TWI233641B - Plasma ashing apparatus and endpoint detection process - Google Patents

Description

1233641 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體裝置與製程，且尤其是指電漿媒 介（mediated)方法與電漿裝置，適用於灰化包括_低^介 電材料之一基板的有機材料。 【先前技術】 近來，諸多的注意力係已經針對於發展用於下一代的 微電子元件之低k介電薄膜。由於積體電路變得更小，沿 著互連件之訊號傳播的RC延遲時間係成為限制整體晶片° 速度之支配因素的一者。隨著銅技術之出現，R係已接近 至目前技藝狀態之實際最低的極限’故注意力係必須針對 於降低C。達成此任務之一個方式係降低環繞於互連件之 絕緣薄膜的平均介電常數（k)°傳統的二氧切絕緣材料之 介電常數（k)係約3.9°降低介電常數（k)為低於3.9係將提 供降低的電容。 用於先進的積體電路之低k介電材料係典型包含有機 聚合物或氧化物且具有小㈣3.5之介電常數。低k介電 材料係可如同為一溶液而旋轉塗覆於基板，或由一化學氣 相沉積製程所沉積。重要㈣k薄膜性質包括：厚度與均 勻度、介電常數、折射率、黏附性、化學抵抗力、熱穩定 性、孔洞尺寸與分佈、熱膨脹係數·、玻璃轉變溫度、薄膜 應力、與銅擴散係數。 ， ^造晶®上的積體電路’在完成的積體電路可為產 生之刖’晶圓係通常受到諸多的處理步驟。低让介電材料（ 1233641 2是:=低'介電材料)係靈敏於此等處理步驟之某 。於一個灰化(ashing)，’步驟期間所運用 去;:係可剝離光阻材料以及移除低k介電薄膜之-部分 火化係概指一個電漿媒介剝離處，藉其，光阻鱼敍 ^的殘留物係於暴露至電漿時而剝離或移除自—基板。 火化處理係通常發生在一個㈣或植入製程 ΗΓ製程中，—光阻材料係運用作為—光罩，以餘刻^ ^至底層的基板或用於選擇性植人離子至基板之暴露的 ::…蝕刻處理或植入處理完成後之於晶圓上的殘餘光阻 ”壬何钱刻後或植人後的殘留物，針對熟悉此技藝人士所 通常為習知的諸多理由，係必須在進一步處理之前而移除 :灰化步驟係典型後面跟隨著—濕化學處理以移除微量的 夂留物’其將引起⑻k介電質之進一步的劣化、材料之損 失且亦可能引起於介電常數之增大。 炒重要私出的是，灰化處理係大為不同於蝕刻處理。雖 然t種處理均可為電㈣介，L理係顯著不同在於 、係選取電漿化學物以永久轉移一影像至基板，此藉著透 過光阻遮軍之開σ而移除基板表面之部分者。電毁係 通常包括於低溫度與低壓力（毫托之等級）之高能量的離子 轟擊’以移除基板之部分者。甚者，暴露至離子之基板的 部分者係ϋ f以等㈣大於光阻遮罩的㈣速率之一速率 多除反之’灰化處理係概指選擇性移除光阻遮罩與於 1虫刻期間形成之任何聚合物或殘留物。灰化電聚化學物相 車乂於蝕刻化學物而較不積極許多，且通常為選取以相較於 1233641 下面的基板之移除速率為較大許 ϋ ^ ^ . 迷羊而移除光阻遮 罩層。甚者，大多數的灰化處理係加熱基板 度之溫度以提高電装反應度，且實行於約 = 力。因此，韻刻與灰化處理係針對大為不同的材料之移二 卢如此而需要完全不同的電激化學物與過程。成功的灰化 處理係非用以永久轉移一旦彡徬 “丄 ㈣衫像至基板。而成功的灰化處理 係由光阻、聚合物與殘留物移除速率所定義’而 移除下面的諸層（例如：低k介電層）。 M a 4 ::係已經提出的是，對於光阻移除處理期間之低k :’ 1 /貝二化::一重要成因係自典型用於灰化之含有氧及/或 虱及/或氟的氣體源之運用而造成。雖然含有此等㈣卜 或多者的氣體混合物係有效率地灰化基板之光阻， 體源之運用係已經證明為有害於含有⑯k介電質之基板。 舉例而言’含有氧的電聚釋放物係已知為於電漿處理期間 提高低k介電質底層之介電常數。於介電常數之增大係尤 為影響互連電容，其係直接影響裝置性能。甚者，含有氧 的電㈣放物之運用針對運用銅金屬層之先進裝置製造而 通=較為不佳’此乃由於銅金屬於典型運用於光阻灰化之 提间的皿度而易於氧化。有時，損壞係於電漿處理後之基 板的度量衡檢查期間而未谓測出。然而，損壞係可為藉著 一個隨後的濕清洗處理而易於展現，如可為於電漿灰化之 後而典型運用，其中係移除含有碳及/或氣的低k介電㈣ 之部分者。介電材料之移除部分者係特徵之臨界大小（CD， critical dimensiGn)的-變動源，其經f為不可接受且影響 1233641 整體的裝置產率。甚者，即使是未納入一濕清洗處理，介 電材料之電與機械性質係可藉著暴露至無氧的電漿釋放物 而改文，因而影響操作性能。所相信的是，碳係於電漿暴 露期間而為空乏自介電材料。 理想而言，灰化電漿係應不影響下面的低k介電層， 且較佳為僅移除光阻材料。諸如Si〇2之運用作為介電材料 係提供關於此等氣體源之高選擇度。為了使得對於低k介 電質之摘壞為最小，係已發展無氧及無氮的電漿處理。一 -亥種處理包括：自包含氦與氫的一氣體混合物而產生電 水而，该種移除機構係對於此等較不積極的電漿釋放 為不m由氦與氫所形成的電激之無氧及無氮的 電非以傳統方式灰化光阻。而相信的[該種電漿係 使=刀的光阻為昇華自該基板。該種移除機構之結果為 y盡管為有效自基板而移除光阻材料，電浆暴露係傾向以 :積大物體之昇華或移除的光阻與副產物於處理室且於電 ，處理室之下游的區域’諸如：於節流閥與排放線路。此 等灰化材料之累積係可導致短的清洗間之平均時間（Μι% —e-between_cl―與真空硬體之頻繁的重新建立/更 換’造成生產速率之損失與物主之提高成本。此外，於處 理室的光阻材料之沉積（其位在基板的平面之上方）係可導 、基板之粒子污染，因而進而影響裝置產量。 關於無氧及無氮的電漿之又一個問題係電漿暴露之不 均勻度。由於此等電漿釋放物係較不積極，不均勾度係一 個重大的議題。某些下游電漿灰化器係具有於產生電漿之 1233641 乍直徑孔的電漿管。基板之直徑係通常相較於電漿管孔 之直乜而為較大許多。如此，擋板係典型定位為接近於電 裝管出口以隨著電t進入處理室而將其偏向，使得於電漿 中的电桌物種係均勻散佈跨於基板。然而已經發現的是， 不積極的電漿釋放物係具有較少的反應物種，自擋板之 中央點至其外緣之散佈係可造成於晶圓上的熱區，即··不 均勻度之區域。舉例而言，已經發現的是，產生於一電漿 之氫自由基（radical)係隨著氫物種自軸向流反應器之擋板 、中央隶大4里擊點行進至擔板的外緣而重組，因而導致於 曰曰圓邊緣之較小的灰化速率。於其晶圓直徑為可相比於電 装管之腔室設計，自由基之不均勻度可為以其他方式而緩 牙口 〇 關於無氧及無氮的電漿之另一個問題係關於終點偵測 。傳統的終點偵測方法與裝置係不適用於思及此等型式之 電漿釋放物。舉例而言，於由氫與氦氣體混合物所形成之 電漿的情形，無光學激發的物種產生於晶圓平面以產生適 用於終點偵測之一訊號。 是以，仍然存在對於改良的方法與裝置之需求，以用 於產生無氧及無氮的電漿釋放物以運用於低k介電質。 【發明内容】 於本文所揭示者係一種電漿灰化裝置，用於自一基板 移除光阻及/或蝕刻後的殘留物，該種裝置包含··一第一氣 體源；一電漿產生構件，流體連通於第一氣體源，該電漿 產生構件係產生一第一電漿以自該基板選擇性移除光阻及/ 12 1233641 或蝕刻後的殘留物；一處理 、、ή 以接收電嘴… 通於電聚產生構件 妾收電…玄處理室係容納該基板，·一排放導管，流體 j通於處理室’該排放導管包含用於引人-第二氣體源之 2且-後燃燒組件為純至該排放㈣，料係配置於 忒處理室與後燃燒組件之中間；及，一 接至該排放導管且包含聚隹 予、’、丨/、、、，，耦 έ M 3彔本先學杰件，其聚焦於該後燃燒 組件之一電漿釋放區域内。 #於另-個實施例，一種下游電漿灰化及/或殘留物移除 置匕έ用於產生一電漿於流體連通於一處理室的一排 放導管之機才冓；用於監視針對產生於電漿内之物種的一放 射訊號之機構；及，用於根據產生於該排放導管之放射訊 號而決定於處理室的一基板之一電漿灰化及/或殘留物移除 處理的一終點之機構。 種用於偵測無氧及無氮的電漿灰化處理的終點之方 法包含··暴露上面包含光阻材料及/或蝕刻後的殘留物之一 基板至一處理室之無氧及無氮的電漿；自該基板移除光阻 材料及/或蝕刻後的殘留物；自該處理室而排放被移除之光 阻材料及/或蝕刻後的殘留物至流體耦接至處理室之一排放 導管；選擇性引入一氧化氣體至排放導管；由該氧化氣體 與被排放之光阻材料及/或蝕刻後的殘留物而產生一含有氧 的電漿以形成放射性的物種；及，光學監視由放射性的物 種所產生之一放射訊號，以決定該無氧及無氮的電漿灰化 處理之終點。 於另一個實施例，一種用於自一基板而移除光阻及/或 13 1233641 殘留物之一無氧及無氮的電漿灰化處理之終點偵測方法包 含.引入一氧化氣體與一電漿灰化釋放物至一電漿灰化擎 置之-排放導管’纟中’電裝灰化釋放物係、包含光阻材料 、蝕刻後的殘留物、與灰化後的產物，且該電漿灰化釋放 物係無原子氮及無原子氧的物種；自該氧化氣體與電聚灰 化釋放物而產生一電漿，以形成放射性物種；及，光學監 視相關於放射性物種之放射訊號強度’其中，當相關:: 射性物種之放射訊號強度係不再存在時，係偵測到該無氧 及無氮的電漿灰化處理之一終點。 於另一個貫施例，係揭示一種用於決定一無氧及無氮 的電漿灰化處理的終點之方法，該電漿灰化處理係運用於 自含有妓的低k介電材料之一基板而剝離光阻材料，該種 方法包含：暴露該基板於一處理室之無氧及無氮的電漿灰 化處理，以自該基板而移除光阻材料且形成揮發性的副產 物，自該處理室而排放光阻材料與揮發性的副產物至一排 放導管；選擇性引人-氧化氣體至該排放導f，該氧化氣 體係未流入該處理室；由該氧化氣體、排放的光阻材料、 與揮發性的副產物而產生一電漿於該排放導管；測量於該 排放導官之一放射訊號強度，其為相關於約283 nm、約 309 nm、、約 387 nm、約 431 nm、約 434 nm、約 468 _、 約 472 nm、約 513 nm、約 516 nm、約 656 nm、約 nm 、約777 nm、約845 nm之波長、或是前述波長之至少一 者的一組合，·及，響應於排放導管的放射訊號之一觀察變 化而決定該無氧及無氮的電漿灰化處理之終點。 14 1233641 於又一個實施例，係揭示一種用於決定一無氧及無氮 的電漿灰化處理的終點之方法，該電漿灰化處理係運用於 自含有碳的低k介電材料之一基板而剝離光阻材料，該種 方法包含：於不存在氧與氮下，由包含氫或氦或是包含前 述氣體之至少一者的組合之一氣體混合物而產生一第一電 襞於一處理室；暴露設置於該處理室之基板至第一電聚， 以自該基板選擇性移除光阻材料及/或殘留物；排放來自該 處理至之被移除的光阻材料及/或殘留物至一排放導管；產 生一第二電漿於該排放導管，以產生放射性的物種；及， 光學監視放射性的物種，其中，當放射性的物種之一強度 有變化，係偵測到第一電漿之一終點。 上述及其他的特點係藉由隨附的圖式與詳細說明而例 言登0 【實施方式】 第1圖係概括說明一種軸向流下游電漿裝置1〇，其適 :自G括低k "電材料之基板而移除光阻、側壁沉積物 、與钮刻後的殘留物。電漿裝置1G係概括包含—氣體傳 达構件12、-電漿產生構件14、一處理室16、與一排放 =構件。種種構件係組合以提供藉著無氧及無氮之電 水釋放物而處理基板之改良， k介電材料。 其中，基板包括含有碳之低 特別適用於本揭示内容 係電漿灰化器，諸如例如： 商業取得自艾克塞利斯科技 之修改的下游軸向流電漿裝置 取得於商標Fusion ES 3LK與 公司之彼等微波電漿灰化器。 15 1233641 微波電漿灰化器之部分者# ’、田述於美國專利第 與 4,341，592 號、及 pCT ^ ^ ^498,308 及pCT國際專 WO/97/37055，其整體為以參昭 月案序唬 、、方式而納入於本文。如膝 方；下文所論述，揭示内容係 、 MR於此個或以下實 何特定電漿灰化器。舉例而言，一 任 毁反應器係可運用。 #^或電容@接式電 缘材：有k介電質係定義於下文為彼等含有碳之絕 、㈣枓，其適用於具有介電常數為小於約3 小於約3.0為更佳)的積體電路或類似者之製造。含有= 低k介電材料可包括含有碳之附屬基團或可為含有碳，人並 中’介電材料之骨幹係主要為包含碳之一互連網路。含: =之低k介電質係可概括分類為二種型式之—者：有機盘 4雜的乳化物。有機的⑯k介電材料之實例包括：聚醯亞 胺、苯並環丁烯、聚對亞苯基二甲基、類似鑽石的碳、聚 亞芳基喊、環烯烴（cyclotene)、氣碳化合物與類似者，諸 如：可商購於商標SiLK或BCB之彼等介電f。推雜氧化 物的低k彳電材料之實例包括：曱基石夕倍半氧炫加吻】 s山esquioxane)、氫石夕倍半氧烧（hydr〇gen仙以㈣⑽叫、 奈米孔洞的氧化物、摻雜碳的二氧化石夕、與類似者，諸如 :可商購於商標CORAL、BLACK diAM〇nd、與 aurORA之彼等介電質。二種型式之含有碳的低k介電材 料係存在於緻密與多孔的型態者。其多孔型態者係商業習 知於諸如LKD、ORION、BOSS、或多孔SiLK之商標者。 馨於此揭示内容，對於熟悉此技藝人士而言，其他之含有 16 1233641 碳的低k介電材料係將為顯明。 同理’含有氫之低k介電質係定 氫的絕緣材料，其適用於具有一介電火、τ文為彼等含有 積體電路或類似者之製造。上述諸多=為小於約3.5的 質係包括-或多個氫原子，於C碳的低k介電 原子。然而，於本揭示内容之適合之構内而為附接至碳 料係非意圖為受限制於含有碳之結構。有風的低k介電材 如於第1圖所示，氣體傳送構 純化器20,其為流體連通於一氣體源22錢^包含一，體 無氮的電漿）與電聚產生構件14之二肖於產生無乳及 氣體入口 23。一如雜 原(未顯示)係可為流體連通於氣體…3,以提 t 1之一種處理’相對於藉著拆卸處理室之-部 刀Sr近而人工清洗該等腔室構件。於-個較佳實施例 ’、、，屯化益20係適以降低雜f程度至小於約為百萬分之 即：1〇 PPm，parts per milH〇n)，較佳為具有小於約為5 PPm之雜質程度，更佳為具有小於約為】ppm之雜質程度 ’且最佳為具有小於約為十億分之1〇〇 (即：1〇〇_，帥 P二biUion)之雜質程度。達成此等雜質程度之適合的純化 器係包括基於-種金屬吸取（getteringm術之彼等者，諸 > 自’純氣體公司之商標名稱為m〇n〇 TORR®的高流量純化器之彼等氣體純化器。氣體純化器2〇 之使用為流體連通於用以形成電漿之氣體源22 ’降低污染 物之程度至有效於低k介電基板（且尤指含有碳之低k介電 17 1233641 二）之強健處理的量。用於產生無氧及無氮的電漿之適合的 軋體係包括而非意圖為受限於：1、氦、氬、氖、其他惰 陡氣體、烴、與包含前述氣體的一或多者之組合。舉例而 二，具有發表的純度為99·999%之一氦氣體源係將為不合 。乂用方、電漿媒介處理含有碳的低k介電質。諸如Η:。、 、CO、eh與乂之雜質程度可能足以引起於基板的進 ^步處理期間之低k介電質的腐蝕及/或有害地引起於介電 吊數之一增大。較佳而言，用於形成電漿之進入氣體係純 =以含有小於100卯]3之H2〇、〇2、c〇、〇〇2與N2。純化 為20係較佳選擇為有效率且提供此等較佳的雜質程度於 田问的机畺率’例如：每分鐘為約丨〇〇至約1 2，⑻〇標準 立方公分（Sccm，standard cubic centimeter per minute)或更 大之流量率，係可針對300 mm下游電漿灰化器而為預期 〇 第2與3圖係說明一個範例的微波電漿產生構件丨4， 藉其，本發明係可實施。第4圖係說明包括微波電漿產生 構件之電漿灰化裝置10的立體圖與處理室16的立體圖。 可瞭解的疋’電毁產生構件i4係、已經簡化以說明僅有關 :瞭解本揭示内容之彼等構件。熟悉此技藝人士將認知的 疋’其他的才冓件係可為所需以產生一操作電敦灰化裝置 。然而’因為該等構件係眾所週知於此技藝，且因為其未 進而助於本揭示内容的瞭解，該等構件之論述係未提供。 微波電漿產生構件14包括一微波封殼24。微波封殼 24係一矩形盒體，其運用長度方向的分段％、μ、與％ 18 1233641 所分隔且具有電漿管32為 漿管通過直“ 〜、其中。各個分段係具有電 教波二、因 口。各個分段係於操作期間而饋送以 ΐ”。因此4個分段係對於進人微波能量呈現為一 的腔部，促進具有方位與轴向均勾度的模式之开，成 。外營+ 7又W犋式之形成 於電喷管，且ΓΓ,腔部内側之電㈣。外管係稍微分離 2…，且空氣係在正壓力之下而饋送於該二管之間以 提供電漿管之有效的冷卻。管 ^ ^ 平乂佳為由藍寶石所作成 。诸如石央、覆有氧化結的、 &雪將Am/ 或其他陶瓷材料之其他 材料係可運用。較佳而言，微波封殼24係尺寸 為支援矩形TM 110模式，且封殼24 面。橫截面之尺寸係使得TM i 為 形的検截 之長度係小於；中，。各個分段 的導引長度。 、g係於TE _模式之腔部 ,於分段26、28、與30之開口（透過其饋入同心的諸管） 二成較大於電浆管之外部尺寸。亦為顯示者係一隔膜 (ms)板36’其覆蓋該微波結構之開口側且為有效饋送微波 …相鄰的分段。板36係一平坦的金屬板，具有透過 波月匕里之隔膜38、40、42與44。透過此等隔膜 係存在微波傳輸’其致使電聚激發於由分段所環繞之管的 =分者。該傳輸係有助於降低於由分段所環繞的區域與非 環繞的區域之間的電㈣之熱梯度。若未運用—外管（以某 些其他方式提供冷卻），於分段之開口尺寸為使得存在於電 漿管與分段之間的空間得以提供該微波傳輪。 微波陷波器（trap) 46與48係設置於二端以防止微波傳 19 1233641 輸。該等陷波器係可為於美國專利第5錢則號所揭示 之型式者。設置空教宓抖/ ,、 乳⑴封/方向性饋送器50與52以允許冷 卻：氣饋送至同心的諸管之間的空間。空氣密封/方向性饋 ^ 54係顯示於出口端，且一第四個該種單元係存在而 未見於圖中。 、，:電官56係提供微波功率，其為透過純器％而饋 皮導〃（、應TE 1G模式且具有互相垂直的分段60 ::。波導分段62之長度係藉著可移動的柱塞64而可調 導分段62之底板係隔料36，其㈣微波能量至 ^微波結構24，«管32係延伸通過微波結構24; 卜電漿係激發於流過電漿管之氣體混合物。 波哭再:參考弟3圖，看出的是，端蓋70係鄰接於微波陷 ' ，且具有允許氣體至電漿管之一中央# Μ π 1 7/1 係延伸至端蓋。氣體供……中央孔的配件74 請…辨 （22係由-外部流量盒(未顯示） 所5周即。氣體純化 U與氣23 μ置^體連通於氣體供應器 〇开…， （參閱弟1圖）。電漿管32係由端蓋令之 〇形％ 72而支撐於此端。 器46 * 48而去係猎者4接於微波陷波 於處理室之適末端。間隔物76係存在以提供關 ，且具有^漿管之另—端係位於末端構件Μ 一 幵口 80以放射電漿/氣體至處理室16。選用 :’形成開口 80之導管係裝配有一窄的孔洞配 :於電黎管32與處理室16之間的一 ^ 電漿營… 具中，於 力較佳為範：二係較大。於操作期間’於電聚管3 2之壓 '圍自4】托至約大氣壓力。對照而言，於操作 20 1233641 期間之處理室内的壓力係範圍自约100毫托至約大氣壓力 0 電漿管32之開口 80係流體連通於處理室16之一内部 區域。由於電漿係自一比較窄的孔（相較於所處理之基板的 尺寸）而釋放至處理室之内部，欲促進均勻的電漿暴露於基 板之一氣體分配系統100係配置於處理室16。氣體分配系 、、先1 〇〇係配置於基板與電漿管32之開口 80的中間。 於一個較佳實施例，氣體分配系統丨〇〇包含在晶圓之 上方的一或多個擋板，以促進電漿之均勻分佈至基板表面 心板較佳為包括多層堆疊的播板，其中，各板係含有一 或夕個孔洞。一充氣空間（plenum)係形成於該擋板組件與 處理室的上壁之間。於一個特別較佳的實施例，擋板組件 係適以提供自電漿至晶圓表面之反應性的物種之更均勻的 展度。如於先前技術段落所論，已發現的是，例如產生於 電水之氫自由基係隨著氫自由基自軸向流反應器之中央 取大撞擊點行進至擋板之外緣且歸因於重組而減小濃度。 笞不欲為理淪所限定，相信的是，氫自由基之活性的降 低（隨著此等物種為流動至擋板之外緣）係可能歸因於氫原 子之較短的存活期，此乃相較於此等物種必須自中央饋送 軸向電漿流行進至充氣空間的外緣之徑向距離所可支援者 。一旦該等氫自由基已經重組成為分子的氫或類似者，中 性的氣體係將不再反應於光阻。另一個理由係可能在於， > 2本文所述的下游電漿灰化器之一種軸向流反應器設 ^自日日圓的中央部位之光阻灰化副產物與耗費的氣體 21 1233641 係必須流動通過晶圓之邊緣以到達處理室i6之排放導管 170°此舉係造成較為接近晶圓邊緣（相較於較中央的部 之活性的U由基之可觀的稀釋，且另外提供對於較為接 近邊緣的II自由基藉著反應於已經移除自中央位置之光阻 灰化副f物而去活化。已經發現的是，灰化之提高的均句 度係可藉著提高擋板之孔洞密度而達成於距離自播板之中 央點至外緣。舉例而言，藉著提高自中央點至外緣之孔洞 f度或是藉著增大自擋板之中央點至外緣的孔洞尺寸、或 藉著納入-無孔洞的中央點、或藉著一或多個前述的擒板 架構之組合，係可提高反應度且改善於基板之電黎均句度 Ο 第5至8圖係說明用於裝置1G之適合的氣體分配系統 。於：個較佳實施例’氣體分配系統1〇〇係一種雙擋板組 件。第5圖係顯示處理室16，其納入該氣體分配系統或撐 板組件_之-第一實施例。具有播板組件1〇〇安裝於: 中之灰化處理室16係適用於一 3〇〇毫米(mm)之晶圓處理 系統。氣體分配系統100亦可為適用於2〇〇 mm晶圓，如 熟悉此技藝之人士將雲於此揭示内容所理解。雖然本揭示 内容係顯示為實施於-下游電毁灰化裝置，亦可運用於其 他的半導體製造設備，諸如：殘留物移除、剝離、與均: 性姓刻設備。 擋板組件100包含一具有孔洞的上擋板1〇2與一相對 較大之具有孔洞的下擋板104,其定位為概括平行於彼此 且為彼此分離。擋板組件100係附接至處理室之一下部 22 1233641 106，其包括_腔部1〇8，欲處理之一晶圓ιι〇係置放於腔 ^ 108除了方位為平行於彼此，擋板102與104係亦方 位為平行於所處理之晶圓"0。擋板102肖104可為相同 或不同的尺寸，或可具有相同或不同數目之孔洞。於一個 車乂仫貝轭例，如於第5圖所示，上擋板丨〇2係相較於下 板104而具有較小的直徑。 ^ 饴封H2係設置於擋板組件1〇〇與處理室的下部 巧的w面，且位在於下擋板1〇4之溝槽i Μ (參閱第 7圖）°晶圓係經由—負載閘機構（未顯示）且經由進入/退出 通道116而引入至（及移出自）處理室。或者…μ 操縱系未顯示)係可用以引入晶圓至處理室及移出I圓 =理=。位在處理室的下部1G6之下方的_加熱器機構（ s“於後)係於處理期間而加熱晶圓"〇之底側至一期望的 溫度。 主的 处至16係典型為安裝於電漿灰化裝置10，位在 加熱器組件（下方）盥電f '、 厂、電水產生構件14 (上方)的中間之於孔 處。於操作期間，離開電漿管32 (參閱第3圖） 之激能的電漿（氣體）得请 菔）係梃遇擋板組件1〇〇。於一個 施例，流通自電Μ營Μ Κ吕32之激旎的電漿係首 1〇2之一中央區域，l實皙Α盞方，η “板 •、、，，、 為無孔洞。此無孔洞的中央區 或一有功月b ·消除退出電漿管古 r ^ ^ 之阿的軸向氣體速度且 加速该乱體/電漿物種於一 也⑽盘未田^ 向’錯以達成形成於下擋 人匆ί至的上壁（即··蓋部）之間的充 a 操作。電漿係接著為經由 〜門之適虽 巧扳102之孔洞12〇與於下 23 1233641 擋板104之孔㈤122而分配至處理室腔部ι〇8。於一個實 施例，下播板1〇4係、可藉著經由…％與出…以流 通於内部冷卻通道124的-冷卻媒體而主動冷卻。處理室 之下部106的壁部130 亦可藉著其經由入口 134與出口 1 3 6以流通於内部冷卻通道 132的一冷卻媒體而主動冷卻 如更清楚顯示於第6與7圖，下擋板} 〇4包含一外凸 緣138與含有孔㈣2之一概括平坦部14〇。安㈣未顯 不）係可設置於下擔板1G4,以藉由支座（standoff) 144而安 裝上擋板102 i其上。於上與下擋板之間的距離係部分決 定，過擔板組件100之氣流的型態。針對3〇〇麵電聚灰 化/於上擋板1 02與下播板1 G4之間的距離較佳為約 〇·25英忖至約2英忖，更佳為約0.5英忖至約ι·5英忖。 第6圖係於第5圖所顯示之3〇〇仍㈤擋板組件的平面 圖:而第7圖係擋板組件i 〇〇之此實施例的截面圖。如於 $等圖式所示，播板組件1〇〇係經由於下擋板凸緣138之 安裝孔146而安裝至處理室之下部1〇6。孔洞122係設置 於下擋板。孔洞部& 122之表面積係足以覆蓋位在其下方 之曰日圓：1 〇 (參閱第5圖)。於此實施例，孔洞122之尺寸 係自下播板之一中央點至一外緣而增大。孔、洞122之漸增 勺尺寸係改善針對無氧及無氮的電漿釋放物之電漿均勻度 ，諸如運用於含有碳之低k介電質。 弟图係σ兒明根據另一個實施例之下擋板104的平面 圖於其中，孔洞122之密度係自下擔板104之中央點至 24 1233641 外緣增加為一變遷，其中’孔洞之尺寸係相同。 、、夕於上擔板1G2之孔、;同12〇係概括為佈置於—徑向或同 “的圖案。上抬板i 〇2係由覆有藍寶石之熔融的氧化 二或石英(Si〇2)、或陶瓷材料而組成。於上擋&⑽之孔 刀12〇較佳為猶大於下播板104之最大的孔洞122。位在 於上擋板102之中央者係無孔洞的_部分，且可更包含一 藍寶石撞擊碟152。上擋板1G2之中央無孔洞的部分（有或 無藍寶石撞擊们52)係將發射自電漿管Μ的激能氣體轉 向為徑向朝外至上擔板1G2《其餘的孔洞區域，藉以防止 :處理的晶圓110之徑向朝内部分為過熱且防止以相較於 晶圓其餘部分之-比例較高的速率而過度灰化，歸因於在 B曰 ㈣中央處之物種的較高濃度。於另_個實施例，上播板 102係可構成為完全無孔洞，其為有用於處理2〇〇 圓。 基板110之加熱較佳為由定位在晶圓11〇的下方之一 陣列的鎢絲鹵素燈160而達成（參閱第！圖），其中，晶圓 係由於處理室内的舉起銷所支撐。對於紅外線輻射為透明 之一板156 (如於第5圖所示之處理室的底壁）係配置於室 16與燈160之間。較佳而言，基板係於灰化期間為自約攝 氏80度而加熱至約攝氏350度。更佳而言，基板係藉著 遞增提高溫度而逐步加熱。加熱係已經發現為提高關於光 阻及/或蝕刻後的殘留物之電漿的反應速率，且因此提高生 產率。施加至基板之熱量係將取決於特定的低k介電層以 及其他已經形成於基板的諸層與構件之熱穩定度。於一個 25 1233641 較佳實施例，熱量係非均勻 將a t 6刀主秦板之璉擇區以利於雷 水與光阻之均勻的反應。 、 俘ϋ你&洁s 匕貝鈿例，一控制器（未顯示） 系運作為連通於燈陣列丨6 以你、#曰门^ ^種種方式而加熱基板110， 从促進晶圓於處理期間之更 方法係運用接觸或緊鄰以力埶=…、…日日圓之另一種 如·力…： 晶圓之一平坦加熱表面，諸 π · —加熱的夾盤。 土板110較仏為同時暴露至充分強度 I以及至無氮與盔氧的雷將 M J間之熱 散離開…電層且^ 件或諸層之劣化。較佳^ H起於基板之任何其他構 的氧化物之八古 σ，針對夕孔性或無孔性之摻雜 2”至二4碳的低"介電材料，晶圓係加熱自約攝氏 π度至約攝氏400度，争社兔从孩< 度。較佳而言，針對有/為撕100度至約攝氏· 氏80度至約攝氏 ㈣係加熱自約攝 大溫度係取決2用的=最對於有機介電質之最 由熟悉此技藝二=㈣之内在性質，且可為 可為逐步上#^ 刀析技術所決定。該溫度係 升於處理期間或是維持靜態。一 開口亦可針對# 處理室16之壁部^ 所通常習知之目的而為配置於 ^ ^ & λα ^ 諸如·用於監視於一種就地腔室清 洗處理的終點偵測之一 主/月 化的氣體物種之…：用以“斤於處理期間所演 ^ 1光譜計入口、或類似者。 此外，處理宮Τ ^ , 放開口 158。較佳而1包括配置於底板156之中央的一個排 。 而§，排放開口 158係同軸於電漿管32 26 1233641 於處理t 16之操作壓力較佳為❾1〇〇毫托至約3托， 更佳為約200毫托至約2托，且最佳為約毫托至約 h5托。甚者，處理室16可更包括取決於應用之另外的特 徵。舉例而言’—石英窗料可裝設，且—W光源係可 置放為鄰近於晶圓。該種非柱狀的光源可具有波長為類似 於UV準分子雷射，其已經證明為增強於整體剝離應用之 光阻移除’且如此可為平行於微波„產生反應氣體而運 用甚者，先行（Pre_)及後行（post-)光阻剝離而暴露至光源 亦可提供殘留物移除與植入光阻移除的優點。高架奵源 :先學蟑、氣體分析器、另外的光源與類似者亦可為獨立 :組合於處理室16而運用，以提供一極度彈性的處理平 排放組件構件18係耦接至處理室16。排放組件則 U包括一排放導管17〇，其為流體連通於處理室η之一 =區域。排放導f 17G之—人口172係流體附接至處: 至6之底板156的開口 158。排放導管17〇較佳為具有自 入口 172至出口 174之一實質直線的形狀，因而使得言 2域(例如：於導管之尖銳的彎曲與曲線)及對於尖銳彎 处之光阻材料與電漿灰化副產物之累積的傾向為最小。 於-個較佳實施例’排放㈣17〇係由石英或覆有 的石英所製造。排放導管170 (與開口 158)之最小直 mm灰化裝置而言較佳為至少約2英吋（針 mm電漿灰化裝置而言較佳為約丨.5英 著定位排放導…處理…中央，二更電大二: 27 1233641 排放組件之流動係簡化且提供較大 排放導…出…佳為連接1-二 。一後燃燒組件178係運作為連通於排放導管170。心 體入口 180與氣體源182係流體連通於排放導管170，且 為定位在後燃燒組件178之上游。後燃燒組#178係運用 二產士-電漿釋放物於排放導管17。之内，藉以揮發自該 处理室16所排放的光阻材料與電漿副產物。如將更 述於後文，氣體源182較佳為氣彳b ' ^佳為乳化乳體，諸如··氧氣或包 乳化氣體之氣體組合。較佳而言，氧化氣體係無南素。 =此方式’自該處理室至排放導管之流出物係混合於氧化 乳體源（例如：氧氣），且—含有氧的電漿係由後燃燒組件 Μ而自該混合物所形成，其方式係描述於後。較佳而言 ，氧化氣體係直接在該組件之上方而引人至後燃燒組件7 且：於處理室16之排放開σ 158的下游。氧氣進入至處 理室16係將以前述方式而有害地影響低介電材料。用於 產生電漿於排放導管之硬體與方法較佳為適以防止氧氣行 進於上為，即：防止返回至處理室。 後燃燒組件178較佳為包含一射頻線圈183，其纏繞 於排放導管170之一外部，以感應激發流通於排放導管 17()之一氣體混合物。雖然參考的係感應式耦接電漿混合 物與射頻功率以形成電漿，其他的方式係可有效運用，諸 如··藉著電容式激發或類似者。此外，係可運用包括微波 之ISM頻帶的其他頻率以激發該後燃燒器電漿。氧化氣體 較k為引入於入口 1 80，其位在後燃燒組件1 78之上游。 28 1233641 -節流閥m、前級管道(foreHne)閥(未顯示)、真空果μ 、與其他的真空處理線路係配置於後燃燒組件μ之下游 0 射頻線圈183係連接至一個適合的射頻產生器或電源 供應m電源供應器頻率係可變化為典型範圍自· 至13.56 MHz之較佳值且為於小於6()Q瓦㈤，而亦 可為於較高的頻率與較高的功率。更佳而言，係運用約 00瓦至、約500瓦之一射頻功率以感應耦接一含有氧物種 之電毀於排放導管17〇,致使於其中含有的有機物燃燒。 結果1方止及/或移除於處理室之下游的光阻材料與其他有 機副產物之沉積。 射頻連接典型為透過一射頻接線盒i88而作成，且線 圈m係於電栽灰化處理之開始而供以能量。通過輕接射 頻場之含有氧氣（02)的氣體混合物係產生一電漿釋放物， 其為有效且有效率地燃燒有機物質。較佳❿言，後燃燒組 件178係構成同時操作在基板11〇於處理室16之電漿灰 化處理期間。 此外’排放導管170 ,亦包括_光學偵測系统19〇。光 學偵測系統19〇係光學偵測具有特定的波長範圍之放射峰 值’其對應;^ f衆與光阻之間的反應之反應副產斗勿（與反應 物）。該種技術係仰賴於偵測來自於電漿的反應物與副產物 之特性光學輻射的放射強度變化。當電子自一較高能量的 狀態而鬆弛至一較低能量的狀態，激發的原子或分子係發 射光線。不同的化學化合物之原子與分子係發出一系列之 29 1233641 獨特的光譜線。電漿之各個化學化合物的放射強度係取決 於电漿的化學化合物之相對濃度。一種典型的光學放射光 希I置係藉著測量蝕刻氣體與反應物之反應性蝕刻氣體與 副產物之放射強度而操作。放射係減小且當該副產物不再 於觀視位置時而最終為停止，且係到達一終點。該種光學 放射光r»普裝置係感測该副產物之衰退的放射強度，以決定 此終點。或者，一旦於處理室係到達一個終點，光學放射 光％波置係可感測於反應物種之增加，使得可以運用於反 應物之增加或反之於產物放射之下降以觸發終點。有利而 言，可運用來自後燃燒組件178之釋放區域下游之光學訊 號，以明確指出何者發生於處理室之中的晶圓表面。舉例 而言，諸如氧之氧化劑係當電漿點火於排放導管17〇且產 生燃燒產物時而消耗。例如一氧化碳、二氧化石炭、水與類 似者之燃燒產物係典型遭遇於藉著含有氧的電漿釋放物之 光阻的電浆灰化㈣，而非典型為來自—無氧及無氮的電 漿釋放物。由於此等物種係放射強的光學放射訊號，藉著 分析於排放導管電漿釋放區域之後燃燒組件所產生的^學 可易於監視無氧及無氮的電漿方法的終點偵測。一 一所里視的物種之訊號係無法偵測到，可假定的是：終點 已經到達。如先前所論述，期望運用無氧及無氮的電毁方 、自έ有妷之低k介電質的基板而移除光阻遮罩與類似 者適用於本揭不内容之無氧及無氮的電浆方法係揭示於 審理中之Waldfried等人的美國專利申請案序號 55’ 1 77唬，其整體以參照方式而納入本文。本發明之 30 1233641 ^法及！置係提供—種用於終點偵測之機構，而鑒於—無 氧及無氮的電裝灰/(卜旁τ田# …、 处里，月間所產生之物種，其通常難 直接偵測於一處理室。 、*雞以 光子偵測系、统19〇係耗接至排放導管。聚集光學 m係可佈置在排放㈣17〇之外側以聚集因此通過：放 射先譜’透過射頻線圈183而直接朝向電聚產生區 於排放導管叫交佳為由—光學透明材料（諸如： 寶石）所製造，一光學遠.咖加〆 、义i 九予埠或®部係不需要。當一光學不 材料運用於排放導管之製造，石英或藍f石之 可形成於排放導管。一光譜計或單光計（概括顯示於第i圖 之194)係佈置以接收來自聚集光學器件μ之光線。光學 放射光譜與技術概括為眾所週知於此技藝。於一個實施例 ，㈣放射光譜技術係藉由一光譜計，諸如：基於電荷耦 接裝置（CCD，charge CQUple deviee)的光譜計或是基於光二 極體陣列（PDA，photodiode array)的光譜計，該時間上依序 記錄一波長範圍且轉換放射光譜成為類比訊號以供後續分 析。選用而言，係可運用窄頻帶的遽波器以允許評估於諸 如-個倍光管（PMT，沖⑽则叫心⑽e)或光二極體之一 種光線债測器的有興趣之特定範圍波長。光譜計時間上依 序轉換於後燃燒組件之燃燒處理期間所放射之特定波長的 光《至-電類比訊號’其可接著運用熟悉此技藝人士所 Q方法而刀析以產生一期望輸出。較佳而言，資料係 即時檢視。較佳而言，資料係檢視於圖像形式，其顯示針 對有興趣的波長範圍之於電漿處理期間所放射的光線強度 31 1233641 之時間演變。此外，可運用於光學感應的類比訊號之下降（ 或取決於所監視的物種而為上升）以觸發於機器之事件。舉 例而言，由排放導管之光學偵測器所聚集的資料而決定灰 化終點已發生時，可經由一回授迴路而立即中斷電漿灰化 處理。 或者，其他的光學偵測器係可運用。舉例而言，如上 所論，-單光計係可運用以收集f料。如為熟悉此技藝人 士所習知，單光計係可為以一種倍光管、光二極體、或類 似者所構成，以記錄放射訊號。 鑒於此揭示内纟，於一電冑反應室之此等光學放射光 譜裝置與適合的架構對於熟悉此技藝人士而言將為顯明。 適用於本揭示内纟之一種單光計的一個實例係可商講自 Verity公司之型號Ep2〇〇MMD。適用於本揭示内容之一種 掃描單光計的一個實例係可商購自Verity公司之型號 EP200SMD。適用於本揭示内容之基於ccd㈣錯計之實 例係可商購自Verity公司之型號sm〇24、與可商購自 Ocean Optics公司之系列PC2〇〇〇 CCD光譜計。適用於本 揭示内容之-種光偵測器陣列的—個實例係可商購自德國 Prema公司之型號SPM9001。 較佳而吕’終點债測方法與裝置係運用於基板，盆中 ’低k材料係含有碳及/或氫於其結構，諸如：摻雜的氧化 物、多孔的材料、與有機的低k薄膜。含有碳之低k介電 材料可包括含有碳之附屬基團，或可為含有碳，其中，介 電材料之骨幹係主要為包含叙—互連網路。運用無氣及 32 1233641 且克服於先前技 之光阻、聚合物與 無氧的電漿之方法係提供高灰化選擇性 藝1¾生自基於兔及/或氫的低k介電材料 殘留物灰:匕：指出的問題。甚者’該種方法係減輕由於灰 化電漿之氮氣所引起的後續金屬填充問題。 灰化處理包括 物種，以及暴露一 之特定成分係由其 •自一電漿氣體混合物而產生反應性的 基板至反應性的物種。電漿氣體混合物 能力而選定，以在電漿形成條件之下而 形成-氣體與電漿。選擇的氣體混合物在電㈣成條件之 下係不具有產生反應性氧物種與反應性氮物種之成分。更 佳而言，氣體混合物係不含有氧之化合物及不含有氮之化 合物。氣體混合物可包括多個反應性的氣體，其為帶有氫 的氣體’諸如··氫氣、烴氣體、與類似者。氣體混合物可 更包含-惰性氣體，諸如·· 4、氦、氖與類似者。由氣體 此合物所產生的電漿係主要反應於光阻、聚合物與殘留物 之厌與其他原子，以形成在基板之溫度與愿力條件之下而 揮發的化合物及/或可沖洗移除的化合物。該種方法係最佳 化以具有大於5 〇 ·· 1之一選擇性。 適用於該種彳法之帶有纟的氣體係包括含有氫之彼等 化合物。帶有氫的氣體係包括：自、氫氣、或其混合物。 較佳之帶有氫的氣體係在電漿形成條件之下而存在於一種 氣態，且在電漿形成條件之下而釋放氫以形成反應性的氫 ’諸如：原子的氫物種、與其他的自由基。烴較佳為未取 代。適合之帶有氫的烴氣體之實例包括：甲炫、乙烧、愈 丙烷。 33 1233641 較佳之帶有氫的氣體係-種帶有氫的氣體與責氣體之 混合物。it用於本方法之貴氣體的實例係包括於週期表之 第八族的氣體’諸如士氖、氦、與類似者。雖然先前 技藝之無氧的電漿釋放物係概括運用包括氫與氮氣混合物 之一種形成氣體的組成物，氮氣之運用於本方法係明確排 由於形成氣體係於下文定義為含有氣氣與氮氣 的“物之-種氣體，形成氣體之運用於本方法係明確排 除。特別較佳為運用於本發明者係包括氫氣與氦氣之一種 亂體混合物。氦氣體原子係輕且易於擴散至基板，其造成 對於電漿產生的反應性氫物種之優越的載體特性。 ^為了安全之理由，於氣體混合物之氯氣的百分率係通 常為不超過氣體混合物之體積㈣5%。然而，較高量的 氫係可接受且有時為較佳以提高光阻移除率與選擇性。較 佳而言’於氣體混合物之氫的量係總體積之約1%至約 99/。。更佳而言’於氣體混合物之氫的量係總體積之約 10%至約 30%。 操作時，具有光阻及/或蝕刻後的殘留物於其上（與含 有碳的低k介電材料）之半導體晶圓110係以晶圓支撑銷而 置放至處理室16。晶圓110係較佳由紅外線燈16〇所加埶 丄以加速光阻及/或㈣後的殘留物與電漿之反應。於處理 至16之内的堡力係接著為降低。較佳而言，壓力係維持 於約1托至約5托之間。-可激發之無氧及無氮的氣體混 合物係饋人至純化器，W後經由氣體人σ 23至電黎產 生構件14之電漿管32。電漿產生構件14之各個分段26 34 1233641 、28、與30係饋入微波能量以激發一電聚於電聚管u 該電漿係由電中性和帶電的粒子所組成。帶電的粒佳 為在該電衆進入處理室16<前而選擇性移除、: 發或高能量的原子係績入至處理室且均勾分佈為跨於曰： ’於此’原子的氫係反應於光阻及/或㈣後的殘留物，复 引起光阻材料之移除且亦形成揮發性的副產物。光阻材料 與揮發性的副產物係連續掃除自晶圓表面至位在中央的排 放導管170。 ' 同時於電漿灰化，一氧化氣體係饋入至處理室16之下 游的排放導管170。沒有氧氣進入處理室16，歸因於自該 處理至至排放導官1 7G之較大許多的氦氫流率所施加之“ 栓塞·流動（plug-fl〇w)，，條件。後燃燒組件178係供以能量 以形成高密度的電漿於排放導管n〇。針對構成具有基於 CCD的光譜計之-排放導管m，CCD光譜計時間上依序 記錄一放射光譜，其包括對應於若為存在之光阻材料與揮 發性副產物之放射訊號。所監視的放射光譜之波長範圍係 由所運用之CCD光譜計的型式與存在運用以排除某些波長 放射到達CCD光譜計之任何濾波器而決定。CCD光譜計 架構係同日守記錄背景輻射與來自於灰化處理期間之放射物 種的幸田射。運用熟悉此技藝人士所習知的標準演算法，背 景輕射係可自該電漿與光阻及/或副產物之反應所造成的輻 射而減去。一旦放射峰值係記錄到強度值的變化且符合由 終點演算法所設定的條件，光阻及/或殘留物之移除係完成 ，一訊號係接著送至一控制單元且可關掉電漿。真空係釋 35 1233641 放且處理後的晶圓係可自處理室而移出。運用可選擇的水 沖洗以移除於剝離後的晶圓上之任何其餘的殘留物。 於具有單光計之電漿灰化器’空白之未塗覆的晶圓係 先暴露於處理室16’且於一期望波長之一第一放射訊號係 測量於排放導管170。第一放射訊號係代表如上所論之背 景輻射。接著，具有光阻及/或殘留物於其上（與含有碳的 低k介電材料）之基板係暴露至處理室之電漿。放射於期望 波長之一弟二放射訊號係由單光計而記錄於排放導管。第 一放射訊號之背景輪射係自第二放射訊號而減去。當於期 望波長之第二放射訊號係達到一穩態且約為相同或低於第 一放射訊號，係於處理室16已經達到灰化終點，且一訊 號接著送至電漿灰化器1 〇之一控制單元而關掉電漿。真 空接著為釋放且所處理後的晶圓係移出自反應室。然後運 用可選擇的水沖洗以移除於剝離後的晶圓上之任何其餘的 殘留物。 雲於此揭示内容，用於監視自處理室所排放的電聚副 產物之其他的單光計、光譜計或類似架構與其操作係對於 熟悉此技藝人士而將為顯明。較佳而言’於約283⑽、約 3〇9阶約 387 11111、約431_、約 434 11111、約 468 咖、 約 472 nm、約 513 nm、約 516 nm、約 656 ⑽、約 _ ⑽ 、’勺777 nm、與約845 nm (±約5至約1〇 nm)之放射訊號 的-或多者係監視於排放導f 17〇。此等放射訊號係代表 由光阻材# &應物、光組成份混合物所形成的電漿副產 物 末自δ亥處理室之益翁芬紅备认、古山" …、虱及無氧的 出物、與後燃燒器組 36 1233641 件所產生的氧電漿釋放物之光譜峰值。舉例而言，相關於 二聚物（dimer) C2之所謂的“天鵝狀頻帶（swan band)，，係顯 著於約513 nm與約517 nm。當加入氧化氣體至排放導管 ，可易於監視來自於約431 nm的CO/CH物種與於約387 nm的CN物種之放射訊號。由於多數的j線（Mine)光阻 係基於重氮蔡酷（diazonapthoquinone)化學物，監視CN之 放射訊號強度係對於j線光阻之灰化終點偵測而為相當有 用。甚者，放射訊號之強度係可增大或減小於排放導管， 其亦可運用以決定於處理室之灰化處理的終點。舉例而言 ’於處理室之光阻的電漿灰化期間，隨著光阻之灰化為接 近完成，強度係可針對關於約434 nm與於約656 nm之Η 、於約283 nm與3〇9 nm之〇Η、及於約777 nm之〇的放 射性物種而增大。以此方式，係可運用一種無氧及無氮的 電聚灰化處理以自含有碳的低k介電質之基板而移除光阻 刻後的殘留物，而一第二氧化電聚係形成於排放 70’以藉著監視於排放導管17〇之反應物及/或產物 的放射訊號，決定對於無氧及無氮的電浆之灰化级點。 除非另為指明，用於製造種種的構件i2m 18之材料包括··金屬、陶瓷、玻璃、 ^ 與包含上述材料的至少一者之。兴 ϋ料、 屬包括：陽極化的紹、及/或不錄二。;:而言，適合的金 ..、 錄鋼適合的陶瓷材料包括 .反4、或氧化鋁(例如：單晶體或多晶體)。 以下的實例係僅為針對說明示範目的所 圖限制本揭示内容之範脅。 _思 37 1233641 實例1 於此實例，針對0H與Η之光學訊號係監視於如第j 圖所示之一電漿灰化裝置之一後燃燒器的下游排放導管。 乱係以7000 sccm之流率且於15托之壓力而引入至電漿 裝置。含有光阻之一基板係暴露於加熱燈，以緩慢加熱晶 圓至攝氏300度且使得晶圓表面的有機物質揮發。此時， 無電漿產生於處理室。於5〇〇 £(w)的一射頻功率之後燃 燒杰的操作期間，氧氣係以1〇〇〇 sccm之流率而引入至排 放導官。並無氧氣引入至處理室。針對〇H與H之光學訊 唬係監視於排放導管且持續一段時間周期，以決定於處理 室之電漿灰化處理的終點。第9圖係圖示說明針對為一時 間函數之此等光學訊號的光線強度。隨著自晶圓所昇華之 有機物係氧化於後燃燒器而作觀察。由於不同的有機物種 係幵華於不同的溫度9 @所示之多個峰值係對應於不 同的溫度設定。若電漿係隨著晶圓加熱而同時運用於處理 至，相彳5的是，此等訊號（對應於Η與〇H)係均無法運用 於處理室之終點偵測，因為於處理室不存在針對此等物種 的結果之放射。 實例2 於此實例，C02係監視於如第J圖所示之電聚灰化裝 置的-排放導管。co2係由一殘留氣體分析器所監視，： 有或不具有由配置於排放導管之一後燃燒器所形成的電聚 。類似於實例1 ’ 一覆有光阻的晶圓係於處理室緩慢加熱 至攝氏300度且未暴露至電漿。氦係以7〇〇〇 sccm之流率 38 1233641 且於1.5托之壓力而引入至 率之後燃燒器的操作期間， 電漿裝置。於300瓦的射頻功 氣氣係以1 〇 〇 〇 s c c m之流率而 引入至排放導管 10圖係圖 並無氧氣引入至處理室。第 不說明為一時間函數之m μ立丄 』山双之c〇2的產生，其由於產生電漿於排 放導管而造成。若後辦岸罘在土、溶 、&為係未運用，則將造成無可偵測 的C02放射0然而，暴霡炎白泠 恭路木自處理室之有機物至後燃燒器 係造成強的C02放射。注咅的s _ . m _ 上^ /土忍的疋，於處理室之内，並無訊 c〇2,即使晶圓暴露至無氧及無氮的電漿（例如： 號放射自 由乱與氫氣體混合物所形成之電漿）亦然。 實例3 於此實例，係實行稀釋測試以決定最小之上游的氣流 率，以防止氧氣回流至處理室。氧氣係以1〇〇〇 sccm之流 率而引入至排放導管。一氦氣係初始以7〇〇〇 sccm之流率 而流入電漿裝置且逐步減低。殘留氣體分析係進行於後燃 燒益之上游，以監視氦、氮、與氧之部分的壓力。第i i 圖係圖示說明為時間與稀釋的一函數之氦、氮與氧的分壓 。於約175 seem之一氦流率，觀察到氧氣係回流至上游的 殘留氣體分析器’此將潛在有損於電漿灰化含有碳的低k 介電質。 實例4 於此實例’一覆有光阻之晶圓係缓慢加熱，而於處理 至有母分在里為7標準公升（slm，standard liters per minute) 的氦流量、與於後燃燒器之側饋入之i slm的〇2流量。觀 察反應物（0、CN)與產物（0H)之光學訊號的時間進展。隨 39 1233641 著晶圓開始加熱，揮發性的副產物係昇華且消耗於後燃燒 态。〇H訊號係上升以顯示此點，且具有於〇訊號之對應 的下降。此外，用以產生CN之碳現在用以作成與 C〇2 ’且具有於CN訊號之對應的下降。 實例5 於此實例，6000埃（A)之DUV光阻係塗覆於晶圓且處 理於類似於參考第丨圖所顯示及描述之一電漿灰化裝置。 於10 slm的流率之一 4%氫與96%氦（體積百分比）的氣體 混合物係引入產生電漿之電漿管。晶圓係暴露於處理室之 電水，且產生於其中之流出物係自處理室排放至排放導管 。相關於 CO/CH (431 nm)、C2 二聚物（517 腿）、H (656 nm)與He (668 nm)物種之波長係在通過激能的後燃燒器 之後而監視於排放導管。結果係顯示於第1 3圖。 如圖所示，氫/氦電漿灰化處理係耗費約30秒以移除 光阻材料。氫與氦物種係以一時間函數而增加，此指出此 等物種係逐漸不涉及於處理室的光阻材料之電漿灰化移除 。反之，C2二聚物與C0/CH放射性的物種係以一時間函 數而減少，此乃由於晶圓係清除了光阻而不再產生此等物 種》所監視的物種之任-者或組合係可提供一種強健的終 點測量方法。 實例6 於此實例，6000埃之DUV光阻係塗覆於晶圓且如於 實例5 —般處理於電t灰化裝置。於丨shn的流率之氧氣 係引入排放導管（即：後燃燒器組件，而未於處理室）以產 1233641 生-氧化電讓於排放導管，而無氧及無氮的電聚流出物係 由氫/氦灰化處理而產生於處理室。相關於c〇/ch (431 _)、C2二聚物（517 nm)、與〇H (3〇9㈣物種之波長係 在通過激旎的後燃燒器之後而監視於排放導管。於此實例 ，虛設（dummy)的晶圓（不具有光阻材料）亦暴露至相同的處 理。結果係顯示於第14圖。 於約20至約1 1 G秒’於虛設晶圓並無觀察到於放射強 度之任何變化。於、約185至約27〇秒，隨著光阻剝離，於 塗覆的晶圓觀察到放射訊號強度之變化。 實例7 方、此實例，塗覆以1·8微米之厚度的—I線（!七㈣光 阻係處理於類似參考第1圖所顯示及描述者之電漿灰化裝 置。於10 slm的流率之一 4%氣與96%氮（以體積之百分比 )的氣體混合物係引人產生電衆之電漿管。氧氣係以1 — 的流率而引入排放導管。相關於c〇/CH (43丨nm)、C2二 聚物（517 )、〇 (777 nm 與 845 _)、與 h (434 )㈣ 之波長係在通過激能的後燃燒器之後而監視於排放導管。 結果係顯示於第15圖。 對於EP與EP2之參照係指該四個軌跡之一個代數處 理’以提供較大的訊號對雜訊比。如圖所示，終則貞測係 可運用個別的波長或是藉著提供該四個軌跡之一演算法而 準確決定。在此，光阻係在％ 1〇〇秒之電漿灰化處理後而 移除。 儘管揭不内容係已經參照一個較佳實施例而說明，熟 41 1233641 悉此技藝人士將瞭解的是，種種的變化係可作成且等效者 係可代替其元件而未偏離本發明之範疇。此外，諸多的修 改係可作成以適於本發明之揭示者的一特定情況或材料而 未偏離其根本的範疇。因此，意圖的是，本發明係不受限 於作為預期實施此發明的最佳模式所揭示之特定實施例， 而是本發明將包括歸屬於隨附的申請專利範圍之範疇内的 所有實施例。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 參考耗例圖式，其中，相同的元件係同樣標號於數個 圖式： 第1圖係一種下游電漿灰化裝置的橫截面圖； 第2圖係顯示一種用於電漿灰化裝置之微波封殼的立 體圖； ^第3圖係顯示橫截面圖，其概要顯示一種適用於下游 電裝灰化裝置之電漿產生構件； 第4圖係顯示電漿灰化裝置的立體圖； —#第八5圖係一種光阻灰化器處理室的部分切除立體圖， 氣體刀配系統係安裝至光阻灰化器處理室； $ 6圖係根據一個實施例之氣體分配系統的平面圖； 弟 圖係弟6圖之播板組件的截面圖，沿著線7 _ 7所 取得； .第8圖係根據另一個實施例之氣體分配系統的平面圖 42 l23364l 第9圖係說明針斟, 進展圖，仙物種物種所發射之光線強度的時間 ΟΗ物種係由移除自一晶 產生，歸因於加執晶圓认 竿〕有機物貝所 声+ "固於一無氧及無氮的環境至摄戌 度之溫度且氧化於一雷將衣兄至攝氏300 ^ 电漿灰化裝置之一排放導管； ’ 1G®#H氧化碳分㈣時 殘留氣體分析器所測量於…辰圖其係以- 電漿灰化_署 > 、…、虱及無虱的電漿且氧化於一 水及化裝置之一排放導管； q第U圖係說明針對於後燃燒11與用於引人至 漿灰化裝置之一排放導瞢的a 巩虱至電 导的入口之上游（即··於晶圓處理宕 之下游）所測量的氦、_ ^ 、日日圓處理至 苴由 乱&與氧之分壓的殘留氣體分析圖， 具中，氦之流率係變動； =12圖係顯示於覆有光阻的晶圓之逐步加熱所產生的 圖“阻成分（0與CN)與產物（〇H)之光學訊號的時間進展 第13圖係- DUV光阻移除方法的時間進展圖，盆運 用氫/氦灰化處理而未運用氧化氣體於終點監視方法； 第14圖係-DUV光阻移除方法的時間進展圖，盆運 用氫/氦灰化處理且運用氧化氣體於終點監視方法；及 第15圖係一 I線式光阻移除方法的時間進展圖，其運 用氫/氦灰化處理且運用氧化氣體於終點監視方法。 (二）元件代表符號 1 〇 :電漿裝置（電漿灰化裝置） 12 :氣體傳送構件 14 :電漿產生構件 43 1233641 1 6 :處理室 1 8 :排放組件構件 20 :氣體純化器 22 :氣體源（氣體供應器） 23 :氣體入口 24 :微波封殼（微波結構） 26、28、30 :分段（分隔） 32 :電漿管 34 :外管 36 :隔膜板 38、40、42、44 :隔膜 46、48 :微波陷波器 50、52、54 :空氣密封/方向性饋送器 56 :磁電管 58 :耦接器 60、62 :波導分段 64 :柱塞 70 :端蓋 72 : Ο形環 74 :配件 76 :間隔物 78 :末端構件 80 :開口 100 :氣體分配系統（擋板組件） 44 1233641 102 :上擋板 104 :下擋板 106 :處理室16之下部 108 ··處理室腔部 110:基板（半導體晶圓） 112 :密封 114 :溝槽 116 :進入/退出通道 11 8 :孔 120、122 :孔洞 124、132 :内部冷卻通道 126 、 134 :入口 128 、 136 :出口 130 ;處理室之下部106的壁部 138 :下擋板104之外凸緣 140 :下擋板104之平坦部 144 :支座 146 ;安裝孔 152 :撞擊碟 154 :固定螺絲 1 5 6 :底板 158 :排放開口 160 :燈（陣列） 170 :排放導管 1233641 172 :導管170之入口 174 :導管170之出口 176 :真空系統（真空泵） 178 :後燃燒組件 180 :氣體入口 182 :氣體源 183 :射頻線圈 184 :節流閥 1 86 :射頻產生器或電源供應器 188 :射頻接線盒 190 :光學偵測系統 192 :聚集光學器件 194 :光譜計或單光計 46

Claims (1)

1233641 拾、申請專利範圍： 1 · 一種電漿灰化裝置，用於自一基板移除光阻及/或蝕 刻後的殘留物，包含： 一第一氣體源； 一電漿產生構件，流體連通於該第一氣體源，該電漿 產生構件係產生一第一電漿以自該基板選擇性移除光阻及/ 或蝕刻後的殘留物； 一處理室，流體連通於該電漿產生構件以接收電漿， 該處理室係容納該基板； 一排放導管，流體連通於該處理室，該排放導管包含 用於引入一第二氣體源之一埠’且一後燃燒組件為耦接至 β亥排放導官，該埠係配置於該處理室與後燃燒組件之中間 :及 尤子倡測糸統，耦接至該排放 "「Α守瓦且已兮聚集光 器件’其聚焦於該後燃燒組件之—電衆釋放區域内。 2:申請專利範圍第i項之電激灰化裝置，其中， ,,〇 , 乳體源與自該處理室所排. 勺/爪出物而產生一第二電喂 ^ 3·如申請專利範圍第丨項 再 第-氣體源係不含有包含氧 ：Λ化裝置，其中，1 包含-氧化氣體。 I、氣的氣體’且該第二氣體〗 «3 Τ 予偵測系统所臣Α 斤i視的一波長為 4·如申請專利範圍 排放導管係由對於該光 透明之一材料而形成。 47 1233641 5·如申請專利範圍帛i項之電漿灰化I置，其中，該 後燃k組件包含：纏繞於該排放導管的一外部之一射頻線 圈i連通於邊射頻線圈之一配線盒、與電連通於該配線 盒之一電源供應器。 —6·如申請專利範圍帛"員之電漿灰化裝置，更包含： 即〆瓜閥與—前級管道閥，酉己置於該後燃燒組件之下游。 7.如申請專利範圍帛！項之電漿灰化裝置，其中，該 光學偵測系統係運用一簞杏呌 ^ 硬用f先心先谱計、或-頻帶選擇濾 波1§。 8·如申請專利範圍帛1項之電聚灰化裝置，更包含： -純化器，流體連通於該氣體源與電漿產生構件。 9·如申請專利範圍帛"員之電漿灰化裝置，其中，低 k介電質係含有碳及/或氫。 - 10·如申請專利範圍帛1項之電黎灰化裝置，其中，該 基板包含一含有碳及/或氫的絕緣層’其具有小於約' 3 5 : 一介電常數。 Π.—種下游電漿灰化及/或殘留物移除裝置，包含·· 用於產生一電漿於流體連通於一處理室的一排放3 之機構； S 用於監視針對產生於該電漿内之物種的一放射气 機構；及 〇 用於根據產生於該排放導管之放射訊號而決定於該處 理室的-基板之-電聚灰化及/或殘留物移除處理的_ = 之機構。 '' 48 1233641 12 · —種用於偵測無氧及無氮的電漿灰化處理的終點之 方法，包含： 暴露上面包含光阻材料及/或蝕刻後的殘留物之一基板 至一處理室之無氧及無氮的電漿； 自$亥基板移除光阻材料及/或餘刻後的殘留物； 自該處理室而排放被移除之光阻材料及/或蝕刻後的殘 留物至流體耦接至該處理室之一排放導管； 選擇性引入一氧化氣體至該排放導管； 由該氧化氣體與被排放之光阻材料及/或蝕刻後的殘留 物而產生一電漿，以形成放射性物種；及 光學監視由放射性物種所產生的一放射訊號，以決定 該無氧及無氮的電漿灰化處理的終點。 1 3 ·如申睛專利範圍第12項之方法，其中，由放射性 物種所產生的放射訊號係監視於包含約283 nm、約309 nm、約 387 nm、約 431 nm、約 434 nm、約 468 nm、約 472 nm、約 513 nm、約 516 nm、約 656 nm、約 668 nm、 約777 nm及/或約845 nm之一或多個波長。 14·如申請專利範圍第12項之方法，其中，暴露基板 至處理室之無氧及無氮的電漿之步驟與產生氧電漿於排放 導管之步驟係同時發生。 1 5 ·如申請專利範圍第12項之方法，其中，該基板包 含一含有碳及/或氫的絕緣層，其具有小於約3 · 5之一介電 常數。 16·如申請專利範圍第12項之方法，其中，無氧及無 49 1233641 氮的電漿灰化處理係包含：自包含氫或氦或是包含前述氣 體之至少一者的一組合之一氣體混合物而產生電漿。 17.如申請專利範圍第12項之方法，更包含：防止該 氧化氣體回流至該處理室。 1 8. —種終點偵測方法，用於自一基板而移除光阻及/ 或殘留物之一無氧及無氮的電漿灰化處理，該種方法包含 引入一氧化氣體與一電漿灰化釋放物至一電漿灰化裝 置之一排放導管，其中，該電漿灰化釋放物係包含光阻材 料、蝕刻後的殘留物、與灰化後的產物，且該電漿灰化釋 放物係無氮及無氧的物種； 自該氧化氣體與電漿灰化釋放物而產生一電漿，以形 成放射性物種；及 光學監視相關於放射性物種之放射訊號強度，其中， 當相關於放射性物種之放射訊號強度係實質變化至大於或 小於一預定臨限之一量，則偵測到該無氧及無氮的電漿灰 化處理之一終點。 19.如申請專利範圍第a項之方法，其中，該放射訊 號強度係波長為於約283 nm、約309 nm、約387 nm、約 431 nm、約 434 nm、約 468 nm、約 472 nm、約 513 nm、 約 516 nm、約 656 nm、約 668 nm、約 777 nm、約 845 nm 或前述波長之至少一者的一組合。 20·如申請專利範圍第18項之方法，其中，該基板包 含一含有碳及/或氫的絕緣層，其具有小於約3·5之一介電 50 1233641 常數。 •如申請專利謂18項之方法，其中，該氧化氣 體包含氧。 22.如申請專利範圍第18項之方法，其中，光學監視 放射性物種之步驟包含：聚焦一光學偵測器之聚集器 件於來自邊氧化氣體與電漿灰化釋放物之電漿的一電漿釋 放區域戒其附近。 23 · —種用於決定無氧及無氮的電漿灰化處理的終點之 方法，電漿灰化處理係運用於自含有碳的低k介電材料之 一基板而剝離光阻材料，該種方法包含： 暴露該基板於一處理室之無氧及無氮的電漿灰化處理 ，以自該基板而移除光阻材料且形成揮發性的副產物； 自該處理室而排放該光阻材料與揮發性的副產物至一 排放導管； 選擇性引入一氧化氣體至該排放導管，該氧化氣體係 未流入該處理室； 由該氧化氣體、被排放的光阻材料、與揮發性的副產 物而產生一電漿於該排放導管； 測量於該排放導管之一放射訊號強度，其為相關於約 283 nm、約 309 nm、約 387 nm、約 431 nm、約 434 nm、 約 468 nm、約 472 nm、約 513 nm、約 516 nm、約 656 nm 、約668 nm、約777 nm、約845 nm之波長或是前述波長 之至少一者的一組合；及 響應於該排放導管的放射訊號之一觀察到的變化，決 51 1233641 定該無氧及無氮的電漿灰化處理之終點，。 24·—種用於決定無氧及無氮的電漿灰化處理的終點之 方法，電漿灰化處理係運用於自含有碳的低k介電材料之 一基板而剝離光阻材料及/或殘留物，該種方法包含·· 於不存在氧與氮下，由包含氫或氦或是包含前述氣體 之至夕者的組合之一氣體混合物而產生一第一電聚於一 處理室； 暴露設置於該處理室之基板至第一電漿，以自該基板 遠擇性移除光阻材料及/或殘留物； 排放來自該處理室之被移除的光阻材料及/或殘留物至 一排放導管； 產生一第二電漿於該排放導管，以產生放射性的物種 ;及 光學監視放射性的物種，其中，當放射性的物種之一 強度係變化至大於或小於一預定臨限之一量，則偵測到第 一電漿之一終點。 25.如申請專利範圍第24項之方法’其中，產生第二 電漿之步驟包含：引入一氧化氣體至該排放導管，該氧化 氣體係未流動至該處理室。 26·如申請專利範圍第24項之方法，其中，第二電漿 係沒有一氧化氣體。 27.如申請專利範圍第24項之方法，其中，光學監視 放射性物種之步驟包含：監視相關於存在於該處理室的反 應物種之放射性物種的波長。 52 1233641 28.如申請專利範圍第24項之方法，其中，光學監視 放射性物種之步驟包含：監視放射性物種之波長，光學監 視於第二電漿與被移除的光阻材料及/或殘留物之間的一反 應所產生之物種。 拾壹、圖式： 如次頁 53