專利名稱：處理基板邊緣區(qū)域的裝置與方法
處理基板邊緣區(qū)域的裝置與方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施例大致關(guān)于處理半導(dǎo)體基板的裝置與方法。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于用以處理靠近基板邊緣區(qū)域的裝置與方法。
背景技術(shù)：
在化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)或等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor exposition，CVD)期間，會希望在整個(gè)基板上具有均勻的厚度輪廓，且在基板邊緣區(qū)域附近無沉積產(chǎn)生。在靠近邊緣處不希望沉積產(chǎn)生的區(qū)域稱為“邊緣排除區(qū)域(edge exclusion) 圖IA顯示希望于基板101上形成的沉積層 102的輪廓部分剖面圖。沉積層102均勻地沉積在整個(gè)基板101的上表面上，而在邊緣排除區(qū)域103內(nèi)并無沉積。遺憾的是，實(shí)際的沉積輪廓通常與圖IA所示的理想情形相異。圖IB 顯示在經(jīng)過CVD或PECVD沉積之后，于基板101上的沉積層10 實(shí)際的輪廓部分剖面圖。 沉積層10 —般延伸至邊緣排除區(qū)域103，且可能在邊緣排除區(qū)域103附近形成具有額外厚度的斜邊104。
為了防止在基板邊緣處沉積膜的形成，圖IC顯示采用遮蔽環(huán)(shadow ring)的現(xiàn)有方法的部分剖面圖。遮蔽環(huán)105通常設(shè)置在一位置處，該位置重疊且覆蓋基板101的至少部分邊緣移除區(qū)域103。據(jù)此，如圖IC所示，在遮蔽環(huán)105的遮蔽下，沉積層102b會逐漸減少。
雖然使用遮蔽環(huán)105 —般可獲得3. 5mm寬的邊緣排除區(qū)的厚度均勻性，但由于器件尺寸逐漸減小，故對于厚度非均勻性的要求必須降低至2mm寬的邊緣排除區(qū)域。由于邊緣排除區(qū)域較小的緣故，已有的采用遮蔽環(huán)105來防止在邊緣區(qū)域處沉積的方法無法提供良好效果。
因此，需開發(fā)出在不使用遮蔽環(huán)的情況下，能于基板邊緣區(qū)提供所需沉積膜的輪廓，且能至少克服前述問題的裝置與方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明敘述用以處理基板邊緣區(qū)域的裝置與方法。于一實(shí)施例中，公開一種適于在基板邊緣區(qū)域進(jìn)行蝕刻的裝置。該裝置包含腔室主體、基板支撐件、等離子體產(chǎn)生器以及氣體傳送組件，該腔室主體具有處理容積；該基板支撐件設(shè)置在該處理容積內(nèi)側(cè)且具有基板支撐表面；該等離子體產(chǎn)生器將等離子體相的蝕刻劑提供至該基板支撐表面的周邊區(qū)域；以及該氣體傳送組件連接至氣體源，以在該基板支撐表面上產(chǎn)生徑向氣流，該徑向氣流從該基板支撐表面的約中央?yún)^(qū)域朝向該基板支撐表面的周邊區(qū)域。
于另一實(shí)施例中，公開一種蝕刻基板的邊緣區(qū)域的方法。該方法包含將基板放置于工藝腔室內(nèi)側(cè)的基板支撐件上，其中該基板具有上表面、中央?yún)^(qū)域以及邊緣區(qū)域；提供等離子體相的蝕刻劑于該基板的邊緣區(qū)域；以及形成徑向氣流于該基板的上表面上，該徑向氣流從中央?yún)^(qū)域流向邊緣區(qū)域。


為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明前述特征，本發(fā)明概略總結(jié)如上的特定敘述可參照實(shí)施例獲得，而部分實(shí)施例繪示于附圖中。然而，當(dāng)注意的是附圖中僅繪示本發(fā)明典型的實(shí)施例，故非用以限定專利范圍，本發(fā)明也容許其它等效實(shí)施例。
圖IA繪示在基板周邊區(qū)域處所希望的沉積層輪廓圖。
圖IB繪示在基板周邊區(qū)域處所獲得的沉積層實(shí)際輪廓圖。
圖IC繪示利用遮蔽環(huán)防止在基板周邊區(qū)域處形成沉積膜的現(xiàn)有方式。
圖2A為用以在基板邊緣區(qū)域進(jìn)行蝕刻的系統(tǒng)實(shí)施例的概略剖面圖。
圖2B顯示于圖2A中所示的氣體傳送組件的不同實(shí)施例的部分剖面圖。
圖3A為腔室系統(tǒng)的一實(shí)施例的概略剖面圖，該腔室系統(tǒng)將等離子體產(chǎn)生器合并于工藝腔室內(nèi)側(cè)。
圖;3B與3C為兩個(gè)不同實(shí)施例的部分剖面圖，這兩個(gè)不同實(shí)施例將等離子體產(chǎn)生器合并于氣體傳送組件內(nèi)側(cè)。
圖4A為腔室系統(tǒng)的部分剖面圖，該腔室系統(tǒng)將等離子體產(chǎn)生器放置在與支撐組件周邊區(qū)域相鄰處。
圖4B與4C為圖4A所示例示的兩個(gè)不同實(shí)施例的部分剖面圖。
為了更易了解，相同的組件符號代表圖中相同的組件。而于一實(shí)施例中所揭示的組件可于另一實(shí)施例中使用，而不需特別說明。
具體實(shí)施方式
此述實(shí)施例是關(guān)于用以處理基板邊緣區(qū)域的裝置與方法，所述裝置與方法適用于各種被配置為用來處理基板的腔室系統(tǒng)。腔室系統(tǒng)的例示包含但不限于加載鎖定腔室 (load-lock chamber)、測試腔室、沉積腔室、蝕刻腔室與熱處理腔室。
圖2A為基板邊緣處理系統(tǒng)200的實(shí)施例的概略剖面圖?；暹吘壧幚硐到y(tǒng)200 包含工藝腔室202，該工藝腔室202分別經(jīng)由第一入口端口 206連接至等離子體產(chǎn)生源 204(例如遠(yuǎn)程等離子體源(remote plasma source, RPQ)，以及經(jīng)由第二入口端口 210連接至清潔氣體源208。工藝腔室202具有側(cè)壁212與底部214，所述側(cè)壁212與底部214部分界定出處理容積216。可通過進(jìn)入端口(未繪示)進(jìn)入處理容積216，該進(jìn)入端口形成于側(cè)壁212中，該進(jìn)入端口有助于移動基板220進(jìn)出工藝腔室202。側(cè)壁212與底部214可由單一塊鋁或其它適于工藝的材料所制成。側(cè)壁212支撐蓋組件222，側(cè)壁212還包含襯墊 224的組件，可利用真空泵2 經(jīng)由襯墊沿著處理容積216周邊均勻地抽空工藝腔室202。
基板支撐組件230可設(shè)置在工藝腔室202中央。于一實(shí)施例中，支撐組件230溫度可經(jīng)控制。在處理期間，支撐組件230可支撐基板220。于一實(shí)施例中，支撐組件230包含鋁制支撐底座232，支撐底座232可封裝至少一內(nèi)嵌的加熱器234，可操作加熱器234以將支撐組件230與設(shè)置于支撐組件230上的基板220控制地加熱至預(yù)定溫度。于一實(shí)施例中，可操作支撐組件230以將基板的溫度維持在約150°C至1000°C之間，視經(jīng)處理材料的工藝參數(shù)而定。
支撐底座232可具有上側(cè)面236A與下側(cè)面236B。支撐基板220的上側(cè)面236A具4有小于基板220的表面積，故基板220的周邊邊緣區(qū)域仍未與支撐底座232接觸，以促進(jìn)基板的周邊邊緣區(qū)域的處理(例如蝕刻或清潔)。下側(cè)面236B可具有與之連接的桿238。桿 238將支撐組件230連接至升降系統(tǒng)M0，以在上升處理位置與下降位置間垂直移動支撐組件230，幫助基板傳送至與傳送出工藝腔室。桿238另外提供導(dǎo)管，所述導(dǎo)管用于支撐組件 230與系統(tǒng)200其它構(gòu)件間的電與熱電偶引線。波紋管242則連接在桿238與工藝腔室202 的底部214間。波紋管242提供處理容積216與工藝腔室202外側(cè)大氣間的真空密封，同時(shí)幫助支撐組件的垂直移動。
為了促進(jìn)基板220的傳送，支撐底座232還包含數(shù)個(gè)開口 M6，而升降銷248可移動地穿過開口 246裝設(shè)。升降銷248可操作地在第一位置與第二位置間移動。如圖2中所示，第一位置能使基板220放置在支撐底座232的上側(cè)面236A上。第二位置(未繪示)則將基板220升舉至支撐底座232上方，故可將基板220傳送至基板裝卸機(jī)械手臂，所述基板裝卸機(jī)械手臂是從進(jìn)入端口(未繪示)進(jìn)來的。升降銷248的向上/向下移動可由可移動的板250驅(qū)動。
支撐組件230還可包含中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)沈0，可操作該中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)沈0以將基板 220相對于垂直參考軸Z進(jìn)行中央對準(zhǔn)，所述垂直參考軸Z垂直于支撐底座232的基板支撐面。中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)260包含三個(gè)或多個(gè)可移動中央指狀物262和對向板沈4，所述中央指狀物262位在支撐底座232周邊，所述對向板264位在指狀物262下方。每個(gè)指狀物262經(jīng)由軸桿266樞接地安裝在支撐底座232上。對向板264與支撐底座232可相對地移動，因而對向板264可在釋放位置接觸并樞軸轉(zhuǎn)動指狀物沈2，以及在中央對準(zhǔn)位置從指狀物262 松脫。
于一實(shí)施例中，對向板264可為固定的，而支撐底座232與對向板沈4間的相對移動是因支撐底座232的垂直移動所致。當(dāng)支撐組件230如圖2A所示在上升位置時(shí)，指狀物262嚙合在基板220的周邊邊緣上以將基板220中央對準(zhǔn)，而當(dāng)支撐組件230位在下降位置時(shí)(未顯示)，指狀物262則從基板220的周邊邊緣松開。類似中央對準(zhǔn)組件的詳細(xì)敘述可見標(biāo)題為“在工藝腔室中將基板中央對準(zhǔn)的裝置與方法(APPARATUS AND METHOD FOR CENTERINGA SUBSTRATE IN A PROCESS CHAMBER) ”的美國專利申請(專利代理人案號 11997)，該專利申請以引用方式并入本文。
蓋組件222給處理容積216提供上邊界。可將蓋組件222移除或開啟以維修工藝腔室202。于一實(shí)施例中，蓋組件222以鋁制成。
氣體傳送組件270連接至蓋組件222的內(nèi)側(cè)。氣體傳送組件270包含氣體碗(gas bowl) 272，該氣體碗272具有外壁274、內(nèi)壁276與底部278。底部278的形狀可建構(gòu)成大致依循基板220的輪廓。氣體碗272包含第一氣體分布路線和第二氣體分布路線，第一氣體分布路線連接至第一入口端口 206，第二氣體分布路線連接至第二入口端口 210。
第一氣體分布路線包含空間^OA和數(shù)個(gè)狹縫282，該空間^OA部分界定于外壁 274、內(nèi)壁276與底部278之間，數(shù)個(gè)狹縫282穿過底部278邊緣區(qū)域而形成，且數(shù)個(gè)狹縫 282與空間^OA相連。于一實(shí)施例中，狹縫282可向外呈一角度，以避免氣體流向基板中央部分。
第二氣體分布路線包含氣體導(dǎo)管^OB,該氣體導(dǎo)管^OB由內(nèi)壁276界定，且氣體導(dǎo)管^OB具有開通至處理容積216的中央?yún)^(qū)域的末端。沿第二氣體分布路線所提供的氣流配置成從中央到邊緣，以保護(hù)未經(jīng)處理的區(qū)域。
為了移除在基板220邊緣區(qū)域的部分沉積膜，遠(yuǎn)程等離子體源204提供等離子體相的蝕刻劑，蝕刻劑經(jīng)由第一入口端口 206流入空間^OA中，并經(jīng)由狹縫282提供至基板 220的邊緣區(qū)域上。可依據(jù)待蝕刻的沉積膜材料選擇性地選擇蝕刻劑。蝕刻劑的例示可包含但不限于離子化的NF3、02、F2、或SF6。為了防止蝕刻劑朝基板220的中央?yún)^(qū)域擴(kuò)散，清潔氣體源208提供惰性氣體，惰性氣體經(jīng)由第二入口端口 210與氣體導(dǎo)管^OB進(jìn)入處理容積 216，而后在基板220上表面上從中央?yún)^(qū)域徑向地流向周邊邊緣區(qū)域。合適的惰性氣體可包含但不限于Ar或He。惰性氣體的徑向流動用以將蝕刻劑的作用區(qū)域限制在基板220的周邊區(qū)域。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解氣體碗272可以各種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。圖2B顯示氣體碗272 的一變化實(shí)施例的部分剖面圖，在該氣體碗272中，第二氣體分布路線可包含空間^OC,所述第二氣體分布路線連接至第二入口端口 210，所述空間^OC在內(nèi)壁276與底部278的中央部分277間界定出。從清潔氣體源208所提供的惰性氣體經(jīng)由第二入口端口 210進(jìn)入空間^OC,并經(jīng)由孔洞279流入處理容積216中，所述孔洞279穿過底部278的中央部分277 而形成。
雖然前文說明了將遠(yuǎn)程等離子體源外部連接至工藝腔室的實(shí)施例示，其它實(shí)施例也可將等離子體產(chǎn)生器合并于工藝腔室中。更具體地，部分變化實(shí)施例可在工藝腔室內(nèi)側(cè)遠(yuǎn)離基板邊緣處界定出等離子體容積(Plasma volume)。等離子體容積接收工藝氣流，當(dāng)工藝氣流通過接地電極與放置在等離子體容積中的射頻(radio frequency, RF)電極之間時(shí)會被激發(fā)。于另一實(shí)施例中，等離子體則在基板邊緣區(qū)域處被原位(in-situ)撞擊，RF電極則鄰近于基板支撐件的周邊區(qū)域，其中基板支撐件作為接地電極之用。將等離子體產(chǎn)生器合并于工藝腔室中的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，將于下文中結(jié)合圖3A-3C與圖4A-4C進(jìn)行詳述。
圖3A為腔室系統(tǒng)300的一實(shí)施例的概略剖面圖，腔室系統(tǒng)300將等離子體產(chǎn)生器合并于工藝腔室內(nèi)側(cè)。于一實(shí)施例中，腔室系統(tǒng)300建構(gòu)成通過不同地產(chǎn)生等離子體來處理整個(gè)基板與處理邊緣區(qū)域。系統(tǒng)300包含工藝腔室302，工藝腔室302分別經(jīng)由第一入口端口 306連接至蝕刻氣體源304，以及經(jīng)由第二入口端口 310連接至清潔氣體源308。第二入口端口 310還可連接至沉積氣體源311，該沉積氣體源311將工藝氣體導(dǎo)入工藝腔室302 中以形成各種沉積膜。工藝腔室302的側(cè)壁312與底部314部分界定出處理容積316，基板 320則于處理容積316中進(jìn)行沉積與蝕刻處理。側(cè)壁312支撐蓋組件322，側(cè)壁312還包含襯墊324的組件，工藝腔室302可通過襯墊3 利用真空泵3 進(jìn)行抽空。
如圖2所示的實(shí)施例，基板320支撐于支撐組件330上，支撐組件330包含支撐底座332，支撐底座332由加熱器333控制溫度。支撐底座332經(jīng)由桿336連接至升降系統(tǒng) 334，桿336可垂直移動支撐組件330。波紋管338也可連接在桿336與工藝腔室302的底部314間，以提供處理容積316與工藝腔室302外側(cè)大氣間的真空密封。為了促進(jìn)基板320 的傳送，支撐底座332還包含數(shù)個(gè)開口 339，而升降銷340可移動地穿過開口 339裝設(shè)并由可移動的板342驅(qū)動。更可提供中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)350以將基板320中央對準(zhǔn)，中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu) 350包含位樞接中央指狀物352和對向板354，中央指狀物352在支撐底座332周邊，對向板3M位于指狀物352下方。中央對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)350的操作例示則已結(jié)合圖2A敘述于上文中。
氣體傳送組件360連接至蓋組件322的內(nèi)側(cè)。氣體傳送組件360包含氣體碗362，氣體碗362連接至可開關(guān)功率源364，可操作可開關(guān)功率源364以選擇地將不同偏壓施加至氣體碗362，所述偏壓包含射頻(RF)偏壓、DC偏壓、AC偏壓或接地電壓。
氣體碗362具有外壁365、內(nèi)壁366與底部368。底部368的形狀可建構(gòu)成大致依循基板320的輪廓，基板320支撐在支撐組件330與氣體分布組件360之間。氣體碗362包含第一氣體分布路線以及第二氣體分布路線，第一氣體分布路線連接至第一入口端口 306， 第二氣體分布路線連接至第二入口端口 310。
第一氣體分布路線包含等離子體產(chǎn)生容積370A和數(shù)個(gè)狹縫372，等離子體產(chǎn)生容積370A部分界定于外壁365、內(nèi)壁366與底部368周邊部分之間，數(shù)個(gè)狹縫372穿過底部 368邊緣部分而形成，且數(shù)個(gè)狹縫372與等離子體產(chǎn)生容積370A相連。等離子體產(chǎn)生容積 370A包含電極373，等離子體產(chǎn)生容積370A連接至第一入口端口 306，電極373連接至RF 功率源375。電極373夾置于絕緣材料377之間，且電極373具有暴露表面380，該暴露表面380與外壁365正對的內(nèi)側(cè)382相隔。在等離子體產(chǎn)生期間，外壁365作為電極373的對電極(counter electrode)。對電極與電極373間的距離依不同位置而不同，以容易地?fù)糁衅溟g的等離子體。
第二氣體分布路線包含空間370B，等離子體產(chǎn)生容積370A圍繞空間370B?？臻g 370B連接至第二入口端口 310，空間370B部分界定于內(nèi)壁366與底部368的鑿穿部分384 間。鑿穿部分384包含數(shù)個(gè)孔洞386，于空間370B中接受的氣體則通過孔洞386流入處理容積316中。
在操作的PECVD模式中，空間370B從沉積氣體源311接收工藝氣體，而基板320 則被加熱。當(dāng)支撐組件330接地時(shí)，可開關(guān)功率源364將RF偏壓施加至氣體碗362 (例如底部368)，而由工藝氣體產(chǎn)生等離子體，所述工藝氣體存在于支撐組件330與氣體傳送組件360間的處理容積316中。整個(gè)基板暴露于等離子體中且進(jìn)行處理，例如在基板上沉積薄膜。可依據(jù)形成于基板320上的沉積膜，設(shè)定來自可開關(guān)功率源364的RF功率、工藝氣體的組成以及施加在基板320上的熱環(huán)境。
于一實(shí)施例中，沉積膜可包含含有無定形碳的先進(jìn)圖樣薄膜 (AdvancedPatterning Film，APF)。當(dāng)將含有丙烯(C3H6)作為碳源的工藝氣體導(dǎo)入處理容積316中時(shí)，APF可在200°C至1500°C間的基板溫度沉積?？蛇x地，工藝氣體可含有其它化學(xué)元素以包含于APF中，例如氮?dú)?N2)與摻雜元素。約500W到約1500W間的RF功率可以約13. 56MHz的頻率施加于工藝腔室中。利用PECVD形成APF條件的詳細(xì)敘述及其使用描述于第 7，洸2，106 號，標(biāo)題為“DSA 工藝的吸收層(Absorber Layer for DSA Processing)” 的美國專利中，該專利以弓I用方式并入本文。
一旦完成沉積膜的形成后，可使用蝕刻作用移除基板320的邊緣區(qū)域中不要的沉積膜部分。在操作的邊緣處理模式中，等離子體產(chǎn)生容積370A經(jīng)由第一入口端口 306接收來自蝕刻氣體源304的蝕刻氣體。同時(shí)，可將氣體碗362接地，因而由RF功率源375供至電極373的RF功率，會激發(fā)蝕刻氣體，所述蝕刻氣體存在于電極373的暴露表面380與外壁365的內(nèi)側(cè)382間的等離子體產(chǎn)生容積370A中。為了幫助蝕刻氣體的離子化，內(nèi)側(cè)382 可包含傾斜部分388，該傾斜部分388相對于電極373的暴露表面380傾斜。等離子體相的蝕刻劑進(jìn)而由等離子體產(chǎn)生容積370A中的蝕刻氣體形成。蝕刻劑之后經(jīng)由狹縫372流入處理容積316中，以蝕刻在基板320的周邊邊緣區(qū)域處的部分沉積膜。
于一實(shí)施例中，可給對電極施加偏壓，即氣體碗362具有來自可開關(guān)功率364的DC 或AC偏壓。通過調(diào)整偏壓，可將等離子體的撞擊強(qiáng)度調(diào)整至所希望的程度。于另一實(shí)施例中，可利用DC或AC電壓對支撐組件330進(jìn)行偏壓，以調(diào)整等離子體的撞擊強(qiáng)度。
當(dāng)蝕刻劑經(jīng)由狹縫372傳送的同時(shí)，空間370B則接收來自清潔氣體源308的清潔氣體，清潔氣體可包含任一惰性氣體，例如Ar或He。惰性氣體經(jīng)由孔洞386進(jìn)入處理容積 316，且之后在基板320的上表面上徑向地流向周邊邊緣區(qū)域，以限制由狹縫372所供應(yīng)的蝕刻劑的擴(kuò)散。
圖;3B與3C為變化實(shí)施例的部分剖面圖，所述變化實(shí)施例將等離子體產(chǎn)生器合并于氣體傳送組件360內(nèi)側(cè)。如圖3A中所示，在圖:3B中所示的等離子體產(chǎn)生容積370A包含電極374，電極374夾置于絕緣材料377間，且該電極374與外壁365的內(nèi)側(cè)382分隔。然而，電極374的暴露表面包含傾斜部分390，傾斜部分390面對在外壁365內(nèi)側(cè)382上的傾斜部分388。傾斜部分390與388的傾斜角度設(shè)計(jì)成用以建立其間的不同距離，以于電極 374與氣體碗362電性偏壓時(shí)，促進(jìn)等離子體的形成。此外，電極374可包含孔381，導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生容積370A的蝕刻氣體可經(jīng)由孔381抵達(dá)電極374的另一側(cè)。
圖3C繪示在氣體傳送組件360中所提供的等離子體產(chǎn)生器的另一實(shí)施例。如所示，連接至RF功率源375的電極376包含穿孔392，穿孔392連接至第一入口端口 306。在操作的邊緣處理模式中，工藝氣體經(jīng)由電極376內(nèi)側(cè)的穿孔392傳送至等離子體產(chǎn)生容積 370A中。同時(shí)，氣體碗362可接地或施以DC或AC偏壓，進(jìn)而使RF功率激發(fā)蝕刻氣體，該 RF功率提供至電極376，所述蝕刻氣體存在于等離子體產(chǎn)生容積370A中。
雖然在圖3A-3C中的例示說明了多種合并于氣體傳送組件中的等離子體產(chǎn)生器， 下述其它實(shí)施例也可將等離子體產(chǎn)生器設(shè)置在氣體傳送組件的外側(cè)位置。
圖4A為腔室系統(tǒng)400的部分剖面圖，該腔室系統(tǒng)400的等離子體產(chǎn)生器與支撐組件周邊區(qū)域相鄰。腔室系統(tǒng)400包含工藝腔室402，工藝腔室402經(jīng)由第一入口端口 406連接至蝕刻氣體源404且經(jīng)由第二入口端口 410連接至清潔氣體源408。第一與第二入口端口 406與410穿過蓋組件420而形成，蓋組件420支撐于工藝腔室402的側(cè)壁415上。側(cè)壁415還包含襯墊422的組件，工藝腔室402的處理容積416則可通過襯墊422利用真空泵(未顯示)進(jìn)行抽空。氣體傳送組件430于支撐底座432上方連接至蓋組件420內(nèi)側(cè)， 基板434可放置于支撐底座432上以進(jìn)行邊緣蝕刻。
氣體傳送組件430包含氣體碗442，氣體碗442具有外壁444、內(nèi)壁446與底部448。 氣體碗442連接至可開關(guān)功率源443。底部448的形狀可建構(gòu)成大致依循基板434的輪廓。 氣體碗442包含第一氣體分布路線以及第二氣體分布路線，第一氣體分布路線連接至第一入口端口 406，第二氣體分布路線連接至第二入口端口 410。
第一氣體分布路線包含空間450A以及數(shù)個(gè)狹縫452，空間450A部分界定于外壁 444、內(nèi)壁446與底部448之間，數(shù)個(gè)狹縫452穿過底部448邊緣區(qū)域而形成且與空間450A 相連。
第二氣體分布路線包含氣體導(dǎo)管450B，內(nèi)壁446圍繞所述氣體導(dǎo)管450B，且所述氣體導(dǎo)管450B具有末端，所述末端開通于約在處理容積416的中央?yún)^(qū)域。
等離子體產(chǎn)生器包含電極460，電極460夾置于絕緣材料462之間，絕緣材料462 與氣體碗442的外壁444相鄰。電極460則連接至RF功率源464，并且電極460包含斜端466，所述斜端466設(shè)置為靠近外壁444與支撐底座432周邊部分。
在操作的蝕刻模式中，蝕刻氣體源404提供蝕刻氣體，所述蝕刻氣體經(jīng)由第一入口端口 406流入空間450A，且之后經(jīng)過狹縫452進(jìn)入處理容積416的周邊區(qū)域中，其中處理容積416的周邊區(qū)域?yàn)殡姌O460的斜端466所在之處。同時(shí)，氣體碗442與支撐底座432 接地或施以DC或AC偏壓，進(jìn)而使供至電極460的RF功率激發(fā)蝕刻氣體，所述蝕刻氣體存在于斜端466、支撐底座432與氣體碗442之間。進(jìn)而在基板434的邊緣區(qū)域附近形成等離子體相的蝕刻劑。
為了防止蝕刻劑朝基板434的中央?yún)^(qū)域擴(kuò)散，清潔氣體源408提供惰性氣體，沿氣體導(dǎo)管450B傳送所述惰性氣體，且惰性氣體在基板434的上表面上從中央?yún)^(qū)域徑向地流向周邊邊緣區(qū)域。惰性氣體的徑向流動能將蝕刻劑的作用區(qū)域限制在基板434的周邊區(qū)域。
圖4B繪示圖4A所示實(shí)施例的不同實(shí)現(xiàn)方式的部分剖面圖。圖4B的實(shí)施例與圖 4A相似，除了圖4B不具有清潔氣體源408(圖4A)。因此，在氣體碗442中不需狹縫452。 相反地，蝕刻氣體源404經(jīng)由入口端口 410連接至氣體導(dǎo)管450B。在蝕刻處理期間，蝕刻氣體源404提供蝕刻氣體，所述蝕刻氣體經(jīng)由氣體導(dǎo)管450B進(jìn)入處理容積416，且蝕刻氣體在基板434的上表面上從中央?yún)^(qū)域徑向地流向周邊邊緣區(qū)域。同時(shí)，氣體碗442與支撐底座 432接地或以AC或DC電壓進(jìn)行偏壓，進(jìn)而使供至電極460的RF功率激發(fā)蝕刻氣體，所述蝕刻氣體存在于電極460的斜端部分466、支撐底座432與氣體碗442之間。進(jìn)而在基板434 的邊緣區(qū)域處形成等離子體相的蝕刻劑。由于蝕刻氣體的徑向流動，故可防止等離子體相的蝕刻劑從基板434的周邊區(qū)域朝中央?yún)^(qū)域擴(kuò)散。
圖4C繪示圖4A所示實(shí)施例的又一不同實(shí)現(xiàn)方式的部分剖面圖。不同于具有斜端部分的電極，于圖4C所示的實(shí)施例則是將RF功率源464連接至具有筆直端472的電極470。 此外，所提供的氣體傳送組件480包含空間482A，所述空間482A界定于上方板484與下方板486之間。在蝕刻期間，來自蝕刻氣體源404的蝕刻氣體經(jīng)由第一入口端口 406并穿過上方板484所形成的開口 488流入空間482A中，且之后經(jīng)由間隙490從空間482A流入處理容積416的周邊區(qū)域，所述間隙490在上方與下方板484與486的周邊末端部分492與 494間提供。同時(shí)，支撐底座432與氣體傳送組件480也可接地或施以DC或AC偏壓，進(jìn)而使供至電極470的RF功率激發(fā)蝕刻氣體，所述蝕刻氣體存在于電極470的筆直端472、末端部分492與494以及支撐底座432的周邊區(qū)域之間。為了促進(jìn)等離子體的形成，末端部分 494也可形成傾斜部分496，所述傾斜部分496在靠近電極470的筆直端472處傾斜。于此情況下，等離子體相的蝕刻劑則在處理容積416的周邊區(qū)域處形成，以蝕刻基板434的邊緣區(qū)域。
為了防止蝕刻劑朝基板434的中央?yún)^(qū)域擴(kuò)散，清潔氣體源408提供惰性氣體，惰性氣體經(jīng)由第二入口端口 410以及直孔498進(jìn)入處理容積416的中央?yún)^(qū)域，所述直孔498穿過上方板與下方板484、486而形成，之后惰性氣體在基板434的上表面上從中央?yún)^(qū)域徑向地流向周邊區(qū)域。惰性氣體的徑向流動能將蝕刻劑的作用區(qū)域限制在基板434的周邊區(qū)域。
如上述，此所提供的裝置與方法因而能對基板邊緣區(qū)域進(jìn)行處理，例如在不使用遮蔽環(huán)的情況下，以有效方式蝕刻基板邊緣區(qū)域上的沉積膜。
前述用以處理邊緣區(qū)域的裝置與方法可于獨(dú)立邊緣工藝腔室中使用，其中該獨(dú)立邊緣工藝腔室與能處理整片基板的工藝腔室合并，或與其它腔室(例如加載鎖定腔室)合并。
盡管上文已揭示本發(fā)明的部分實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，也可獲致本發(fā)明其它或進(jìn)一步的實(shí)施例，且其范圍如下述權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種適于在基板邊緣區(qū)域進(jìn)行蝕刻的裝置，所述裝置包含腔室主體，所述腔室主體界定處理容積；基板支撐件，所述基板支撐件設(shè)置在所述處理容積內(nèi)側(cè)，且所述基板支撐件具有基板支撐表面；等離子體產(chǎn)生器，所述等離子體產(chǎn)生器將等離子體相的蝕刻劑提供至所述基板支撐表面的周邊區(qū)域；以及氣體傳送組件，所述氣體傳送組件連接至氣體源，其中所述氣體傳送組件被配置為在所述基板支撐表面上產(chǎn)生徑向氣流，所述徑向氣流從所述基板支撐表面的約中央?yún)^(qū)域朝向所述基板支撐表面的周邊區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述等離子體產(chǎn)生器包含位于所述腔室主體外部的遠(yuǎn)程等離子體源。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述氣體傳送組件被進(jìn)一步配置為使所述蝕刻劑從所述遠(yuǎn)程等離子體源流動到所述基板支撐表面的周邊區(qū)域。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述氣體傳送組件包含連接至腔室蓋的氣體碗，所述氣體碗包含外壁；內(nèi)壁；以及面對所述基板支撐表面的底部，其中所述底部的邊緣區(qū)域具有多個(gè)狹縫，所述多個(gè)狹縫被配置為將來自所述等離子體產(chǎn)生器的蝕刻劑傳送至所述基板支撐表面的周邊區(qū)域，所述底部的中央?yún)^(qū)域處的開口和所述內(nèi)壁界定導(dǎo)管，所述導(dǎo)管連接至所述氣體源，并在所述基板支撐表面上傳送所述徑向氣流。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述多個(gè)狹縫向外呈角度，以避免氣流流向所述基板支撐表面的中央?yún)^(qū)域。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述氣體碗的底部為氣體分布板，所述氣體分布板被配置為跨越所述基板支撐件均勻分布工藝氣體。
全文摘要
本發(fā)明包含用以在基板邊緣區(qū)域進(jìn)行蝕刻的裝置與方法。于一實(shí)施例中，該裝置包含腔室主體、基板支撐件、等離子體產(chǎn)生器以及氣體傳送組件，該腔室主體具有處理容積；該基板支撐件設(shè)置在該處理容積內(nèi)側(cè)，且該基板支撐件具有基板支撐表面；該等離子體產(chǎn)生器連接至該腔室，將等離子體相的蝕刻劑提供至該基板支撐表面的周邊區(qū)域；以及該氣體傳送組件連接至氣體源，以在該基板支撐表面上產(chǎn)生徑向氣流，所述徑向氣流從該基板支撐表面的約中央?yún)^(qū)域朝向該基板支撐表面的周邊區(qū)域。
文檔編號H01J37/32GK102543798SQ20121002429
公開日2012年7月4日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者加內(nèi)什·巴拉薩布拉曼尼恩, 卡?？恕べZ納基拉曼, 周建華, 戴爾·R·杜波依斯, 托馬斯·諾瓦克, 秋·錢, 穆罕默德·阿尤布, 約瑟夫·C·沃納, 維斯韋斯瓦倫·西瓦拉瑪克里施南, 金義勇, 阿希什·沙, 阿米爾·阿拉-巴提亞, 馬克·A·福多爾 申請人:應(yīng)用材料公司