung eines
Wärmeübertragungspolsters aus Silikonkautschuk erreicht, das
zwischen dem Wafer und einem Sockel angebracht ist und als
Waferabstützung und Wärmesenke dient. Es wurde jedoch
gefunden, daß die Wärmeübertragung von dem Wafer zu der
Sockelwärmesenke über das Silikonkautschukpolster nicht immer
ausreicht, um die während des Plasmaätzvorgangs erzeugte
Wärmemenge abzuleiten. Versuche und Analysen zeigen, daß der
primäre Wärmeübertragungsmechanismus eher auf Wärmeleitung von Gas
zurückzuführen ist als auf Kontaktleitung von dem Wafer zu dem
Sockel durch das Silikonkautschukpolster.
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Es ist bekannt, daß bei Verwendung von Gas als Wärmeleiter
dieses bei der Behandlung von Halbleiterwafern Wärme entweder
von einem Wafer weg oder zu einem Wafer hin überträgt. Das US-
Patent 4 261 762 von King offenbart beispielsweise ein
Verfahren zum Kühlen eines Wafers, der mit Ionen in einer
Ionenimplantationsvorrichtung bombardiert wird, in welcher ein
Wafer an seinem Umfang angrenzend an einen Auffangblock
geklemmt ist und ein Kühlgas mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie
Stickstoff, Neon, Helium oder Wasserstoff, unter Druck durch
eine Öffnung in dem Kühlblock in den Zwischenraum zwischen den
Wafer und den Kühlblock geführt wird.
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Die US-Patente 4 680 061 und 4 743 570 von Lamont beschreiben
die Verwendung von Gas zum Leiten von Wärme zu oder von einem
Wafer von einer Wärmeaustauscheinrichtung, welche eine
Heizvorrichtung zum Erwärmen des Wafers oder eine Wärmesenke zum
Kühlen des Wafers aufweisen kann. Eine Druckplatte dichtet den
Umfang einer Waferträgerplattenanordnung gegen die Wand einer
Vakuumvorrichtung ab, während der Wafer von der
Wärmeaustauscheinrichtung, die Wärmeübertragung durch Leitung durch
Gas durchführt, indem sie einen Bruchteil des zum Betreiben
der Zerstäubungsabscheidequelle verwendeten Argongases direkt
in den Raum zwischen der Wärmeaustauscheinrichtung und dem
Wafer einführt, entweder erwärmt oder gekühlt wird.
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Diese früheren Verwendungen eines Gases als
Wärmeübertragungsleiter sind jedoch auf die Verwendung von Gas in einer
gesonderten Kammer oder einem gesonderten Sektor der Vorrichtung
begrenzt, die bzw. der von dem Wärme erzeugenden Abschnitt der
Behandlungsvorrichtung, d. h. der Zerstäubungsabscheidekammer,
isoliert ist, und zwar entweder, weil für die Wärmeübertragung
ein anderes Gas verwendet wurde als das Gas, daß bei der
Behandlung verwendet wird, oder weil gewünscht wird, in der
Hauptbehandlungsvorrichtung ein höheres Vakuum
aufrechtzuerhalten als in der Kühlkammer. Zur Erhaltung dieser Trennung
und des Druckunterschieds wird der Wafer gewöhnlich geklemmt
und/oder abgedichtet, um diesen höheren Druck auf der
Rückseite des Wafers bereitzustellen.
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In dem oben erwähnten Patent von King beträgt beispielsweise
der Druck oder das Vakuum in der Behandlungskammer zur
Ionenimplantation 9,3 x 10&supmin;&sup5; Pa (7 x 10&supmin;&sup7; Torr), während der Druck
hinter dem Wafer von 66,6 bis 267 Pa (0,5 bis 2,0 Torr)
variiert. Bei dem vorstehend genannten Patent von Lamont wird das
Argongas bei Drucken von 1316 bis 13157 Pa (100 bis 1000
Mikron) in die Erwärmungsstation eingelassen, wobei diese
Drucke um eine oder zwei Größenordnungen über dem normalen
Argondruck von 131 Pa (10 Mikron) in der Hauptkammer liegen.
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Während angenommen wurde, daß die Verwendung von so hohen
Drucken (im Verhältnis zu den Behandlungsdrucken)
erforderlich ist, um die erwünschte Wärmeübertragung durch das Gas zu
erzielen, wurde überraschend herausgefunden, daß bei denselben
Druck- oder Vakuumbedingungen, wie sie bei der Durchführung
des Plasmaätzverfahrens herrschen, ein guter Wärmeübergang
erzielt oder erreicht werden kann, wodurch sich die beim Stand
der Technik übliche Verwendung von hohen Drucken und einer
Abdichtung zwischen dem Wafer und der Behandlungskammer
erübrigt.
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Diese Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von
Halbleiterwafern in einer Waferbehandlungsvorrichtung mit einer
Behandlungskammer bereit, in der der Wafer auf einer
Oberfläche einer Wärmesenke angeordnet wird, wobei das Verfahren
die Schritte umfaßt, die freiliegende Seite des Wafers einem
Behandlungsschritt zu unterwerfen, zu dem das Strömenlassen
eines Prozeßgases über die Oberfläche des Wafers und das
Kühlen des Wafers durch Richten eines Wärmeübertragungsgases
gegen die rückseitige Fläche des Wafers angrenzend an die
Wärmesenke gehören, um Wärme von dem Wafer auf die Senke zu
übertragen, wobei die Vorrichtung eine Plasmaätzkammer
aufweist und das Verfahren, dem die Wafer in der Kammer
unterworfen werden, ein Plasmaätzverfahren ist, wobei das Prozeßgas
in der Kammer und das Wärmeübertragungsgas zwischen dem Wafer
und der Wärmesenke im wesentlichen die gleichen Drucke haben,
wobei das Wärmeübertragungsgas eine oder mehrere Wärme
leitende Komponenten des Prozeßgases aufweist, wobei der Wafer ohne
gehalten zu sein auf der Oberfläche der Senke ruht und wobei
das Wärmeübertragungsgas, das gegen die Rückseite des Wafers
gerichtet ist, zwischen dem Wafer und der Wärmesenke in die
Plasmaätzkammer abströmt.
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Gemäß der Erfindung stellte sich heraus, daß bei denselben
Drucken oder demselben Vakuum, wie sie bei dem
Plasmaätzverfahren oder anderen Halbleiterherstellungsverfahren verwendet
werden, eine gute Wärmeübertragung erzielt oder erreicht
werden kann, indem zum Kühlen oder Erwärmen bestimmte Gase
eingesetzt werden, die auch als Komponenten des Prozeßgases
wirken können.
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Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin,
daß ein Verfahren zum Kühlen oder Erwärmen eines
Halbleiterwafers in einer Vorrichtung eine oder mehrere Komponenten des
Prozeßgases als Wärmeübertragungsgas durch Leitung verwendet,
indem wenigstens ein Teil dieser einen oder von mehreren
Prozeßgaskomponenten in Kontakt mit einer Oberfläche des
Wafers gerichtet werden, wenn diese eine oder mehrere Prozeß
gaskomponenten in die Vorrichtung hineinfließen, während der
Prozeßgasstrom in die Kammer eingestellt wird, um den Prozeß
gasgesamtstrom in die Kammer konstant zu halten, und während
der Druck oder das Vakuum in der Vorrichtung überwacht wird,
um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten.
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Das Wärmeübertragungsgas wird vorzugsweise durch eine oder
mehrere Öffnungen in der Oberfläche der Wärmesenke gerichtet,
um einen Wärmeübergang zwischen der rückseitigen
Waferoberfläche und der Wärmesenke vor dem Strömen in die
Plasmaätzkammer zu bewirken.
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Genauer gesagt wird das Wärmeübertragungsgas als eingestellter
Strom von etwa 1 bis 5 sccm einer oder mehrerer Komponenten
des Prozeßgases gegen die rückseitige Oberfläche des Wafers
gerichtet.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Verfahren
den Schritt auf, den Gesamtstrom des Prozeßgases in die
Plasmaätzkammer auf innerhalb eines Bereichs von etwa 130 bis etwa
300 sccm einzustellen.
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Bei jedem der obigen Verfahren weisen die
Wärmeübertragungsgase etwa 1 bis etwa 5 % des gesamten Prozeßgasstroms auf und
werden gegen die rückseitige Oberfläche des Wafers gerichtet.
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Die Komponenten des Prozeßgases, die in Kontakt mit der
rückseitigen Oberfläche des Wafers gerichtet werden, um eine
Wärmeübertragung von dem Wafer auf die angrenzenden
Abstützeinrichtungen zu bewirken, werden aus der Klasse ausgewählt,
die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 4
Kohlenstoffatomen und Argon besteht.
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Bei einem speziellen erfindungsgemäßen Verfahren kann die
Plasmaätzvorrichtung einen gesamten Prozeßgasstrom in die
Vorrichtung von etwa 130 bis etwa 300 sccm aufweisen und kann
vorsehen, daß etwa 1 bis 5 sccm wenigstens eines Teils einer
oder mehrerer Komponenten des Prozeßgases in Kontakt mit einer
Oberfläche des Wafers gerichtet wird, das aus der Klasse
ausgewählt wird, die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen mit 1
bis 4 Kohlenstoffatomen und Argon besteht, um Wärme von dem
Wafer auf die Abstützung zu übertragen, und daß das Vakuum in
der Plasmaätzvorrichtung überwacht wird, um die
Plasmaätzvorrichtung auf einem Druck von etwa 5,3 Pa (40) bis etwa 27
Pa (200 Millitorr) zu halten.
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Die Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zum Kühlen
eines Halbleiterwafers in einer Waferbehandlungsvorrichtung
unter Verwendung einer oder mehrerer Komponenten des
Prozeßgases, das in dem Verfahren als ein
Gasleitungswärmeübertragungsgas verwendet wird, mit Einrichtungen zum Abstützen des
Wafers auf einer Abstützfläche, die auch als Wärmesenke wirkt,
und mit Einrichtungen zum Richten eines Wärmeübertragungsgases
in Kontakt mit einer rückseitigen Oberfläche des Wafers
angrenzend an die Abstützfläche bereit, wobei die Vorrichtung
eine Plasmaätzvorrichtung ist und die Abstützfläche eine
Oberfläche bildet, auf der der Wafer ruht, um dem Prozeßgas
ausgesetzt zu werden, wobei Einrichtungen zum Richten eines Anteils
des Prozeßgases, das eine oder mehrere Wärme leitende
Komponenten enthält, gegen die rückseitige Oberfläche des Wafers
angrenzend an die Abstützfläche zur Bildung des
Wärmeübertragungsgases vorgesehen sind, und wobei das Prozeßgas und das
Wärmeübertragungsgas mit im wesentlichen gleichen Drucken
zugeführt werden, wodurch der Wafer ohne gehalten zu sein auf
der Abstützung ruhen und das Wärmeübertragungsgas zwischen dem
Wafer und der Senke in die Behandlungskammer strömen kann.
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Es folgt nun eine Beschreibung einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, in denen
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Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines Abschnitts einer
Plasmaätzvorrichtung ist, die den Einlaß eines Teils des
Prozeßgases in die Kammer über vorherigen Kontakt mit
der Oberfläche des Wafers und Einrichtungen zur
Überwachung und zur Stromeinstellung zeigt, welche
verwendet werden können, um den Prozeßgasstrom durch die
Kammer zur Aufrechterhaltung des gewünschten Vakuums in
der Kammer einzustellen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Kühlen eines Halbleiterwafers in einer
Plasmaätzvorrichtung unter Verwendung einer oder mehrerer
Komponenten des in dem Plasmaätzverfahren als
Gasleitungswärmeübertragungsgas verwendeten Prozeßgases durch Leiten
wenigstens eines Teils einer oder mehrerer solcher Komponenten
des Prozeßgases in Kontakt mit einer Oberfläche des Wafers,
wenn eine oder mehrere solcher Prozeßgaskomponenten in die
Plasmaätzvorrichtung eintreten. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform wird der Prozeßgasstrom in die Kammer so
eingestellt, daß der Prozeßgasgesamtstrom in die Kammer konstant
gehalten und der Druck oder das Vakuum in der
Plasmaätzvorrichtung überwacht werden, um das gewünschte Vakuum in der
Plasmaätzvorrichtung aufrechtzuerhalten.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist insgesamt eine
Plasmaätzvorrichtung oder Kammer 2 dargestellt, die eine Kammerwand 6,
eine durch ein Rohr 10 und ein Drosselventil 12 mit einer
äußeren Pumpenquelle (nicht gezeigt) verbundene Auslaßöffnung
8 zur Aufrechterhaltung des gewünschten Vakuums in der Kammer
2 und wenigstens eine Schleuse 4 aufweist, durch welche ein
Wafer in die Kammer 2 eingeführt werden kann. In der Kammer 2
ist eine HF-Quelle 20, die mit einer äußeren Stromzufuhr
(nicht gezeigt) zur Erzeugung des Plasmas und mit einem
Waferstützsockel 30 verbunden ist, auf welchem ein Wafer 50 zum
Ätzen durch das von der HF-Quelle 20 erzeugte Plasma
angeordnet ist. In der Kammerwand 6 ist weiterhin eine Einlaßöf fnung
14 zum Einlaß des Prozeßgases von einer äußeren
Prozeßgasquelle 40 in die Plasmaätzkammer 2 durch ein Rohr 16 und ein
Durchsatzsteuerventil 18 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß sind in dem Waferstützsockel 30 Einrichtungen
zum Richten wenigstens eines Teils einer oder mehrerer
Komponenten des Prozeßgases in Kontakt mit der rückseitigen
Oberfläche des auf dem Sockel 30 ruhenden Wafers 50
vorgesehen, welche in der dargestellten Ausführungsform eine zentrale
Bohrung 32 in dem Sockel 30 aufweisen. Die zentrale Bohrung 32
ist ihrerseits durch ein Rohr 36 und ein Durchsatzsteuerventil
38 mit der äußeren Prozeßgasquelle 40 verbunden, die eine oder
mehrere Komponenten des Prozeßgases aufweisen kann, das bei
dem in der Kammer 2 durchgeführten Plasmaätzverfahren
verwendet wird.
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Der Begriff "Prozeßgas" soll im vorliegenden Fall eine
Mischung von Gasen definieren, welche entweder als aktive
Ätzkomponenten des Prozeßgases oder als Trägergase wirken können.
Beispiele von Komponenten, die gewöhnlich in solchen Gasen für
Plasmaätzverfahren vorkommen, sind Fluorkohlenwasserstoffe mit
1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa CHF&sub3;; fluorierte
Kohlenstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa CF&sub4; und C&sub2;F&sub6;,
Sauerstoff, NF&sub3; und SiF&sub4; sowie Trägergase wie Helium,
Stickstoff und Argon.
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In diesem Zusammenhang sollte angemerkt werden, daß zwar die
Prozeßgasquelle 40 als eine einzige Quelle dargestellt ist,
die Prozeßgasquelle 40 jedoch einzeln gesteuerte Quellen für
jedes der Gase umfassen kann, die zusammen das Prozeßgas
bilden. Die Prozeßgasquelle 40 kann somit Einrichtungen zum
Steuern des Verhältnisses dieser Komponenten, die durch das
Rohr 36 und das Durchsatzsteuerventil 38 zu der Bohrung 32 und
der rückseitigen Oberfläche des Wafers 50 strömen, gesondert
von dem Verhältnis derjenigen Gase aufweisen, die durch die
Einlaßöffnung 14 in die Plasmaätzkammer 2 strömen.
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Nicht alle diese Komponenten des Prozeßgases wirken bei dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend als
ausreichende Wärmeübertragungsmittel zum Leiten von Wärme von
dem Wafer 50 auf den Sockel 30 beim Arbeitsdruck oder -vakuum,
wie sie in der Plasmaätzvorrichtung 2 verwendet werden. Aus
diesem Grund soll der Ausdruck "eine oder mehrere Komponenten
des Prozeßgases", wie er hier zur Beschreibung des Anteils des
Prozeßgases verwendet wird, der durch die Bohrung 32 in
Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche des Wafers 50 gebracht
wird, nur diejenigen Komponenten des Prozeßgases bezeichnen,
die eine zufriedenstellende Wärmeübertragung zwischen dem
Wafer 50 und dem Sockel 30 schaffen. Zu solchen Komponenten
gehören Argon und die vorstehend genannten
Fluorkohlenwasserstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie CHF&sub3;; oder
fluorierte Kohlenstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa C&sub2;F&sub6;
und CF&sub4;.
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Die Gesamtmenge an solchen Prozeßgaskomponenten, die durch die
Bohrung 30 in die Kammer 2 eintritt, kann über das
Durchsatzsteuerventil 38 so eingestellt werden, daß sie nur etwa 1 bis
5 %, vorzugsweise etwa 2 % der Gesamtmenge des in die Kammer 2
strömenden Prozeßgases enthält, wobei der Rest über die
Einlaßöffnung 14 in die Kammer 2 strömt.
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Es sollte angemerkt werden, daß zwar die zentrale Bohrung 32
als einzige Einrichtung gezeigt ist, um eine oder mehrere
Prozeßgaskomponenten in Kontakt mit der rückseitigen
Oberfläche
des Wafers 50 zu bringen, in dem Sockel 30 aber mehr
als eine solche Bohrung vorgesehen werden kann oder wenigstens
die Oberseite des Waferstützsockels 30 ein poröses Metall
aufweisen kann, um einen Austritt solcher Prozeßgaskomponenten
in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche des Wafers 50 an
mehr als einer Stelle zu ermöglichen.
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Auf jeden Fall ist zu vermerken, daß der Wafer 50 zwar auf dem
Sockel 30 ruhend dargestellt ist, zwischen dem Wafer 50 und
dem Sockel 30 aber keine Abdichtung oder klemmenartige
Haltevorrichtung zu dem Zweck vorgesehen ist, die Bewegung von
Molekülen einer oder mehrerer Prozeßgaskomponenten, die durch
durch die Bohrung 32 in dem Sockel 30 mit der rückseitigen
Oberfläche des Wafers 50 in Kontakt gebracht worden sind, in
die Plasmaätzkammer 2 zu begrenzen oder einzuschränken. Solche
Abdichtungseinrichtungen sind bei der praktischen Verwendung
der vorliegenden Erfindung unnötig, da einerseits keine
Druckunterschiede zwischen der Kammer 2 und der rückseitigen
Oberfläche des Wafers 50 herrschen und andererseits ein oder
mehrere Wärmeübertragungsgase verwendet werden, die
gleichzeitig Komponenten des bei dem Plasmaätzverfahren eingesetzten
Prozeßgases sind, d.h., daß Wärmeübertragungsgase und die
Plasmaätzgase beide mit demselben Druck verwendet werden und
die Wärmeübertragungsgase einen Teil der Plasmaätzgase bilden.
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Druck- oder Vakuumüberwachungseinrichtungen 60 sind ebenfalls
innerhalb der Plasmaätzkammer 2 zur Überwachung des
Gesamtgasdrucks in der Kammer 2 vorgesehen. Ein Signal von den
Gasüberwachungseinrichtungen 60 kann dem Drosselventil 12 zugeführt
werden, wenn der Druck einen vorher bestimmten Betrag
übersteigt, so daß die Kammer 2 weiter entleert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann der Druck oder das Vakuum in
der Kammer 2 durch Einstellen des Stroms von Prozeßgas, das
durch das Durchsatzsteuerventil 18 in die Kammer 2 eintritt,
unter Verwendung einer Einstelleinrichtung 70 eingestellt
werden.
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Wenn der Druck oder das Vakuum in der Kammer 2 von dem
Drosselventil 12 durch die Einstelleinrichtung 70 eingestellt ist,
kann der Prozeßgasstrom von der Prozeßgasquelle 40 durch das
Einlaßventil 18 und das Rohr 16 durch anfängliches Einstellen
der Steuerventile 18 und 38 konstant gemacht werden.
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Die Plasmaätzkammer 2 wird auf einem Druck von etwa 5,3 bis 27
Pa (40 bis 200 Millitorr) und vorzugsweise etwa 8 Pa (60
Millitorr) gehalten. Der Prozeßgasgesamtstrom in die Kammer 2,
der zum Halten des Plasmas in der Kammer 2 erforderlich ist,
reicht von etwa 130 bis etwa 300 sccm. Wenigstens 0,05 sccm
und vorzugsweise etwa 0,15 sccm von diesem Betrag strömt durch
die Bohrung 32 in dem Sockel 30, wobei der Rest durch die
Prozeßgaseinlaßöf fnung 14 in die Kammer 2 eintritt.
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Es ist zu vermerken, daß auf das herkömmlich zwischen dem
Wafer 50 und dem Sockel 30 angeordnete Silikonkautschukpolster
verzichtet wurde, da das Polster nicht für eine Wärmeleitung
von dem Wafer 50 und dem Sockel 30 benötigt wird. Statt dessen
kann der Sockel 30, der aus Aluminiummetall ausgebildet sein
kann, anodisiert werden, um von etwa 1,3 x 10&supmin;&sup5;m (0,5 mils) bis
etwa 5,1 x 10&supmin;&sup5;m (2,0 mils) Aluminiumoxid als elektrische
Isolierung zwischen dem Wafer 50 und dem Sockel 30
bereitzustellen, ohne erfindungsgemäß den Wärmestrom von dem Wafer 50
zu dem Sockel 30 durch die Prozeßgasmoleküle materiell zu
behindern.
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Zur Erläuterung der Vorteile der Erfindung wurde die
Temperatur eines Siliziumwafers, der einem Plasmaätzen in einer
herkömmlichen Ätzkammer mit einer Wärmeübertragungseinrichtung
aus Silikonkautschuk unterzogen wurde, gemessen und betrug
nach einer ausreichenden Zeit zum Erreichen von beständigen
Zustandsbedingungen, d.h. nach einer Ätzzeit von etwa 3 bis 5
Minuten, 115ºC. Im Gegensatz dazu betrug die Temperatur eines
erfindungsgemäß gekühlten und unter denselben Ätzbedingungen
und über denselben Zeitraum geätzten Siliziumwafers 65ºC, was
die bei Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der
Erfindung erzielte überlegene Wärmeübertragung belegt.
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Die oben ausgeführte bevorzugte Ausführungsform betrifft zwar
das Kühlen von Halbleiterwafern in einer Plasmaätzvorrichtung.
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung
können Wafer innerhalb von Halbleiterbehandlungsvorrichtungen
jedoch auch auf vorteilhafte Weise erwärmen. Beispielsweise
kann in einer CVD-Kammer ein Prozeßgas als
Wärmeübertragungsmittel verwendet werden, indem man es zwischen einem erwärmten
Sockel und einem über dem Sockel abgestützten Wafer und dann
in die CVD-Kammer strömen läßt. Das für die Wärmeübertragung
verwendete Prozeßgas kann wieder ein chemisch aktives Gas, ein
Inert- oder Trägergas oder Kombinationen davon aufweisen. Das
Prozeßgas kann weiterhin jedes sich nicht zerstörend auf die
Behandlung des Halbleiterwafers auswirkende Gas umfassen, mit
dem die Wärmeübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung
erzielt wird. Das Prozeßgas kann beispielsweise ein inertes
oder nicht anderweitig in dem Verfahren verwendetes Gas sein,
das aber in die Reaktionskammer eingelassen werden kann, ohne
sich negativ auf die Behandlung des Wafers auszuwirken.
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Diese Erfindung wurde zwar anhand eines einzigen Wafersystems
erläutert, ist jedoch gleichermaßen für Mehrfachwafersysteme,
wie die Ätzvorrichtung 8310 von Applied Materials, anwendbar,
die achtzehn Wafer gleichzeitig behandelt. Bei
Mehrfachwaferätzsystemen ist es noch immer wünschenswert, den Gesamtdruck
des Prozeßgases im Bereich von 130 bis 300 sccm und den
Prozeßgasstrom gegen jeden Wafer auf wenigstens etwa 0,05 sccm zu
halten. Bei der 8310 Ätzvorrichtung führt dies zu einem
Prozeßgasgesamtstrom von wenigstens etwa 0,9 sccm gegen den
Wafer. Der Gesamtgasstrom zum Kühlen liegt noch immer im
Bereich von 1 bis 5 % des Prozeßgases in der Vorrichtung.
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Somit stellt die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine
verbesserte Vorrichtung zum Erwärmen oder Kühlen eines
Halbleiterwafers in einer Halbleiterbehandlungsvorrichtung unter
Verwendung des Prozeßgases als Wärmeleitungseinrichtung
zwischen der Waferoberfläche und einem Wärmeleiter dar.
Vorzugsweise wird der Prozeßgasstrom in die Kammer so eingestellt,
daß der Prozeßgasgesamtstrom in die Kammer konstant gehalten
und der Druck in der Vorrichtung überwacht wird, um den
erwünschten Druck darin aufrechtzuerhalten.
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Im Anschluß an diese Beschreibung der Erfindung wird nun
folgendes beansprucht: