用于保护处理室中毗邻处理执行区的处理排除区的方法和装置的制作方法

专利名称：用于保护处理室中毗邻处理执行区的处理排除区的方法和装置的制作方法
用于保护处理室中毗邻处理执行区的处理排除区的方法和
装置
背景技术：
真空处理室已经被用来从衬底蚀刻材料和在衬底上沉积材料。例如，衬底是半导
体晶片。 一般来说，精确的处理(以及由此带来的有源器件的高成品率)预计发生在晶片 的中心区域中(也就是在有源器件区域中)。在试图在中心区域和外围边缘之间(围绕要 处理以形成器件的晶片顶部表面(或上表面)的中心区域)精确地处理晶片时，经历了许 多的困难。这些困难足够显著，以至于在晶片的中心区域和边缘之间定义了一个"边缘排除 区"。还没有做出在那个边缘排除区中提供可接受的器件的尝试。 而且，在对该中心区域进行想要的处理的过程中，不想要的沉积物、材料或处理副 产品(共同被称为"不想要的材料")，累积或出现在该晶片的上表面的该边缘排除区上，以 及围绕该晶片的外围边缘的斜面(beveled)边缘区域上，以及该斜面边缘下方该晶片的相 对表面(底部表面)的底部区域上。这里将该边缘排除区、该斜面边缘区域和该底部区域 共同称为"边缘附近区域(edge environ)"。不对该边缘附近区域进行处理以形成器件。这 些不想要的材料通常在该边缘附近区域上累积起来。通常，期望保持该边缘附近区域基本 上清洁，从而避免材料粒子的剥落(剥落的材料粒子可能重新沉积在该晶片的上表面的该 有源器件区域上)。在多个晶片加工或转移操作中可能发生这样的剥落，因此，通常期望定 期清洁(例如刻蚀)该边缘附近区域以从处理过的晶片上移除不想要的材料。在移除(或 清洁)处理过程中，边缘附近区域是处理(清洁)执行的区域，而有源器件的中心区域是处 理排除的区域。 有鉴于此，需要用于只从该边缘附近区域移除不想要的材料而不破坏中心区域的 方法和装置。

发明内容
—般说来，通过提供保护该中心区域的方式，从而在只从该边缘附近区域除去不 想要的材料的过程中不损害该中心区域，本发明的实施方式满足了这些需要。这样的方式 优选地包括电磁场强度的使用，其被配置为保护该中心区域不被来自处理室中的等离子体 的带电粒子损害。这样的场强有利于只从该边缘附近区域除去不想要的材料。在一个实施 方式中，该磁场被配置有毗邻中心区域和边缘附近区域之间的边界的顶点(peak)，而该配 置提供了从该顶点径向地远离该边界并远离该中心区域延伸的很强的坡度，以排斥带电粒 子免于穿越该边界。 应当理解，本发明可以以多种方式实现，包括装置、方法和系统。下面描述本发明 的一些创新性实施方式。 在一个实施方式中，提供用于保护晶片的中心区域免于被处理室中的带电粒子损 害的装置。第一电极被配置为将该晶片安装在该处理室中，其中中心器件区域在以晶片轴 为中心的器件边界内，并且其中晶片边缘排除区远离该轴和该边界径向延伸。第二电极被 配置为具有场环安装部分，该场环安装部分相对于该边界并远离该轴径向延伸并且毗邻该边界。场环布置被配置为建立能够对该带电粒子施加力以排斥该粒子免于移动到该中心器 件区域的场，该场环布置被安装在该场环安装部分中并被配置以便该场具有被配置为具有 毗邻该边界的顶点值的场强坡度。该场强坡度限定场强随远离该轴并远离该边界的径向距 离的增加成反比增加，该场强的坡度和该顶点值排斥该带电粒子免于朝该轴径向移动经过 该边界。 在另一个实施方式中，用于保护晶片的中心区域免于被处理室中的带电粒子损害 的装置可包括第一电极，其配置为将晶片安装在处理室内。该安装使得中心区域在以晶片 轴为中心的环形晶片边界内，并且使得晶片边缘排除区相对于该轴并在该边界外侧径向延 伸。该第一电极被进一步配置为具有第一环安装部分。第二电极被配置为具有相对于该边 界并远离该轴径向延伸的第二环安装部分。环形永磁体布置被配置为具有安装在该第一环 安装部分中的第一永磁体部分和安装在该第二环安装部分中的第二永磁体部分。该第一和 第二安装的永磁体部分被配置为建立在该第一和第二安装的永磁体部分之间和在以该轴 为中心的环形路径中延伸的磁场。该第一和第二安装的永磁体部分被进一步配置为建立被 配置为具有磁场强度的磁场，该磁场强度具有根据相对于该轴并远离该边界的径向距离变 化的场强坡度。该坡度变化是从毗邻该边界的顶点值开始并与远离该轴的增加的径向距离 成反比。该场强的坡度和该顶点值被配置为排斥该带电粒子免于朝该轴径向移动经过该边 界。 在又一个实施方式中，装置可保护晶片的中心区域免于被处理室中的带电粒子损 害。第一电极被配置为具有晶片支座以在该处理室中安装待处理的晶片，该晶片被配置为 具有轴和被以该轴为中心的环形边界限定的中心区域。该边界可配置在相对于该轴的多个 径向距离中的任一个，并且被环形边缘排除区围绕。该第一电极被进一步配置为具有第一 电性接地环，该第一电性接地环在该边缘排除区的径向向外的环形路径中延伸并与该晶片 支座电性隔离。该边缘排除区的不同的配置由位于相对于该轴的多个径向距离的不同的径 向距离的边界限定。第二电极被配置为具有与该中心区域相对的中心区域，并具有与该边 界对准的第一环形安装部分。该第二电极被进一步配置为具有第二电性接地环，该第二电 性接地环在该边缘排除区径向向外的环形路径中并与该中心区域和该第一环形安装部分 电性隔离。该第一环形安装部分与该中心区域电性隔离。直流偏置环被固定于该第一环形 安装部分以在该处理室中建立电场。该直流偏置环被配置以便该电场远离该环形边界并跨 越该边缘排除区到达该第一和第二接地环中的每一个以排斥该带电粒子免于通过该边界， 并促进该边缘排除区的刻蚀。直流控制电路向该直流偏置环施加直流电压，该直流电压的 值与该边界相对于该轴的径向距离的值成正比。 在又一个实施方式中，一种方法在刻蚀围绕限定晶片的中心区域的环形边界的边 缘排除区的过程中保护该中心区域免于被带电粒子损害。 一个操作可在刻蚀室中安装该晶 片，其中该边缘排除区在该边界外侧在径向方向上延伸。另一个操作可以在相反的永磁体 极之间建立恒定磁场以便磁场强度的顶点值毗邻该边界并且该磁场强度随着远离该边界 和远离该轴的距离的增加从该顶点值急剧减小。该磁场的顶点值和该磁场强度的急剧减小 排斥带电粒子经过该边界到达该中心区域的移动并促进被排斥的粒子对该边缘排除区的轰击。 通过下面结合附图进行的详细说明，本发明的其他方面和优点会变得显而易见，其中附图是用本发明的原理的示例的方式进行描绘的。


通过下面的详细说明，结合附图，本发明将很容易理解，在附图中类似的参考数字 代表类似的结构元件。
图1显示了一个衬底的四分之一的平面示意图，精确的处理(并由此带来有源器 件的高成品率)预计发生在该衬底的顶部表面的中心区域。
图2显示了图1的衬底的正视示意图。 图3是显示本发明的装置的一个实施方式的示意图，其用于清洁该衬底的边缘附 近区域，同时保护中心区域。 图4A是图3的一部分的放大示意图，描绘了在没有本发明的实施方式的情况下， 带电粒子响应该衬底上的偏置(bias)而移动的趋势。 图4B是图3的装置的放大示意图，其进一步被配置有下电极和上电极，该下电极 被配置为在处理室中装载该衬底，而该上电极被配置保护该中心区域。 图5是显示由场环布置产生的场的场强与在从轴径向延伸的方向上的距离的对 比。 图6是显示该场环布置的磁场实施方式的一个实施方式的正视示意图。
图7是类似图6的示意图，显示了装置的一个实施方式，其第一和第二环安装 部分中的一个或两个被配置为可调节地安装第一和第二永磁体部分(permanent magnet section)以在平行于轴的方向上彼此相对移动。 图8是显示由场环布置产生的场的场强与在从轴径向延伸的方向上的距离的对 比，其中该场被配置从而场强的坡度像图中的示例曲线一样变化。 图9描绘第一和第二永磁体部分的配置，以根据跨越该衬底的顶部和底部表面的
带电粒子的径向运动的期望范围来控制各磁体部分之间的磁场的顶点路径的位置。 图IO是显示图3的装置的一个实施方式的示意图，其中场环安装部分和场环布置
被配置为建立电场以保护衬底的中心区域免于处理室中的带电粒子损害。 图11是显示一个流程图的图解，该流程图描绘了在刻蚀过程中保护衬底的中心
区域不被带电粒子损害的方法的操作。 图12是显示一个流程图的图解，该流程图描绘了用于控制在边缘排除区延伸穿 过该衬底的磁场的顶点磁场强度的值的方法的操作，该控制是基于边界相对于衬底的中心 轴的径向位置的。 图13是显示一个流程图的图解，该流程图描绘了根据跨越衬底的顶部和底部表 面的带电粒子的径向运动的期望范围来控制磁体的各部分之间的磁场的顶点路径的位置 的方法的操作。
具体实施例方式
在下面的描述中，阐明了许多具体的细节以提供对本发明的各实施方式的彻底的 理解。然而，显然，对于本领域的技术人员来说，本发明不需要这些具体细节的一些或全部 也可以实现。在其它情况下，没有详细地描述熟知的处理操作以免模糊本发明。
考虑到上述事项，下面会限定一些示例性的电路和系统配置。然而，应当理解，修 改是可能的，如所附权利要求所限定的。尤其是，尽管参考了特定的电路设计，然而应当理 解，该功能可以以多种形式实现。例如，通过电路(例如模拟的和数字的)执行的功能可以 再现(re-render)到固件中。而且，固件可以单独执行，或者结合软件的控制或辅助执行， 以完成或部分完成各处理步骤或通讯。 发明的各实施方式描述用于保护衬底(比如半导体晶片)的边缘附近区域，从而 在只从该边缘附近区域除去不想要的材料的过程中不损害该晶片的中心区域的装置、所使 用的系统以及方法。在这些实施方式中，电磁场强度可以被配置为保护该中心区域不被来 自处理室中的等离子体的带电粒子损害。该场强有利于只从该边缘附近区域除去不想要的 材料。在另一个实施方式中，该磁场被配置有毗邻中心区域和边缘附近区域之间的边界的 顶点，而该配置提供了从该顶点径向地远离该边界并远离该中心区域延伸的很强磁场的坡 度，以排斥带电粒子免于穿越该边界。 此处所用的单词"衬底"表示而不限于半导体晶片、硬盘、光盘、玻璃衬底和平板显 示器表面、液晶显示器表面等，在处理室(比如为了处理(例如刻蚀或沉积)而在其中产生 等离子体的室)中可以在上面形成或限定材料或各种材料的层。 对于每一种类型的衬底(此处还称为"晶片")，在该衬底的顶部表面的中心区域 预计发生精确的处理(并由此带来有源器件的高成品率)。该中心区域可由边界限定，比如 以该衬底的中心轴为中心的示例性的环形边界。因此该边界可包围打算在上面形成器件的 中心区域。该边界还可指示该顶部表面上的环形区域，该环形区域从该边界径向向外并延 伸到挨着该衬底的外边缘的斜面。该环形区域围绕该边界(其不被处理以形成器件)并被 称为该"边缘排除区"。该衬底的"边缘附近区域"共同指的是边缘排除区、斜面、外边缘和 该顶部表面下的底部区域。在对该中心区域进行期望的处理以形成期望的有源器件的过程 中，不想要的材料可能在该边缘附近区域聚积起来。为了避免材料粒子的剥落可能在该中 心区域上的有源器件区域上重新沉积，本发明的实施方式可用于定期从处理过的基板的边 缘附近区域清洁掉(例如刻蚀)不想要的材料。 图1显示了衬底30的四分之一的平面示意图，预计在该衬底的顶部表面34的中 心区域32中发生精确的处理(以及由此带来的有源器件31的高成品率)。中心区域32可 以由边界36限定，比如以衬底30的中心轴38为中心的示例性的环形边界。例如，可以提 供其它形状的中心区域32，但是在所有情况下边界36都可包围(或围绕)打算在上面形 成器件31的中心区域32。该边界36还指示(或用于限定)顶部表面34上的另一个区域 40。例如，当衬底30是半导体晶片时，区域40可以是环形的，以轴38为中心，并从边界36 径向向外延伸到挨着该衬底的外边缘44的斜面42。例如，可以提供其它形状的区域40，但 是在所有情况下其它的区域40是上面不形成器件31的区域。此处使用的边界36以限定 中心(有源器件)区域32和其它(没有器件)区域40之间的过渡的连线。其他区域40 围绕边界36，并在此处被称为"边缘排除区"。该边缘排除区40、该斜面42、该外缘44和该 顶部表面34下方的底部表面46(图2)被归入衬底30的"边缘附近区域"48。
此处使用的单词"轴向的"限定平行于轴38的方向，而且在"轴向地"的形式中用 于限定在该轴线方向延伸(也就是说，平行于轴38延伸)的东西。此处使用的单词"径向 的"限定垂直于轴38并且以轴38为中心的方向，而且在"径向地"的形式中用于限定垂直于该轴线方向延伸(也就是说，垂直于轴38延伸)的半径。 图2显示了衬底30的正视示意图。图l和2描绘了在对中心区域32进行期望 处理以形成期望的有源器件31的过程中，不想要的材料50可能积累在该边缘附近区域48 上。为了避免材料粒子的剥落(它们可能会再沉积回中心区域32上的有源器件31上)，本 发明的实施方式用于定期从处理过的基板30的边缘附近区域48清洁(例如刻蚀)不想要 的材料50。图3是显示用于这种清洁的本发明的装置60的一个实施方式的示意图，其保护 衬底30的中心区域32。在只从边缘附近区域48除去不想要的材料50的过程中，不损害中 心区域32。 图3显示了包括真空处理室62的装置60，该真空处理室62具有向衬底30提供合 适的夹持力的衬底固定座(或下电极)64。在室62的顶部可以提供有室窗(比如电介质 窗)68。图中显示，在窗68中提供了口 70以允许进入(access)室62的内部。图3还示 意性地显示该室62被提供有装置74，装置74要求通过口 70进入室62。装置74可要求这 种进入(access)以促进在室62中实施沉积或刻蚀或注入(implantation)工艺，比如通过 向该室供应工艺气体。作为装置74的一个实例，处理气体可以从一个或多个气体供应通过 口 70被供应到室62中。泵(未示)可以将室62中的气压减小到1到1000毫托的示例范 围。 为了通过刻蚀过程只从边缘附近区域48除去不想要的材料50，例如，具有阻抗匹 配电路的射频能量第一源78可以连接到线圈80以激励该室中的气体并在室62中维持高 密度(例如，10—11到10—12个离子/立方厘米)等离子体。线圈80可以工作在13. 56MHz的 典型的固定频率，并且可以是这样一种类型，其将RF能量透过窗68电感耦合到室62中以 提供用于在室62中实施这些工艺的高密度等离子体。在该耦合过程中，线圈80产生电场 (参看线82，图3)。图3还显示为了工艺控制(比如控制刻蚀)，第二 RF能量被第二 RF源 84独立地传递到该室。源84可包括包含可变电抗器的匹配网络，而且匹配的第二 RF电力 以第二RF信号88的形式被施加到下电极64。控制该匹配网络的该可变电抗器以将该第二 RF信号88匹配于下电极64的阻抗。耦合到下电极64的负载主要是室62中的等离子体。 施加到下电极64的第二 RF信号88与该等离子体中的带电粒子90 (图4A)相互作用以偏 置(bias)衬底30。 图4A是图3的一部分的放大的示意图，描绘了带电粒子90响应衬底30上的这种 偏置而移动的趋势。图中示例性的带电粒子90在处理室62中朝轴38移动，并移动跨越边 缘排除区40并经过边界36到达待保护的中心区域32和有源器件31。图中粒子90还在 底部表面46下方移动，经过限定边缘附近区域48内的那部分底部表面46的环形圆周92。 如果没有本发明的实施方式的话，会发生这样的移动。如果没有该实施方式，粒子90会轰 击材料31D并导致材料31D从器件31上除去，从而可能带来对器件31的损害。
通常意义上，图4B显示，为了保护中心区域32，装置60可以进一步被配置有下电 极(或第一电极)64，该下电极64被配置为将衬底30安装在处理室62中，其中中心的器 件区域32在以晶片轴38为中心的边界36内。如此安装时，该晶片边缘排除区(或排除 区)40(图2)远离轴38和边界36两者径向延伸。第二电极(或上电极)86可以被配置有 场环安装部分94 (也称为第二，或上环安装，部分)。部分94相对于边界36并远离轴38 径向延伸。场环布置96可被配置为建立具有返回路径98和顶点路径99的场97。顶点路径99中的场97能够在带电粒子90施加力FR以排斥粒子90免于移动到中心的器件区域 32(也就是说，如图4A所示排斥粒子90的移动，其中这种移动可能对器件31带来损害)。 场环布置96被安装在该场环安装部分94并被配置以便场97在返回路径98和顶点路径99 之间有场强坡度G。坡度G被如此配置从而顶点路径99具有毗邻边界36延伸的顶点场强 值P。此处所用的"舭邻"是指顶点路径99相对于边界36的位置，尤其是指顶点路径99在 一个位置范围内的一个位置，该位置范围是从边界36的一个位置到边界36径向向外4毫 米的一个位置。在一个优选实施方式中，顶点路径99位于边界36径向向外2毫米远的范 围内。 场环布置96可以进一步被配置为建立毗邻边界36延伸的顶点路径99，其中坡度 G限定场强与路径98和99远离轴38和远离边界36的增加的径向距离成反比增加。使用 场环布置96的这个配置，顶点路径99的场强的坡度G和顶点值P排斥带电粒子90免于经 过边界36朝轴38径向移动。被排斥的带电粒子90被力FS(未示)吸引到边缘附近区域 48并可以有效地从边缘附近区域48除去不想要的材料50，比如通过溅射。
图5是显示场强(比如由场环布置96带来的场97的强度)与从轴38径向延伸 的方向上(例如，路径98和99的方向)的距离图表100的对比的图标。图中的距离是从 轴38向外，向左经过边界36并经过衬底30的边缘44。相应于布置96的一个实施方式，图 中的图表100包括曲线IOO-I，其代表典型的场97，场97是具有配置有顶点值P的场强坡 度G的磁场97M。值P对应于顶点路径99的值，而顶点路径99毗邻边界36延伸(图4B)。 相应于布置96的另一个实施方式，图中的图表100包括曲线100-2，其代表典型的场97，场 97是具有场强坡度G的电场97E，而场97E还可以有配置有顶点值P的顶点路径99，顶点路 径99也毗邻边界36延伸。图中代表布置96的磁场实施方式的示例性的曲线100-1具有 进一步被配置有从(毗邻边界36的顶点路径99的)顶点值P延伸的斜率S-l的场强坡度 G(被称为GM)。图中代表布置96的电场实施方式的示例性的曲线100-2具有进一步被配置 有从(毗邻边界36的各自的顶点路径99的)顶点值P延伸的斜率S-2的场强坡度G(被 称为GE)。可以看到斜率S-1被描绘为陡峭的，或强烈的。在某种意义上，该陡峭的或强烈 的斜率S-l和S-2表明随着远离边界36并远离轴38的距离的增加，场FM的磁场强度从顶 点值P急剧减少。例如，对于斜率S-1，该急剧减少可以是从约十千高斯(kG)每毫米这样 的距离到约两kG每毫米这样的距离，而对于斜率S-2，该急剧减少可以是从约10kG每毫米 这样的距离到约一kG每毫米这样的距离。在S-1的一个优选实施方式中，该急剧减少是每 毫米这样的距离约十kG。在另一种意义上，图5显示，对于同样的距离变化(例如，从路径 99到路径98)，斜率S-l的每毫米这样的距离的场强变化大于斜率S-2的场强变化。斜率 S-l被称为指示更陡峭或更强烈的场强，从而曲线100-1的坡度GM相对于曲线100-2的坡 度GE更陡峭或更剧烈。 图6是显示布置96的磁场实施方式的一个实施方式的正视示意图，描绘了被进一 步配置为具有从边界36并远离轴38径向延伸的第一 (或下)场环安装部分110的第一电 极(下电极)64。在该磁场实施方式中，场环布置96被配置为具有环形永磁体布置112。布 置112可以被配置为具有安装在该第一 (下)电极64的第一 (或下)场环安装部分110中 的第一 (或下)环形永磁体部分114。布置112还可以被配置为具有安装在场环安装部分 94(也被称为第二 (上)场环安装部分)中的第二 (或上)环形永磁体部分116。安装好
10的各第一和第二环形永磁体部分112和114可以被配置为建立具有如示例性的图表100-1 所描述的被配置的场强坡度GM的磁场的场97M。可以理解，下场环安装部分110和下环形 磁体部分114，以及上安装部分94和上环形磁体部分116，从边界36并远离轴38径向延伸。 各安装的第一和第二环形永磁体部分114和116可以被配置为建立磁场97M，磁场97M具有 在该第一和第二安装的永磁体部分114和116之间直接延伸的顶点路径99。场97M包括在 各第一和第二安装的永磁体部分114和116之间直接轴向延伸的磁场线99M。各环形部分 114和116进一步建立场97M为包括返回路径98的返回线98M。路径98和99是以轴38 为中心的环形路径。各第一和第二安装的永磁体部分114和116进一步被配置为建立磁场 97M，磁场97M被配置为具有每个路径98或99的磁场强度，例如，该磁场强度相对于轴38 在给定半径处围绕晶片的轴38是一致的，而且具有根据该路径相对于轴38并远离边界36 的径向距离而变化(如图5的示例性曲线100-1所示)的场强坡度GM。
在被配置为具有环形永磁体布置112的场环布置96的一个实施方式中，每个磁体 部分114和116可以被配置为具有0. 25英寸乘以0. 75英寸的横截面尺寸，其中该0. 25英 寸的尺寸径向延伸而该0. 75英寸的尺寸轴向延伸。并且，每个环形磁体部分114和116可 以被配置为提供llkG场强的NdFeB磁体，例如，其可以提供路径99的10kG的顶点场强。另 外，每个这样的磁体部分可以被配置为具有从轴38到边界36的从约0. 25到约2英寸的内 半径，并具有根据衬底30的直径(例如，200毫米或300毫米)而改变外半径。进一步，部 分116可以是布置112的北极，而部分114可以是布置112的南极。可以理解，例如，可以 根据期望的场强选择其它的尺寸、材料和半径。 再次参考图5，图6中所示的实施方式可以提供场97为磁场97M，磁场97M具有曲 线100-1 (其代表场97M的场强坡度GM)所示的特征。环114和116的上述示例性的内半 径被测量到(measuredto)边界36从而该内半径与边界36纵向对准，例如。坡度GM限定 与远离轴38 (到图5的左侧)的示例性的路径98和99的增加的径向距离成反比的磁场强 度。坡度GM还从毗邻边界36的路径99的顶点值P变化。该场强的坡度GM和顶点P的值 被配置为排斥带电粒子90免于经过边界36朝轴38径向移动。被排斥的带电粒子90被力 FS(未示)吸引到边缘附近区域48，其可以有效地从边缘附近区域48除去不想要的材料 50，比如通过溅射。 场强坡度GM进一步被配置为具有从(毗邻边界36的路径99的)顶点值P延伸的 斜率S-1，从而强烈的坡度GM可以对带电粒子90有效，如下所述。因为环形磁体部分114 和116被配置为在距离边界约二十毫米的示例性的径向距离(对应于点118)在返回路径 98磁场FM的场强非常低(例如，低于10G)，所以直到粒子90在距离边界36径向向外约零 到4毫米的上述范围内(对应于顶点路径99的顶点值，图5)，磁场FM才变得对带电粒子 90很有效，而路径99的顶点值P，场97M是最有效的，而粒子90被力FR剧烈排斥，以免越 过边界36并进一步朝轴38移动。结果，带电粒子90可以越来越多地受到场FM的作用，场 FM施加力FS以在粒子朝边界36径向向内移动时朝衬底30吸引粒子90。用这种方式，在 越来越多的带电粒子90到达边界36之前，这样的粒子会轰击边缘附近区域48(包括轰击 边缘排除区40)，并将从边缘附近区域48除去不想要的材料50。然后，那些到达边界36的 带电粒子90被剧烈排斥，而免于越过边界36并朝轴38进一步移动，并将进一步轰击边缘 附近区域48而不会朝轴38进一步移动。
图7是类似于图6的示意图，显示了装置60的一个实施方式，其中各第一和第二 环安装部分110和94中的一个或两个被配置为可调节地安装各自的第一和第二永磁体部 分114和116以在平行于轴38的方向上(也就是说，轴向地)彼此相对移动。在图7的轴 向可调节的磁场实施方式中，场环布置96被配置为具有环形永磁体布置112 (称为112A)， 其配置有第一 (或下)环形永磁体部分114，其被安装以在场环安装部分110 (称为110A) 中轴向运动。部分110A被配置为轴向延伸，超过该第一环形永磁体部分114的尺寸。因此 部分IIOA被配置为允许下磁体部分114可以相对于上磁体部分116轴向调节。在一个实施 方式中，场环布置96被配置以使得环形永磁体布置112A被配置为只有该第一环形永磁体 部分114被安装为在场环安装部分110A中轴向运动，以便第二 (上)环形永磁体部分116 被固定于电极86。 在图7中所示的另一个实施方式中，场环布置96被配置以使得各下和上环形永磁 体部分114和116中的每一个都被安装为轴向运动。因此图7显示了场环安装部分94(被 称为94A)，其被配置为轴向延伸，超过第二 (上)环形永磁体部分116的轴向尺寸。因此部 分94A被配置为允许上磁体部分116可以相对于下磁体部分114轴向调节。部分110A被 配置为轴向延伸，超过第一环形永磁体部分114的轴向尺寸。部分110A因此被配置为允许 下磁体部分114可以相对于上磁体部分116轴向调节。 在又一个实施方式中，场环布置96被配置以便环形永磁体布置112A被配置为只 有第二 (上)环形永磁体部分116被安装为在场环安装部分94A中轴向运动，以便第一 (下)环形永磁体部分114被固定于安装110。 在根据图7描述的各实施方式中，各第一和第二安装的环形永磁体部分114和116 的轴向调节可以通过使用调节装置120进行。图中示例性的装置120是螺杆(screw) 122， 其被配置为接收在各下电极64中的螺纹孔124中。图中另一个示例性的装置120是螺杆 126，其被配置为接收在各上电极86中的螺纹孔128中。适当的示例性的螺杆122(或装 置120的另一种配置)的调节可以通过控制器130执行。控制器130可以有效地调节场 97M(图6)的配置以限定该场为可以轴向调节强度的磁场，被称为97MA-ADJ。
在一个实施方式中，控制器130可以是计算机控制的马达132，该马达根据用于从 边缘附近区域48除去不想要的材料50的操作的配方(recipe)来运作。场97MA-ADJ可以 被配置以便场强坡度G(被称为GMADJ)由图8中的示例性的图表100-3、100-4、100-5描述。 可以理解，在图7的实施方式中，下环形磁体部分114，和上环形磁体部分116 —起，配置场 97MA-ADJ(具有场强坡度GMADJ)以从边界36并远离轴38径向延伸。并且，一旦调节过后， 各第一和第二部分114和116被配置为建立磁场97MA-ADJ，该磁场97MA-ADJ在各第一和 第二安装的永磁体部分114和116之间延伸，与根据图6所述的方式一样。为了清楚描绘， 图7没有显示，但是图7的场97MA-ADJ却包括，返回路径98和返回线98MA ;以及顶点路径 99，其具有磁场线99MA，磁场线99MA在各第一和第二可调节的永磁体部分114和116之间 直接轴向延伸。对于图7的实施方式，各环形部分114和116建立场97MA-ADJ，场97MA-ADJ 包括返回路径98的那些返回线98MA和顶点路径99的那些磁场线99MA。场97MA-ADJ和 路径98M及99M也是环形的，以轴38为中心。建立的磁场97MA-ADJ也被配置为具有磁场 强度，该磁场强度在给定半径处围绕晶片的轴38是一致的，而且具有根据相对于轴38并远 离边界36的示例性的路径98M和99M的径向距离而改变的场强坡度GMADJ，如图8的曲线100-3到100-5所示。 参考图8，通常，曲线100-3到100-5显示，场97MA-ADJ的(路径99的)顶点值 PADJ可以被调节(也就是说，被控制)。如图所示，示例性的调节可以是，曲线100-4(短划 线(dash-dash line))的顶点值P4比曲线100_3 (实线)的顶点P3更高，或者示例性的曲 线100-5(点画线(dot-dot line))的顶点值P5比顶点值P3和P4更低。例如，通过使用 控制器130和马达132控制示例性的螺杆122或126的旋转以移动部分114和/或116中 的一个或两个与另一个部分更近，可以获得不同的顶点值PADJ。这种相对移动导致顶点路 径99的场强坡度GMADJ的顶点值的调节，例如，当部分114和116变得更近时，顶点值PADJ 可能从P5变化到P3，到P4。例如，通过螺杆的反向旋转以移动部分114和/或116中的一 个或两个与另一个部分更远，可以获得相反的效果。 如上所述，磁场FM的场强在距离边界36的示例性的路径98的约二十毫米的示例 性的径向距离处是很低(例如，小于10G)的(如图8中的曲线100-3到100-5的低点118 所示)。还描述了 ，直到粒子90在从顶点路径99的边界36 (对应于顶点值P3到P5)径向 向外约零到约4毫米的上述范围之内，磁场FM才对带电粒子90变得非常有效。磁场FM的 效用的量在顶点值P增加时变大，并且因此在部分114和116的配置被配置为轴向彼此最 靠近以提供路径99的顶点值P4时(与提供路径99的顶点值P3和P5相比)变的最大。 因此，提供路径99的顶点值P4的这种配置将在粒子90上有最大的所述的效用(与顶点值 P3或P5相比)，从而在顶点值P4的情况下，粒子会遭受强烈的排斥力FR，被最剧烈地排斥 (与顶点值P3或P5相比)，而免于越过边界36并进一步朝轴38移动，并在粒子朝边界36 向路径99径向向内移动时被施加朝衬底30的最大的吸引(与顶点值P3或P5相比)。用 这种方式，几乎没有带电粒子90会越过边界36，从而提供了对中心区域32的最大的保护并 最小化了对器件31的损害(与顶点值P3和P5相比)。 在仍与图7有关的装置60的一个实施方式中，例如当待保护的不同的衬底30被 配置为具有相对于各衬底的轴38在不同径向位置的各自的边界36时，被轴向放置以提供 可调节的顶点磁场强度的值的部分114和116的配置可以被用来对中心区域32提供保护。 在此实施例中，各自的边界36限定中心区域32相对于晶片边缘排除区40的不同的径向范 围，其中要保护中心区域32免于被带电粒子90损害。如上所述，各第一和第二环安装部分 110和94的配置允许各自的第一和第二永磁体部分114和116在轴线方向上彼此相对移动 以根据边界36相对于轴38的径向位置而控制磁场FM的磁场强度的顶点值P。如根据图8 所述，例如，对于同样的顶点路径99，可调节的安装和移动可以提供与接近于轴38的边界 36的示例性的第一径向位置对应的更低的顶点值(例如P5)，并提供与比该第一径向位置 进一步远离轴38的边界36的示例性的第二径向位置对应的更大的顶点值(例如P4)。可 以理解，在顶点P5的更低的值的情况下，在带电粒子90上有更少的力FR(图4B)，并且在该 场的更低的顶点值P5作用于带电粒子90之前有更多的时间。在这种情况下，粒子90可以 朝轴38径向向内移动更长的距离。这种更长的移动是可接受的，因为示例性的边界36更 靠近轴38。可以理解，在更高的顶点值P4的情况下，在带电粒子90上有更多的力FR，并且 在该场的顶点值P4作用于带电粒子90之前有更少的时间。因此，粒子90径向向内移动更 少的距离(也就是说，朝轴38移动更少的距离)，其更少的移动是期望的，因为示例性的边 界36进一步远离轴38。
13
回顾一下，各第一和第二环安装部分110和94的配置允许各自的第一和第二永磁 体部分114和116在轴线方向上彼此相对移动。在控制器130的控制下的那种移动根据边 界36相对于轴38的径向位置而控制路径99中的磁场FM的磁场强度的顶点值P。作为根 据边界36相对于轴38的径向位置的顶点值P的图示，对于路径99，可调节的安装和移动提 供了，与边界36接近于该轴的示例性的第一径向位置(例如，36-l，图8)对应的更低的顶 点值(例如，P5，图8)，以及与边界36比第一径向位置36-1进一步远离轴38的第二径向 位置(例如，36-2或36-3，图8)对应的顶点磁场强度的更大的值(例如P4)。因此，"根据 边界36相对于轴38的径向位置"的磁场F的磁场强度的参考描述了场FM对于磁体相对于 中心轴38的给定半径(由安装部分94或110的轴向位置决定)，以及在部分114和116的 选定的相对竖直间隔的情况下的效果。这种效果是为了根据示例性的不同的衬底配置(其 具有在不同径向位置(例如，36-l、36-2、36-3)的各自的边界36)配置该场强，从而允许带 电粒子90在被力FR(其在顶点值P为最大值)排斥之前，跨越边缘排除区40径向向内移 动各种距离。 在图9中的一个实施方式中，装置60可以被配置以便还根据其它的衬底配置控制 该场强。例如，另一种衬底配置如下。边缘排除区40(其在衬底30的顶部表面34上并且 不会被保护)的径向范围可以有一个值，在从边缘44并朝轴38的径向上的距离D1。还有 一个底部表面46的径向范围(其也不会被保护)，而且它可以有另一个值，在从边缘44到 圆周92的径向上的距离D2。对于这些示例性的距离Dl和D2，在被力FR(图4B)(其在顶 点值P为最大值)排斥之前，带电粒子90应该被允许径向向内移动，跨越底部表面46朝着 轴38穿过距离D2 (其大于距离Dl)到达圆周92。距离Dl是粒子90在顶部表面34上跨越 边缘排除区40到达边界36在径向上的移动的期望的量。 图9描绘了各第一和第二永磁体部分114和116的配置，以根据带电粒子90跨越 各自的顶部和底部表面34和36的径向运动的期望范围控制部分114和116之间的磁场FM 的顶点路径99的位置。下面是根据带电粒子90的径向运动的这种期望范围的磁场FM的路 径99的图示。在部分114和116在选定的轴向位置的情况下，一个部分(这里显示为示例 性的下部分114)被配置为具有固定到部分114的通量板(flux plate) 150。该通量板可以 是从部分114径向延伸的轴向上很薄的环形构件。通量板150是由金属或其它合适的材料 制成的，以便该通量板使顶点路径99从图6中所示的那个转向(divert)，例如。图9显示 了 ，被转向的(diverted)顶点路径99和路径99中的场线99MA在开始时从上磁体部分116 轴向延伸并进入毗邻边界36的晶片30的边缘排除区40。当顶点路径99的场线99MA进入 边缘排除区40时，路径99和线99MA被从轴向重定向到重定向路径(redirectedpath) 152， 重定向路径152径向并轴向地穿过晶片30并且在对角线方向上(diagonally)朝轴38并 跨越部分114和116之间的间隔154延伸。重定向路径152轴向延伸经过圆周92(并在径 向方向上在圆周92之外)到达附着于下部分114的通量板150。因此，通量板150被配置 为将场FM从直接的轴向路径99(如图6和8所示)重定向为所述的重定向路径152。因为 圆周92比边界36在径向上更靠近轴38，因此重定向路径152在衬底30下方比在该衬底上 方延伸得更靠近轴38。因此，通量板150在衬底30下有效地在径向上相对于边界36定位 顶点场强FM。通量板150还被配置为具有一定的径向长度，以选择路径152在径向上重定 向的量以便于定位被径向转向的磁场FM(在路径152中)的顶点值P在相对于轴38的可选择的径向位置。 一个示例性的径向位置被标识为RL。那么可以理解，通量板150被配置 为根据示例性的不同的衬底配置(其要求粒子90在相对于轴38的不同的径向位置处轰击 表面34和46)而定位该场强的顶点路径99。根据该通量板的配置，带电粒子90可能因此 被允许朝轴38径向向内移动不同的径向距离。因此，在被力FR(其在该顶点值P处为最大 值)排斥之前，粒子90T跨越顶部表面移动的径向距离与粒子90B跨越底部表面移动的径 向距离不同。 回顾一下，通过通量板150的配置，装置60可以被配置为保护不同的衬底30，不 同的衬底相对于各衬底的轴38配置有在不同的径向位置的边界36和圆周92。边界36的 不同的径向位置用例如上述距离Dl表示，而圆周92的不同的径向位置用例如上述距离D2 表示。因此通量板150被配置为使轴向延伸的磁场MF的顶点路径99在径向上转向，以便 在径向上转向的量根据不同的衬底之一的边界36相对于轴38的径向位置，并根据晶片30 的下46的圆周92的径向位置，定位在径向上转向的磁场MF的顶点值P。
如上所述，图3显示了被配置为具有场环安装部分94的上电极86，以及被配置为 建立具有返回路径98和顶点路径99的场环布置96。图10显示了图3的装置60的另一个 实施方式，其中场环安装部分94和场环布置96可以被配置为用于保护衬底30的中心区域 32免于被处理室62中的带电粒子90损害。第一 (下)电极64被配置为安装衬底30(如 上所述)，而边界36可以是可配置为在相对于轴38的多个径向距离的任一个处。第一电极 64被配置为具有第一电性接地环180，其在边缘排除区40的径向向外(远离轴38)的环形 路径中延伸，并与晶片支座64电性隔离。边缘排除区40的不同配置可以通过定位在相对 于轴38的多个径向距离的任一个的边界36限定。第二 (或上)电极86被配置为具有与 边界36对准的环形安装部分94。第二电极86进一步被配置为具有第二电性接地环182， 其在边缘排除区40的径向向外的环形路径中延伸并与中心区域32以及与第一环形安装部 分94电性隔离。第一环形安装部分94也被从中心区域32电性隔离。场环布置96可以被 配置为具有固定到第一环形安装部分94的直流偏置环186，以在处理室62中建立电场FE。 直流偏置环186被配置以便电场FE远离环形边界32并跨越边缘排除区(括号40)延伸到 各自的第一和第二接地环180和182以排斥带电粒子90免于跨越边界36，并促进边缘排除 区40的刻蚀。场环布置96可以进一步被配置为具有直流控制电路190，以向直流偏置环 186施加直流电压。电路190被配置以便该直流偏置环施加正直流电压以建立电场FE。正 直流电压建立电场FE并排斥带正电的粒子90免于跨越边界36，并通过排斥带正电的粒子 90促进边缘排除区48的刻蚀。对于晶片30和环186之间的距离192的特定值，该正直流 电压的值可以正比于边界36相对于轴38的径向距离的值。例如，当距离192是约1密尔 (mil)时，正直流偏置电压可以在从约一伏到约200伏的范围内。 在一个实施方式中，直流控制电路190被配置为用于向直流偏置环186施加不同 的直流电压以建立不同强度的电场FE。第一强度具有与第一径向距离对应的第一值，而第 二强度具有与第二径向距离对应的第二值。该第二径向距离比该第一径向距离离轴38更 远，而该第二值大于该第一值。 在另一个实施方式中，该第一环形安装部分94在与环形边缘排除区40相对 (o卯osite to)的环形路径中延伸。并且，直流偏置环186被配置以便电场FE远离环形边 界36径向延伸并且全部围绕边缘排除区40，以便带电粒子90跨越边界36的移动在该边界整个周围都被排斥，并且由被排斥的粒子90对边缘排除区40的轰击围绕整个边缘排除区40被促进。电场FE可以如图5中的曲线100-2所示。 图11是显示流程图200的图，描绘了在刻蚀边缘排除区(其围绕限定该中心区域的环形边界)的过程中，保护晶片的中心区域免于被带电粒子损害的方法的各操作。该中心区域可以是衬底30的区域32，而该带电粒子可以是在刻蚀边缘排除区40(其围绕限定该中心区域32的环形边界36)的过程中出现的粒子90。方法开始之后进行到操作202，在刻蚀室中安装该晶片，其中该边缘排除区在边界(其限定待保护的中心器件区域)外在径向方向上延伸。例如，该安装可以如图6、7或9中的任一个所示。晶片30被如此安装在该刻蚀室62中，其中边缘排除区40在边界36外的径向方向中并垂直于轴36延伸。该方法可进行到操作204，在相反的永磁体极之间建立恒定磁场。该建立配置该磁场以提供毗邻该边界的磁场强度的顶点值。建立的磁场的磁场强度随着远离该边界和远离该轴的距离的增加而从顶点值急剧减小。该磁场的顶点值和该磁场强度的突然减小排斥带电粒子的移动免于通过边界到达该中心区域，并通过被排斥的粒子促进对该边缘排除区的轰击。在相反的永磁体极之间的恒定磁场的建立有关于在例如图5中的图表100-1的示例性的顶点值P的场FM。如根据图5和图6所述的，例如，该建立提供毗邻边界36的磁场强度的顶点值P。随着远离边界36和远离轴38的距离的增加，图5中所示的场FM的磁场强度从顶点值P急剧减小。如上所述，磁场FM的顶点值P和该磁场强度的急剧减小排斥带电粒子90的移动(图4B，箭头206)免于经过边界36到达中心区域32，并通过被排斥的粒子90促进边缘排除区40的轰击。然后该方法完成。 在图12的流程图210中所示的一个实施方式中该方法可以控制该磁场的磁场强度的顶点的值，其中该磁场在该边缘排除区延伸穿过该晶片，并且其中对该值的控制是基于该边界相对于该晶片的中心轴的径向位置的。对该值的控制可以是对磁场FM的强度的顶点值P(图5)的控制。场FM可以轴向延伸穿过晶片30，例如如图6所示。顶点值P可以根据边界36的径向位置而被控制。如上所述，该边界的位置是相对于该晶片30的中心轴38的径向位置，以便该径向位置可以是从轴38径向向外朝边缘44测量的。图12显示了流程图210，其描绘了用于控制顶点值P的操作204的进一步的方面。该方法从操作202进行到操作204。操作204首先由进一步的操作212执行，操作212将两个相反极性的永磁体部分配置为具有环形形状，一个磁体部分在该晶片的一侧上延伸。该配置可以是永磁体部分116的示例性的环形北极的，以及部分114的示例性的环形南极的。如上所述，并如图1和图6所示，每个部分114和116均被配置为具有环形(也就是说，环)形状。例如，图6和图7显示了在晶片30的一侧(下)上的部分114，以及在晶片30的另一侧(上)上的部分116。 该方法进行到进一步的操作214，操作214定位相反极性的永磁体彼此间隔开一定的距离，该距离平行于晶片轴延伸，该定位是基于各晶片的边界的径向位置的。参考上面对图8的描述，可以理解基于各晶片的边界的径向位置对磁体的定位。对于磁场FM的同样的顶点路径99，磁体部分114和116的可调节的安装和轴向的相对移动可以提供与接近于轴38的边界36的示例性的第一径向位置对应的更低的顶点值(例如P5)，并可以提供与比该第一径向位置更加远离轴38的边界36的示例性的第二径向位置对应的磁场强度的顶点的更大的值(例如P4)。通过参考图5，可以理解，在部分114和116的各轴向位置中，磁场
16强度从毗邻边界36的顶点值P急剧减小。并且，通过参考图7，例如，可以理解，该定位可以 是相反极性永磁体部分114和116彼此间隔开的定位，而该间隔是间隔开一个与晶片轴38 平行的竖直(也就是说轴向的)距离。然后该方法完成。 图13描绘了由流程图230描述的方法的一个实施方式。该方法可以根据跨越该 晶片的顶部和底部表面的带电粒子的径向运动的期望范围而控制该磁体的各部分之间的 磁场的顶点路径的位置。被控制的位置可以是根据跨越晶片30的各顶部和底部表面34和 46的带电粒子90的径向运动的期望范围，在磁体部分114和116之间的磁场FM的顶点路 径99的位置。因此，在该被控制的位置中，顶点路径99中的场FM可以保护晶片30的顶部 表面和底部表面的不同区域免于被处理室62中的带电粒子90损害。 图13显示，该方法可以从开始进行到操作232，安装晶片，该晶片被配置以便边界 与该晶片的边缘间隔开边缘排除区的距离，该晶片被配置为具有底部表面，该底部表面具 有在比该边界距离该边缘更远并朝向该晶片的中心轴的位置的圆周。该晶片可以是晶片 30 (图1)，其被配置以便边界36与该晶片的边缘44间隔开一个径向距离(例如Dl)，该径 向距离与该边缘排除区40和斜面42有关。晶片30可以被配置为具有底部表面46，底部表 面46有在比边界36更远离边缘44(也就是说，比该边界离晶片30的中心轴38更近)的 位置的圆周92(图9)。因此，如图9所示，斜面42和圆周92之间的底部区域可以大于边界 36和靠近边缘44的斜面42之间的边缘排除区40，然而这样的两个区域都是要保护的。该 方法可以进行到操作234，通过沿着毗邻该边界的线对准该相反极性的永磁体而建立磁场， 以便该磁场的顶点值的路径毗邻该边界。随着远离该边界和远离该轴的距离的增加，该磁 场强度可能从该顶点值急剧减小。例如，在相反极性的永磁体之间建立磁场的操作234可 能有关于图5中的图表100-1的示例性的顶点值P处的场FM。如根据图5和图6所述，例 如，该建立提供毗邻边界36的顶点路径99的磁场强度的顶点值P。图5中显示，该场FM的 磁场强度随着远离边界36远离轴38的距离的增加从顶点值P急剧减小。例如，磁场FM的 顶点路径99可以起源于轴向延伸的路径(其与上磁性部分116纵向对准)，如图9所示。
该方法可前进到操作236，重定向该磁场的顶点值的路径的一部分，以便该路径从 毗邻该边界的路径，然后径向并轴向地朝该轴，并在该衬底的底部下方延伸到达该圆周。随 着远离该路径(也就是说，远离在该圆周和该边界之间延伸的路径)的距离的增加，该磁 场强度从顶点值急剧减小。该重定向可以是对磁场FM的顶点值P的路径99的该部分152 的。该重定向可以如图9所示，其中该顶点路径99一开始时从上磁体部分116轴向延伸， 并进入毗邻边界36的晶片30的边缘排除区40。该路径99和线被从轴向重定向为重定向 路径152，重定向路径152径向并轴向延伸穿过晶片30，在对角线方向上朝轴38延伸并跨 越间隔154并经过圆周92到达通量板150。 回顾一下，通过通量板150的配置，装置60可以被配置为保护不同的衬底30，不 同的衬底相对于各衬底的轴38配置有在不同的径向位置的边界36和圆周92。边界36的 不同的径向位置用例如上述距离Dl表示，而圆周92的不同的径向位置用例如上述距离D2 表示。因此通量板150被配置为使轴向延伸的磁场MF的顶点路径99在径向上转向，以便 在径向上转向的量根据不同的衬底之一的边界36相对于轴38的径向位置，并根据晶片30 的下46的圆周92的径向位置，定位在径向上转向的磁场MF的顶点值P。
鉴于上述描述，可以理解，本发明的各实施方式提供保护中心区域32的方法以便
17在从边缘附近区域48除去不想要的材料50的过程中，该中心区域不被损害，也就是说，该除去只是从边缘附近区域48。并且，通过选择布置96的一个实施方式(例如，磁体部分114和116)，这些部分提供典型场97的特征，如曲线100-1对于磁场97M所示。场97M具有被配置为具有有顶点值P的顶点路径99的场强坡度GM，而路径99毗邻边界36延伸。通过选择布置96的另一个实施方式，例如，直流偏置环186，该环提供另一种典型场97的特征，如曲线100-2对电场97E所示。场97E具有也被配置为具有有顶点值P的顶点路径99的场强坡度GE，而路径99也毗邻边界36延伸。 图中代表布置96的磁场实施方式的示例性的曲线100-1具有进一步被配置有从(毗邻边界36的顶点路径99的)顶点值P延伸的斜率S-l的场强坡度GM。可以看到斜率S-l被描绘为陡峭的，或强烈的，如同上面定义的，因为对于同样的距离变化(例如，从路径99到路径98)，斜率S-l的场强的变化大于斜率S-2的场强的变化。 在图6的实施方式中，以及在图11的方法的实施方式中，第一和第二安装的环形永磁体部分114和116被配置为极爱能力具有顶点路径99的磁场97M，顶点路径99在第一和第二安装的永磁体部分114和116之间直接延伸。磁场线99MA在第一和第二安装的永磁体部分114和116之间轴向直接延伸(平行于轴38)。环形部分114和116进一步建立场97M，其围绕晶片轴38是一致的，并具有根据该路径相对于轴38并远离边界36的径向距离而变化的场强坡度GM，如图5中的曲线100-1所示。 图7和8显示，场97MA-ADJ可以被配置以便场强坡度GADJ如示例性的图表100_3、100-4、 100-5 (图8)所示，其描绘了通过下环形磁体部分114关于上环形磁体部分116的相对轴向定位的方式对可变的顶点场强的控制。场97A-ADJ(其具有场强坡度GADJ)也被配置为从边界36并远离轴38径向延伸，其中磁场97MA-ADJ在第一和第二安装的永磁体部分114和116之间延伸。场97MA-ADJ包括顶点路径99，其中磁场线99MA在第一和第二可调节的永磁体部分114和116之间直接轴向(平行于轴38)延伸。场97MA-ADJ和路径98及99也是环形的并且围绕晶片轴38是一致的，而且具有根据示例性的路径98及99相对于轴38并远离边界36的径向距离而变化的场强坡度GMADJ，如图8中的曲线100-3到100-5所示。 用于任何给定的顶点路径99，可以控制该顶点场强的值。在这种轴向定位的方法方面，操作214(图12)定位相反机型的永磁体114和116彼此间隔开平行于晶片轴38延伸的一个距离。该定位是基于各晶片30的边界36的径向位置的。因此，对于磁场FM的同样的顶点路径99，磁体部分114和116的可调节的安装和轴向的相对移动可以提供与最接近轴38的边界36的示例性的第一径向位置36-1对应的更低的顶点值(例如P5)，并可以提供与更加远离轴38 (也就是说，与该第一和第二径向位置相比)的边界36的示例性的第三径向位置36-3对应的顶点磁场强度的最大的值(例如P4)。 尽管在此处详细地描述了本发明的一些实施方式，然而普通技术人员应当理解，本发明在不背离本发明的精神或范围的情况下可以实例化为许多其它的具体形式。因此，所示实施例和实施方式应被认为是说明性的而非限制性的，而且本发明不限于此处提供的细节，而是可以在所附权利要求的范围内作出更改和实施。
权利要求
用于保护晶片的中心模片免于被处理室中的带电粒子损害的装置，该装置包含第一电极，其被配置为将该晶片安装在该处理室中，其中中心器件区域在以晶片轴为中心的器件边界内，并且其中晶片边缘排除区远离该轴和该边界径向延伸；第二电极，其被配置为具有场环安装部分，该场环安装部分相对于该边界并远离该轴径向延伸并且毗邻该边界；以及场环布置，其被配置为建立能够对该带电粒子施加力以排斥该粒子免于移动到该中心器件区域的场，该场环布置被安装在该场环安装部分中并被配置以便该场具有被配置为具有毗邻该边界的顶点值的场强坡度，该场强坡度限定场强与远离该轴并远离该边界的径向距离的增加成反比增加，该场强的该坡度和该顶点值排斥该带电粒子免于朝该轴径向移动经过该边界。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中该第一电极被进一步配置为具有第二场环安装部分；以及该场环布置包含环形永磁体布置，该环形永磁体布置被配置为具有安装在该第一电极 的该场环安装部分的第一永磁体部分以及具有被安装在该第二场环安装部分的第二永磁 体部分，该第一和第二安装的永磁体部分被配置为建立该场为具有该被配置的场强坡度的 磁场。
3. 根据权利要求1所述的装置，进一步包含第一电性接地环，其在该边缘排除区和该场环安装部分径向向外的环形路径中延伸， 并且与该第二电极电性隔离；以及 其中该第一电极被进一步配置为具有第二电性接地环，其在该边缘排除区径向向外的环形 路径中延伸并与该安装的晶片电性隔离；以及该场环布置被进一步配置为具有安装在该场环安装部分中的直流偏置环以便该接地 环和该直流偏置环配合以建立该场为具有该被配置的场强坡度的电场。
4. 用于保护晶片的中心模片免于被处理室中的带电粒子损害的装置，该装置包含 第一电极，其被配置为将该晶片安装在该处理室中，其中该中心区域在以晶片轴为中心的环形晶片边界内，并且其中晶片边缘排除区相对于该轴并在该边界外侧径向延伸，该 第一电极被进一步配置为具有第一环安装部分；第二电极，其被配置为具有相对于该边界并远离该轴径向延伸的第二环安装部分；以及环形永磁体布置，其被配置为具有安装在该第一环安装部分中的第一永磁体部分和安 装在该第二环安装部分中的第二永磁体部分，该第一和第二安装的永磁体部分被配置为建 立在该第一和第二安装的永磁体部分之间和在以该轴为中心的环形路径中延伸的磁场，该 第一和第二安装的永磁体部分被进一步配置为建立被配置为具有磁场强度的磁场，该磁场 强度具有根据相对于该轴并远离该边界的径向距离变化的场强坡度，该坡度变化是从毗邻 该边界的顶点值开始并与远离该轴的增加的径向距离成反比，该场强的该坡度和该顶点值 被配置为排斥该带电粒子免于朝该轴径向移动经过该边界。
5. 根据权利要求4所述的装置，其中该第一和第二环安装部分被进一步配置为可调节 地安装该各第一和第二永磁体部分以在平行于轴的方向上彼此相对移动。
6. 根据权利要求5所述的装置，其中待保护的不同的晶片被配置为具有相对于各自晶片的轴在不同的径向位置的各自的 边界，该各自的边界限定相对于该晶片边缘排除区的该中心裸芯片区域的不同的径向范 围，该范围要被保护以免于被该带电粒子损害；以及该第一和第二环安装部分的配置允许该各自的第一和第二永磁体部分在平行于轴的 方向上彼此相对移动以根据该晶片的该边界关于该轴的该径向位置而控制该磁场的磁场 强度的顶点值。
7. 根据权利要求6所述的装置，其中该可调制地安装和移动提供与接近于该轴的该边 界的第一径向位置对应的更低的顶点值，并提供与比该第一径向位置进一步远离该轴的该 边界的第二径向位置对应的顶点磁场强度的更大的值。
8. 根据权利要求4所述的装置，其中该装置进一步包含安装在该第一和第二永磁体部分之间的通量板以将该轴向延伸的 磁场从直接轴向延伸转向并转向为在该第一和第二安装的永磁体部分之间轴向并径向地 延伸。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中该通量板被配置为选择该径向转向的量以便将该被径向转向的磁场的顶点值定位在 相对于该轴的可选择的径向位置。
10. 根据权利要求8所述的装置，其中该装置被配置为用于保护不同的晶圆，该不同的晶圆被配置为具有相对于各自的晶片 的轴在不同的径向位置的边界。
11. 根据权利要求10所述的装置，其中该通量板被配置为将该轴向延伸磁场径向转向以便该径向转向的量根据该不同的晶 片之一的边界相对于该轴的径向位置定位该径向转向的磁场的顶点值。
12. 用于保护晶片的中心区域免于被处理室中的带电粒子损害的装置，该装置包含 第一电极，其被配置为具有晶片支座以在该处理室中安装待处理的该晶片，该晶片被配置为具有轴和被以该轴为中心的环形边界限定的中心裸芯片区域，该边界为可配置在相 对于该轴的多个径向距离中的任一个，并且被环形边缘排除区围绕，该第一电极被进一步 配置为具有第一电性接地环，该第一电性接地环在该边缘排除区的径向向外的环形路径中 延伸并与该晶片支座电性隔离，该边缘排除区的不同的配置由位于相对于该轴的多个径向 距离的不同的径向距离的边界限定；第二电极，其被配置为与该中心区域相对的中心区域，并具有与该边界对准的第一环 形安装部分，该第二电极被进一步配置为具有第二电性接地环，该第二电性接地环在该边 缘排除区径向向外的环形路径中并与该中心区域和该第一环形安装部分电性隔离，该第一 环形安装部分与该中心区域电性隔离；直流偏置环，其被固定于该第一环形安装部分以在该处理室中建立电场，该直流偏置 环被配置以便该电场远离该环形边界并跨越该边缘排除区到达该第一和第二接地环中的 每一个以排斥该带电粒子免于该边界，并促进该边缘排除区的刻蚀；以及直流控制电路，用于向该直流偏置环施加直流电压，该直流电压的值与该边界相对于 该轴的径向距离的值成正比。
13. 根据权利要求12所述的装置，其中该直流控制电路被配置为用于向该直流偏置 环试驾不同的直流电压以建立不同强度的电场，第一强度具有与第一径向距离对应的第一 值，第二强度具有与第二径向距离对应的第二值，该第三径向距离比该第一径向距离进一 步远离该中心轴，该第二值大于该第一值。
14. 根据权利要求12所述的装置，其中该第一环形安装部分在与该环形边缘排除区相对的环形路径中延伸；以及 该直流偏置环被配置以便该电场远离该环形边界径向延伸并全部围绕该边缘排除区以便该带电粒子跨越该边界的移动在整个该边界周围被排斥，并且在整个该边缘排除区周围通过该被排斥的粒子对该边缘排除区的轰击被促进。
15. 根据权利要求12所述的装置，其中该直流偏置环施加正直流电压以建立该电场并 排斥带正电的粒子免于跨越该边界，并促进通过被排斥的带正电的粒子对该边缘排除区的 刻蚀。
16. —种在刻蚀围绕限定晶片的中心区域的环形边界的边缘排除区的过程中保护该中 心区域免于被带电粒子损害的方法，该方法包括如下操作在刻蚀室中安装该晶片，其中该边缘排除区在该边界外侧在径向方向上延伸；以及 在相反的永磁体极之间建立恒定磁场以便磁场强度的顶点值毗邻该边界并且该磁场 强度随着远离该边界和远离该轴的距离的增加从该顶点值急剧减小，该磁场的该顶点值和 该磁场强度的急剧减小排斥带电粒子经过该边界到达该中心区域的移动并促进通过被排 斥的粒子对该边缘排除区的轰击。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中根据该边界相对于该晶片的中心轴的径向位置 而控制该边缘排除区周围的该顶点磁场强度的值，对该磁场强度的顶点值的控制是由以下 的进一步操作执行的配置每个相反的永磁体极具有环形形状，该相反的永磁体极沿该晶片相对边缘延伸；以及定位该相反的永磁体极彼此间隔开平行于该晶片轴的一个，该定位是基于该各自的晶 片的边界的径向位置的。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中该建立操作通过沿着毗邻该边界的线对准该相 反的永磁体极而建立该恒定磁场以便该磁场的顶点值的顶点路径毗邻该边界。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中该晶片被配置以便该边界与该晶片的边缘间隔 开该边缘排除区的距离，而且该晶片被配置为具有底部表面，该底部表面有在比该边界更 靠近该轴的位置的圆周，该方法包含以下进一步的操作重定向该磁场的该顶点值的该顶点路径的一部分为从毗邻该边界延伸，然后径向朝该 轴并在该衬底的底部延伸到该圆周。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中该重定向操作是使用附着于该相反的永磁体极 之一的通量板执行的，以重定向该部分顶点路径。
全文摘要
装置和方法，在处理执行处理的边缘附近区域的过程中保护衬底的处理排除区。除去不想要的材料仅仅是从该边缘附近区域，而该中心器件区域被保护免于损害。场强被配置为保护该中心区域免于被来自处理室中的等离子体的带电粒子损害并有利于只从该边缘附近区域除去不想要的材料。磁场被配置为具有毗邻该中心和该边缘附近区域之间的边界的顶点值。剧烈的场坡度在径向远离该边界和远离该中心区域从该峰值是从峰值延伸以排斥该带点粒子免于进入该中心区域。该场的强度和位置是可通过磁体部分的轴向相对运动可以调节的，而且通量板被配置为重定向该场以进行想要的保护。
文档编号H01L21/3065GK101779278SQ200880103537
公开日2010年7月14日 申请日期2008年5月20日 优先权日2007年6月14日
发明者安德鲁·D·贝利三世, 金允尚 申请人:朗姆研究公司