JPH11317391A - ウエ―ハを乾式エッチングする装置及びこれに所属の方法 - Google Patents

ウエ―ハを乾式エッチングする装置及びこれに所属の方法

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JPH11317391A
JPH11317391A JP11068782A JP6878299A JPH11317391A JP H11317391 A JPH11317391 A JP H11317391A JP 11068782 A JP11068782 A JP 11068782A JP 6878299 A JP6878299 A JP 6878299A JP H11317391 A JPH11317391 A JP H11317391A
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etched
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JP11068782A
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Franz Sumnitsch
フランツ・ザムニツチユ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエーハの少なくとも1つの表面において縁
側の定義された区間からそのコーティングを乾式エッチ
ング方法において取り除き、したがって例えば半導体円
板において少なくとも1つの表面において定義された幅
の縁側のリング範囲をエッチング除去する可能性を提供
する。 【解決手段】 本発明は、コーティングされたウエーハ
(半導体円板)の表面の縁に近い定義された区間を乾式
エッチングする装置及び方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コーティングされ
たウエーハ(半導体円板)の表面の縁に近い定義された
区間を乾式エッチングする装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばシリコンベースのこのようなウエ
ーハは、例えば全面的に二酸化シリコンベースのコーテ
ィングを有する。後続のプロセスのために(例えば金層
又はポリシリコン(多結晶シリコン)からなる層を取付
けようとするとき)、少なくとも主面の縁範囲におい
て、しかし場合によってはその周面及び/又は第2の主
面においても、ウエーハから存在するコーティングを除
去することが必要な場合がある。このことは、エッチン
グ方法によって行なわれ、これらのエッチング方法は、
とりわけ乾式エッチング方法と湿式エッチング方法とに
細分化することができる。
【0003】本発明は、ウエーハの乾式エッチング方法
に向けられている。その際、取り除くべきコーティング
(例えば二酸化シリコン層)は、ガス状のエッチング媒
体(例えばふっ化水素)によって処理され、その際、ガ
ス状のシリコンテトラフルオライド(SiF4)が形成
される。
【0004】ヨーロッパ特許出願公開第0701276
号明細書は、HFガスによりウエーハの片面エッチング
を行なう方法を記載している。他方の側のエッチング
は、エッチング過程の間に、不活性ガスによってこの側
を洗浄することによって阻止される。
【0005】米国特許第5384008号明細書によれ
ば、ウエーハの表面に材料層を取付ける方法及び装置が
公知であり、しかもウエーハの裏側に残留物なしに取付
ける方法及び装置が公知である。ウエーハの裏側におけ
るこのような残留物を取り除くために、ウエーハは支持
体上に置かれ、しかも支持体の縁範囲が突出するように
置かれる。そのために支持体表面は、例えばウエーハの
縁範囲において対応する凹所を有する。このようにして
次のエッチングプロセスにおいて、ウエーハの妨げられ
ずに突出する下側の縁範囲をエッチングすることができ
る。
【0006】しかしながらこのようにして定義された縁
範囲をエッチング除去することはできず;それどころか
ウエーハの下側において支持体とウエーハとの間の境界
範囲に、相対的に不規則な境界輪郭が生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ウエ
ーハの少なくとも1つの表面において縁側の定義された
区間からそのコーティングを乾式エッチング方法におい
て取り除き、したがって例えば半導体円板において少な
くとも1つの表面において定義された幅の縁側のリング
範囲をエッチング除去する可能性を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題設定から出発し
て、エッチングすべき区間を除外してウエーハ表面を例
えば覆うこと、又はヨーロッパ特許出願公開07012
76号明細書に暗示されるように、不活性ガスシールド
によってエッチング媒体から保護することは、容易に考
えられる。実際にこの様式及び方法で、ウエーハ表面の
縁側コーティング区間もエッチング除去することができ
るが、“不規則な”輪郭によってエッチング除去され
る。とくにエッチングされる及びエッチングされない表
面の間の移行範囲において、このようにしても、明らか
にこの範囲におけるエッチングガスの管理不能な拡散過
程によって引起こされ、定義された境界領域を形成する
ことはできない。
【0009】しかし系統的な研究によって、ウエーハの
エッチングすべき(エッチングされた)及びエッチング
しない表面の間に定義された境界線を形成するために、
このような拡散過程を利用できることがわかった。
【0010】ただしこのような定義された境界線は、
“ある程度の距離”にわたって前記の拡散過程が有効に
なることができるときにしか、達成することはできな
い。
【0011】そのために本発明は、コーティングされた
ウエーハの少なくとも1つの表面の縁に近い定義された
区間を乾式エッチングする装置を提供し、この装置は、
次の特徴を有する: −エッチング室が、 −ガス状のエッチング媒体のための少なくとも1つの供
給開口、 −ウエーハのための支持面を備えかつエッチング室の内
部空間に配置された支持体、及び −過剰のエッチング媒体及び場合によってはエッチング
過程によって生じる反応生成物のための少なくとも1つ
の取出し開口を有し、その際、 −支持体が、その外側輪郭によって、回りを囲んでウエ
ーハのエッチングすべき表面区間の内側輪郭を越えて突
出するように構成されている。
【0012】その際、エッチング室は、処理すべきウエ
ーハを収容し、かつ定義された処理空間を提供するため
に使われる。エッチング媒体、例えばHFガスは、供給
開口を介してエッチング室の内部空間内に供給される。
【0013】エッチング室の内部空間において、支持体
は、処理すべきウエーハを収容するために使われる。そ
の際、ウエーハの確実な支持及び周側において均一なエ
ッチング処理を可能にするために、ウエーハのための支
持面を水平に配置すると有利である。支持体、したがっ
てウエーハをエッチング室の中央に配置し、かつ例えば
丸いウエーハのためにエッチング室を回転対称に構成す
ることは、この意図において同様に有利である。
【0014】エッチング媒体の供給は、通常連続的に行
なわれるので、少なくとも1つの取出し開口が設けられ
ており、この取出し開口を介して過剰の又は消費された
エッチングガスが、場合によってはエッチング過程によ
って生じる反応生成物と同様に運び去ることができる。
【0015】この時、装置の相応する特徴は、支持体の
具体的な幾何学的な構成にある。その外側輪郭、すなわ
ちその支持面の周線は、内側輪郭、すなわちエッチング
除去すべき面区間の内側周線よりも大きくなければなら
ない。その際、ウエーハのエッチング除去すべき表面区
間の周線は、ウエーハを載せた際に、支持体の外側輪郭
内にあるという別の要求が存在することは明らかであ
る。
【0016】通常ウエーハは、円板の形を有する。ウエ
ーハの仮定された外径D、及び縁範囲におけるウエーハ
の表面にその外径がdである(その際、D>dである)
リング状の区間をエッチング除去する要求の際に、この
ことから支持体の幾何学について、ここに仮定されたリ
ング状又は円形リング状の支持体は、外径d+xを有
し、その際、x>0であるという結果が生じる。
【0017】(d+x)<Dである適用例から出発し
て、エッチング媒体は、始めに主として支持体を越えて
突出するウエーハの縁側の表面区間をエッチング除去す
るが;エッチング媒体は、続いて支持体の支持面とウエ
ーハの相応する面区間との間の範囲に侵入し、かつこの
区間における相応するウエーハコーティングを、拡散プ
ロセスを介したエッチング媒体の侵入深さの増大に相応
して同様にエッチング除去することがわかった。その
際、エッチング媒体は、驚くほど全面的に均一に深く支
持体とウエーハとの間の接触範囲内に侵入するので、そ
の結果、ウエーハ/支持体の接触範囲におけるウエーハ
のエッチングされる及びエッチングされない表面区間の
間の正確に定義可能な境界線が形成される。
【0018】通常支持体の外側輪郭は、回りを囲んでウ
エーハのエッチングすべき表面区間の内側輪郭に対して
同じ間隔を有する。このことは、とくに縁側において定
義されたリング面をエッチング除去しようとする半導体
円板に対して成立つ。
【0019】しかし個々の境界線を、例えば波形に又は
直線区間を有するように形成することも、わけなく可能
である。
【0020】1つの構成によれば、ウエーハのための支
持体の支持面は、ウエーハ表面よりも明らかに小さい。
【0021】支持体は、例えばリング形をしていてもよ
く、その際、リングの幅(又は一般化して:支持面の
幅)は、前記の教示に相応して、エッチング除去しない
表面区間の少なくとも一部を覆うように選択されてい
る。
【0022】比較的狭い支持面におけるウエーハの支持
は、支持体上におけるウエーハの位置を安定化する。
【0023】1つの構成によれば、ウエーハのエッチン
グすべき表面区間の内側輪郭と支持体の外側輪郭との間
の間隔は、1ないし6mmである。
【0024】別の横成によれば、支持体の支持面の外側
輪郭が、ウエーハの外側輪郭に等しいか、又はそれどこ
ろかそれより大きいことが考慮されている。
【0025】その際、縁側のエッチングは、もっぱら前
記の拡散プロセスを介して行なわれるが、同様に定義す
るので、その結果、同様にウエーハのエッチングされた
及びエッチングされない表面区間の間に、定義された境
界線が、例えば正確な円線が形成される。
【0026】支持体上におけるウエーハの支持及び前記
の拡散プロセスは、ウエーハのエッチングすべき表面区
間に対向する支持体の支持面が、少なくとも1つの循環
する溝を有すると、それにより最適化することができ
る。その際、溝の深さと幅は、μmより小さい程度に制
限することができる。
【0027】支持体上にウエーハをセットし、又は支持
体から取出すために、補助機構が必要である。取付け/
解体は、ウエーハに作用する昇降装置によって容易にす
ることができる。
【0028】この昇降装置は、例えば垂直に可動のピン
からなることができ、なるべく少なくとも3つのピンか
らなることができ、これらのピンは、取出すためにウエ
ーハを上方に持ち上げ、したがって支持体から離す。
【0029】とくに回転対称のウエーハの際に、一定の
幅の縁区間をエッチング除去できるようにするため、さ
らに支持体に関してウエーハを同心的に配置する位置決
め手段を設けることができる。これらの位置決め手段
は、例えば処理すべきウエーハの外側輸郭(外径)に沿
って配置された案内部材(例えば案内ピン)からなるこ
とができる。たとえば3つのピン状の案内部材の場合、
ウエーハは、相応してその周の3つの点において案内ピ
ンに接触し、これらの点は、この場合、なるべく互いに
120°の角度を有する。
【0030】相応した案内部材は、同様にウエーハを取
付けかつ解体するために利用することができる。
【0031】装置は、同様にウエーハにおいて両方の表
面を縁側においてエッチング除去するために利用するこ
とができる。この場合、ウエーハは、上側において相応
する“マスク”によって覆われ、その際、このマスクの
幾何学的構造に対して、支持体に対するものと同じ予定
が成立つ。ここでもマスクは、例えば帽子状に構成する
ことができ、したがって縁側だけにおいてウエーハ表面
上に載っているこどが成立つ。
【0032】最後にその下側の縁側及び周面及びその上
面をエッチングするように、ウエーハを処理することも
可能である。この場合、初めに述べた支持体を配置する
だけでよい。
【0033】ガス状のエッチング媒体によってコーティ
ングされたウエーハの少なくとも1つの表面の縁に近い
定義された少なくとも1つの区間を乾式エッチングする
所属の方法は、次の点で傑出している。すなわち支持体
が、その支持面の外側輪郭によって、回りを囲んでエッ
チングすべき縁に近い表面区間の内側輪郭を越えて突出
するように、ウエーハを、支持体の支持面上に載せ、か
つエッチング媒体が、支持体の支持面によって覆われた
その縁に近い表面区間においてウエーハのコーティング
を所望の定義された程度にエッチング除去するまで、エ
ッチングプロセスを行なう。
【0034】その際、エッチングプロセスの間に消費さ
れなかったエッチング媒体、及びエッチングプロセスに
よって生じた反応生成物、例えばSiF4、H2Oを取
り除き、かつ同時に新しいエッチング媒体を供給し、か
つエッチング媒体が、支持体の支持面によって覆われた
その縁に近い表面区間においてウエーハのコーティング
を所望の定義された程度にエッチング除去するまで、こ
れら両方の方法ステップを頻繁に繰返すことができる。
【0035】別の方法変形によれば、ウエーハをその周
縁から内方に延びた縁に近いその区間によって、支持体
の支持面の範囲に載せ、この支持体が、少なくともウエ
ーハのエッチング除去すべき縁に近い表面区間の程度の
幅を有する。このようにしてウエーハのエッチング除去
された及びエッチング除去されない表面区間の間の境界
線が、前に詳細に説明したように、支持体とウエーハと
の間の接触領域にあることが保証される。
【0036】同様に支持体から離れた方のウエーハの表
面も処理することができることは、前にすでに述べた。
そのためにウエーハのこの表面をカバーによって覆い、
このカバーが、ウエーハの回りを囲む縁に近い表面区間
を露出するが、その外側輪郭によって、ウエーハのこの
表面においてエッチングすべき縁に近い表面区間の内側
輪郭を越えて突出する構成が考慮されている。それによ
り基本的に、前に“下側エッチング”に関してすでに記
載した特徴は、同様にウエーハの上側に転用される。
【0037】通常の場合、エッチングプロセスによって
生じた反応生成物(例えば水)がウエーハにおいて凝縮
する前に、消費されなかったエッチング媒体及び生じた
反応生成物の除去が行なわれるようにする。
【0038】方法は、室温及び大気圧において行なうこ
とができる。
【0039】その他の点において方法に関して、装置に
よって説明したものと同じ特徴及び利点が得られる。
【0040】方法は、記載した装置によって相応して実
行することができる。次の図の説明によってなお詳細に
説明するように、支持体(ウエーハのための支持台)
は、ウエーハを支持体に載せる範囲内に凹所を有する。
この凹所によって全面的にウエーハを載せる際に生じる
ことがある問題は避けられる。ウエーハを支持体上に全
面的に載せる際、これは、縁範囲において支持面に対し
てどこでも同じ間隔を置いて配置することができず、こ
のことは、同様に不均一又は不規則な下側エッチングに
至ることがある。ウエーハが、エッチングすべきその縁
範囲においてのみ載っているとき、後にチップを製造し
ようとするウエーハ(半導体円板)の範囲が接触されな
いという利点も得られる。
【0041】本発明のその他の特徴は、特許請求の範囲
従属請求項の特徴及びその他の出願書類から明らかであ
る。
【0042】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施例により詳細に
説明する。
【0043】図1は、丸い内部空間12を備えたエッチ
ング室10を示しており、この内部空間は、下側におい
て底部14によって、かつ上側においてベル状のフード
16によって区切られている。フード16は、取り外し
可能に底部14上に載せられている。
【0044】フード16の蓋16dに供給開口18が設
けられており、この供給開口内に(図示しない)導管が
口を開いており、この導管は、エッチングガス、ここで
は:HFガスを、エッチング室10の内部空間12内に
導く。
【0045】底部14に複数の開口20が設けられてお
り、しかもそれぞれフード16の壁部分16wに隣接し
て設けられており、これらの開口は、消費された又は過
剰のエッチングガスを放出する(取出す)ために使われ
る。
【0046】開口20の内側に並べて、底部14にリン
グ状の凹所22が延びている。
【0047】凹所22の内壁に、リング状の支持体24
が挿入されており、この支持体は、凹所22を越えて上
方に突出しており、かつこの凹所の平らに研磨された上
側端面26は、ウエーハ28のための水平な支持面を形
成しており、このウエーハは、ここでは外径Dを備えた
円板の形を有する。支持体24の形に相応して、ウエー
ハ28の中央区間は、支持体24上に載っていない。
【0048】図から明らかなように、ウエーハ28は、
支持体24に対して同心的に配置されており、かつ周側
において同じ間隔で支持体24を越えて突出している。
【0049】ウエーハ28の外周に複数のピン30が接
しており、これらのピンは、底部14の凹所22の範囲
に固定されている。
【0050】再び支持体24に対して内側に、さらに底
部14に昇降棒32が配置されており、これらの昇降棒
は、矢印方向Pに垂直に可動であり、かつ例えば続いて
ウエーハ28を(あらかじめフード16を取り除いた後
に)取出し、かつ新しいウエーハ28に置き換えること
ができるようにするため、上方に垂直に移動する際に、
ウエーハ28を支持体24から持ち上げるために使われ
る。
【0051】装置の動作は次のとおりである:
【0052】支持体24上にウエーハ28を挿入し、か
つ底部14上にフード16を被せた後に、供給開口18
を介してエッチング室10の内部空間12内にエッチン
グガスが導かれる。
【0053】その際、エッチングガスは、ウエーハ28
の上側28o、ウエーハ28の周面28f、及びまず支
持体24を越えて側方に突出したウエーハ28の下側2
8uの区間28rの回りを洗う。
【0054】相応してまずこれらの範囲においてウエー
ハ28の表面コーティングがエッチング除去される。し
かし続いて拡散過程によってエッチングガスは、外側か
ら支持体24(又はその端面26)とウエーハ28の下
側28uにおける対応する面区間との間の接触範囲に侵
入するので、図3に示すように、ウエーハ28の下側2
8uのエッチング除去される縁範囲は、半径方向内方に
継続し、しかも距離x(図3)にわたって継続する。こ
のエッチングプロセスは、ウエーハの“下側においてエ
ッチングされるので、“下側エッチング”とも称する。
【0055】エッチング処理の前における支持体24上
のウエーハ28を示す図2と比較して、ウエーハ28の
表面コーティング34が、この時、上側28oにおいて
完全に、周面28fにおいて同様に完全に、かつ下側2
8uにおいて距離(D−d)/2にわたってエッチング
除去されていることが明らかであり、その際、dは、ウ
エーハ28の下側28uのエッチング除去されないコー
ティング34の外径、又はウエーハ28の下側28uの
エッチング除去される範囲の内径を表わしている。
【0056】前記の方法における特別な点は、エッチン
グが支持体24とウエーハ28との間の接触範囲におい
ても行なわれ、かつその際、同時に定義された境界線、
ここでは直径dを有する正確な円線が形成されることに
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による装置の垂直断面図である。
【図2】エッチング処理の前の載せられたウエーハを備
えた支持体の拡大して示す部分断面図である。
【図3】エッチング処理の後の載せられたウエーハを備
えた支持体の拡大して示す部分断面図である。
【符号の説明】
10 エッチング室 12 内部空間 14 底部 16 フード 18 供給開口 20 開口 22 凹所 24 支持体 26 支持面 28 ウエーハ 30 案内部材 32 昇降装置

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コーティングされたウエーハ(28)の
    少なくとも1つの表面(28u)の縁に近い定義された
    区間を乾式エッチングする装置において、 1.1、エッチング室(10)が、 1.1.1、ガス状のエッチング媒体のための少なくと
    も1つの供給開口(18)、 1.1.2、ウエーハ(28)のための支持面(26)
    を備えかつエッチング室(10)の内部空間(12)に
    配置された支持体(24)、及び 1.1.3、過剰のエッチング媒体及び場合によっては
    エッチング過程によって生じる反応生成物のための少な
    くとも1つの取出し開口(20)を有し、その際、 1.2、支持体(24)が、その外側輪郭によって、回
    りを囲んでウエーハのエッチングすべき表面区間の内側
    輪郭を越えて突出するように構成されていることを特徴
    とする、ウエーハを乾式エッチングする装置。
  2. 【請求項2】 支持体(24)の外側輪郭が、回りを囲
    んでウエーハ(28)のエッチングすべき表面区間の内
    側輪郭に対して同じ間隔を有することを特徴とする、請
    求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 ウエーハ(28)のエッチングすべき表
    面区間の内側輪郭と支持体(24)の外側輪郭との間の
    間隔が、1ないし6mmであることを特徴とする、請求
    項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 支持体(24)の外側輪郭が、最大でウ
    エーハ(28)の外側輪郭に相当することを特徴とす
    る、請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 支持体(24)がリング形を有すること
    を特徴とする、請求項1に記載の装置。
  6. 【請求項6】 支持体(24)の外径が、ウエーハ(2
    8)のエッチングすべき表面区間の内径よりも大きいこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  7. 【請求項7】 ウエーハのエッチングすべき表面区間に
    対向する支持体(24)の支持面(26)が、少なくと
    も1つの循環する溝を有することを特徴とする、請求項
    1に記載の装置。
  8. 【請求項8】 ウエーハ(28)に作用する昇降装置
    (32)を有することを特徴とする、請求項1に記載の
    装置。
  9. 【請求項9】 昇降装置(32)が、垂直に可動のピン
    からなることを特徴とする、請求項8に記載の装置。
  10. 【請求項10】 処理すべきウエーハ(28)の外側輪
    郭に沿って配置されたウエーハ(28)のための案内部
    材(30)を有することを特徴とする、請求項1に記載
    の装置。
  11. 【請求項11】 ガス状のエッチング媒体によってコー
    ティングされたウエーハの少なくとも1つの表面の縁に
    近い定義された少なくとも1つの区間を乾式エッチング
    する方法において、支持体が、その支持面の外側輪郭に
    よって、回りを囲んでエッチングすべき縁に近い表面区
    間の内側輪郭を越えて突出するように、ウエーハを、支
    持体の支持面上に載せ、かつエッチング媒体が、支持体
    の支持面によって覆われたその縁に近い表面区間におい
    てウエーハのコーティングを所望の定義された程度にエ
    ッチング除去するまで、エッチングプロセスを行なうこ
    とを特徴とする、ウエーハを乾式エッチングする方法。
  12. 【請求項12】 エッチングプロセスの間に消費されな
    かったエッチング媒体、及びエッチングプロセスによっ
    て生じた反応生成物を取り除き、新しいエッチング媒体
    を供給し、かつエッチング媒体が、支持体の支持面によ
    って覆われたその縁に近い表面区間においてウエーハの
    コーティングを所望の定義された程度にエッチング除去
    するまで、これら両方の方法ステップを頻繁に繰返すこ
    とを特徴とする、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 ウエーハをその周縁から内方に延びた
    縁に近い区間によって、支持体の支持面の範囲に載せ、
    この支持体が、少なくともウエーハのエッチング除去す
    べき縁に近い表面区間の程度の幅を有することを特徴と
    する、請求項11に記載の方法。
  14. 【請求項14】 支持体から離れた方のウエーハの表面
    にカバーを載せ、このカバーが、ウエーハの回りを囲む
    縁に近い表面区間を露出するが、その外側輪郭によっ
    て、ウエーハのこの表面においてエッチングすべき縁に
    近い表面区間の内側輪郭を越えて突出することを特徴と
    する、請求項11に記載の方法。
  15. 【請求項15】 エッチングプロセスによって生じた反
    応生成物がウエーハにおいて凝縮する前に、消費されな
    かったエッチング媒体及び生じた反応生成物を取り除く
    ことを特徴とする、請求項12に記載の方法。
  16. 【請求項16】 室温及び大気圧においてエッチングプ
    ロセスを行なうことを特徴とする、請求項11に記載の
    方法。
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