CN101589457B - 可配置的斜面刻蚀机 - Google Patents

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Abstract

一种用于清洁半导体基板的斜面边缘的装置。该装置包括：具有圆柱形顶部的下支架；围绕该顶部并适于支撑该基板的下等离子体隔断区域(PEZ)环；面向该下支架并具有圆柱形底部的上电介质元件；围绕该底部的外缘并面向该下PEZ环的上PEZ环；以及至少一个射频(RF)电源，可运作以将由该上和下PEZ环限定的环形空间中的气体激励为等离子体，其中该环形空间包围该斜面边缘。

Description

可配置的斜面刻蚀机
背景技术
集成电路是由晶片或基板形成的，在晶片或基板上形成有图案化的微电子层。在基板处理过程中，经常使用等离子体刻蚀沉积在该基板上的薄膜的预定部分。通常，刻蚀等离子体密度在基板的边缘附近比较低，这可能导致多晶硅层、氮化物层、金属层等等(共同被称为副产品层)在该基板的斜面边缘(bevel edge)的上下表面上的累积。作为几个不同的刻蚀处理的结果，随着连续的副产品层被沉积到该基板的斜面边缘的上下表面上，该副产品层和该基板之间的粘合会最终减弱而且在基板转移过程中该副产品层可能脱离(peel)或剥落(flake off)，经常会落到其它基板上并因此污染其它的基板。
发明内容
相应于本发明的一个优选实施方式，提供一种斜面刻蚀机，其中对半导体基板的斜面边缘进行等离子体清洁。该斜面刻蚀机包含具有圆柱形顶部的下支架，支撑于该下支架的该顶部上的下等离子体隔断区域(PEZ)环，该下PEZ环具有支撑该基板的上表面，以便该基板的该斜面边缘延伸出该上表面的外缘，上电介质元件，配置于该下支架上方并具有面向该下支架的该顶部的圆柱形底部，围绕该电介质元件的底部并面向该下PEZ环的上PEZ环，该下和上PEZ环之间的环形空间限制要用等离子体清洁的斜面边缘的范围，以及至少一个射频(RF)电源，适于在清洁操作过程中将工艺气体激励为等离子体，其中该下和上PEZ环适于在该清洁操作过程中分别保护该下支架和该上电介质元件免受该等离子体损害。
相应于另一个实施方式，提供一种斜面刻蚀机的可配置部件，该可配置部件是斜面刻蚀机的易耗性和/或可更换部件，在该斜面刻蚀机中对半导体基板的斜面边缘进行等离子体清洁，该斜面刻蚀机包括在斜面清洁操作中支撑晶片的下电极组件、包括面向该下支架并连接于上支架的电介质板的上电极组件，该上支架可纵向移动以将该电介质板定位到与该基板的该上表面在很小的距离上，该上电极组件包括至少一个气体通道，在该斜面清洁操作过程中气体可以通过该气体通道流到该斜面边缘附近，该电介质板具有至少一个气体通道，在该斜面清洁操作过程中气体可以通过该气体通道在基板表面上方流动，该可配置部件包含下述至少一个：(1)下等离子体隔断区域(PEZ)环，该下PEZ环是由导电、半导体或电介质材料制成的，适于在该清洁操作中保护该下支架免受等离子体损害，(2)上PEZ环，该上PEZ环是由导电、半导体或电介质材料支撑的，适于在该清洁操作中保护该上电介质板免受该等离子体损害，(3)围绕该上PEZ环的上环电极，(4)围绕该下PEZ环的下环电极，(5)围绕该上电极环的上电介质环，和/或(6)围绕该下电极的下电介质环。
附图说明
图1显示了斜面刻蚀室的横截面示意图。
图2显示了依照一个实施方式的斜面刻蚀机(beveletcher)的横截面示意图。
图3显示了图2中的区域A的放大的示意图。
图4A-4B显示了图2中的可配置等离子体隔断区域(PEZ)的横截面示意图。
图5A显示了依照另一个实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
图5B显示了图5A中的区域B的放大的示意图。
图6显示了依照又一个实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
图7显示了依照一个进一步的实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
图8显示了依照另一个进一步的实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
图9显示了依照再一个进一步的实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
图10显示了依照一个更进一步的实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。
具体实施方式
图1显示了用于刻蚀基板110的斜面边缘的斜面刻蚀室100的横截面示意图。如图所示，该室100包括耦合于RF电源的负电极102；用于支撑基板110的台116；围绕该台116的绝缘材料114；顶部和底部环形电极104、106；和顶部绝缘体108。反应气体被吹过该一个或多个气体出口120并被激励为等离子体，以清洁形成在该基板110的斜面边缘上的副产品层112。该刻蚀室100在控制待清洁区域时可能遇到一些困难。例如，为了改变底部边缘隔断122的尺寸，可能必需改变该绝缘材料114的厚度，而且因此可能需要改变该底部环形电极106的形状和/或位置。在一些情况下，可能需要改变整个台116的直径，这可能导致耗材成本(CoC)的增加。另一个缺点是该室100没有用于准确控制顶部边缘隔断124的机构。为了改变该顶部边缘隔断124的范围，可能必须改变该绝缘体108的外径以及该气体出口120和顶部环形电极104的位置。如此，在这种刻蚀室中准确控制边缘隔断的范围是非常昂贵的。
现在参考图2，显示了依照一个实施方式的用于清洁基板218的斜面边缘的基板刻蚀系统或斜面刻蚀机200的横截面示意图。该斜面刻蚀机200一般来说，但不限于，是轴对称形的，而且为了简便，在图2中仅仅显示了该横截面视图的一半。如图所示，该斜面刻蚀机200包括：具有门(door)或门(gate)242的室壁202，基板218通过该门装载/卸载；上电极组件204；支架208，该上电极组件204悬挂于其上；以及下电极组件206。该支架208上下移动该上电极组件204(在该双箭头方向上)以装载/卸载基板218。精密驱动机构(图2未示)连接于该支架208，以便该上电极组件204和该基板218之间的空隙可以被准确控制。
金属波纹管250被用于在该室壁202和支架208之间形成真空密封，同时允许该支架208相对于该壁202垂直运动。该支架208具有中央气体进口(通道)212和边缘气体进口(通道)220。该气体进口212、220提供工艺气体，以被激励为等离子体以清洁该斜面边缘。在操作过程中，在该基板218的该斜面边缘形成等离子体，且该等离子体一般来说具有环形形状。为了防止该等离子体到达该基板218的中央部分，该上电极上的绝缘体板226和该基板之间的空间很小，且该工艺气体是从该中央入口输入的，优选地，要穿过阶梯形的孔214。然后，该气体在该基板的径向上穿过该上电极组件204和该基板218之间的空隙。每个气体进口被用于提供相同的工艺气体或其它的气体，比如缓冲气体和/或冲洗气体(purge gas)。例如，该缓冲气体可以是通过该中央气体进口212注入的，而该工艺气体可以是通过该边缘气体进口220注入的。该等离子体/工艺气体被从该室内空间251通过多个孔(出口)241排出到该底部空间240。在斜面清洁操作过程中，该室内气压通常在500毫托到2托范围内，例如，在清洁操作过程中可以使用真空泵243来排空该底部空间240。
该上电极组件204包括：上电介质板或上电介质元件216；和被合适的固定机构固定于该支架208并通过该支架208接地的上金属元件210。该上金属元件210是由比如铝等金属形成的，并且可以是阳极化的。该上金属元件210具有一个或多个边缘气体通路或透孔222a、222b和边缘气体增压室(plenum)224，其中该边缘气体通路222耦合于该边缘气体进口220，以在操作过程中流体连通。该上电介质板216被固定于该上金属部件210，并且是由电介质材料形成的，该电介质材料优选地，而不限于，是陶瓷的。如果需要，该上电介质板216可具有Y2O3涂覆。通常，难以在一些陶瓷材料，比如Al2O3，上钻出深的直孔，因此可以使用阶梯形的孔代替深的直孔。尽管该上电介质板216显示具有单一的中央孔，该上电介质板216也可以有任何合适数量的出口，例如，如果需要的话该出口可以被排列为喷淋头孔(showerhead hole)模式。
该下电极组件206包括：具有上部226a和下部226b的加电电极226，且其可操作以起到真空卡盘的作用，以在操作过程中将该基板218固定在适当的位置；用以上下移动该基板218的升降针(lift pins)230；针操作单元232；具有上部238a和下部238b的底部电介质环238。在下文中，该术语加电电极指的是该上部和下部226a、226b中的一个或两个。同样地，该术语底部电介质环238指的是该上部和下部238a、238b中的一个或两个。该加电电极226耦合于射频(RF)电源270，以在操作过程中接收RF能量。
该升降针230在圆柱形孔或路径231中纵向移动，并且被位于该加电电极226中的该针操作单元在上下位置之间移动。该针操作单元包括围绕每个升降针的外壳，以在该针周围保持真空密封环境。该针操作单元232包括任何合适的升降针机构，比如机械手233(例如，水平臂，其具有延伸入各外壳中且连接各针的段)和臂致动装置(图2中未示)。为了简洁，图2仅仅显示了该机械手的一段的末端部分。尽管可以使用三个或四个升降针来升高比如30毫米晶片等晶片，在该斜面刻蚀机200中可以使用任何合适数量的针230。而且，任何合适的机构，比如升降波纹管(lifter bellows)，也可以被用作该针操作单元232。
依照一个优选实施方式，该针升降杆(pin lifter)是多位置(multi-position)针升降杆，其可以将该升降针230移动到各种位置。例如，该升降针230可以通过该升降针操作单元232被纵向移动到下述四个位置：(1)在第一位置，该针230被移动以将其上端定位到该下电极226a的上表面下方，(2)在第二位置，该针230被移动以将其上端定位到与夹具的下表面接触，且该夹具的下表面与该环260支撑的晶片在一个平面上，且此位置由位置传感器233a监视，该传感器233a会发送信号到控制器以将该位置记录为“零”位置，(3)在该第三位置，该针230被移动以将其上端定位到与该电介质板216接触，且此位置由该位置传感器233a监视，该传感器233a将信号输出至该控制器以确定空隙和平面度信息而无需打开该室，以及(4)在该第四位置，该针230被移动至其最高位置，以使得待清洁晶片可被传送入该室或清洁过的晶片可从该室传送出去。
为了最小化生产成本，优选地，该升降针由气缸或马达等通用提升装置移动。在这种情况下，当针与该上电极组件上的该电介质板接触时，可以决定该间隙距离。为了进行平面度测量，每个针相对于共同的升降轭(lifting yoke)可以被提供有一些柔性(compliance)，例如，每个针可以装有弹簧，以允许各针相对于其它针运动，且与各针相关的单独的传感器可以输出相应于单独的针的位置的信息。通过移动各针与该电介质板接触，如果该电介质板不与该基板支承表面平行，由该升降针传感器测量到的各针相对于其它针的竖直偏移可以被用于确定该上电极组件的平面度的程度。优选地，各升降针上的弹簧载荷足以支撑晶片的重量，也就是说，支撑该升降针的该弹簧不会在晶片的重量下被压缩以便在晶片传送过程中该升降针相对于彼此在同样的高度上。备选地，该针可以有独立的驱动。
该基板218被安装在下可配置等离子体隔断区域(PEZ)环260上，其中该术语PEZ指的是从该基板的中心到用以清洁该斜面边缘的等离子体被排除的区域的外部边缘的径向距离。该加电电极226的上表面、该基板218的下表面和该下可配置PEZ环260的内周了形成真空区域凹口(recess)(真空区域)219，该真空区域凹口219与真空源，比如真空泵236流体连通。该升降针230的该圆柱形孔或路径还共享为气体通路，在操作过程中该真空泵236通过该气体通路抽空该真空区域219。该加电电极226包括增压室234以减少该真空区域219中的瞬间气压突变，并且，在使用多个升降针的情况下，向该圆柱形孔提供均匀的吸收速率。
该基板218的上表面上是由一系列处理形成的集成电路。该处理中的一个或多个是通过使用等离子体进行的，该等离子体可将热能转移至该基板、在该基板上衍生热应力并由此导致晶片弯曲。在斜面清洁操作过程中，该基板弯曲可以通过使用该基板218的上下表面间的压强差来减少。在操作过程中，耦合于该增压室234的真空泵236将该真空区域219内的压强保持在真空。通过调整该上电介质板216和该基板218的上表面之间的空隙，可以改变该空隙中的气压而不必改变工艺气体的总的流速。因此，通过控制该空隙中的气压，可以改变该基板218的上下表面之间的压强差并由此控制施加在基板218上的弯曲力。
该底部电介质环238是由电介质材料(比如包括Al2O3的陶瓷)形成的，并且将该接电电极226与该室壁202电性隔离。优选地，该底部电介质环的下部238b具有形成于其上表面的内周的阶梯252，以与该接电电极226的下边缘上的凹口相匹配。优选地，该下部238b具有形成于其外周的阶梯250，以与该底部电介质环(称为聚焦环)的上部238a的阶梯形表面相匹配。该阶梯250、252使得该底部电介质环238与该接电电极226对齐。该阶梯250还沿其表面形成曲折的空隙，以避免该接电电极226和该室壁202之间的视线相通，并由此减少在该接电电极226和该室壁202之间出现次级等离子体激发的可能性。
图3显示了图2中的区域A的放大的示意图。如图所示，该上电极组件204包括三个同心的放置的环：上可配置PEZ环302；上电极环308；和外部上电介质环310。该上可配置PEZ环302和该上电极环308之间的该空隙304形成连接于该边缘气体通路224b的曲折的气体通路。该曲折的空隙304阻止该边缘气体通路224b直接暴露于等离子体中，并由此阻止在该边缘气体通路224b中的次级等离子体或等离子体闪光(light-up)的形成。这种次级等离子体可以腐蚀该边缘气体通路224b的内壁并导致需要频繁的更换该上金属部件210并将腐蚀掉的材料引至该基板218。
该上可配置PEZ环302具有两个分别形成于其内部和外部的下边缘的台阶或凹口，其中在该内部的下边缘的阶梯啮合该上电介质板216的法兰(flange)330以将该环302夹紧到金属元件210。该上可配置PEZ环302可以有各种结构，以提供不同的顶部等离子体隔断区域(顶部PEZ)。图4A显示了图3中所示的上可配置PEZ环302的放大的横截面示意图，其中该距离D1被称为顶部边缘隔断区域，并随着该环302的下部302a的宽度的改变而改变。该PEZ环302的结构因此决定了该顶部PEZ 402，该顶部PEZ 402等于该基板218的半径减去该距离D1。由于等离子体侵蚀，该上可配置PEZ环302还必须比该上电极组件204的其它部件更频繁地更换，并被认为是易耗元件。通常，工艺气体可包括含氧气体，比如O2。还添加少量的(比如＜10％)含氟气体，比如CF4、SF6或C2F6，以清洁该斜面边缘。包含这些活性气体的等离子体可腐蚀该上PEZ环302，并由此迫使要周期性地更换该上可配置PEZ环302。为了在更换过程中便于取得该上可配置PEZ环302，该上可配置PEZ环302是被该上电介质板216固定在适当位置的，并且可以被更换而不必将该上电极组件204从该室壁202移除。例如，移除该板216使得环302可以被具有相同或不同结构的不同的环更换。
该上可配置PEZ环302阻止了等离子体直接腐蚀该上电介质板216。该上可配置PEZ环302是由导电、半导体或电介质材料形成的，比如全部由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、硅(Si)、氧化钇(Y2O3)或其它的材料制成的环，或者该支撑环124可以是由金属、涂覆了导电或电介质材料比如硅、SiC或Y2O3的陶瓷或聚合物、陶瓷(优选为Al2O3)或纯的材料，比如CVD SiC(适度掺杂以提供高电阻率)制成的复合环，以减少操作过程中对该基板218的污染。为了减少耗材成本(CoC)，优选地，该上可配置PEZ环302具有小而简单的横截面。通常，难以在一些陶瓷上钻出并旋塞(tap)螺纹孔。由于用于将环302固定在适当的位置的压紧装置，该上可配置PEZ环302不需要螺纹孔以固定于该上电介质板216或金属元件210，从而在选择材料时提供了灵活性。该上可配置PEZ环302可以是由具有高电阻率(优选，但不限于，～105ohm-cm)的材料形成的。因为该接电电极226和该上电极环308之间的电性耦合是受该上可配置PEZ环302的电性能影响的，所以该斜面边缘附近的等离子体特征可以通过改变该上可配置PEZ环302的材料和/或结构来控制。
该上电极环308连接于该上金属元件210并通过该上金属元件210接地。优选地，该上电极环308是由该外部上电介质环310的夹持力固定在适当的位置的，而不是使用比如螺栓等螺纹固定机构。例如，电极环308可具有法兰308a，其与该电介质环310上的法兰310a相匹配。如此，原来暴露的固定机构的腐蚀会产生的等离子体污染物就可以被消除。优选地，该上电极环308是由比如阳极化铝等金属形成的。在需要更清洁的等离子体的情况下，该上电极环308可以是由纯的材料，比如硅(单晶或多晶硅)，CVD低阻SiC或任何合适的高纯度导电材料形成的。为了最小化使用高纯度材料对成本的影响，将该上电极环308的横截面尺寸最小化。尽管可以使用螺栓穿过(bolt-through)的设计，但夹紧固定(clamp-in-place)的设计可以简化该上电极环308的结构，以由此降低CoC，并允许使用更宽范围的材料以控制污染。还应当注意，该下和上电极环306、308可以是由石墨或各种碳基材料形成的，例如，该碳基材料包括SiN、BN和AlN。
该外部上电介质环310是由比如Al2O3等电介质材料形成的，还可能涂有Y2O3。该外部上电介质环310在其上表面中包括周向间隔的螺纹孔318，以容纳螺栓316，从而将该外部上电介质环310固定于该上金属元件210。该外部上电介质环310包括突起或台阶(法兰)310，其被用于将该上电极环308的法兰308a夹紧到该上金属元件210。应当注意，每个螺栓316被用螺丝从该上电极组件204的顶部一侧拧紧，从而该螺栓不会暴露于该等离子体中并被该等离子体腐蚀。该外部上电介质环310的内部边缘直径决定了该环或环形等离子体的外径。
该下电极组件206包括下金属衬管(metal liner)(颈圈)314，其围绕聚焦环238a和三个同心放置的环：下可配置PEZ环260；下电极环或箍环(hoop ring)306；和外部下电介质环312。该下可配置PEZ环260、下电极环306和下金属衬管314是由该底部电介质环或聚焦环238(更准确地说，该底部电介质环的上部238a)和衬管314支撑的。该下电极环306被该外部下电介质环312夹紧于该下金属衬管314的上表面，其中该下金属衬管314连接于该室壁202以接地。该聚焦环238a将该下电极环306与该接电电极的该上部226a电性隔离。
优选地，该接电电极226是由比如阳极化铝等金属形成的。在需要高清洁度的等离子体的情况下，如果该接电电极226被暴露于该等离子体中并被该等离子体腐蚀，需要对该电极226使用高纯度材料以满足清洁度要求。因为该下可配置PEZ环260是设计来保护该接电电极226免于等离子体腐蚀的，所以该接电电极226可以是由低纯度金属或材料形成的，而不必考虑清洁度要求。
如图4B所示，该下可配置PEZ环260具有两个分别形成于其内部和外部边缘的凹口或阶梯，其中在下内部边缘上由竖直表面260a和水平表面260b形成的阶梯与该接电电极的上部226a的外部边缘的表面相匹配，且由水平表面260c和竖直表面260d形成的阶梯与该聚焦环238a的表面相匹配。该下可配置PEZ环260可以被提供不同尺寸的底部等离子体隔断区域的PEZ环代替。该第二阶梯形成的距离D2被称为底部边缘隔断区域，而且通过改变上表面260e的宽度，可能改变该底部PEZ 404，该底部PEZ 404等于该基板218的半径减去距离D2。由于等离子体腐蚀，该下可配置PEZ环260会比该下电极组件206的其它部件更加频繁的更换，并被认为是易耗元件。通常，工艺气体可包括含氧气体，比如O2。可以添加少量的(比如＜10％)的含氟气体，比如CF4、SF6、C2F6以清洁该斜面边缘。包含这些活性气体的等离子体可能腐蚀该下可配置PEZ环260，迫使要对该下可配置PEZ环260进行周期性地更换。在更换过程中，为了便于取得该下可配置PEZ环260，该下可配置PEZ环260是可移除地安装在该接电电极的上部226a的阶梯和该聚焦环238a上的，并且可以被更换而不必将该下电极组件206从该室壁202移除。
如上所述，该基板218被安装于该下可配置PEZ环260的上表面206e(图4B)。该高度H1和H2决定了该基板218和接电电极226之间的垂直间隔。为了可重复地对齐，优选地，该高度H1和H2被精确控制。
该下可配置PEZ环260保护该接电电极226免于用于该斜面清洁的等离子体的攻击。该下可配置PEZ环260是由导电、半导体或电介质材料形成的，比如全部由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、硅(Si)、氧化钇(Y2O3)或其它的材料形成的环，或该支撑环124可以是由金属、涂覆有导电或电介质材料，比如Si、SiC或Y2O3等的陶瓷或聚合物，例如，陶瓷(优选为Al2O3)、或纯的材料，比如硅(单晶或多晶硅)、CVD高电阻率SiC等等形成的复合环，以减少清洁操作过程中对该基板218的污染。通常，难以在一些陶瓷中钻出和旋塞(tap)螺纹孔。该下可配置PEZ环260不需要螺纹孔以被固定于该聚焦环238a，因此提供了选择材料的灵活性。该下可配置PEZ环260可能也是由高阻抗(优选，但不限于，105ohm-cm)的材料形成的。因为该接电电极226和该下电极环306之间的电性耦合是受该下可配置PEZ环260的电特性影响的，所以可以通过改变该下可配置PEZ环260的材料和/或结构来控制该等离子体的特征。
该下电极环306连接于该下金属衬管314并通过该下金属衬管接地。优选地，该下电极环306由该外部下电介质环312的夹持力固定在适当的位置而不是使用螺纹固定机构，比如螺栓。例如，在该电极环306上的外法兰306a可以啮合于该电介质环312上的内法兰312a，由此将该电极环306夹紧于该衬管314。如此，原本来自暴露的固定机构的腐蚀的等离子体污染物可以被消除。优选地，该下电极环306是由比如阳极化铝等金属形成的。在需要更清洁的等离子体的情况下，该下电极环306可以是由高纯度材料，比如纯净硅(例如，单晶或多晶硅)，CVD低阻SiC或任何合适的高纯度导电材料形成的。为了最小化使用高纯度材料对成本的影响，将该下电极环306的横截面尺寸最小化。使用夹紧固定(clamp-in-place)的设计简化了下电极环306的结构并由此通过使用更宽范围的材料以进行污染控制而降低了CoC。
该外部下电介质环312是由比如Al2O3等电介质材料形成的，且可能涂覆有Y2O3。该外部下电介质环312包括一系列螺纹孔320，其容纳螺栓322以将该外部下电介质环312固定于该下金属衬管314。如上所述，该外部下电介质环312包括突起或阶梯(法兰)，其被用于将该下电极环306夹紧于该金属衬管314。应当注意，该螺栓322从该下电极组件206的底部一侧拧紧以便该螺栓322不会暴露于该等离子体中并被该等离子体腐蚀。该外部下电介质环312的内部边缘直径决定了该环或环形等离子体的外径。
图5A显示了依照另一个实施方式的斜面刻蚀机500的横截面示意图。图5B显示了图5A中的区域B的放大的示意图。如图所示，该斜面刻蚀机500的元件与图2所示的那些元件非常相似。区别在于下电极组件506包括下支架502来代替接电电极226，而下电极环504通过下金属衬管510耦合于RF电源508。该下支架502是由电介质材料形成的，并可起到真空卡盘的作用以在斜面清洁操作过程中将基板518固定在适当的位置。
在操作过程中，该RF电源508提供RF能量以将工艺气体激励为等离子体，该工艺气体是通过该气体进口512、514中的至少一个提供的，其中该RF能量是以一个或多个范围为(但不限于)～2MHz到～13MHz的频率供应的。在一个变种中，该上电极环516耦合于RF电源而该下电极环504接地。
图6显示了依照又一个实施方式的斜面刻蚀机600的横截面示意图。该斜面刻蚀机600的元件类似于图5A和图5B所示的那些元件。区别在于，下电极组件602包括由金属形成的下支架604，且下支架604的上表面是被电介质涂覆或层606覆盖的。在一个变种中，该上电极环608耦合于RF电源而该下电极环610接地。
图7显示了依照进一步的实施方式的斜面刻蚀机700的横截面示意图。如图所示，该斜面刻蚀机700的元件类似于图2中所示的那些元件，其区别在于用静电卡盘702来代替该真空卡盘。该静电卡盘702设置于接电电极710上并在斜面清洁操作过程中将基板712固定在适当的位置。上下电极环704、706接地而接电电极710耦合于RF电源708以供应电能来产生等离子体。
图8显示了依照另一个实施方式的斜面刻蚀机800的横截面示意图。如图所示，斜面刻蚀机800的元件类似于图7所示的那些元件，也就是说，在斜面清洁操作过程中使用静电卡盘802将基板812固定在适当的位置。区别在于上电极环804接地而下电极环806耦合于RF电源808以供应RF电能以产生等离子体。在一个变种中，该上电极环804耦合于RF电源而该下电极806接地。
图9显示了依照又一个进一步的实施方式的斜面刻蚀机900的横截面示意图。刻蚀机900的元件类似于图2所示的那些元件。区别在于，在此实施方式中，由比如铝等导电材料制成的空心阴极环904位于该外部上下电介质环912、914外。该空心阴极环904具有面向该斜面边缘的沟道906。应当注意，在装载/卸载基板916的过程中，该空心阴极环904由合适的装置(图9中未示)在竖直方向上移动。
该空心阴极环904耦合于RF电源918而且下、上电极环908、910两者都接地。该RF电源供应频率范围例如为～2MHz到～13MHz的RF能量。在一个变种中，该上电极环910耦合于RF电源而该下电极环908和该空心阴极环904接地。在另一个变种中，该下电极环908耦合于RF电源而该上电极环910和该空心阴极环904接地。在又一个变种中，该空心阴极环904也耦合于高频RF电源以产生等离子体以清洁该室902的内部和该真空卡盘920的上表面，其中该高频RF电源提供范围例如为～27MHz到～60MHz的RF能量。
图10显示了依照进一步的实施方式的斜面刻蚀机的横截面示意图。该斜面刻蚀机1000的元件类似于图2中所示的那些元件。区别在于，一个或多个感应线圈1006围绕该基板边缘和该外部下电介质环1016和该外部上电介质环1014之间的空间。该感应线圈1012被嵌入耦合于电介质支架1004的电介质材料1006中。该电介质支架1004包括合适的机构(图10未示)以在装载/卸载基板的过程中在竖直方向上移动该感应线圈1012。
该感应线圈1012耦合于RF电源1018。在斜面边缘清洁处理过程中，该RF电源1018供应范围是，但不限于～2MHz到～13MHz的RF能量以在该基板边缘附近产生电感耦合等离子体。该上电极环1010和该下电极环1008接地以为该电感等离子体提供返回通路。该感应线圈1012提供清洁等离子体以清洁该斜面边缘，在一个变种中，该感应线圈1012还耦合于高频RF电源以产生等离子体以清洁该室1002的内部和该真空卡盘1020的上表面，其中该高频RF电源提供范围例如为～27MHz到～60MHz的RF能量。
应当注意，图2和6-10中的实施方式具有一个中心气体进口和多个边缘气体进口。然而，气体进口的数量可以变化，以按照要求将气体分配到该基板和/或该斜面边缘附近。而且，该上电介质板可有任何合适数量和配置的孔。
尽管本发明是参考其具体实施方式进行详细描述的，然而，对本领域的技术人员来说，显然，可以在不悖离所附权利要求的范围的基础上，对本发明作出变更和修改，以及使用等同物。

Claims (16)

1.一种斜面刻蚀机，在该斜面刻蚀机中对半导体基板的斜面边缘进行等离子体清洁，包含：
具有圆柱形顶部的下支架；
下等离子体隔断区域环，支撑于该下支架的该顶部上，该下等离子体隔断区域环具有支撑该基板的上表面，以便该基板的该斜面边缘延伸出该上表面的外缘；
上电介质元件，配置于该下支架上方并具有面向该下支架的该顶部的圆柱形底部；
围绕该上电介质元件的底部并面向该下等离子体隔断区域环的上等离子体隔断区域环，该下和上等离子体隔断区域环之间的环形空间限制要用该等离子体清洁的斜面边缘的范围；以及
至少一个射频电源，适于在清洁操作过程中将工艺气体激励为该等离子体；
其中该下和上等离子体隔断区域环适于在该清洁操作过程中分别保护该下支架和该上电介质元件免受该等离子体损害；
其中(a)该下等离子体隔断区域环的顶部的外径限定该基板的底部边缘隔断；(b)该上等离子体隔断区域环的底部的外径限定该基板的顶部边缘隔断；和/或(c)该下支架的该圆柱形顶部包括静电卡盘；
其中该下等离子体隔断区域环具有适于被支撑在该下支架上的下表面，该下等离子体隔断区域环具有被配置为支撑该基板的上表面，以便该基板的斜面边缘延伸出该上表面的外缘，该下表面比该上表面更宽。
2.根据权利要求1所述的斜面刻蚀机，其中该至少一个射频电源包括：
围绕该下等离子体隔断区域环的下电极环；以及
围绕该上等离子体隔断区域环并面向该下电极环的上电极环。
3.根据权利要求2所述的斜面刻蚀机，其中(a)该下和上电极环接地而该下支架耦合于射频能量产生器，该射频能量产生器供应射频能量以产生该等离子体；(b)该下电极环接地而该上电极环耦合于射频能量产生器，该射频能量产生器供应射频能量以产生该等离子体；或(c)该上电极环接地而该下电极环耦合于射频能量产生器，该射频能量产生器供应射频能量以产生该等离子体。
4.根据权利要求3所述的斜面刻蚀机，其中该下支架的该顶部是由电介质材料形成的。
5.根据权利要求2所述的斜面刻蚀机，其中该上和下电极环的构成材料选自金属、硅和碳基材料。
6.根据权利要求2所述的斜面刻蚀机，进一步包含：
覆盖该上电介质元件、该上电极环和上等离子体隔断区域环的上金属元件；
围绕该上电极环并固定于该上金属元件的上电介质环，该上电介质环包括将该上电极环夹紧于该上金属元件的法兰；
位于该下电极环下的下金属衬管；
围绕该下电极环并固定于该下金属衬管的下电介质环，该下电介质环包括将该下电极环夹紧于该下金属衬管的法兰；以及
插入该下支架和该下金属衬管之间的聚焦环，该聚焦环适于将该下支架从该下金属衬管电性隔离并从该下电极环电性隔离。
7.根据权利要求6所述的斜面刻蚀机，其中该上金属元件包括至少一个适于被耦合于包含工艺气体的气体源的气体通道，该上电极环被空隙从该上等离子体隔断区域环隔开，且该空隙通过曲折的路径与该至少一个气体通道流体连通，该工艺气体通过该曲折的路径从该气体源流到该下和上等离子体隔断区域环之间的环形空间。
8.根据权利要求6所述的斜面刻蚀机，其中：(a)该下电介质环包括螺纹孔，以容纳穿过该下金属衬管中的孔的螺栓，其中该螺栓将该下电介质环固定于该下金属衬管；(b)该上电介质环包括螺纹孔，以容纳穿过该上金属元件中的孔的螺栓，其中该螺栓将该上电介质环固定于该上金属元件；(c)该聚焦环和该上电介质元件是由用Y2O3涂覆的陶瓷形成的；和/或(d)该下和上电介质环是由陶瓷形成的。
9.根据权利要求7所述的斜面刻蚀机，进一步包含：(a)围绕该下和上电介质环的外缘的空心阴极环，其中在斜面清洁操作过程中，该空心阴极环耦合于射频能量产生器且该上和下电极环接地，或该上和下电极环耦合于射频能量产生器而该空心阴极环接地；或(b)耦合于射频能量产生器并围绕该下和上电介质环的外缘的感应线圈，该上和下电极环接地而该感应线圈运作以在接收到来自该射频能量产生器的射频能量时产生该等离子体。
10.根据权利要求2所述的斜面刻蚀机，其中(a)该上电介质元件具有沿该底部的外缘形成的环形法兰，且其中该上等离子体隔断区域环沿其内缘形成有匹配的内部法兰，该环形法兰啮合该内部法兰，以便该上等离子体隔断区域环可分离地固定于该上电介质元件和/或(b)该下支架具有沿该顶部的外缘形成的环形法兰，且其中该下等离子体隔断区域环具有沿其内缘形成的内部法兰，该环形法兰啮合该内部法兰，以便该下等离子体隔断区域环可分离地固定于该下支架。
11.根据权利要求1所述的斜面刻蚀机，其中该下和上等离子体隔断区域环的构成材料选自导电、半导电和电介质材料。
12.一种清洁半导体基板的斜面边缘的方法，包含：
在根据权利要求1所述的斜面刻蚀机中支撑半导体基板；
将工艺气体激励为等离子体；以及
使用该等离子体清洁该斜面边缘。
13.一种更换根据权利要求6所述的斜面刻蚀机中的上或下等离子体隔断区域环的方法，包含：(a)从该上金属元件卸下该上电介质元件，从该上等离子体隔断区域环上的法兰分离该上电介质元件上的法兰，通过将新的等离子体隔断区域环装在该上电介质元件上并将该上电介质元件固定到该上金属元件上而用新的等离子体隔断区域环更换该上等离子体隔断区域环，或(b)升高该下支架上方的该下等离子体隔断区域环并用新的等离子体隔断区域环更换该下等离子体隔断区域环。
14.一种斜面刻蚀机的可配置部件，在该斜面刻蚀机中对半导体基板的斜面边缘进行等离子体清洁，该斜面刻蚀机包括在斜面清洁操作中支撑半导体基板的下电极组件、包括面向该下电极组件并连接于上支架的电介质板的上电极组件，该上支架可纵向移动以将该电介质板定位到与该基板的该上表面具有很小的距离，该上电极组件包括至少一个气体通道，在该斜面清洁操作过程中气体可以通过该气体通道流到该斜面边缘附近，该电介质板具有至少一个气体通道，在该斜面清洁操作过程中气体可以通过该电介质板中的该气体通道在基板表面上方流动，该可配置部件包含下述至少一个：
(1)下等离子体隔断区域环，该下等离子体隔断区域环是由导电、半导体或电介质材料制成的，适于在该清洁操作中保护该下电极组件免受该等离子体损害，其中该下等离子体隔断区域环具有适于被支撑在该下电极组件上的下表面，该下等离子体隔断区域环具有被配置为支撑该基板的上表面，以便该基板的斜面边缘延伸出该上表面的外缘，该下表面比该上表面更宽；
(2)上等离子体隔断区域环，该上等离子体隔断区域环是由导电、半导体或电介质材料制成的，适于在该清洁操作中保护该电介质板免受等离子体损害，其中该上等离子体隔断区域环包括内部法兰，该内部法兰具有与该电介质板的外部法兰的上表面啮合的下表面，以便当被安装在该斜面刻蚀机中时，在该下和上等离子体隔断区域环之间形成环形空间，该环形空间限制要被该等离子体清洁的该斜面边缘的范围；
(3)围绕该上等离子体隔断区域环的上电极环，其中该上电极环具有适于紧密地围绕该上等离子体隔断区域环的内径，该上电极环具有外部法兰，该外部法兰适于啮合上电介质环上的内部法兰，其将该上电极环夹紧于该上支架；
(4)围绕该下等离子体隔断区域环的下电极环，其中该下电极环具有适于紧密围绕该下等离子体隔断区域环的内径，该下电极环具有外部法兰，该外部法兰适于啮合该下电介质环上的内部法兰，其将该下电极环夹紧于该下电极组件；
(5)围绕该上电极环的上电介质环，其中该上电介质环包括内部法兰，该内部法兰适于啮合该上电极环上的外部法兰并将该上电极环夹紧于该上支架，该上电介质环在其上表面中包括孔，该孔适于与该上支架中的孔对齐，紧固件可通过该孔被固定于该上电介质环；和/或
(6)围绕该下电极的下电介质环，其中该下电介质环包括内部法兰，该内部法兰适于啮合该下电极环上的外部法兰并将该下电极环夹紧于该下电极组件，该下电介质环在其下表面中包括孔，该孔适于与该下电极组件中的孔对齐，紧固件可通过该孔被固定于该下电介质环。
15.根据权利要求14所述的可配置部件，其中该下等离子体隔断区域环包括阶梯形的内部表面，该阶梯形的内部表面在该下等离子体隔断区域环的上和下表面之间纵向延伸，该下等离子体隔断区域环的该上和下表面彼此平行；以及阶梯形的外表面，以便当该下等离子体隔断区域环支撑该基板时，在该基板下方有开放空间。
16.根据权利要求14所述的可配置部件，其中该上等离子体隔断区域环包括阶梯形的内部表面，该阶梯形的内部表面在该上等离子体隔断区域环的上和下表面之间纵向延伸，该上等离子体隔断区域环的该上和下表面彼此平行，以及阶梯形的外表面，以便当该下等离子体隔断区域环支撑该基板时，在该基板上方有开放空间。
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