DE3633386A1 - Method and device for treating substrates in a vacuum - Google Patents
Method and device for treating substrates in a vacuumInfo
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- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Sub straten im Vakuum zwischen 100 und 10-3 mbar mittels durch optische oder elektrische Einflüsse angeregter Teilchen wie Ionen, Radikale, Atome und Moleküle unter laufender Zufuhr mindestens eines die Teilchen liefernden Prozeß gases, insbesondere zum Ionenätzen, wobei die Substrate auf einem temperaturgeregelten Substrathalter angeordnet sind und sich zum Zwecke eines Wärmeaustauschs ein Gas auf der Rückseite der Substrate befindet. The invention relates to a method for treating substrates in a vacuum between 100 and 10 -3 mbar by means of particles excited by optical or electrical influences, such as ions, radicals, atoms and molecules, with the continuous supply of at least one process gas supplying the particles, in particular for ion etching. wherein the substrates are arranged on a temperature-controlled substrate holder and a gas is located on the back of the substrates for the purpose of heat exchange.
Die optische oder elektrische Anregung kann dabei beispielhaft durch Laserstrahlen oder UV-Licht mit einer jeweils geeigneten Wellenlänge erfolgen, oder durch eine elektrische Niedertemperatur-Plasmaent ladung, die mittels Gleichspannung, Wechselspannung oder Hochfrequenz angeregt ist, oder durch Ionen- und/oder Elektronenstrahl.The optical or electrical excitation can for example by using laser beams or UV light a suitable wavelength, or through an electrical low temperature plasma ent charge by means of DC voltage, AC voltage or high frequency is excited, or by ion and / or electron beam.
Eine wesentliche Rolle spielt hierbei die Wärmeüber tragung zwischen dem Substrat und dem Substrathalter, wobei es einerseits erforderlich ist, zunächst einmal das Substrat auf eine für die Behandlung geeignete Temperatur zu bringen, andererseits aber auch, das Substrat auf dieser Temperatur zu halten. Der Behandlungsprozeß selbst hat in den meisten Fällen einen merklichen Energiefluß zum Substrat zur Folge, dem durch eine Temperaturregelung des Substrathalters entgegengewirkt werden muß.Heat transfer plays an important role here bearing between the substrate and the substrate holder, on the one hand, it is necessary first once the substrate on one for treatment bring appropriate temperature, but on the other hand also to keep the substrate at this temperature. The treatment process itself has in most Cases a noticeable flow of energy to the substrate as a result of which by a temperature control of the Substrate holder must be counteracted.
Moderne, "trocken", d.h. im Vakuum durchgeführte Dünnschichtprozesse, wie sie vor allem in der Halb leiterfertigung angewendet werden, erfordern die genaue Kontrolle der Temperatur: Bei Ätzprozessen wie PE ("Plasma Etching"), RIE ("Reactive Ion Etching"), MRIE ("Magnetic-Confinement Reactive Ion Etching"), Triode Etching, CAIBE ("Chemically Assisted Ion Beam Etching") oder Photon Assisted Etching (Bezeichnungen nach: S.J. Fonash, Solid State Technol., Jan. 1985, Seiten 150 bis 158) ist in der Regel Kühlung notwendig, um Halbleitersubstrate und auf ihnen aufgebrachte Schichten, wie z.B. Fotolacke, vor Schäden zu bewahren.Modern, "dry", i.e. performed in vacuum Thin-film processes, especially in the half ladder manufacturing to be applied require the exact Checking the temperature: In etching processes such as PE ("Plasma Etching"), RIE ("Reactive Ion Etching"), MRIE ("Magnetic-Confinement Reactive Ion Etching"), triode Etching, CAIBE ("Chemically Assisted Ion Beam Etching") or Photon Assisted Etching (names after: S.J. Fonash, Solid State Technol., Jan. 1985, pages 150 to 158) cooling is usually necessary to Semiconductor substrates and layers deposited on them, such as. Photoresists to protect from damage.
Dagegen ist bei Beschichtungsprozessen wie PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition"), Laser induzierter CVD ("Chemical Vapour Deposition") oder der Plasma-Polymerisation häufig eine definierte Beheizung der Substrate erforderlich. An die Einheit lichkeit der Ätzung bzw. der Beschichtung über die gesamte Substratfläche hinweg bestehen wachsende Anforderungen.In contrast, in coating processes such as PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition "), laser induced CVD ("Chemical Vapor Deposition") or plasma polymerization is often a defined one Heating of the substrates required. To unity possibility of etching or coating over the The entire substrate area is growing Conditions.
Allgemein wird der Substrathalter zur Temperierung mit Flüssigkeiten wie Wasser oder speziellen Ölen durch spült. Die Wärmeübertragung zwischen Substrat und Substrathalter wird allerdings durch den Spalt dazwischen behindert. Es wurden deshalb folgende Verbesserungen vorgeschlagen:Generally the substrate holder is used for tempering Liquids such as water or special oils rinses. The heat transfer between the substrate and However, substrate holder is through the gap in between with special needs. The following improvements have therefore been made suggested:
- - Anpressen (E.J. Egerton, A. Nef, W. Millikin, W. Cook, D. Baril, Solid State Technol. August 1982, Seiten 84 bis 87) des Substrats an die Substratauflage mittels eines Rings oder mehrerer Klammern, wobei der Wärme übergang durch eine dünne Zwischenlage aus einem Elastomeren verbessert werden kann (M.E. Mack, New Electronics, 17 (11), Seiten 48 bis 51, (1984); US-Patent 42 82 924). - Press on (E.J. Egerton, A. Nef, W. Millikin, W. Cook, D. Baril, Solid State Technol. August 1982, pages 84 to 87) of the substrate to the substrate support by means of a ring or several brackets, the heat transition through a thin liner from one Elastomers can be improved (M.E. Mack, New Electronics, 17 (11), pages 48-51, (1984); U.S. Patent 4,282,924).
- - Anpressen des Substrats durch elektrostatische An ziehung zwischen Substrat und einem hiervon elektrisch isolierten Substrathalter (US-PS 43 99 016).- pressing the substrate by electrostatic drawing between the substrate and one of them electrical insulated substrate holder (US-PS 43 99 016).
- - Auffüllen des Spaltes zwischen Substrat und Substrat halter mit einem flüssigen Metall (US-PS 41 29 881) oder einem nicht näher bezeichneten Gas (US-PS 45 27 620 und US-PS 45 35 834), einem Gas mit hoher Wärmeleit fähigkeit wie Stickstoff, Neon, Helium oder Wasser stoff (US-PS 45 14 636, US-PS 42 61 762, EP-OS 00 25 670) oder Luft (M. Sieradzki, Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. B 6, Seiten 237 bis 242 (1985)).- Filling the gap between substrate and substrate holder with a liquid metal (US-PS 41 29 881) or an unspecified gas (US-PS 45 27 620 and US-PS 45 35 834), a gas with high thermal conductivity ability like nitrogen, neon, helium or water fabric (US-PS 45 14 636, US-PS 42 61 762, EP-OS 00 25 670) or air (M. Sieradzki, Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. B 6, pages 237 to 242 (1985)).
Unter diesen Verfahrensweisen hat sich das Auffüllen mit einem Gas, üblicherweise Helium, wegen seiner wirksamen Wärmeübertragung am besten bewährt. Unerwünscht ist jedoch ein möglicher Übertritt des wärmeübertragenden Gases in die Prozeßkammer, wodurch das Produktions ergebnis empfindlich beeinträchtigt werden kann. Um dies zu verhindern, muß der konstruktive Aufwand er höht werden.Among these procedures has been the replenishment with a gas, usually helium, because of its effective Best proven heat transfer. Is undesirable however a possible transfer of heat transfer Gases into the process chamber, causing the production result can be significantly affected. Around To prevent this, the design effort be raised.
Die Gleichmäßigkeit der Behandlung mit o.g. Dünnschicht verfahren über die Substratfläche hinweg hängt neben der Gleichmäßigkeit der Temperatur auch von der Homogenität der Prozeßgaskonzentration über den Substraten ab. The uniformity of treatment with the above Thin film process across the substrate surface depends on the Uniformity of temperature also from homogeneity the process gas concentration above the substrates.
Hierzu werden gegenwärtig überwiegend der Substrat halterung gegenüberliegende, duschkopfartige Prozeß gaseinlässe verwendet (A. Chambers, S. Kew, Res. Devel., Mai 1986, Seiten 108 bis 112). Bei den üblicherweise in der Ebene der Substrate konzentrisch um die Sub strate angeordneten Absaugöffnungen läßt sich nicht verhindern, daß Inhomogenitäten in der Prozeßgas konzentration nahe der oder den Absaugöffnungen auf treten. Es wird über eine konstruktiv allerdings aufwendige Anordnung der Absaugöffnungen zwischen den Löchern eines duschkopfartigen Prozeßgaseinlasses berichtet, wodurch Inhomogenitäten der Prozeßgaskonzentration vermieden werden sollen (K. Donohoe in "Plasma Processing" (Hrsg. J. Dieleman, R.G. Freiser, G.S. Mathad), Electrochem. Soc. Proc., PV 82 - 6, Seiten 306 bis 317 (1982)).The substrate is currently used for this purpose opposite, shower head-like process gas inlets used (A. Chambers, S. Kew, Res.Devel., May 1986, pages 108 to 112). With the usual in the plane of the substrates concentric around the sub strate suction openings can not prevent inhomogeneities in the process gas concentration near the or the suction openings to step. It is over a constructively complex Arrangement of the suction openings between the holes of a shower head-like process gas inlet, causing inhomogeneities in the process gas concentration should be avoided (K. Donohoe in "Plasma Processing" (Ed. J. Dieleman, R.G. Freiser, G.S. Mathad), Electrochemical. Soc. Proc., PV 82 - 6, pages 306 to 317 (1982)).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem sowohl eine gleichmäßige Temperierung der Substrate als auch eine gleichmäßige Behandlung über die gesamte Substratfläche ermöglicht wird.The invention has for its object a method to specify the genus described at the beginning, in which both a uniform temperature control of the substrates as well as an even treatment over the whole Substrate area is made possible.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem ein gangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß auf der Rückseite eines jeden Substrats Prozeßgas mit einer vorgegebenen Lieferrate eingelassen wird, welches nach Wärmeaustausch mit dem jeweiligen Substrat und dem Substrathalter im Randbereich des Substrats in den Prozeßraum eingelassen wird. The task is solved at the The method described above according to the invention that process gas on the back of each substrate is let in with a predetermined delivery rate, which after heat exchange with the respective substrate and the substrate holder in the edge region of the substrate is let into the process room.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung spielt das Prozeßgas eine doppelte Rolle: Einmal fördert das Prozeßgas einen intensiven Wärmeaustausch zwischen dem Substrat und dem Substrathalter, zum andern steht es in unmittelbarer Nähe des Substrates, nämlich zu nächst am Substratrand in genau dosierter Menge (Liefer rate) zur Verfügung, um die üblicherweise durch den Behandlungsprozeß bedingte Verarmung des Gases an Reaktionskomponenten zu kompensieren. Vor allem aber entfällt durch den gezielten Einsatz des Prozeßgases die ansonsten not wendige Abdichtung zwischen dem Substrat und dem Substrathalter und ferner der Aufwand für eine getrennte Kühlgasversorgung. Da durch, daß die Rückseite und die Vorderseite des Substrats - abge sehen von geringen Strömungsverlusten - mit dem Inneren der Prozeßkammer in Verbindung stehen, kann sich auch keine unliebsame Druckdifferenz zwischen beiden Seiten des Substrates aufbauen, die zu einer Verformung des Substrates führen würde, wie beim Stand der Technik.In the solution according to the invention, the process gas plays a double role: on the one hand, the process gas promotes an intensive heat exchange between the substrate and the substrate holder, and on the other hand, it is available in the immediate vicinity of the substrate, namely at the substrate edge in a precisely metered amount (delivery rate) in order to compensate for the depletion of gas in the reaction components which is usually caused by the treatment process. Above all, however, the targeted use of the process gas eliminates the otherwise neces sary seal between the substrate and the substrate holder and furthermore the effort for a separate cooling gas supply. Since through that the back and the front of the substrate - apart from low flow losses - are connected to the inside of the process chamber, no unpleasant pressure difference can build up between both sides of the substrate, which would lead to deformation of the substrate, such as in the state of the art.
Als Prozeßgase kommen beispielsweise Argon, gegebenenfalls auch im Gemisch mit anderen Edelgasen, Stickstoff, Sauer stoff etc. in Frage. Es stellte sich jedoch über raschend heraus, daß auch andere als die vorstehend ge nannten Gase, z.B. folgende vor allem zur Halbleiterfertigung verwendete Prozeßgase und -Dämpfe wie Silan, Disilan, Dichlorsilan, Siliziumtetrachlorid, Arsin, Phosphan, Bortri chlorid, Chlor, Trimethylgallium, Trimethylaluminium, Trimethylphospan, Tetrafluormethan, Schwefelhexafluorid, Trifluormethan, Stickstofftrifluorid, Hexafluorethan, Brom, Monobromfluormethan, Monofluortrichlormethan, Trichlormethan, Perfluorpropan, Tetrafluormethan, Ammoniak, Dichlordifluor methan zur Wärmeübertragung zwischen den Substraten und dem Substrathalter verwendet werden können. Argon, for example, may be used as process gases also in a mixture with other noble gases, nitrogen, acid fabric etc. in question. However, it turned out surprisingly, that other than the above ge called gases, e.g. following mainly for semiconductor manufacturing Process gases and vapors used such as silane, disilane, Dichlorosilane, silicon tetrachloride, arsine, phosphine, bortri chloride, chlorine, trimethyl gallium, trimethyl aluminum, Trimethylphosphine, tetrafluoromethane, sulfur hexafluoride, Trifluoromethane, nitrogen trifluoride, hexafluoroethane, bromine, Monobromofluoromethane, monofluorotrichloromethane, trichloromethane, Perfluoropropane, tetrafluoromethane, ammonia, dichlorodifluor methane for heat transfer between the substrates and the Substrate holder can be used.
Weiter stellte sich heraus, daß die Erfindung die Herstellung einer weitgehend homogenen Konzentration des Prozeßgases oder -gasgemischs über dem Substrat ermöglicht, wodurch die Gleichmäßigkeit des jeweiligen Behandlungsprozesses verbessert werden kann.It was further found that the invention Production of a largely homogeneous concentration of the process gas or gas mixture over the substrate allows, thereby the uniformity of each Treatment process can be improved.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens mit einer Prozeßkammer, einer Evakuierungseinrichtung, einem Substrathalter mit einer Temperaturregelanordnung und mindestens einer Aufnahmevorrichtung für ein Substrat, und mit mindestens einer Einlaßvor richtung für das Prozeßgas, wobei im Substrat halter auf der Rückseite des Substrats eine Gaszu leitung angeordnet ist.The invention also relates to a device for Implementation of the mentioned method with a Process chamber, an evacuation device, a Substrate holder with a temperature control arrangement and at least one receiving device for one Substrate, and with at least one inlet direction for the process gas, being in the substrate holder on the back of the substrate line is arranged.
Zur Lösung im wesentlichen der gleichen Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Randbereich eines jeden Substrats mindestens eine in die Prozeß kammer mündende Austrittsöffnung für ein aus einer Gasquelle stammendes Prozeßgas angeordnet ist und daß die Gaszuleitung auf der Rückseite des Substrats an die Gasquelle für das Prozeßgas angeschlossen ist.To solve essentially the same problem proposed according to the invention that in the edge region of each substrate at least one in the process Chamber opening outlet for one out of a Process gas originating gas source is arranged and that the gas supply line on the back of the substrate the gas source for the process gas is connected.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. An embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 5.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats mittels eines plasma-gestützten Ätzprozesses, Fig. 1 is a vertical section through an apparatus for treating a substrate by a plasma-assisted etch process,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer Modi fikation des Gasverteilungssystems, Fig. 2 shows a detail of FIG. 1 with an modes fication of the gas distribution system,
Fig. 3 ein Diagramm mit drei Kurven zur Erläuterung des Kühleffekts des Erfindungsgegenstandes, Fig. 3 shows a diagram with three curves for explaining the cooling effect of the subject invention,
Fig. 4 eine weitere Variante des Substrathalters, in dessen Oberfläche das Substrat einge lassen ist und Fig. 4 shows a further variant of the substrate holder, in the surface of which the substrate is left and
Fig. 5 eine wiederum weitere Variante des Substrat halters, auf dessen Oberfläche das Substrat unter Verwendung von Abstandshaltern aufge setzt ist. Fig. 5 shows yet another variant of the substrate holder, on the surface of which the substrate is set up using spacers.
In Fig. 1 ist eine Prozeßkammer 1 dargestellt, die als Vakuum-Rezipient ausgebildet ist und in der überein ander zwei Elektroden angeordnet sind. Die untere Elek trode dient gleichzeitig als Substrathalter 2 für ein Substrat 3. Sie ist mit Kanälen 2 a zur Durchleitung eines strömenden Mediums versehen, das über eine Zu leitung 2 b von einer Temperaturregelanordnung 2 c zuge führt wird. Eine Rückleitung ist zwar vorhanden, der Einfachheit halber aber nicht dargestellt. In der Temperaturregelanordnung 2 c wird das strömende Medium auf einer Temperatur gehalten, die eine Ein haltung des Temperaturniveaus des Substrats 3 er möglicht.In Fig. 1, a process chamber 1 is shown, which is designed as a vacuum recipient and in which two electrodes are arranged one above the other. The lower electrode also serves as a substrate holder 2 for a substrate 3 . It is provided with channels 2 a for the passage of a flowing medium, which leads to a line 2 b from a temperature control arrangement 2 c . A return line is present, but is not shown for the sake of simplicity. In the temperature control arrangement 2 c , the flowing medium is kept at a temperature which enables the temperature level of the substrate 3 to be maintained.
In der Mitte des Substrathalters 2 befindet sich eine Bohrung 4, die in eine in die Katodenober fläche eingelassene Vertiefung 5 mündet. Die obere Elektrode 6 enthält ebenfalls eine Bohrung 8 und eine eingelassene Vertiefung 9, die mit einer mehrfach durchbohrten Platte 10 nach unten hin abgedeckt ist. Die Anzahl der Löcher kann zwischen fünf und eintausend, vorteilhaft zwischen zwanzig und einhundert, betragen, wobei der Durchmesser der einzelnen Löcher zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 mm liegt Die Zufuhr des Prozeßgases, das auch ein Gasgemisch sein kann, erfolgt über eine Gaszuleitung 11, die sich in je ein Teilstück 12 bzw. 13 verzweigt. Die Durchflußraten der durch die Teilstücke 12 bzw. 13 strömenden Gasmengen werden durch Mengenregler 14 bzw. 15 auf konstante Werte geregelt. Der aus dem Teilstück 12 kommende Gasstrom wird über die Bohrung 8 durch die durchbohrte Platte 10 hindurch in den Vakuum rezipienten eingeleitet. In analoger Weise wird der durch das Teilstück 13 fliessende Gasstrom über die Bohrung 4 unter dem Substrat 3 hindurch in die Prozeß kammer 1 eingeleitet.In the middle of the substrate holder 2 there is a bore 4 , which opens into a recess 5 in the surface of the cathode surface. The upper electrode 6 also contains a bore 8 and a recess 9 , which is covered with a plate 10 which is pierced downwards. The number of holes can be between five and one thousand, advantageously between twenty and one hundred, the diameter of the individual holes being between 0.1 and 2 mm, preferably between 0.2 and 0.5 mm. The supply of the process gas, too can be a gas mixture takes place via a gas feed line 11 , which branches into a section 12 or 13 . The flow rates of the gas quantities flowing through the sections 12 and 13 are regulated to constant values by quantity regulators 14 and 15, respectively. The gas stream coming from the section 12 is introduced into the vacuum recipient via the bore 8 through the perforated plate 10 . In an analogous manner, the gas stream flowing through the section 13 is introduced into the process chamber 1 through the bore 4 under the substrate 3 .
Der Druck des Prozeßgases im Teilstück 13 wird von einem Druckmeßgerät 16 gemessen und angezeigt. Die Ab gase des Prozesses werden durch eine Saugleitung 17 abgeführt, die zu einem hier nicht gezeigten Vakuum- Pumpsatz führt.The pressure of the process gas in section 13 is measured and displayed by a pressure measuring device 16 . The gases from the process are discharged through a suction line 17 , which leads to a vacuum pump set, not shown here.
Wichtige Parameter sind der Druck im Teilstück 13 und das Verhältnis der Durchflußraten der durch die Teil stücke 12 und 13 fliessenden Gasströme. Während einer seits die Wärmeübertragung des Gases umso wirksamer ist, je höher der Gasdruck ist, besteht bei einem zu hohen Druck hinter dem Substrat 3 die Gefahr, daß leichte Substrate (z.B. Silizium-Wafer) vom Sub strathalter abgehoben werden und verrutschen. Der an wendbare Druck liegt bei einem Silizium-Wafer von 3 Zoll Durchmesser zwischen 1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 4 mbar.Important parameters are the pressure in section 13 and the ratio of the flow rates of the gas flows flowing through sections 12 and 13 . While on the one hand the heat transfer of the gas is more effective, the higher the gas pressure, there is a risk at too high pressure behind the substrate 3 that light substrates (eg silicon wafers) are lifted off the substrate holder and slip. The applicable pressure for a 3 inch diameter silicon wafer is between 1 and 8, preferably between 2 and 4 mbar.
Das Verhältnis der Durchflußraten des Prozeßgases durch die Teilstücke 12 und 13 beeinflußt die relativen Kon zentrationen des Prozeßgases in der Mitte und am Rand des Substrats. Bei optimalem Verhältnis der anteiligen Durchflußraten ist die Konzentration des Prozeßgases über die Oberfläche praktisch homogen. The ratio of the flow rates of the process gas through the sections 12 and 13 affects the relative concentrations of the process gas in the center and at the edge of the substrate. With an optimal ratio of the proportional flow rates, the concentration of the process gas over the surface is practically homogeneous.
Fig. 2 zeigt zwischen dem Substrathalter 2 und dem Substrat 3 eine mehrfach durchbohrte Platte 18, die zur Ausbildung einer vorgegebenen Gasverteilung dient. Die Platte 18 kann zwischen 4 und 100 Löcher aufweisen, vorzugsweise zwischen 6 und 20 Löcher, wobei der Durchmesser zwischen 0,2 und 2 mm liegt. Fig. 2 shows between the substrate holder 2 and the substrate 3 a multi-pierced plate 18 , which is used to form a predetermined gas distribution. The plate 18 can have between 4 and 100 holes, preferably between 6 and 20 holes, the diameter being between 0.2 and 2 mm.
In Fig. 3 ist auf der Abszisse die Zeit in Minuten dargestellt, auf der Ordinate die Temperatur in °C. Die Kurven A und B zeigen das frühzeitige Er reichen einer relativ niedrigen Beharrungstemperatur bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens; die Kurve C zeigt das sehr viel spätere Erreichen der auf einem wesentlich höheren Niveau liegenden Beharrungstemperatur für den Fall, daß sich auf der Rückseite des Substrats Vakuum befindet.In Fig. 3 the time is shown in minutes on the abscissa, the ordinate represents the temperature in ° C. The curves A and B show the early He reach a relatively low steady temperature when using the method according to the invention; curve C shows that the steady-state temperature , which is at a much higher level, is reached much later in the event that there is a vacuum on the back of the substrate.
Der Substrathalter 2 nach Fig. 4 zeigt eine etwa kreisförmige Vertiefung 19, von der am Rand radiale Ausfräsungen 20 ausgehen, die zum Gasdurch tritt dienen. Zwischen den Ausfräsungen 20 befinden sich radiale Stege 21 mit einem stufenförmigen Ab satz, in dem das Substrat 3 radial zentriert gelagert ist, so daß sich die Strömung des Prozeßgases gleichmäßig auf den Umfang des Substrats 3 ver teilt.The substrate holder 2 according to FIG. 4 shows an approximately circular depression 19 , from which radial cutouts 20 extend, which serve to pass gas. Between the millings 20 there are radial webs 21 with a step-like set, in which the substrate 3 is radially centered, so that the flow of the process gas is divided evenly on the circumference of the substrate 3 ver.
Die Austrittsöffnung ist entweder ein kreisförmig ge schlossener Ringspalt oder eine kreisförmige Aneinander reihung von einzelnen, durch die Stege 21 oder die Ab standshalter 22 getrennten Spaltsektoren. The outlet opening is either a circular closed annular gap or a circular string of individual, by the webs 21 or the spacer 22 from separate gap sectors.
Fig. 5 zeigt eine analoge Anordnung eines Substrat halters 2, bei dem an die Stelle der Stege 21 Ab standshalter 22 getreten sind, die gleichfalls einen stufenförmigen Absatz 23 aufweisen, die das Substrat 3 in einer zur Bohrung 4 konzentrischen Lage halten. Fig. 5 shows an analogous arrangement of a substrate holder 2 , in which the webs 21 have been replaced by spacers 22 , which likewise have a step-shaped shoulder 23 which hold the substrate 3 in a position concentric with the bore 4 .
Es ist beachtlich, daß bei einem Substrathalter, der für die gleichzeitige Behandlung mehrerer Substrate ausgerüstet ist, jedes Substrat eine eigene Gas zuleitung und mindestens eine eigene Austritts öffnung 24 für das Prozeßgas aufweist. Die in den Figuren nicht gezeigte Gasquelle für das Prozeßgas ist an die Gaszuleitung 11 angeschlossen.It is noteworthy that in the case of a substrate holder which is equipped for the simultaneous treatment of a plurality of substrates, each substrate has its own gas supply line and at least one exit opening 24 for the process gas. The gas source for the process gas, not shown in the figures, is connected to the gas supply line 11 .
Ein SiO2-beschichteter, mit strukturiertem Photolack überzogener Silizium-Wafer wird als Substrat 3 in eine Anordnung nach Fig. 1 einer sogenannten "RIE"- Behandlung ("Reactive Ion Etching"=Reaktives Ionen ätzen) wie folgt unterzogen: Der Silizium-Wafer wird, wie in Fig. 1 dargestellt, auf dem Substrathalter 2 plaziert. Die Prozeßkammer wird mittels einer eben falls nicht abgebildeten Pumpe evakuiert, und durch die Bohrungen 8 und 4 wird ein Gemisch aus 90% CHF3 und 10% O2 eingelassen. Die Gesamtdurchflußrate be trägt 20 cm3/min, das Verhältnis der Durchflußraten durch die Teilstücke 12 und 13 hat den Wert von 10. An SiO 2 -coated silicon wafer coated with structured photoresist is subjected to a so-called “RIE” treatment (“Reactive Ion Etching”) as substrate 3 in an arrangement according to FIG. 1 as follows: The silicon wafer is, as shown in Fig. 1, placed on the substrate holder 2 . The process chamber is evacuated by means of a pump, if not shown, and a mixture of 90% CHF 3 and 10% O 2 is let in through holes 8 and 4 . The total flow rate be 20 cm 3 / min, the ratio of the flow rates through the sections 12 and 13 has the value of 10.
Der Druck im Teilstück 13, gemessen mit dem Vakuum- Meßgerät 16 beträgt 500 Pa (= 5 mbar). Mittels eines nicht abgebildeten Drosselventils wird die Saug leistung der Pumpe so geregelt, daß sich in der Prozeßkammer ein Druck von 5 Pa (= 0,05 mbar) ein stellt. Der Substrathalter wird mit fliessendem Wasser mit einer Temperatur von 13°C gekühlt und 10 Minuten lang an von einem HF-Generator erzeugte, hochfrequente Wechselspannung von 13,56 MHz gelegt. Die obere Elektrode 6 ist geerdet. Hierdurch wird zwischen den Elektroden ein Plasma gezündet, unter dessen Einwirkung die SiO2-Schicht auf dem Substrat geätzt wird. Bei einer vom HF-Generator abgegebenen Leistung von 430 W baut sich am Substrathalter 2 eine Gleichspannung von -250 V gegenüber Masse auf. Unter der Einwirkung des Plasmas heizt sich das Sub strat 3 auf. In Fig. 3 ist die Temperatur des Substrats, gemessen mit einem fiberoptischen Thermo meter "LUXTRON", in Abhängigkeit von der Zeit wieder gegeben. Das Substrat heizt sich innerhalb von 10 Minuten auf eine Temperatur von ca. 96°C auf (Kurve B). Die Abweichungen der Ätztiefe über die Substratober fläche sind kleiner als 3%. Wird unter sonst gleichen Bedingungen wie oben statt des Prozeßgasgemischs Helium durch die Bohrung 4 eingelassen, so erreicht das Sub strat eine Endtemperatur von 94°C (Kurve A). Die Ab weichungen der Ätztiefe über die Substratoberfläche betragen bis zu 5%. Befindet sich das Teilstück 13 dagegen unter Vakuum, so erreicht das Substrat eine Endtemperatur von 120°C (Kurve C). Die Abweichungen in der Ätztiefe liegen bei 5%.The pressure in section 13 , measured with the vacuum measuring device 16, is 500 Pa (= 5 mbar). By means of a throttle valve, not shown, the suction power of the pump is regulated so that a pressure of 5 Pa (= 0.05 mbar) is set in the process chamber. The substrate holder is cooled with running water at a temperature of 13 ° C and applied to a high-frequency AC voltage of 13.56 MHz generated by an HF generator for 10 minutes. The upper electrode 6 is grounded. As a result, a plasma is ignited between the electrodes, under the action of which the SiO 2 layer on the substrate is etched. With a power output of 430 W by the HF generator, a direct voltage of -250 V builds up on the ground on the substrate holder 2 . Under the action of the plasma, the substrate 3 heats up. In Fig. 3 the temperature of the substrate, measured with a fiber optic thermometer "LUXTRON", is given as a function of time. The substrate heats up to a temperature of approx. 96 ° C within 10 minutes (curve B ). The deviations in the etching depth across the substrate surface are less than 3%. If other conditions are the same as above, instead of the process gas mixture, helium is let in through hole 4 , the substrate will reach a final temperature of 94 ° C (curve A ). The deviations in the etching depth over the substrate surface are up to 5%. If, on the other hand, section 13 is under vacuum, the substrate reaches a final temperature of 120 ° C. (curve C ). The deviations in the etching depth are 5%.
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