[發明專利]混合特征蝕刻和倒角蝕刻的系統

有效

• 申請號: 201410335866.8
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104299889B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 安德列亞斯·費希爾;約翰·霍蘭
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01J37/32
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 李獻忠

技術領域

本發明涉及等離子體處理，更具體地涉及混合特征蝕刻和倒角(bevel)蝕刻的系統。

背景技術

在半導體產品的制造中，襯底(例如，半導體晶片)通過相繼沉積、蝕刻和拋光各種層而被處理從而創建半導體器件。等離子體以及更具體的等離子體增強蝕刻和沉積往往在這些處理步驟中被采用。

針對給定晶片，在襯底的外緣有環形區域(稱為倒角區域)，在該區域發生材料沉積且所述材料需要被移除以便降低后續工藝步驟上的缺陷和污染風險。例如，在膜沉積工藝過程中以及在蝕刻工藝過程中，有機材料和無機材料的沉積往往累積在倒角區域中(例如，尤其是在晶片的恰好倒角處)。由于晶片倒角的曲率，被沉積在倒角區域的膜往往有大量的內在機械應力。如果不通過后續的處理步驟去除沉積物，則應力會在膜堆層中累積。結果，所沉積材料中的一些會剝落并造成在該襯底上形成的器件上的缺陷，在這種情況下，襯底上的成品率會受到不良影響的程度達若干個百分比。

為了降低和/或最小化這種環形邊緣區域中的沉積材料剝落以及較低的器件成品率的可能性，半導體器件制造者在器件形成處理步驟(比如特征蝕刻步驟或材料沉積步驟)之間穿插一或多個倒角蝕刻步驟。

在本公開中，采用蝕刻來討論各種實施例，但應當理解本發明的實施方式也可方便地應用于沉積工藝。關于蝕刻，舉例來說，倒角蝕刻步驟可與器件形成蝕刻步驟(亦稱為“特征蝕刻”或“特征刻蝕”步驟)相互穿插。在典型的倒角蝕刻步驟中，不用等離子體處理襯底的器件形成區域(本文稱為“特征區域”)。而是采用倒角蝕刻裝置以在襯底的邊緣附近形成環形等離子體從而蝕刻掉襯底的外緣處所累積的材料中的一些或全部。通過將一或多個倒角蝕刻步驟穿插到器件制造工藝中，在前述環形邊緣區域中所累積的沉積物的不適當的積聚物被移除。因此，在襯底的環形邊緣區域中所累積的沉積物中的一些會剝落的可能性大大降低，從而導致器件成品率提高。

在過去，特征蝕刻(即蝕刻以在襯底上形成電子特征)和倒角蝕刻使用不同的等離子體處理室執行。這使多群集工具的使用成為必要，所述多群集工具具有多室和/或多等離子體處理系統以及復雜的和/或耗時的襯底轉移步驟以移動襯底進出不同的室，從而在一些特征蝕刻步驟或沉積步驟(如果有沉積工藝)之間執行前述倒角蝕刻步驟。

就有關半導體產品的制造的大多數技術領域而言，不斷的創新和改進被需要以降低半導體制造的成本和/或時間和/或復雜度。本發明涉及用于在相同的室中執行特征蝕刻或倒角蝕刻的新穎的混合特征/倒角等離子體蝕刻系統。

發明內容

在一實施方式中，本發明涉及一種具有用于使用等離子體處理襯底的至少等離子體處理室的等離子體處理系統，所述襯底具有至少中心區域和倒角邊緣區域。所述等離子體處理系統包括被配置用于在處理過程中支撐襯底的下電極。所述等離子體處理系統還包括上電極和用于在至少第一處理狀態和第二處理狀態下操作所述等離子體處理系統的控制邏輯塊。所述控制邏輯塊使所述等離子體在所述第一處理狀態期間存在于所述襯底的所述中心區域上方以在所述第一處理狀態期間至少執行所述中心區域的等離子體處理。所述控制邏輯塊使所述等離子體在所述第二處理狀態期間不存在于所述襯底的所述中心區域上方但存在于所述倒角邊緣區域附近以在所述第二處理狀態期間至少執行所述倒角邊緣區域的等離子體處理。所述控制邏輯塊進一步使所述上電極在所述第二處理狀態期間處于RF浮動(floating)狀態。所述襯底在所述第一處理狀態和所述第二處理狀態二者期間被置于所述下電極的表面上。

在另一實施方式中，本發明涉及一種具有用于使用等離子體處理襯底的至少等離子體處理室的等離子體處理系統，所述襯底具有至少中心區域和倒角邊緣區域。所述等離子體處理系統包括被配置用于在處理過程中支撐襯底的下電極。所述等離子體處理系統還包括上電極和用于在至少第一處理狀態和第二處理狀態下操作所述等離子體處理系統的控制邏輯塊。所述控制電路使所述上電極沿著與所述室的室中心軸平行的方向移動從而使所述上電極的下表面和所述襯底的上表面之間的間隙在所述第二處理狀態期間窄于在所述第一處理狀態期間存在的在所述上電極的所述下表面和所述襯底的所述上表面之間的間隙。所述控制電路進一步在所述上電極的狀態在所述第一處理狀態期間不是RF浮動狀態時將所述上電極的所述狀態切換到所述第二處理狀態期間的所述RF浮動狀態。所述襯底在所述第一處理狀態和所述第二處理狀態二者期間被置于所述下電極的表面上。

附圖說明

在附圖中，通過實施例的方式而不是限制的方式闡明本發明且其中類同的附圖標記指代類似的元素，且其中：