专利名称：为斜面边缘刻蚀器分配气体的方法和系统的制作方法
为斜面边缘刻蚀器分配气体的方法和系统
背景技术：
本发明大体涉及基片制造技术，特别涉及从基片的斜面
边缘和背部除去刻蚀副产品的装置和方法。在基片(例如，半导体基片(或晶片)或比如用于平板 显示器制造的玻璃板)处理中，经常使用等离子体。在基片处理过 程中，该基片(或晶片)被分割成多个晶粒，或矩形区域。该多个 晶粒中的每一个都会成为一个集成电路。然后在一些步骤中处理基
片，在这些步骤中，ii择性地除去(或刻蚀)和沉积材料。对晶体
管门的关键尺寸(CD )在几纳米数量级上的控制是最关键的，因为
与目标门长度的每一纳米的偏差都会直接转化成这些器件的运算 速度和/或可，乘作性的偏差。通常，在刻蚀之前，用硬化感光剂(比如光阻掩膜)薄 膜涂覆该基片。然后选择性地除去硬化感光剂的区域，使得下面层 上的部件暴露出来。然后将该基片放置在等离子体处理室中的基片 支撑结构上。然后将一组合适的等离子体气体引入该室并产生等离 子体以刻蚀该基片的暴露区域。在刻蚀过程中，在靠近基片边缘(或斜面边缘)的顶部 表面和底部表面上，遂常形成刻蚀副产品，例如由碳(C)、氧(O)、 氮(N)、氟(F)等组成的聚合物。刻蚀等离子体的密度在该基片 边缘附近通常更^f氐，这导致聚合物副产品在该基片斜面边缘的顶部 和底部表面上的积聚。通常，在该基片边缘附近，例如离该基片边缘约2毫米到约15毫米之间，不存在晶粒。然而，随着连续的副产
部表面上，通常非常坚固而且粘着的有^4'占结会最终在后续处理步 骤中变弱。那时在该基片边缘的顶部和底部表面附近形成的该聚合 物层在基片转移过程中可能会剥落或脱落，通常会落在另一块基片 上。例如，基片通常是经由大体上清洁的容器(经常被称为盒子) 在等离子体处理系统之间'成组移动。当放置在4交高位置的基片在该 容器中移动位置(reposition)时，副产品微:粒(或剥片)可能落到 存在晶粒的较低的基片上，有可能影响器件产量。在刻蚀过程中，由于污染或处理，刻蚀副产品还会沉积 在基片支架背部上。因为该基片背部不暴露于刻蚀等离子体，在后 续的刻蚀处理步骤中，在该背部上形成的副产品聚合物层不会被除 去。因此，该副产品聚合物层可能会聚积在该基片的背部上，方式 类似于基片边缘的上下表面附近的聚合物层的聚积，并可能带来微 粒问题。另夕卜，该处平室的内部，比如室壁，也可能会聚积刻蚀副 产品聚合物，必须将i定期除去以避免副产品的聚积和室内微粒的 问题。电介质膜(比如SiN和Si02)和金属膜(比如铝和铜)也 可能沉积在该斜面边纟彖(包4舌上下表面)而没有在刻蚀过程中^皮除 去。这些膜也可能聚积并在后续处理步骤中剥落，由此影响器件的产量。综上所述，需要能提供除去该基片斜面边缘附近的刻蚀 副产品、电介质膜和金属膜，以及基片背部和室内部的刻蚀副产品， 以避免聚合物副产品和沉积膜的聚积并改善工艺产量的提供改进 才几制的装置和方法
发明内容
大体上说，通过提供一种清洁晶片斜面边缘的方法和系 统，本发明满足了这个需要。应当理解，本发明可以用多种方式实 现，包4舌方案、方法、工艺、装置或系统。下面描述本发明的几个 创新性实施方式。在一个实施方式中，提供一种配置为清洁基片的斜面边 缘的等离子体刻蚀处理室。该室包括围绕该等离子体处理室的基片 支架的底部边乡彖电才及。该基片支架^皮配置为4妄4史该基片，而该底部 边缘电极和该基片支架被底部电介质环彼此电性隔离。该室包括限 定于该底部边缘电极上方的顶部边缘电极。该顶部边缘电极和该底 部边乡彖电柘^皮配置为产生清洁等离子体以清洁该基片的该4+面边 缘。该室包括限定穿过该处理室的顶部表面的进气口。该进气口引 入处理气体以在该处理室中的一定位置激发等离子体，该位置位于
该基片的轴和该顶部边缘电4及之间。排气开口#:限定穿过该室的顶 部表面，该排气开口沿着该基片的中心轴。在一个替代实施方式中， 该进气口穿过该处理室的底部或侧面。在另一个实施方式中，提供一种清洁晶片的斜面边缘的
々
方法。该方法开始于it过室的侧面区域或底部区域之一流入处理气
体。在该晶片的该斜面边缘附近用该处理气体激发等离子体且在流 入该处理气体时，通过沿该晶片的轴的该室的顶部出口乂人该室排下面的结合附图的具体实施方式
，用实例的方式描述了 本发明的原理，从中本发明的其它方面和优点将变得显而易见。
通过下面结合附图进行的详细说明，可以4艮容易地理解 本发明，且同类的参考标号代表同类的结构元件。
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图1是依照本发明的 一 个实施方式的处理室的示例性横
截面^f见图的简化示意图。图2A-2C描绘了可以通过跨越该基片的压强分布 (pressure profile )的操纵而调节基片的示例性结构。图3A是描绘，依照本发明的一个实施方式，具有底部进 气或侧面进气能力的反应室的简化示意图。图3B是描绘依照本发明的一个实施方式，具有底部进气 或侧面进气能力的反应室的透视图。图4是描绘依照本发明的一个实施方式，处理晶片的斜面 边缘的方法操作的流程图。
具体实施例方式揭露了 一些示例性的实施方式，其限定了选纟奪性刻蚀该 基片的斜面边缘，并提供更高效的排气(pump down)和室内压强 控制的方法和系统。傳当理解，本发明可以用多种方式实现，包括 工艺、方法、装置或系统。下面描述了本发明的一些创新性实施方 式。对本领域的技术人员来说，显然，无需此处所列的具体细节的 一些或全部，本发明仍然可以实现。此处所述的实施方式提供了一种刻蚀基片的斜面边缘区 域，同时又不刻蚀(也就是化学型刻蚀和物理型刻蚀)该基片的顶 部的中心区域的系统和方法。对于具有中心进气口的系统，建议提 供防止基团(radicals)进入该中心区域的工具。此处所述的实施方 式侦j寻处理气体能够通过不在轴上(offaxis)的顶部开口、侧面开 口或底部开口引入。提供限定穿过该室顶部的排气开口，而在一个实施方式中，该顶部排气开口是与该基片的轴对齐的。在另一个实 施方式中，该室被配置为在各处理操作之间提供更高效的排气，而 不牺牲各处理操作过程中的压强控制能力。这可以通过一种阀门组
件实现，该阀门组件具有与4支小节流阀(throttle valve )并耳关的主截 止阀，以及在该主截止阀周围的旁^各中包的相应的專交小的截止阀。图1是依照本发明的 一 个实施方式的处理室的示例性横 截面一见图的简化示意图。在一个实施方式中，此处所述的处理室是 斜面边缘刻蚀系统，其中可以从各种区域将气体输入以刻蚀放置于 室内的基片或晶片的边缘。对该边缘区域的刻蚀清洁了此区域中落 上的副产品。斜面边缘刻蚀室2包括沟道44,其穿过该室顶的上电 极组件10的中心区域并允许进入处理基片的反应室。沟道44的 一端 连接于真空供应/泵4。反应室2包括配置于底部电极102上方的顶部 绝缘体块IOO，通过射频(RF)产生器112对该底部电才及102加电。 应该注意，底部电才及102还可以^皮称为加电基片支架。气体供应110 从处理气体供应6向靠近晶片120边缘的区域供应气体。顶部接地电 极108被配置于晶片120的外围边缘区域(也就是该晶片的斜面边缘 区域)的上方。底部接地电极106^^皮配置于晶片120的边缘区域的下 方并面只于顶部电才及108。应当理解，在一个实施方式中，底部电招_ 106和顶部电极108是接地的。电介质104将底部电极106与底部电极 102电性隔离。当然，在另一个实施方式中，电极106和108可以加 电。在区域122中，在电4及108和106之间激发等离子体。通过施加 真空源，或泵，乂人沟道44排气，在清洁该杀牛面边纟彖的过程中可以调 整反应室2中的气压梯度。尽管图1描绘了处理气体的入口在靠近等离子体区域122 的位置，然而实施方式并不限于这种配置。也就是说，该处理气体 在电才及108的内部表面和沟道44之间的4壬^H立置寻皮引入。本领i或的冲支术人员可以理角年，通过改变处理气体穿过该室顶部的入口的^f立 置，可以操控该基片所经受的压强分布。在一个替代实施方式中，
可以将惰性气体通过室2的中心入口 /沟道44泵入，同时将处理气体 传送到该室中靠近晶片斜面边缘的外围或边缘区域。因此，当刻蚀 处理气体正在流动而惰性气体流入该中心区域时，等离子体会净皮困 在该边缘区域。使用惰性气体在中心区域中的流速来操控该晶片经 受的压强，类似于此处所述的排气程序。通过此处所述的实施方式， 一种示例性的气压梯度可以-故限定为，该晶片的中心区域经受约50 托的压强，而该晶片的外缘经受约2托的压强。当然通过上面描述 的实施方式可以反转此范围，因为沟道44可被用来供应气体以增加 压强或者沟道44可被用来从该室的该区域排气以减少压强。本领域 的^支术人员可以多里解，在一个实施方式中，,人晶片122的上表面到 绝缘体块100的底部的距离为约4毫米，因此允许气压梯度的存在。图2A-2C描绘了可以通过跨越该基片的压强分布的操纵 而调节基片的示例性结构。在图2A中，该晶片呈凸形。因此，中心 区域经受的压强可能大于边缘区域的压强以使该晶片变平。或者， 如果该晶片呈图2B所示的凹形，可以沿边缘区域施加更大的压强同 时从沟道44排气以减少中心区域的压强以再一次使该晶片变平。该 室中的压强差异区域可以是根据将处理气体引入该反应室的位置 以及气体从沟道44排气的速度形成的。在一个实施方式中，可以调 整排气速度以形成依照 一个实施方式的^争越晶片上表面的同心的
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气压梯度。图2C描绘+兼有凸形和凹形翘曲的基片。在此实施方式 中，可以施加产生如箭头指示的向下的压力的气压梯度以使该基片 变平。通过才乘控排气开口和供应开口之间的沟道44的施加，以及该 处理气体的位置，可以调节该晶片的各种变形。图3A是描绘，依照本发明的一个实施方式，具有底部进 气或侧面进气能力的反应室的简化示意图。室2被描绘为具有底部122中形成等离子体，区域122靠近待处理晶片的斜面边缘。接地电 才及108和106,连同加电底部电才及102,可^皮用来使通过底部进气口 200输送的处理气体在区域122中形成等离子体。或者，侧面进气口 202可被用来将处理气体引入区域122 。侧面进气口 202会输送来自 气体供应6的处理气体以便等离子体被困在区域122中以清洁反应 室2中》文置的晶片的存斗面边纟彖。应该理解，在这些实施方式中该气 体供给管线可以是硬管的，也就是不需要在通过室顶部传送气体时 所需要的柔性管线。应该理解，当通过可移除的室顶部输送气体时， 该气体管线必须能够适应该室顶部的可移动性。而且，因为气体进 口 202和200是用硬管接入(hard piped )的，所以消除了对用于防止 微粒的过滤器的需要"使用柔性管线时，需要利用过滤器来防止微 粒。过滤器对排气速度有限制。进气口在侧面和/或底部时，可以除 去过滤器以便排气速率不被限制。当如图3A所示既有侧面进气口又 有底部进气口时，应当注意，可以包4舌两个进气口之一或两者，实 施方式不限于两个进气口同时存在。图3A进一步包括阀门组件，用于依照本发明的一个实施 方式在更准确地处理的过程中快速地排出室并在该室中控制压强 的改进l支术。对于截止阀和节流阀的串联配置，该节流阀的尺寸与 截止阀的尺寸相同，相对比较大以适应排气速度。然而，节流阀的 约束，也就是尺寸限制，导致在处理过程中该节流阀是大体上闭合 的。在该节流阀大体上关闭的情况下，由于相对大的尺寸，施加在 该室上的压强的控制量就-陂限制。图3A中的阀配置4吏得该室的排气 很快，同时允许在处理操作过程中使用最佳尺寸的节流阀以更好的 控制室内压强。在图3中，截止阀300的尺寸很大以保持排气速度。 然而，旁路管线308连同节流阀302和截止阀304免除了对大截止阀 的需要。在此实施方式中，节流阀302和截止阀304限定到截止阀300 的并联的旁路，在处理过程中可以使用该截止阀300以便节流阀302可以更有效i也控制该处理。也就是i兌，节流阀302有相应的尺寸以 便该节流阀维持在压强控制的"甜蜜点(sweet spot)",也就是说， 开口接近该阀的有效蔬周的中间。因此，在排气时，使用截止阀300 保持通过管线306 (其具有较大的直径)的快速排气。在处理时， 使用截止阀304和节流阀302控制该过程。因此，在处理时，截止阀 300位于关闭位置，而截止阀304和节流阀302打开。相反，当从该 室排气时，截止阀300打开而节流阀302和截止阀304关闭，或在一 个实施方式中，至少截止阀304关闭。本领域的才支术人员可以理解， 可以通过控制器控制各阀，类似地，该控制器控制从相应的进气口 中引入处理气体。图3B是描纟会依照本发明的一个实施方式，具有底部进气 或侧面进气能力的反应室的透视图。如图所示，室2包括加电基片 支架102和顶部绝纟彖体:块100。顶部4非气开口44限定在绝纟彖体块100
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中。电4及106和108是^别限定于处理中的基片的斜面边乡彖区域下方 和上方的环形圏。进气供应200和202分别乂人该室的底部区域和该室 的侧面区域供应气体。该气体被供应入区域122附近，在那里从该 输入的气体产生等离子体以清洁晶片的斜面边缘。应当理解，尽管 对于输入供应200和202每一个仅仅描绘了 一个输入管线，然而实施 方式并不限于这种结构。例如，输入供应200和202可供应增压装置 (plenum ),其配置为向电4及106和108的外围区域均匀地供应气体。 在一个实施方式中，该增压装置是环形圈，具有沿外表面分布的小 孔以均匀地分配该处理气体，其限定在此区域内以完成此功能要 求。图4是描绘fe照本发明的一个实施方式，处理晶片的斜面 边缘的方法才乘作的流程图。该方法开始于才乘作400，其中处理气体 流入该室的侧面区i或或者底部区i或。应该理解，该处理气体是用硬— 管4妻入该处理室的，如图3A和3B所示。应该注意，如上面关于图l的讨i仑一样，该处理气体可以是从处理中的晶片的轴和该晶片的外
围边》彖之间的顶部区域j是供的。在才喿作402中，乂人该处理气体产生 等离子体，其中该等离子体靠近该晶片的外围区域，也就是该晶片 的斜面边缘。申请序满号为11/237,327和11/440,561的美国专利申请 提供了用于进行斜面边缘清洁的示例性处理气体以及处理气体组 合。如操作404中所说明的，当将气体流入该侧面或底部区域时， 该室被从待处理晶片上方的中心区域排气。或者，如上面参考图l 才是及的，可以将惰性气体泵入该中心区域。如对图1和图2A-2C描述 的，从该中心区域中从该室排气可被用于操控或影响跨越该晶片表 面的气压梯度以矫正该晶片中的任何变形。也就是说，如果该晶片 翘起或弯曲了 ，可以调整该气压梯度以操控该晶片以便使该晶片变 平以有助于处理的 一致性。应当理解，此处在各附图中描述的实施方式可以被整合 起来。例如，图3A和岡3B的并联的关闭/节流阀配置可以与图1的配 置合并。而且，该中总排气可以与侧面或底部进气整合。因此，通 过不同的组合，可以根据用户的偏好设计出优化的处理配置。考虑到上述实施方式，应当理解，本发明可使用各种由 计算机完成的操作，这些操作包括在计算机系统中存储的数据。这 些才喿作是需要对物理量进^于手工(physical)处理的。通常，4旦是未 必，这些量采用电或磁信号的形式，其能够被存储、传送、结合、 比较以及进行其它处理。而且，通常用术语，比如产生、识别、确 定或比较等，来指代这些操作。此处所述的形成本发明 一部分的任何操作都是有用的机 器操作。本发明还涉冬用于执行这些操作的装置。该装置可以是为 所需目的特别建造的，比如上面讨论的载波网络，或者它也可以是 通用计算机，其是由存储在该计算机中的计算机程序选择性激活或配置过的。特别地，可以^使用写入了与此处教导相应的计算枳4呈序 的各种通用机器，或者更方便地，建造专门装置来执行所需的操作。尽管本发明是依照 一 些实施方式进4亍描述的，然而应当 理解，本领域的技术人员在阅读前面的具体实施方式
并研究附图之 后，可以实现它的各秤变更、增添、置换和等同。因此，本发明意 在包括所有这些变更、增添、置换和等同，其均落入本发明的真实 精神和范围。在权利要求中，各元件和/或步骤并不暗示任何特定的 操作顺序，除非在权利要求中明确指出。
权利要求
1.一种配置为清洁基片的斜面边缘的等离子体刻蚀处理室，包含围绕该等离子体处理室的基片支架的底部边缘电极，其中该基片支架被配置为接收该基片，而该底部边缘电极和该基片支架被底部电介质环彼此电性隔离；限定于该底部边缘电极上方的顶部边缘电极，该顶部边缘电极和该底部边缘电极被配置为产生清洁等离子体以清洁该基片的该斜面边缘；限定穿过该处理室的顶部表面的进气口，该进气口引入处理气体以在该处理室中的一定位置激发等离子体，该位置位于该基片的轴和该顶部边缘电极之间，该等离子体可以接触该基片的该斜面边缘的上下表面；以及限定穿过上电极组件的顶部表面的排气开口，该排气开口沿着该基片的中心轴。
2. 根据权利要求1所述的刻蚀处理室，其中该基片支架加电。
3. 根据权利要求2所述的刻蚀处理室，其中该顶部电极和该底部 电极为该加电的基片支架提供接地回路。
4. 根据权利要求1所述的刻蚀处理室，其中该进气口比该基片的 该轴更靠近该顶部电才及。
5. 根据权利要求1所述的刻蚀处理室，其中该进气口包括增压装 置，该增压装置是限定在由该顶部电才及围绕的区域中的环形圈。
6. 根据权利要求1所述的刻蚀处理室，其中该进气口通过单一入 口点向该室4是供气体。
7. 4艮据权利要求1所述的刻蚀处理室，包纟舌限定穿过该室的底部 表面或侧面之一的另一个排气开口 ，该4非气开口包括阀门组 件，该阀门组件具有有第一尺寸的第一阀门以及与该第一阀门 并耳关的第二和第三阀门，其中该第二和第三阀门有第二尺寸， 该第二尺寸小于该第一尺寸。
8. —种配置为清洁基片的斜面边缘的等离子体刻蚀处理室，包 含围绕该等离子体处理室的基片支架的底部边缘电极，其 中该基片支架被配置为接收该基片；该底部边缘电极和该基片 支架被底部电介质环彼此电性隔离；限定于该底部边*彖电极上方的顶部边多彖电才及，该顶部边 缘电极和该底部边缘电极被配置为产生清洁等离子体以清洁 该基片的该斜面边缘；限定穿过该处理室的底部表面或侧面之一的进气口 ，该 进气口引入处理气体以激发限定于该顶部边缘电极和该底部 边缘电极之间的等离子体；以及限定穿过该室的顶部表面的排气开口 ，该排气开口沿该 基片的中心轴或者在该中心轴的径向距离(radial distance )上。
9. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，其中限定穿过该底部表面 和该侧面之一的进气口提供处理气体进入该底部电才及下方区 i或的单一 的进入点。
10. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，进一步包含连接于该排气 开口的真空源。
11. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，进一步包含向该基片支架供应能量的射频产生器。
12. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，其中限定穿过该底部表面 和该侧面之一的该进气口是由硬管接入该室的，由此免除柔性管。
13. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，其中该底部电极和该上电 极是接地的环形圈，且其中该进气口将该处理气体引入具有大于该4妄:t也的环形圈的外径的内径的环形圈。
14. 根据权利要求8所述的刻蚀处理室，包括限定穿过底部表面的 排气开口 ，该排^开口包括阀门组件，该阀门组件具有有第一 尺寸的第 一 阀门以及与该第 一阀门并联的第二和第三阀门，其 中该第二和第三阀门有第二尺寸，该第二尺寸小于该第一尺寸。
15. 才艮据权利要求14所述的刻蚀处理室，其中在处理操作过程中 该第 一 阀门是闭合的，而在该处理操作过程中该第二和第三阀 门是打开的。
16. 根据权利要求14所述的刻蚀处理室，其中在各处理操作之间 该第一阀门打开以从该室排气，而在各处理梯:作之间从该室排 气时该第二和第三阀门闭合。y'，
17. —种清洁晶片的斜面边缘的方法，包含以下方法操作通过室的侧面区域或底部区域之一流入处理气体；在该晶片的该斜面边缘附近用该处理气体激发等离子 体；以及在流入该处理气体时，通过沿该晶片的轴的该室的顶部出口从该室排气:
18. 根据权利要求17所述的方法，其中通过室的侧面区域或底部区域之一 流入处理气体的该方法操作包括，通过单 一进入点将 该处理气体*#送入该室。
19. 根据权利要求17所述的方法，进一步包含通过穿过阀门组件的底部出口保持该室的压强。
20. 根据权利要求19所述的方法，进一步包含终止等离子体的产生； 关闭该阀门组件的各阀门；以及打开与该阀门组件并联的4非气阀门，其中该第二阀门的 尺寸比该阀门组件的各阀门的尺寸大。
全文摘要
提供一种配置为清洁基片的斜面边缘的等离子体刻蚀处理室。该室包括底部边缘电极和限定于该底部边缘电极上方的顶部边缘电极。该顶部边缘电极和该底部边缘电极被配置为产生清洁等离子体以清洁该基片的该斜面边缘。该室包括限定穿过该处理室的顶部表面的进气口。该进气口引入处理气体以在该处理室中的一定位置激发等离子体，该位置位于该基片的轴和该顶部边缘电极之间。置激发等离子体，该位置位于该基片的轴和该顶部边缘电极之间。排气开口被限定穿过上电极组件的顶部表面，该排气开口沿着该基片的中心轴。还提供一种清洁基片的斜面边缘的方法。
文档编号H01L21/306GK101675503SQ200880011086
公开日2010年3月17日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年4月6日
发明者安德鲁·贝利三世, 格雷格·塞克斯顿, 艾伦·舍佩 申请人:朗姆研究公司