專利名稱：防止/減少基片背面聚合物沉積的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基片微加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基片微加工過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法和裝置。
背景技術(shù)：
基片的微加工是一種為大家所熟知的技術(shù)，其被廣泛用于制造例如半導(dǎo)體、平板顯示器、發(fā)光二極體(LED)、太陽(yáng)能電池等器件?；奈⒓庸ねǔＴ谡婵仗幚硎抑羞M(jìn)行，利用真空處理室進(jìn)行的兩種最常用的工藝處理包括對(duì)放置于其內(nèi)的基片作化學(xué)氣相沉積處理和和刻蝕處理。
例如，在利用真空處理室進(jìn)行氧化物刻蝕的工藝中，被刻蝕的基片一般包括底層、待刻蝕的氧化物層以及在該氧化物層頂上形成的光敏抗蝕膠。該氧化物層可以是Si02、 BPSG、PSG.中的一種，或者其他的氧化物材料。該底層可以是Si、 TiN、硅化物或者其他的底層材料或者基片材料。在處理基片期間，在真空處理室表面上可能會(huì)發(fā)生不希望出現(xiàn)的聚合物沉積。例如，在氧化物刻蝕時(shí)，處理室可能被加熱到80。C以上，此時(shí)，CF3會(huì)反應(yīng)形成CF2和HF，而CF2的形成會(huì)導(dǎo)致真空處理室表面上聚合物沉積的增加。比如，會(huì)在處理室的基片支座和聚焦環(huán)上沉積和聚集產(chǎn)生聚合物。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)真空處理室內(nèi)的一部分的截面圖。請(qǐng)參閱圖1所示，真空處理室(未圖示)內(nèi)包括基片支座2，比如靜電夾盤，用于固定支持基片3，當(dāng)然也可以采用其它的基片支座?；?放置并固定于基片支座2上方。通常，為防止工藝處理過(guò)程中等離子體對(duì)基片支座2產(chǎn)生腐蝕作用而降低基片支座2的使用壽命并同時(shí)會(huì)在基片支座2上產(chǎn)生聚合沉積物，通常會(huì)使基片支座2的直徑略小于基片3的直徑，使基片3完全覆蓋住基片支座2?；?外圍由一包圍環(huán)4所包圍，用于4是高整個(gè)基片的表面的刻蝕速率的均勻性，特別是提高基片3邊緣的刻蝕速率的均勻性。包圍環(huán)4外圍可選擇地進(jìn)一步設(shè)置有聚焦環(huán)1。由于存在制造公差和熱膨脹的需要,通過(guò)在基片3的外邊緣與與包圍環(huán)4之間會(huì)形成一非常窄的第一間隙7b;在基片3的背面與包圍環(huán)4的上表面之間形成一非常窄的第二間隙7a。.在基片處理過(guò)程中，處理氣體和易揮發(fā)性的反應(yīng)副產(chǎn)物可能會(huì)漂移到第一間隙7b中，在對(duì)放置在基片支座2上方的多片基片3經(jīng)過(guò)連續(xù)多次工藝處理后，會(huì)有不希望的聚合物漸漸地沉積在第一間隙7b中，并逐漸延伸進(jìn)第二間隙7b處(即，基片3的背面)，從而在第一間隙7b和第二間隙7a處堆積起聚合物沉積物；再者，在基片處理過(guò)程中，聚合物前體也有可能會(huì)進(jìn)入第一間隙7b和/或第二間隙7a，從而也會(huì)慢慢地在里面形成聚合物沉積物。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這些聚合物沉積物會(huì)從所沉積的表面處剝落，變成雜質(zhì)顆粒，不僅會(huì)污染靜電夾盤等基片支座，使靜電夾盤工作失效或效果變差，而且也會(huì)進(jìn)一步污染被處理基片上的器件，產(chǎn)生生產(chǎn)缺陷。因而，每隔若干小時(shí)的連續(xù)工作后，基片支座2、包圍環(huán)4、聚焦環(huán)1以及整個(gè)真空反應(yīng)室就必須被清洗?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的清洗方法是，將氧氣注入到真空處理室中，點(diǎn)燃等離子體，使氧氣與沉積的聚合物發(fā)生反應(yīng)，用這種方法進(jìn)行清潔，從而達(dá)到處理室的氧氣侵蝕性清潔。但是這種方法增加了處理基片的操作時(shí)間，降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)率。另外，氧氣侵蝕性清潔也縮短了處理室中零部件(如基片支座2、包圍環(huán)4、聚焦環(huán)l)的壽命。
現(xiàn)有技術(shù)中，也公開了采用額外的部件來(lái)防止/減少聚合物的沉積，如中國(guó)專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00710153279.7)公開了一種可調(diào)的RF連接環(huán)，用于減少基片與處理室腔壁之間的縫隙中的聚合物沉積，其雖然可以減少基片邊緣的聚合物沉積，但是無(wú)法減少基片背面的聚合物沉積。
此外，美國(guó)專利No.6281144公開了 一種在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中利用從基片邊緣的背面向外吹送惰性氣體(比如氬氣、氦氣或者氮?dú)?來(lái)防止在基片背面沉積聚合物的方法，但是這種方法會(huì)將反應(yīng)過(guò)程中靠近基片邊緣部分的反應(yīng)氣體沖淡/稀釋(dilute),從而使得基片邊緣部分的處理工藝受到影響，進(jìn)而影響了基片邊緣區(qū)域的半導(dǎo)體器件質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種在刻蝕過(guò)程中能夠有效防止/減少基片背面產(chǎn)生沉積聚合物、確保反應(yīng)過(guò)程中基片邊緣的質(zhì)量、過(guò)程簡(jiǎn)單方便、工作性能穩(wěn)定可靠的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，在本發(fā)明的第一種實(shí)施方案中，提供了一種刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法，包括通入反應(yīng)氣體對(duì)該基片進(jìn)行刻蝕處理，，其主要特點(diǎn)是，將反應(yīng)氣體的一部分重定向作為輔助氣體，該輔助氣體沿該基片的背面吹送，防止/減少在基片背面產(chǎn)生聚合物沉積。
采用了本發(fā)明的方法，由于其將輔助氣體即反應(yīng)氣體或含有反應(yīng)氣體的氣流直接吹送至基片背面，尤其采用從所述背面的中心向四周呈放射狀吹送的方式，從而能夠通過(guò)避免聚合物前體向基片背面擴(kuò)散而有效的防止/減少了聚合物在基片背面的沉積，同時(shí)由于該吹送的輔助氣體本身也是反應(yīng)氣體或者絕大部分是反應(yīng)氣體，從而使得基片邊緣部分的反應(yīng)氣體濃度不會(huì)受到顯著影響，確保了基片邊緣區(qū)域的充分反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)混合進(jìn)入的適量的稀釋氣體，靈活調(diào)節(jié)基片上蝕刻的速率及補(bǔ)償由于其它原因所造成的基片的非均勻性差異，保證了基片邊緣區(qū)域的半導(dǎo)體器件質(zhì)量，并達(dá)到了較為理想的效果，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛，為集成電路工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)真空處理室內(nèi)的一部分的截面圖。
圖2為本發(fā)明的刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法的工作原理示意圖。圖3為本發(fā)明的刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法另外一種實(shí)施方式示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
圖2為本發(fā)明的刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法的工作原理示意圖。為了方便說(shuō)明本發(fā)明，使圖2的圖示與標(biāo)號(hào)大部分與圖1相同，除了本發(fā)明與圖1所示中不同的發(fā)明之處。如圖2所示，真空處理室(未圖示)內(nèi)包括基片支座2，比如,爭(zhēng)電夾盤，用于固定支持基片3,當(dāng)然也可以釆用其它的基片支座，比如機(jī)械支座?；?放置并固定于基片支座2上方?；ё?的直徑略小于基片3的直徑，j吏基片3完全覆蓋住基片支座2?；?外圍由一包圍環(huán)4所包圍，用于提高整個(gè)基片的表面的刻蝕速率的均勻性。包圍環(huán)4外圍可選擇地進(jìn)一步設(shè)置有聚焦環(huán)1。應(yīng)當(dāng)理解，圖2所示的真空處理室中顯示包圍環(huán)4和聚焦環(huán)1共同設(shè)置于基片支座2周圍僅僅是一種示意圖，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，真空處理室中也可以俟設(shè)置一個(gè)包圍環(huán)4或一個(gè)聚焦環(huán)1。由于存在制造公差和熱膨脹的需要，通過(guò)在基片3的外邊緣3a與與包圍環(huán)4的第一內(nèi)表面4a之間會(huì)形成一非常窄的第一間隙7b;在基片3的背面3b與包圍環(huán)4的第二內(nèi)表面4b之間形成一非常窄的第二間隙7a。
為了防止/減少該刻蝕過(guò)程中基片3背面聚合物的沉積，本發(fā)明采用的方法是，在基片處理過(guò)程中，沿基片3的底表面3a和外邊緣3a與包圍環(huán)4內(nèi)表面所形成的間隙7a、 7b向外持續(xù)地或間隙地吹送一輔助氣體5，優(yōu)選的，該輔助氣體5是與反應(yīng)氣體成分一樣的氣體，通過(guò)防止形成聚合物前體(polymer precursor)進(jìn)入到基片3背面，并同時(shí)阻止揮發(fā)性的反應(yīng)副產(chǎn)物進(jìn)入基片3背面，從而防止/減少該刻蝕過(guò)程中基片3背面聚合物的沉積。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中的輔助氣體也可以不完全與反應(yīng)氣體的成份一模一樣，而是一種非
6常接近反應(yīng)氣體成份的混合氣體。例如，通過(guò)向反應(yīng)氣體內(nèi)混合一些緩沖氣體(buffer gas)，如，Ar;或者，混合一些活性氣體，例如，02。通過(guò)這些混合氣體的微調(diào)，可以改變刻獨(dú)速率和刻蝕輪廓，由此彌補(bǔ)反應(yīng)過(guò)程中由其他因素導(dǎo)致的刻蝕不均一。
具體而言，較佳地，該由反應(yīng)氣體組成的輔助氣體中還可以混合有稀釋氣體。其中稀釋氣體的含量很小，即輔助氣體的絕大部分還是反應(yīng)氣體。
1) 所述的稀釋氣體可以為惰性氣體或者活性氣體，該惰性氣體可以為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氮?dú)饣蛘咂渌线m的惰性氣體，從而可以適當(dāng)改變基片3邊緣的反應(yīng)氣體的濃度，從而靈活調(diào)節(jié)(加快或減慢)基片3上蝕刻的速率；
2) 該活性氣體可以為氧氣或者其它合適的活性氣體，從而可以進(jìn)行侵蝕而補(bǔ)償由于其它原因所造成的基片3的非均勻性差異。
因此，通過(guò)混合進(jìn)入的稀釋氣體的種類和比例的不同，可以靈活調(diào)節(jié)(tuning)基片3上蝕刻的速率，而且也可以補(bǔ)償由于其它原因所造成的基片3的非均勻性差異。
如圖2所示，在具體實(shí)施過(guò)程中，在基片支座2的適當(dāng)位置處設(shè)置氣體通道9使之與間隙7a、 7b相連接，輔助氣體源13通過(guò)控制器11 (比如，質(zhì)量流量控制器(MFC))與氣體通道9相連接向間隙7a、 7b提供輔助氣體。輔助氣體源13與反應(yīng)氣體源15分別設(shè)置，這種設(shè)置可以方便單獨(dú)控制輔助氣體源13與反應(yīng)氣體源15的輸入和流量。并且，輔助氣體源15還可以進(jìn)一步與緩沖氣體(buffer gas)源17混合，混合后再作為輔助氣體通入真空處理室內(nèi)。
如圖3所示，作為本發(fā)明的另外一種實(shí)施方式，也可以將輸入到真空處理室內(nèi)的反應(yīng)氣體源15的一部分(例如很少的一部分反應(yīng)氣體)通過(guò)閥19經(jīng)過(guò)重定向(redirected)與一分支氣體管道21相連接，再與控制器11相連接而作為輔助氣體，使其沿基片3背面靠近基片3邊緣處(即，沿間隙7b和7a)向外吹送出來(lái)?？蛇x地，緩沖氣體(buffer gas)源17還可以與氣體管道21相連接用于提供緩沖氣體(buffer gas)。
所述的輔助氣體的流速可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要依據(jù)可能沉積的聚合物的分子大小和輔助氣體本身的分子大小而定， 一般對(duì)于小分子沉積物，所述的輔助氣體的流速可以適當(dāng)i也小，比:fe,所述的4翁助氣體流速可以為2 ~ 7sccm( Standard Cubic Centimeter per Minute,每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升)，當(dāng)出現(xiàn)的是大分子沉積物，所述的輔助氣體的流速需要適當(dāng)增大。
較佳地，所述輔助氣體從所述背面的中心向四周呈放射狀吹送。也就是說(shuō)，通入真空處理室1的反應(yīng)氣體5，其中一部分經(jīng)過(guò)重定向后從基片3背面的中心向四周呈放射狀吹送，或者另外直接通入的反應(yīng)氣體5作為輔助氣體從基片3背面的中心向四周呈放射狀吹送，從而避免聚合物前體向基片3背面擴(kuò)散來(lái)防止/減少基片3背面聚合物的沉積。為了提高吹送效果，可以在基片支座2的與基片3接觸的上表面上從對(duì)應(yīng)基片3的中心的位置開始設(shè)置朝向四周呈放射狀分布的凹槽，輔助氣體沿凹槽向外吹送，從而有效防止聚合物前體向基片3背面擴(kuò)散。同樣原理本發(fā)明中的輔助氣體也可以從靜電夾盤(electrostatic chuck)中流出。只要輔助氣體的流動(dòng)能防止或減少在晶圓背面或側(cè)面的擴(kuò)散沉積，并且該輔助氣體包含反應(yīng)氣體或與反應(yīng)氣體類似的氣體就符合本發(fā)明思路。與反應(yīng)氣體類似的氣體是指在等離子腔中能與反應(yīng)氣體實(shí)現(xiàn)類似的刻蝕功能的氣體或氣體混合物。由于反應(yīng)氣體是根據(jù)刻蝕目標(biāo)物質(zhì)來(lái)選
擇的，而且反應(yīng)氣體的成分根據(jù)刻蝕需要可以有不同配比，氣體成分和配比選擇是業(yè)內(nèi)一般技藝人士均知的技術(shù)且與本發(fā)明主題關(guān)系不大，所以此處不再例舉。
由此，本發(fā)明提供了一種防止/減少基片背面聚合物沉積的方法和裝置，其可以實(shí)現(xiàn)
a) 采用將反應(yīng)氣體5的一部分或接近反應(yīng)氣體5的混合氣體作為輔助氣體，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用惰性氣體或氧氣作為輔助氣體的方法，從而以反應(yīng)氣體5或接近反應(yīng)氣體5的混合氣體的氣流直接吹送至基片3背面，優(yōu)選地，采用從所述背面的中心向四周呈放射狀吹送的方式，從而能夠通過(guò)避免聚合物前體向基片3背面擴(kuò)散而有效地防止/減少了聚合物在基片3背面的沉積；
b) 同時(shí)由于該吹送的輔助氣體本身也是反應(yīng)氣體5或者接近反應(yīng)氣體的混合氣體，從而使得基片3邊緣部分的反應(yīng)氣體濃度不會(huì)受到顯著影響，確保了基片3邊緣區(qū)域的反應(yīng)條件不會(huì)受該輔助氣體吹送的影響；
c) 并且通過(guò)向反應(yīng)氣體內(nèi)適當(dāng)?shù)鼗旌线M(jìn)入適量的稀釋氣體或調(diào)節(jié)氣體，可以靈活調(diào)節(jié)基片3上蝕刻的速率及補(bǔ)償由于其它原因所造成的基片3表面處理的非均勻性差異，保證了基片3邊緣區(qū)域的半導(dǎo)體器件質(zhì)量，并達(dá)到了較為理想的效果。
本發(fā)明的刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛，為集成電路工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
綜上所述，本發(fā)明的刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法能夠有效防止/減少基片背面所沉積的聚合物、確保反應(yīng)過(guò)程中基片邊緣的質(zhì)量、過(guò)程簡(jiǎn)單方便、工作性能穩(wěn)定口J非。
在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
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權(quán)利要求
1、一種刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法，包括以下步驟(1)將基片放置于真空處理室中的基片支座上；(2)向真空處理室中注入反應(yīng)氣體，并使反應(yīng)氣體激勵(lì)成等離子狀態(tài)，以對(duì)該基片進(jìn)行刻蝕處理；(3)在對(duì)基片刻蝕處理過(guò)程中，從該基片邊緣或背面向等離子體處理區(qū)吹送一與反應(yīng)氣體成分相同的輔助氣體，防止/減少在基片背面產(chǎn)生聚合物沉積。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的方法，其特征在于，所述真空處理室進(jìn)一步包括設(shè)置于基片支 座外圍的包圍環(huán)，所述基片放置于真空處理室中的基片支座上并部分覆蓋所迷包圍環(huán)，所述 基片與所述包圍環(huán)之間形成間隙，所述輔助氣體沿該間隙向外吹送出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體與輔助氣體由同一反應(yīng)氣體 源提供，所述反應(yīng)氣體源一部分向真空處理室中注入反應(yīng)氣體用于刻蝕反應(yīng)，同時(shí)，反應(yīng)氣 體源另外一部分與所述間隙相連通，用于向真空處理室中注入輔助氣體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的輔助氣體中還進(jìn)一步混合一種或多 種其它氣體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的其它氣體為惰性氣體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的惰性氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪 氣、氙氣或者氮?dú)狻?br> 7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的其它氣體為活性氣體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的活性氣體為含氧氣體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所蜂輔助氣體從所述背面的中心向四周呈 放射狀吹送。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的輔助氣體流速為2~ "7sccm。
11、 一種刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法，包括以下步驟(1) 將基片放置于真空處理室中的基片支座上；(2) 向真空處理室中注入反應(yīng)氣體，并使反應(yīng)氣體激勵(lì)成等離子狀態(tài)，以對(duì)該基片進(jìn)行 刻蝕處理；(3 )在對(duì)基片刻蝕處理過(guò)程中，沿該基片邊緣的背面向等離子體處理區(qū)吹送一與反應(yīng)氣體成分接近的輔助氣體，防止/減少在基片背面產(chǎn)生聚合物沉積。
12、 一種刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的裝置，其設(shè)置于真空處理室內(nèi)，所 述裝置包括基片支座，用于放置待處理的基片，所述基片支座包括一外表面；包圍環(huán)，其圍繞基片支座而設(shè)置并放置于基片支座上，所述包圍環(huán)包括一內(nèi)表面，所述 基片支座外表面與所述包圍環(huán)內(nèi)表面之間形成一間隙；輔助氣體供應(yīng)裝置，與所述間隙相連通，當(dāng)在刻蝕過(guò)程中，沿該基片邊緣的背面向等離 子體處理區(qū)吹送該輔助氣體，防止/減少在基片背面產(chǎn)生聚合物沉積，所述輔助氣體成分與刻 蝕反應(yīng)過(guò)程中所4吏用的反應(yīng)氣體成分相同或相近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種刻蝕過(guò)程中防止/減少基片背面聚合物沉積的方法，包括將基片固定設(shè)置于真空處理室中的基片支座上、注入反應(yīng)氣體進(jìn)行刻蝕處理、將反應(yīng)氣體的一部分重定向或另外通入反應(yīng)氣體作為輔助氣體并沿基片的背面向外吹送，以防止/減少在基片背面產(chǎn)生聚合物沉積。采用該種方法能有效地防止/減少聚合物在基片背面沉積。由于該吹送的輔助氣體本身也是反應(yīng)氣體或者含有反應(yīng)氣體，從而使得基片邊緣部分的反應(yīng)氣體濃度不會(huì)受到顯著影響，確保了基片邊緣區(qū)域的刻蝕反應(yīng)效果，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101477945SQ20081020509
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者倪圖強(qiáng), 尹志堯 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司