FR2574221A1 - Procede et dispositif permettant l'attaque chimique d'une seule face d'un substrat - Google Patents

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Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT L'ATTAQUE CHIMIQUE D'UNE SEULE FACE D'UN SUBSTRAT. SELON L'INVENTION, L'ATTAQUE CHIMIQUE EST EFFECTUEE PAR UN GAZ REAGISSANT CHIMIQUEMENT AVEC LE SUBSTRAT 23. LA FACE DONT L'ATTAQUE EST SOUHAITEE EST EXPOSEE A CE GAZ, PENDANT QUE L'AUTRE FACE DU SUBSTRAT EST EXPOSEE A UN COURANT D'UN GAZ NE REAGISSANT PAS CHIMIQUEMENT AVEC LE SUBSTRAT. APPLICATION A L'OXYDATION D'UNE SEULE FACE D'UNE PLAQUETTE EN UN MATERIAU SEMI-CONDUCTEUR.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT L'ATTAQUE CHIMIQUE
D'UNE SEULE FACE D'UN SUBSTRAT
La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant L'attaque chimique d'une seule face d'un substrat. Elle s'applique notamment à L'industrie des semi-conducteurs, en particulier à
L'oxydation d'une. seule face d'une plaquette de circuits intégrés.
Actuellement, pour obtenir L'oxydation d'une seule face d'une plaquette de circuits intégrés, on réalise une oxydation thermique sur les deux faces de la plaquette et l'on enlève L'oxyde formé sur La face que l'on souhaite voir dépourvue d'oxyde (dite "face non active", L'autre face étant appelée !'face active").
Cette technique connue est longue et coûteuse, et peut entraîner la créaction de défauts sur la face active de la plaquette lors de L'enLèvement de l'oxyde sur la face non active.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un procédé et un dispositif permettant l'oxydation d'une seule face d'une plaquette en un matériau semiconducteur et plus généralement l'attaque chimique d'une seule face d'un substrat, d'une façon rapide, peu coûteuse, et sans endommager la face du substrat que l'on ne veut pas voir attaquée.
De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé permettant l'attaque chimique d'une seule face d'au moins un substrat, par un premier gaz apte à réagir chimiquement avec ce substrat, caractérisé en ce que l'on expose l'autre face du substrat à un courant d'un second gaz ne réagissant pas chimiquement avec ce substrat pendant que L'on expose au premier gaz la face dont L'attaque est souhaitée.
De préférence, le substrat est maintenu horizontalement en sustentation dans un courant ascendant de l'un des deux paz, exerçant une poussée sur la face correspondante, le substrat étant orienté de façon que cette face soit tournée vers le bas.
Le substrat est par exemple une plaquette en un matériau semiconducteur telle qu'une plaquette en silicium par exemple destinée à la fabri-cation de circuits intégrés, et dans ce cas, le premier gaz est par exemple un gaz oxydant.
On réalise ainsi, en quelque sorte, un "masquage gazeux" de la face à ne pas attaquer. Ce "masquage", de façon avantageuse, est non contaminant et résiste à la température. En particulier, dans le cas de L'oxydation d'une plaquette de circuits intégrés, ce masquage préserve toutes les caractéristiques de qualité de l'oxyde formé sur la face souhaitée, contrairement à La technique connue d'oxydation des deux faces de la plaquette.
La présente invention concerne également un dispositif permettant l'attaque chimique d'une seule face d'au moins un substrat, par un premier gaz apte à réagir chimiquement avec ce substrat, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un support de substrat, destiné à etre
maintenu horizontalement, dont le fond est percé
d'une ouverture et sur lequel est destiné à reposer
le substrat, par l'une de ses deux faces, et - des moyens d'injection, prévus pour injecter un gaz
par l'ouverture, en direction de la face située en
regard de cette ouverture, et avec un débit suffi
sant pour maintenir le substrat en sustentation au
dessus du support, ce gaz étant le premier gaz, si
ladite face est celle dont L'attaque est souhaitée,
L'autre face étant alors exposée à un second gaz ne
réagissant pas chimiquement avec le substrat, ou ce
second gaz, Si le substrat repose sur te support par
cette autre face, la face dont l'attaque est souhai
tee étant alors exposée au premier gaz.
De préférence, le support comprend un rebord prévu pour limiter les déplacements horizontaux du substrat.
Selon un mode de réaLisation particulier du dispositif objet de L'invention, les moyens d'injection comprennent un tube pourvu d'au moins un perçage qui est relié de façon étanche à L'ouverture, et Le tube est fermé à une extrémité et ouvert à L'autre extrémité, pour permettre l'inJection, par cette autre extrémité, du gaz prévu pour la sustentation.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le fond du support est fixé contre le tube, de telle façon que l'ouverture et le perçage coincident.
Selon un autre mode de réalisation particu
Lier, l'attaque chimique étant réalisée dans une enceinte, le dispositif comprend en outre une plaque de fermeture fixée à la périphérie du tube, du c8té de l'extrémité ouverte de celui-ci, et destinée à fermer une extrémité de l'enceinte.
Enfin, le dispositif peut comprendre en outre au moins un autre support permettant au tube de reposer dans L'enceinte. Cet autre support peut être avantageusement roulant, pour permettre un déplacement facile du tube dans L'enceinte.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure i est une vue schématique d'une installation pour L'oxydation de plaquettes de cir cuits intégrés, utilisant un mode de réalisation particulier du dispositif objet de L'invention, ce mode de réalisation particulier permettant de traiter un seul substrat à La fois,
- La figure 2 est une vue en coupe schémati- que de ce mode de réalisation particuLier, et
- La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un dispositif selon l'invention, permettant te traitement simultané de plusieurs substrats.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une instalLation destinée à l'oxydation, sur une seule face, de plaquettes de circuits intégrés en silicium. Cette installation comprend une enceinte horizontale 2, de forme cylindrique, munie à sa périphérie d'enroulements chauffants 4, commandés par un gé nérateur de courant 6 L'enceinte 2 est pourvue, à l'une de ses extrémités, d'un conduit d'arrivée de gaz 8 et ouverte à l'autre extrémité.
L'installation comprend également un dispositif 10 selon l'invention, sche'matiquement représenté sur la figure 2. Ce dispositif comprend un tube rectiligne 12 ouvert à l'une de ses extrémités, fermé à son autre extrémité et pourvu d'un perçage 14 du -caté de cette autre extrémité-. Le dispositif comprend également un support de substrat 16 se présentant sous la forme d'une plaque dont la forme est adaptée à celle du substrat. Cette forme est par exemple circu
laire dans le cas d'une plaquette de circuits intégrés en silicium. La plaque 16 est pourvue d'un rebord 18 à sa périphérie et Le fond de cette plaque est percé d'une ouverture 20 de préférence centrale. Le tube 12 est fixé au fond de la plaque 16 de telle façon que cette ouverture 20 et le perçage 14 coincident, la plaque 16 étant alors parallèle au tube 12.
Le tube 12 est en outre pourvu d'une plaque de fermeture 22 fixée à la périphérie du tube, du côté de L'extrémité ouverte de celui-ci et perpendiculairement à L'axe du tube. Cette plaque de fermeture 22 a des dimensions suffisantes pour que, Lorsque le tube 12 est introduit dans l'enceinte 2, la plaque de fermeture 22 puisse venir fermer l'extrémité ouverte de l'enceinte.
Le procédé objet de l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante dans L'exemple donne : le substrat 23, en l'occurrence une plaquette de circuits intégrés en silicium (dont la taille est exagérée sur la figure 1 pour faciliter La compréhension de cette figure), est mis en place sur son support 16 de telle manière que la face de la plaquette qui ne doit pas être oxydée repose contre le fond dudit support. Le dispositif 10 est introduit dans L'enceinte dont l'ex tremité ouverte est alors fermée grâce à la plaque de fermeture 22, le tube étant alors disposé suivant l'axe de l'enceinte.
L'extrémité 21 du tube, qui reste extérieure à l'enceinte peut être rendue solidaire d'un bras 27 associé à des moyens non représentés, permettant la translation du bras parallèlement à L'axe de l'enceinte, ce qui permet l'introduction du dispositif dans l'enceinte, puis son extraction de celle-ci.
En outre, le tube peut être muni d'un ou de plusieurs autres supports 25 fixés audit tube 12 et permettant à ce dernier de reposer contre la paroi interne de l'enceinte par l'intermédiaire desdits autres supports 25. De façon avantageuse, chaque autre support 25 est roulant et comporte à cet effet une ou plusieurs roulettes 27 montées sur un axe tournant dans des paliers 29 fixés au tube 12.
Un gaz non oxydant tel que l'azote est alors envoyé dans le tube 12 avec un débit approprié, par l'extrémité ouverte 24 dudit tube 12. La plaquette 23 est ainsi maintenue en sustentation dans son support 16 du fait de l'effet VENTURI résultant de l'echappement de l'azote par l'ouverture 20, en direction de La plaquette 23. La face 26 de cette dernière, située en regard du fond du support 16 est ainsi "masquée" par l'azote. L'enceinte est alors chauffée puis un gaz oxydant tel que l'oxygène est introduit dans ladite enceinte par L'extrémité ouverte de celle-ci, oxydant ainsi la face 28 de la plaquette exposée à ce gaz oxydant dans l'enceinte, la face 26 demeurant préservée de l'oxydation.
Une fois L'oxydation terminée, l'enceinte est refroidie, L'arrivée de gaz oxydant dans l'enceinte est coupée et ce gaz oxydant est évacué de l'enceinte. On peut alors extraire le dispositif de l'enceinte 2, de préférence sans couper l'arrivée d'azote dans Le tube 12 pour ne pas endommager la face 26 (non active) de la plaquette.
On peut également procéder de la façon sui- vante : la plaquette étant en place sur son support de telle façon que la face de celle-ci que l'on veut oxyder repose contre le fond dudit support, le gaz non oxydant est d'abord envoyé dans L'enceinte 2 par l'ex- trémité ouverte de celle-ci, ladite enceinte est chauffée puis le gaz oxydant est envoyé avec un débit approprié dans le tube, par l'extrémité ouverte 24 de celui-ci, maintenant ainsi la plaquette en sustentation par effet VENTURI et n'oxydant que la face de cette plaquette, située en regard du fond du corps 16.
Une fois L'oxydation terminée, l'arrivée de gaz oxydant dans le tube 12 est remplacée par une arrivée d'un gaz non oxydant tel que l'azote de manière à maintenir la plaquette en sustentation. L'enceinte est ensuite refroidie. On peut alors extraire le dis positif de cette enceinte.
Le dispositif de l'invention peut comporter plusieurs supports de substrat 16, dont le fond est pourvu d'une ouverture (figure 3). Le tube est alors pourvu d'un nombre de perçages égal au nombre de supports 16 et Les ouvertures sont raccordées de façon étanche aux perçages, ces derniers étant aLignés. Par exemple, les fonds des supports 16 sont fixés au tube de telle façon que les ouvertures et les perçages coincident respectivement.
Le tube 12, chaque support de substrat 16, la plaque de fermeture 22 et chaque autre support 25 (roulette, axe et paliers) sont par exemple faits en quartz, chaque support de substrat 16, la plaque de fermeture 22 et chaque palier 29 étant aLors soudés au tube 12.
Dans Le cas où La plaquette est maintenue en sustentation grâce au gaz non oxydant, celui-ci peut être envoyé dans le tube avant la mise en pLace de la plaquette et t'arrivée de ce gaz oxydant peut être coupée seulement après avoir retiré La pLaquette traitee de son support. On évite ainsi tout marquage de la plaquette et donc La génération de défauts sur celleci, les seuls contacts avec ladite pLaquette se faisant par sa périphérie, c'est-à-dire par une partie non active de la plaquette.
Pour des plaquettes de siLicium de L'ordre de 100 mm de diamètre, un tube de l'ordre de 20 mm de diamètre et percé d'un trou de 1 mm de diamètre environ, l'ouverture correspondante ayant# Le même diametre, les pLaquettes peuvent être maintenues en sustentation avec un débit gazeux de L'ordre de 200 à
7 300 c.m3/mn. Des couches d'oxyde de 40 à 100 nm d'épaisseur peuvent ainsi croître- sur une face de ces plaquettes sans incidence sur L'autre face qui demeure non oxydée.
On pourrait également utiliser L'invention pour L'attaque d'une seule face d'une plaquette de silicium par le fluorure d'hydrogène, ou pour le net toyage d'une seuLe face de la plaquette par un détergent en suspension dans un gaz porteur tel que l'azo- te.
Bien entendu, L'invention est égaLement utilisable pour protéger une face d'un substrat d'une attaque par un gaz qui réagit chimiquement avec ce substrat.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé permettant l'attaque chimique d'une seule face d'au moins un substrat (23), par un premier gaz apte à réagir chimiquement avec ce substrat, caractérisé en ce que t'on expose L'autre face du substrat à un courant d'un second gaz ne réagissant pas chimiquement avec ce substrat pendant que l'on expose au premier gaz la face dont L'attaque est souhaitée.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que Le substrat (23) est maintenu horizontalement en sustentation dans un courant ascendant de l'un des deux gaz, exerçant une poussée sur ta face correspondante, Le substrat étant orienté de façon que cette face soit tournée vers Le bas.
  3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Le substrat est une plaquette en un matériau semiconducteur.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, carac térisé en ce que Le premier gaz est un gaz oxydant.
  5. 5. Dispositif permettant L'attaque chimique d'une seuLe face d'au moins un substrat (23), par un premier gaz apte à réagir chimiquement avec ce substrat, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un support de substrat (16) destiné à être
    maintenu horizontalement. dont le fond est percé
    d'une ouverture (20) et sur lequel est destiné à
    reposer te substrat, par l'une de ses deux faces, et - des moyens d'injection (12), prévus pour injecter un
    gaz par L'ouverture, en direction de la face située
    en regard de cette ouverture, et avec un débit suf
    fisant pour maintenir te substrat en sustentation
    au-dessus du support, ce gaz étant Le premier gaz si
    ladite face est celle dont t'attaque est souhaitée,
    L'autre face étant alors exposée à un second gaz ne
    réagissant pas chimiquement avec le substrat, ou ce
    second gaz si Le substrat repose sur Le support par
    cette autre face, La face dont l'attaque est souhai
    tée étant alors exposée au premier gaz.
  6. 6. Dispositif seLon La revendication 5, ca ractérisé en ce que Le support (16) comprend un rebord (18) prévu pour limiter Les dépLacements horizontaux du substrat.
  7. 7. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que Les moyens d'injection comprennent un tube (12) pourvu d'au moins un perçage (14) qui est relié de façon étanche à L'ouverture (20), et en ce que Le tube est fermé à une extrémité et ouvert à L'autre extrémité (24), pour permettre L'injection, par cette autre ex extrémité, du gaz prévu pour La sustentation.
  8. 8. Dispositif seLon La revendication 7, ca ractérisé en ce que Le fond du support (16) est fixé contre Le tube (12 > , de teLLe façon que L'ouverture et te perçage co~ncident.
  9. 9. Dispositif seLon L'une queLconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que, L'attaque chimique étant effectuée à L'intérieur d'une enceinte (2), il comprend en outre une plaque de fermeture (22), fixée à La périphérie du tube (12), du cte de
    L'extrémité ouverte de cetui-ci, et destinée à fermer une extrémité de L'enceinte (2 > .
  10. 10. Dispositif seLon La revendication 9, caractérisé en ce qu'iL comprend en outre au moins un autre support (25) permettant au tube (12) de reposer dans L'enceinte (2 > .
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