專利名稱：用于處理隔離的襯底邊緣區域的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于處理襯底的邊緣區域的方法和設備，而更具體涉及在與 襯底的其余部分隔離的情況下用于干法化學處理襯底的邊緣部分的方法和設備。
背景技術：
在制造集成電路的過程中，硅襯底晶片接受大量處理，包括，電介質、 金屬和其他材料的沉積和蝕刻。在制造過程的不同階段中，有必要"清潔" 晶片的邊緣區域以去除包括晶片處理中所致形成的顆粒在內的不需要的薄 膜和雜質。這包括在近邊緣頂表面(主要加工側)、近邊緣背表面和晶片的 邊緣(包括頂斜面、頂部和底斜面)上形成的薄膜和雜質(在下文中，以"邊 緣區域"總體上表示近邊緣頂表面、近邊緣底表面和邊緣的單獨部分或它們 的組合)。希望去除薄膜和雜質以防止微粒移入晶片的器件部分中的可能性。 雜質顆粒在晶片的處理、加工過程中，和由于膜應力的"剝落，，作用而形成。以經濟有效的方式處理并去除邊緣區域的薄膜和雜質，而不影響包含處 理中的器件的晶片的其余部分是一個挑戰。當使用可對晶片的處理中器件部 分產生不利影響的化學物和工藝時，這一挑戰更為嚴峻。通常，存在不同的已知選擇以去除膜和雜質，蝕刻可在濕或干的處理環 境中進行。濕法化學蝕刻是指，采用液體化學蝕刻劑接觸晶片表面。當例如 攪動的液體或噴霧流過襯底表面時材料被去除。干法蝕刻通常是指采用氣態 等離子體接觸襯底表面。濕法化學蝕刻廣泛用于晶片處理。在濕法化學蝕刻中，處于液態或氣態 的化學反應物通過擴散傳輸到反應表面，化學反應在該表面進行，而該表面產生的產物被去除。不過，化學蝕刻有其局限性，而且并非適應于所有應用 中。困難的是，將濕法化學蝕刻僅局限于晶片的近邊緣。進一步地，蝕刻材 料組分可移入晶片表面上的蝕刻的或部分蝕刻的開放部分。而且，濕法蝕刻 可能導致不完全的或不均勻的蝕刻，并且為各向同性的，從而導致不精確的 蝕刻。此外，濕法蝕刻需要在各處理步驟之間重復干燥晶片，因而增加了處 理的時間和成本。消耗品的成本和不希望的耗水量也是濕法處理的問題。通常指等離子體輔助蝕刻的干法蝕刻指在低壓放電形式中使用等離子 體的幾項技術。干法蝕刻等離子體方法包括等離子體蝕刻、活性離子蝕刻(RIE)、賊射蝕刻、活性離子束蝕刻和其他基于等離子體的蝕刻方法。當 將足夠強的電場(或電磁場)施加于氣體而使氣體分解并電離時形成等離子 體。為此原因，等離子體為完全或部分電離的氣體。不過，干法的基于等離子體的蝕刻有其自身的局限性和問題。這包括難 以僅對晶片的一部分，例如晶片邊緣區域，進行處理。擴散效應在低操作壓 力下為主導，從而難以控制晶片上的暴露位置。進一步地，用于這些處理的 裝備的開銷沉重，其中需要真空腔和泵設備。真空的要求還可能降低生產量 并增加裝備和操作成本。離子導致的晶片損壞也是問題。等離子體的電荷差 還可能導致對晶片上器件的靜電損壞。處理襯底邊緣的困難之處在于，限制活性反應化學物、副產物和雜質從 進行處理的邊緣區域移至遠離邊緣的非處理區域的能力。即使少量(基于十 億分之幾的測量)雜質也可對最終產品產生顯著影響。除了濕法化學處理和干法等離子體類的處理之外，已使用研磨拋光方法 用于處理晶片邊緣的斜面和頂部區域。不過，這些方法本身并不清潔且易于 導致微粒污染以及隨后在襯底中形成的缺陷。這樣有必要采取額外清潔的后 處理步驟而進行。采用研磨方法的另一問題是在處理后留下的表面下的損 傷。這種損傷由于處理而在襯底的Si晶體結構中形成，并在后續處理過程 中可具有不利影響。其他邊緣區域處理系統受限于處理區域的控制，并可導致可能捕獲顆粒并引起缺陷的邊緣區域形貌。此外， 一些這樣的系統需要昂貴的消耗性化學 品并產生大量的有害廢料。因此，上述方法和系統中的每一種均具有自身的局限性和問題，限制了 其對于特定應用的適用性，特別是在需要從晶片邊緣區域清除膜或雜質并將 晶片的其余部分隔離于所述處理的情況下。需要一種設備和方法，用于處理 襯底的邊緣區域，其中避免了采用濕法化學方法、干法離子等離子體方法和 研磨法處理晶片邊緣區域時的固有問題。重要的是，所述方法和設備有效、 經濟、而且不會導致損傷或在晶片上執行必須的額外處理步驟。重要的是， 所述方法和設備工作于非真空狀態(大致在大氣壓下)，從而降低了與基于 真空的系統相關的成本。發明內容根據本發明， 一種邊緣區域襯底處理方法和設備提供了優于前述各處理 方法和系統的優勢。本發明的一方面涉及一種方法和設備，用于在大氣壓下、 與襯底的其余部分隔離的情況下干法化學處理襯底的邊緣區域。在本發明的 另一方面中， 一種襯底邊緣區域處理設備包括隔離部，其用于隔離將被處理 的襯底邊緣區域的一部分。在本發明的又一方面中，在所述隔離部中的一個 或多個槽形成壓力通風部，用于將活性反應組分的流動限制在襯底的邊緣區 域。在本發明的另外的方面， 一個或多個噴嘴設置在隔離部中，所述一個或 多個噴嘴中的至少一個噴嘴具有介于垂直和平行于襯底頂表面之間的角度。 所述一個或多個噴嘴用于噴出活性反應組分，以與襯底邊緣區域上的材料反應。在本發明的進一步的方面，壓力差使活性反應組分偏流而遠離隔離部之外的襯底區域。本發明的另外的方面還提供一種襯底邊緣處理方法，用于隔離和處理襯 底的 一部分，其中該將要被處理的部分從襯底邊緣徑向跨過襯底頂表面延伸至襯底邊緣的另一部分，從而使將要被處理的邊緣區域隔離，所述方法包括 在襯底將要被處理的部分與村底的其余部分之間形成壓力差障壘，并將活性反應組分以大于平行于襯底頂表面、且小于垂直于襯底頂表面的角度導向襯底將要被處理的部分。本發明的進一步的方面還包括通過本發明的方法或i殳備制造或處理的 襯底，特別是晶片。因此，有利的是，本發明提供一種經濟有效的方法和設備，用于處理襯 底的邊緣區域。襯底將要被處理的邊緣區域通過以下方式與襯底的其余部分 隔離，即，將惰性氣體流引導通過接近將要被處理的區域的壓力通風部從而 形成障壘，而同時將活性反應組分以相對于襯底頂表面的一定角度引導到襯 底邊緣區域，從而處理所述襯底邊緣區域。進入處理腔的惰性氣體流以及排 氣負壓可有助于使活性反應組分和其他氣體偏流而遠離襯底的非處理區域。所述方法和設備允許精確處理部分襯底，特別是襯底的邊緣區域，而不 能侵入到排除在外的區域中。作為設備隔離部結構的一部分的流動控制與壓 力差相結合，有效限制活性反應組分移入排除在外的區域中。使用引導至襯 底邊緣區域的活性反應組分流，能得到高蝕刻速度，并導致整體上顯著提高 的處理襯底的生產量。總之，本發明提供清潔、有效和經濟的方法和設備， 以對于實現襯底的器件部分的低污染是高度理想的處理方式用于處理襯底 的邊緣區域。本發明進一步的應用領域將通過在下文中提供的詳細描述而變得顯而 易見。應理解的是，詳細描述和具體示例雖然說明了本發明的優選實施例， 但其目的僅在于例示，而絕非限制本發明的范圍。
本發明將通過詳細描述和附圖而變得更易于全面理解，其中圖1顯示了根據本發明優選實施例的襯底邊緣區域處理系統的示意性側一見圖；圖2顯示了如圖1中所示優選實施例的示意性俯視圖；圖3顯示了如圖1中所示優選實施例的示意性側視剖面圖；圖4顯示了如圖1中所示優選實施例的下半部的示意性側視剖面圖，其 中截去了部分襯底；圖5顯示了如圖1中所示優選實施例的隔離部的一部分的詳細視圖； 圖6顯示了采用如圖1中所示優選實施例的將被處理的襯底晶片類型的橫截面圖；圖7A - 7F顯示了具有薄膜的村底晶片在前處理和后處理的狀況下的橫截面；圖8顯示了本發明可替代實施例的示意性剖面圖； 圖9顯示了如圖8中所示可替代實施例的示意性俯視圖； 圖10顯示了本發明第二可替代實施例的示意性側視剖面圖； 圖11顯示了本發明第三可替代實施例的示意性側視剖面圖； 圖12顯示了本發明第四可替代實施例的示意性剖面圖，該實施例類似 于如圖1中所示的實施例，并具有附加的部件；和圖13顯示了本發明第五可替代實施例的示意性俯視圖。
具體實施方式
以下的對于優選實施例的描述實際上僅為示例性的，而絕非意在限制本 發明、其應用或使用。參見圖1-5,本發明的晶片邊緣區域處理系統20 (所述"系統，，)的 一個優選實施例具有處理腔22，其中設置有隔離部24和晶片卡盤26。晶片 28夾持在晶片卡盤26的頂上，晶片28具有頂表面30、底表面32和圍繞晶 片28的徑向周邊的邊緣區域33 (包括邊緣和由鄰近于所述邊緣的較輕的線 所示的近邊緣)。隔離部24具有延伸覆蓋晶片28部分頂表面30的上部34 和延伸覆蓋晶片28部分底表面32的下部36。隔離部24的內部具有處理區 域37,用于處理晶片28的邊緣區域33。處理區域37通向排氣壓力通風部 38,排氣壓力通風部38連接到用于排放氣體、處理副產物和凝結物的排氣 系統39。第一噴嘴40和第二噴嘴42設置在隔離部24的上部34之內。兩個噴嘴 均用于向晶片28的邊緣區域33噴射活性反應組分的定向流。第一噴嘴40 相對于垂直于晶片28頂表面30共有的平面(即"晶片平面")的軸線偏移。 第 一 噴嘴40以相對于晶片平面成80°±5°的角度而指向頂表面30。第二噴嘴 42相對于晶片平面偏移45°±5。。第二噴嘴42還相對于垂直于晶片平面且延 伸通過隔離部24中心和晶片28中心的平面偏移約15°。第一噴嘴40連接到設置在上部34之中的第一通道48。第一通道48通 向氣體管線41。第二噴嘴42連接到設置在上部34中的第二通道50。第二 通道50通向氣體管線41。第一噴嘴40和第二噴嘴42通過氣體管線41連 4妄到反應氣體組分源52。第一噴嘴40定位用于斜面和頂部處理，并與晶片28的邊緣相距0.1 — 0.5mm的距離，且與晶片28的頂表面30相距1.3-1.8mm的距離。第二噴 嘴42定位為，與晶片28的邊緣相距0.5 - 3.0mm的距離，且與晶片28的頂 表面30相距0.6- l.lmm的距離。噴嘴的徑向位置和與晶片表面的距離取決 于所希望的邊緣之外的區域，并也與處理和膜相關。反應氣體組分源52提供反應氣體組分或用于形成反應氣體組分的成分 反應物。反應氣體組分可通過在近大氣壓下的技術形成。這包括如在美國專 利5,961,772 (該專利通過引用并入本文)中所述的近大氣壓電容耦合等離 子體源(即APJET)，或如在美國專利6,660,177 (該專利通過引用并入本 文)中所述的感應耦合等離子體放電(即ICP炬)，或燃燒火焰。用于產生 反應氣體組分的燃燒火焰技術(包括設備和方法)在2005年9月19日提交 的名稱為"使用燃燒火焰的村底處理方法和設備(Substrate Processing Method and Apparatus Using a Combustion Flame)，，的未決美國專利申i青No. 11/230,261中進行描述，該專利通過引用并入本文。也可使用自發蝕刻劑，例如F2、 03或HF。有利的是，這些活性反應組 分技術中均不產生離子等離子體的離子轟擊特性，從而使表面和裝置被損壞 的可能性最小化。進一步地，這些技術均不需要真空腔以及相應裝備。設置在上部34中的上凈化壓力通風部54從晶片28的頂表面的邊緣處 或其鄰近處，并在晶片將被處理的區域之上且跨越該區域延伸至晶片28的 頂表面30的另一邊緣處或其鄰近處。上凈化壓力通風部54約為3.0mm寬， 并延伸約37.5mm的總路徑長度。上凈化壓力通風部54是用于防止反應氣 體移出處理區域37的回流系統的一部分。上凈化壓力通風部54連接到第一凈化通道56，而第一凈化通道56通 過凈化氣體管線57連接到凈化氣體源58。凈化氣體源58供應諸如氬氣的 惰性氣體，所述惰性氣體通過第一凈化通道56被供給到上凈化壓力通風部 54中。雖然在隔離部24的上部34中顯示設置有一個凈化通道，但可設置 多于一個通道用于將凈化氣體流導入上凈化壓力通風部54中。凈化通道具 有2.00mm的內直徑。進入上凈化壓力通風部54的凈化氣體流在由上凈化 壓力通風部54包圍的頂表面30的區域中形成壓力差，導致在被處理的晶片 28的頂表面30與邊緣區域33之間形成障壘。上凈化壓力通風部54與晶片28的頂表面30通過內擋才反60分離。內擋 板60沿上凈化通風部54的內周界成形，并通過0.30 - 0.80mm的間隙與晶 片28隔開。外擋板62沿上凈化壓力通風部54的外周界成形，并通0.50-1.10mm的間隙與晶片28隔開。可見，外擋板62比內擋板60更寬并更接近 于晶片28的頂表面30。這有利于通過形成壓力差以沿穿過內擋板60的方 向使凈化氣體流偏流到隔離部24的處理區域37中，而在晶片28的處理中 的部分周圍形成壓力所致的障壘。第二凈化通道64設置在隔離部24的下部36中。第二凈化通道64通過 凈化氣體管線57連接到凈化氣體源58。第二凈化通道64用于將凈化氣體 供給到下凈化壓力通風部66。類似于上凈化壓力通風部54，下凈化壓力通 風部66從晶片28的邊緣區域33處或其鄰近處，并在底表面32之下并跨越 該底表面延伸至晶片28的另一邊緣位置之處或其鄰近處。類似于上凈化壓 力通風部54，下凈化壓力通風部66設置在下內擋板65與下外擋板67之間。下凈化壓力通風部66以及下內擋板65和下外擋板67使凈化氣體流沿穿過下內擋^反65并越過底表面32的方向偏流。晶片卡盤26沿r-e-z方向可移動，用于定位晶片28并使其在隔離部 24在上部34與下部36之間的狹縫中轉動。可替代地，隔離部24結構也可 在卡盤沿e和z方向移動時沿r方向移動。 一旦就位，則晶片28每側與上 部34或下部36之間的距離為0.30-0.80mm。所述狹縫的沒有晶片28的開 放區域為124.20- 216.201111112。所述狹縫的設置有晶片28的開放區域為55.20 - 147.20mm2。排氣狹槽的寬度為93.0mm。氣體擴散器80延伸進入處理腔22中，以將惰性氣體提供至處理腔22。 氣體擴散器80通常為淋浴頭型設計，并通過擴散器氣體管線82連接到凈化 氣體源58。排氣壓力通風部38以及排氣系統39是用于防止反應氣體移出處理區域 37的回流系統的附加部分。排氣系統39在排氣壓力通風部38中形成負壓 力，以將活性反應組分氣體以及惰性氣體、處理副產物和凝結物抽離處理區 域37，并防止這些氣體移入晶片28的器件區域中。加熱器元件68通過加熱器管線70連接到加熱器電源72。加熱器元件 68加熱隔離部24并較小程度地加熱晶片28。加熱隔離部24是所希望的， 以防止氣體凝結，氣體凝結可腐蝕隔離部24并可能將雜質引入處理區域37 中。邊緣區域處理系統20的噴嘴包括第一噴嘴40和第二噴嘴42，并由藍寶石制成。有利的是，藍寶石與用于襯底處理的化學物不反應。這很重要， 因為半導體襯底的處理需要在百萬分之幾的水平上進行痕量材料雜質分析，對于襯底的可接受的添加物水平為低于大約1()W原子/cm2。進一步地，襯底 中的尺寸大于約0.1微米的添加顆粒應為零。而且，在許多情況下希望的是，從噴嘴實現層狀氣體流。這需要將噴嘴 的縱橫比設置為長度大約為直徑的10倍。噴嘴內直徑約為0.254-0.279mm， 這需要大約2.50mm的均一光滑的噴嘴孔長度。隔離部24的噴嘴包括第一噴嘴40和第二噴嘴42，并被描述為相對于晶片平面分別成約80度和約45度的角度，有利的是，所述噴嘴以相對于晶 片平面的不同方向傾斜，以利于包括蝕刻或薄膜沉積在內的處理。系統20的優選實施例采用燃燒火焰，所述燃燒火焰在惰性氣氛環境中 通過氣態反應物點火燃燒(未示出點火器)而形成。在優選實施例中，氣態 反應物包括氫(H2)和三氟化氮(NF3)，不過也可使用其他燃燒組分。氬 氣提供了惰性環境，不過也可使用其他惰性氣體。在操作中，晶片28在晶片卡盤26上居中，然后，晶片卡盤26將晶片 28定位在隔離部24的上部34與下部36之間的狹槽中進行處理。晶片卡盤 26受控而轉動晶片28。惰性氣體76從凈化氣體源58流入上凈化壓力通風部54和下凈化壓力 通風部66中。惰性氣體76以100- 8,000sccm的速率流入上凈化壓力通風 部54和下凈化壓力通風部66中。惰性氣體76也通過氣體擴散器80流入處 理腔22中。惰性氣體76以500 一 10,000sccm的速率流入處理腔22中。接著，排氣系統39啟動而抽吸氣體和包括凝結物在內的處理副產物通 過排氣壓力通風部38。加熱器電源72為加熱器元件68供能以加熱隔離部 24。下一步，活性反應組分74從第一噴嘴40和第二噴嘴42噴出。活性反 應組分(或在燃燒火焰的情況下為氣體)以375-475sccm的速率流動通過 噴嘴。隨著晶片28轉動，活性反應組分74撞擊在晶片28的邊緣區域33上 活性反應組分74在晶片28的邊緣區域33中與薄膜或雜質反應，產生反應 副產物78。第一處理噴嘴40和第二處理噴嘴42的位置使活性反應組分74 "環繞，， 晶片28的頂斜面、頂部和底斜面。如方向箭頭所示(圖5)，通過惰性氣體76的流動與壓力差一起作用 以將氣體吸入排氣壓力通風部38和排氣系統39中，防止活性反應組分74 移出隔離部24。惰性氣體76圍繞晶片的處理中的邊緣區域在上凈化壓力通 風部54和下凈化壓力通風部66中形成壓力障壘。內擋板構件60與外擋板 構件62協作使惰性氣體76的流動偏向晶片28的處理中的區域。反應物副產物78作為活性反應組分74與晶片28表面上的薄膜反應的產物被抽離晶 片28的處理中的區域而進入排氣壓力通風部38。因此，有利的是，活性反 應組分74和反應副產物78被限制在晶片28的邊緣區域并4皮防止移入晶片 28的有可能損壞晶片部件器件的其他區域中。此外，通過排氣壓力通風部 38所致的壓力差進一步使氣流偏離晶片28的中心部分。在對晶片28的邊緣區域33處理完畢之后，活性反應組分的流動停止。 處理整個晶片的邊緣區域33可通過晶片28的一次轉動而實現。可替代地， 可進行多于一次的轉動，并可進行多于一種處理，包括沉積和蝕刻。在活性 反應組分的流動停止之后，惰性氣體76繼續流動，直到處理腔22中其他氣 體和凝結物被充分排凈。然后，加熱器器件68關閉，來自凈化氣體源58的 惰性氣體76的流動停止，晶片28被移除并替換以另一待處理的晶片。所述系統20和使用該系統的相應方法適合于目標薄膜的蝕刻，所述薄 膜包括但不必局限于鉭和氮化鉭、層間電介質、背側聚合物和邊緣光刻膠。參見圖6和7A，例如通過化學氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD) 沉積的膜在例如晶片的整個襯底92上延伸為薄膜卯，薄膜90從襯底92的 頂表面延伸經過襯底92的頂斜面、頂部和底斜面。上述系統20可有利地用 于在襯底92上處理薄膜90，從而形成如圖7B中所示的襯底92的外形。參見圖6和7C,全覆蓋薄膜94從襯底92的頂表面延伸經過頂斜面、 頂部和底斜面而至底表面。具有這種外形的薄膜可包括例如熱Si02和Si3N4。 上述系統20的實施例可用于在襯底92上處理全覆蓋薄膜94,從而形成如 圖7D中所示的襯底92的外形。參見圖6和7E，背側聚合物薄膜96從襯底92的頂斜面之處或其鄰近 處經過頂部的至少一部分延伸至底斜部，并延伸至底表面上。上述系統20 的實施例可用于在襯底92上處理背側聚合物薄膜96，從而形成如圖7F所 示的襯底92的外形。現在參見圖8和9，可替代實施例的邊緣區域處理系統100 (即"第一 可替代系統")采用預處理噴嘴102和后處理噴嘴104。預處理噴嘴102和后處理噴嘴104通過通向氣體管線114的第一預處理通道110和第二預處理 通道112連接到氧氣(02) 106和氬氣(H2) 108的預處理氣體源。雖然氧氣106和氬氣108顯示為預處理和后處理氣體，但也可使用其他 氣體。進一步地，預處理噴嘴102和后處理噴嘴104用于將燃燒火焰引導至 晶片28的在處理區域37中的頂表面30上。預處理的一個目的在于，提高 處理區域37中的溫度以增加反應速度和/或防止氣體或反應副產物凝結。預 處理噴嘴102和后處理噴嘴104也可用于化學改性(例如通過沉積Si02)邊 緣區域的頂表面30以增加選擇性，并隨后立即通過第一噴嘴40和第二噴嘴 42進行蝕刻處理。可替代地，預處理噴嘴102和后處理噴嘴104可獨立操 作或協同操作以實現增強其他處理。第一可替代系統的操作大致如前所述，其中增加了 將H2 108和02 106 的燃燒火焰點火，所述燃燒火焰從預處理噴嘴102和后處理噴嘴104中噴出 并當晶片28轉動時撞擊在處理區域37中的頂表面30上。有利的是，預處 理和后處理均可加熱晶片，以防止凝結物的形成，并增加熱能以提高對晶片 28處理的反應速度。參見圖10，第二可替代實施例的邊緣區域處理系統150 (即"第二可替 代系統")與前述晶片邊緣區域處理系統20大致相同，不過隔離部24的上、 下部被顛倒。在第二可替代系統150中，可替代的上部152延伸覆蓋頂表面 30，具有設置在其中的第一噴嘴40和第二噴嘴42的可替代的下部154延伸 覆蓋底表面32。第二可替代系統進行近邊緣底表面32和邊緣區域的處理。 第一噴嘴40和第二噴嘴42可定位而使得活性反應組分"環繞"頂部至頂斜 面區域，或對準而使得僅有近邊緣底表面和/或底斜面被處理。第二可替代 系統150的操作大致如前所述。參見圖11,第三可替代實施例的邊緣區域處理系統170 (即"第三可替 代系統")具有第二可替代的下部172,其中設置有第一下噴嘴174和第二 下噴嘴176。第三可替代系統170的結構允許晶片28的近邊緣頂表面30和 近邊緣底表面32同時進行處理。通過上部34和第二可替代下部172進行的處理可獨立執行，使得近邊緣頂表面30獨立于近邊緣底表面32而被處理。 參見圖12,第四可替代實施例的邊緣區域處理系統200 (即"第四可替 代系統，，)包括增加至前述系統20的先進處理控制(advanced processed control, APC)子系統。APC子系統包括與排氣流204共線的節流閥202， 用于監測并控制隔離部24的處理區域37中的壓力差，從而防止包含活性反 應組分和反應物副產物的氣體移出處理區域37而進入晶片28的其他區域 中。節流閥202連接到用于實時調節預設壓力差的節流閥控制器206。以這 種方式，即使系統中的氣體載荷變化，也可保持恒定的壓力差。可替代地， 可使用手動節流閥，不過，壓力差因而與氣體載荷相關。光學分析電子裝置208連接到設置在隔離部24上部34中的光纖耦合器 210，并在適當位置接收來自反應過程的光發射。光學分析電子裝置208用 于觀測和分析反應過程，以確定活性反應組分的存在和/或活性反應組分的 相對濃度。在這一特征的另一可替代的方式中，發射光鐠學可用于根據檢測端點。連接到FTIR控制電子裝置214的FTIR氣體分析系統212與排氣流 204共線，利用FTIR技術分析從隔離部24排出的氣體廢物。來自FTIR氣 體分析系統212和FTIR控制電子裝置214的信息用于確定反應氣體傳輸系 統的"健康"狀況和條件，并用于端點探測。對于FTIR技術，使排氣流204 通過包含紅外(IR)源和探測器的光學池。專用控制器和主電腦(未示出) 才喿作該氣體池。FTIR系統可以商購。參見圖13，第五可替代實施例的邊緣區域處理系統300 (即"第五可替 代系統")具有擴大的隔離部殼體302,其中，噴嘴組件304設置在擴大的 排氣壓力通風部306的一側。噴嘴組件304大致與如圖9所示第一可替代系 統的上部34相同，該系統并具有對應的未示出的如圖8所示的下部36。在 此實施例中，晶片28沿處理方向308轉動，從而先經過噴嘴組件304，再 繼續轉動經過擴大的隔離部殼體302的其余部分。在第五可替代系統中，噴 嘴組件304移至擴大的隔離部殼體302的一側，以通過擴大的排氣壓力通風部206更多地收集活性反應組分和反應副產物。有利的是，這樣的系統進一 步防止活性反應組分或反應副產物移入晶片28的器件區域中。對于各實施例的描述實際上僅為示例性的，因此，不偏離本發明主旨的變化應處于本發明的范圍內。這樣的變化應被認為沒有偏離本發明的精神和范圍。
權利要求
1、一種襯底邊緣處理設備，包括卡盤，用于夾持襯底；隔離部構件，包括噴嘴歧管和排氣壓力通風部，其中，所述噴嘴歧管覆蓋所述襯底邊緣的一部分，所述排氣壓力通風部遠離所述襯底而延伸；在所述噴嘴歧管中的一個或多個槽，所述一個或多個槽從襯底的邊緣處或其鄰近處，然后在所述襯底的近邊緣表面之上并跨越該表面延伸至所述襯底的邊緣處或其鄰近處，從而形成用于將活性反應組分的流動限制在所述襯底的近邊緣的通風部；設置在所述噴嘴歧管中的一個或多個噴嘴，其中所述一個或多個噴嘴中的至少一個噴嘴以介于垂直和平行于所述卡盤的頂表面之間的角度設置在所述隔離部中。
2、 一種襯底邊緣處理設備，包括處理腔，其保持大致為大氣壓的壓力，用于容納和處理襯底；卡盤，其處于所述處理腔內，用于支持和轉動所述襯底；殼體，其至少部分地處于所述處理腔內，并具有排氣部分和用于隔離所述襯底表面的一部分的隔離部部分，其中所述殼體的排氣部分遠離所述襯底的表面而延伸；至少一個氣體壓力通風部，其設置在所述隔離部部分中，并開口朝向所 述襯底的表面，用于防止活性反應組分移出所述殼體；惰性氣體管線，其與所述至少一個氣體壓力通風部連通，用于供應惰性氣體；和多個噴嘴，其設置在隔離部部分中，介于所述氣體壓力通風部與排氣壓 力通風部之間，其中至少一個噴嘴以小于垂直于所述襯底表面、且大于平行 于所述襯底表面的角度指向襯底的表面。
3、 一種襯底晶片邊緣處理方法，用于隔離和處理晶片的待處理部分，其中，所述待處理部分從所述晶片的邊緣越過晶片的頂表面延伸至所述晶片的邊緣，所述方法包括在所述晶片的待處理部分與所述晶片的其余部分之間形成正壓差障壘；和將活性反應組分以大于平行于晶片的頂表面、且小于垂直于晶片的頂表 面的角度導向所述晶片的待處理部分。
4、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，進一步包括在卡盤上轉動所述晶片。
5、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，進一步包括在所述 待處理部分的邊緣處或其鄰近處提供一個或多個壓力通風部，用于接收氣流 并在所述晶片的待處理部分與其余部分之間形成壓力障壘。
6、 根據權利要求5所述的襯底晶片邊緣處理方法，進一步包括使惰性 氣體流入所述一個或多個壓力通風部。
7、 根據權利要求6所述的方法，其中所述惰性氣體為氬氣。
8、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中所述方法在大 致為大氣壓的壓力下進行。
9、 根據權利要求3所述的村底晶片邊緣處理方法，其中在將燃燒火焰 引導至所述襯底的表面上之前，將所述襯底的表面預熱。
10、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中在燃燒火焰將 被導至的位置附近預熱所述襯底的表面。
11、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中所述方法在基 本上非電離的環境中進行。
12、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中所述活性反應 組分通過氫和三氟化氮的燃燒火焰形成。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中所述氫與所述三氟化氮的摩爾 比為3:2。
14、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中所述活性反應組分通過燃燒火焰形成，所述燃燒火焰被導向晶片的邊緣區域。
15、 根據權利要求14所述的方法，其中轉動所述晶片，其中所述晶片 的表面的邊緣部分^皮蝕刻。
16、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中被處理的材料 為Si02。
17、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中被蝕刻的材料為Si。
18、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，其中被蝕刻的材料 為Ta。
19、 一種根據權利要求3所述方法處理的襯底晶片。
20、 根據權利要求3所述的襯底晶片邊緣處理方法，進一步包括 從所述晶片的待處理部分排出氣體。
21、 一種晶片邊緣處理方法，包括采用在一個或多個壓力通風部中的氣體的加壓障壘隔離所述晶片的將 ;故處理的區域；所述一個或多個壓力通風部從所述晶片邊緣上的第一位置處或其鄰近處延伸至所述晶片邊緣上的第二位置處或其鄰近處；在所述加壓障壘之內將活性反應組分流引導至所述晶片的表面；和 在所述加壓障壘之外使惰性氣體流動以使所有氣體的流動偏流到所述晶片的將被處理的區域內。
全文摘要
本發明描述了一種隔離的襯底邊緣區域處理方法和設備。所述設備具有隔離部，用于隔離并通過干法化學技術處理包含有襯底邊緣區域在內的襯底的一部分。隔離部具有當襯底在卡盤上轉動時用于將活性反應組分流導向襯底的邊緣區域的噴嘴和用于將活性反應組分流偏流向排氣壓力通風部的凈化壓力通風部。回流控制防止活性反應組分和反應副產物移出處理區域。具有隔離部的用于處理襯底的方法包括將活性反應組分流以一角度導向襯底的邊緣區域，而同時通過凈化壓力通風部和排氣壓力通風部提供的流動控制形成處理區域周圍的邊界。
文檔編號G03F7/16GK101268542SQ200680034408
公開日2008年9月17日 申請日期2006年8月17日 優先權日2005年9月19日
發明者喬爾·B·貝利, 喬納森·多昂, 保羅·F·福德哈森, 約翰尼·D·奧爾蒂斯, 邁克爾·D·羅賓斯 申請人:美國阿可利技術有限公司