TW201324607A - 清潔晶片背面聚合物的裝置和方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種清潔晶片背面聚合物沾汙的裝置及帶有該裝置的等離子體刻蝕室，本發明通過在聚焦環內部或下方設置一導電環，並在刻蝕結束後的清洗過程中供以一靜電位，提高了所述聚焦環的電勢，提高了離子向晶片背面邊緣的轟擊能量，有效清除了晶片背面的聚合物沾汙，本發明所述方案結構簡單，成本合理，效果明顯。

Description

清潔晶片背面聚合物的裝置和方法

本發明關於半導體器件的製造領域，尤其關於晶片清潔技術領域。

在半導體晶片刻蝕時，晶片在刻蝕前通常塗覆以光刻膠層，然後該光刻膠層區域被有選擇的去除，從而使得下層的部分暴露在外。進行蝕刻時，將晶片放置在等離子體刻蝕室的基座上，在等離子體刻蝕室內對蝕刻反應氣體(由一種或多種氣體組成)施加能量以將氣體激勵形成等離子體，刻蝕反應的非揮發性產物會沉積在晶片正面以及背面暴露出來的邊緣部分。由於晶片的邊緣部分可能在刻蝕過程中暴露出來，因此在某些情況下，可能在晶片背面發生聚合物沉積作用，形成沾汙。可採用連續等離子體處理步驟的等離子體清潔來移除沉積在晶片正面上的聚合物。

然而，在使用氧氣等離子體清潔過程中，由於晶片背面與聚焦環之間的縫隙較小，此處的等離子濃度低，電磁場較弱，氧離子的活性在如此半封閉的空間裏非常低，使得晶片背面無法受到氧離子的直接轟擊，所以背面聚合物的沉積不易移除，從而使得晶片背面聚合物的清除效果不佳。晶片背面的聚合物沾汙，而可能成為後續半導體制程的污染來源。

為了解決習知技術的問題，本發明提供一種清潔晶 片背面聚合物沾汙的裝置，其圍繞設置於一等離子體蝕刻室中的晶片的基座的外周側，所述晶片的邊緣突出於所述的基座的上表面的邊緣，所述清潔晶片背面聚合物的裝置包括：一聚焦環，其圍繞設置於所述晶片的外周側；所述聚焦環具有一延伸部，其至少部分地延伸至晶片背面的邊緣之下；一導電環，其圍繞設置於所述基座的外周側，位於所述聚焦環的下方，所述導電環和所述聚焦環之間設置一絕緣層；一直流電源，可選擇的連通到所述導電環，為其提供靜電位。

所述的基座包括一延伸部，所述的基座延伸部上方和所述聚焦環之間設置一絕緣插入環，所述的導電環可以為塗覆在所述絕緣插入環上表面的導電層，所述的絕緣層塗覆在所述導電層上表面；也可以在所述聚焦環下表面塗覆為絕緣層，所述的導電環為塗覆在所述絕緣層下的導電層，在所述的導電層下塗覆絕緣層。

所述的導電環為金屬或非金屬導電材料，所述的絕緣層為非金屬絕緣材料。

所述的導電環寬度範圍介於所述晶片的邊緣突出於所述的基座的上表面的邊緣的長度和所述聚焦環的寬度之間。

還可以將所述導電環直接放置在所述的絕緣插入環上表面，所述導電環外表面包裹一層絕緣層。

所述的導電環和所述的直流電源間串聯一開關，所述的直流電源外串聯一電容，所述的直流電源另一端接地。

所述的聚焦環由矽、碳化矽或二氧化矽等半導體材料製成。

本發明的另一技術手段為：一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置於一等離子體蝕刻室中的晶片的基座的外周側，所述晶片的邊緣突出於所述的基座的上表面的邊緣，所述清潔晶片背面聚合物的裝置包括：一聚焦環，其圍繞設置於所述晶片的外周側；所述聚焦環具有一延伸部，其至少部分地延伸至晶片背面的邊緣之下；所述聚焦環由絕緣材料製成的；一導電環，其嵌入所述聚焦環內部；所述導電環外包裹一絕緣層；一直流電源，連通所述導電環，為其提供靜電位。

本發明還提供一種等離子體蝕刻室，包括上電極和下電極，上電極連接反應氣體源，可同時作為氣體注入裝置使用，還包括一基座，用以支撐其上方的晶片，所述的基座包括靜電吸盤和下電極，還包括圍繞設置於該基座的外周側的用於清潔晶片背面聚合物的裝置；其中，所述的晶片的邊緣突出於所述的基座的上表面的邊緣；所述的用於清潔晶片背面聚合物的裝置包含：一聚焦環，其圍繞設置於所述晶片的外周側；所述聚焦環具有一延伸部，其至少部分地延伸至晶片背面的邊緣之下；一導電環，其圍繞設置於所述基座的外周側，位於所述 聚焦環的下方，所述導電環和所述聚焦環之間設置一絕緣層；一直流電源，可選擇的連通到所述導電環，為其提供靜電位。

本發明的另一種等離子體蝕刻室，包括上電極和下電極，上電極連接反應氣體源，可同時作為氣體注入裝置使用，還包括一基座，用以支撐其上方的晶片，所述的基座包括靜電吸盤和下電極，還包括圍繞設置於該基座的外周側的用於清潔晶片背面聚合物的裝置；其中，所述的晶片的邊緣突出於所述的基座的上表面的邊緣；所述的用於清潔晶片背面聚合物的裝置包含：一聚焦環，其圍繞設置於所述晶片的外周側；所述聚焦環具有一延伸部，其至少部分地延伸至晶片背面的邊緣之下；一導電環，其嵌入所述聚焦環內部；一直流電源，可選擇地連通到所述導電環，為其提供靜電位； 本發明還公開了一種清潔晶片背面聚合物的方法，包括：將所述晶片放置在所述基座上進行等離子刻蝕；等離子刻蝕結束後，開始等離子體清洗過程中(通常為氧氣、氮氣等離子體)，連通所述導電環和所述直流電源的陽極，提高所述聚焦環的電勢，加強陽離子(O+、O2+、N+、N2+等)向所述晶片背面邊緣轟擊的能量，有效清除了晶片背面及邊緣的聚合物。

本發明通過在聚焦環內部或下方設置一導電環，等 離子刻蝕結束後，開始等離子體清洗過程(通常為氧氣、氮氣等離子體)，連通所述導電環和所述直流電源的陽極，提高所述聚焦環的電勢，加強陽離子(O+、O2+、N+、N2+等)向所述晶片背面邊緣轟擊的能量，有效清除了晶片背面邊緣的聚合物，本發明所述方案結構簡單，成本合理，效果非常明顯。

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和優點將會變得更明顯。

如圖1至圖2所示，本發明具體提供一種清潔晶片背面聚合物的裝置及帶有該裝置的等離子體刻蝕室，在等離子體刻蝕室100內，有上電極10和下電極3，上電極10連接反應氣體源110，可同時作為氣體注入裝置使用。等離子體刻蝕室100內還包括一基座，用以支撐其上方的晶片1，所述的基座包括靜電吸盤2和下電極3。

在晶片1外周設置一聚焦環4，聚焦環4具有一延伸部15，至少部分地延伸至晶片1背面的邊緣之下；聚焦環4下方設置一絕緣插入環7，下電極3包括一延伸部9，用以支撐絕緣插入環7。在絕緣插入環7上表面採用鍍膜的方式塗覆一層導電層6，本實施例塗覆鋁，也可以為鋁合金或銅及其他可以導電的金屬或非金屬材料；在導電層6上表面塗覆一層絕緣層5，本實施例為氧化鋁，也可以為陶瓷、石英等其他能起絕緣作用的物質。絕緣層5與聚焦環4下表面可以為接觸，也可 以為不接觸。

導電層6通過導線和開關11連接一直流電源12，直流電源12外面連接一電容13，直流電源12的陰極接地。將晶片1放置在基座上進行等離子刻蝕；等離子刻蝕結束後，在等離子清潔過程中，接通導電環6和直流電源12之間的開關11，導電環6通電，提高了其上方聚焦環4的電勢，加強了聚焦環4和晶片1之間的離子定向轟擊能量，有效清除了晶片1背面的聚合物。

在聚焦環和插入環外周側圍繞設置一邊緣環8，用以限制等離子體接觸等離子體刻蝕腔下電極。本實施例的聚焦環4由矽、矽碳化物等半導體材料製成，絕緣插入環7為石英、絕緣陶瓷等絕緣材料製成。

在另一實施例中，也可以採用將絕緣層5用鍍膜方式塗覆在聚焦環4的下表面，後在絕緣層下方塗覆導電層6，再在導電層6下方塗覆絕緣層的技術方案。本實施例中的其餘特徵和上述實施例相同。

在另一實施例中，還可以將導電環6直接放置在絕緣插入環7上方，在導電環6外表面包裹一層絕緣層5，絕緣層5與聚焦環4下表面可以為接觸，也可以為不接觸。本實施例所述的導電環6可以為鋁片、銅片、鐵片或者合金片等金屬或非金屬導電材料製成，絕緣層5可以為聚乙烯等絕緣材料製成。本實施例其餘技術手段和上述實施例相同。

在圖3所示的實施例中，同樣提供一種清潔晶片背面聚合物的裝置及帶有該裝置的等離子體刻蝕室，在等離子體刻蝕室100內，有上電極10和下電極3，上電 極10連接反應氣體源110，可同時作為氣體注入裝置使用。等離子體刻蝕室100內還包括一基座，用以支撐其上方的晶片1，所述的基座包括靜電吸盤2和下電極3。

在晶片1外周設置一聚焦環4，聚焦環4具有一延伸部15至少部分地延伸至晶片1背面的邊緣之下；在聚焦環4內部嵌入一導電環6，導電環材質可以為鋁、銅、鐵、合金等金屬或非金屬導電材料製成，本實施例選用銅片作為導電環6，導電環6外表面包裹一層絕緣層。聚焦環4下方設置一絕緣插入環7，下電極3包括一延伸部9，用以支撐絕緣插入環7。

導電環6通過導線和開關11連接一直流電源12，直流電源12外面連接一電容13，直流電源12接地。將晶片1放置在基座上進行等離子刻蝕；等離子刻蝕結束後，接通導電環6和直流電源12之間的開關11，導電環6通電，提高了聚焦環4的電勢，加強了聚焦環4和晶片1之間的離子定向轟擊能量，有效清除了晶片1背面的聚合物。要獲得足夠的加速使離子能夠轟擊晶片背面的聚合物，直流電源的電壓要達到很高，至少要500V以上，最好在700V左右。

雖然本發明己以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以專利範圍所限定的範圍為准。

100‧‧‧等離子體刻蝕室

110‧‧‧反應氣體源

1‧‧‧晶片

2‧‧‧靜電吸盤

3‧‧‧下電極

4‧‧‧聚焦環

5‧‧‧絕緣層

6‧‧‧導電層

7‧‧‧絕緣插入環

8‧‧‧邊緣環

9‧‧‧延伸部

10‧‧‧上電極

11‧‧‧開關

12‧‧‧直流電源

13‧‧‧電容

15‧‧‧延伸部

圖1為含清潔晶片背面聚合物的裝置的等離子體刻蝕 室結構示意圖；圖2為清潔晶片背面聚合物的裝置一實施例的結構示意圖；圖3為清潔晶片背面聚合物的裝置另一實施例的結構示意圖。

1‧‧‧晶片

2‧‧‧靜電吸盤

3‧‧‧下電極

4‧‧‧聚焦環

5‧‧‧絕緣層

6‧‧‧導電層

7‧‧‧絕緣插入環

8‧‧‧邊緣環

11‧‧‧開關

12‧‧‧直流電源

13‧‧‧電容

15‧‧‧延伸部

Claims (15)

1. 一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置於一等離子體刻蝕室中的晶片和支撐該晶片的基座的外周側，該晶片的邊緣突出於該基座的上表面的邊緣，該裝置包括：一聚焦環，其圍繞設置於該晶片的外周側，該聚焦環具有一延伸部，該延伸部至少部分地延伸至該晶片背面的邊緣之下；一導電環，其圍繞設置於該基座的外周側，位於該聚焦環的下方，該導電環和該聚焦環之間設置一絕緣層；一直流電源，選擇地連通到該導電環，為其提供一靜電位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該基座包括一延伸部，該延伸部上方和該聚焦環之間設置一絕緣插入環，該導電環為採用鍍膜方式塗覆在該絕緣插入環上表面的導電層，該絕緣層塗覆在該導電層上表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該基座包括一延伸部，該延伸部上方和該聚焦環之間設置一絕緣插入環，該導電環放置在該絕緣插入環上，該導電環外表面包裹一層絕緣層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該聚焦環下表面塗覆絕緣層，該導電環為塗覆在該絕緣層下的導電層，該導電層下塗覆絕緣層。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該導電環和該直流電源間串聯一 開關，該直流電源另一端接地。
6. 如申請專利範圍第2、3或4項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該導電環為金屬或非金屬導電材料。
7. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該聚焦環由矽、碳化矽或二氧化矽材料製成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該導電環具有一內徑大於該基座半徑，以及一外徑大於或等於晶圓半徑且小於該聚焦環遠離該晶圓端的外徑。
9. 如申請專利範圍第1項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該直流電源提供一靜電位大於500V。
10. 一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置於一等離子體蝕刻室中的晶片和支撐該晶片的基座的外周側，該晶片的邊緣突出於該基座的上表面的邊緣，該裝置包括：一聚焦環，其圍繞設置於該晶片的外周側，該聚焦環具有一延伸部，該延伸部至少部分地延伸至該晶片背面的邊緣之下；一導電環，其嵌入該聚焦環內部，該導電環外包裹一絕緣層；一直流電源，選擇地連通到該導電環，為其提供靜電位。
11. 如申請專利範圍第10項所述之清潔晶片背面聚合物的裝置，其中該導電環為銅片、鋁片、鐵片或合金片。
12. 一種等離子體蝕刻室，包含晶片、用於支撐該晶片的基座，以及圍繞設置於該基座的外周側的用於清潔晶片 背面聚合物的裝置，其中，該晶片的邊緣突出於該基座的上表面的邊緣，該裝置包含：一聚焦環，其圍繞設置於該晶片的外周側，該聚焦環具有一延伸部，該延伸部至少部分地延伸至該晶片背面的邊緣之下；一導電環，其圍繞設置於該基座的外周側，位於該聚焦環的下方，該導電環和該聚焦環之間設置一絕緣層；一直流電源，選擇地連通到該導電環，為其提供靜電位。
13. 一種等離子體蝕刻室，包含晶片，用於支撐該晶片的基座，以及圍繞設置於該基座的外周側的用於清潔晶片背面聚合物的裝置，其中，該晶片的邊緣突出於該基座的上表面的邊緣，該用於清潔晶片背面聚合物的裝置包含：一聚焦環，其圍繞設置於該晶片的外周側，該聚焦環具有一延伸部，該延伸部至少部分地延伸至該晶片背面的邊緣之下；一導電環，其嵌入該聚焦環內部，該導電環外包裹一絕緣層；一直流電源，選擇地連通到該導電環，為其提供靜電位。
14. 一種在如申請專利範圍第12或13項所述之等離子體刻蝕室內進行的清潔晶片背面聚合物的方法，包括：將該晶片放置在該基座上進行等離子刻蝕；該等離子刻蝕結束後開始進行等離子清洗過程，接通該導電環和該直流電源之間的開關，該導電環通電，提高該聚焦環的電勢，提高離子向該晶片背面及邊緣的轟擊能量，而清除該晶片背面的聚合物。
15. 如申請專利範圍第14項所述之等離子體刻蝕室內進行的清潔晶片背面聚合物的方法，其中該聚集環的電勢高於500V。