[发明专利]用以控制感应耦合等离子体室中边缘表现的设备与方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般地涉及处理半导体基板的方法与设备。更特别地，本发明的实施例提供利用一致性改善的感应耦合等离子体技术来处理半导体基板的方法与设备。

背景技术

用于制造半导体微电子电路的等离子体反应器可应用RF(射频)感应耦合场来维持处理气体形成的等离子体。传统感应耦合等离子体反应器通常包括具有侧壁与顶板的真空室、位于室中且通常面对顶板的工件支撑底座、能够供应处理气体进入室中的气体入口、及一个或更多覆盖顶板的线圈天线。一个或更多线圈天线通常围绕一大致垂直于顶板的对称轴。RF等离子体源功率提供器横跨各个线圈天线连接。有时，反应器可包括覆盖顶板且由外线圈天线围绕的内线圈天线。

一般而言，将高频率RF源功率信号施加至一个或更多靠近反应器室顶板的线圈天线。配置在室中的底座上的基板具有施加于其上的偏压RF信号。施加至线圈天线的信号的功率主要确定室中的等离子体离子密度，而施加至基板的偏压信号的功率则确定晶片表面处的离子能量。

线圈通常具有“内”与“外”线圈天线而径向或水平地分散(而不是局限于离散半径范围中)，以致因此分散其径向位置。通过改变内与外天线间的施加RF功率的相对分配来改变等离子体离子分布的径向分布。然而，当晶片变得较大时，较难以维持横跨整个晶片表面的均匀等离子体离子密度。

图1示意性地描绘典型感应耦合等离子体反应器所遭遇的基板边缘附近的不均匀问题。图1显示在典型感应耦合等离子体反应器中执行氮化处理后横跨基板的氮剂量。在形成于基板上的二氧化硅栅极介电膜上执行氮化处理。将基板置于能够产生感应耦合等离子体的真空室中。使氮气流至等离子体室并在流动持续时击发(strike)等离子体。氮等离子体中的氮自由基与/或氮离子接着扩散并/或轰击进入二氧化硅栅极介电膜。

图1是直径扫描图，其显示在感应耦合等离子体反应器中执行氮化后，横跨300mm基板的整个表面直径的氮剂量(Ndose)。图1中的直径扫描图描绘出不均匀问题的其中之一：边缘区域附近的低剂量，通常称为边缘-降低。需要在典型情况下减少边缘降低以实现横跨基板的均匀性。有时，需要将边缘效能调整为高点或低点以满足特定需求。

因此，需要一种利用具有控制边缘表现能力的感应耦合等离子体技术来处理半导体基板的设备与方法。

发明内容

本发明一般地提供在处理过程中控制基板上的边缘处理表现的方法与设备。

本发明的一实施例提供处理基板的设备，其包括界定处理空间的腔室主体、设置以将处理气体流入处理空间的气体入口、及配置于处理空间中的支撑底座，其中支撑底座包括顶部平板，其具有设置以于背侧上接收并支撑基板的基板支撑表面、及设置以沿着基板的外边缘围绕基板的边缘表面，其中基板的顶表面与边缘表面间的高度差用来控制基板的边缘区域对处理气体的暴露。

本发明的另一实施例提供处理室中支撑底座所用的顶部平板，其包括具有基本上平板形状的主体，其中主体具有设置以于背侧上接收并支撑基板的基板支撑表面、及设置以沿着基板的外边缘围绕基板的边缘表面，其中基板的顶表面与边缘表面间的高度差经设计以实现基板的边缘区域对流入处理室中的处理气体的期望暴露。

本发明的又一实施例提供调整边缘处理表现的方法，其包括在处理室中提供支撑底座，其中支撑底座具有设置以接收并支撑基板于其上的基板支撑表面、及设置以沿着基板的外边缘围绕基板的边缘表面；将基板置于基板底座上；使处理气体流至处理室；并以处理气体处理基板，其中基板的顶表面与边缘表面间的高度差用来控制基板的边缘区域对流至处理室的处理气体的暴露。

附图说明

为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(某些描绘于附图中)来理解本发明简短概述于上的特定描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例而因此不被视为其范围的限制因素，因为本发明可允许其他等效实施例。

图1(现有技术)示意性描绘传统感应耦合等离子体反应器所遭遇称为边缘降低的不均匀问题。

图2示意性描绘根据本发明一实施例的等离子体反应器的剖面侧视图。

图3A示意性描绘根据本发明一实施例的支撑底座的顶部平板的部分侧视图。

图3B示意性描绘根据本发明一实施例的利用边缘表面与处理的基板顶表面之间的高度差控制边缘表现。

图4示意性描绘根据本发明一实施例的支撑底座的剖面侧视图。

图5A示意性描绘图4的支撑底座的顶部平板。

图5B示意性描绘图5A的顶部平板的部分侧视图。

图6A-图6B显示根据本发明一实施例的边缘分布控制的曲线图。