[發明專利]用于處理隔離的襯底邊緣區域的方法和設備

無效

• 申請號: 200680034408.4
• 申請日: 2006-08-17
• 公開（公告）號: CN101268542A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 喬爾·B·貝利;喬納森·多昂;保羅·F·福德哈森;約翰尼·D·奧爾蒂斯;邁克爾·D·羅賓斯
• 申請（專利權）人: 美國阿可利技術有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;G03F7/16;H01L21/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐江華;王珍仙

技術領域

本發明涉及用于處理襯底的邊緣區域的方法和設備，而更具體涉及在與襯底的其余部分隔離的情況下用于干法化學處理襯底的邊緣部分的方法和設備。

背景技術

在制造集成電路的過程中，硅襯底晶片接受大量處理，包括，電介質、金屬和其他材料的沉積和蝕刻。在制造過程的不同階段中，有必要“清潔”晶片的邊緣區域以去除包括晶片處理中所致形成的顆粒在內的不需要的薄膜和雜質。這包括在近邊緣頂表面(主要加工側)、近邊緣背表面和晶片的邊緣(包括頂斜面、頂部和底斜面)上形成的薄膜和雜質(在下文中，以“邊緣區域”總體上表示近邊緣頂表面、近邊緣底表面和邊緣的單獨部分或它們的組合)。希望去除薄膜和雜質以防止微粒移入晶片的器件部分中的可能性。雜質顆粒在晶片的處理、加工過程中，和由于膜應力的“剝落”作用而形成。

以經濟有效的方式處理并去除邊緣區域的薄膜和雜質，而不影響包含處理中的器件的晶片的其余部分是一個挑戰。當使用可對晶片的處理中器件部分產生不利影響的化學物和工藝時，這一挑戰更為嚴峻。

通常，存在不同的已知選擇以去除膜和雜質。蝕刻可在濕或干的處理環境中進行。濕法化學蝕刻是指，采用液體化學蝕刻劑接觸晶片表面。當例如攪動的液體或噴霧流過襯底表面時材料被去除。干法蝕刻通常是指采用氣態等離子體接觸襯底表面。

濕法化學蝕刻廣泛用于晶片處理。在濕法化學蝕刻中，處于液態或氣態的化學反應物通過擴散傳輸到反應表面，化學反應在該表面進行，而該表面產生的產物被去除。不過，化學蝕刻有其局限性，而且并非適應于所有應用中。困難的是，將濕法化學蝕刻僅局限于晶片的近邊緣。進一步地，蝕刻材料組分可移入晶片表面上的蝕刻的或部分蝕刻的開放部分。而且，濕法蝕刻可能導致不完全的或不均勻的蝕刻，并且為各向同性的，從而導致不精確的蝕刻。此外，濕法蝕刻需要在各處理步驟之間重復干燥晶片，因而增加了處理的時間和成本。消耗品的成本和不希望的耗水量也是濕法處理的問題。

通常指等離子體輔助蝕刻的干法蝕刻指在低壓放電形式中使用等離子體的幾項技術。干法蝕刻等離子體方法包括等離子體蝕刻、活性離子蝕刻(RIE)、濺射蝕刻、活性離子束蝕刻和其他基于等離子體的蝕刻方法。當將足夠強的電場(或電磁場)施加于氣體而使氣體分解并電離時形成等離子體。為此原因，等離子體為完全或部分電離的氣體。

不過，干法的基于等離子體的蝕刻有其自身的局限性和問題。這包括難以僅對晶片的一部分，例如晶片邊緣區域，進行處理。擴散效應在低操作壓力下為主導，從而難以控制晶片上的暴露位置。進一步地，用于這些處理的裝備的開銷沉重，其中需要真空腔和泵設備。真空的要求還可能降低生產量并增加裝備和操作成本。離子導致的晶片損壞也是問題。等離子體的電荷差還可能導致對晶片上器件的靜電損壞。

處理襯底邊緣的困難之處在于，限制活性反應化學物、副產物和雜質從進行處理的邊緣區域移至遠離邊緣的非處理區域的能力。即使少量(基于十億分之幾的測量)雜質也可對最終產品產生顯著影響。

除了濕法化學處理和干法等離子體類的處理之外，已使用研磨拋光方法用于處理晶片邊緣的斜面和頂部區域。不過，這些方法本身并不清潔且易于導致微粒污染以及隨后在襯底中形成的缺陷。這樣有必要采取額外清潔的后處理步驟而進行。采用研磨方法的另一問題是在處理后留下的表面下的損傷。這種損傷由于處理而在襯底的Si晶體結構中形成，并在后續處理過程中可具有不利影響。

其他邊緣區域處理系統受限于處理區域的控制，并可導致可能捕獲顆粒并引起缺陷的邊緣區域形貌。此外，一些這樣的系統需要昂貴的消耗性化學品并產生大量的有害廢料。

因此，上述方法和系統中的每一種均具有自身的局限性和問題，限制了其對于特定應用的適用性，特別是在需要從晶片邊緣區域清除膜或雜質并將晶片的其余部分隔離于所述處理的情況下。需要一種設備和方法，用于處理襯底的邊緣區域，其中避免了采用濕法化學方法、干法離子等離子體方法和研磨法處理晶片邊緣區域時的固有問題。重要的是，所述方法和設備有效、經濟、而且不會導致損傷或在晶片上執行必須的額外處理步驟。重要的是，所述方法和設備工作于非真空狀態(大致在大氣壓下)，從而降低了與基于真空的系統相關的成本。

發明內容