专利名称：斜面清洁装置的制作方法
斜面清洁装置技术领域[OOOl]本发明涉及半导体器件的形成。更具体地，本发明涉及在半导体形成过程中从斜缘选择性去除蚀刻聚合物。
背景技术：
在基片(例如半导体基片或平面显示器制造中使用的玻 璃面板)的处理中，往往采用等离子。在基片处理中，该基片被分 为多个模片，或矩形区域。该多个模片的每个将变成一个集成电路。 然后在一系列步骤中处理该基片，其中优选地去除(或蚀刻)和沉 积材料。将晶体管栅极关4定尺寸(CD)控制在几个纳米的量级是最 优先考虑的，因为对目标斥册才及长度每个纳米的偏离都会直4妄影响这 些器件的运行速度和/或可用性。
通常，基片在蚀刻前涂覆有硬化的感光乳剂薄膜(如光 刻胶掩模)。然后有选择地去除硬化的感光乳剂的一些区域，使得 部分下层暴露出来。然后将基片放在等离子处理室中的基片支撑结 构上。然后将一组合适的等离子气体引入该室并且生成等离子以蚀 刻该基片的暴露区域。
在蚀刻工艺期间，在靠近基片边纟彖(或名牛纟彖)的顶部和 底部表面上往往形成蚀刻副产物(例如由(C)、氧(O)、氮(N)、 氟(F)等组成的聚合物)。蚀刻等离子密度一般越靠近基片边缘越 低，这导致聚合物副产物在基片斜缘的顶部和底部表面上聚集。通常，在基片边缘附近没有模片，例如在距离基片边缘大约5mm至大 约15mm之间。然而，随着多个不同蚀刻工艺导致连续副产物聚合 物层沉积在冻+纟彖的顶部和底部表面上，通常强并且有粘性的有才几粘 合剂在随后的处理步骤中将最终变弱。基片边缘的顶部和底部表面 附近形成的聚合物层将会剥落或脱落，往往在之后的处理中(如湿 法清洁该晶片表面)落在另一个基片上，有可能影响器件成品率。
超细特征尺寸和高性能要求使得在机械方面弱于前几代 材料的半导体晶片上集成低k电介质成为必需。低k介电材料本身较 弱的特性造成对下游电子封装工艺和材料显著的挑战。
根据定义，低k材料是介电常数("k")低于2.9的半导体 级绝缘材料。为了进一步降低集成电路中的器件尺寸，有必要使用 具有^[氐电阻系#t的导电材并+和具有低k的绝乡彖体以降^氐邻近的金属 线之间的电容耦合。低k材料，碳或氟掺杂膜结合进后端制程 (BEOL )堆栈以提高器件性能并考虑到器件定标(scaling )。
然而，低k材料是多孔的，其引入大量的工艺集成度和材 料相容性方面的困难。保持膜的整体性并合适地集成与执行必要的 剥除、清洁和条件之间的平衡做法变得越来越不安全。图案化工艺 (蚀刻、剥除和清洁)也会猛烈沖击多孔低k的整体性。目前使用的清洁等离子气体是02和CF4或N2和CF4，其导致氮、氧或氟迁移进该基片。该迁移导致k值增加，而改变该材料的成分和退化。
因此，低k损害导致退化的器件性能、降低的可靠性、次 品 不良率和其他相关问题。发明内容
为了实现前述和按照本发明的目的，4是供一种去除具有一定直径的晶片斜面上的材料的设备。提供直径小于该晶片直径的 晶片支撑件，其中当晶片由该晶片支撑件支撑时，其中该晶片支撑 件在该晶片的第 一侧，和其中该晶片的外缘围绕该晶片 一 圈延伸超出该晶片支撑件。RF电源电连接至该晶片。中央盖子与该晶片支撑 件隔开从而当该晶片设在该晶片支撑件上时，该晶片设在该中央盖 子和该晶片支撑件之间，从而该中央盖子在该晶片的第二侧上。第 一导电环在该晶片的第 一侧并与该晶片隔开。第二导电环与该晶片 隔开，其中该晶片的外缚^立于该第一导电环和该第二导电环之间，和其中该第二导电环在该该晶片的第二侧上。导电衬套围绕该晶片 的外缘。开关在该衬套和地之间，允许将该衬套从接地切换为浮动 (floating )。[ooio]在本发明的另一方面，4是供一种清洁晶片斜面部分的方法。将晶片设在晶片支撑件上，其中该晶片电连接至RF源，该晶片 的上表面与中央盖子隔开小于lmm，其中该晶片的外缘延伸超出该 晶片支撑件，其中该晶片的外缘在第一导电环和第二导电环之间， 并一皮导电村套围绕。通过该中央盖子才是供杀+面清洁气体。从该RF 源才是供RF功率至该晶片。i殳置该4于套和i也之间的电阻。
本发明的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附图更详细地i兌明。
在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来il明，其 中类似的参考标号指出相似的元件，其中
图1A和1B是可用于实施本发明的斜面清洁处理室的示意图。
图2是可在本发明 一 个实施例中4吏用的工艺的高层流程图。
图3是清洁斜缘步骤的更详细流程图。
图4A和4B是不同阶段等离子处理室的一个实施例的示意图。
图5A-Bi兌明适于实现本发明实施例中4吏用的控制器的计算才几系统。
具体实施方式
现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描 述本发明。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的 彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这 些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，/>知的工艺步 骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
为了i"更于理解，图1是斜面清洁工艺室100的示意图，其 提供本发明一个实施例。该晶片的斜面是该晶片的边缘和靠近该晶 片边《彖的晶片顶部表面和晶片底部表面的一部分。该杀+面清洁工艺 室100被室壁102封闭。室100具有晶片支撑件104,其上放有晶片 110。在一个实施例中，该晶片支撑件104是静电卡盘，其由RF(射 频)电源112供电。该晶片支撑件104的直径小于该晶片110的直径， 从而该晶片IIO的外缘围绕该晶片IIO的圓周或周长一 圏延伸超出该 晶片支撑件104。与该晶片支撑件104和该晶片110的顶部表面隔开 的是中央盖子(cover ) 103，其作为带有气体入口 108的气体分配板， 该气体入口连接到气体源120。优选地，该中央盖子103是由介电材 料组成。本发明另一实施例中，该中央盖子导电并接地。优选地，该中央盖子1033巨该晶片支撑件104上的该晶片IIO的顶部表面小于 lmm。更优选地，该中央盖子距该晶片110的顶部表面小于0.6mm。 最优选地，该中央盖子103距该晶片110的顶部表面0.3mm至0.4mm。 第 一导电环124围绕该晶片支撑件104 。该第 一导电环124由导电材 料组成。绝缘环128i殳在该第 一导电环124之间以将该第 一导电环 124与该晶片支撑件104隔开并绝缘。第二导电环132围绕该中央盖 子103。该第二导电环132由导电桐^牛组成。绝纟彖环136i殳在该第二 导电环132和该中央盖子103之间以爿寻该第二导电环132与该中央盖 子103隔开。如所示，该晶片的外缘围绕该晶片的整个周长或圆周 i殳在该第 一导电环124和该第二导电环132之间。
导电衬套144围绕该晶片IIO的外缘。在这个实施例中， 该衬套144电连接至该第一导电环124。该导电村套144和该第一导 电环124通过开关148接地。优选地，该开关是打开或关闭的开关或 可变电阻之一。如果该开关是可变电阻，^尤选;也该可变电阻^是供1 欧姆至100兆欧的电阻。更优选地，该可变电阻提供10千欧和100千 欧之间的可变电阻。该第二导电环4妻地。控制器156以可控制的方 式连4妄到该RF源112 、清洁气体源120和开关148。
图5A和5B说明了 一个计算才几系统500,其适于实现用于 本发明的实施方式的控制器156。图5A示出该计算机系统一种可能 的物理形式。当然，该计算^L系统可以具有乂人集成电路、印刷电路 板和小型手持设备到巨型超级计算机的范围内的许多物理形式。计 算机系统500包括监一见器502、显示器504、才几箱506、》兹盘驱动器508、 4建盘510和鼠标512 。》兹盘514是用来与计算才几系统500传入和传出凄史 据的计算才几可读介质。
图5B是计算机系统500的框图的一个例子。连接到系统总 线520的是各种各样的子系统。处理器522 (也称为中央处理单元， 或CPU)连接到存储设备，包括存储器524。存储器524包括随机访问存储器(RAM )和只读存储器(ROM )。如本领域所/>知的，ROM 用作向CPU单向传输数据和指令，而RAM通常用来以双向的方式传 输数据和指令。这两种类型的存储器可包括下面描述的任何合适的 计算机可读介质。固定》兹盘526也是双向连接到CPU522;其4是供额 外的数据存储并且也包括下面描述的任何计算机可读介质。固定磁 盘526可用来存储程序、数据等，并且通常是次级存储介质(如硬 盘)，其比主存储器慢。可以理解的是保留在固定磁盘526内的信息 可以在适当的情况下作为虚拟存4诸器以标准的方式结合在存J诸器 524中。可移动存储器514可以采用下面描述的任何计算机可读介质 的形式。
CPU522还连接到各种输入/输出i殳备，如显示器504、 4建 盘510、鼠标512和扬声器530。通常，输入/输出设备可以是下面的 任何一种视频显示器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸显示 器、转换器读卡器、磁带或纸带阅读器、书写板、触针、语音或手 写识别器、生物阅读器或其他计算才几。CPU 522可选地可4吏用网绍-接口 540连接到另 一台计算机或者电信网络。利用这样的网络接口 ， 计划在"^丸行上述方法步骤地过程中，CPU可乂人网络"^妄收信息或者向 网绍4lr出信息。此外，本发明的方法实施方式可在CPU 522上单独 执行或者可在如Internet的网络上与共享该处理一部分的远程CPU 一起执行。
另外，本发明的实施方式进一步涉及具有计算机可读介 质的计算4几存储产品，在计算才几可读介质上有用于4丸4亍各种计算才几 实现的操作的计算机代码。该介质和计算机代码可以是那些为本发 明目的专门设计和构建的，或者它们可以是对于计算机软件领域技 术人员来说/>知并且可以得到的类型。计算才几可读介质的例子包 括，但不限于》兹介质，如硬盘、软盘和;兹带；光介质，如CD-ROM 和全息设备；磁-光介质，如光软盘；以及为了存储和执行程序代码用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件 (PLD)以及ROM和RAM器件。计算才几代码的例子包括如由编"i奪 器生成的才几器代码，以及包含高级代码的文件，该高级代码能够由 计算枳/使用解释器来扭J亍。计算才几可读介质还可以是在载波中由计 算机数据信号携带的并且表示能够被处理器执行的指令序列的计 算机代码。
图2是使用上面装置的流程图。光刻月交掩才莫提供在晶片上 方(步骤200)。将该晶片转移到该斜面清洁室IOO (步骤202)。在 该斜面清洁室中进行斜缘清洁(步骤204)。图3是清洁该斜血彖步骤 更详细的流程图。^是供斜面清洁气体(步骤304)。将该斜面清洁气 体形成等离子(步骤308)。改变该开关设置(步骤312)。在其他工 艺中，在清洁工艺期间不改变该开关i殳置，而是在别的时间改变。
—个用于杀+面清洁的制法的示例如下室压i殳在 1500mTorr。 ^是供500sccmO2组成的杀牛面清洁气体。该RF源^是供 13:56MHz的600瓦特功率。在1至1 OOM之间改变该开关i殳置。
在这个示例中，该斜面清洁相对于另一电介质(如氧化 硅)从该斜缘选择性或非选择性地去除聚合物。图1B是图1A中区域 B的放大一见图，其示出在由该清洁工艺去除膜之前，在该晶片110边 缘上的可能具有另一电介质的聚合物膜117。
将该晶片由斜面蚀刻室转移到等离子蚀刻室(步骤206)。 在该等离子蚀刻室中将特征蚀刻进该蚀刻层(步骤208)。 4吏用剥除 或灰化工艺去除该掩模(步骤210)。将该晶片转移到该斜面蚀刻室 (步骤212)。该晶片经受另一斜面清洁(步骤214)。在别的实施例 中，可在不同的时间-使用一个或多个冻牛面清洁工艺。
在不受到理i仑限制的情况下，增加该坤于套和该开关意想 不到地改进了清洁工艺，其允许控制清洁速率和清洁选择比。
图4A是该4斗面蚀刻室400在杀牛面清洁工艺期间的示意 图，其中该开关448是具有打开和关闭位置的开关。该控制器456具 有该清洁气体源420,其纟是供清洁气体和该RF源412将该清洁气体激 发为等离子。因为该中央盖子403距该晶片支撑件上的该晶片410的 顶部表面小于lmm,等离子不是4呆持在该中央盖子403和该晶片支 撑件404之间，而是在该第 一导电环424和该第二导电环432之间。 在这个示例中的斜面清洁气体包括032或02的至少一个和卣素，如 氟。该开关448打开导f丈该第一导电环424和该^H"套444浮动，而该 第二导电环432^妻地。这使得该第 一导电环424和该第二导电环432 之间区域中等离子484的限制增加。这个增加的等离子限制提供更 快的斜面清洁，具有更低的对该光刻胶的选择比。卣素的存在帮助 去除该光刻胶形成的皮肤，并也导致低选择比，因为卣素也清洁其 他材料。
图4B是该斜面蚀刻室400的示意图，其中该开关448关闭， 导致该第 一导电环424和该衬套444接地，而该第二导电环432也接 地。这导致该第一导电环424和该第二导电环432之间区i或中等离子 484的限制降低以及更低的等离子密度，因为等离子扩散到更大的 容积。这个降低的等离子限制提供更慢的斜面清洁，具有更高的对 该光刻胶的选择比。相信，较低的等离子密度降低氟的密度从而较 少地蚀刻氧化石圭。出乎意料地发现，该光刻月交清洁没有显著降{氐， 因此提供选择性更好的清洁。
在别的实施例中，该斜面清洁气体可以是C02、 CO、 CxHy、 H2、 NH3、 CxHyFz或其组合的至少一个。压强可以保持在 500mTorr-10Torr。更优选地，清洁该刮^彖的压强在100mT-10T。在 大约2-27MHz将100至2000瓦特的功率提供至该等离子处理室。在制法的 一个实施例中，可在20。C的温度使用5-3000sccm的清洁气体持续超过5秒。
在别的实施例中，该村套是该室壁的一部分。在另一实 施例中，该衬套电连接至该第二导电环，而不是该第一导电环且该 第一导电环接地。在另一实施例中，该衬套电连接至该第一和第二 导电环两者。在另一实施例中，该衬套不连接至任一个导电环。在 另一实施例中，该^3"套平^f亍于该室壁。
在另一实施例中，该晶片支撑件由介电材^f"组成，和该 RF电源通过另一方式电连4妄至该晶片，如该电源和该晶片之间的直 才妻电连4妻。该晶片用作电才及。
在一些工艺中，需要以选4奪比1:1去除该聚合物和另一电 介质，如氧化硅、氮化硅或低k电介质。在别的工艺中，需要以高 达100:1的选择比选择性去除该聚合物而不去去除该氧化硅，。其他 的可能需要在这之间的选择比。这样的工艺可能需要调节选择比或 清洁速率。所描述的设备为这种选择留出余地。使用可变电阻作为 开关148为比只具有打开和关闭位置的开关更连续的选择留出余 地。使用打开和闭合的可变占空比可为打幵或闭合开关提供更多变 化。
在另一实施例中，该中央盖子由导电材冲牛组成，并且可 移动以增加该晶片表面和该中央盖子之间的间距。在这样的实施例 中，该间距增加从而将该等离子维持在该中央盖子和该晶片之间， 这沖羊该斜面蚀刻室可用作蚀刻特征的蚀刻室。
尽管本发明依照多个实施方式描述，但是存在落入本发 明范围内的改变、置换和各种^^4<等同物。还应当注意，有"H"多实 现本发明方法和设备的可选方式。所以，其意图是下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、置换 和各种替代等同物。
权利要求
1.一种去除具有一定直径的晶片斜面上的材料的设备，包括直径小于该晶片直径的晶片支撑件，其中当晶片由该晶片支撑件支撑时，其中该晶片支撑件在该晶片的第一侧，和其中该晶片的外缘围绕该晶片一圈延伸超出该晶片支撑件；RF电源，电连接至该晶片；中央盖子，与该晶片支撑件隔开从而当该晶片设在该晶片支撑件上时，该晶片设在该中央盖子和该晶片支撑件之间，从而该中央盖子在该晶片的第二侧上；第一导电环，在该晶片的第一侧并与该晶片隔开；第二导电环，与该晶片隔开，其中该晶片的外缘位于该第一导电环和该第二导电环之间，和其中该第二导电环在该晶片的第二侧上；导电衬套，围绕该晶片的外缘；和开关，在该衬套和地之间，允许将该衬套从接地切换为浮动。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中该中央盖子与该晶片的顶部 表面隔开小于lmm。
3. 根据权利要求l-2任一项所述的设备，其中该中央盖子是由介 电材冲+组成以形成绝纟彖体。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的设备，其中该晶片的外缘围绕 该晶片整个周长位于该第 一导电环和该第二导电环之间。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的设备，其中该导电衬套电连接 至该第一或第二导电环的至少一个。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中该第一导电环围绕 该晶片支撑件并与该晶片支撑件隔开，和其中该第二导电环围 绕该中央盖子并与该中央盖子隔开。
7. 根据权利要求l-6任一项所述的设备，其中该第一或第二导电 环之一 不是电连接至该导电衬套而是接地。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的设备，其中该开关包括可变电 阻，其4是供乂人至少1 E欠到不超过100兆欧的可变电阻。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的设备，其中该晶片支撑件是导 电电极并^是供该RF源和该晶片之间的电连接。
10. 才艮据权利要求1-9任一项所述的i殳备，其中该开关具有4吏得该 衬套浮动的打开状态和将该^H"套"l妄:t也的关闭状态。
11. 根据权利要求1-10任一项所述的设备，其中该第一导电环与 该晶片支撑件电绝缘。
12. 根据权利要求1-11任一项所述的设备，进一步包括 室，其围绕该晶片支撑件、第一导电环、第二导电环、 该中央盖子和导电4于套；禾口杀牛面;青洁气体源，与该室力t体连通。
13. —种清洁晶片斜面部分的方法，包括将晶片设在晶片支撑件上，其中该晶片电连接至RF源， 该晶片的上表面与中央盖子隔开小于lmm，其中该晶片的外缘延伸超出该晶片支撑件，其中该晶片的外^^在第 一导电环和第二导电环之间，并被导电村套围绕； 通过该中央盖子提供斜面清洁气体； 从该RF源^是供RF功率至该晶片；和 :没置该4于套和地之间的电阻。
14. 根据权利要求13所述的方法, 间的电阻。
15. 4艮据片又利要求14所述的方法， 开关和关闭开关。
16. 才艮据权利要求14所述的方法， 可变电阻来完成。进一步包括改变该衬套和地之其中所述改变该电阻包4舌打开其中所述改变该电阻通过4吏用
全文摘要
提供一种去除晶片斜面上的材料的设备。提供直径小于该晶片直径的晶片支撑件，其中该晶片支撑件在该晶片的第一侧，和其中该晶片的外缘围绕该晶片一圈延伸超出该晶片支撑件。RF电源电连接至该晶片。中央盖子与该晶片支撑件隔开。第一导电环在该晶片的第一侧并与该晶片隔开。第二导电环与该晶片隔开。导电衬套围绕该晶片的外缘。开关在该衬套和地之间，允许将该衬套从接地切换为浮动。
文档编号H01L21/3065GK101606233SQ200880004384
公开日2009年12月16日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月8日
发明者安德拉斯·库蒂, 安德鲁·贝利三世, 格雷格·塞克斯顿, 金允尚, 金基灿 申请人:朗姆研究公司