專利名稱：移除晶圓后側(cè)聚合物和移除晶圓前側(cè)光刻膠的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移除晶圓后側(cè)聚合物和移除晶圓前側(cè)光刻膠的工藝。
背景技術(shù)：
工件或半導(dǎo)體晶圓的等離子體處理，尤其是介電質(zhì)蝕刻等離子體處理，通 常使用含碳的工藝氣體(例如碳氟化合物或氟-碳?xì)浠衔餁怏w)，其提高諸如 二氧化硅的介電質(zhì)材料相當(dāng)于與其它材料諸如硅的蝕刻選擇性。這些工藝用于 處理其上形成微電子薄膜結(jié)構(gòu)的晶圓前(頂)頂lj。通常不對(duì)晶圓的反(后)面 構(gòu)圖。存在的一個(gè)問(wèn)題是含碳工藝氣體趨于在等離子體中形成聚合物前驅(qū)，其 能將聚合物殘?jiān)粼诰A的前側(cè)以及晶圓后側(cè)露出的部分，甚至留在晶圓后側(cè) 未露出部分下方的一段距離處。應(yīng)該移除該殘?jiān)员苊馕廴竞罄m(xù)處理歩驟。使 用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)通過(guò)等離子體離子轟擊易于移除沉積在晶圓前側(cè)的聚合物 殘?jiān)Ｈ欢?，晶圓邊緣是傾斜的，并且晶圓邊緣的后側(cè)上的曲面也是露出的， 從而在等離子體處理期間容易沉積聚合物。在等離子體處理期間，晶圓邊緣的
曲面后側(cè)不受離子轟擊，因此很難移除，但可以在高溫(例如，300攝氏度以 上)的氧等離子體中移除。這種難于移除的聚合物薄膜需要使用(例如)富氧 等離子體的蝕刻后聚合物移除歩驟，用于徹底移除聚合物。
在許多應(yīng)用中，等離子體蝕刻工藝用于形成穿過(guò)晶圓前側(cè)上的多層薄膜的 開(kāi)口 (例如，溝槽或接觸孔)。這些薄膜結(jié)構(gòu)包括(例如)具有超低介電常數(shù) (超低-k薄膜)的特殊的含碳介電質(zhì)薄膜。在由蝕刻工藝步驟形成的每個(gè)溝槽 或接觸開(kāi)口的側(cè)壁處的橫截面中暴露出該超低-k薄膜。通過(guò)加熱和將晶圓暴露 至富氧等離子體(在蝕刻后聚合物移除步驟期間)而試圖移除后側(cè)聚合物薄膜 將由于從超低-k薄膜移除碳而損壞該超低-k薄膜。在具有60 nm特征尺寸(或 更小)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，僅允許對(duì)超低-k薄膜損害至距離暴露的表面大約3 nm 的深度(例如離開(kāi)口的側(cè)壁3nm遠(yuǎn))。相反，沉積在晶圓后側(cè)邊緣的聚合物薄 膜約700nm厚。如果能夠避免損壞超過(guò)可允許的3nm深的超低-k (ULK)薄膜，同時(shí)將晶圓暴露至具有足夠密度的富氧等離子體并暴露足夠時(shí)間以從晶圓
邊緣或斜面后側(cè)移除700nrn的聚合物通常是很難的。用于聚合物移除工藝的 所需的聚合物與ULK薄膜蝕刻選擇性(超過(guò)200: 1)在傳統(tǒng)的工藝中通常不 能可靠地保持。
在傳統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器腔室中，晶圓支撐基座包括圍繞在晶圓邊緣的環(huán) 形套環(huán)(collar)。該套環(huán)趨于遮蓋晶圓邊緣，但不能充分靠近晶圓邊緣以防止 在晶圓邊緣后側(cè)上沉積聚合物。這是因?yàn)樵诰A邊緣和套環(huán)之間需要有限間隙 來(lái)適應(yīng)在機(jī)械人晶圓放置和公差累積(tolerance stack-up)中的變化。然而， 隨著腔室中連續(xù)的晶圓被蝕刻，晶圓邊緣到套環(huán)間隙趨于增加，原因在于套環(huán) (通常)是由工藝兼容的材料(例如，石英、硅或碳化硅)形成，其在連續(xù)晶 圓的等離子體蝕刻處理期間逐漸被蝕刻掉。因此，在晶圓上，包括晶圓后側(cè)邊 緣上的沉積不必要的聚合物是不可避免的。
可以通過(guò)在啟動(dòng)蝕刻工藝期間在等離子體中使用混有富氧混合氣體避免 前述問(wèn)題。然而，如果在晶圓上的薄膜結(jié)構(gòu)包括在被蝕刻的幵口的側(cè)壁上暴露 的超低-k薄膜時(shí)，該方法不實(shí)用。蝕刻等離子體中的富氧混合物對(duì)超低-k薄 膜將造成無(wú)法接收的損壞。
需要一種從晶圓的后側(cè)(即，晶圓邊緣的后側(cè))移除聚合物而不傷害或損 壞薄膜結(jié)構(gòu)中的任何低-k薄膜層的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于處理其后側(cè)具有聚合物并且其前側(cè)具有光刻膠的
工件的工藝。該工藝包括在真空腔室中在后側(cè)支撐所述工件，同時(shí)使后側(cè)的 至少外圍環(huán)形部分暴露。工件的位置限定包含工件前側(cè)的所述腔室的上部工藝 區(qū)以及包含工件后側(cè)的所述腔室的下部工藝區(qū)。提供與腔室的側(cè)壁相鄰并具有 耦接到所述腔室內(nèi)部的輸出端口的局部等離子體源。該工藝還包括通過(guò)將所述 工件保持在減少的工件到頂部間隙的所述腔室中的第一位置，而將所述工件的 前側(cè)限制在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線之上。當(dāng)所述工件位 于所述第一位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出端口與所述下部工藝區(qū)相 對(duì)。通過(guò)在局部等離子體源中產(chǎn)生包含聚合物蝕刻物種的等離子體，以及使等 離子體副產(chǎn)物流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口直至所述下部工藝區(qū)內(nèi)而從所述工件的后側(cè)移除聚合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，該工藝還包括將所述工件放
置在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線下面的第二位置。當(dāng)所述工
件位于所述第二位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出端口與所述上部工藝
區(qū)相對(duì)。通過(guò)在所述局部等離子體源中產(chǎn)生包含光刻膠移除物種的等離子體，
以及使等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出
端口直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)而從工件的前側(cè)剝離光刻膠。
在一個(gè)實(shí)施方式中，使等離子體副產(chǎn)物向所述后側(cè)流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散包括 將所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源的所述輸出端口引導(dǎo)至后側(cè)的 目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件。在相關(guān)的實(shí)施方式中，使等離子體副產(chǎn)物向所述前 側(cè)流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散包括將所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源的所述 輸出端口引導(dǎo)至前側(cè)的目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件。


因此為了可以獲得并能詳細(xì)理解本發(fā)明的以上所述特征，將參照附圖中示 出的實(shí)施例對(duì)以上的概述進(jìn)行對(duì)本發(fā)明更具體描述。然而，應(yīng)該注意，附圖僅 示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限定，因?yàn)楸景l(fā) 明可以允許其他等同的有效實(shí)施例。
圖1A示出了后側(cè)聚合物移除反應(yīng)腔，其中聚合物蝕刻物種從第一外部等 離子源朝著晶圓后側(cè)供給；
圖1B和圖1C分別為圖1A的反應(yīng)器中的工件支撐基座實(shí)施方式的平面圖 和正面圖，其中該支撐基座可以用于在此所述的每個(gè)反應(yīng)器中；
圖2示出了對(duì)圖1A的后側(cè)聚合物移除反應(yīng)腔室的變型，其中蝕刻劑清除
物種從第二外部等離子體源朝著晶圓前側(cè)供應(yīng)；
圖3示出了另一后側(cè)聚合物移除反應(yīng)腔，其中將熱基團(tuán)或離子的集中流從
靠近晶圓的分離的等離子體源導(dǎo)弓I到晶圓后側(cè)邊緣；
圖4為圖3的部分腔室的放大圖，示出了特定材料的設(shè)置，用于包含熱基
團(tuán)或離子的集中流；
圖5示出了使用圖1A的反應(yīng)腔來(lái)實(shí)施后側(cè)聚合物移除工藝的示圖6示出了使用圖2的反應(yīng)腔來(lái)實(shí)施后側(cè)聚合物移除工藝的示圖7示出了圖6的工藝的一組附加步驟，用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠；圖8示出了圖6的工藝的一組可選附加步驟，用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠;
圖9是示出了使用圖3的反應(yīng)器來(lái)實(shí)施的后側(cè)聚合物移除工藝；
圖10示出了在圖2的反應(yīng)器中實(shí)施的可選工藝，用于從晶圓同時(shí)移除后 側(cè)聚合物和移除前側(cè)光刻膠；
圖11示出了圖3的反應(yīng)器的變型，其中等離子體流的外部等離子體源由 內(nèi)部感應(yīng)耦合源取代；
圖12示出了圖11的反應(yīng)器的變型，其中內(nèi)部感應(yīng)耦合源由內(nèi)部電容耦合 源取代；
圖13示出了可選方法，其中在晶圓后側(cè)邊緣下方由感應(yīng)耦合源產(chǎn)生環(huán)形 等離子體；
圖14示出了圖13的反應(yīng)器的變型，其中感應(yīng)耦合源由用丁-產(chǎn)生環(huán)形等離 子體的內(nèi)部電容耦合源電極取代；
圖15示出了圖14的反應(yīng)器的變型，其中內(nèi)部電容耦合源電極由外部電容 耦合源電極取代；
圖16示出了頂部(ceiling)的特征，用于在后側(cè)聚合物移除期間保護(hù)晶 圓前側(cè)；
圖17示出了包含溫度轉(zhuǎn)換的后側(cè)聚合物移除和前側(cè)光刻膠移除的工藝的 方框圖18示出了適用于執(zhí)行圖17的工藝的第一反應(yīng)器； 圖19示出了適用于執(zhí)行圖17的工藝的第二反應(yīng)器； 圖20和圖21示出了圖2的反應(yīng)器的變型； 圖22示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的等離子體反應(yīng)器。
為了便于理解，盡可能的，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示附圖中共有的相同 元件。附圖全部為示意性的并且沒(méi)有按按比例繪制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式適用于在不損壞諸如超低-k介電電薄膜的關(guān)鍵 薄膜的情況下，通過(guò)加熱腔室中的晶圓，同時(shí)僅將晶圓的后側(cè)暴露至聚合物蝕 刻基團(tuán)或等離子體副產(chǎn)物，諸如來(lái)自外部等離子體源的原子氧或游離氧，以從 晶圓后側(cè)邊緣移除聚合物。氧自由基可以由外部等離子體源提供，其提供具有含氧氣體或蒸汽，諸如例如02、 H20、 N20、 C02或CO。含氧氣體可以與其 它氣體諸如H2、 N2或Ar組合或稀釋。可以添加其它含氟氣體(諸如CF4或 NF3)以允許移除含有其它材料(諸如Si)并且不能在只有氧化學(xué)物質(zhì)中被有 效移除的聚合物薄膜。通過(guò)在整個(gè)晶圓前側(cè)泵送凈化氣體而保護(hù)晶圓前側(cè)上的 薄膜結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵薄膜，使其免受聚合物蝕刻物種的破壞。另外，晶圓邊緣和
腔室側(cè)壁分離非常窄的間隙，以限定具有晶圓后側(cè)的下部工藝區(qū)和具有晶圓前 側(cè)的上部工藝區(qū)。配置較窄的間隙，以抵抗或最小化聚合物蝕刻物種從下部到 上部工藝區(qū)的移動(dòng)，否則在上部工藝區(qū)，聚合物將攻擊晶圓前側(cè)上的超低-k 薄膜。外部等離子體源耦接到下部工藝區(qū)，從而將聚合物蝕刻物種輸送到晶圓 后側(cè)。通過(guò)將上部工藝區(qū)域的高度限制至晶圓和腔室頂部之間的甚窄間隙，最 小化上部工藝區(qū)中的輸送速度以及聚合物蝕刻物種的停留時(shí)間。在整個(gè)晶圓前 側(cè)上泵送的凈化氣體可以是惰性的或非活性氣體。該凈化工藝使得前側(cè)關(guān)鍵薄 膜的蝕刻速度相對(duì)于后側(cè)聚合物的移除速度減小。
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了相對(duì)于后側(cè)聚合物移除速度而進(jìn)一步減小關(guān)鍵薄 膜的蝕刻速度，活性清除劑氣體可以附加到或取代凈化氣體，該活性清除劑氣 體化學(xué)性地清除上部工藝區(qū)域中的后側(cè)聚合物蝕刻物種。
在另一實(shí)施方式中，通過(guò)使用耦接到上部工藝區(qū)的第二 (上部)外部等離 子體源使得后側(cè)聚合物蝕刻速度進(jìn)一步增加。將清除聚合物蝕刻劑的物種的前 驅(qū)物氣體引入到上層外部等離子體源，從而為上部工藝區(qū)產(chǎn)生清除劑基團(tuán)，以 在減小上部工藝區(qū)中的聚合物蝕刻劑物種的量(部分壓力)。在一個(gè)實(shí)施方式 中，上部工藝區(qū)中的壓力保持足夠低壓，以使得上層外部等離子體源能夠有效 地產(chǎn)生等離子體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)足夠高的清除劑物種流速以保護(hù)晶圓前側(cè)薄膜。在 另一實(shí)施方式中，在未使用的聚合物^ti刻物種移動(dòng)到上部工藝區(qū)之前，從下部 工藝區(qū)移除未使用的聚合物蝕刻物種。在一個(gè)實(shí)施方式中，穿過(guò)在晶圓邊緣附 近的側(cè)壁中的分離的泵送排氣口，在晶圓邊緣附近分別排空上部和下部工藝 區(qū)。另外，可以在來(lái)自上層外部等離子源的清除劑物種進(jìn)入到上部工藝區(qū)之前， 加熱這些清除劑物種。
由將聚合物蝕刻物種從上部工藝區(qū)移除的上層外部等離子體源供給的清 除劑物種(例如，氫)還可用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠。在這種情況下，在分 離的歩驟中執(zhí)行光刻膠的移除，其中沒(méi)有聚合物蝕刻物種被引入到下部工藝區(qū)并且晶圓到頂部的間隙(上部工藝區(qū)的高度)增加。另外，促進(jìn)晶圓前側(cè)的光
刻膠蝕刻的試劑氣體(agent gas)(例如，氮?dú)?可以較少量供給到上層外部 等離子體源。在可選的模式中，沒(méi)有一個(gè)前側(cè)薄膜層易受聚合物蝕刻物種的損 壞，并且后側(cè)聚合物蝕刻移除以及前側(cè)光刻膠移除的步驟可以使用上層和下層 外部等離子體源同時(shí)執(zhí)行。在這種情況下，通過(guò)降低晶圓支撐基座，而增加上 部工藝區(qū)的高度。
在一個(gè)實(shí)施方式屮，相對(duì)于由聚合物蝕刻物種蝕刻關(guān)鍵(超低-k)薄膜的 速度，通過(guò)將低層外部等離子體源非常靠近晶圓邊緣設(shè)置并且引導(dǎo)集中流 (concentrated stream)或者在旋轉(zhuǎn)晶圓吋將來(lái)自低層外部等離子體源的等離子 體產(chǎn)品直接噴射到晶圓后側(cè)，實(shí)現(xiàn)聚合物蝕刻速度的增加。通過(guò)減少下層外部 等離子體源的壓力，集中流可以由聚合物蝕刻劑離子、基團(tuán)以及中性粒子組成， 同時(shí)在更高壓力下，該流由蝕刻劑基團(tuán)以及中性粒子組成。
參見(jiàn)圖1A，用于從半導(dǎo)體晶圓的后側(cè)移除聚合物殘?jiān)牡入x子體反應(yīng)器 包括反應(yīng)腔100，其具有側(cè)壁102、作為氣體分布板的頂部104以及底106。 頂部或氣體分布板104具有內(nèi)部氣體歧管108和多個(gè)氣體注射孔110，其從歧 管108到腔室100的內(nèi)部打開(kāi)。圓盤狀桌面形式的晶圓支撐基座112的直徑小 于待被支撐再基座112上的工件的直徑，從而露出工件后側(cè)外圍環(huán)面?；?112被支撐在由升降桿致動(dòng)器(actuator) 116升起和降落的升降構(gòu)件114上。 諸如半導(dǎo)體晶圓118的工件可以由放置在基座112上的后側(cè)的中心部分支撐。 晶圓118的前側(cè)(在該側(cè)形成微電子薄膜結(jié)構(gòu))面向頂部氣體分布板104?；?座112足夠小以留下露出的晶圓后側(cè)的環(huán)形周圍，用于后側(cè)聚合物的移除。通 常，晶圓118具有圓形或傾斜的邊緣，如圖1A所示。該傾斜特征使得在晶圓 前側(cè)上的薄膜的等離子體(例如，蝕刻)處理期間難以避免在晶圓后側(cè)上的聚 合物沉積。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供搖臂113，以將工件118放置在基座112 上。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1B所示，設(shè)置三個(gè)對(duì)稱地隔開(kāi)的較細(xì)搖臂113， 并且其從基座112的外圍向外延伸。如圖1C所示，搖臂113位于基座112的 工件支撐表面的下面，以留下露出的工件后側(cè)的整個(gè)外圍環(huán)面，用于后側(cè)聚合 物的移除。每一個(gè)搖臂113支撐在其末梢端部的薄的軸向突出物(tab) 113a， 該突出物113a用于定位工件118以與基座軸對(duì)齊。
腔室側(cè)壁102包括可移除的襯墊或工藝套件120。在下文中，如果有一個(gè)存在，則術(shù)語(yǔ)側(cè)壁102用于包括襯墊120。晶圓邊緣118a和側(cè)壁102之間的 間隙122非常小，例如約0.2-2 mm，以抵抗氣體通過(guò)間隙122移動(dòng)。間隙設(shè) 置為足夠窄以呈現(xiàn)氣體流動(dòng)阻力，該氣體流動(dòng)阻力比在腔室其它部分中的氣流 阻力高約100倍。間隙122可以為占腔室直徑的約1%。由此，晶圓118將腔 室.100分為上部工藝區(qū)130以及下部工藝區(qū)132，其中上部工藝區(qū)130部分由 晶圓118的前側(cè)或頂部表面限制，而下部工藝區(qū)132部分由晶圓118的后側(cè)或 底部表面限制。底部外部等離子體源134接收來(lái)自氣源136的聚合物蝕刻前驅(qū) 氣體并將聚合物蝕刻基團(tuán)(例如，氧自由基或原子氧)通過(guò)腔室底106中的端 口 138供給到下部工藝區(qū)132中。
一些聚合物蝕刻劑(例如，氧氣)基團(tuán)可以通過(guò)間隙122從下部工藝區(qū) 132移到上部工藝區(qū)130，并引起晶圓前側(cè)上的諸如超低-k薄膜的關(guān)鍵層的損 害的風(fēng)險(xiǎn)。為了防止這種情況的發(fā)生，非活性凈化氣體，也就是不與晶圓前側(cè) 的薄膜材料反應(yīng)的氣體(例如，氮?dú)饣驓鍤?，從氣源140被供應(yīng)到頂部氣體 分布板104，以沖洗上部工藝區(qū)130并使其沒(méi)有蝕刻物種。為了促進(jìn)全面和快 速凈化的上部工藝區(qū)130，，將上部工藝區(qū)130限制到對(duì)應(yīng)于較小的晶圓到頂 部間隙144的較小高度，例如，約0.2-2 mm。間隙144足夠小以將上部區(qū)域 130的橫截面限定到縱橫比大于100。上部工藝區(qū)高度(間隙144)足夠小， 使得上部工藝區(qū)130中的氣體停留時(shí)間少于下部工藝區(qū)132中氣體停留時(shí)間的 十分之一至百分之一。同樣，上部工藝區(qū)的高度(間隙144)足夠小，使得穿 過(guò)間隙144的氣流阻力為穿過(guò)下部工藝區(qū)132的氣流阻力的大約100倍。上部 工藝區(qū)高度的這種限定通過(guò)使用升降致動(dòng)器116升起晶圓支撐基座112來(lái)完 成。
在一個(gè)實(shí)施方式中，腔室100的氣壓由真空泵146控制，其將下部工藝區(qū) 132保持足夠的低壓以從抽出下層外部等離子源134的等離子體副產(chǎn)物，并將 外部等離子體源134保持在足夠低的壓力以使其能夠有效地產(chǎn)生等離子體。可 選地，可以通過(guò)分離的泵210、 216，穿過(guò)晶圓邊緣附近的獨(dú)立的縫隙開(kāi)口分 別排空上層和下部工藝區(qū)130、 132。在這種情況下，不需要真空泵146。
在--個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將晶圓118加熱到大約300攝氏度而加速聚合物 移除工藝，例如，或者通過(guò)基座112里面的電加熱元件150或者通過(guò)輻射燈(未 示出)。電加熱器電源152通過(guò)升降構(gòu)件114中的線而耦接到加熱元件150。通過(guò)將晶圓溫度提高到約300攝氏度，顯著提高后側(cè)聚合物移除速度。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將穿過(guò)頂部氣體分布板104進(jìn)入到上部工藝區(qū) 130的活性凈化氣體(例如，氮?dú)饣驓鍤?保持在非常高的流速，來(lái)最小化或 消除晶圓前側(cè)上薄膜(例如，超低-k薄膜)的蝕刻。這改善了聚合物蝕刻選擇 性，即，聚合物蝕刻速度與超低-k薄膜蝕刻速度的比率。凈化氣體流速可以與 所需要的一樣高，以達(dá)到所需的蝕刻選擇性，將上部工藝區(qū)130的壓力提高到 非常高的級(jí)別。下部工藝區(qū)域132中的壓力可以保持在足夠低的級(jí)別(例如， 數(shù)托或更小)以保證外部等離子體源134的有效運(yùn)行。為了使外部等離子體源 134產(chǎn)生等離子體，外部等離子源134的腔室內(nèi)部區(qū)域壓力通常不應(yīng)該超過(guò)數(shù) 托，并且因?yàn)橥獠康入x子源134直接與下部工藝區(qū)132耦接，所以下部工藝區(qū) 132中的壓力應(yīng)該保持在相對(duì)低的級(jí)別。不考慮穿過(guò)氣體分布板104流入上部 工藝區(qū)130中的凈化氣體的較高流速，通過(guò)主腔室真空泵146 (或通過(guò)真空泵 216)滿足該要求。這使得凈化氣體流速以及上部工藝區(qū)壓力與所需要的壓力 一樣大，以消除或最小化晶圓前側(cè)上的任何超低-k薄膜的蝕刻。
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了進(jìn)一歩增加從晶圓后側(cè)移除聚合物的速度，促進(jìn) 聚合物蝕刻前驅(qū)氣體分解的分解試劑氣體(例如，氮?dú)?可以較低的流速?gòu)臍?源156供給到外部等離子源134。
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了進(jìn)一步減小上部工藝區(qū)130中的聚合物蝕刻物種 (例如，氧氣)的量，氣源158將蝕刻劑清除氣體(例如氫氣或一氧化碳)供 給到頂部氣體分布板104。這可以由來(lái)自氣源140的非活性凈化氣體來(lái)代替， 或額外增加來(lái)自氣源140的非活性凈化氣體。 一些可以移動(dòng)到上部工藝區(qū)130 的聚合物蝕刻劑(例如，氧氣)原子或分子通過(guò)與清除劑氣體(例如H2或CO) 結(jié)合被化學(xué)性地消耗掉。任選地，可以通過(guò)電加熱器159加熱供給到氣體分布 板104的清除劑氣體來(lái)加速清除劑反應(yīng)。如果聚合物蝕刻劑前驅(qū)氣體是氧氣， 則清除劑氣體可以是一氧化碳或氫。與從上部工藝區(qū)130清除的氧氣相比，一 氧化碳不易與含碳的超低-k薄膜反應(yīng)。將氫氣作為清除劑氣體是一個(gè)很好的選 擇，因?yàn)樗粫?huì)耗盡來(lái)自含碳的超低-k薄膜中的碳，并且從而滿足與其排除的 聚合物蝕刻物種(氧氣)相比的與ULK薄膜較少反應(yīng)的要求。選擇清除劑氣 體，從而在清除劑和聚合物蝕刻劑(例如氧氣)之間化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物不會(huì)以較 高的速度與超低-k薄膜反應(yīng)。在氫清除劑和氧氣作為聚合物蝕刻劑的情況下，產(chǎn)物是水，并且在一氧化碳清除劑的情況下，產(chǎn)物是二氧化碳，滿足了凈化反 應(yīng)產(chǎn)物對(duì)于超低-k薄膜為安全的需要。
在可選模式，圖1A的反應(yīng)器用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠。在該模式中，
晶圓基座112可低至圖1A的虛線位置，以利用約0.5到5cm晶圓到頂部間隙 增加上部工藝區(qū)130。如果在晶圓前側(cè)上的薄膜材料不包括ULK薄膜或其它 易于受到氧氣損害的材料，則允許來(lái)自下部工藝區(qū)132的氧基團(tuán)通過(guò)停止來(lái)自 氣源140的凈化氣體流和/或來(lái)自氣源158的清除劑氣體而移動(dòng)到上部工藝區(qū) 130。同樣，如果側(cè)壁到晶圓的間隙122大于降低的(虛線)晶圓位置，則可 以增加移動(dòng)。在該可選模式，同時(shí)移除側(cè)壁聚合物和前側(cè)光刻膠。
圖2示出了圖1A的反應(yīng)器的變型。圖2的反應(yīng)器在后側(cè)聚合物移除期間， 在對(duì)晶圓前側(cè)上的超低-k薄膜提供更多保護(hù)方面具有特殊的優(yōu)點(diǎn)。在圖2的反 應(yīng)器中，提供第二外部等離子體源200。上部工藝區(qū)130中的聚合物蝕刻劑物 種(例如氧氣)的量更有效地減小，原因在于第二 (上層)外部等離子體源 200將清除劑物種(例如氫或氮)的等離子體副產(chǎn)物(例如，基團(tuán))提供到頂部 氣體分布板104。清除劑物種基團(tuán)(氫或氧)化學(xué)性地清除或結(jié)合可以移動(dòng)到 上部工藝區(qū)130中的部分聚合物蝕刻物種(例如氧氣)。該基團(tuán)趨于具有與蝕 刻物種的較快反應(yīng)速度(與圖1A中的反應(yīng)器的分子氣體清除劑相比)，從而 提供從上部工藝區(qū)130移除蝕刻劑物種(例如，氧氣)的較高速度。這將為防 止晶圓前側(cè)上的薄膜結(jié)構(gòu)(如，超低-k薄膜)受攻擊提供較高級(jí)別的保護(hù)。氣 源202將分子氣體形式的清除劑前驅(qū)(例如，氫或氮?dú)?供給到頂部外部等離 子體源200的腔室。由源200 (例如，或者為氫基團(tuán)或者為氮基團(tuán))產(chǎn)生的等 離子體的副產(chǎn)物為聚合物蝕刻劑物種(例如氧氣)的清除劑，并且被輸送到氣 體分布板104以減少或消除來(lái)自上部工藝區(qū)130的氧氣，從而保護(hù)晶圓前側(cè)上 的薄膜結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，頂部外部等離子體源200可以由RF線圈天線206環(huán)繞的介 電質(zhì)(例如石英)管狀腔室204組成，該RF線圈天線206通過(guò)RF等離子體 源功率發(fā)生器208穿過(guò)阻抗匹配元件驅(qū)動(dòng)。石英材料與頂部外部等離子體源 200的氫或氮化學(xué)物質(zhì)相容。頂部外部等離子體源200產(chǎn)生通過(guò)中心口 212填 充到頂部氣體分布板104的清除劑物種基團(tuán)。為了在整個(gè)氣體分布板上提供均 勻分布的清除劑物種，擋板214設(shè)置在氣體歧管108的中心，其防止從中心口212到氣體分布板104中心附近的氣體注射孔110的直接氣流。環(huán)形(toroidal) 等離子體腔室可以用作頂部和底部外部等離子體源200、 134的任一個(gè)或兩者。 該環(huán)形腔室由導(dǎo)電材料的凹狀管道組成。為了容納用于頂部外部等離子體源 200的氫化學(xué)物質(zhì)，該類環(huán)形等離子體腔室可以包括保護(hù)導(dǎo)電腔室或管道的絕 緣襯墊(liner)。
頂部外部等離子體源200內(nèi)的腔室壓力應(yīng)該足夠低(例如，不超過(guò)數(shù)托) 以確保在外部腔室204內(nèi)有效地產(chǎn)生等離子體。由于頂部外部等離子體源200 與上部工藝區(qū)130耦接(通過(guò)氣體分布板104)，在外部源200中的等離子體 沒(méi)有消失的情況下，上部工藝區(qū)壓力不能太高。滿足該限制可以防止足夠高流 速的清除劑物種進(jìn)入到上部工藝區(qū)130，需要保護(hù)晶圓前側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式 中，上部區(qū)域的真空泵210通過(guò)晶圓邊緣附近(但稍微高一些，高了數(shù)個(gè)毫米 或更低)的上部區(qū)域真空縫通道217直接連耦接到上部工藝區(qū)130，并且穿過(guò) 側(cè)壁102 (以及襯墊120，如果存在襯墊的話)。上部區(qū)域真空泵210促進(jìn)或確 保足夠低流速通過(guò)非常窄的晶圓到側(cè)壁的間隙122。由于該特征，可以在圖2 的反應(yīng)器中除去主真空泵146，如將在下面所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，上部區(qū) 域泵210的泵送速度保持在足夠的等級(jí)以將上部工藝區(qū)130中的壓力保持在低 于少數(shù)幾個(gè)托的級(jí)別，例如。這允許來(lái)自上層外部等離子體源200的基團(tuán)具有 較高的流速，并確保從上部工藝區(qū)130快速移除清除劑-蝕刻劑反應(yīng)副產(chǎn)物。 本實(shí)施方式在頂部外部等離子體源200內(nèi)部提供低腔室壓力以便于在頂部外 部等離子體源200中有效地產(chǎn)生等離子體。本實(shí)施方式還減小了清除劑或凈化 物種移動(dòng)到下部工藝區(qū)132，否則其將稀釋晶圓后側(cè)的聚合物蝕刻物種(例如， 氧)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了減小聚合物蝕刻劑物種(例如，氧)從下部工藝 區(qū)132穿過(guò)晶圓到側(cè)壁的間隙122移動(dòng)到上部工藝區(qū)130，低層區(qū)真空泵216 通過(guò)晶圓邊緣附近(但稍微偏下，少數(shù)幾個(gè)毫米或更少)的下部區(qū)域狹縫通道 218耦接到下部工藝區(qū)132。上部或下部狹縫通道217、 218沿腔室對(duì)稱的旋轉(zhuǎn) 軸在彼此的少數(shù)(或幾個(gè))毫米內(nèi)。在圖2示出的反應(yīng)器中，狹縫通道217、 218在高于或低于(分別地)晶圓約lmm高度處，然而該距離可以在約0.5 到2mm的范圍內(nèi)。狹縫通道217、 218可以彼此相距約l-2mm而軸向設(shè)置。 通常該距離少于晶圓到頂部的間隙(上部工藝區(qū)130的高度)。上部和下部區(qū)域的真空泵210、 216同時(shí)運(yùn)行以穿過(guò)獨(dú)立的狹縫通道217、 218移除蝕刻劑-清除劑反應(yīng)副產(chǎn)物(從上層區(qū)130穿過(guò)狹縫通道217)和蝕刻劑物種與蝕刻劑 -聚合物反應(yīng)副產(chǎn)物(從低層區(qū)132穿過(guò)狹縫通道218)。
該狹縫開(kāi)口217、 218具有窄的(例如，0.2-2 mm)的軸向高度并圍繞至 少側(cè)壁102的幾乎整個(gè)圓周而延伸。除了連接到與各自的泵210、 216的連接， 該狹縫開(kāi)口217、 218每一個(gè)都是完全閉合的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，由于上部和下部真空泵210、 216提供最佳性能，在 圖2的反應(yīng)器中可以除去主真空泵146。提供上部和下部真空泵210、 216，提 高了蝕刻劑物種到晶圓后側(cè)的流量。
上部和下部真空泵210、 216以及它們的狹縫通道217、 218也可以包括在 圖1A的反應(yīng)器中，盡管由于在圖1A中沒(méi)有上層外部等離子體源200以使其 在圖1A的反應(yīng)器中不需要。由于上層外部等離子源200不存在于圖1A中的 反應(yīng)器中，所以可以通過(guò)氣體分布板104以非常高的壓力泵送凈化氣體，從而 保護(hù)晶圓前側(cè)。因此，在圖1A的反應(yīng)器中不必需要局部(local)泵210、 216 和它們的狹縫通道217、 218。
各種等離子體源都可以用于上層和下層外部等離子體源134、 200，諸如 微波、傳統(tǒng)的ICP或環(huán)形等離子體。用于上層和下層源134、 200的工藝化學(xué) 物質(zhì)限制了材料的選擇。環(huán)形反應(yīng)器通常具有金屬腔室或管道，諸如陽(yáng)極化鋁， 其與上層等離子體源200的氫化學(xué)物質(zhì)是不兼容。然而，環(huán)形等離子體源也可 以由石英襯墊或石英環(huán)狀(圓形或方形)真空容器得到。如果為了與等離子體 化學(xué)物質(zhì)兼容，需要非金屬、非涂覆的金屬以及非石英材料，則外部等離子體 源的選擇更局限于傳統(tǒng)的感應(yīng)耦合等離子體源，諸如石英、氧化鋁、蘭寶石或 RF驅(qū)動(dòng)的線圈纏繞的氧化釔管，例如。源也可以被靜電屏蔽以減少等離子體 離子轟擊以及隨后的腐蝕或粒子/污染物問(wèn)題。在一個(gè)實(shí)施例中，下層外部等 離子體源134可以是環(huán)形等離子體源，包含由工藝氣源136填充的環(huán)形腔室 220、耦接到環(huán)形腔室220的盤旋的RF功率施加器222以及從環(huán)形腔室220 到口 138的管道224組成。線圈222可以由RF發(fā)生器通過(guò)阻抗匹配來(lái)驅(qū)動(dòng)或 可以簡(jiǎn)單地由開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)(我們需要討論)。該環(huán)形腔室220通常由具有介 電質(zhì)外部薄膜的金屬形成，諸如陽(yáng)極化鋁，其與在下層外部等離子體源134 中使用的氧氣和氮?dú)饧嫒荨Ｓ捎趯?duì)上層外部等離子體源200供應(yīng)有氫氣，所以陽(yáng)極化鋁對(duì)于上層源200并不是適用的材料，并因此在一個(gè)實(shí)施例中，其腔室
204由另一種與氫氣兼容的材料(諸如石英)形成。
在一個(gè)可選的模式中，圖2中的反應(yīng)器用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠。在該 應(yīng)用中，停止(或除去在下層源134中的等離子體)來(lái)自氣源136的氧氣(聚 合物蝕刻劑)流。優(yōu)選地，該步驟利用在以上所述的窄體制(0.2-2 mm)內(nèi)的 上部工藝區(qū)130的高度而實(shí)施。可選地，光刻膠移除的均勻性可以通過(guò)增加上 部工藝區(qū)高度來(lái)提高，在這種情況下，晶圓基座112降低至圖2的虛線位置， 以利用晶圓到頂部間隙的約為2.5到5cm距離來(lái)擴(kuò)大上部工藝區(qū)130。氫基團(tuán) 或來(lái)自上層外部等離子體源200的相關(guān)等離子體副產(chǎn)物填充上部工藝區(qū)130， 并在反應(yīng)蝕刻工藝中從晶圓前側(cè)移除光刻膠。該反應(yīng)通過(guò)以較低的流速?gòu)牧?-氣源240將氫氣流補(bǔ)充到具有含氧氣體(H20或N20)的上層外部等離子體源 200中來(lái)促進(jìn)。流入到上層等離子體源200中的含氧氣休的流速可以小于氫流 速的5%?？梢栽诤髠?cè)聚合物移除步驟之前或之后執(zhí)行該光刻膠移除步驟。
在可選前側(cè)光刻膠移除模式的可選實(shí)施方式中，通過(guò)在整個(gè)頂部氣體分布 板104和晶圓支撐基座112 (在圖2的降低的虛線位置)上的阻抗匹配252耦 合的RF功率發(fā)生器250，電容耦合等離子體由來(lái)自上部工藝區(qū)130中的氫氣 產(chǎn)生。在該實(shí)施方式中，在上部工藝區(qū)130產(chǎn)生氫離子以引導(dǎo)反應(yīng)離子蝕刻晶 圓前側(cè)上的光刻膠。
在等離子體蝕刻系統(tǒng)中，圖2的反應(yīng)器的最初放置需要取代存在于具有圖 2的反應(yīng)器的系統(tǒng)中的兩個(gè)單獨(dú)晶圓真空交換腔室中的一個(gè)。蝕刻系統(tǒng)通常包 括四個(gè)等離子體蝕刻反應(yīng)器，兩個(gè)單個(gè)晶圓真空交換腔室以及工廠接口。為了 達(dá)到最大的功能，圖2的反應(yīng)器可以配置以執(zhí)行單個(gè)晶圓真空交換腔室功能， 其在等離子體蝕刻系統(tǒng)中交替。為了此目的，晶圓入口/出口狹口閥270、 272 設(shè)置在反應(yīng)器的反面穿過(guò)側(cè)壁102 (以及襯墊120)。 一對(duì)狹口閥270、 272使 得圖2的反應(yīng)器起到單個(gè)晶圓真空交換腔室的功能。
參見(jiàn)圖3，在一個(gè)實(shí)施方式中，局部流或等離子體基團(tuán)、中性粒子以及蝕 刻劑物種離子的噴射用于提供甚高速度的后側(cè)聚合物移除。在旋轉(zhuǎn)晶圓時(shí)，將 局部流或等離子體基團(tuán)的噴射引到小的目標(biāo)區(qū)域上或晶圓后側(cè)邊緣的窗口。為 了此目的，局部外部等離子體源300可以位于晶圓附近，并且較短的管道302 將等離子體離子從局部外部等離子體源300作為等離子體離子、基團(tuán)以及中性粒子的流而引到晶圓后側(cè)邊緣的小目標(biāo)區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，管道302
足夠短并且其輸出端充分靠近晶圓后側(cè)以使得來(lái)自源300的離子能夠到達(dá)晶 圓后側(cè)。例如，短管道的輸出端與基座112的晶圓支撐平面之間的轉(zhuǎn)換距離可 以是基座或晶圓直徑的5%或更小。氣源136將聚合物蝕刻前驅(qū)氣體供給到局 部外部等離子體源300。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了將晶圓的整個(gè)后側(cè)外圍或邊 緣暴露至局部等離子體流，通過(guò)耦接到基座112的支撐構(gòu)件或腿部件114的旋 轉(zhuǎn)致動(dòng)器304，旋轉(zhuǎn)晶圓基座112。通過(guò)在低腔室壓力下運(yùn)行局部外部等離子 體源300，其成為等離子體離子以及電子的富源，并且來(lái)自管道302的集中流 由離子/基團(tuán)混合物中的很大比例的離子組成。通過(guò)設(shè)置外部等離子體源300 靠近晶圓118并且保持管道302較短，最小化重組的離子損失，并且從管道 302發(fā)出的粒子流在離子中保持較富裕。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)圖3中的反應(yīng)器中的離子噴射流增加后側(cè)聚合物 蝕刻速度；通過(guò)在局部外部等離子體源300和晶圓支撐基座之間施加RF偏置 功率可以增加晶圓后側(cè)邊緣表面的離子能量。為了此目的，通過(guò)在整個(gè)晶圓支 撐基座上的阻抗匹配元件312和局部外部等離子體源300，耦接RF偏置功率 發(fā)生器310。氣源156可以供給局部外部等離子體源300分解試劑氣體(例如， 氮?dú)?，其促進(jìn)局部外部等離子體源300的等離子體中的蝕刻劑物種(例如， 氧氣)的分解。
如果需要基團(tuán)流而不是離子流，則局部外部等離子體源中的腔室壓力可以 增加。提高局部外部等離子體源300中的腔室壓力使得管道302噴射的粒子流 中的離子比例減小同時(shí)基團(tuán)的比例提高了。此外，如果需要純的基團(tuán)流，則不 需要將外部等離子體源300定位在晶圓附近。取而代之，可以設(shè)置在(例如) 主腔室100的底部附近(如圖3中的虛線所示)，并且管道302可以相對(duì)較長(zhǎng) (如圖3中的虛線所示)。來(lái)自等離子體源300的集中噴射流非常熱(例如， 高達(dá)600攝氏度)，并且該熱量可以加速蝕刻物種與后側(cè)聚合物之間的反應(yīng)。 優(yōu)選地，在后側(cè)暴露至來(lái)自局部外部等離子體源300和管道302的集中基團(tuán)或 離子流之前，整個(gè)晶圓初始加熱至大約在300攝氏度。
參見(jiàn)圖4，可以采取具體預(yù)防措施以最小化從等離子體源300/管道302的 放射的離子流的金屬污染。尤其是，可以使用覆蓋頂部氣體分布板104的底表 面的介電電(例如，石英)襯墊320和覆蓋側(cè)壁102的內(nèi)部表面的介電質(zhì)襯墊120來(lái)保護(hù)金屬表面。圖4的放大示圖示出了每個(gè)狹縫開(kāi)口 217、 218怎樣通 向較大的通道，但在腔壁內(nèi)除了與單獨(dú)的泵210、 216連接外，其完全封閉。
圖5示出了可以在圖1A的反應(yīng)器中實(shí)施的示例性的方法。第一步(方框 402)為支撐晶圓(使用基座112)以暴露晶圓后側(cè)的外圍部分，同時(shí)開(kāi)始將 晶圓加熱到300攝氏度。下一步(方框404)，其可以在達(dá)到最終晶圓溫度(例 如，300攝氏度)之前進(jìn)行，為限定晶圓前側(cè)上方的上部工藝區(qū)130以及晶圓后 側(cè)下方的下部工藝區(qū)132，并且通過(guò)將晶圓到側(cè)壁的間隙保持在小于2mm，使 得在兩個(gè)區(qū)域之間的氣體具有最小的移動(dòng)。該間隙應(yīng)該足夠小以產(chǎn)生超過(guò)腔室 其它部分100數(shù)量級(jí)分之一的氣流阻力。下一步(方框406)是通過(guò)將晶圓到 頂部的間隙(上部工藝區(qū)130的高度)保持在建立高氣流阻力的一值，例如小 于2mm，從而防止蝕刻物種在晶圓前側(cè)積聚，或(等效地)便于上部區(qū)130 的快速排空。該間隙應(yīng)該足夠小以將上部工藝區(qū)130限定在橫截面縱橫比大于 IOO的數(shù)量級(jí)。另一步驟(方框408)用于在外部等離子體腔室134中使用聚
合物蝕刻劑前驅(qū)氣體(例如氧氣)產(chǎn)生等離子體，并且將副產(chǎn)物(例如，基團(tuán)、 自由氧)從等離子體引入到下部工藝區(qū)132，以從晶圓后側(cè)蝕刻聚合物。相關(guān) 步驟(方框410)為通過(guò)將分解試劑(氮?dú)?引入到外部等離子體腔室134以 提高聚合物蝕刻前驅(qū)物種(氧氣)的分解。為了避免或最小化晶圓前側(cè)上薄膜 的蝕刻，下一步(方框412)包含通過(guò)將凈化氣體(例如N2或Ar)注入到上 部工藝區(qū)130中來(lái)減小在上部工藝區(qū)130中的聚合物蝕刻劑前驅(qū)物種(氧氣) 的量。相關(guān)步驟(方框414)包含通過(guò)將清除蝕刻物種(例如氧氣)的清除劑 氣體(例如H2或CO)引入到上部工藝區(qū)來(lái)進(jìn)一步減少上層工藝區(qū)130中的蝕 刻物種。除了非活性凈化氣體之外，可以使用該清除劑氣體，或者可取代非反 應(yīng)凈化氣體而使用該清除劑氣體。
圖6示出了可以在圖2的反應(yīng)器中實(shí)施的示例性方法。第一歩(方框416) 為支撐基座112上的晶圓以暴露晶圓后側(cè)的外圍部分，同時(shí)將晶圓加熱到類似 300攝氏度。下一步(方框418)為限定晶圓前側(cè)上方的上部工藝區(qū)130和晶 圓后側(cè)下方的下部工藝區(qū)132，并且通過(guò)保持晶圓到側(cè)壁的間隙小于2mm使 得兩個(gè)區(qū)域之間的氣體具有最小的移動(dòng)。下一步(方框420)為通過(guò)保持晶圓 到頂部間隙(上部工藝區(qū)的高度)小于2mm以防止蝕刻物種或等離子體在晶 圓前側(cè)積聚。另一步驟(方框422)為在低層外部等離子體腔室134中使用聚合物蝕刻前驅(qū)氣體(例如氧氣)產(chǎn)生第一等離子體，并且將等離子體的副產(chǎn)物 (例如，基團(tuán)，自由氧)引入到下部工藝區(qū)132，以從晶圓后側(cè)蝕刻聚合物。
相關(guān)步驟(方框424)為通過(guò)將分解試劑(氮?dú)?以氧氣流速的1-10%的流速 引入到下層外部等離子體腔室來(lái)提高聚合物蝕刻前驅(qū)物種(氧氣)的分解。另 一步驟(方框426)為利用清除聚合物蝕刻物種的清除劑物種(H2或N2)在 上層外部等離子體腔室200中產(chǎn)生第二等離子體，并將第二等離子體(H基 團(tuán)或N基團(tuán))的副產(chǎn)物引入到上部工藝區(qū)130。為了減小或消除對(duì)晶圓前側(cè) 上的薄膜的蝕刻，下一步(方框428)為在晶圓邊緣附近的泵送(pumping) 端口217排空上部工藝區(qū)130，從而以足夠高的速度從上部工藝區(qū)移除聚合物 蝕刻劑物種(氧氣)，以防止晶圓前側(cè)上的關(guān)鍵薄膜(含碳或低-k)的損壞。 相關(guān)步驟(方框430)為在晶圓邊緣附近的泵送端口 218處以足夠高的速度排 空下部工藝區(qū)132，從而最小化聚合物蝕刻物種(氧氣)從下部工藝區(qū)132移 動(dòng)到上部工藝區(qū)130，并且最大化將聚合物蝕刻劑物種到晶圓后側(cè)邊緣的傳 輸。為了最大化聚合物s到晶圓后側(cè)邊緣的傳輸，只使用前側(cè)和后側(cè)泵210、 216，除去或不使用主泵146。
圖7示出了可以在圖2的反應(yīng)器的可選模式中實(shí)施的示例性方法，其中使 用該反應(yīng)器以從晶圓前側(cè)蝕刻光刻膠。第一步(方框432)為停止聚合物蝕刻 劑物種(氧氣)從下層外部等離子體源134到下部工藝區(qū)的流動(dòng)。盡管優(yōu)選地 繼續(xù)限制上部工藝區(qū)130的高度，但是可選地可增加該高度，作為前側(cè)光刻膠 移除步驟的準(zhǔn)備，在這種情況下，下一步(可選的)(方框434)為將品圓到 頂部的間隙增加到蝕刻劑物種能夠在上部工藝區(qū)130中積累的一距離(例如， 0.5-5 cm)。然而，增加上不工藝區(qū)的高度以執(zhí)行晶圓前側(cè)上光刻膠的剝離不是 必需的。下一步(方框436)為以減小的流速將含氧物種(H20或N20)以及 H2氣體引入到上層外部等離子體源200 (以少于氫氣流速1-10%的流速)，從 而增加從晶圓前側(cè)蝕刻光刻膠的速度。圖7的工藝可以在圖6的工藝之前或之 后執(zhí)行。如果上部工藝區(qū)130的高度被限制在較窄的范圍(0.2-2mm)內(nèi)，則 該步驟中光刻膠的移除速度增加。另一方面，通過(guò)增加該高度，均勻性增加， 并且方框434的步驟僅將上部工藝區(qū)高度增加了一小部分。
圖8示出了圖2的反應(yīng)器的可選方法以從晶圓前側(cè)蝕刻光刻膠，其中在上 部工藝區(qū)130中產(chǎn)生電容耦合等離子體。第一步(方框438)為停止聚合物蝕刻劑物種(氧氣)從下層外部等離子體腔室134到下部工藝區(qū)的流動(dòng)，并且隨
后(方框440)將晶圓到頂部的間隙增加到約2到5cm。下一步(方框442) 為將光刻膠移除物種氣體(H2)引入到上部工藝區(qū)130。再下一步(方框444) 為以減小的流速將含氧物種(H20或N20)引入到上部工藝區(qū)中。該減小的流 速可以是氫氣流速的約1-10%。下一步(方框446)為將RF功率施加到上部 工藝區(qū)以產(chǎn)生用于從晶圓前側(cè)移除光刻膠的等離子體。
圖9示出了可以在圖3的反應(yīng)器中實(shí)施的示例性方法，其中通過(guò)來(lái)自外部 等離子體源的等離子體離子、基團(tuán)以及中性粒子的集中或局部流移除后側(cè)聚合 物。第一步(方框448)為在基座112上支撐晶圓以暴露晶圓后側(cè)的外圍部分， 同時(shí)將晶圓加熱到大約300攝氏度。下一步(方框450)為限定晶圓前側(cè)上方 的上部工藝區(qū)130以及晶圓后側(cè)下方的下部工藝區(qū)132，并且通過(guò)將晶圓到側(cè) 壁的間隙保持在小于2mm，使得兩個(gè)區(qū)域之間具有最小的氣體移動(dòng)。再下一 歩(方框452)為通過(guò)將晶圓到頂部的間隙(上部工藝區(qū)的高度)保持在小于2mm 而防止(或最小化)晶圓前側(cè)處的蝕刻物種或等離子體的流動(dòng)或傳送速度。再 下一步(方框454)為利用聚合物蝕刻劑凈化氣體(例如氧氣)在局部外部等 離子體腔室300中產(chǎn)生第一等離子體，并將第一等離子體的副產(chǎn)物的窄流穿過(guò) 晶圓后側(cè)附近的注射孔302直接引入到晶圓后側(cè)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)晶圓。相關(guān)步驟(方 框456)為通過(guò)將分解試劑(氮?dú)?引入到局部外部等離子體腔室300而提高 聚合物蝕刻劑前驅(qū)物種(氧氣)的分解。另一相關(guān)步驟(方框457)為通過(guò)在 整個(gè)局部外部等離子體腔室和晶圓上施加RF偏置功率而提高后側(cè)聚合物蝕刻 速度。另--步驟(方框458)為使用清除聚合物蝕刻物種的清除劑物種(H2或 N2)在上層外部等離子體源200中產(chǎn)生第二等離子體，并且將第二等離子體(H 基或N基)引入到上部工藝區(qū)130中。另一步驟(方框460)為在晶圓邊緣附 近的泵送端口 212排空上部工藝區(qū)130，從而從上部工藝區(qū)以足夠高的速度移 除聚合物蝕刻劑物種(氧氣)，以避免損壞晶圓前側(cè)上的關(guān)鍵薄膜(含碳或低 -k)。相關(guān)步驟(方框462)為在晶圓邊緣附近的泵送端口 218以足夠高的速度 排空下部工藝區(qū)132，從而最小化聚合物蝕刻劑物種(氧氣)從下部工藝區(qū)132 到上部工藝區(qū)130的移動(dòng)。
圖IO示出了可以在圖2的反應(yīng)器中實(shí)施的示例性工藝，用于同時(shí)從晶圓 后側(cè)移除聚合物以及從晶圓前側(cè)移除光刻膠?？梢詫?shí)施圖10的工藝，例如，在晶圓前側(cè)沒(méi)有特別易于受聚合物蝕刻劑物種損害的薄膜(諸如ULK薄膜) 的情況下，或存在的任何關(guān)鍵或ULK薄膜能夠經(jīng)受聚合物蝕刻物種從下部工 藝區(qū)132逃離到上從工藝區(qū)130的受限流動(dòng)的情況下。第一歩驟(方框464) 為支撐晶圓以暴露晶圓后側(cè)的外圍部分，同時(shí)將晶圓加熱到大約300攝氏度。 下一步(方框466)為限定晶圓前側(cè)上方的上部工藝區(qū)130以及晶圓后側(cè)下方 的下部工藝區(qū)132，同時(shí)通過(guò)保持晶圓到側(cè)壁的間隙小于2mm，以使兩個(gè)區(qū)域 之間具有最小的氣體移動(dòng)。再下一步(方框468)為使用聚合物蝕刻劑前驅(qū)氣 體(例如氧氣)在下層外部等離子體腔室134中產(chǎn)生第一等離子，同時(shí)將等離 子體的副產(chǎn)物(例如基團(tuán)、自由氧)引入到下部工藝區(qū)132,從而從晶圓后側(cè) 蝕刻聚合物。相關(guān)步驟(方塊470)為通過(guò)將分解試劑(氮?dú)?引入到下層外 部等離子體腔室134而增強(qiáng)聚合物蝕刻劑前驅(qū)物種(氧氣)的分解。與方框 468的步驟同時(shí)實(shí)施的步驟(方框472)為清除劑凈化氣體(H2)和小部分的 含氧物種(H20或N20)在上層外部等離子體腔室200中產(chǎn)生第二等離子體。 第二等離子體的副產(chǎn)物，例如清除劑物種(H基)和含氧基，被引入到上部工 藝區(qū)130。清除劑物種從上部工藝區(qū)130移除蝕刻物種(例如，氧氣)并在含 氧物種的幫助下從晶圓前側(cè)移除光刻膠。在該工藝期間，優(yōu)選地為保持上部工 藝區(qū)130的高度在較窄的范圍(0.2-2mm)內(nèi)，以提高光刻膠的移除速度。該 步驟的結(jié)果為同時(shí)使用下層外部等離子體源134移除后側(cè)聚合物以及使用上 層外部等離子體源200移除前側(cè)光刻膠。到上層外部等離子體源200中的含氧 (H20或N20)物種的流速可以是流入上層外部離子體源200的氫的流速的 1-10%,例如。
圖11示出了圖3的反應(yīng)器的變化，其中等離子體副產(chǎn)物流或晶圓后側(cè)邊 緣處導(dǎo)引的噴射是通過(guò)反應(yīng)器自身的組件產(chǎn)生的，而不是通過(guò)外部等離子體源 產(chǎn)生。為了此目的，圖3所示的諸如外部等離子體源300的外部等離子體源通 過(guò)由在圖11的實(shí)施方式中的內(nèi)部等離子體源500取代，該內(nèi)部等離子體源500 包含由諸如石英的絕緣材料形成的圓柱形密封外殼502和纏繞部分圓柱形外 殼502的線圈504。在所示的反應(yīng)器中，線圈504在腔室的外面。外殼502在 其底端502a關(guān)閉，并在其相對(duì)頂端且靠近晶圓118的后側(cè)邊緣處形成噴嘴或 錐形出口 502b。存儲(chǔ)聚合物蝕刻氣體物種的氣源506通過(guò)底端502a耦接到外 殼502。 RF發(fā)生器耦接到線圈504 (通過(guò)可選的阻抗匹配，未示出)并供給足夠的功率以在外殼502里面產(chǎn)生感應(yīng)耦合型等離子體。外殼502里面的壓力大 于下部工藝區(qū)132的壓力。該壓力差可以由主真空泵146以及耦接到外殼502 的真空泵509控制。等離子體副產(chǎn)物，例如基團(tuán)、中性粒子和/或離子通過(guò)噴 嘴口 502b流出并形成撞擊晶圓后側(cè)邊緣的目標(biāo)區(qū)域的集中或局部流510。為 了控制流510的離子能量，可選的RF偏置功率發(fā)生器512可以連接在外殼502 內(nèi)部的內(nèi)部電極514與晶圓基座112之間。同時(shí)圖3的上層外部等離子體源 200可以用于圖ii的反應(yīng)器中，該選擇僅以虛線在圖il中描述?？扇〈兀?圖11的實(shí)線圖像示出了 (可選地)凈化氣體源140可以在不使用外部等離子 體源的情況下通過(guò)頂部氣體分布板104供給凈化氣體。凈化氣體可以是非反應(yīng) 或反應(yīng)性的清除劑物種，如參見(jiàn)圖l所述。
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了提供所需的(例如，300攝氏度)晶圓溫度，可 以如圖3所述加熱基座112，或可以使用頂部上方的輻射燈(未示出)。在一 個(gè)實(shí)施方式中，工藝兼容材料的襯墊520可以覆蓋基座112的側(cè)面和底部邊緣 表面，工藝兼容材料的襯墊522可以覆蓋側(cè)壁102。襯墊520、 522對(duì)于最小 化由于通過(guò)等離子體流510蝕刻腔室表面而引起的金屬污染是有用的。工藝兼 容材料可以是，諸如，石英。在一個(gè)實(shí)施方式中，頂部104可以由工藝兼容材 料諸如石英形成。在這種情況下，頂部是光滑的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，沒(méi)有在圖11中示 出的氣體分布板部件。
在可選的實(shí)施方式中，圖11的等離子體源外殼502可以是圓環(huán)面形以形 成環(huán)形等離子體源。
在另一可選的實(shí)施方式中，如圖12所示，感應(yīng)的等離子體源500 (管狀 外殼502)被電容耦合源530取代。電容耦合的源530包括具小的放電部分的 傳導(dǎo)電極532或靠近并與晶圓118的后側(cè)邊緣相對(duì)的區(qū)域532-1，以及至少一 個(gè)軸向方向延伸的腿部件532-2。將聚合物蝕刻氣體物種通過(guò)腔室底中的開(kāi)口 533從氣源506引入到下部工藝區(qū)132。 RF發(fā)生器534在軸向延伸的腿部件 532-2的底端與晶圓基座112之間耦合。提供與第一腿部件532-2平行的第二 軸向延伸腿部件532-3。來(lái)自發(fā)生器534的RF功率在電極放電部分532-1和 晶圓后側(cè)邊緣上的相應(yīng)區(qū)域之間的小間隙中產(chǎn)生等離子體放電。在一個(gè)實(shí)施方 式中，與晶圓118相對(duì)的電極532 (或整個(gè)電極532)的側(cè)面可以由襯墊535 覆蓋，襯墊535是由工藝兼容材料諸如石英來(lái)形成，其對(duì)于最小化或防止金屬污染是有用的。如圖11的實(shí)施方式所示，旋轉(zhuǎn)晶圓，以使整個(gè)后側(cè)邊緣圓周
暴露于局部的等離子體。
如果使用輻射熱來(lái)加熱晶圓118，則不需要基座112，如下面所述。
在圖13的反應(yīng)器中，除去了旋轉(zhuǎn)晶圓以將其底部圓周暴露于等離子體流
的需要，而替代地在沿整個(gè)圓周周圍延伸的后側(cè)邊緣下方產(chǎn)生等離子體538 的環(huán)。通過(guò)將晶圓118靠近頂部104放置來(lái)完成，如前面的實(shí)施方式所述，并 且隨后將RF功率施加到覆蓋晶圓118邊緣的線圈天線540。線圈天線540可 以由環(huán)形傳導(dǎo)線圈(winding)組成，例如。當(dāng)晶圓可以使用圖11的加熱基座 112保持在圖13所述的升起位置中時(shí)，圖13示出如何通過(guò)懸浮在升降架(lift spider) 544上懸掛的升降桿542提升晶圓，該升降架544由升降致動(dòng)器116 控制。在這種情況下，通過(guò)輻射燈548穿過(guò)頂部104加熱晶圓?？蛇x地，上方 頂部線圈540可以由纏繞在側(cè)壁102的線圈540取代。
在某些實(shí)施方式中，在獨(dú)立工藝中從晶圓前側(cè)移除光刻膠。在這些實(shí)施方 式中，將晶圓降低至圖13的虛線位置，并且通過(guò)頂部氣體分布板104引入能 夠移除光刻膠的氣體，如說(shuō)明書的前面所述。在其它實(shí)施方式中，提供控制晶 圓中心附近的等離子體離子密度的第二內(nèi)部線圈天線550。第二內(nèi)部線圈天線 550的存在也提高了光刻膠移除的均勻性。可以在獨(dú)立調(diào)整的RF功率等級(jí)下 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)線圈天線540、 550以允許等離子體離子密度徑向分布的調(diào)諧。這通 過(guò)提供耦接到獨(dú)立線圈天線540、 550的獨(dú)立的RF發(fā)生器552、 554或通過(guò)提 供單一 RF發(fā)生器556來(lái)完成，其中單一 RF發(fā)生器556的功率通過(guò)功率分離 器(splitter) 558被可控地分配在兩個(gè)天線540、 550之間。燈加熱器548放置 在內(nèi)部和外部線圈天線540、 550之間的頂部上方的打開(kāi)空間中。
圖11的加熱基座112可用于將晶圓118固定在圖13的上升位置。在這種 情況下，在低腔室壓力以及在沒(méi)有放射燈加熱器的情況下，有效的熱傳遞需要 在基座112上使用靜電夾盤。使用晶圓支撐基座的優(yōu)勢(shì)在于其使得偏置功率能 夠以高度均勻方式施加到晶圓上，同時(shí)達(dá)到均勻加熱或晶圓的溫度控制。還提 供具有工藝兼容材料的襯墊520以避免等離子體工藝期間金屬污染以及基座 材料的過(guò)渡消耗。
使用輻射燈548加熱晶圓的優(yōu)點(diǎn)在于在其熱傳導(dǎo)或?qū)α鞑涣嫉牡颓皇覊?力的情況下具有快速熱傳遞(與加熱基座相比)。圖14示出了圖13的反應(yīng)器的另一實(shí)施方式，其中用于產(chǎn)生環(huán)形等離子體
的線圈天線540被圍繞晶圓邊緣的環(huán)形電極560和耦接到環(huán)形電極560的RF 發(fā)生器562取代。來(lái)自環(huán)形電極560的RF放電通過(guò)電容耦合產(chǎn)生環(huán)形等離子 體538。圖15示出了圖14的反應(yīng)器的變型，其中環(huán)形電極560，在腔室100的外面。
圖16示出了可以在此所述的任何反應(yīng)器中實(shí)施的變型，其中，頂部104 具有淺的圓柱形空腔570，其對(duì)應(yīng)于晶圓118的體積。在某些實(shí)施方式中，晶 圓可以被提升到空腔570中，以在后側(cè)聚合物蝕刻移除工藝期間有效地保護(hù)晶 圓前側(cè)，使其不受聚合物蝕刻氣體損壞。
圖17示出了反應(yīng)器腔室用于在上升的晶圓位置中從晶圓后側(cè)執(zhí)行聚合物 的反應(yīng)離子蝕刻的工藝，以及隨后在降低的晶圓位置中在晶圓前側(cè)上剝離光刻 膠的工藝。采用溫度交替，以提高晶圓前側(cè)保護(hù)。尤其是，在低晶圓溫度下執(zhí) 行后側(cè)聚合物移除，并且隨著在高晶圓溫度下(可以顛倒順序)執(zhí)行前側(cè)光刻 膠移除?？梢栽谧銐虻偷木A溫度下執(zhí)行后側(cè)晶圓聚合物反應(yīng)離子蝕刻步驟以 阻止其副產(chǎn)物(基團(tuán))與晶圓前側(cè)薄膜(例如，光刻膠)的反應(yīng)。如果前側(cè)光 刻膠移除工藝使用來(lái)自遠(yuǎn)程源的基團(tuán)，則其通過(guò)將晶圓溫度升高到一閾值來(lái)促 進(jìn)，其中該閾值溫度下基團(tuán)與光刻膠的反應(yīng)速度大大提高。如果前側(cè)光刻膠移 除工藝是反應(yīng)離子蝕刻工藝，則此步驟中的晶圓溫度不必須提高。
現(xiàn)參見(jiàn)圖17示出的示例性工藝，第一歩(方框600)為支撐基座上的晶 圓以暴露晶圓后側(cè)的外圍部分。晶圓溫度設(shè)置在閾值溫度以下(例如，低于 200攝氏度)，低于此溫度，聚合物蝕刻物種基團(tuán)與晶圓薄膜材料的反應(yīng)速度 顯(方框602)顯著減小。下一步(方框604)為限定晶圓前側(cè)上方的上部工 藝區(qū)以及晶圓后側(cè)下方的下部工藝區(qū)，并且通過(guò)保持晶圓到側(cè)壁的間隙低于 2mm使得兩個(gè)區(qū)域之間的氣體移動(dòng)最小。再下一步(方框606)為通過(guò)保持晶 圓到頂部的間隙(上部工藝區(qū)的高度)小于2mm而防止晶圓前側(cè)的蝕刻物種 或等離子體的積聚。另一步驟(方框608)為凈化上部工藝區(qū)以移除可以通過(guò) 晶圓側(cè)壁的間隙泄露的任何蝕刻物種基團(tuán)。為了減小或避免晶圓前側(cè)上的薄膜 蝕刻，再下一步(方框610)為在晶圓邊緣附近的泵送口處排空上部工藝區(qū)， 從而以足夠高的速度從上部工藝區(qū)移除聚合物蝕刻劑物種(氧氣)以避免晶圓 前側(cè)上的關(guān)鍵(含碳或低-k)薄膜的損壞。相關(guān)步驟(方框612)為在晶圓邊緣附近的泵送口排空下部工藝區(qū)。利用靠近晶圓后側(cè)邊緣的等離子體執(zhí)行在晶 圓后側(cè)上的聚合物的反應(yīng)離子蝕刻(方框614)，直到后側(cè)聚合物完全被移除。 隨后停止到晶圓后側(cè)的等離子體的施加，并且降低晶圓以增加上部工藝區(qū)的高
度，從而允許在上部工藝區(qū)中積聚等離子體或基團(tuán)(方框616)。隨后，將晶 圓溫度增加到較高閾值溫度(例如，300攝氏度以上)之上，從而顯著增加基 團(tuán)與晶圓前側(cè)上的光刻膠的反應(yīng)速度(方框618)。通常，相應(yīng)于溫度從低閾 值溫度到高閾值溫度增加約5倍，反應(yīng)速度增加。使用來(lái)自遠(yuǎn)程等離子體源的 基團(tuán)以除去前側(cè)光刻膠(方框620)?？蛇x地，可以忽略提升晶圓溫度的步驟 (方框618)，并且反應(yīng)離子蝕刻工藝用于移除光刻膠(方框622)。
圖18示出了圖13的等離子體反應(yīng)器的變型，其能夠執(zhí)行圖17的工藝。 在該變型中，除了穿過(guò)頂部104的凈化氣體源140之外，提供前側(cè)(例如光刻 膠移除)工藝氣體源160。將外部線圈540'移到晶圓平面下方的軸向位置?？?選地，加熱器燈548從頂部移到腔室底部的底(floor)。在實(shí)施圖17的方框 602的晶圓溫度控制步驟時(shí)可以使用圖18的加熱燈548。石英窗549設(shè)置在加 熱燈548的底中。圖17的方框606的較小的晶圓到頂部的間隙在圖18的反應(yīng) 器中的晶圓上升位置處(實(shí)線)實(shí)現(xiàn)。圖18的凈化氣體源140為圖17的方框 608的凈化步驟提供氣體。在圖17的方框610和612步驟中，使用圖18的泵 送口 217和218。通過(guò)圖18的分離器558將RF功率只施加到外部線圈540' 來(lái)實(shí)施圖17方框614的反應(yīng)離子蝕刻步驟。這在后側(cè)晶圓邊緣下方產(chǎn)生了等 離子體環(huán)，如參照?qǐng)D13在之前所述，以移除后側(cè)聚合物。在完成此步驟時(shí)， 晶圓118降低至圖18的虛線位置，并且將工藝氣體(例如光刻膠移除工藝氣 體)通過(guò)頂部104從氣源160引入到現(xiàn)在被擴(kuò)大的上部工藝區(qū)。分離器558 將RF功率施加到內(nèi)部和外部線圈540、 550，功率在兩個(gè)線圈之間分配以優(yōu)化 晶圓前側(cè)上方的等離子體離子均勻性。保持RF功率和氣流直到完成圖17的 方框622的反應(yīng)離子光刻膠蝕刻步驟。
圖19示出了圖18的實(shí)施方式的變型，其中修改頂部104以形成朝上延伸 的具有圓柱狀側(cè)壁652以及頸帽654的頸650，形成頸空間656。在頸空間中 接收來(lái)自凈化氣源140和工藝氣體源160的輸出。內(nèi)部線圈纏繞在頸側(cè)壁652 周圍，從而頸空間656起到遠(yuǎn)程等離子體源的腔室的功能。在后側(cè)蝕刻工藝期 間，圖19的分離器558僅將功率施加到外部線圈540以在晶圓后側(cè)邊緣下方形成等離子體的環(huán)。在前側(cè)蝕刻工藝期間，分離器558僅將功率施加到內(nèi)部線
圈550以提供遠(yuǎn)程等離子體源。根據(jù)圖17方框620的步驟，由于在圖19的較 低(虛線)位置中，從晶圓118到遠(yuǎn)程源腔室656與圖19的晶圓降低(虛線) 位置之間的距離，來(lái)自等離子體的離子在到達(dá)晶圓118之前，在頸中再結(jié)合， 從而前側(cè)蝕刻為基于基團(tuán)的工藝。根據(jù)圖17的方塊618，這使其有利于在該 步驟之前使用圖19的加熱燈548以將晶圓溫度增加到基團(tuán)反應(yīng)閾值溫度上方。 圖11的反應(yīng)器適用于通過(guò)增加遠(yuǎn)程等離子體源200和其工藝氣源而執(zhí)行 圖17的工藝。遠(yuǎn)程等離子體源200可以實(shí)施為具有纏繞在頸或管(tube)(如 圖19所示)周圍的線圈，或其可以是其它任何類型的等離子體源，諸如微波 等離子體源，例如。圖11的晶圓基座112可以根據(jù)圖17的工藝控制晶圓溫度， 并且基座112可以在圖11的上升的和下降的(虛線)位置之間移動(dòng)，如圖17 的工藝可選特征。以同樣的方式修改圖12的反應(yīng)器以適用于執(zhí)行圖17的工藝， 通過(guò)在圖12的反應(yīng)器的頂部增加遠(yuǎn)程等離子體源200，并在圖12的實(shí)線和虛 線之間移動(dòng)基座112。相同的修改可以在圖13、圖14和圖15的每-個(gè)反應(yīng)器 中實(shí)施。圖13、 14和15的每一個(gè)都示出，當(dāng)使用升降桿來(lái)控制晶圓位置時(shí)， 可以替代地使用可移動(dòng)的加熱基座112 (上升和內(nèi)縮位置兩者中由虛線部分示 出)，在這種情況下，不需要加熱燈548。在圖11-15的每一個(gè)反應(yīng)器中，晶圓 基座112的可選使用能夠使偏置功率施加到晶圓上。該特征的優(yōu)點(diǎn)包括后側(cè)聚 合物蝕刻工藝的增強(qiáng)，以及如果晶圓到頂部的間隙小于等離子體鞘的厚度，則 抑制在上部工藝區(qū)130中的離子。
用于從晶圓移除后側(cè)聚合物的反應(yīng)離子蝕刻可使用圖3的反應(yīng)器在圖9 的工藝中完成。在此方案中，圖3的后側(cè)等離子體源300產(chǎn)生到達(dá)晶圓后側(cè)的 足夠的離子流。通過(guò)將外部等離子體源300的腔室壓力保持在低壓下，實(shí)現(xiàn)該 條件。在此步驟中，晶圓溫度保持在較低的閾值溫度(例如，低于約200攝氏 度)下，低于該溫度下聚合物蝕刻基團(tuán)與晶圓前側(cè)薄膜材料的反應(yīng)速度非常低 (例如，比在大約300攝氏度時(shí)低5倍)。用于移除后側(cè)聚合物的反應(yīng)離子蝕 刻工藝在低晶圓溫度下不受妨礙。因此，該低晶圓溫度不阻止聚合物蝕刻離子 與后側(cè)聚合物的反應(yīng)，但能有效降低從下部工藝區(qū)132逃離(escape)到上部 工藝區(qū)130的聚合物蝕刻基團(tuán)與晶圓前側(cè)材料的反應(yīng)速度。在后側(cè)聚合物移除 步驟中所用的較小的晶圓到頂部的間隙基本上保證大多數(shù)(或全部)能夠在上部工藝區(qū)130中存活的聚合物蝕刻物種為基團(tuán)或中性粒子，而不是離子。
在圖7的前側(cè)光刻膠移除步驟期間，其中沒(méi)有對(duì)晶圓前側(cè)產(chǎn)生威脅的聚合
物蝕刻物種，晶圓溫度升高到高閾值溫度以上(例如，約300攝氏度以上)，
在該溫度下，基團(tuán)可以與諸如光刻膠的前側(cè)薄膜材料快速反應(yīng)(例如，比在
200攝氏度的低閾值溫度下快大約5倍的速度)。通常，晶圓溫度一直在變化 (ramping)。如果加熱晶圓以將增加其溫度，則在晶圓溫度超過(guò)低閾值溫度之 前執(zhí)行后側(cè)聚合物移除步驟，并且直到晶圓溫度達(dá)到或超過(guò)高閾值溫度后才執(zhí) 行前側(cè)光刻膠移除步驟。例如，晶圓溫度開(kāi)始可以稍高于室溫，在整個(gè)工藝期 間持續(xù)增加。在溫度超過(guò)150攝氏度或200攝氏度之前這段時(shí)間，執(zhí)行后側(cè)聚 合物移除步驟，并在完成時(shí)停止。隨后，在暫停以使晶圓溫度達(dá)到或至少在 300攝氏度附近之后，執(zhí)行前側(cè)光刻膠步驟。圖7和圖9的工藝可以以任何順 序執(zhí)行，優(yōu)勢(shì)在于他們可以在同一反應(yīng)器中執(zhí)行，不需要移動(dòng)晶圓。當(dāng)如圖7 的工藝中所需要的降低晶圓時(shí)，移動(dòng)后側(cè)等離子源(例如，圖3的300)以不 阻礙晶圓的移動(dòng)。
可以通過(guò)使用內(nèi)部等離子體源替換外部等離子體源300來(lái)修改圖3的反應(yīng) 器，諸如圖11的內(nèi)部電感源(inductive source) 500、 502、 508或圖12的內(nèi) 部電容源530、 532、 534。
如在本說(shuō)明書中前面所詳細(xì)描述的，通過(guò)建立較窄的晶圓到頂部的間隙以 及通過(guò)較窄的間隙泵送凈化或清除劑氣體而提供對(duì)圓前側(cè)的保護(hù)。通過(guò)在后側(cè) 聚合物移除期間將晶圓的溫度保持在低于閾值溫度以下的特征來(lái)改善該保護(hù)。
通常，聚合物蝕刻基團(tuán)(沒(méi)有離子)與光刻膠在約200攝氏度的低閾值溫 度下慢速反應(yīng)，同時(shí)在約300攝氏度的高閾值溫度以上可以獲得較高的反應(yīng)速 度。隨著晶圓溫度從低閾值溫度(例如，200攝氏度)到高閾值溫度(例如， 300攝氏度)的增加，聚合物蝕刻速度增加約5倍。因此，通過(guò)將晶圓溫度保 持在低于200攝氏度(例如，在150攝氏度)的低閾值溫度下，提高了對(duì)晶圓 前側(cè)的保護(hù)。在隨后的前側(cè)光刻膠移餘期間，晶圓溫度升高到約300攝氏度。
在大約1托的高腔室壓力下，可以使用加熱的靜電夾盤或圖3的基座112 來(lái)控制晶圓溫度。 一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于RF等離子體偏置功率可以施加到晶圓以增強(qiáng) 處理。使用加熱基座112的一個(gè)可能缺點(diǎn)在于基座112可以需要兼容材料的保 護(hù)襯墊，諸如石英、氧化鋁或氧化釔。在低腔室壓力下，需要使用輻射燈以達(dá)到必需的熱傳遞速度。輻射燈的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于晶圓溫度可以在兩個(gè)溫度間更快 地轉(zhuǎn)換，尤其是如果在工藝期間晶圓被提升在與基座112接觸的上方。
圖20示出了圖2的反應(yīng)器的變型，其中來(lái)自外部等離子體源134的等離 子體副產(chǎn)物(基團(tuán))填充到基座112底部里面的環(huán)形增壓室(ple皿m) 630， 并且向上通過(guò)基座112中的軸向圓柱鉆孔(bore) 632，并且一般朝向晶圓118 的外圍邊緣處通過(guò)注射孔634噴出。該環(huán)形增壓室630將氣體或等離子體副 產(chǎn)物提供給每一個(gè)鉆孔632的底部，并且注射孔或噴嘴634接收來(lái)自鉆孔632 的頂部的等離子體副產(chǎn)物。如圖21所示，鉆孔632和噴嘴634同心排列。以 這種方式，在基座112的內(nèi)部鉆孔632內(nèi)校準(zhǔn)來(lái)自外部等離子體源134的等離 子體副產(chǎn)物的流，然后對(duì)準(zhǔn)由來(lái)自注射孔634的定向噴射圖案的環(huán)形陣列?；?座112具有晶圓支撐表面634，其直徑小于晶圓118的直徑，從而使晶圓后側(cè) 的外圍環(huán)形區(qū)域暴露?；?12還具有外圍環(huán)形表面638，其平行于但低于晶 圓支撐表面，兩個(gè)表面636、 638之間的高度差在周圍環(huán)形表面638和晶圓后 側(cè)之間提供氣體流動(dòng)空間640。
在圖1-3的實(shí)施方式中，通過(guò)將氣流限制在晶圓118的周圍邊緣來(lái)建立上 部和下部工藝區(qū)130、 132的邊界。在圖20的反應(yīng)器中，通過(guò)提供圍繞基座 112并具有鄰近晶圓邊緣118a的內(nèi)部邊緣642a的限制環(huán)642來(lái)完成，兩個(gè)邊 緣118a、 642a隔開(kāi)約0.5-5 mm的小間隙。該間隙足夠小以限制上部和下部工 藝區(qū)130、 132之間的氣流，并從而在從晶圓后側(cè)邊緣蝕刻聚合物期間保護(hù)晶 圓前側(cè)。聚合物蝕刻物種的排空由主真空泵146穿過(guò)基座的環(huán)形外圍表面638 與環(huán)642的低表面644之間的水平基團(tuán)空間640來(lái)執(zhí)行。該排空穿過(guò)基座112 的側(cè)壁648與環(huán)642的垂直表面649之間的垂直軸向空間646延伸。
在圖20示出的實(shí)施方式中，外部等離子體源134的腔室220為環(huán)形并且 RF源功率施加器222由環(huán)繞部分(section)腔室220的磁性可穿透環(huán)222a以 及圍繞環(huán)222a的線圈222b組成，并且該線圈222b通過(guò)RF源功率發(fā)生器137 通過(guò)阻抗匹配135驅(qū)動(dòng)。腔室220通過(guò)管道224耦接到增壓室630 (plenum)。
在對(duì)上述圖17的工藝的說(shuō)明中，可以通過(guò)使用遠(yuǎn)程等離子體源來(lái)進(jìn)行用 于移除晶圓前側(cè)上的光刻膠的方框620的步驟。該遠(yuǎn)程等離子體源可以是也用 于移除后側(cè)聚合物的局部等離子體源500。該局部等離子體源500通過(guò)將晶圓 118降低到圖11的虛線位置可以用于移除前側(cè)光刻膠，在所述虛線位置，來(lái)自局部等離子體源出口510的流出物暴露到晶圓前側(cè)。在晶圓118位于上升(實(shí) 線)位置的情況下，通過(guò)使用從局部等離子體源流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散到晶圓后側(cè)
的等離子體副產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行后側(cè)聚合物移除。在晶圓118位于下降(虛線)位置 的情況下，通過(guò)使用從局部等離子體源500流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散到晶圓前側(cè)的等 離子體副產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行前側(cè)光刻膠移除。為了工藝的均勻性，在前側(cè)光刻膠移除 和后側(cè)聚合物移除期間，通過(guò)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器304使晶圓關(guān)于對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)晶圓118位于上升位置時(shí)，上部工藝區(qū)130被限制到淺區(qū)域，并且局部 等離子體源出口 510與下部工藝區(qū)132相對(duì)。當(dāng)晶圓118位于下降位置時(shí)，上 部工藝區(qū)130在局部等離子體源出口 510的下面延伸，并因此該出口與上部工 藝區(qū)相對(duì)。
圖22示出了尤其適用于該方面的圖11的反應(yīng)器的變型。在圖22中，局 部等離子體源500具有面向水平的出口 510，從而其相同地適于在上升晶圓位 置暴露晶圓后側(cè)以從等離子體源500流出，以及適于在下降晶圓位置暴露晶圓 前側(cè)以從等離子體源500流出。出口 510的流出物不一定是集中噴射，而可以 是擴(kuò)散流。該流出物可以包含任意等離子體副產(chǎn)物，例如，離子、基團(tuán)或中性 粒子。來(lái)自局部等離子體源500的流出物中的小部分離子(如果有的話)可以 用局部等離子體源500的內(nèi)部壓力和工藝區(qū)130內(nèi)的壓力來(lái)控制。通過(guò)主真空 泵146和/或耦接到環(huán)形源500的內(nèi)部的可選泵509來(lái)控制該壓力。在某些實(shí) 施方式中可以沒(méi)有該可選泵509。在高腔室壓力下，主要用基團(tuán)進(jìn)行等離子體 工藝。在低腔室壓力下，小部分的離子可能更高。在圖22的反應(yīng)器中，局部 等離子體源500被示出為環(huán)形等離子體源。在移除前側(cè)光刻膠期間，整個(gè)晶圓 的光刻膠移除速度分布的均勻性通過(guò)控制下述方面來(lái)控制(a)來(lái)自局部等離 子體源500的等離子體副產(chǎn)物的流速，(b)來(lái)自凈化氣體源140的凈化氣體的 流速，(c)晶圓到頂部間隙，即，當(dāng)晶圓118位于下降位置時(shí)的上部工藝區(qū)的 高度，以及(d)晶圓旋轉(zhuǎn)的角速度。在后側(cè)聚合物移除(上升晶圓位置)期 間和前側(cè)光刻膠移除(下降晶圓位置)期間在局部源500中可以使用相同的等 離子體化學(xué)物質(zhì)或不同的等離子體化學(xué)物質(zhì)或條件。例如，在上升晶圓位置， 晶圓到頂部間隙為約0.2—2mm，而在下降晶圓位置，晶圓到頂部間隙為l一 15cm。在一個(gè)實(shí)施方式中，晶圓支撐基座112具有加熱元件(圖22中未示出) 用于加熱晶圓118。在本說(shuō)明書前面給出的圖1的說(shuō)明中，晶圓到側(cè)壁的間隙122和晶圓到頂
部間隙144都被描述為是窄的(對(duì)于在上升位置的晶圓118)。同樣地，兩種
間隙提供了相對(duì)較高的氣流阻力，如在圖1的說(shuō)明中所闡述的。然而，在圖
22的實(shí)施方式中，僅僅晶圓到頂部間隙144是窄的(例如，如上所述的0.2 — 2mm)，晶圓到側(cè)壁的間隙122被加寬以在制造過(guò)程中和機(jī)器人傳輸裝置(未 示出)操作晶圓期間提供較大的機(jī)械公差。窄的晶圓到頂部間隙144足以在后 側(cè)聚合物移除期間避免或抵擋聚合物蝕刻物種從下部工藝區(qū)132流動(dòng)到上部 工藝區(qū)130，而不一定要求晶圓到側(cè)壁的間隙122是窄的。為了阻擋或抵擋聚 合物蝕刻物種從下部工藝區(qū)132流動(dòng)到上部工藝區(qū)，圖22中示出了通過(guò)平行 于晶圓118的表面，即頂部104，對(duì)晶圓118的前面的限制。然而，限制表面 不一定平行于晶圓118的前側(cè)，而可以是有角度的，并且可以是在頂部104 和側(cè)壁102的交叉處的對(duì)角線角部。然而，共同的特征是在限制表面和晶圓表 面或晶圓邊緣之間的空隙，或者晶圓表面和邊緣之間的角部是足夠小的(例如， 0.2 — 2mm)，從而當(dāng)晶圓118位于上升位置時(shí)抵擋氣流從下部工藝區(qū)132流 動(dòng)到上部工藝區(qū)130?？蛇x地，晶圓到側(cè)壁的間隙122被選擇為是窄的，以在 后側(cè)聚合物移除期間為聚合物蝕刻物種從下部工藝區(qū)132流動(dòng)到上部工藝區(qū) 130提供額外的阻力。
在圖11和圖22中，局部等離子體源500被示出為具有延伸通過(guò)側(cè)壁102 直至腔室內(nèi)部的部分(即，出口 510)和在腔室內(nèi)部的外面的另一部分。然而， 整個(gè)局部等離子體源500可以位于腔室內(nèi)部的里面(并因此作為內(nèi)部遠(yuǎn)程等離 子體源)，或者整個(gè)局部等離子體源500可以位于腔室的外面而出口 510仍可 以與腔室內(nèi)部連通(從而局部源500是外部遠(yuǎn)程等離子體源)。
雖然泵送端口被示出在腔室的底部，其可選地位于腔室的側(cè)壁上。在一個(gè) 實(shí)施方式中，為了最佳的整個(gè)晶圓流動(dòng)，泵送端口位于與局部等離子體源相對(duì) 的腔室的側(cè)壁上。
局部等離子體源500可以包括注入氣體或蒸汽通過(guò)等離子體源的傳統(tǒng)氣 體入口，以及在或靠近等離子體源的輸出端注入氣體或蒸汽的額外氣體入口。 在一個(gè)實(shí)施方式中，局部等離子體源500是由石英材料制成的或用石英材料劃 線(lined)的環(huán)形源。例如，氧氣、氮?dú)?、水蒸氣、氫氣或其混合物可以注?通過(guò)等離子體源。雖然含氟氣體(例如，NF3或CF4)可以注入通過(guò)等離子體源500，可選地其可以注入在或靠近等離子體源的出口 510，同時(shí)注入第二氣 體通過(guò)等離子體源500，例如諸如氬或氦的惰性氣體，或者例如氧氣、氮?dú)狻?水蒸氣、氫氣或其混合物的反應(yīng)氣體。將含氟氣體注入在或靠近等離子體源的 出口510同時(shí)使不含氟氣體流動(dòng)通過(guò)等離子體源500可以分離含氟氣體而不蝕 刻等離子體源材料。在另一實(shí)施力-式中，氫氣或含氫氣體可以注入在或靠近等 離子體源500的出口 510，同時(shí)注入第二氣體通過(guò)等離子體源500，例如諸如 氬或氦的惰性氣體，或者例如氧氣、氮?dú)狻⑺魵?、氫氣或其混合物的反?yīng)氣 體。將含氫氣體注入在或靠近等離子體源500的出口 510同時(shí)使不含氫氣體或 包含氧氣的混合物流動(dòng)通過(guò)等離子體源可以分離含氟氣體而不蝕刻等離子體 源材料。
雖然前面針對(duì)所述本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但在不脫離本發(fā)明的基本范圍 的情況下可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明其他的和進(jìn)一步的實(shí)施方式，并且其范圍由接下來(lái) 的權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1、一種用于從工件后側(cè)移除聚合物的工藝，包括在真空腔室中在后側(cè)支撐所述工件，同時(shí)使后側(cè)的至少外圍環(huán)形部分暴露，所述支撐限定包含工件前側(cè)的所述腔室的上部工藝區(qū)以及包含工件后側(cè)的所述腔室的下部工藝區(qū)；提供與腔室的側(cè)壁相鄰并具有耦接到所述腔室內(nèi)部的輸出端口的局部等離子體源；通過(guò)將所述工件保持在減少的工件到頂部間隙的所述腔室中的第一位置，而將所述工件的前側(cè)限制在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線之上，當(dāng)所述工件位于所述第一位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出端口與所述下部工藝區(qū)相對(duì)；以及從所述工件的后側(cè)移除聚合物，所述移除包括在局部等離子體源中產(chǎn)生包含聚合物蝕刻物種的等離子體，以及使等離子體副產(chǎn)物流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口直至所述下部工藝區(qū)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括 將所述工件放置在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線T面的第二位置，當(dāng)所述工件位于所述第二位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出 端口與所述上部工藝區(qū)相對(duì)；以及從工件的前側(cè)剝離光刻膠，所述剝離包括在所述局部等離子體源中產(chǎn)生包 含光刻膠移除物種的等離子體，以及使等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源 流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，使等離子體副產(chǎn)物向所述 后側(cè)流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散包括將所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源的所 述輸出端口引導(dǎo)至后側(cè)的目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，使等離子體副產(chǎn)物向所述 前側(cè)流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散包括將所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源的所 述輸出端口引導(dǎo)至前側(cè)的目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，在移除后側(cè)聚合物期間所述減少的工件到頂部間隙在約0.5mm和5mm之間；以及在剝離光刻膠期間所述大的工件到頂部間隙在約lcm和15cm之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括 在所述從工件后側(cè)移除聚合物期間，從所述上部工藝區(qū)移除聚合物蝕刻物種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于，從所述上部工藝區(qū)移除聚 合物蝕刻物種包括使凈化氣體流動(dòng)到所述上部工藝區(qū)內(nèi)同時(shí)排空所述真空腔室。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括在所述局部等離子 體源和所述工件中的等離子體之間施加射頻(RF)偏置功率。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述限制和移除在所述放 置和剝離(a)之前，或(b)之后，進(jìn)行。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，當(dāng)所述工件在200攝氏度 以下的溫度時(shí)進(jìn)行從后側(cè)移除聚合物，并且當(dāng)所述工件在300攝氏度以上的溫 度時(shí)進(jìn)行從前側(cè)移除光刻膠。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，還包括持續(xù)加熱所述工件 從而使所述工件的溫度逐漸上升。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其特征在于，所述保持和移除在所述 放置和剝離之前進(jìn)行，因而從工件前側(cè)剝離光刻膠在比從工件后側(cè)移除聚合物 的溫度高的工件溫度下進(jìn)行。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在所述局部等離子體源中 產(chǎn)生等離子體包括下述之一(a)將等離子體源功率感應(yīng)地耦接到所述局部 等離子體源，(b)將等離子體源功率電容地耦接到所述局部等離子體源，或(c)在所述局部等離子體源中產(chǎn)生環(huán)形等離子體。
14、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，還包括在所述剝離光刻膠 期間使非反應(yīng)物種氣體流動(dòng)通過(guò)所述腔室的頂部直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)；以及 通過(guò)調(diào)整下述方面來(lái)調(diào)整光刻膠移除速度的均勻性(a)所述非反應(yīng)物 種氣體的流速，(b)所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源通過(guò)所述輸 出端口的流速，(c)工件到頂部間隙，以及(d)旋轉(zhuǎn)速度。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述等離子體副產(chǎn)物包括 離子、中性粒子、基團(tuán)的至少一種。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，使等離子體副產(chǎn)物流動(dòng)通 過(guò)所述局部等離子體源的所述輸出端口包括下述方面之一(a)生成所述等離子體副產(chǎn)物的擴(kuò)散流，或(b)生成所述等離子體副產(chǎn)物的集中噴射流。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在移除后側(cè)聚合物和前側(cè)光刻膠期間在所述局部等離子體源中出現(xiàn)相同的等離子體化學(xué)物質(zhì)。
18、 一種從工件前側(cè)剝離光刻膠的工藝，包括在真空腔室中在后側(cè)支撐所述工件，所述支撐限定包含工件前側(cè)的所述腔室的上部工藝區(qū)以及包含工件后側(cè)的所述腔室的下部工藝區(qū)；提供與腔室的側(cè)壁相鄰并具有耦接到所述腔室內(nèi)部的輸出端口的局部等離子體源；將所述工件放置在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線之下的 位置，當(dāng)所述工件位于所述位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出端口與所 述上部工藝區(qū)相對(duì)；以及從工件前側(cè)剝離光刻膠，所述剝離包括在所述局部等離子體源中產(chǎn)生包含 光刻膠移除物種的等離子體，以及使等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源流 動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的工藝，其特征在于，使等離子體副產(chǎn)物向所 述前側(cè)流動(dòng)包括將所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源的所述輸出端 口引導(dǎo)至前側(cè)的目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的工藝，其特征在于，還包括 使非反應(yīng)物種氣體流動(dòng)通過(guò)所述腔室的頂部直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)；以及 通過(guò)調(diào)整下述來(lái)調(diào)整光刻膠移除速度的均勻性(a)所述非反應(yīng)物種氣體的流速，(b)所述等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源通過(guò)所述輸出端 口的流速，(c)工件到頂部間隙，以及(d)旋轉(zhuǎn)速度。
21、 一種用于從工件后側(cè)移除聚合物和從工件前側(cè)剝離光刻膠的工藝，包括在真空腔室中在后側(cè)支撐所述工件，同時(shí)使后側(cè)的至少外圍環(huán)形部分暴 露，所述支撐限定包含工件前側(cè)的所述腔室的上部工藝區(qū)以及包含工件后側(cè)的所述腔室的下部工藝區(qū)；提供與腔室的側(cè)壁相鄰并具有耦接到所述腔室內(nèi)部的輸出端口的局部等 離子體源；將所述工件的前側(cè)限制在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線 之上，所述限制包括將所述工件保持在減少的工件到頂部間隙的所述腔室中的 第一位置，當(dāng)所述工件位于所述第一位置時(shí)，所述局部等離子體源的所述輸出 端口與所述下部工藝區(qū)相對(duì)；通過(guò)在局部等離子體源中產(chǎn)生包含聚合物蝕刻物種的等離子體，以及使等 離子體副產(chǎn)物流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口直至所述下部工藝區(qū)內(nèi)同時(shí) 旋轉(zhuǎn)工件，而從所述工件的后側(cè)移除聚合物；將所述工件放置在所述局部等離子體源的所述輸出端口的水平線下面的 第二位置，當(dāng)所述工件位于所述第二位置時(shí)，所述等離子體源的所述輸出端口 與所述上部工藝區(qū)相對(duì)；以及通過(guò)在所述局部等離子體源中產(chǎn)生包含光刻膠移除物種的等離子體，以及 使等離子體副產(chǎn)物從所述局部等離子體源流動(dòng)、漂流或擴(kuò)散通過(guò)所述輸出端口 直至所述上部工藝區(qū)內(nèi)同時(shí)旋轉(zhuǎn)工件，而從工件前側(cè)剝離光刻膠。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于從工件后側(cè)移除聚合物和/或從工件前側(cè)移除光刻膠的工藝。對(duì)于后側(cè)聚合物移除，晶圓位于頂部附近和具有貫穿腔室側(cè)壁的側(cè)面出口的局部或遠(yuǎn)程等離子體源之上，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件同時(shí)使等離子體副產(chǎn)物從側(cè)面出口流動(dòng)到晶圓后側(cè)來(lái)移除后側(cè)聚合物。對(duì)于前側(cè)光刻膠移除，晶圓位于遠(yuǎn)離頂部和局部等離子體源的側(cè)面出口之下，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件同時(shí)使等離子體副產(chǎn)物從側(cè)面出口流動(dòng)到晶圓前側(cè)來(lái)移除前側(cè)光刻膠。
文檔編號(hào)G03F7/42GK101303537SQ200810096908
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者伊馬德·優(yōu)素福, 卡提克·雷馬斯瓦米, 塙廣二, 安德魯·阮, 沃爾特·R·梅麗, 沙希·拉夫, 瓦倫丁·N·托鐸洛, 肯尼思·S·柯林斯, 英·魯, 邁克爾·R·賴斯, 阿吉特·巴拉克里什納, 馬丁·杰弗里·薩利納斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司