[发明专利]等离子加工装置和方法

说明书

本申请是申请号为200480006180.9的中国发明专利申请(申请日：2004年3月4日；发明创造名称：等离子加工装置和方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及等离子加工装置和方法，其中诸如工件(将被处理的物体)蚀刻、化学蒸汽沉积(CVD)、清洗、灰化、表面改性等的不同的表面处理通过等离子化加工气体并将被等离子化的气体施加到诸如半导体晶片的工件上而进行。

背景技术

例如，半导体晶片是通过使用旋涂机等的沉积过程(薄膜形成过程)进行蚀刻过程。旋涂机是用于在半导体晶片上形成诸如绝缘薄膜和光致抗蚀剂薄膜的薄膜的装置。半导体晶片被旋转，液体材料被落到晶片的上表面(前表面)的中心部分上，这样液体材料通过离心力在整个表面上扩展。通过这样做，薄膜不仅覆盖晶片的上表面的整个表面(内侧面积)，而且覆盖上表面的外边部分和外端表面。如果允许此薄膜占据晶片的外边，这将是在诸如用于保持外边的过程总产生微粒的一个原因。此外，由于液体流的阻力的缘故，薄膜在晶片的外边上的厚度比在主要区域上更大。这不仅导致在对薄膜表面抛光时的不方便，而且导致由于剥离所导致的污染。

在根据PE-CVD和LP-CVD的沉积的情况下，薄膜厚度在薄膜的外边很少变大，但是有可能在晶片的外边在传输的过程中意外的接触时而产生裂纹，这样导致污染。

在本发明的先进LSI装置领域中，Cu/低k(Cu/1owk)是主流以实现高速操作。在此技术中，具有较高的电子迁移率的铜被用作金属布线，并且具有比SiO₂(介电常数：4)更低的介电常数的低介电薄膜被用作层间绝缘薄膜。但是，据说低介电薄膜机械强度比SiO₂小，并且因此形成在晶片的外边上的薄膜易于是在诸如CMP(化学机械抛光)的物理抛光过程中发生污染的一个原因。

这样的污染易于变成是诸如布线短路的不方便的一个原因，并且其经常导致产品产量下降。随着半导体小型化的发展，布线的厚度减小并且这样很容易受到污染的负面影响。因此，需要更为严格地限制污染的发生。

有鉴于上述，日本专利公开出版物No.H03-268419和H11-274147提出了一种所称的湿蚀刻技术，其中蚀刻液体落到形成在晶片的外边上的不需要的薄膜上，以在用于在晶片的上表面上形成薄膜的过程结束之后从其移除不需要的薄膜。

但是，根据上述的湿蚀刻技术从晶片的外边上移除薄膜的方法具有这样的不方便性：部件形成在外边上的薄膜而且形成在主区域上的薄膜由于蚀刻液体的湿度而变得脆弱，需要较大的成本来处理废液。尽管需要薄膜的外端部表面形成为倾斜结构，以在物理抛光时发散应力，薄膜的外端表面根据湿蚀刻技术变成尖边状结构，这样使得其难于获得斜坡状结构。

相比较而言，日本专利申请公开出版物No.H05-82478、H08-279494和H10-189515以及其它出版物提出了用于根据使用等离子的所谓的干蚀刻技术移除形成在晶片的外边上的薄膜的技术。

通常，等离子加工装置包括一对电极。例如在日本专利申请公开出版物No.H05-82478的图5中所示的用于蚀刻的等离子加工装置中，电介质被缠绕在一对同心电介质圆柱的每个上以提供双环形电极结构。环形间隙被形成在内和外电极之间，此环形间隙用作允许加工气体流经其的气体通道。通过在电极之间施加电场，气体通道成为加工气体被离子化的离子化空间。此离子化加工气体被吹送通道环形气体通道的整个外周。这使得其可以同时蚀刻盘形晶片的外边的整个外周。

此外，在如上述的No.H05-82478的公开文件中所显示的装置中，弯曲为C形状的管被容纳在环形槽中，所述环形槽被形成在电极单元中，并被允许以接触环形电极，然后，作为温度调节介质的制冷剂流入此管以冷却(温度调整)电极。

此外，在上述的公开出版物No.H05-82478所公开的装置中，晶片通过一对盘形夹具装置被夹持保持在前侧和后侧上。这样，晶片的前表面和后表面上的主区域被覆盖，并且晶片的外边被暴露。各夹具装置用O形环被设置在周边上。此O形环相对边界区域被挤压在晶片的前表面和后表面的主区域和外边之间。这样，提供密封，则会样等离子气体将不流到主区域。晶片的被暴露的外边与环形闭合间隙的内部相对。通过将等离子加工气体供给到此闭合的间隙中，形成在晶片的外边上的薄膜被移除。