专利名称：在斜缘附近成形气体分布的方法和设备的制作方法
在斜缘附近成形气体分布的方法和设备
背景技术：
随着特征尺寸变得越来越小，晶片边缘区域的清洁变得更加困难。另外，随着更新的清洁技术用于制造工艺以获得更小的特征尺寸，有多种不同的工艺化学制剂用于这些技 术。这些处理化学制剂的一些会对晶片的有效部分(即该晶片上存在芯片的区域)有腐蚀 性。收缩特征尺寸的另一后果是该边缘排除区域变得更小。因此任何对边缘的清洁必须指 向边缘，从而腐蚀性化学物质不会影响该晶片其余部分。目前，开发出多种技术以促进边缘 的清洁，从而可将在基片上所执行的处理产生的任何颗粒或污染物去除。然而，需要能够清 洁边缘而不影响该晶片的中心部分。随着新的工艺用于晶片处理，这个需要将变得更加明 显，尤其是使用腐蚀性处理气体作为清洁化学制剂。鉴于前面所述，需要在晶片斜缘区域变得更小时清洁这个区域的系统和方法，以 及执行该清洁而不影响该中心区域。
发明内容
总的来说，本发明的实施方式通过提供用于蚀刻基片的边缘以清洁该基片同时阻 止该基片中心区域受到任何有害等离子物质的方法和系统来满足该需求。应当认识到本发 明可以许多方式实现，包括解决方案、方法、工艺、设备或系统。下面描述本发明若干创新性 实施方式。在一个实施方式中，提供一种在处理室中蚀刻基片斜缘的方法。该方法包括将惰 性气体流进限定在该基片中心区域上方的该处理室的中心区域，以及将惰性气体和处理气 体的混合物流到该基片的边缘区域上方。该方法进一步包括在该边缘区域中激发等离子， 其中该惰性气体的流量以及该混合物的流量维持该处理气体的质量分数基本上不变。在另一实施方式中，提供一种清洁基片斜缘的方法。该方法开始于将惰性气体流 进限定在该基片中心区域上方的该处理室中心区域。蚀刻气体在该基片的边缘区域上方的 流动与该惰性气体的流动同时进行。该方法包括通过接近该边缘区域的相对的环形电极在 该边缘区域中激发等离子，其中该惰性气体的流量和该蚀刻气体的流量在该边缘区域维持 该蚀刻气体的质量分数基本上不变同时防止该蚀刻气体扩散进该中心区域。在又一实施方式中，提供一种处理室，该处理室包括基片支撑件和一对设在该基 片支撑件的边缘区域上方的环形电极。该处理室包括气体分配系统，其具有第一气体入口， 在该基片中心区域上方提供惰性气体，以及第二气体入口，靠近该边缘区域提供处理气体。 包括控制该室内压强的压强控制系统。该处理室包括处理器，控制引入该室的惰性气体和 该处理气体，以及该室内的压强。提供与该处理器数据通信的存储器。该储存器存储由该 处理器运行的程序。该程序包括第一子程序，以控制该处理气体在该边缘区域处以及该惰 性气体在该中心区域上方的流率，以便维持该边缘区域处的处理气体的质量分数基本上不 变。还提供控制该处理气体与另一种气体混合的第二子程序。本发明的这些和其他特征将在下面结合附图、举例说明本发明原理的具体描述中 变得更加明显。
通过下面结合附图的详细描述，将容易理解本发明，以及类似的参考标号指出相 似的元件。
图1是说明按照本发明一个实施方式、在其中蚀刻晶片边缘的处理室的简化示意 图。图2是图1的室的备选实施方式，其中包括边缘气体供应源与中心气体供应源。图3说明按照本发明一个实施方式、图1和2中说明的用以蚀刻晶片边缘的气体 供应源设置的备选实施方式。图4是说明按照本发明一个实施方式三种吹扫气体排放物之间的质量分数对比 的简图。图5说明按照本发明一个实施方式、表示氧质量分数对沿该晶片距离的图表。
图6是说明按照本发明一个实施方式、用于蚀刻基片边缘的方法步骤的流程图。
具体实施例方式这里描述的实施方式提供用于控制晶片边缘处的蚀刻率同时保护该晶片的中心 区域不受该边缘蚀刻影响的方法。在一个实施方式中，中心气体供应源用来以一定流率引 入处理气体，该流率比通常的蚀刻操作相对高。另外，该室内的压强是在1托或更高，以便 在所需要的状态下实现该处理。在第二实施方式中，该中心气体供应源用来提供惰性气体 而边缘气体供应源传输该处理气体至该晶片的边缘区域。在这个实施方式中，该中心气体 起到该晶片的中心区域与该边缘区域的处理气体的缓冲作用以防止处理气体扩散进该中 心区域。在另一实施方式中，该中心气体供应源用来将惰性气体提供至该晶片的中心区域， 而将惰性气体和工艺气体的混合物提供至该边缘区域。应当认识到在该边缘区域处提供的 惰性气体和在该中心区域处提供的惰性气体可以是相同或不同的气体。图1是说明按照本发明一个实施方式、在其中蚀刻晶片边缘的处理室的简化示意 图。室100包括边缘电极106a和106b。边缘电极106a是围绕基片102的外周设置的顶部 电极，而边缘电极106b是相对顶部电极106a设置且位于基片102外部区域下方的底部电 极。在一个实施方式中，边缘电极106a和106b是环形圈。可用作电极的基片102搁在基 片支撑件104上。在一个实施方式中，基片支撑件104可以是静电卡盘。中心气体供应源 110引导气体供应通过质量流量控制器108进入室100的中心区域。在一个实施方式中， 该来自中心气体供应源110的气体供应以大约1000标准立方厘米每米(SCCM)流进该室。 在另一实施方式中，该气体的流率大于1000SCCM。这里的实施方式中的处理气体可以是任 何通常在半导体处理期间用于执行蚀刻操作的处理气体。示范性工艺气体包括氧气(O2)、 SF6、氯气(Cl2)、CF4，以及任何惰性气体(如氩气、氮气等)可以与该工艺气体一起提供。在 半导体制造中采用的许多别的工艺气体可以包括在这里讨论的实施方式中。应当认识到， 在一个实施方式中，室100内的压强保持在1托或更高。在这个压强下，该蚀刻操作期间该 外部边缘附近的气体/离子的扩散效应被该中心区域的气体的动量效应所抵偿。图2是图1的室的备选实施方式，其中包括边缘气体供应源与中心气体供应源。室 100包括设在其中的电极106a和106b。晶片102搁在基片支撑件104上。中心气体供应 源Iio通过质量流量控制器108将惰性气体提供进该室的中心区域。如所示，在区域118 中，该中心气体供应源形成对该晶片的中心区域的缓冲以保护在其上形成的器件。边缘气 体供应源114提供边缘气体至边缘区域116，其靠近基片102的外周并在电极106a和106b 之间。该边缘气体供应源通过质量流量控制器112提供。控制器120可以用来运转该质量 流量控制器以便将所需流率和质量流量的工艺气体和惰性气体提供进该室。在一个实施方式中，控制器120是计算装置，具有处理器和存储器。在这个实施方式中，该储存器可包括 代码。该代码可包括这样的子程序，其控制质量流量控制阀108和112的运行以获得这里 描述的流率和质量分数，另外，该代码可包括用于控制该室内压强的子程序或指令。如图2 中所示，区域116描述在室100内限定边缘气体的区域。而且，该室的压强控制在1托或更 高。在一个实施方式中，该压强维持在1.5托或更高。应当认识到在更高的压强下，该边缘 处的气体扩散效应受到该中心气体供应源的动量效应的支配。也就是，在这个压强体制下， 有许多更猛烈的碰撞且主自由路径非常短。另外，通过中心气体供应源110提供的惰性气 体可以是任何合适的惰性气体，如氮气、氩气等。在一个实施方式中，优选的是具有更高分 子量的惰性气体，然而，其不是必须的。图3说明按照本发明一个实施方式，图1和2中说明的、用以蚀刻晶片边缘的气体 供应源设置的可选实施方式。这里室100还是包括电极106a和106b，围绕搁在基片支撑件 104上的晶片102的外周设置。中心气体供应源110通过质量流量控制器108将中心气体 引导至限定在基片102上方的中心区域。将工艺气体从边缘活性气体供应源114和边缘惰 性气体供应源122传输至该边缘区域。这些供应通过质量流量控制器112传输至围绕基片 102的外周限定的该边缘区域。控制器120监测质量流量控制器108和112的运行以传输 所需比率的气体。应当认识到在这个实施方式中，该质量分数能够通过控制器120和相应 的质量流量控制器来控制。在一个实施方式中，通过质量流量控制器112的气流将惰性气 体与工艺气体混合。如上面所讨论的，该工艺气体将生成清洁等离子。该惰性气体可与通 过质量流量控制器108传输至该中心区域的惰性气体相同或不同。
图4是说明按照本发明一个实施方式、该吹扫气体流率之间的质量分数对比的简 图。该Y轴是氧气与氮气的质量分数比。该X轴说明以米为单位的距该晶片中心的距离。 线条200说明以IOsccm提供氮气的中心气体输送。如所示，线条200表示距该晶片中心的 距离和该质量分数之间的线性关系。随着该中心区域中氮气的流率增加到200sCCm，蚀刻分 布变得更陡，如线条202所示。另外，当氮气的流率增加到lOOOsccm，该蚀刻分布在该晶片 的边缘变得还更陡，如线条204所示。然而，在表示提供惰性气体的中心气体输送和提供单 个活性气体(如氧气)的边缘气体供应源的这个曲线中，工艺化学制剂在质量分数方面彻 底不同，如线条200、202和204每个的端点所示，其范围从0. 1到0. 9。图5说明按照本发明一个实施方式、表示氧质量分数对沿该晶片距离的图表。线 条206说明这样的状态，通过中心的吹扫气体以IOsccm传输，而该边缘处的活性气体以 200sCCm提供以及该边缘惰性气体以990sCCm提供。应当认识到该边缘惰性气体优选是稳 定气体(ballast gas)。线条208表示这样的状态，其中通过中心的吹扫气体以200sCCm提 供，在该边缘处的工艺气体以200sCCm提供，该稳定气体是以SOOsccm提供。线条210中的 状态时，该吹扫气体以SOOsccm提供和该边缘处的工艺气体是以200sCCm提供，而该边缘惰 性气体在这个状况下未提供。应当认识到在该边缘处的工艺化学制剂在这个实施方式中保 持恒定，如线条206、208和210的公共端点所示。因此，对于上述例子的每个，根据需要对 该蚀刻工艺的曲线成形而该边缘区域处的该工艺气体的质量分数保持不变。图6是说明按照本发明一个实施方式、用于蚀刻基片边缘的方法步骤的流程图。 该方法开始于步骤300，其中将吹扫气体引入设在室内的基片的中心区域上方的室中心区 域。如上面的图所示，该吹扫气体可以大于200sCCm的流率引入。在一个实施方式中，该吹扫气体的流率大于lOOOsccm。该方法进行到步骤302，其中将工艺气体引至该处理室内晶 片边缘区域上方。该工艺气体可以与步骤300的吹扫气体同时引入。该工艺气体可以是任 何适用于蚀刻基片的工艺气体。在一个实施方式中，将氧气作为工艺气体引入该室的该边 缘区域上方。该氧气的流率可以是200sCCm或更高。该方法然后进行到步骤304，其中将惰 性气体与该工艺气体同时引入该边缘区域上方。在一个实施方式中，该惰性气体在引入该 室之前与该工艺气体混合。该惰性气体与步骤300的吹扫气体有相同或不同的组成。应当 认识到在步骤304中，将该惰性气体引入到该边缘区域上方是可选的步骤。就是说，在本发 明的实施方式中，该惰性气体可与该工艺气体组合引入该室，也可以不这样做。在一个实施 方式中，与该工艺气体混合的惰性气体与引入该中心区域的惰性气体不同。在这个实施方 式中，与该工艺气体混合的惰性气体的分子量比引入该中心区域的惰性气体低。该方法然 后进行到步骤306，其中激发等离子同时引入上述气体。步骤308中，蚀刻该晶片的边缘，而 保护该基片中心区域不受腐蚀性化学制剂和蚀刻操作的影响。本领域的技术人员将认识到 下面描述的实施方式可以避免使用屏蔽或者插件以保护该中心区域不受腐蚀性物质影响。 通过上面的实施方式，应当理解本发明可采用多种计算机实现的操作，包含存储 在计算机系统中的数据。这些操作是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常，尽管不是 必需的，但是这些物理量采用电或磁信号的形式，其能够存储、传输、组合、对比以及通过其 它方式操作。进而，所执行操作往往称作产生、识别、确定或对比。任何在这里描述的、构成本发明一部分的操作是有用的机械操作。本发明还涉及 执行这些操作的装置或设备。该设备可以为所需的目的特别构造，如上面讨论的载波网络， 或者其可以是通用计算机，其由存储在该计算机中的计算机程序激活或配置。特别地，各种 通用机器可以与按照这里的教导所编写的计算机程序一起使用，或者，构造更特殊的设备 以执行所需要的操作是更方便的。本发明还可实现为嵌入在计算机可读介质上的计算机可读代码。该计算机可读 介质是可存储数据的任何数据存储装置，该数据之后可由计算机系统读取。该计算机可读 介质的示例包括硬盘，网络附属存储(NAS)、只读存储器、随机访问存储器、CD-ROM、CD-R、 CD-RW、DVD、闪存、磁带以及其他光学或非光学数据存储装置。该计算机可读介质还可分布 在网络耦合计算机系统上，从而该计算机可读代码可以分布式方式存储和执行。尽管本发明参照多个实施方式描述，但是可以理解，本领域的技术人员在阅读之 前的说明书以及研究了附图之后将会实现各种改变、增加、置换及其等同方式。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、增加、 置换和等同物。在这些权利要求里，除非在这些权利要求中明确的声明，元件和/或步骤并 不意味着任何特定的操作顺序。
权利要求
一种在处理室中蚀刻基片斜缘的方法，包括将惰性气体流进限定在该基片中心区域上方的该处理室的中心区域；将惰性气体和处理气体的混合物流到该基片的边缘区域上方；在该边缘区域中激发等离子，其中该惰性气体的流量和该混合物的流量维持该处理气体的质量分数基本上不变。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括 保持该边缘区域中的压强大于1托。
3 根据权利要求1所述的方法，其中该惰性气体进入该中心区域的流率大于该边缘区 域上方气体和该处理气体的流率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该混合物中的惰性气体的流率是至该中心区域的 惰性气体流率的一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中流进该中心区域的惰性气体与流到该边缘区域的 惰性气体是相同的气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该中心区域中该处理气体的质量分数在蚀刻期间 保持大约为零，其中该边缘区域中该处理气体的质量分数在大约0. 1至大约0. 2之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中该混合物中的惰性气体的流率是至该中心区域的 惰性气体的流率的一部分，该处理气体的流率等于至该中心区域的该惰性气体的流率。
8.根据权利要求1所述的方法，其中该混合物中该惰性气体的分子量小于流到该中心 区域的该惰性气体的分子量。
9.一种清洁基片斜缘的方法，包括将惰性气体流进限定在该基片中心区域上方的该处理室的中心区域； 将蚀刻气体流动至该基片的边缘区域上方；和通过靠近该边缘区域的相对的环形电极在该边缘区域中激发等离子，其中该惰性气体 的流量和该蚀刻气体的流量在该边缘区域维持该蚀刻气体的质量分数基本上不变同时防 止该蚀刻气体扩散进该中心区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其中该蚀刻气体的流率是该惰性气体的流率的一部分。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括；将惰性气体混合进该边缘区域上方的该蚀刻气体流，而保持该惰性气体流进该中心区域。
12.根据权利要求9所述的方法，其中该蚀刻气体流基本上由氧气组成。
13.根据权利要求11所述的方法，其中与该蚀刻气体流混合的该惰性气体的流率大于 蚀刻气体的流率和进入该中心区域的该惰性气体的流率两者。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括 保持该边缘区域中的压强大于1托。
15.根据权利要求9所述的方法，其中在该基片上方不设置插件的情况下完成该斜缘 的清洁。
16.根据权利要求9所述的方法，其中该中心区域中该蚀刻气体的质量分数在该清洁 期间保持大约为零，其中该边缘区域中该蚀刻气体的质量分数在大约0. 1和大约0. 2之间。
17.根据权利要求11所述的方法，其中该混合物中该惰性气体的分子量小于流到该中 心区域的该惰性气体的分子量。
18.根据权利要求11所述的方法，其中流进该中心区域的惰性气体和与该蚀刻气体混 合的惰性气体是相同的气体。
19.一种处理室，包括基片支撑件；一对设在该基片支撑件的边缘区域上方的环形电极；气体分配系统，其包括在该基片中心区域上方提供惰性气体的第一气体入口和靠近该 边缘区域提供处理气体的第二气体入口；压强控制系统，控制该室内压强；处理器，控制引入该室的该惰性气体和该处理气体以及该室内的压强；和储存器，与该处理器数据通信，该储存器存储由该处理器运行的程序，该程序包括第一 子程序，以控制该处理气体在该边缘区域处以及该惰性气体在该中心区域上方的流率以便 维持该边缘区域处的处理气体的质量分数基本上不变，以及第二子程序，用以控制该处理 气体与另一种气体的混合。
20.根据权利要求19所述的处理室，其中该程序包括压强控制子程序，用以将该室内 压强控制为大于1托。
21.根据权利要求19所述的处理室，其中该第一子程序控制该处理气体的流率小于惰 性气体的流率，其中该第二子程序控制该另一种气体的流率小于该处理气体的流率。
全文摘要
提供一种在处理室中蚀刻基片斜缘的方法。该方法包括将惰性气体流进限定在该基片中心区域上方的该处理室中心区域，将惰性气体和处理气体的混合物流到该基片的边缘区域上方。该方法进一步包括在该边缘区域中激发等离子，其中该惰性气体的流量以及该混合物的流量维持该处理气体的质量分数基本上不变。还提供一种构造为清洁基片斜缘的处理室。
文档编号H01L21/3065GK101816065SQ200880110444
公开日2010年8月25日 申请日期2008年9月30日 优先权日2007年10月2日
发明者伊克巴尔·沙瑞芙, 安德鲁·D·贝利三世, 杰克·陈 申请人:朗姆研究公司