[发明专利]用于处理倒角边缘的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的成形。更特别地，本发明涉及用于在半导体器件成形过程中处理衬底的倒角（bevel）边缘的方法和装置。

背景技术

在处理例如诸如平板显示器制造中使用的半导体晶片或玻璃板的衬底时，通常采用等离子体。多个印模（die）或分割的矩形区域形成在衬底上，各个印模或分隔的矩形区域将变成集成电路。通过材料沉积且被选择性去除的一系列步骤来处理衬底。通常，这种衬底在刻蚀之前覆有硬化乳剂薄膜（诸如光致抗蚀剂掩模）。然后，选择性地去除硬化乳剂的区域，使得下伏层的部分露出。然后，将衬底放置在等离子体处理腔室中的衬底支撑结构上。然后，将一组适当的等离子体气体导入腔室中，并且产生等离子体以刻蚀衬底的暴露区域。

在刻蚀处理过程中，在衬底边缘（倒角边缘）附近的上下表面上通常形成例如由碳（C）、氧（O）、氮（N）、氟（F）等组成的聚合物之类的刻蚀副产物。刻蚀等离子体密度通常在衬底边缘附近较低，这使得在倒角边缘的上下表面上积聚了聚合物副产物。通常，在衬底边缘附近，例如在距倒角边缘大约5mm至大约15mm之间，不存在印模。然而，随着由于多种不同的刻蚀处理而使得连续的副产物聚合物层沉积在倒角边缘的上下表面上，在后续的工艺制程步骤过程中通常具有强力且具有黏合力的有机结合剂将最终弱化。这样，形成在倒角边缘上的聚合物层随后将在诸如衬底表面的湿法清洁等后处理过程中脱落或剥落，通常脱落或剥落到衬底的另一位置上，从而可能会由于颗粒问题而影响器件的产量。

诸如SiN和SiO₂的介电膜和诸如Al和Cu等金属膜也能够沉积在倒角边缘（包括上下表面）上并且不会在刻蚀工艺制程期间被去除。这些膜也能够在随后的工艺制程步骤过程中积聚并且剥落，并且影响器件产量。

因此，沉积膜终止（terminate）且与下伏层材料重叠的晶片边缘已经确定为主要的缺陷源。如果制造商为了增加晶片上印模的数量而试图减少边缘的去除（exclusion），则问题加剧。尽管边缘缺陷对于相邻印模具有最大的影响，来自边缘缺陷的材料会在晶片的任意点处损坏印模。

发明内容

为了实现上述并且依照本发明的目的，提供一种用于处理衬底的方法。衬底放置在倒角处理腔室中，并且提供约束在倒角处理腔室的周边区域中的钝化等离子体。此处，钝化等离子体是指具有能够形成或沉积钝化层的沉积化学性质的等离子体。可以通过使使能形成钝化层的可被称为钝化气体的气体流到周边区域、由所述气体产生等离子体并且将钝化等离子体约束到周边区域来提供钝化等离子体。利用等离子体，钝化层仅形成在衬底上的倒角区域周围。然后，钝化等离子体被停止。钝化层可以为聚合物膜或无机膜。

在本发明的一个方案中，倒角处理腔室可以包括：容纳衬底的衬底支撑件，所述衬底支撑件具有比所述衬底的直径小的直径；下边缘电极，其围绕所述衬底支撑件并且与所述衬底支撑件电隔离；气体分布板，其与所述衬底支撑件相对；以及上边缘电极，其与所述下边缘电极相对，所述上边缘电极围绕所述气体分布板并且与所述气体分布板电隔离。

在倒角处理腔室中，能够通过控制气体分布板和面向分布板的衬底表面之间的距离来控制钝化等离子体约束的位置。通过提供RF功率可以在下边缘电极和上边缘电极之间产生钝化等离子体。

具有钝化层的衬底可经受一种或多种后续工艺制程，在处理期间衬底的倒角边缘区域受钝化层保护。可在后续工艺制程之后去除钝化层。

在本发明的一个表现中，在衬底上形成钝化层并且钝化等离子体被停止之后，通过增强等离子体约束在处理腔室的更向外的周边区域（称之为外周边区域）中形成图案化等离子体；使得在距衬底中心更远的外周边区域中形成图案化等离子体。可通过使图案化气体流到外周边区域、通过该图案化气体产生图案化等离子体、并且将该图案化等离子体约束到外周边区域来提供图案化等离子体。利用图案化等离子体，通过去除倒角区域的外边缘部上的钝化层同时保持倒角区域的内部上的钝化层，使钝化层在腔室中原位图案化。然后，图案化等离子体被停止。利用图案化的钝化层作为保护掩膜来清洁衬底的倒角边缘。然后，去除其余的钝化层。

在倒角处理腔室中，可通过减小气体分布板和面向分布板的衬底表面之间的距离或者通过增大气体分布板或约束环的直径来增强外周边区域的等离子体约束。可以通过提供RF功率而在下边缘电极和上边缘电极之间产生图案化等离子体。

将钝化层图案化可以在外边缘部中暴露钝化层下面的下伏层，并且可以在倒角边缘清洁过程中从外边缘部中去除暴露的下伏层。下伏层可由氧化膜制成或出自缺陷引发层。