[发明专利]控制斜面边缘蚀刻等离子体室中的边缘排除的气体调节

说明书

本申请是申请号为200980103876.6，申请日为2009年1月16日，申请人为朗姆研究公司，发明创造名称为“控制斜面边缘蚀刻等离子体室中的边缘排除的气体调节”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明大体涉及衬底制造技术，特别涉及从衬底的斜面边缘除去沉积膜和/或蚀刻副产品的装置和方法。 

背景技术

在衬底（例如半导体衬底（或晶圆）或比如平板显示器制造中使用的玻璃面板）的处理过程中，经常使用等离子体。在衬底处理过程中，该衬底（或晶圆）被分割成多个晶粒（die），或矩形区域。该多个晶粒中的每一个都会变成一个集成电路。然后在一系列步骤中处理该衬底，在该一系列步骤中材料被选择性地除去（或蚀刻）和沉积。 

通常，在蚀刻之前用硬化乳剂层（比如光阻掩模）涂覆衬底。然后将该硬化乳剂层的区域选择性地除去，使得下面的层的一些部分暴露出来。然后将该衬底放置在等离子体处理室中的衬底支撑结构上。然后将一组合适的气体引入该室并产生等离子体以蚀刻该衬底的暴露区域。 

在蚀刻处理过程中，在衬底边缘（或斜面边缘（bevel edge））附近的顶部和底部表面上，经常形成蚀刻副产品，例如由碳（C）、氧（O）、氮（N）、氟（F）等组成的聚合物。蚀刻等离子体的密度在该衬底边缘附近通常更低，这导致聚合物副产品在该衬底斜面边缘的顶部和底部表面上的累积。 

通常，在该衬底的边缘附近，例如离该衬底边缘约2毫米到约15毫米之间，不存在晶粒。然而，随着连续的故意沉积的膜和副产品聚合物层由于不同的沉积和蚀刻处理而沉积在该斜面边缘的顶部和底部表面上，通常坚固而且粘着的粘结会最终在后续处理步骤中变弱。然后在该斜面边缘附近形成的故意沉积的膜和聚合物层在衬底转移过程中会散裂或剥落，经常落在另一个衬底上。例如，衬底通常成组地在各等离子体处理系统间经由基本上清洁的容器（通常被称为匣）移动。当放置得更高的衬底被重新放置在该容器中时，该斜面边缘上的故意沉积的膜和副产品的微粒（或剥片）可能落到较低衬底上存在晶粒的地方，有可能影响器件的良率。 

电介质（Dielectric）膜（比如SiN和SiO₂）和金属膜（比如Al和Cu）是故意沉积在该衬底上的膜的例子。这些膜也会沉积在该斜面边缘（包括该顶部和底部表面）上并且在蚀刻处理过程中没有被除去。与蚀刻副产品类似，斜面边缘处的这些膜可能累积起来并且在后续处理步骤中剥落，从而影响器件的良率。 

对于更先进的技术，理想的是将该衬底表面上的可用面积扩展到晶圆（或衬底）的边缘。如同上面提到的，在该衬底的边缘附近（例如离该衬底边缘约2毫米到约15毫米之间，也被称为“边缘排除区域”）通常不存在晶粒。边缘排除区域是该衬底的边缘处的一个区域，比如离该衬底边缘约2毫米到约15毫米之间，这个区域是不可用的而且没有晶粒。对于最新技术，目标是使可用区域扩展到 离该衬底的边缘小于约2毫米以增加该衬底上的可用面积。因此，该边缘排除区域的目标是小于2mm。 

鉴于以上，需要除去衬底的斜面边缘上的不想要的沉积以将边缘排除区域减少到离衬底的该边缘小于约2mm的装置和方法。这种装置和方法会扩展可用区域并且改善该衬底上的处理良率。 

发明内容

各种实施方式提供了除去衬底的斜面边缘附近的不想要的沉积物以提高处理良率的装置和方法。该实施方式提供了具有中心和边缘气体进口作为附加的处理调节器以选择最合适的斜面边缘蚀刻处理以将边缘排除区域进一步向外朝着该衬底边缘推动的装置和方法。进一步，该实施方式提供了具有（一种或多种）微调气体以改变斜面边缘处的蚀刻轮廓并使用中心和边缘气体进口的组合来将处理和微调气体流入该室的装置和方法。微调气体的使用和（一个或多个）气体进口的位置两者都会影响斜面边缘处的蚀刻特性。还发现总气流、该气体输送板和衬底表面之间的空隙距离、压强和（一种或多种）处理气体的类型也影响斜面边缘蚀刻轮廓。 

应当理解，本申请可以用多种方式实现，包括作为工艺、装置或系统。下面描述本发明的一些有创造性的实施方式。