專(zhuān)利名稱(chēng)：利用晶圓前側(cè)氣體凈化來(lái)去除晶圓后側(cè)聚合物的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用晶圓前側(cè)氣體凈化來(lái)去除晶圓后側(cè)聚合物的工藝。
技術(shù)背景工件或半導(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)側(cè)。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)處理步驟。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)?。然而，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步驟，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4至富氧等離子體(在蝕刻后聚合物移除步驟期間)而試圖去除后側(cè)聚合物薄膜將由于從超低-k薄膜去除碳而損壞該超低-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700nm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 stackup)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)包括在被蝕刻的開(kāi)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)明提供了一種從工件后側(cè)去除聚合物的工藝。該工藝包括在真空腔室 中在后側(cè)支撐工件，同時(shí)使在后側(cè)上的外圍環(huán)形部分暴露。氣流被限定在工件 邊緣的間隙中的工件邊緣處，間隙設(shè)置為約腔室直徑的1%，該間隙限定含有 前側(cè)的上部工藝區(qū)與含有后側(cè)的下部工藝區(qū)之間的邊界。該工藝還包括排空 (evaculate)下部工藝區(qū)，在外部腔室中由聚合物蝕刻前驅(qū)氣體產(chǎn)生等離子體，并將副產(chǎn)物從等離子體引入到下部工藝區(qū)。該工藝還包括將凈化氣體泵送到上 部工藝區(qū)中，以從上部工藝區(qū)去除聚合物蝕刻物種。在一個(gè)實(shí)施方式中，工藝還包括將晶圓前側(cè)與反應(yīng)器的頂部(ceiling)之 間的上部工藝區(qū)限定到大約腔室直徑的1%的上部工藝區(qū)高度。在相關(guān)方案中， 工藝還包括將工件加熱到大約300攝氏度的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，間隙和 上部工藝區(qū)的高度都約為2mm。在某些實(shí)施方式中，聚合物蝕刻物種包括氧 氣。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化氣體包含氮?dú)饣蚨栊詺怏w。在另一實(shí)施方式中， 凈化氣體包括聚合物蝕刻物種的清除劑。在又一實(shí)施方式中，清除劑包括氫氣 或一氧化碳。在某些實(shí)施方式中，清除劑包括一物種，該物種與聚合物蝕刻物 種的反應(yīng)產(chǎn)物比聚合物蝕刻物種不易于與超低-k反應(yīng)。


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1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)引到晶圓后側(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；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；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)耦合源由用于產(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；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。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C0。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 效去除的聚合物薄膜。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)聚合物去除速度而進(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，在未使用的聚合物蝕刻物種移動(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 離的步驟中執(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)光刻膠移除的歩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)施方式中，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?？拷A邊緣設(shè)置并且引導(dǎo)集中流(concentrated stream)或者在旋轉(zhuǎn)晶圓時(shí)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(pán)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?chē)?，用于后?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(chēng)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in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?xún)艋瘹怏w，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?？?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。在一個(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)10130的活性?xún)艋瘹怏w(例如，氮?dú)饣驓鍤?保持在非常高的流速，來(lái)最小化或 滸除晶圓前側(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(mǎn)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)一步增加從晶圓后側(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?xún)艋瘹怏w來(lái)代替， 或額外增加來(lái)自氣源140的非活性?xún)艋瘹怏w。 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(mǎn)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(mǎn)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)去除側(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(lèi)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(mǎn)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(huà))。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(chēng)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(pán)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?。由于?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)器用亍從晶圓前側(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?？蛇x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)牧硪?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中的含氧氣體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，鬼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IOO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，下一歩(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?xún)艋瘹怏w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。第一步(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(lèi)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。另一歩驟(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N》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)為將晶圓到 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)BO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。下一歩(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。另一步驟(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10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)移餘聚合物以及從晶圓前側(cè)移除光刻膠。可以實(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19藝區(qū)132逃離到上從工藝區(qū)130的受限流動(dòng)的情況下。第一步驟(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11的反應(yīng)器中，該選擇僅以虛線在圖11中描述?？扇〈?， 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1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?chē)由斓暮髠?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(shū)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?？梢栽讵?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(pán)。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IOO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?，F(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?xún)?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?xún)艋瘹庠?40和工藝氣體源160的輸出。內(nèi)部線圈纏繞在頸側(cè)壁652 周?chē)?，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?chē)木€圈，或其可以是其它任何類(lèi)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的每一個(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。用于從晶圓去除后側(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 與后惻聚合物的反應(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)光刻膠去除步驟期間，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)聚合物移除歩驟，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)光刻膠移除歩驟。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)?？梢酝ㄟ^(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(shū)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)光刻膠移除期間，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(pán)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(plenum) 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602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?chē)h(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?chē)吘墎?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640的限制環(huán)640來(lái)完成，兩個(gè)邊 緣118a、 640a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)640的低表面644之間的水平基團(tuán)空間642來(lái)執(zhí)行。該排空穿過(guò)基座112 的側(cè)壁648與環(huán)640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)。雖然前側(cè)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)去除聚合物的工藝，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)的外圍環(huán)形部分暴露；將所述工件邊緣處的氣流限定在所述工件邊緣處的間隙內(nèi)，所述間隙配置為腔室直徑的約1％，所述間隙限定在含有所述前側(cè)的上部工藝區(qū)與含有所述后側(cè)的下部工藝區(qū)之間的邊界；排空所述下部工藝區(qū)；由聚合物蝕刻前驅(qū)氣體在外部腔室中產(chǎn)生等離子體，并將所述等離子體的副產(chǎn)物引入到所述下部工藝區(qū)中；以及將凈化氣體泵送到所述上部工藝區(qū)，以從所述上部工藝區(qū)去除聚合物蝕刻物種。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在丁-，還包含將晶圓前側(cè)和反應(yīng) 器頂部之間的所述上部工藝區(qū)限定到約為腔室直徑的1%的t部丄藝區(qū)的高 度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，還包含將工件加熱到約200 攝氏度的溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述間隙和所述上部工藝 區(qū)高度都為約2mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述聚合物蝕刻物種包含 氧氣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，所述凈化氣體包含氮?dú)饣?惰性氣體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在亍，所述凈化氣體包含所述聚 合物蝕刻物種的清除劑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于，所述清除劑包含氫氣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于，所述清除劑包含一氧化碳。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于，所述清除劑包含一物種， 與所述聚合物蝕刻物種相比，該物種與所述聚合物蝕刻物種的反應(yīng)產(chǎn)物與超低 -k薄膜具有較少的反應(yīng)性。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述上部工藝區(qū)的高度足 夠小以將氣體在所述上部工藝區(qū)中的停留時(shí)間限制到氣體在所述下部工藝區(qū)中停留時(shí)間的1%到5%。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，將所述非活性?xún)艋瘹怏w泵送到上部工藝區(qū)的步驟包括以足夠高的流速泵送所述凈化氣體，從而限制物 種在所述上部工藝區(qū)的停留時(shí)間小于氣體在所述下部工藝區(qū)的停留時(shí)間的1%到5%。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述限定步驟通過(guò)以下步 驟之一實(shí)現(xiàn)(a)限定晶圓邊緣與腔室側(cè)壁之間的間隙，(b)限定晶圓與圍 繞該晶圓的環(huán)之間的間隙。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，還包含從所述外部等離子體源的等離子體穿過(guò)后側(cè)下面的軸向管道而導(dǎo)引該等 離子體副產(chǎn)物的流動(dòng)，以及對(duì)準(zhǔn)工件后側(cè)邊緣處通過(guò)噴嘴導(dǎo)引來(lái)自所述管道的 所述副產(chǎn)物。
15、 一種用于從工件后側(cè)去除聚合物的工藝，該工藝包括在真空腔室中在后側(cè)上支撐所述工件，同時(shí)使后側(cè)的外圍環(huán)形部分暴露；通過(guò)所述腔室的頂部限定所述工件的前側(cè)以設(shè)置上部工藝區(qū)的高度小于所述工件直徑的1%，所述上部工藝區(qū)與晶圓和腔室頂部之間的腔室部分對(duì)應(yīng)； 排空腔室的下部工藝區(qū)，所述下部工藝區(qū)與所述上部工藝區(qū)相對(duì)的晶圓一側(cè)的腔室部分相對(duì)應(yīng)；由聚合物蝕刻前驅(qū)氣體在外部腔室中產(chǎn)生等離子體，并將副產(chǎn)物通過(guò)在晶圓后側(cè)邊緣附近終止并且對(duì)準(zhǔn)該晶圓后側(cè)邊緣的一個(gè)或多個(gè)管道從所述等離子體限定到所述下部工藝區(qū)中；以及通過(guò)將凈化氣體泵送到所述上部工藝區(qū)中，將聚合物蝕刻物種從所述上部工藝區(qū)去除。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從工件后側(cè)去除聚合物的工藝。該工藝包括在真空腔中在后側(cè)支撐工件，同時(shí)使后側(cè)的外圍環(huán)形部分暴露。氣體流被限定在工件邊緣處的間隙內(nèi)的工件邊緣處，間隙設(shè)置為約腔室直徑的1％，間隙限定含有前側(cè)的上部工藝區(qū)與含有后側(cè)的下部工藝區(qū)之間的邊界。工藝還包括排空下部工藝區(qū)，由聚合物蝕刻前驅(qū)氣體在外部腔室中產(chǎn)生等離子體，并將副產(chǎn)物從等離子體引入到下部工藝區(qū)中。工藝還包括將凈化氣體泵送到上部工藝區(qū)以從上部工藝區(qū)去除聚合物蝕刻物種。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101261929SQ200810000278
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30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, 戴維·帕拉加什維里, 格哈德·M·施奈德, 沙?！だ? 珍妮弗·Y·孫, 瓦倫丁·N·托鐸洛, 肯尼思·S·柯林斯, 詹姆斯·P·克魯茲, 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