[发明专利]从基片边缘注入处理调谐气体

说明书

背景技术

在基于半导体的器件(如集成电路或平板显示器)的制作中， 各种材料层可被交替沉积在基片表面并从基片表面蚀刻(如半导体 晶片或玻璃面板)。本领域技术人员已知，材料层的沉积和材料层 的蚀刻可由各种技术来完成，包括等离子增强沉积和蚀刻。在等离 子增强沉积或蚀刻中，基片的实际沉积或蚀刻发生在等离子处理室 的内部。在该沉积或蚀刻过程中，由合适的气源生成的等离子在基 片上沉积为材料层或者蚀刻未被蚀刻掩模保护的基片区域，留下所 需的图案。

为了保持基片中心到边缘的均匀性或者处理结果，在下一世代 器件制作中，特征尺寸不断缩减和大基片尺寸上新材料的使用，对 等离子蚀刻和等离子沉积处理器件提出了挑战。更大的基片尺寸和 更小的器件尺寸导致大量的器件靠近基片(或晶片)的边缘。这使 得控制基片边缘处的处理结果非常关键。

由于一些因素，在基片的边缘处，沉积或者蚀刻等离子的非均 匀性增加。例如，等离子蚀刻期间，由于缺乏超出基片边缘的蚀刻 副产物源，在基片边缘的蚀刻副产物浓度与基片中心处不同。较低 的蚀刻副产物浓度能够影响基片边缘处的蚀刻均匀性。另外，在基 片边缘处的基片温度不同。传统的等离子蚀刻系统通常在基片支撑 件内具有一个基片冷却机构，用于在蚀刻处理期间冷却基片以保持 基片在一定温度。有时基片边缘悬于基片支撑件外部，没有像基片 其余部分一样，接收来自该基片支撑件内的该冷却机构的同等程度 的冷却。基片边缘处的不同基片温度也能够增大基片边缘处的蚀刻 非均匀性。另外，由于基片边缘处蚀刻气体的过载，基片边缘处的 蚀刻气体浓度不同于基片其余部分的蚀刻气体浓度。该过负荷产生 的原因是：相对于基片其余部分消耗的蚀刻气体而言，基片边缘处 的蚀刻处理消耗了较少的蚀刻气体。蚀刻气体的过载也能够增大基 片边缘处的蚀刻非均匀性。由于基片边缘悬在该支撑件上方，也由 于围绕基片支撑件的边缘环(edge ring)所用的材料不同，基片边 缘处的RF耦合效应也与基片其余部分不同。不同的RF耦合效应能 够影响等离子生成效率和密度并因此能够增大基片边缘处的蚀刻 非均匀性。

虽然没有受到与等离子蚀刻处理相同因素的影响，等离子沉积 处理也显示了增大的边缘非均匀性。典型地，边缘非均匀性影响了 相距基片边缘处多达20mm到30mm。在该区域(相距基片边缘处 20mm到30mm)的等离子非均匀性使得该区域的沉积或蚀刻非均匀 性比基片其余部分更糟糕，尤其在距离基片边缘处约10mm内。糟 糕的边缘非均匀性致使距离基片边缘处约10mm内的器件不可用。

鉴于上述问题，需要一种方法和设备来提供改进的等离子处理 机制以增加基片边缘处的处理均匀性，增大半导体基片的器件成品 率。

发明内容

大体而言，本发明实施例通过提供较佳的等离子处理机制以增 加基片边缘处的处理均匀性来满足上述需要。应当注意，本发明可 以多种方式加以实施，包含处理、设备或系统。以下将叙述本发明 的多个新颖性实施例。

在一个实施例中，提供一种等离子处理室。该等离子处理室包 括一个用以容纳基片的基片支撑件。该等离子处理室还包括具有多 个限定于其中的气体通道的环形圈。该环形圈接近该基片支撑件的 外部边缘并且该环形圈与该基片支撑件耦合。该多个气体通道连接 至一个围绕该基片支撑件的边缘气体室。该边缘气体室通过多个气 体供应通道连接至一个设置在基片支撑件内并且靠近其中心的中 央气体室。

在另一个实施例中，提供一种用于等离子处理系统的调谐气体 组件。该调谐气体组件包括一个具有多个限定于其中的调谐气体通 道的多个环形圈。该环形圈接近该基片支撑件的边缘且该环形圈在 等离子处理系统内与基片支撑件耦合。该多个调谐气体通道供应调 谐气体至接近该基片支撑件的边缘。该调谐气体组件还包括一个边 缘调谐气体室，其中多个调谐气体通道连接至围绕该基片支撑件的 该边缘气体室。另外，该调谐气体组件包括一个通过多个调谐气体 供应通道设置于该基片支撑件内且靠近该基片支撑件中心的中央 调谐气体室。