ESC被优化以用于电绝缘材料的夹持和松开，其中，与ESC的顶表面接触的工件表面由电绝缘体构成。使用了单极型ESC以促进所述松开程序。在单极ESC的情况下，在底表面上没有发生横向电荷分离；而是，该底表面大部分是均匀带电的。由于工件的底表面具有大部分均匀的电荷分布，残余力也将是大部分均匀的。该大部分均匀的残余夹持力能够容易地被消除。通常，采用一个程序以消除残余夹持力并松开工件。在一个程序中，能够通过将所施加的夹持电压设定为等离子体诱导自偏压来操控所施加的夹持电压。在一些情况下，该夹持电压能够设定为OV或设定为用于夹持工件的夹持电压极性的相反极性的最优设定点。通常在工件已被处理之后执行该松开程序。
[0134]图8示出了从ESC(310)的外径延伸到提升机构(680)的垫圈(700)。该垫圈(700)用于防止任何暴露的带(300)的背面被等离子体接触。尽管示出了单独的垫圈(700)，但ESC(670)的延伸也将防止带(300)的背面暴露于等离子。垫圈(700)能够由诸如陶瓷(例如，氧化铝)或塑性材料(例如，聚四氟乙烯(PTFE、Teflon))的介电材料制成，因为其低导热性和低导电性而选择了上述材料。尽管优选使该未夹持的带不直接暴露于等离子体，但能够容忍一些间接的暴露。
[0135]通常，在等离子体处理期间，希望对离子能量和离子通量进行解耦，以实现某些蚀刻特性。通过采用被供电的工件支撑件和诸如ICP的高密度源，能够实现对离子能量和离子通量的大部分独立控制。工件支撑件能够由交流或直流电源供电(例如，被偏置)。交流偏置频率能够在几kHz到几百MHz的范围内变化。低频率通常是指处于离子等离子体频率或低于离子等离子体频率的那些偏置频率，而高的偏置频率是指高于离子等离子体频率的频率。离子等离子体频率被理解为取决于离子的原子数，因此，离子等离子体频率将受等离子体化学成分影响。这样的化学成分可以含有Cl、HBr、I或F。在含SF6的等离子体的情况下，离子等离子体频率约为4MHz。如图23所示，当将衬底向下蚀刻到由于具有不同相对介电常数(例如，绝缘体上硅、SOI结构)的两种材料(例如，图23中的2720和2370)的接触而限定的界面时，与该界面处的荷电相关的蚀刻问题是众所周知的。这样的问题可以是电的或物理的，并且通常作为开槽(notching)(例如，参见图23中的2700)、挖沟(trenching)、特征轮廓退化而被熟知。这些问题通常发生的界面的示例是绝缘体上硅(SOI)、安装在绝缘载体上的半导体衬底、安装在带上的半导体晶圆(例如，GaAs, Si)、和包含至少一个电绝缘层的衬底。这些问题对于器件产量和性能来说是非期望的。例如，当使用时分多路复用(例如，TDM、DRIE或Bosch)工艺蚀刻硅停止在绝缘体(例如，S12)上时，本领域熟知的是在该硅/绝缘体的界面处将发生底切(或开槽)。如本领域所熟知的，如美国专利6，187，685中所解释的，通过在低RF偏置频率(低于离子等离子体频率)下运行并附加地脉冲调节或调制RF偏置功率，能够减少这样的荷电问题。注意，’ 685专利没有教导使用大于离子等离子体频率(约4MHz)的RF偏置频率通过绝缘的蚀刻停止来蚀刻硅。
[0136]当高频率RF偏置与在高密度等离子体源(620)和衬底(100)之间的机械隔板(690)结合使用时，本发明允许使用大于离子等离子体频率的RF偏置频率(例如，大于约4MHz)来蚀刻这些结构(例如，SOI)。这种构造允许在仍然消除或减少在界面处发生的损伤(例如，在硅/暴露的绝缘体的界面处的最小化的开槽)的同时、进行衬底(100)的处理(例如，蚀刻)。优选地，RF偏置频率是13.56MHz (ISM波段)。
[0137]在本发明的一个实施例中，机械隔板(690)与在处理期间的一些时刻是脉冲的高频RF偏压结合使用。RF偏压可以在整个处理期间是脉冲的。脉冲的RF偏压在脉冲序列中能够具有至少两个功率水平——高值和低值。脉冲的RF偏压可具有不止两个RF偏置功率水平。低值可以是零(无RF偏置功率)。脉冲的RF偏置水平能够连续地、离散地、或这两种情形都有地变化。RF偏置频率也能够大于约6MHz，最高约160MHz。
[0138]设备制造商不得不创造他们的蚀刻系统的独特构造，以支持某些应用，例如但不限于:低损伤等离子体蚀刻和SOI应用，在不增加多个电源和/或匹配网络(有时是静电吸盘)的费用的前提下，这通常不能用于其它工艺。在13.56MHz的频率下的电源由于其可用性和低成本而在工业中是常见的。本发明使得能够使用这样的电源来用于上述的应用，从而消除了增加硬件和/或精细硬件构造的需要。
[0139]由于在这种低频率下的RF耦合不能有效穿过厚的介电材料，与衬底(100)的RF耦合可以经由一个或多个ESC夹持电极(2010)，例如，经由耦合电容器而不是经由RF供电的工件支撑件(630)。为了维持与衬底(100)的均匀RF耦合，ESC的单个电极或多个电极也应均匀地布置在衬底(100)背后。如果使用多个电极，则难以实现这一点，因为电极之间的必需的间隙会造成RF耦合的局部变化，这不利地影响蚀刻的质量，特别是在衬底/带的界面处的底切。因此，ESC设计的优选实施例包括了所谓的单极设计，其中，单个电极被用于提供夹持力。
[0140]能够使用半导体工业中众所周知的技术来处理衬底。一般使用诸如基于氟的化学成分来处理硅衬底，sf6/02化学成分因为其高速率和各向异向属性而通常被用于蚀刻硅。该化学成分的缺点是其对掩膜材料的相对低的选择性，例如对光致抗蚀剂是15-20:1替代地，时分多路复用(TDM)工艺能够在沉积和蚀刻之间交替使用，以生产高度各向异性的深轮廓。例如，用于蚀刻硅的一种替代的工艺使用C4F8步骤以将聚合物沉积到硅衬底的所有暴露表面上(即，掩膜表面、蚀刻侧壁和蚀刻基底)，然后使用SF6步骤以选择性地从蚀刻基底上移除聚合物，然后各向同性地蚀刻少量的硅。重复上述步骤直到结束。这样的TDM工艺能够以大于200:1的对掩膜层的选择性来生产深入到硅中的各向异性特征。这则使TDM工艺成为用于硅衬底的等离子体分离的所期望的方法。注意，本发明不限于使用含氟化学成分或时分多路复用(TDM)工艺。例如，也可通过本领域所熟知的含Cl、HBr或I的化学成分来蚀刻硅衬底。
[0141]对于诸如GaAs的II1-V族衬底，基于氯的化学成分广泛用在半导体工业中。在RF无线器件的制造中，减薄的GaAs衬底在器件朝下的情况下安装到载体上，然后它们被减薄并通过光致抗蚀剂图案化。GaAs被蚀刻掉，以将电触点暴露于正面的电路。该众所周知的工艺也能用于通过上述发明中描述的正面处理将器件分离。其它半导体衬底和合适的等离子体工艺也能够用于上述发明中的裸片的分离。
[0142]为了进一步减少与衬底/带的界面处的荷电相关的问题，能够在如下的时刻改变所述处理，在该时刻，所述界面被暴露于第二处理，该第二处理具有较小的底切倾向并且通常是低蚀刻速率处理。该变化发生的时间点取决于衬底的厚度，衬底的厚度可能是变化的。为了补偿这种可变性，使用端点技术检测到达衬底/带的界面处的时间。监测等离子体发射的光学技术通常用于检测端点，并且美国专利6，982，175和7，101,805描述了这样的适用于TDM工艺的端点技术。
[0143]在半导体衬底的单体化之后，可能有存在于器件上的不需要的残余物。铝通常用作用于半导体器件的电触点并且当暴露于基于氟的等离子体时，AlF3层被形成在其表面上。AlF3在正常的等离子体处理条件下是非易失性的并且不被栗离所述衬底并离开系统，并在处理之后保持在表面上。铝上的六1匕是器件故障的通常原因，因为导线与电触点的结合强度被大大减小。因此，在等离子体处理之后从电触点的表面上移除AlF3是重要的。可以使用湿法；然而，这由于被分离的裸片的易碎性质而变得困难，而且，所述带的可能损伤会导致裸片的释放。因此，对于被设计成移除所形成的任何AlFj^处理，该处理能够在衬底仍处于真空室内的同时被改成第三处理。美国专利7，150, 796描述了使用基于氢的等离子体来现场移除AlFj^方法。同样，当其它含卤素气体被用于蚀刻衬底时，该现场处理能够用于移除其它含卤素的残余物。
[0144]尽管以上的示例讨论了使用等离子体来分离裸片(切片)，但本发明的方面对于诸如通过等离子体蚀刻进行的衬底减薄的相关应用是有用的。在该应用中，衬底(100)能够在待蚀刻的表面上具有一些特征，或者替代地，待蚀刻的表面可以是无特征的(例如，减薄该大块衬底)。
[0145]本公开包括在所附权利要求中包含的以及上文描述的内容。尽管已经以其优选的形式通过一定程度的特殊性描述了本发明，但应理解，仅作为示例做出了该优选形式的本公开，而且，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行构造的细节以及部件的组合和布置的许多变化。
[0146]现在，已经描述了本发明。
【主权项】
1.一种用于对衬底进行等离子切片的方法，所述方法包括: 提供具有壁的处理室； 邻近所述处理室的所述壁提供等离子体源； 在所述处理室内提供工件支撑件； 在所述工件支撑件内提供静电吸盘，所述静电吸盘具有密封带和至少一个夹持电极；将工件放置到所述工件支撑件上，所述工件具有支撑膜、框架和衬底，其中，所述衬底不与所述密封带重叠； 使用所述静电夹具将所述工件静电地夹持到所述工件支撑件； 使用所述等离子体源来产生等离子体；以及 使用所产生的等离子体来蚀刻所述工件。2.根据权利要求1所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底的一部分重叠。3.根据权利要求1所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底完全重叠。4.根据权利要求1所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述密封带的一部分重叠。5.根据权利要求1所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述密封带完全重叠。6.根据权利要求1所述的方法，还包括:使所述密封带的内径大于所述衬底的外径。7.一种用于对衬底进行等离子切片的方法，所述方法包括: 提供具有壁的处理室； 邻近所述处理室的所述壁提供等离子体源； 在所述处理室内提供工件支撑件； 在所述工件支撑件内提供静电吸盘，所述静电吸盘具有至少一个夹持电极； 将工件放置到所述工件支撑件上，所述工件具有支撑膜、框架和衬底，其中，所述夹持电极与所述衬底的一部分重叠； 使用所述静电夹具将所述工件静电地夹持到所述工件支撑件； 使用所述等离子体源来产生等离子体；以及 使用所产生的等离子体来蚀刻所述工件。8.根据权利要求7所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底完全重叠。9.根据权利要求7所述的方法，还包括:使所述夹持电极的第一直径大于所述衬底的第二直径。10.根据权利要求7所述的方法，还包括:使所述夹持电极延伸超过所述衬底的周界约两毫米。11.根据权利要求7所述的方法，还包括:使所述夹持电极是RF偏置的。12.一种用于对衬底进行等离子切片的方法，所述方法包括: 提供具有壁的处理室； 邻近所述处理室的所述壁提供等离子体源； 在所述处理室内提供工件支撑件； 在所述工件支撑件内提供静电吸盘，所述静电吸盘具有密封带、流体入口和至少一个夹持电极，所述流体入口位于所述密封带的内径之内； 将工件放置到所述工件支撑件上，所述工件具有支撑膜、框架和衬底； 使用所述静电夹具将所述工件静电地夹持到所述工件支撑件； 使用所述等离子体源来产生等离子体；以及 使用所产生的等离子体来蚀刻所述工件。13.根据权利要求12所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底的一部分重叠。14.根据权利要求12所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底完全重叠。15.根据权利要求12所述的方法，还包括:使所述夹持电极是RF偏置的。16.根据权利要求12所述的方法，还包括:使所述密封带完全环绕所述衬底。17.根据权利要求12所述的方法，还包括:使所述流体入口位于所述衬底的周界之外。18.一种用于对衬底进行等离子切片的方法，所述方法包括: 提供具有壁的处理室； 邻近所述处理室的所述壁提供等离子体源； 在所述处理室内提供工件支撑件； 在所述工件支撑件内提供静电吸盘； 在所述处理室内提供提升机构； 使用所述提升机构将工件装载到所述工件支撑件上，所述工件具有支撑膜、框架和衬底，所述提升机构在所述工件的所述衬底的外径之外接合所述工件； 使用所述静电夹具将所述工件静电地夹持到所述工件支撑件； 使用所述等离子体源来产生等离子体；以及 使用所产生的等离子体来蚀刻所述工件。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述提升机构接合所述工件的所述框架。20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述提升机构在所述工件的所述衬底的所述外径之外至少五毫米处接合所述工件。21.根据权利要求18所述的方法，还包括:使所述提升机构在所述工件的所述衬底的所述外径之外贯穿所述静电吸盘。22.根据权利要求18所述的方法，还包括:使所述提升机构不贯穿所述静电吸盘。23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述提升机构在所述工件支撑件的外部。24.一种用于对衬底进行等离子切片的方法，所述方法包括: 提供具有壁的处理室； 邻近所述处理室的所述壁提供等离子体源； 在所述处理室内提供工件支撑件； 在所述工件支撑件内提供静电吸盘； 将工件放置到所述工件支撑件上，所述工件具有支撑膜、框架和衬底； 将RF偏压施加到所述工件支撑件的第一区域，所述工件支撑件的所述第一区域的尺寸大于所述衬底的第二区域； 使用所述静电夹具将所述工件静电地夹持到所述工件支撑件； 使用所述等离子体源来产生等离子体；以及 使用所产生的等离子体来蚀刻所述工件。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述工件支撑件的所述第一区域的尺寸比所述衬底的所述第二区域大百分之五。26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述工件支撑件的所述第一区域的尺寸比所述衬底的所述第二区域大百分之四十。27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述RF偏压在与所述衬底重叠的区域中是连续的。28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述静电吸盘还包括至少一个通过RF供电的夹持电极。29.根据权利要求28所述的方法，还包括:使所述夹持电极与所述衬底完全重叠。
【专利摘要】本发明提供了一种用于对衬底进行等离子切片的方法。该方法包括：提供具有壁的处理室；邻近处理室的所述壁提供等离子体源；在处理室内提供工件支撑件；将衬底放置到框架上的支撑膜上以形成工件；将工件装载到工件支撑件上；提供夹持电极以用于将工件静电夹持到工件支撑件；提供在等离子体源和工件之间的机械隔板；通过等离子体源来产生等离子体；以及，通过所产生的等离子体来蚀刻工件。
【IPC分类】H01L21/683, H01L21/78
【公开号】CN105190862
【申请号】CN201480012801
【发明人】林内尔·马丁内斯, 大卫·佩斯-沃拉德, 克里斯·约翰逊, 大卫·约翰逊, 鲁塞尔·韦斯特曼, 戈登·M·格里夫纳
【申请人】等离子瑟姆有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年3月3日
【公告号】EP2965349A2, WO2014137905A2, WO2014137905A3