專利名稱：一種清潔晶片背面聚合物的裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及晶片清潔技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
在半導體晶片刻蝕時，晶片在刻蝕前通常涂覆以光刻膠層，然后該光刻膠層區(qū)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(nèi)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(fā)性產(chǎn)物會沉積在晶片正面以及背面暴露出來的邊緣部分。由于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(fā)生聚合物沉積作用，形成沾污。可采用連續(xù)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，由于晶片背面與聚焦環(huán)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里非常低，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污，而可能成為后續(xù)半導體制程的污染來源。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種清潔晶片背面聚合物沾污的裝置，其圍繞設置于一等離子體蝕刻室中的晶片的基座的外周側(cè)，所述晶片的邊緣突出于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(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其圍繞設置于所述基座的外周側(cè)，位于所述聚焦環(huán)的下方，所述導電環(huán)和所述聚焦環(huán)之間設置一絕緣層；—直流電源，可選擇的連通到所述導電環(huán)，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(huán)之間設置一絕緣插入環(huán)，所述的導電環(huán)可以為涂覆在所述絕緣插入環(huán)上表面的導電層，所述的絕緣層涂覆在所述導電層上表面；也可以在所述聚焦環(huán)下表面涂覆為絕緣層，所述的導電環(huán)為涂覆在所述絕緣層下的導電層，在所述的導電層下涂覆絕緣層。所述的導電環(huán)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(huán)寬度范圍介于所述晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣的長度和所述聚焦環(huán)的寬度之間。還可以將所述導電環(huán)直接放置在所述的絕緣插入環(huán)上表面，所述導電環(huán)外表面包
裹一層絕緣層。所述的導電環(huán)和所述的直流電源間串聯(lián)一開關(guān)，所述的直流電源外串聯(lián)一電容，所述的直流電源另一端接地。所述的聚焦環(huán)由硅、碳化硅或二氧化硅等半導體材料制成。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為:一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置于一等離子體蝕刻室中的晶片的基座的外周側(cè)，所述晶片的邊緣突出于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(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)由絕緣材料制成的；一導電環(huán)，其嵌入所述聚焦環(huán)內(nèi)部；所述導電環(huán)外包裹一絕緣層；一直流電源，連通所述導電環(huán)，為其提供靜電位。本發(fā)明還公開了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，還包括圍繞設置于該基座的外周側(cè)的用于清潔晶片背面聚合物的裝置；其中，所述的晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣；所述的用于清潔晶片背面聚合物的裝置包含:一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其圍繞設置于所述基座的外周側(cè)，位于所述聚焦環(huán)的下方，所述導電環(huán)和所述聚焦環(huán)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(huán)，為其提供靜電位。本發(fā)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，還包括圍繞設置于該基座的外周側(cè)的用于清潔晶片背面聚合物的裝置；其中，所述的晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣；所述的用于清潔晶片背面聚合物的裝置包含:一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其嵌入所述聚焦環(huán)內(nèi)部；一直流電源，可選擇地連通到所述導電環(huán)，為其提供靜電位；本發(fā)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(jié)束后，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(huán)和所述直流電源的陽極，提高所述聚焦環(huán)的電勢，加強陽離子(O+、02+、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(fā)明通過在聚焦環(huán)內(nèi)部或下方設置一導電環(huán)，等離子刻蝕結(jié)束后，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(huán)和所述直流電源的陽極，提高所述聚焦環(huán)的電勢，加強陽離子(O+、02+、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(fā)明所述方案結(jié)構(gòu)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(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯: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(jié)構(gòu)示意圖；圖2為清潔晶片背面聚合物的裝置一實施例的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意具體實施例方式如圖1-2所示，本發(fā)明具體公開了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(nèi)，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(nèi)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I外周設置一聚焦環(huán)4，聚焦環(huán)4具有一延伸部15，至少部分地延伸至晶片I背面的邊緣之下；聚焦環(huán)4下方設置一絕緣插入環(huán)7，下電極3包括一延伸部9，用以支撐絕緣插入環(huán)7。在絕緣插入環(huán)7上表面采用鍍膜的方式涂覆一層導電層6，本實施例涂覆鋁，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上表面涂覆一層絕緣層5，本實施例為氧化鋁，也可以為陶瓷、石英等其它能起絕緣作用的物質(zhì)。絕緣層5與聚焦環(huán)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(guān)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I放置在基座上進行等離子刻蝕；等離子刻蝕結(jié)束后，在等離子清潔過程中，接通導電環(huán)6和直流電源12之間的開關(guān)11，導電環(huán)6通電，提高了其上方聚焦環(huán)4的電勢，加強了聚焦環(huán)4和晶片I之間的離子定向轟擊能量，有效清除了晶片I背面的聚合物。在聚焦環(huán)和插入環(huán)外周側(cè)圍繞設置一邊緣環(huán)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(huán)4由硅、硅碳化物等半導體材料制成，絕緣插入環(huán)7為石英、絕緣陶瓷等絕緣材料制成。在另一實施例中，也可以采用將絕緣層5用鍍膜方式涂覆在聚焦環(huán)4的下表面，后在絕緣層下方涂覆導電層6，再在導電層6下方涂覆絕緣層的技術(shù)方案。本實施例中的其余特征和上述實施例相同。在另一實施例中，還可以將導電環(huán)6直接放置在絕緣插入環(huán)7上方，在導電環(huán)6外表面包裹一層絕緣層5，絕緣層5與聚焦環(huán)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(huán)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制成，絕緣層5可以為聚乙烯等絕緣材料制成。本實施例其余技術(shù)方案和上述實施例相同。在圖3所示的實施例中，同樣公開了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(nèi)，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(nèi)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I外周設置一聚焦環(huán)4，聚焦環(huán)4具有一延伸部15至少部分地延伸至晶片I背面的邊緣之下；在聚焦環(huán)4內(nèi)部嵌入一導電環(huán)6，導電環(huán)材質(zhì)可以為鋁、銅、鐵、合金等金屬或非金屬導電材料制成，本實施例選用銅片作為導電環(huán)6，導電環(huán)6外表面包裹一層絕緣層。聚焦環(huán)4下方設置一絕緣插入環(huán)7，下電極3包括一延伸部9，用以支撐絕緣插入環(huán)7。導電環(huán)6通過導線和開關(guān)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I放置在基座上進行等離子刻蝕；等離子刻蝕結(jié)束后，接通導電環(huán)6和直流電源12之間的開關(guān)11，導電環(huán)6通電，提高了聚焦環(huán)4的電勢，加強了聚焦環(huán)4和晶片I之間的離子定向轟擊能量，有效清除了晶片I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(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置于一等離子體刻蝕室中的晶片和支撐所述晶片的基座的外周側(cè)，所述晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣，特征在于:所述裝置包括: 一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其圍繞設置于所述基座的外周側(cè)，位于所述聚焦環(huán)的下方，所述導電環(huán)和所述聚焦環(huán)之間設置一絕緣層； 一直流電源，可選擇地連通到所述導電環(huán)，為其提供一靜電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的基座包括一延伸部，所述的延伸部上方和所述聚焦環(huán)之間設置一絕緣插入環(huán)，所述的導電環(huán)為采用鍍膜方式涂覆在所述絕緣插入環(huán)上表面的導電層，所述的絕緣層涂覆在所述導電層上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的基座包括一延伸部，所述的延伸部上方和所述聚焦環(huán)之間設置一絕緣插入環(huán)，所述的導電環(huán)放置在所述絕緣插入環(huán)上，所述導電環(huán)外表面包裹一層絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述聚焦環(huán)下表面涂覆絕緣層，所述導電環(huán)為涂覆在所述絕緣層下的導電層，所述的導電層下涂覆絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的導電環(huán)和所述的直流電源間串聯(lián)一開關(guān)，所述的直流電源另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的導電環(huán)為金屬或非金屬導電材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的聚焦環(huán)由硅、碳化硅或二氧化硅材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的導電環(huán)具有一內(nèi)徑大于基座半徑，以及一外徑大于等于晶圓半徑小于聚焦環(huán)遠離晶圓端的外徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述直流電源提供一靜電位大于500V。
10.一種清潔晶片背面聚合物的裝置，其圍繞設置于一等離子體蝕刻室中的晶片和支撐所述晶片的基座的外周側(cè)，所述晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣，特征在于:所述裝置包括: 一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其嵌入所述聚焦環(huán)內(nèi)部；所述導電環(huán)外包裹一絕緣層； 一直流電源，可選擇的連通到所述導電環(huán)，為其提供靜電位。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的清潔晶片背面聚合物的裝置，其特征在于:所述的導電環(huán)為銅片、招片、鐵片或合金片。
12.—種等離子體蝕刻室，其特征在于，包含晶片、用于支撐該晶片的基座，以及圍繞設置于該基座的外周側(cè)的用于清潔晶片背面聚合物的裝置；其中，所述的晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣；所述裝置包含:一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其圍繞設置于所述基座的外周側(cè)，位于所述聚焦環(huán)的下方，所述導電環(huán)和所述聚焦環(huán)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(huán)，為其提供靜電位。
13.一種等離子體蝕刻室，其特征在于，包含晶片、用于支撐該晶片的基座，以及圍繞設置于該基座的外周側(cè)的用于清潔晶片背面聚合物的裝置；其中， 所述的晶片的邊緣突出于所述的基座的上表面的邊緣； 所述的用于清潔晶片背面聚合物的裝置包含: 一聚焦環(huán)，其圍繞設置于所述晶片的外周側(cè)；所述聚焦環(huán)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(huán)，其嵌入所述聚焦環(huán)內(nèi)部；所述導電環(huán)外包裹一絕緣層； 一直流電源，可選擇的連通到所述導電環(huán)，為其提供靜電位。
14.一種在如權(quán)利要求12或13所述的等離子體刻蝕室內(nèi)進行的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(jié)束后開始進行等離子清洗過程，接通所述導電環(huán)和所述直流電源之間的開關(guān)，所述導電環(huán)通電，提高了所述聚焦環(huán)的電勢，提高了離子向晶片背面及邊緣的轟擊能量，有效清除了晶片背面的聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子體刻蝕室內(nèi)進行的清潔晶片背面聚合物的方法，其特征在于其中所述聚集環(huán)的電勢高于500V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清潔晶片背面聚合物沾污的裝置及帶有該裝置的等離子體刻蝕室，本發(fā)明通過在聚焦環(huán)內(nèi)部或下方設置一導電環(huán)，并在刻蝕結(jié)束后的清洗過程中供以一靜電位，提高了所述聚焦環(huán)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污，本發(fā)明所述方案結(jié)構(gòu)簡單，成本合理，效果明顯。
文檔編號H01L21/02GK103165494SQ201110407358
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者吳紫陽, 邱達燕, 萬磊, 彭帆 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司