JPH0642480B2 - 半導体ウエファの背面を処理する方法 - Google Patents

半導体ウエファの背面を処理する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、半導体ウエファの背面を処理する方法に関す
るものである。特に、本発明は、後続のウエファ処理を
妨害するような物質をウエファの背面に伴うことなく半
導体ウエファの背面を処理する方法から構成されてい
る。
関連技術の説明 シリコン ウエファのような半導体ウエファ上に集積回
路を形成するときには、ウエファ上に集積回路を構成し
ている間に、多数の異なった物質が析出され、パターン
化され、エッチングされる。
これらの段階の間に、塵埃や汚物粒子を含む異物質がウ
エファの表面に接触しないことは最も重要である。何故
ならば、各パターン化された層の精密な整列が重要であ
り、異物質の存在は層の不完全性を起こすことにより層
の析出に干渉し、光リトグラフイまたはエッチング段階
で障害を生じるからである。
特に、タングステンのような被覆材料が集積回路構造に
析出されると、シリコン ウエファの背面にもタングス
テンの層が析出することが見出されている。不幸にし
て、シリコン ウエファの背面に析出するタングステン
のこの層は、むしろ弱く付着して、ウエファの背面から
このタングステンの部分がはがれるようになる。その結
果として、上記のように残りの処理に干渉する密着しな
い粒子の有害な生成を起こすようになる。
半導体ウエファの背面は、しばしば、湿気を始め僅かの
量の異物質を含んでおり、それら異物質は、長時間の焼
成または排気時間を回避するために高真空環境にウエフ
ァを置く前に除去されるべきであることが知られてい
る。
従って、半導体ウエファの背面から望ましくない不純物
を排除でき、またウエファの背面の望ましくない物質の
析出を禁止するような方法を提供することが望ましい。
発明の概要 従って、本発明の目的は、半導体ウエファ上に集積回路
構造を形成するための後続のウエファ表面の処理を妨害
するような、ウエファ背面の物質をなくする半導体ウエ
ファの背面を処理する方法を提供することにある。
本発明の他の１つの目的は、半導体上に弱く付着する他
の物質の析出を禁止する被覆を形成する半導体ウエファ
の背面を処理する方法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、半導体ウエファ背面に酸化
物被覆を形成して、シリコンと反応して珪素化合物被覆
を形成する弱く付着する物質が析出するのを禁止するシ
リコン ウエファの背面を処理する方法を提供すること
にある。
本発明のさらにまた別の目的は、シリコン ウエファの
背面にタングステンの析出を禁止する酸化物被覆を形成
するようにシリコン ウエファの背面を処理する方法を
提供することにある。
本発明のまた別の目的は、集積回路構造形成するウエフ
ァ正面の後続の処理に干渉するウエファ背面の物質を除
去する半導体ウエファの背面を処理する方法を提供する
ことにある。
以下図面により本発明を実施例について説明する。
本発明の説明 本発明は、シリコン ウエファのような半導体ウエファ
の背面または裏面の処理方法を提供する。湿気および他
の吸蔵されたガスを含む不純物を除去するようにウエフ
ァの背面を洗浄し、またウエファの背面に酸化物の層を
析出させて、集積回路を形成するようにウエファの正面
を処理している間に、若しそうでなければはげ落ちるウ
エファ背面の弱く付着する物質の付着を禁止するよう
に、プラズマが使用される。
“背面”または“裏面”という用語は、集積回路構造の
生成に使用される半導体ウエファについては、ウエファ
の研磨されていない側を指すが、ウエファの正面は、集
積回路構造を続いて生成させるのを容易にするための非
常に平な表面を与えるように磨かれている半導体表面を
指す。
第２図及び第３図によれば、プラズマ エッチング室装
置の部分は、絶縁手段２０により囲まれた導電陰極１０
を有していることを示している。陰極１０の上には、正
面３２と裏面３４とを持つ半導体ウエファ３０が配置さ
れている。ピン１４は、陰極１０の表面から上方に突出
して、ウエファ３０をその上に支持して、以下に述べる
ように、それらの間にプラズマを形成できるように陰極
１０から0.２５〜１インチ（0.６４〜2.５４cm）の間隔
を置いて配置されている。
ピン１４は、とがった端１６を設けられて、ウエファ３
０の裏面３４にかみ合っているが、正面３４の最小面積
を遮蔽している。ピン１４は、第２図に示されるよう
に、使用されないときは、任意に、陰極１０内の凹所１
２の中に引込められる。第３図に示されるように、その
ような４つのピンは、陰極１０からウエファ３０を間隔
を置くために使用してもよい。勿論、支持ピンの形状お
よび数は他のようにしてもよい。ピン１４は、ウエファ
３０の処理に干渉しないならどんな材料で作ってもよ
い。１つの実施形態においては、ピン１４はアルミニウ
ムで作られる。
本発明によれば、ウエファ３０を含むプラズマエッチン
グ室は、約５０−３００ミリTorrの圧力に維持され、約
２５−１００ワットの電力範囲で動作させられる通常の
ＲＦ電力設備（図示されない）を使用して、ウエファ３
０の背面３４と陰極１０との間でプラズマが点弧され
る。
本発明の１つの様相によれば、プラズマの点弧の間、ア
ルゴン、ネオンまたはヘリウムのような不活性ガスの流
れが、約２０−２００sccmの割合でエッチング室を通っ
て流される。プラズマは、約１０−６０秒間維持される
が、これは、湿気および他の吸蔵されたガス等の望まし
くない不純物を、ウエファ３０の正面３４から除去する
のに充分である。従って、ウエファの背面からガスや湿
気等を除去するために長時間加熱し且つ排気することな
しに、ウエファ３０をさらに処理するために高真空室へ
移動することができる。
しかしながら、本発明の都合よい実施形態によれば、不
活性ガスでなく酸化ガスがプラズマ流の間エッチング室
を通って流されて、約１０−３０Åの厚さ、なるべくは
約２０−３０Åの厚さまでウエファ３０の背面３４上に
酸化層を形成できるようにするが、これは、ウエファ３
０の続いての処理の間ウエファ３０の背面３４上にタン
グステンその他の望ましくない物質の析出を禁止するの
に充分である。この洗浄実施形態における、酸化層を形
成するのに必要な時間は、約１０秒−約３分、なるべく
は約１０秒−約６０秒の範囲である。
本発明の酸化実施形態が実施されるときには、酸化に先
立って表面３４を洗浄する必要がないことに注目すべき
である。何故ならば、プラズマ点弧により発生される熱
が、表面３４上の所望の被覆を形成することに干渉する
であろうどんな物質をも除去するのに充分であることが
判っているからである。
使用してもよい酸化ガスの例は、O2,N2O,O3およびCO2を
含んでいる。しかしながら、これらのガスの中で、O2が
都合のよい酸素源である。何故ならば、それは容易に利
用できるものであり、酸化に対して最も有効であるから
である。
陰極１０からのウエファ３０の最大間隔、および特定さ
れる最大ＲＦ電力範囲は、何れもウエファ３０の背面３
４の酸化の程度を制御する観点からは重要である。間隔
を大きくすること、または高電力とすることは、表面３
４をさらに酸化するようになるが、その結果としてのプ
ラズマは、制御することが困難であり、ウエファ３０の
背面３４ばかりでなく、正面３２を酸化するようにな
る。
ウエファ３０の正面３２の幾らかの酸化は、本発明の背
面酸化処理の間に回避できないが、正面３２の酸化は排
除されて、所望の集積回路構造を作るように正面の処理
を可能にしなければならない。従って、正面３２上に形
成される酸化物の量を少なくする条件の下で、ウエファ
３０の背面３４上に所望の酸化層を形成することが望ま
しい。
室温以上の温度、すなわち、約２０−２５℃以上の温度
が酸化処理の間に使用されるが、最大間隔および電力レ
ベルについて上に述べたと同じ理由で、ウエファ３０の
正面３２の酸化の程度を制御し、酸化を最小にするため
に、プラズマ室において約２５℃を越えない温度に維持
することが都合がよい。プラズマ室内の温度は、室内に
流し込まれるガスの温度により、制御されると都合がよ
いが、または室を通して流れる冷却水の閉鎖されたルー
プを使用することにより制御されると好ましい。
本発明によるウエファの背面処理が、ウエファの正面側
を処理する前に行われて、既に正面において行われた処
理に干渉しないようにすると都合よいことは注目すべき
ことである。しかしながら、保護被覆酸化層が本発明に
よってウエファの背面に形成されると、ウエファの正面
の後続の処理は、酸素を除去するために正面を次いで湿
式エッチングするなどの、ウエファの背面における酸化
層に損傷を与えない選択されたやり方で行われねばなら
ない。
次の例は、本発明の方法をさらに示す役目をしている。
例Ｉ ５インチ直径のシリコン ウエファが、圧力２００ミリ
Torrの真空にされたプラズマ室内で陰極の１インチ（2.
５４cm）上に間隔を置いて配置され、ウエファの磨かれ
た側は陰極に向い合っていて、形成された酸化物の厚さ
の測定を容易にしている。１００sccmの酸素が室を通っ
て流されたが、プラズマは陰極とシリコン ウエファと
の間に発生させられ、６０秒間電力レベル７５ワットに
維持された。そこで同じ処理が第２のウエファにより行
われたが、このウエファの磨かれた側は陰極から反対に
向けられていて、ウエファの反対側に形成された酸化物
の厚さの測定を容易にしている。
２つのウエファの酸化物の厚さの続いての測定によっ
て、陰極の方を向いている第１のウエファの磨かれた側
には、約１２−２０Åの厚さの酸化層が形成されたが、
陰極から離れて向合っている第２のウエファの磨かれた
側には僅かに６Åの厚さの酸化物が形成されたことがわ
かった。
例II 酸化ガスとしてO2の代わりに、N2Oの使用を示すため
に、シリコン ウエファは、圧力２０ミリTorr、および
電力レベル２０ワットで例Ｉの処理条件で処理された。
N2Oは５０sccmの割合で室に流され、プラズマは１分間
維持された。ウエファの続いての試験は、約６−８Åの
酸化物が陰極に向い合うウエファの側に形成されたが、
陰極から離れた方に向いた側では３Åの酸化物が形成さ
れたことを示した。
例III 本発明により形成された背面酸化物被覆を持つウエファ
上のタングステンの析出と、そのように処理されていな
いものにおけるタングステン析出との相異を示すため
に、例Ｉの処理により１０−２０Å酸化物層を形成され
たシリコン ウエファと、そのように処理されていない
第２のシリコンウエファとが、１０Torrおよび３００℃
に維持された真空室を通って１分間２０sccmのWF6を流
すことによりタングステンを析出するように露出され
た。顕微鏡の下で２つのウエファを続いて検査した結
果、本発明により酸化物を被覆されたウエファの表面に
反射性の変化は示されなかったが、そのように処理され
なかったウエファは殆んど完全に表面がタングステンに
変換されていた。
このようにして、本発明は、半導体ウエファの背面から
望ましくない不純物を除去し、ウエファの背面における
望ましくない物質の析出を禁止できる半導体ウエファの
背面を処理する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法を説明する流れ図、 第２図は、陰極からウエファの下側を間隔を置いてピン
を支持するのに使用することを示すウエファの下側の処
理に使用される装置の直立断面図、 第３図は、ウエファの下の支持ピンの典型的な位置決め
または列を示す、第２図に示された半導体ウエファの正
面図である。 １０…陰極、１２…凹所、１４…ピン、１６…とがった
端、２０…絶縁手段、３０…ウエファ、３２…正面、３
４…背面。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウエファの背面を処理する方法にお
    いて、 ａ）半導体ウエファを陰極から間隔を置いて支持し、前
    記ウエファの背面を前記陰極の方を向ける段階と ｂ）前記陰極と、前記ウエファの前記背面との間に形成
    された間隙内にプラズマを形成して、半導体ウエファの
    前記背面を処理する段階とを含むことを特徴とする、半
    導体の背面を処理する方法。
  2. 【請求項２】半導体ウエファを陰極から間隔を置いて支
    持する前記段階ａ）は、さらに、前記ウエファの前記背
    面を、前記陰極から約0.６４〜2.５４cmの距離を置いて
    配置する段階を含むことを特徴とする、請求項(1)記載
    の方法。
  3. 【請求項３】前記方法は、約５０−３００ミリTorrの真
    空に維持された真空室において行われることを特徴とす
    る、請求項(2)記載の方法。
  4. 【請求項４】プラズマを形成する前記段階ｂ）は、前記
    プラズマを前記ウエファの背面に実質的に制限するよう
    に、約２５−１００ワットのＲＦ電力を維持する段階を
    含むことを特徴とする、請求項(3)記載の方法。
  5. 【請求項５】プラズマを形成する前記段階ｂ）は、さら
    に、約１０秒−３分間の期間の間、前記ウエファの前記
    後側と前記陰極との間に、前記プラズマを維持する段階
    とを含むことを特徴とする、請求項(4)記載の方法。
  6. 【請求項６】前記プラズマを形成する前記段階ｂ）は、
    さらに、約５０−２００sccmの割合で前記室を通って不
    活性ガスを流す段階を含むことを特徴とする、請求項
    (5)記載の方法。
  7. 【請求項７】前記不活性ガスは、アルゴン、ネオンおよ
    びヘリウムから成る族から選択されることを特徴とす
    る、請求項(6)記載の方法。
  8. 【請求項８】前記プラズマを形成する前記段階ｂ）は、
    さらに、約２０−２００sccmの割合で前記室を通って酸
    化ガスを流し、前記ウエファの前記背面に約１０−３０
    Åの酸化物被覆を形成させる段階を含むことを特徴とす
    る、請求項(5)記載の方法。
  9. 【請求項９】前記酸化ガスは、O2,N2O,O3およびCO2から
    成る族から選択されることを特徴とする、請求項(8)記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】半導体ウエファの背面を処理して、その
    上に保護酸化物層を形成し、前記ウエファの前記背面に
    望ましくない物質が後で析出するのを禁止する方法にお
    いて、 ａ）半導体ウエファを真空室内において、陰極から約0.
    ６４〜2.５４cmの間隔を置いて支持し、 前記ウエファの背面を前記陰極の方を向けて置く段階
    と、 ｂ）前記真空室内に約５０−２００sccmの割合で酸化ガ
    スを流し込む段階と、 ｃ）前記陰極と、前記ウエファの前記背面との間にプラ
    ズマを形成し、前記半導体ウエファの前記背面に、約１
    ０−３０Åの厚さの酸化物層を形成する段階とを有する
    ことを特徴とする、 半導体ウエファの後側を処理する方法。
  11. 【請求項１１】前記真空室は、前記プラズマ酸素生成の
    間、約５０−３００ミリTorrの真空に維持されることを
    特徴とする、請求項(10)記載の方法。
  12. 【請求項１２】プラズマを形成する前記段階ｃ）は、さ
    らに、前記ウエファの背面に前記プラズマを実質的に制
    限するために、約２５−１００ワットに前記プラズマを
    発生するＲＦ電力を維持する段階を含むことを特徴とす
    る、請求項(11)記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記プラズマは、前記酸化物層を形成す
    るように、約１０秒〜３分間の期間の間、前記ウエファ
    の前記背面と、前記陰極との間に維持されることを特徴
    とする、請求項(12)記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記酸化ガスは、O2,N2O,O3およびCO2か
    ら成る族から選ばれることを特徴とする、請求項(13)記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】半導体ウエファの背面を処理して、その
    上に保護酸化物層を形成し、前記ウエファの前記背面に
    望ましくない物質の析出を禁止するようにする方法にお
    いて、 ａ）半導体ウエファを陰極から約0.６４〜2.５４cmの間
    隔を置いて支持し、前記ウエファの背面を前記陰極の方
    を向けて、圧力約２０−３００ミリTorrに維持された真
    空室内に置く段階と、 ｂ）前記真空室内に、約２０−２００sccmの割合で酸化
    ガスを流し込む段階と、 ｃ）前記陰極と前記ウエファの前記背面との間に形成さ
    れた間隙内に、約２５−１００ワットのＲＦエネルギを
    有するプラズマを形成する段階と、 ｄ）約１秒−３分間の期間の間、前記ウエファの前記背
    面と、前記陰極との間に、前記プラズマを維持して、前
    記半導体ウエファの前記背面に、約１０−３０Åの厚さ
    の酸化物被覆を形成する段階とを有することを特徴とす
    る、半導体ウエファの背面を処理する方法。
  16. 【請求項１６】前記酸化ガスは、O2,N2O,O3およびCO2か
    ら成る族から選ばれることを特徴とする、請求項(15)記
    載の方法。
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