SE465100B - Foerfarande och anordning foer att i en kallvaeggsreaktor behandla en kiselskiva - Google Patents

Description

465 100 2 Detärattmärka attnälmldaproblandelsmedför attreaktorninte fungerar på avsett sätt efter ett visst antal körningar, dels ger ett gradvis försämrat resultat ju flera körningar som gjorts efter den senaste ren- görnirngen. - -, VL, Ettanmtproblemsansæmamängernedanvärfiarfletavdenämdauppvärm- vid dylika kallväggreaktorer är att anordningar inte finns för att in situ etsa substratet i kallväggreaktorn. För att etsa substratet, antingen för att rengöra detta, eller för att ta bort deponerade spridda nukleatiorxsoentra av exempelvis wolfram från kiseldioxid eller kiselnitrid vid deponering av tjocka lager av exempelvis wolfram för att fylla igen kontakthål, måstesubsmatetflyttasöverienarxnanreaktormninteen extra RF-elektrod monteras i reaktorn, med en vid flyttningen presumtiv emnfölja. mextreRF-elatroa en extra' f lla. Genom att deponera och därefter rengöra, deponera och rengöra o.s.v. kan man bibehålla seléctiviteten även för wolframtjoddelcar överstigande 10 ooo Å. sem exempel kan fame ett det nyeenämfie är särskilt betydelsefullt vid av CVD-telmizken vad avser refraktära metaller och deras silicider. De minskande dimensionerna och användningen av flerlager- metalliserirlg gör det att t.ex. finna ersättningsmaterial för polykisel som styrelektrod- och ledarmaterial, samt utveckla metoder att problemet med vid flerlager-metallisering. En lösning på dessa problem kan vara att använda wolframsilicid som styr- elektrod och wolfram som fyllningsxnaterial i kontakthål.

Det kan således konstareras att det blir mer och mer betydelsefullt att snabbt och enkelt kunna varva deponeringsfaser och rengörningsfaser.

I detta sammanhang är kända kallväggreatorer således olämpliga därför att deponering av olika änrnen sker på andra ställen än på substratet.

Föreliggande Ilppfinnillg löser dessa problem och erbjuder en kallväggreaktor edär kanskeavañastsubstratetbettamedförattdeponerüg endast sker på avsett ställe och att behovet av lninskar till ett Vidare erbjuder uppfinningen den stora fördelen att såväl in situetsrlillgsorndeponerilxgkanfieienodlsalmxareaktor, ochmedsalmna energikälla, utan att substratet behöver flyttas. 465 100' 3 energikälla, utan att substratet behöver flyttas.

Föreliggande lippfirmizxg hänför sig således till ett förfarande för att i en kallväggreaktor, vid s.k. CVD-telmik, behandla en kiselskiva, en s.k. wafer, för att bl.a. deponera ämnen på denna genom att införa olika gaser i reaktorn, och utmärkas av, att reaktorn utformas som en nuilcrmrågskavitet och av att ett behandlingssteg utgöres av att miicroxrågsenergi från en mikrovågsgenerator införs i reaktorn för att därigenom Izppvänna kisel- skivan till önskad telnperatxir, vilken avläses på i. och för sig känt sätt och av, att i ett annat behandlingssteg en etsgas av lämpligt önskat slag införes i kallväggrealctorn och av, att rnikrovâgsenergi bringas att införas i reaktorn vid en sådan effelctrlivå att ett plasma utbildas i kallväggreak- torn för att därigenom back-etsa ett substrat eller för att rengöra reaktorn från eventuella föroreningar.

Vidare hänför sig föreliggande Iippfiiming till en anordning av det slag och med de huvudsakliga särdrag som anges i patentkravet 8.

Nedan beskrivas uppfinningen delvis i samband med ett på bifogade ritningar visat utföringsexexrpel av en anordning enligt uppfinningen, där 1 visar ett snitt genom en kallväggreaktor enligt uppfinningen.

I figur 1 visas en anordning enligt Iippfixmiragen, nämligen en anordning för att i en kallväggreaktor 1, vid s.k. CVD-teknik, beluandla en kiselskiva 2, en s.k. wafer, för att bl.a. deponera äimen på denna genom att olika gaser i reaktorn 1. Reaktor 1 innefattar ett gasinlopp 3 och ett gas- utlopp 4.

Enligt Ilppfinnirngen är reaktorn 1 utformad som en mikrovågskavitet, där en mikrovågsgenerator 5 är ansluten till reaktorn 1 via en vågledare 6, vilken mikrovågsgenerator 5 är anordnad att tillföra mikrovågseriergi till kallväggreaktorn, för att därigenom uppvärma kiselskivan 2 till önsïi-:d temperatur.

Enligt en föredragen utföringsform är en substratliållare 7 i reaktorn, för att uppbära substratet, d.v.s. kiselskivan 2 eller wafern, utförd i ett naterial med låg s.k. förlustfaktor, företrädesvis i kiseldioxid. 465 100 4 Enligt en ytterligare föredragen utförirxgsform är reaktorns 1 väggar 12, liksom gasinloppet 3 ned tillhörande s.k. dusch 8 utförda i ett metalliskt material, i rostfritt stål eller i Anslutningen mellan reaktorn 1 och den mellan mikrovågsgeneratorn 5 och reaktorn löpande vågledaren 6 utgöres av en plan eller buktad platta 9 av ett nlaterial med låg förlustfaktor, ett keramiskt material.

Plattan9 är anordnadattutgöraengastät avskärmirzgnellanreaktorn 1 och vågledaren 6. I figur' 1 visas en plan sådan platta 9 ned heldragna linjer, medan en hiktad platta antyds med den streclkade linjen 10. Dessa plattor är av ett material ned så låg förlustfaktor att mikrovågorna passerar plattan från vâgledaren 6 till reaktorn utan att plattan Iippvänrs i märkbar grad.

Reaktorn 1 utgör, enligt en mycket föredragen utföriragsform av en s.k. angle-md kaviter, där naden är ams: 112. Reaknorn är för detta ändamål lämpligen utforned som en cylindrisk kavitet 11 där vågledaren äranslutentilldenredregaveln 16. enavTEl12 -modenger att wafezm är placerad där den elektriska fältstyrkan är låg.

Gasutloppet 4 är på sedvanligt sätt anslutet till en vacuxmpunrp, icke visad, för att åstadkonma ett erfordrligt mmderlxyck i reaktorn, vilket kan vara ned till ungefär intervallet 100 mtorr till 1 torr.

Vidare förefinns ett fönster 13 för nedelst en pyrometer, 14 frånsubstratet.

Dessutom förefinns runt reaktorn 1, på dess utsida, löpande lcylkanaler 15 för att i erforderlig kyla bort Gasinloppetsärpâkänrsärtansiutbarttinercazrcalgaskäliarför olika gaser san skall tillföras reaktorn, såsom deponeringsgaser, d.v.s. gasersananvändsideponeringsfasensamtgaserförback-etsningodi menpelpåaylnegaser ärAr, sim, wFs, H2, NF: och cm, där adetvåsistxxämxdaärtypislæetsgaser.

Milcrowlågsgereratorn 5 opererar lämpligen med en frekvens av 2450 MHz. Det har visat sig att för att värma en wafer till önskad termperatxzr, respektive för att åstadkuma ett plasrca i reaktorn, krävs en tillförd milcrmrågseffelct 465 100 av storleksordningen 200 W.

Förfarande enligt Lippfiimiiigen hänför sig, san sagts, till att i kallvägg- reaktorn behandla en kiselskiva, en s.k. wafer. Denna behandling innefattar- enligt en utföringsform att deponera ämnen på wafern genom att införa olika gaser i reaktorn, på känt sätt vilka nedför att ämnen deponeras på wafern när denna uppvärnrts till en för ändamålet förutbestämd teinperatrar.

Enligt detta behandlingssteg åstadkaurnes iippvänmirxgen genom att mikrovågs- energi från mikrovågsgeneratorn 5 införs i reaktorn 1. Härigenom anvandlas milofovågseriergin till värme i så att denna till örlslšad ternperatllr.

Genom att reaktorns väggar, gasledningar, substrattiållare etc. utförs i material san inte uppvänrs av mikrovågsenergin, kanmer i huvudsak endast wafernattiippvärms. Dettanedförisinüirattänuienihuvudsakendast deponeras på substratet och inte, såsom är fallet vid kända uppvärmnings- anordningar vilka utnyttjar eller av den platta som ilppbär substratet, art deponeringsännen även avsätts på reaktorns inre delar.

Det är således tydligt att detta problem, san diskuterades, elimineras nedelst föreliggande uppfinning. Att problenet elimineras dels att många körningar kan göras efter varandra ned bibehållen kvalitet, dels att full kontroll över processen Lipprätthålles och dels att reaktorn bara behöver rengöras efter ett mycket stort antal känningar.

Själva de; :tfingen tillgår i detta fall på konventionellt sätt, ned den enda skillnaden att wafern värms nedelst nnikrovågsenergi. Därför beskrivas inte själva CVD-teknilzen närmare Enligt ett annat behandlingssteg enligt förfarandet enl Lippfirmingen en etsgas av lämligt önskat slag, exenpelvis CF4 eller NF3 i kallväggreak- torn, varvid mikrovågsernergi bringas att i reaktorn vid en sådan affaittriia-å att att plasma utbildas i kallväggraalttam för att därigenom back-etëf ïtt substrat eller för att rengöra reaktorn från eventuella ar. Härigenom åstadkommes således en in situ etsning utnyttjande av sanna energikälla san för en, något san inte är möjligt med den kända tekniken. Fördelarna med in situ etsning ”r iipyperibara, 465 100 6 genom att man slipper flytta wafern till andra reaktorer för att kunna utföra de olika mnenten. När exempelvis tjocka skikt skall påläggas för att exempelvis fylla igen kontakthål, kan êímsmn deponering, ömsom back- etsnirlg, ske i en och saIrlma reaktor utan att substratet behöver flyttas.

Efter en deponeringsfas avstängs milcrovågsgeræeratorn, varefter deponerings- gasen ireaktornbytsutmotengassomärlänpligförplasnnabildnizæg, exenpelvis C174. Därefter sätts milorovågsgexmatorn på med sådan effekt att överslag sker och plasma bildas i reaktorn. Den erforderliga effekten för att bilda plasma beror bl.a. på vilken gas san används, men är normalt intehögreändencvannäimdaeffektenzoow, eftersometsgasernanomxalt har en lägre överslagshållfasthet än deponeringsgasenaa. När plasma utbildats kan mikrovågseffeïtten normalt sänkas från den effekt sOm råder initialt.

Därefter utbytes etsgaserna :not deponeringsgaser, varefter milnrwågserxergi tillföres reaktorn vid en sådan effektnivå att plasma inte utbildas.

Ovan Ilälïmties att plattan kuxfle ha ett hlktat utförande 10. Härvid kan kupan 10 vara betydligt högre, men dock liggande under wafern, än vad som visas ifigur 1. Endylilklcupakanvaraföxdelaktigförattpåsåsätt tillse att plasma lättare bildas och vidmakthållæ i den övre delen av reaktorn. i Det är tydligt att föreliggande Imppfirmirxg löser de nämnda problemen och medför att processen att behandla wafers kan förenklas bl.a. genom in situ etsniimg.

Föreliggande uppfinning kan givetvis modifieras. Sålunda kan reaktorn ges en annan utformning, liksom att mikrovågserxergin kan inkopplas på annat sättänscxuovanexauplifierarxdevisats. Dessutcxnkanfleraänenmilmo- vågsgenerator inkopplas.

Föreliggande uppfinning skall inte anses begränsad till de ovan angivna utförirxgsexerrplen, utan kan varieras inom dess av bifogade patent- larav angivna ram.

Claims (13)

465 100 Patentkrav.

1. Förfarande för att i en kallväggreaktor, vid s.k. CVD-telmik, behandla en kiselskiva, en s.k. wafer, för att bl.a. deponera ämnen på denna genom attinföraolilmgaserireaktorn, kännetecknat av, att reaktorn utformas som en milkrovågskavitet och av att ett behandlingssteg utgöres av att mikrovågseraergi från en mikrovågsgenerator i reaktorn för att därigenom Ilppvärma kiselskivan till önskad ternperatur, vilken avläsespåiochförsigkäntsättoclïavatt iett armatbeharxdlirxgssteg en etsgas av lämpligt önskat slag införes i kallväggreaktorn och av att mikrovågsef' t-rgi bringas att införas i reaktorn vid en sådan effektnivå att ett plasma utbildas i kallväggreaktorn för att därigenom back-etsa ett substrat eller för att rengöra reaktorn från eventuella föroreningar.

2. Förfararndeezaligtlmavl, kännetecknat av, attsubstrat- hållaren utföres i ett material med låg s.k. förlustfaktor, företrädesvis i kiseldioxid.

3. Förfarandeenligtkravlellerz, kännetecknat av, att reaktorns väggar lilzsorn gasinloppet utföres i ett Inetallislct material, företrädesvis i rostfritt stål eller i

4. Förfararadeenligtkravl, 2eller3, kännetecknat av, att som anslutning mellan reaktorn och en mellan mjlosovågsgerxeratorn och reaktorn löpande vågledare används en plan eller buktad platta av ett material med låg förlustfaktor, företrädesvis ett keramiskt material, vilken platta mingas bilda en gastät avskärnmirxg mellan reaktorn och vågledaren.

5. Förfarandeetfligtlcravl, 2, 3eller4,kännetecknat av, att reaktorn utformas aven s.k. single-und kavitet.

6. Förfaraxfieerxligtla-avl, 2, 3, 4eller5, kännetecknat a v, att reaktorn utformas som en cylindrisl: kavitet där vågledaren är ansluten till den nedre gaveln.

7. Förfararxdeetmligtlcravl, 2, 3, 4, 5eller6,känneteck- nat av,attden1nodscxnanvändsärTE112. 465 100

8. Anordning för att i en kallväggreaktor, vid s.k. CVD-tekrxik, behandla en kiselskiva, en s.k. wafer, för att b1.a. deponera ämnen på denna genom att olika gaser i reaktorn, vilken reaktor :innefattar gasinlopp och- gasutlopp, kännetecknad av, attreaktorn (1) ärutforxnadsozn en mikrovågskavitet och av att en milcrovågsgenerator (5) är ansluten till reaktorn (1) och anordnad att tillföra milcrovågsermergi till kallvägg- reaktorn, dels för att i ett betlandlingssteg därigenom uppvärma kisel- skivan (2) till önskad tenperatlzr, dels för att i ett annat behandlingssteg back-etsa ett subsi-.rat eller rengöra reaktorn från eventuella föroreningar.

9. Arxordr1iI1geI1ligtkr-av8, kännetec-knad av, attensubstrat- hållare (7) i reaktorn (1) är utförd i ett material med låg s.k. förlust- faktor, i kiseldioxid.

10. Anordningerxligtkrav8eller9, kännetecknad av, att reaktorns (1) väggar (12) liksom gasiluloppet (3;8) är utförda i ett metal- liskt material, företrädesvis i rostfritt stål eller i Altminilmn

11. Anordningeruligtlcrav8, 9ellerl0, kännetecknad av, att scxn anslutning mellan reaktorn (1) och en mellan mikrovågsgeneratorn (5) och reaktorn löpande vâgledare (6) förefirms en plan eller lsuktad platta (9 ;lO) av ett naterial med låg förlustfaktor, ett keramiskt material, vilken platta (9;lO) är anordnad att utgöra en gastät a mellan reaktorn (1) och vågledaren (6).

12. Arxordningenligtkrav8, 9, lüellerlLkännetecknad av, attreaktorn (1) utgöres aven s.k. single-und kavitet.

13. Arzordningenligtlmav8, 9, 10, 11eller12,kännetecknad a v, att reaktorn (1) är utformad san en cylindrisl: kavitet där vågledaren (6) är ansluten tilldennedregaveln (16).