ITMI990241A1 - Dispositivo per il trattamento a secco con acidi di un wafer e relativo procedimento - Google Patents
Dispositivo per il trattamento a secco con acidi di un wafer e relativo procedimentoInfo
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Description
Descrizione dell’invenzione avente per titolo:
“DISPOSITIVO PER IL TRATTAMENTO A SECCO CON ACIDI DI UN WAFER E RELATIVO PROCEDIMENTO”
DESCRIZIONE
L’invenzione concerne un dispositivo ed un procedimento per il trattamento a secco con acidi di una parte definita, prossima al bordo, di una superficie di un wafer ricoperto con un rivestimento (disco a semiconduttori).
Un simile wafer, ad esempio su base di silicio, può presentare ad esempio su tutti i lati un rivestimento a base di biossido di silicio. Per procedimenti successivi (quando debba essere applicato, ad esempio, uno strato d’oro od uno strato di polisilicio [silicio policristallino]), può essere necessario liberare il wafer, almeno nella zona marginale di una superficie principale, ma alToccorrenza anche nella zona della sua superficie perimetrale e/o della seconda superficie principale, dal rivestimento che sia presente. Ciò ha luogo con procedimenti di trattamento con acidi che si possono suddividere, in primo luogo, in procedimenti di trattamento a secco con acidi e procedimenti di trattamento ad umido con acidi. L’invenzione è orientata sui procedimenti di trattamento a secco con acidi dei wafer. In essi il rivestimento da rimuovere (ad esempio uno strato di biossido di silicio) viene trattato con un mezzo corrosivo gassoso (ad esempio acido fluoridrico), formandosi tetrafluoruro di silicio (SiF4) gassoso.
La EP 0 701 276 A2 descrive un procedimento per la corrosione di un wafer su un solo lato, con gas di HF. La corrosione dell’altro lato del wafer viene impedita grazie al fatto che questo lato viene lavato con un gas inerte durante il procedimento di corrosione.
Dalla US 5,384,008 sono noti un procedimento ed un dispositivo per l’applicazione di uno strato di materiale su una superficie di un wafer, e precisamente senza residui, sul lato posteriore del wafer. Per eliminare tali residui sul lato posteriore del wafer, il wafer viene posto su un supporto e precisamente in modo tale per cui la zona marginale del supporto sporga. A questo scopo la superficie del supporto presenta, ad esempio nella zona marginale del wafer, una corrispondente cavità. In questo modo, in un successivo procedimento di trattamento con acidi, la zona marginale inferiore del wafer, liberamente sporgente, può essere sottoposta a trattamento con acidi.
In questo modo non è però possibile asportare per corrosione con acidi una zona marginale definita; anzi, sul lato inferiore del wafer si forma, nella zona di confine fra supporto e wafer, un profilo relativamente irregolare del confine.
Scopo dell’invenzione è di indicare una possibilità di liberare, nel procedimento di trattamento a secco, su almeno una superfìcie di un wafer, una porzione definita e marginale del rivestimento di esso, e dunque ad esempio di asportare per corrosione acida, in un disco a semiconduttori tondo, su almeno una superficie una zona marginale, dalla parte del bordo, di larghezza definita.
Partendo da questa problematica, sarebbe stato ovvio, ad esempio, coprire la superficie del wafer con l’eccezione della porzione da sottoporre a trattamento con acidi, oppure, come indicato nella EP 0 701 276 Al, proteggerla dal mezzo corrosivo con un velo di gas inerte. In effetti, in questo modo possono essere asportate per corrosione acida anche porzioni di rivestimento in zone marginali di una superficie di un wafer, ma con profilo “irregolare”. Specialmente nella zona di passaggio fra superficie corrosa e non corrosa, non si può formare in tal modo una zona di confine definita, evidentemente a motivo di incontrollabili procedimenti di diffusione del gas di corrosione in questa zona.
Attraverso esperimenti sistematici si è accertato che simili processi di diffusione possono comunque essere utilizzati per formare una linea di confine definita fra la superficie da corrodere (corrosa) e la superficie non corrosa del wafer.
Una simile linea di confine definita si può però ottenere soltanto se i detti procedimenti di diffusione possono divenire efficaci lungo un “tratto certo”.
L’invenzione offre a tale scopo un dispositivo per il trattamento a secco con acidi di una porzione definita, prossima al bordo, di almeno una superficie di un wafer ricoperto con un rivestimento, con le seguenti caratteristiche:
- una camera di trattamento con acidi, con
- almeno un’apertura di alimentazione per un mezzo corrosivo gassoso; - un supporto, sistemato all’interno della camera di trattamento con acidi, con una superficie d’appoggio per il wafer, nonché
- almeno un’apertura di prelievo del mezzo di corrosione in eccesso, nonché eventualmente per i prodotti di reazione formatisi con il procedimento di trattamento con acidi, in cui
- il supporto è conformato in modo tale da sporgere tutt’ intorno, con il suo profilo esterno, dal profilo interno della porzione superficiale del wafer da sottoporre a trattamento con acidi.
La camera di trattamento con acidi serve ad accogliere il wafer da trattare ed a creare uno spazio di trattamento definito. Il mezzo di corrosione, ad esempio gas di HF, viene inviato all’ interno della camera di trattamento con acidi, attraverso un’apertura di alimentazione.
All’interno della camera di trattamento con acidi, un supporto serve ad accogliere il wafer da trattare. È opportuno disporre la superficie di appoggio del wafer orizzontalmente, per consentire un appoggio sicuro del wafer ed un trattamento di corrosione uniforme lungo il perimetro. In questo senso è del pari opportuno sistemare il supporto e quindi il wafer al centro nella camera di trattamento con acidi e conformare, ad esempio, la camera di trattamento con acidi con una simmetria di rotazione, per un wafer tondo.
Poiché l’alimentazione del mezzo di corrosione ha luogo di norma in modo continuo, è prevista almeno un’apertura di prelievo, attraverso la quale il gas di corrosione in eccesso o consumato può essere asportato allo stesso modo, ad esempio, dei prodotti di reazione che si siano eventualmente formati per effetto del processo di corrosione.
La caratteristica decisiva del dispositivo consiste nella concreta forma geometrica del supporto. Il suo profilo esterno, vale a dire la linea perimetrale della sua superficie d’appoggio, dev’essere maggiore del profilo interno, vale a dire la linea perimetrale interna della porzione superficiale da asportare per corrosione. Ne scaturisce ovviamente l’ulteriore esigenza che la linea perimetrale della porzione superficiale del wafer da asportare per corrosione si trovi, quando il wafer è appoggiato, all’ interno del profilo esterno.
Normalmente il wafer presenterà la forma di un disco. Supponendo un dato diametro D esterno del wafer e l’esigenza di asportare per corrosione, su una superficie del wafer nella zona marginale, una porzione anulare il cui diametro d interno misuri d (essendo D > d), ne segue, per la geometria del supporto, che il supporto qui ipotizzato a forma di anello, o di anello circolare, presenta un diametro esterno d x, dove x > 0.
Partendo da un esempio di applicazione nel quale è (d x) < D, si è accertato che effettivamente il mezzo di corrosione asporta inizialmente in prevalenza la porzione superficiale marginale del wafer che sporge dal supporto; ma successivamente il mezzo di corrosione penetra nella zona tra la superficie d’appoggio del supporto e la corrispondente porzione superficiale del wafer e sottopone a corrosione, tramite processi di diffusione, anche il corrispondente rivestimento del wafer in questa parte, in modo conforme alla crescente profondità di penetrazione del mezzo di corrosione. Il mezzo corrosivo penetra soiprendentemente, su tutti i lati, alla stessa profondità nella zona di contatto fra supporto e wafer, sicché, quale risultato, si forma una linea di confine esattamente definita fra la porzione superficiale del wafer corrosa e quella non corrosa, nella zona del contatto wafer/supporto.
Normalmente il profilo esterno del supporto presenterà tutt’intorno una distanza costante dal profilo interno della porzione superficiale del wafer da sottoporre a trattamento con acidi. Ciò vale specialmente per dischi a semiconduttori circolari, nei quali una definita superficie anulare deve essere asportata per corrosione nella zona marginale.
E però anche senz’altro possibile formare singole linee di confine, ad esempio di forma ondulata o con tratti rettilinei.
Secondo una forma di realizzazione, la superficie di appoggio del supporto del wafer è chiaramente inferiore alla superficie del wafer.
Così il supporto può presentare, ad esempio, una forma anulare, essendo la larghezza dell’anello (o rispettivamente, in termini più generali: la larghezza della superficie di supporto), secondo la precedente dottrina, scelta in modo tale per cui essa copre anche almeno una parte della porzione superficiale che non deve essere asportata per corrosione.
L’appoggio del wafer su una superfìcie di appoggio relativamente stretta stabilizza la posizione del wafer sul supporto.
Secondo una forma di realizzazione, la distanza fra il profilo interno della parte superficiale del wafer da asportare per corrosione ed il profilo esterno del supporto misura da 1 a 6 mm.
Secondo un’altra forma di realizzazione è previsto che il profilo esterno della superficie d’appoggio del supporto sia pari od addirittura maggiore del profilo esterno del wafer.
Allora la corrosione marginale ha luogo esclusivamente tramite i processi citati sopra, e tuttavia in modo altrettanto ben definito, sicché, quale risultato, si forma un linea di confine definita, ad esempio una circonferenza esatta, fra la porzione superficiale del wafer sottoposta a corrosione con acidi e quella non sottoposta a corrosione.
Tanto l’appoggio del wafer sul supporto quanto i detti processi di diffusione possono essere ottimizzati se la superficie di appoggio del supporto, che si trova di fronte alla porzione superficiale del wafer da sottoporre a trattamento con acidi, presenta almeno una scanalatura circolare. La profondità e larghezza della scanalatura possono essere limitate ad ordini di grandezze inferiori ai μm.
Per mettere il wafer sul supporto, o rispettivamente per toglierlo dal supporto, sono necessari utensili ausiliari. Il montaggio/smontaggio può essere agevolato con un dispositivo di sollevamento che agisce sul wafer.
Questo dispositivo di sollevamento può essere costituito, ad esempio, da punte scorrevoli verticalmente, preferibilmente almeno tre punte, che sollevano il wafer per prelevarlo e, in tal modo, lo staccano dal supporto.
Per poter asportare per corrosione una porzione marginale, di larghezza costante, specialmente nei wafer con simmetria di rotazione, possono essere previsti inoltre mezzi di posizionamento per la disposizione concentrica del wafer rispetto al supporto. Questi possono essere costituiti, ad esempio, da organi di guida (ad esempio punte di guida) che vengono sistemati lungo il profilo esterno (del diametro esterno) del wafer da trattare. Nel caso ad esempio di tre organi di guida a forma di punta, il wafer aderisce corrispondentemente, in tre punti del suo perimetro, alle punte di guida che, in questo caso, presentano preferibilmente, una rispetto all’altra, un angolo di 120°.
I corrispondenti organi di guida possono essere usati parimenti per il montaggio e lo smontaggio del wafer.
II dispositivo può essere del pari usato per sottoporre ad asportazione per corrosione, in un wafer, entrambe le superfici in zone marginali. In questo caso il wafer viene coperto superiormente con una corrispondentemente “maschera”, essendo validi, per la geometria di questa maschera, gli stessi dati del supporto. Anche qui vale il principio per cui la maschera può essere conformata, ad esempio, alla maniera di un cappello e poggia dunque sulla superficie del wafer solo sul margine.
Infine è anche possibile trattare il wafer in modo tale per cui viene sottoposto a corrosione, lungo il margine, il suo lato inferiore, nonché la parte perimetrale e la sua superficie. In questo caso occorre solo la sistemazione del supporto citato sopra.
Il relativo procedimento per il trattamento a secco con acidi, mediante un mezzo corrosivo gassoso, di una porzione definita, prossima al margine, di almeno una superficie di un wafer rivestito si distingue per il fatto che il wafer viene posto su una superficie d’appoggio di un supporto in modo tale per cui il supporto sporge, con il profilo esterno della sua superficie d’appoggio, dal profilo interno della porzione superficiale, prossima al margine, che deve essere corrosa, ed il processo di corrosione viene eseguito fino a che il mezzo di corrosione ha asportato per corrosione, nella desiderata misura definita, il rivestimento del wafer nella sua porzione superficiale prossima al margine, la quale è coperta dalla superficie d’appoggio del supporto.
Si possono allora estrarre, durante il processo di corrosione con acidi, mezzi di corrosione non consumati e prodotti di reazione formatisi per effetto del processo di corrosione, come ad esempio SiF4, H20 e, al contempo, alimentare nuovo mezzo di corrosione, ripetendo queste due fasi del procedimento fino a che il mezzo di corrosione ha asportato per corrosione, nella desiderata misura definita, il rivestimento del wafer nella sua porzione superficiale prossima al margine, che è coperta dalla superficie d’appoggio del supporto.
Secondo un’altra variante del procedimento, il wafer viene posto, con la sua porzione prossima al margine ed estendentesi dal suo bordo perimetrale verso l’interno, su una parte della superficie d’appoggio che è larga almeno quanto la porzione superficiale del wafer prossima al margine che deve essere asportata per corrosione. In questo modo è assicurato che la linea di confine fra la porzione superficiale del wafer sottoposta ad asportazione per corrosione e quella non sottoposta ad asportazione per corrosione si trovi nella zona di contatto fra supporto e wafer, come è stato descritto sopra in modo dettagliato.
Si è già accennato sopra al fatto che può essere trattata in modo analogo anche la superficie del wafer opposta al supporto. A tale scopo una forma di realizzazione prevede di rivestire questa superficie del wafer con una copertura che lasci libera una porzione superficiale circolare del wafer prossima al margine, ma che sporga con il suo profilo esterno dal profilo interno della porzione superficiale da sottoporre a trattamento con acidi, su questa superficie del wafer. In linea di principio le caratteristiche già descritte sopra per la “corrosione inferiore” vengono quindi riferite, in modo analogo, al lato superiore del wafer.
L’estrazione del mezzo di corrosione non consumato, come pure dei prodotti di reazione che si siano formati, dovrebbe aver luogo normalmente prima che un prodotto di reazione (ad esempio acqua), formatosi per effetto del procedimento di corrosione con acidi, si sia condensato sul wafer.
Il procedimento può essere eseguito a temperatura ambiente ed alla pressione atmosferica.
Per il resto si hanno, rispetto al procedimento, le stesse caratteristiche e vantaggi descritti in base al prodotto.
Il procedimento può essere quindi attuato con il dispositivo descritto. Come si spiegherà più dettagliatamente sulla base della successiva descrizione delle figure, il supporto (la base d’appoggio per il wafer) può presentare un incavo all’interno della zona nella quale il wafer poggia sul supporto. Con questo incavo si evita un possibile problema che si ha quando il wafer appoggia su tutta la superfìcie. Se il wafer poggia con tutta la superficie su una superficie di supporto, esso, nella zona marginale, potrebbe non essere disposto dappertutto alla stessa distanza dalla superfìcie d’appoggio, ciò che può portare del pari ad una corrosione inferiore non uniforme, od irregolare. Se il wafer poggia solo sulla propria zona marginale, da sottoporre a trattamento con acidi, si ottiene anche il vantaggio che non viene toccata la zona del wafer (il disco a semiconduttori) sulla quale poi devono essere fabbricati dei chips.
Altre caratteristiche dell’invenzione si ricavano dalle parti caratterizzanti delle rivendicazioni subordinate, nonché dagli altri documenti della domanda.
L’invenzione viene spiegata qui di seguito, sulla base di un esempio di realizzazione.
In esso mostrano, ciascuna in rappresentazione schematica:
Fig. 1: una sezione verticale del dispositivo secondo l’invenzione;
Fig. 2: una rappresentazione ingrandita di una porzione parziale di un supporto con sovrapposto wafer, prima del trattamento con acidi; Fig. 3: una rappresentazione ingrandita di una porzione parziale di un supporto con sovrapposto wafer, dopo il trattamento con acidi.
La Fig. 1 mostra un camera 10 di trattamento con acidi, con uno spazio 12 interno circolare che è delimitato inferiormente da un fondo 14 e superiormente da una calotta 16 a campana. La calotta 16 può essere staccata e posta sul fondo 14.
Nel coperchio 16d della calotta 16 è prevista un’apertura 18 di alimentazione, nella quale sbocca un condotto (non illustrato) che porta un gas di corrosione, qui gas di HF, al’interno 12 della camera 10 di trattamento con acidi.
Sul fondo- 14 sono previste più aperture 20, e precisamente di volta in volta attigue alla parte 16w di parete della calotta 16, che servono all· asportazione (prelievo) di gas di corrosione consumato, o rispettivamente in eccesso.
All· interno, accanto alle aperture 20, corre sul fondo 14 un incavo 22 anulare.
Alla parete interna delincavo 22 aderisce un supporto 24 anulare, che sporge verso l’alto dall’incavo 22 e la cui superficie 26 superiore frontale, ben levigata, forma una superficie orizzontale d’appoggio per un wafer 28 che ha qui la forma di un disco con diametro esterno D. In modo corrispondente alla forma del supporto 24, la porzione centrale del wafer 28 non poggia sul supporto 24.
Come si può scorgere dalla figura, il wafer 28 è disposto in modo concentrico rispetto al supporto 24 e sporge a distanza costante dal supporto 24 nella parte perimetrale.
Sul perimetro esterno del wafer 28 poggiano più punte 30, che sono fissate sul fondo 14 nella zona dell’incavo 22.
Di nuovo all’interno del supporto 24 sono inoltre sistemate sul fondo 14 barre 32 di sollevamento, che possono spostarsi verticalmente nella direzione della freccia P e servono ad esempio a sollevare, nel loro movimento verticale verso l’alto, il wafer 28 dal supporto 24, affinché il wafer 28 possa poi (previa asportazione della calotta 16), essere prelevato e sostituito da un nuovo wafer 28.
Il funzionamento del dispositivo è il seguente.
Dopo l’inserimento di un wafer 28 sul supporto 24 e l’applicazione della calotta 16 sul fondo 14, viene inviato, attraverso l’apertura 18 di alimentazione, gas di corrosione aH’intemo 12 della camera 10 di trattamento con acidi.
Allora il gas di corrosione lava il lato 28o superiore del wafer 28, la superficie 28f perimetrale del wafer 28 e, in primo luogo, la porzione 28r del lato 28u inferiore del wafer 28, che sporge lateralmente dal supporto 24.
Di conseguenza viene dapprima asportato per corrosione il rivestimento superficiale del wafer 28 in queste zone. Attraverso procedimenti di diffusione il gas di corrosione penetra però successivamente, dall’esterno, nella zona di contatto fra il supporto 24 (o rispettivamente la sua superficie 26 frontale) e la corrispondente porzione superficiale sul lato 28u inferiore del wafer 28, sicché la zona marginale del lato 28u inferiore del wafer 28, sottoposta ad asportazione per corrosione, prosegue in direzione radiale verso l’interno, come mostrato alla Fig. 3, e precisamente per un tratto x (Fig. 3). Questo procedimento di trattamento con acidi è anche detto “corrosione inferiore”, perché si tratta con acidi il “lato inferiore” del wafer.
Facendo un confronto con la Fig. 2, che mostra il wafer 28 sul supporto 24 prima del trattamento con acidi, risulta chiaro che il rivestimento 34 superficiale del wafer 28 è ormai asportato per corrosione in modo completo sul lato 28o superiore, altrettanto completamente sulla superficie 28f perimetrale e, sul lato 28u inferiore, per un tratto (D - d)/2, indicando d il diametro esterno del rivestimento 34, non asportato per corrosione, del lato 28u inferiore del wafer 28, o rispettivamente il diametro interno della zona sottoposta a corrosione acida del lato 28u inferiore del wafer 28.
La particolarità del procedimento descritto sopra consiste nel fatto che il trattamento con acidi ha luogo anche nella zona di contatto fra supporto 24 e wafer 28 e si forma così al contempo una definita linea di confine, qui un circonferenza perfetta con diametro d.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il trattamento a secco con acidi di una porzione definita, prossima al bordo, di almeno una superficie (28u) di un wafer (28) rivestito con uno strato, con le seguenti caratteristiche: 1.1 una camera (10) di trattamento con acidi, con 1.1.1 almeno un’apertura (18) di alimentazione di un mezzo corrosivo gassoso; 1.1.2 un supporto (24), sistemato al’intemo (12) della camera (10) di trattamento con acidi, con una superficie (26) di appoggio per il wafer (28), nonché 1.1.3 almeno un’apertura (20) di prelievo per il mezzo di corrosione in eccesso, nonché per prodotti di reazione eventualmente formatisi per effetto dal procedimento di corrosione, in cui 1.2 il supporto (24) è conformato in modo tale per cui il suo profilo esterno sporge tutt’intorno dal profilo interno della porzione superficiale del wafer da sottoporre a trattamento con acidi.
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il profilo esterno del supporto (24) presenta tutt’intomo una distanza costante dal profilo interno della porzione superficiale del wafer (28) da trattare con acidi.
- 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la distanza fra il profilo interno della porzione superficiale del wafer (28) da trattare con acidi ed il profilo esterno del supporto (24) misura da 1 a 6 mm.
- 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il profilo esterno del supporto (24) corrisponde al massimo al profilo esterno del wafer (28).
- 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il supporto (24) presenta una forma d’anello.
- 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il diametro esterno del supporto (24) è maggiore del diametro interno della porzione superficiale del wafer (28) da trattare con acidi.
- 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la superficie (26) d’appoggio del supporto (24), che si trova di fronte alla porzione superficiale del wafer da trattare con acidi, presenta almeno una scanalatura circolare.
- 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, con un dispositivo (32) di sollevamento, che agisce sul wafer (28).
- 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo (32) di sollevamento è costituito da punte scorrevoli verticalmente.
- 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, con organi (30) di guida per il wafer (28), sistemati lungo il profilo esterno del wafer (28) da trattare.
- 11. Procedimento per il trattamento a secco con acidi, con un mezzo corrosivo gassoso, di almeno una porzione definita, prossima al bordo, di almeno una superficie di un wafer rivestito, in cui il wafer viene posto su una superficie d’appoggio di un supporto in modo tale per cui il supporto sporge, con il profilo esterno della sua superficie d’appoggio, dal profilo interno della porzione superficiale, prossima al margine, che deve essere corrosa, ed il processo di corrosione viene eseguito fino a che il mezzo di corrosione ha asportato per corrosione, nella desiderata misura definita, il rivestimento del wafer nella sua porzione superficiale prossima al margine, la quale è coperta dalla superficie d’appoggio del supporto.
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui, durante il processo di trattamento con acidi, si estraggono il mezzo di corrosione non consumato ed i prodoti di reazione formatisi per effetto del processo di trattamento con acidi, si invia nuovo mezzo di corrosione e queste due fasi del procedimento vengono ripetute fino a che il mezzo di corrosione ha asportato per corrosione, nella desiderata misura definita, il rivestimento del wafer nella sua porzione superficiale prossima al margine, la quale è coperta dalla superficie d’appoggio del supporto.
- 13. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui si pone il wafer, con una parte prossima al margine la quale si estende dal suo bordo perimetrale verso l’interno, su una parte della superfìcie d’appoggio del supporto, che è larga almeno quanto la porzione superficiale del wafer, prossima al margine, che deve essere asportata per corrosione.
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui, sulla superficie del wafer opposta al supporto, si applica una copertura che lascia libera una porzione superficiale circolare del wafer, prossima al margine, ma sporge con il suo profilo esterno dal profilo interno della porzione superficiale da sottoporre a trattamento con acidi su questa superficie del wafer.
- 15. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui il mezzo di corrosione non consumato ed i prodotti di reazione formatisi vengono estratti prima che un prodotto di reazione, che si sia formato per effetto del processo di corrosione, si condensi sul wafer.
- 16. Procedimento secondo la rivendicazione 1 1, in cui il processo di trattamento con acidi viene eseguito a temperatura ambiente ed alla pressione atmosferica.
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