(57)【要約】【課題】ワークピースの背面から重合体を除去するための方法を提供する。【解決手段】本方法は背面の周縁環状部を露出した状態で、真空チャンバ内においてワークピースを背面で支持することを含む。本方法は更に、ガス流をチャンバ直径の約１％のワークピース縁部の間隙内にワークピース縁部で閉じ込めることを更に含み、間隙により正面側を含む上方処理ゾーンと背面を含む下方処理ゾーンとの間の境界が規定される。第１プラズマを下方外部チャンバ内において重合体エッチング前駆体ガスから発生させ、エッチャント副生成物を第１プラズマから下方処理ゾーンへと導入する。第２プラズマをエッチャント副生成物の捕捉剤の前駆体ガスから上方外部プラズマチャンバ内で発生させ、捕捉種を第２プラズマから上方処理ゾーンへと導入する。【選択図】図１Ａ
2008227466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースの背面から重合体を除去するための方法であり、
背面の周縁環状部を露出した状態で、前記ワークピースを背面で真空チャンバ内に支持し、
ガス流をチャンバ直径の約１％である前記ワークピースの縁部の間隙内に前記ワークピースの縁部で閉じ込めることを含み、ここで前記間隙は前記正面側を含む上方処理ゾーンと前記背面を含む下方処理ゾーンとの間の境界を規定し、この方法は更に
第１プラズマを下方外部チャンバ内において重合体エッチング前駆体ガスから発生させ、前記第１プラズマからのエッチャント副生成物を前記下方処理ゾーンへと導入し、
第２プラズマをエッチャント副生成物の捕捉剤の前駆体ガスから上方外部プラズマチャンバ内で発生させ、捕捉種を第２プラズマから前記上方処理ゾーンへと導入することを含むワークピースの背面から重合体を除去するための方法。
【請求項２】
ウェハ正面側とリアクタ天井部との間の前記上方処理ゾーンの高さをチャンバ直径の約１％にまで制限することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記上方処理ゾーンを取り囲むスリット状開口部を通して前記上方処理ゾーンを排気することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ワークピース縁部付近の前記下方処理ゾーンを取り囲むスリット状開口部を通して前記下方処理ゾーンを排気することを更に含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記間隙及び前記上方処理ゾーンの高さが共に約２ｍｍである請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記重合体エッチング前駆体ガスが酸素ガスを含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記捕捉剤前駆体ガスが水素又は窒素ガスを含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
窒素ガスを前記下方外部プラズマ供給源に供給することで前記第１プラズマ内の酸素の解離を促進することを更に含む請求項６記載の方法。
【請求項９】
上方外部プラズマ供給源に供給された水素ガスに酸素含有ガスを補給することでワークピース正面側からフォトレジストを除去することを更に含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素含有ガスがＨ２Ｏ、Ｎ２Ｏ、ＣＯの１つを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上方処理ゾーンの高さが、前記上方処理ゾーンにおけるガスの滞留時間を前記下方処理ゾーンにおけるガス滞留時間の１％〜５％未満に制限するに十分な低さである請求項１記載の方法。
【請求項１２】
閉じ込め工程を（ａ）前記間隙をワークピース縁部とチャンバの側壁との間に規定すること、（ｂ）前記間隙をワークピース縁部とワークピースを取り囲むリングとの間に規定することの１つにより実行する請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１プラズマからのエッチャント副生成物の流れをワークピースの背面下の軸方向導管を通して限定することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項１４】
ワークピースの背面から重合体を除去するための方法であり、
背面の周縁環状部を露出した状態で、前記ワークピースを背面で真空チャンバ内に支持することを含み、ここで前記ワークピースは前記チャンバの上方処理ゾーンと下方処理ゾーンとの間の境界に対応し、本方法は更に
前記ワークピースの正面側を前記チャンバの天井部で閉じ込めることで上方処理ゾーンの高さを前記ワークピースの直径の１％未満とし、
第１プラズマを外部チャンバ内において重合体エッチング前駆体ガスから発生させ、前記第１プラズマからのエッチャント副生成物を前記下方処理ゾーンに導入し、
第２プラズマをエッチャント副生成物の捕捉剤の前駆体ガスから上方外部プラズマチャンバ内で発生させ、前記第２プラズマからの捕捉剤副生成物を前記上方処理ゾーンへと導入することを含む、ワークピースの背面から重合体を除去するための方法。
【請求項１５】
前記上方処理ゾーンを取り囲む第１スリット状開口部を通して前記上方処理ゾーンを排気することを更に含む請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２００７年１月３０日に出願された米国特許仮出願第６０／８９８６４５号及び２００７年３月１４日に出願された米国特許出願第１１／６８５７６７号に基づく優先権を主張する。
【発明の背景】
【０００２】
ワークピース又は半導体ウェハのプラズマ処理、特には誘電体エッチングプラズマ処理では、ケイ素等のその他の材料と相対して、二酸化ケイ素等の誘電体材料のエッチング選択性を向上させる炭素含有処理ガス（例えば、フッ化炭素又はフッ化炭化水素ガス）を用いるのが典型的である。これらの処理を用いて、その上にマイクロ電子用薄膜構造が形成されるウェハの正面側（上側）を処理している。ウェハの反対側（背面）には通常、パターニングを行わない。炭素含有処理ガスにはプラズマ中で重合体前駆体を形成する傾向があるとの問題があり、これによりウェハの正面側及びウェハ背面の露出面、更にはウェハ背面の非露出部位のかなりの距離下まで重合体残渣が残る可能性がある。こういった残渣を除去することで、後の処理工程における汚染を回避する必要がある。ウェハ正面側上に堆積した重合体残渣は、適切な化学反応を用いたでプラズマイオン衝突により容易に除去されやすい。しかしながら、重合体の縁部が丸くなり、ウェハ縁部の背面上の湾曲した表面も露出してしまい、プラズマ処理中における重合体の堆積を被ることとなる。ウェハ縁部の湾曲した表面の背面は、プラズマ処理中、イオン衝突を免れることから除去がより困難であるが、高温の酸素プラズマ中では除去可能である（例えば、３００℃以上）。こういった除去困難な重合体膜では（例えば）酸素を豊富に含有したプラズマを用いてのエッチング後除去工程による完全なる重合体除去が必要とされる。
【０００３】
多くの用途において、プラズマエッチング処理はウェハ正面側上の複数の薄層を通る開口部（例えば、トレンチ又はコンタクトホール）の形成に用いられている。こういった薄膜構造には、（例えば）超低誘電率を有する特殊な炭素含有誘電体膜（超低Ｋ膜）が含まれる。エッチング処理工程で形成された各トレンチ又はコンタクト開口部の側壁部断面で、超低Ｋ膜は露出する。（エッチング後重合体除去工程中に）加熱及び酸素を豊富に含有するプラズマにウェハを露出することで背面の重合体膜を除去しようという試みは、超低Ｋ膜から炭素が取り除かれるため、その損傷に繋がってしまう。特徴部のサイズが６０ｎｍ（又はそれ以下）の半導体構造において、超低Ｋ膜へのこういった損傷は露出面から深さ約３ｎｍ（開口部の側壁から３ｎｍ）までしか許容されない。対照的に、ウェハ背面縁部に堆積される重合体膜の厚さは約７００ｎｍである。ウェハ縁部又は面取り部の背面から重合体７００ｎｍ分を除去するに十分な密度のプラズマ及び時間に亘って酸素豊富なプラズマにウェハを曝露しながら、許容範囲である深さ３ｎｍを超える超低Ｋ（ＵＬＫ）膜への損傷を回避することは、不可能ではないとしても概して困難である。こういった重合体除去処理において必要とされる重合体：超低Ｋ膜エッチング選択性（２００：１を超える）は、通常、慣用の処理では信頼性高く維持することができない。
【０００４】
慣用のプラズマリアクタチャンバにおいて、ウェハ支持台座部にはウェハ縁部を取り巻く環状カラーが含まれる。こういったカラーはウェハ縁部を保護する傾向にあるものの、ウェハ縁部の背面への重合体堆積を防止するに十分なほどにはウェハ縁部に近接することができない。これは、ロボットによりウェハを載置する際のバラツキや累積公差に対応するために、ウェハ縁部とカラーとの間に幾らかの有限の間隙が必要とされることによる。更に、ウェハ縁部とカラーとの間の間隙は、チャンバ内でウェハを連続的にエッチングするにつれ増大する傾向があり、これはカラーが（典型的には）、連続的なウェハのプラズマエッチング処理中に徐々にエッチング除去されてしまう処理対応型材料（例えば、石英、ケイ素又は炭化ケイ素）から成るからである。従って、ウェハの背面縁部を含め、ウェハ上に不要な重合体が堆積するのは避け難いように思われる。
【０００５】
上記の問題は、初期エッチング処理中にプラズマ中に酸素が豊富な混合物を使用することで回避できる場合がある。但し、ウェハ上の薄膜構造に、エッチングされた開口部の側壁に露出した超低Ｋ膜が含まれる場合、このアプローチは実際的ではない。こういったエッチングプラズマ中の酸素豊富な混合物により、超低Ｋ膜に許容限度を超える損傷が起こる場合があるからである。
【０００６】
薄膜構造における低Ｋ膜層に悪影響又は損傷を与えることなく、ウェハの背面（つまり、ウェハ縁部の背面）から重合体を除去する方法が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
ワークピースの背面から重合体を除去するための方法を提供する。本方法には背面の周縁環状部を露出した状態で、真空チャンバ内においてワークピースを背面で支持することを含む。本方法は、ガス流をチャンバ直径の約１％のワークピース縁部の間隙内にワークピース縁部で閉じ込めることを更に含み、間隙により正面側を含む上方処理ゾーンと背面を含む下方処理ゾーンとの間の境界が規定される。第１プラズマは下方外部チャンバ内において、重合体エッチング前駆体ガスから発生させ、エッチャント副生成物は第１プラズマから下方処理ゾーンへと導入される。第２プラズマはエッチャント副生成物の捕捉剤の前駆体ガスから上方外部プラズマチャンバ内で発生させ、捕捉種は第２プラズマから上方処理ゾーンへと導入される。
【０００８】
一実施形態において、本方法は更にウェハ正面側とリアクタ天井部との間の上方処理ゾーンの高さをチャンバ直径の約１％にまで制限することを含む。特定の実施形態において、本方法には上方処理ゾーンを取り囲むスリット状開口部を通して上方処理ゾーンを排気することが含まれる。関連する実施形態において、本方法はワークピース縁部付近の下方処理ゾーンを取り囲むスリット状開口部を通して下方処理ゾーンを排気することを含む。一実施形態において、間隙及び上方処理ゾーンの高さは共に約２ｍｍである。
【０００９】
特定の実施形態において、重合体エッチング前駆体ガスは酸素ガスを含み、関連する実施形態において、捕捉剤前駆体ガスは水素又は窒素ガスを含む。
【００１０】
一実施形態において、本方法は窒素ガスを下方外部プラズマ供給源に供給することで第１プラズマ内の酸素の解離を促進することを含む。関連する実施形態において、本方法は、上方外部プラズマ供給源に供給された水素ガスに酸素含有ガスを補給することでワークピース正面側からフォトレジストを除去することを含む。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
本発明の例示的な実施形態は、外部プラズマ供給源からの酸素原子又は遊離酸素等の重合体エッチングラジカル又はプラズマ副生成物にウェハ背面だけを曝露しながらチャンバ内でウェハを加熱することで超低Ｋ誘電体膜等の重要な膜を損傷することなくウェハの背面縁部から重合体を除去することに関わる。酸素ラジカルは例えばＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２又はＣＯ等の酸素含有ガスつまり気体が補給されている外部プラズマ供給源によって供給してもよい。酸素含有ガスはＨ２、Ｎ２又はＡｒ等のその他のガスと組み合わせても或いは希釈してもよい。その他のフッ素含有ガス（例えば、ＣＦ４又はＮＦ３）を添加することでその他の材料（例えばＳｉ）を含有し、酸素化学反応だけでは効率的にエッチングされない重合体の除去を可能としてもよい。ウェハ正面側上の薄膜構造における重要な膜は、パージガスをウェハ正面側全体に送気することで、重合体エッチング種による損傷から保護する。加えて、ウェハ縁部及びチャンバ側壁はウェハ背面を備えた下方処理ゾーンと、ウェハ正面側を備えた上方処理ゾーンを規定する非常に細い間隙によって隔てられている。間隙は、上方処理ゾーンへと下方処理ゾーンから重合体エッチング種が移動してウェハ正面側上の超低Ｋ膜への損傷が起こるのを防ぐため又は最低限に抑えるために細く構成されている。外部プラズマ供給源は下方処理ゾーンに連結されていることから、重合体エッチング種はウェハ背面へと供給される。重合体エッチング種の供給速度及び滞留時間は、ウェハとチャンバ天井部との間の間隙が極めて狭くなるように上方処理領域の高さを制限することで、上方処理ゾーン内で最小限に抑えられる。ウェハ正面側全体に亘って送気されるパージガスは不活性又は非反応性であってもよい。こういったパージにより、正面側の重要な膜のエッチング速度が、背面重合体除去速度と比較して低下する。
【００１２】
一実施形態においては、背面重合体除去速度に相対しての重要な膜のエッチング速度を更に低下させるために、上方処理領域において背面重合体エッチング種を化学的に捕捉する反応性捕捉ガスをパージガスに補給する又はパージガスと捕捉ガスとを入れ替える。
【００１３】
別の実施形態においては、背面重合体エッチング速度の更なる上昇が、上方処理ゾーンに連結された第２（上方）外部プラズマ供給源の利用により達成できる。重合体エッチャントを捕捉する種の前駆体であるガスを、上方外部プラズマ供給源に導入し、上方処理ゾーンにおける重合体エッチャント種の量（部分圧）を低減する上方処理ゾーン用の捕捉ラジカルを生成する。一実施形態においては、上方処理ゾーンの圧力を、上方外部プラズマ供給源によるプラズマの効率的な発生が可能となるに十分なほどに低く維持するとともに、ウェハ正面側薄膜を保護するに十分なだけ捕捉種の流量を高くする。別の実施形態においては、未使用の重合体エッチング種が上方処理ゾーンに移動する前に、下方処理ゾーンから除去する。一実施形態においては、上方及び下方処理ゾーンをウェハ縁部付近の側壁の個別の排気ポートを介してウェハ付近で別々に排気する。加えて、上方外部プラズマ供給源からの捕捉種をこれらが上方処理ゾーンに進入する前に加熱してもよい。
【００１４】
上方処理ゾーンから重合体エッチング種を除去する上方外部プラズマ供給源によって供給された捕捉種は（例えば、水素）、ウェハ正面側からフォトレジストも除去する場合がある。こういったケースにおいて、フォトレジスト除去は別の工程で行ってもよく、重合体エッチング種を下方処理ゾーンには導入せず、ウェハ／天井部間の間隙（上方処理ゾーンの高さ）を上げる。加えて、ウェハ正面側からのフォトレジストのエッチングを促進する促進剤ガス（例えば、窒素）を上方外部プラズマ供給源へと少量供給してもよい。別のモードでは、正面側薄膜層はどれも重合体エッチング種による損傷を受けず、背面重合体エッチング除去及び正面側フォトレジスト除去の工程は、上方及び下方外部プラズマ供給源を用いて同時に行う。この場合、上方処理ゾーンの高さはウェハ支持台座部を降下させることで上げる。
【００１５】
一実施形態において、重合体エッチング種による重要（超低Ｋ）膜のエッチング速度に対する重合体エッチング速度の上昇は、ウェハ縁部の極めて近くに下方外部プラズマ供給源を位置させ、ウェハを回転させながら、下方外部プラズマ供給源からプラズマ生成物の濃縮流又は噴流をウェハ背面縁部に指向させることで達成される。下方外部プラズマ供給源の圧力を低下させることで、濃縮流は重合体エッチャントイオン、ラジカル及び中性子から成り、高圧では濃縮流はエッチャントラジカル及び中性子から成る。
【００１６】
ここで図１Ａを参照するが、半導体ウェハの背面から重合体残渣を除去するためのプラズマリアクタには、側壁１０２、ガス分布板である天井部１０４と床部１０６を有するリアクタチャンバ１００が含まれる。天井部又はガス分布板１０４は内部ガスマニホルド１０８と複数のガス注入口１１０を有し、注入口はマニホルド１０８からチャンバ１００内部へと開口している。円盤状テーブル型のウェハ支持台座部１１２の直径はその上に支持されるワークピースの直径より小さいことから、ワークピースの背面周縁環状部位が露出する。台座部１１２は昇降作動装置１１６によって昇降する昇降部材１１４上に支持される。半導体ウェハ１１８等のワークピースは、その背面の中央部を台座部１１２上に載置することで支持可能である。ウェハ１１８の正面側（マイクロ電子用薄膜構造が形成される側）は天井部ガス分布板１０４に面している。台座部１１２は、背面の重合体を除去するために、ウェハ背面の環状周縁部が露出した状態となるに十分な小ささである。多くの場合、ウェハ１１８は図１Ａに描かれるように角のとれた又は面取りがされた縁部を有している。こういった面取りされた構成により、ウェハ正面側の薄膜のプラズマ（例えば、エッチング）処理中におけるウェハ背面上への重合体堆積を回避することは困難となる。一実施形態においては、放射状アーム１１３を設けることで台座部１１２上にワークピース１１８を位置させている。一実施形態において、図１Ｂでは３つの対称的に離間された細い放射状アーム１１３が、台座部１１２の周縁部から外方向に向かって延びている。図１Ｃに図示されるように、放射状アーム１１３は台座部１１２のワークピース支持表面より下にあることから、ワークピース背面の周縁環状部全体が背面重合体除去に曝露される。各放射状アーム１１３はその遠位端で薄い軸ツメ１１３ａを支持しており、ツメ１１３ａはワークピース１１８を台座部と同軸で整列する役割を果たしている。
【００１７】
チャンバ側壁１０２には着脱式ライナ又は処理キット１２０を含めることが可能である。以下、側壁１０２という用語が出てきた場合、ライナ１２０がある場合、ライナも含む。ウェハ縁部１１８ａと側壁１０２との間の間隙１２２は非常に狭く、例えば約０．２〜２ｍｍであり、このため間隙１２２を通ってのガスの移動を防ぐことができる。間隙は、ガス流抵抗がチャンバのその他の部位におけるガス流抵抗の約１００倍となるに十分なぐらい細く構成されている。間隙１２２はチャンバ直径の約１％であってもよい。このようにして、ウェハ１１８はチャンバ１００をウェハ１１８の正面側つまり上面によって部分的に区切られた上方処理ゾーン１３０とウェハ１１８の背面つまり底面によって部分的に区切られた下方処理ゾーン１３２へと分割する。底部の外部プラズマ供給源１３４はガス供給源１３６から重合体エッチング前駆体ガスを受け取り、重合体エッチングラジカル（例えば、酸素ラジカル又は酸素原子）をチャンバ床部１０６のポート１３８を通して下方処理ゾーン１３２へと送り込む。
【００１８】
重合体エッチャント（例えば、酸素）ラジカルの一部が間隙１２２を通って下方処理ゾーン１３２から上方処理ゾーン１３０へと移動することがあり、ウェハ正面側の重要層、例えば超低Ｋ薄膜に損傷を与えるリスクがある。これを防止するためには、非反応性パージガス、つまりウェハ正面側上の薄膜材料と反応しないガス（例えば、窒素ガス又はアルゴンガス）をガス供給源１４０から天井部ガス分布板１０４に供給し、上方処理ゾーン１３０を洗浄しエッチャント種から守る。上方処理ゾーン１３０の完全かつ迅速なパージを促進するためには、上方処理ゾーン１３０の高さがウェハ・天井部間の間隙１４４の例えば約０．２〜２ｍｍの狭さに対応するように制限する。間隙１４４は上方ゾーン１３０の断面のアスペクト比が１００を超えるに十分な狭さであってもよい。上方処理ゾーン高さ（間隙１４４）は、上方処理ゾーン１３０におけるガスの滞留時間が下方処理ゾーン１３２におけるガス滞留時間の約１／１０〜１／１００未満となるに十分な低さである。又、上方処理ゾーン高さ（間隙１４４）は間隙１４４を通る際のガス流抵抗が下方処理ゾーン１３２を通る際のガス流抵抗の約１００倍となるに十分な低さである。上方処理ゾーン高さのこういった限定は、ウェハ支持台座部１１２を昇降作動装置１１６で上昇させることで達成することができる。
【００１９】
一実施形態において、チャンバ１００における圧力は真空ポンプ１４６によって制御され、ポンプは下方処理ゾーン１３２の圧力を、下方外部プラズマ供給源１３４からプラズマ副生成物を汲み出すに十分な低圧に維持し、かつ外部プラズマ供給源１３４による効率的なプラズマ発生が可能となる低圧に維持する。或いは、上方及び下方処理ゾーン１３０、１３２を別々のポンプ２１０、２１６により、ウェハ縁部近傍の別々のスリット状開口部を通して別々に排気してもよい。この場合、真空ポンプ１４６は不要となる。
【００２０】
一実施形態においては、重合体除去処理の時間を、ウェハ１１８を約３００℃に例えば台座部１１２内部の電気加熱素子１５０又は放射ランプ（図示せず）のいずれかにより加熱することで短縮する。電気加熱装置電源１５２は昇降部材１１４内の配線を介して加熱素子１５０に連結されている。ウェハ温度を約３００℃に上昇させることで、背面重合体除去速度は著しく上昇する。
【００２１】
一実施形態において、ウェハ正面側上の膜（例えば、超低Ｋ膜）のエッチングは、上方処理ゾーン１３０への天井部ガス分布板１０４を通した非反応性パージガス（例えば、窒素又はアルゴン）の流量を非常に高く維持することで最低限に抑えられる又は排除される。これにより重合体エッチング選択性、つまり重合体エッチング速度と超低Ｋ膜エッチング速度との比が改善される。パージガス流量は所望のエッチング選択性を達成するのに必要なだけ高くてもよく、上方処理ゾーン１３０の圧力は非常に高レベルにまで上昇する。下方処理ゾーン１３２内の圧力は外部プラズマ供給源１３４の効率的な運転を確保するのに十分な低さ（例えば、数Ｔｏｒｒ以下）に維持される。外部プラズマ供給源１３４によりプラズマを発生させるためには、外部プラズマ供給源１３４のチャンバ内部圧が一般的には数Ｔｏｒｒを超えるべきではなく、これは外部プラズマ供給源１３４が下方処理ゾーン１３２に直接的に連結されているからであり、下方処理ゾーン１３２内の圧力をそれに対応して低レベルに維持しなくてはならない。この要件は、ガス分布板１０４を通しての上方処理ゾーン１３０へのパージガスの高流量とは関係なく、主要チャンバ真空ポンプ１４６（又は真空ポンプ２１６により）によって満たされる。これにより、パージガス流量及び上方処理ゾーン圧力が、ウェハ正面側上の超低Ｋ膜のエッチングを排除する又は最小限に留めるのに必要なだけ大きくなる。
【００２２】
一実施形態においては、ウェハ背面からの重合体除去速度を更に上昇させるために、重合体エッチング前駆体ガス（例えば、酸素）の解離を促進する解離剤ガス（例えば、窒素）を低流量で外部プラズマ供給源１３４へとガス供給源１５６から供給する。
【００２３】
一実施形態においては、上方処理ゾーン１３０における重合体エッチング種（例えば、酸素）の量を更に低減するために、ガス供給源１５８がエッチャント捕捉ガス（例えば、水素又は一酸化炭素）を天井部ガス分布板１０４へと送り込んでいる。これはガス供給源１４０からの非反応性パージガスに変わるもの、或いはそれに加えたものであってもよい。上方処理ゾーン１３０へと移動した一部の重合体エッチャント（例えば、酸素）原子又は分子は捕捉ガス（例えば、Ｈ２又はＣＯ）と結合することで化学的に消費される。任意で、電気加熱装置１５９を用いてガス分布板１０４へと供給された捕捉ガスを加熱することで、この捕捉反応を加速してもよい。重合体エッチャント前駆体ガスが酸素である場合、捕捉ガスは一酸化炭素又は水素であってもよい。一酸化炭素は、それが上方処理ゾーン１３０から捕捉する酸素ガスよりも、炭素含有超低Ｋ膜との反応性が低い。捕捉ガスとしては水素ガスが良い選択であると思われ、これは炭素含有超低Ｋ膜から炭素を枯渇させないからであり、従って、それが捕捉する重合体エッチング種（酸素）よりもＵＬＫ膜との反応性が低いという要件を満たすからである。捕捉ガスは、捕捉剤と重合体エッチャント（例えば、酸素）との間の化学反応生成物が超低Ｋ膜と高率で反応しないように選択する。水素捕捉剤及び重合体エッチャントとしての酸素の場合、生成物は水であり、一酸化炭素の捕捉剤の場合、生成物は二酸化炭素となり、超低Ｋ膜にとって安全な捕捉反応生成物という要件を満たしている。
【００２４】
任意のモードにおいては、図１Ａのリアクタを用いてウェハ正面側からフォトレジストを除去している。このモードの場合、ウェハ台座部１１２を図１Ａの破線位置へと降下させ、上方処理ゾーン１３０をウェハ・天井間の間隙が約０．５〜５ｃｍとなるように拡張してもよい。ウェハ正面側の薄膜材料のどれもが、ＵＬＫ膜又は酸素により損傷を受けるその他の材料を含まないならば、ガス供給源１４０からのパージガス流及び／又はガス供給源１５８からの捕捉ガス流を停止することで下方処理ゾーン１３２から上方処理ゾーン１３０への酸素ラジカルの移動を可能とする。また、こういった移動は、側壁・ウェハ間の間隙１２２が下方（破線）ウェハ位置でより大きい場合に増強される。この任意のモードにおいて、背面重合体及び正面フォトレジストは同時に除去される。
【００２５】
図２は図１Ａのリアクタの変形である。図２のリアクタは背面重合体除去において、ウェハ正面上の超低Ｋ膜をより良好に保護できるという点で特に有利である。図２のリアクタにおいては、第２の外部プラズマ供給源２００を設置している。上方処理ゾーン１３０内の重合体エッチャント種（例えば、酸素）の量はより効率的に低減され、これは第２（上方）外部プラズマ供給源２００により天井部ガス分布板１０４へと捕捉剤種（例えば、水素又は窒素）のプラズマ副生成物（例えば、ラジカル）が供給されるからである。捕捉種ラジカル（水素又は窒素）は上方処理ゾーン１３０へと移動する重合体エッチャント種（例えば、酸素）を化学的に捕捉する又はエッチャント種に結合する。こういったラジカルのエッチャント種との反応速度はより速い傾向があり（図１Ａのリアクタの分子ガス捕捉剤よりも）、従って上方処理ゾーン１３０からのエッチャント種（例えば、酸素）の除去速度が早くなる。これにより、ウェハ正面側の薄膜構造（例えば、超低Ｋ膜）への攻撃に対して優れた保護効果が得られる。ガス供給源２０２は最上部外部プラズマ供給源２００のチャンバへと捕捉剤前駆体（例えば、水素又は窒素ガス）を分子ガス状で送り込む。供給源２００によって生成されたプラズマの副生成物（例えば、水素ラジカル又は窒素ラジカルのいずれか）は重合体エッチング種（例えば、酸素）の捕捉剤であり、ガス分布板１０４へと送ることで上方処理ゾーン１３０から酸素を低減又は排除し、これによりウェハ正面側上の薄膜構造を保護する。
【００２６】
図２に図示されるように、最上部外部プラズマ供給源２００はＲＦコイルアンテナ２０６によってとり囲まれた誘電体（例えば、石英）管状チャンバ２０４から成ってもよく、アンテナはインピーダンス整合素子２０９を介してＲＦプラズマソース電力発生装置２０８によって駆動される。石英材料は最上部外部プラズマ供給源２００の水素又は窒素化学作用に対応している。最上部外部プラズマ供給源２００は中央ポート２１２を通って天井部ガス分布板１０４へと送られる捕捉種のラジカルを生成する。捕捉種をガス分布板全体に均一に分布させるためには、ガスマニホルド１０８の中央部にバッフル２１４を設置して、中央ポート２１２からガス分布板１０４の中心に近いガス注入口１１０へとガスが直接的に流れ込むのをブロックする。トロイダル形状のプラズマチャンバを最上部及び底部外部プラズマ供給源２００、１３４のいずれか（又は双方）に用いてもよい。こういったトロイダル形状のチャンバは導体材料のリエントリー型の導管から成る。最上部外部プラズマ供給源２００で使用する水素化学作用に対応するために、こういったトロイダル形状プラズマチャンバでは導電性チャンバ又は導管を保護する絶縁ライナを含む場合がある。
【００２７】
最上部外部プラズマ供給源２００内のチャンバ圧は外部チャンバ２０４内での効率的なプラズマ発生を確保するに十分な低さ（例えば、数Ｔｏｒｒを超えない）であるべきである。最上部外部プラズマ供給源２００は上方処理ゾーン１３０に（ガス分布板１０４を介して）連結されているため、外部供給源２００におけるプラズマを消さないで上方処理ゾーン圧力が高くなりすぎることはない。この制限を満たすと、ウェハ正面側を保護するのに必要な、上方処理ゾーン１３０への捕捉種の流量が十分に高くならない場合がある。一実施形態においては、上方ゾーン真空ポンプ２１０を上方ゾーン真空スリット状通路２１７を介して直接的に上方処理ゾーン１３０に連結する。通路２１７はウェハ縁部の近辺にあり（但し、数ミリ以下だけ若干上方にある）、側壁１０２（及び存在する場合はライナ１２０）を貫通している。上方ゾーン真空ポンプ２１０により非常に狭いウェハ・側壁間の間隙１２２を通る十分な流量が促進又は確保される。この特徴により、以下に説明するように、主要真空ポンプ１４６を図２のリアクタでは排除することができる。一実施形態において、上方ゾーンポンプ２１０の排気速度は例えば上方処理ゾーン１３０内の圧力を数Ｔｏｒｒより下に維持するに十分なレベルで保っている。これにより、最上部外部プラズマ供給源２００からのラジカルの高流量が可能となり、上方処理ゾーン１３０からの捕捉剤・エッチャント間反応による副生成物の迅速な除去が確保される。本実施形態では最上部外部プラズマ供給源２００内部のチャンバ圧を低くすることで最上部外部プラズマ供給源２００内部での効率的なプラズマ発生を促進する。また、本実施形態では、本来ならウェハ背面で重合体エッチング種（例えば、酸素）を希釈してしまう可能性のある、下方処理ゾーン１３２への捕捉又はパージ種の移動も軽減する。
【００２８】
一実施形態においては、ウェハ・側壁間の間隙１２２を通っての下方処理ゾーン１３２から上方処理ゾーン１３０への重合体エッチャント種（例えば、酸素）の移動を軽減するために、下方ゾーン真空ポンプ２１６をウェハ縁部付近の（但し、数ミリ以下だけ下方にある）下方ゾーンスリット状通路２１８を通して下方処理ゾーン１３２へと連結している。上方及び下方スリット状通路２１７及び２１８はチャンバの回転対称軸にそって互いに２、３ミリ（つまり数ミリ）の範囲内にある。図２に図示のリアクタにおいて、両スリット状通路２１７、２１８の高さはウェハに対して上下（それぞれに）に約１ｍｍであるが、この距離は例えば約０．５〜２ｍｍの範囲内であってもよい。スリット状通路２１７、２１８は互いに約１、２ｍｍで軸方向にずれてもよい。一般的に、距離はウェハ・天井部間の間隙（上方処理ゾーン１３０の高さ）より低い。上方及び下方ゾーン真空ポンプ２１０、２１６は同時に作動し、別々のスリット状通路２１７、２１８を通して（スリット状通路２１７を通して上方ゾーン１３０から）エッチャント・捕捉剤反応による副生成物と（スリット状通路２１８を通して下方ゾーン１３２から）エッチャント種とエッチャント・重合体反応による副生成物を除去する。
【００２９】
スリット状開口部２１７、２１８は細い（例えば、０．２−２ｍｍ）軸方向に向かっての高さを有し、側壁１０２の少なくともほぼ全周に亘って延びている。スリット状開口部２１７、２１８は、各ポンプ２１０、２１６へのその連結部を除いて各自完全に封じられている。
【００３０】
一実施形態においては、上方及び下方真空ポンプ２１０、２１６により最適なパフォーマンスを得られるならば、図２のリアクタから主要真空ポンプ１４６を排除する。上方及び下方真空ポンプ２１０、２１６を設置することで、ウェハ背面へのエッチャント種の流れが増大する。
【００３１】
上方及び下方真空ポンプ２１０、２１６及びそのスリット状通路２１７、２１８も図１Ａのリアクタに含めてもよいが、図１Ａのリアクタではこれらを必要としない可能性もある。これは図１Ａでは上方外部プラズマ供給源２００を欠いているからである。図１Ａのリアクタ内には上方外部プラズマ供給源２００が存在しないため、パージガスを非常に高い圧力でガス分布板１０４を通して送気することでウェハ正面側を保護することができる。従って、局所ポンプ２１０、２１６及びそのスリット状通路２１７、２１８は図１Ａのリアクタでは必ずしも必要ではない。
【００３２】
様々な種類のプラズマ供給源を上方及び下方外部プラズマ供給源１３４、２００に用いてもよく、例えばマイクロ波、慣用のＩＣＰ又はトロイダル型が挙げられる。上方及び下方供給源１３４、２００で使用する処理化学作用により、材料の選択は制限される。トロイダル型のリアクタは典型的には陽極酸化アルミニウム等の金属チャンバ又は導管を有し、上方プラズマ供給源２００の水素化学反応には対応していない。但し、トロイダル型プラズマ供給源には石英のライナを施したものや石英トロイダル形状（円形又は四角形）真空槽を備えたものもある。プラズマ化学作用との適合性のために、非金属、金属コーティング不使用、及び非石英材料が必要とされるのならば、外部プラズマ供給源の選択は慣用の誘導結合プラズマ供給源へとより制限され、例えばＲＦ駆動コイルで包まれた石英、アルミナ、サファイア又はイットリア管等が挙げられる。供給源には、プラズマイオンの衝突とそれに伴う浸食又は粒子／汚染問題を軽減するために静電シールドも施してもよい。一例においては、下方外部プラズマ供給源１３４はトロイダル型プラズマ供給源であり、処理ガス供給源１３６によって供給されるトロイダルチャンバ２２０、トロイダル型チャンバ２２０に連結されたコイル巻回ＲＦ電力印加装置２２２及びトロイダル型チャンバ２２０からポート１３８への通路２２４から成る。コイル２２２はインピーダンス整合回路を介してＲＦ発生装置によって駆動してもよく、或いは切替電源によって単純に駆動してもよい（検討が必要）。トロイダル型チャンバ２２０は典型的には陽極酸化アルミニウム等の誘電体外側膜を備えた金属から形成され、下方外部プラズマ供給源１３４で用いる酸素及び窒素に対応可能である。上方外部プラズマ供給源２００には水素ガスを供給するため、陽極酸化アルミニウムは上方供給源２００にとっては実際的な素材ではなく、従ってそのチャンバ２０４は、一例において、水素に対応するその他の材料（石英等）から形成される。
【００３３】
任意のモードにおいては、図２のリアクタを用いてウェハ正面側からフォトレジストを除去する。この応用においては、ガス供給源１３６からの酸素（重合体エッチャント）流を停止させる（又は、下方供給源１３４内のプラズマを消す）。好ましくはこの工程を、上方処理ゾーン１３０の高さを上述の狭い範囲（０．２〜２ｍｍ）にして実行し、フォトレジスト除去速度を促進する。或いは、フォトレジスト除去における均一性は上方処理ゾーンの高さを上げることで強化してもよく、この場合、ウェハ台座部１１２を図２の破線位置まで降下させ、上方処理ゾーン１３０をウェハ・天井部間間隙が約２．５〜５ｃｍになるように拡張する。上方外部プラズマ供給源２００からの水素ラジカル又は関連するプラズマ副生成物が上方処理ゾーン１３０を満たし、反応性エッチング処理中にフォトレジストをウェハ正面側から取り除く。この反応は上方外部プラズマ供給源２００への水素ガス流に酸素含有ガス（Ｈ２Ｏ又はＮ２Ｏ）を別のガス供給源２４０から低流量で補完することで促進される。上方プラズマ供給源２００への酸素含有ガスの流量は水素流量の５％未満であってもよい。このフォトレジスト除去工程は、背面重合体除去工程の前又は後に行ってもよい。
【００３４】
任意の正面側フォトレジスト除去モードの代替の実施形態において、容量結合されたプラズマは、天井部ガス分布板１０４及びウェハ支持台座部１１２（図２におけるその降下された破線位置）に亘ってインピーダンス整合回路２５２を介して連結されたＲＦ電力発生装置２５０によって、上方処理ゾーン１３０内において水素から発生される。この実施形態においては、水素イオンを上方処理ゾーン１３０で発生させて、ウェハ正面側上のフォトレジストの反応性イオンエッチングを行う。
【００３５】
図２のリアクタのプラズマエッチングシステム内への初期設置では、こういったシステム内に通常存在する２つの単体ウェハロードロックの１つを図２のリアクタと置き換える必要がある場合がある。エッチングシステムは典型的には４つのプラズマエッチングリアクタ、２つの単一ウェハロードロック及びファクトリインターフェースを含む。汎用性をより高くするため、図２のリアクタを、プラズマエッチングシステム内でそれと置き換える単一のウェハロードロックの機能を果たすようにと構成してもよい。これを目的として、ウェハ進入／退出スリットバルブ２７０、２７２を側壁１０２（及びライナ１２０）を貫通させてリアクタの対向する側部に設ける。一対のスリットバルブ２７０、２７２により、図２のリアクタは単一のウェハロードロックとして機能可能となる。
【００３６】
図３を参照するが、一実施形態においては、エッチャント種のプラズマラジカル、中性子、及びイオンの局所流れ又は噴流を用いることで背面重合体除去の速度を更に高くしている。プラズマ種の流れ又は噴流を、ウェハを回転させながらウェハ背面縁部の小さなターゲット領域又はウィンドウへと指向する。これを目的として局所外部プラズマ供給源３００をウェハ縁部の近くに配置してもよく、短導管３０２によりプラズマイオンをプラズマイオン、ラジカル及び中性子の局所流れとして局所外部プラズマ供給源３００内側からウェハ背面縁部の小さいターゲット領域へと指向する。一実施形態において、導管３０２は十分に短く、その出口側端部は供給源３００からのイオンがウェハ背面に到達可能となるに十分なほどウェハ背面に近い。例えば、短管の出口側端部と台座部１１２のウェハ支持面との間の輸送距離は台座部又はウェハ直径の５％以下であってもよい。ガス供給源１３６は重合体エッチング前駆体ガスを局所外部プラズマ供給源３００へと送り出す。一実施形態においては、ウェハの全背面周縁部又は縁部を局所プラズマ流に曝露するために、ウェハ台座部１１２を台座部１１２の支持部材又は脚部１１４に連結された回転作動装置３０４によって回転させる。局所外部プラズマ供給源３００を低チャンバ圧で運転することで、プラズマイオンと電子が豊富な供給源となり、導管３０２からの濃縮流におけるイオンの割合はイオン／ラジカル混合物中において高くなる。外部プラズマ供給源３００をウェハ１１８近傍に設置し、導管３０２を短く維持することで、再結合によるイオンの損失が最低限に抑えられ、導管３０２から流出する粒子流のイオンが豊富であり続ける。
【００３７】
一実施形態において、背面重合体エッチング速度は図３のリアクタにおけるイオン噴流により加速され、ウェハ背面縁部表面でのイオンエネルギーを局所外部プラズマ供給源３００とウェハ支持台座部３１０との間にＲＦバイアス電力を印加することで増大させてもよい。これを目的として、ＲＦバイアス電力発生装置３１０をインピーダンス整合素子３１２を介してウェハ支持台座部及び局所外部プラズマ供給源３００へと連結する。ガス供給源１５６は局所外部プラズマ供給源３００に、局所外部プラズマ供給源３００のプラズマ内のエッチャント種（例えば、酸素）の解離を促進する解離剤ガス（例えば、窒素）を供給可能である。
【００３８】
イオン流よりもラジカル流のほうが望ましい場合は、局所外部プラズマ供給源のチャンバ圧を上げる。局所外部プラズマ供給源３００のチャンバ圧を上昇させることでイオンの割合が低下し、導管３０２によって噴射される粒子流におけるラジカルの割合が上昇する。更に、純粋なラジカル流が必要な場合は、外部プラズマ供給源３００をウェハ近傍に位置させる必要はない。その代わり、（例えば）外部プラズマ供給源を（図３の破線で示すように）主要チャンバ１００の底部近くに位置させてもよく、この場合、導管３０２は（図３において破線で示すように）比較的長くなる。プラズマ供給源３００からの濃縮噴流は非常に高温になる場合があり（例えば、６００℃もの高温）、この熱によりエッチング種と背面重合体との間の反応が促進可能である。好ましくは、背面を局所プラズマ供給源３００及び導管３０２からの濃縮ラジカル又はイオン流に曝露する前に、ウェハ全体を最初に約３００℃まで加熱する。
【００３９】
図４を参照するが、プラズマ供給源３００／導管３０２から放出されるイオン流による金属汚染を最小限に抑えるためには特別に注意を払う必要がある。具体的には、金属表面を、天井部ガス分布板１０４の底面を被覆する誘電体（例えば、石英）ライナ３２０及び側壁１０２の内面を被覆する誘電体ライナ１２０で保護することが可能である。図４の拡大図は、各スリット状開口部２１７、２１８がどのようにしてより広い通路へと繋がるかを図示しているが、それぞれのポンプ２１０、２１６への連結部を除いてチャンバ壁部内に完全に封じられている。
【００４０】
図５は、図１Ａのリアクタ内で実行可能な例示的な方法を示している。第１の工程（ブロック４０２）では、ウェハを約３００℃に加熱開始しながら、ウェハ背面の周縁部が露出するようにウェハを（台座部１１２を用いて）支持する。次の工程（ブロック４０４）は最終ウェハ温度（例えば、３３０℃）に到達する前に開始され、ウェハ正面側上方に上方処理ゾーン１３０を、ウェハ背面下方に下方処理ゾーン１３２を規定し、ウェハ・側壁間の間隙を２ｍｍ未満に維持することで２つのゾーン間でのガスの移動を最小限に抑える。この間隙は、チャンバのその他の部位と比較してガス流抵抗が約１００倍を超過するに十分なだけ狭くなくてはならない。更なる工程（ブロック４０６）では、ウェハ・天井部間の間隙（上方処理ゾーン１３０の高さ）を高ガス流抵抗が確立される高さ、例えば２ｍｍ未満に維持することで、ウェハ正面側でのエッチング種の蓄積の防止、又は（同等に）上方処理ゾーン１３０の迅速な排気を促進する。この間隙は、上方処理ゾーン１３０の断面アスペクト比が約１００を超えるに十分なだけ狭くなくてはならない。別の工程（ブロック４０８）では重合体エッチャント前駆体ガス（例えば、酸素）を用いて外部プラズマチャンバ１３４内でプラズマを発生させ、プラズマからの副生成物（例えば、ラジカル、遊離酸素）を下方処理ゾーン１３２へと導入し、ウェハ背面から重合体をエッチングする。関連する工程（ブロック４１０）では、解離剤（窒素ガス）を外部プラズマチャンバ１３４に導入することで、重合体エッチャント前駆体種（酸素）の解離を促進する。ウェハ正面側上薄膜のエッチングを回避する又は最小限に抑えるために、更なる工程（ブロック４１２）はパージガス（例えば、Ｎ２又はＡｒ）を上方処理ゾーン１３０に注入することで上方処理ゾーン１３０における重合体エッチャント前駆体種（酸素）の量を低減することから成る。関連する工程（ブロック４１４）は、上方処理ゾーンにエッチング種（例えば、酸素）を捕捉する捕捉ガス（例えば、Ｈ２又はＣＯ）を導入することで上方処理ゾーン１３０内のエッチャント種を更に低減することから成る。捕捉ガスを非反応性パージガスに加えて又はその代替として用いてもよい。
【００４１】
図６は図２のリアクタ内で実行可能な例示的な方法を示す。最初の工程（ブロック４１６）では、ウェハを約３００℃にまで加熱しながら、ウェハ背面側の周縁部が露出するようにウェハを台座部１１２上に支持する。次の工程（ブロック４１８）では、ウェハ正面側上方に上方処理ゾーン１３０を、ウェハ背面下方に下方処理ゾーン１３２を規定し、ウェハ・側壁間の間隔を２ｍｍ未満に維持することで２つのゾーン間でのガスの移動を最小限に抑えている。更なる工程（ブロック４２０）では、ウェハ・天井部間の間隙（上方処理ゾーンの高さ）を２ｍｍ未満に維持することでウェハ正面側でのエッチング種又はプラズマの蓄積を防止している。別の（ブロック４２２）工程では、下方外部プラズマチャンバ１３４内で第１のプラズマを重合体エッチャント前駆体ガス（例えば、酸素）を発生させ、プラズマからの副生成物（例えば、ラジカル、遊離酸素）を下方処理ゾーン１３２へと導入することでウェハ背面から重合体をエッチングする。関連する工程（ブロック４２４）では、解離剤（窒素ガス）を下方外部プラズマチャンバへと酸素ガス流量の１〜１０％の流量で導入することで重合体エッチャント前駆体種（酸素）の解離を増進させる。別の工程（ブロック４２６）では、重合体エッチング種を捕捉する捕捉種（Ｈ２又はＮ２）を用いて第２のプラズマを上方外部プラズマチャンバ２００内で発生させ、第２プラズマ（Ｈラジカル又はＮラジカル）の副生成物を上方処理ゾーン１３０へと導入する。ウェハ正面側上の薄膜のエッチングを軽減する又は排除するために、更なる工程（ブロック４２８）では、ウェハ縁部付近の排気ポート２１７で上方処理ゾーン１３０を排気し、ウェハ正面側上の重要（炭素含有又は低Ｋ）膜の損傷を回避するに十分な速い速度でもって上方処理ゾーンから重合体エッチャント種（酸素）を除去する。関連する工程（ブロック４３０）ではウェハ縁部付近の排気ポート２１８で、下方処理ゾーン１３２からの上方処理ゾーン１３０への重合体エッチャント種（酸素）の移動を最低限に抑え、かつウェハ背面縁部への重合体エッチャント種の供給を最大限にするのに十分な高速でもって下方処理ゾーン１３２を排気する。ウェハ背面縁部への重合体エッチング種の供給を最大限とするために、正面側と背面側のポンプ２１０、２１６のみを用い、主要ポンプ１４６は排除する又は使用しない。
【００４２】
図７は図２のリアクタの任意のモードで実行する例示的な方法を示し、リアクタを用いてウェハ正面側からフォトレジストをエッチングする。第１の工程（ブロック４３２）では、下方外部プラズマ供給源１３４から下方処理ゾーンへの重合体エッチャント種（酸素）の流れを停止させている。上方処理ゾーン１３０の高さを制限し続けることが好ましいが、任意で、正面側フォトレジスト除去工程に備えてこの高さを上げてもよく、この場合、次の（任意の）工程（ブロック４３４）でウェハ・天井部間の間隙を上方処理ゾーン１３０内でのエッチャント種の蓄積が可能な距離にまで（例えば、０．５〜５ｃｍ）上昇させる。但し、ウェハ正面側上でのフォトレジストの剥離を実行するために上方処理ゾーンの高さを上げる必要は必ずしもない。次の工程（ブロック４３６）では、Ｈ２ガスと共に低下流量（水素ガス流量の１〜１０％未満の流量）で上位外部プラズマ供給源２００へと酸素含有種（Ｈ２Ｏ又はＮ２Ｏ）を導入して、ウェハ正面側からのフォトレジストのエッチング速度を上昇させる。図７の処理は、図６の処理の前又は後のいずれで行ってもよい。この工程におけるフォトレジストの除去速度は、上方処理ゾーン１３０の高さを狭い（０．２〜２ｍｍ）の範囲に制限すると高くなる。その一方、高さを上げると均一性が向上し、ブロック４３４の工程では上方処理ゾーンの高さをわずかに上げるのみであってもよい。
【００４３】
図８はウェハ正面側からフォトレジストをエッチングするための、図２のリアクタのための代替の方法を示し、容量結合されたプラズマを上方処理ゾーン１３０で発生させる。第１の工程（ブロック４３８）では下方外部プラズマチャンバ１３４からの下方処理ゾーン１３０への重合体エッチャント種（酸素）の流れを停止させ、次に(ブロック４４０)でウェハ・天井部間の間隙を約２〜５ｃｍに上げている。次の工程（ブロック４４２）では、フォトレジスト除去種ガス（Ｈ２）を上方処理ゾーン１３０へと導入する。更なる工程（ブロック４４４）では酸素含有種（Ｈ２Ｏ又はＮ２Ｏ）を上方処理領域へと低下流量で導入する。この低下流量とは水素ガス流量の約１〜１０％であってもよい。次の工程（ブロック４４６）ではＲＦ電力を上方処理ゾーンに印加し、ウェハ正面側からフォトレジストを除去するプラズマを発生させる。
【００４４】
図９は図３のリアクタで実行可能な例示的な方法を示し、背面の重合体を外部プラズマ供給源からのプラズマイオン、ラジカル及び中性子の濃縮又は局所流により除去する。第１の工程（ブロック４４８）では、ウェハを約３００℃まで加熱しながらウェハ背面側の周縁部位が露出するようにウェハを台座部１１２上に支持させている。次の工程（ブロック４５０）ではウェハ正面側上方の上方処理ゾーン１３０と、ウェハ背面下方の下方処理ゾーン１３２とを規定し、ウェハ・側壁間の間隙を２ｍｍ未満に維持することでこれら２つのゾーン間でのガス移動を最小限に抑えている。更なる工程（ブロック４５２）では、ウェハ・天井部間の間隙（上方処理ゾーンの高さ）を２ｍｍ未満に維持することでウェハ正面側でのエッチング種又はプラズマの流れ又は供給を防止（又は最小限に抑止）している。更なる工程（ブロック４５４）では、第１のプラズマを局所外部プラズマチャンバ３００で重合体エッチャント前駆体ガス（例えば、酸素）から発生させ、第１プラズマからの副生成物の細い流れをウェハ背面近傍の注入口３０２を通してウェハ背面へと直接的に指向し、同時にウェハを回転させている。関連する工程（ブロック４５６）では、解離剤（窒素ガス）を局所外部プラズマチャンバ３００へと導入することで重合体エッチャント前駆体種の解離を強化する。別の関連する工程（ブロック４５７）では、ＲＦバイアス電力を局所外部プラズマチャンバとウェハ全体に印加することで背面重合体エッチング速度を上昇させている。別の工程（ブロック４５８）では、重合体エッチング種を捕捉する捕捉種（Ｈ２又はＮ２）から第２のプラズマを上方外部プラズマ供給源２００内で発生させ、第２プラズマ（Ｈラジカル又はＮラジカル）の副生成物を上方処理ゾーン１３０へと導入している。別の工程（ブロック４６０）では、ウェハ縁部の排気ポート２１２で上方処理ゾーン１３０を排気し、重合体エッチャント種（酸素）を上方処理ゾーンからウェハ正面側上の重要（炭素含有又は低Ｋ）膜への損傷を回避するに十分な高速で除去している。関連する工程（ブロック４６２）では、ウェハ縁部付近の排気ポート２１８で下方処理ゾーン１３２を、重合体エッチャント種（酸素）の下方処理ゾーン１３２から上方処理ゾーン１３０への移動を最低限に抑えるに十分な高速で排気している。
【００４５】
図１０は、フォトレジストをウェハ正面側から除去しつつウェハ背面から重合体を同時に除去するための、図２のリアクタ内で実行する例示的な方法を示す。図１０の処理は、例えば、ウェハ正面側上に（ＵＬＫ膜等の）重合体エッチャント種によって損傷を特に受けやすい膜がない場合、或いは存在する重要膜又はＵＬＫ膜が、下方処理ゾーン１３２から上方処理ゾーン１３０へと逃げ出した重合体エッチング種の限定的な流れに耐え得る場合に実行することができる。第１の工程（ブロック４６４）では、ウェハを約３００℃まで加熱しながらウェハ背面側の周縁部位が露出するようにウェハを支持させている。次の工程（ブロック４６６）では、ウェハ正面側上方の上方処理ゾーン１３０と、ウェハ背面下方の下方処理ゾーン１３２とを規定し、ウェハ・側壁間の間隙を２ｍｍ未満に維持することでこれら２つのゾーン間でのガス移動を最小限に抑えている。更なる工程（ブロック４６８）では、第１のプラズマを下方外部プラズマチャンバ１３４内で重合体エッチャント前駆体ガス（例えば、酸素）から発生させ、プラズマからの副生成物（例えば、ラジカル、遊離酸素）を下方処理ゾーン１３２へと導入することでウェハ背面から重合体をエッチングする。関連する工程（ブロック４７０）では、解離剤（窒素ガス）を下方外部プラズマチャンバ１３４へと導入することで重合体エッチャント前駆体種（酸素）の解離を強化する。ブロック４６８の工程と同時に実行する工程（ブロック４７２）では捕捉剤前駆体ガス（Ｈ２）及び少量の酸素含有種（Ｈ２Ｏ又はＮ２Ｏ）から上方外部プラズマチャンバ２００内で第２のプラズマを発生させている。第２プラズマの副生成物、例えば、捕捉種（Ｈラジカル）及び酸素含有ラジカルを上方処理ゾーン１３０へと導入する。捕捉種により上方処理ゾーン１３０からエッチング種（例えば、酸素）を除去し、酸素含有種の助けを借りることでフォトレジストをウェハ正面側から除去する。この処理中、上方処理ゾーン１３０の高さを狭い範囲（０．２〜２ｍｍ）に維持することでフォトレジスト除去速度を向上させることが好ましい。この工程の結果、底部の外部プラズマ供給源１３４を用いた背面重合体の除去と、上方外部プラズマ供給源２００を用いての正面側フォトレジストの除去とが同時に行われる。酸素含有ガス（Ｈ２Ｏ又はＮ２Ｏ）の上方外部プラズマ供給源２００種に対する流量は、例えば、上方外部プラズマ供給源２００内への水素流量の１〜１０％であってもよい。
【００４６】
図１１は図３のリアクタの変形であり、ウェハ背面縁部に指向されるプラズマ副生成物流又は噴流は、外部プラズマ供給源ではなくリアクタそれ自体の内部のコンポーネントによって生成される。これを目的として、図３に図示の外部プラズマ供給源３００等の外部プラズマ供給源を図１１の実施形態においては、石英等の絶縁材料から成る円筒形の密閉筐体５０２と円筒形筐体５０２の一部の周囲に巻回されたコイル５０４から成る内部プラズマ供給源５００と置き換える。図示のリアクタにおいて、コイル５０４はチャンバ外にある。筐体５０２はその下端５０２ａで閉鎖され、ウェハ１１８の背面縁部に面しかつ近接するその上端でノズル又は円錐形出口５０２ｂを構成している。重合体エッチングガス種を貯蔵しているガス供給源５０６は下端５０２ａを介して筐体５０２に連結されている。ＲＦ発生装置５０８はコイル５０４へと（任意のインピーダンス整合回路（図示せず）を介して）連結され、筐体５０２内で誘導結合プラズマを発生させるに十分な電力を供給する。筐体５０２内の圧力は下方処理ゾーン１３２の圧力よりも高い。この圧力差は主要真空ポンプ１４６及び筐体５０２に連結された任意の真空ポンプ５０９によって制御してもよい。プラズマ副生成物、例えばラジカル、中性子及び／又はイオンはノズル出口５０２ｂから流出し、ウェハ背面縁部のターゲット領域に衝突する濃縮又は局所流５１０を形成する。濃縮流５１０のイオンエネルギーを制御するためには任意のＲＦバイアス電力発生装置５１２を筐体５０２内部の内部電極５１４とウェハ台座部１１２との間に接続してもよい。図３の上方外部プラズマ供給源２００を図１１のリアクタ内で用いてもよいが、この選択肢は図１１では破線でのみ描かれている。その代わり、図１１の実線で描かれた図面は、外部プラズマ供給源がなく、（任意で）パージガス供給源１４０によりパージガスを天井部ガス分布板１０４を通して送ることを図示している。パージガスは、図１を参照して説明したように、非反応性であっても又は反応性捕捉種であってもよい。
【００４７】
一実施形態においては、所望の（例えば３００℃）のウェハ温度とするために台座部１１２を図３のように加熱してもよく、又は天井部上方で放射ランプ（図示せず）を利用してもよい。一実施形態において、処理対応型材料のライナ５２０が台座部１１２の側面及び底面縁部面を被覆し、処理対応型材料のライナ５２２で側壁１０２を被覆してもよい。ライナ５２０、５２２はプラズマ流５１０を用いてのチャンバ表面のエッチングによる金属汚染を最低限に抑えるために有用である。処理対応型材料は、例えば、石英である。ある実施において、天井部１０４は石英等の処理対応型材料から形成してもよい。この場合、天井部は図１１に図示のガス分布板構成のない滑らかで単純な構造であってもよい。
【００４８】
代替の態様において、図１１のプラズマ供給源筐体５０２はドーナツ状であってもよく、トロイダル型プラズマ供給源を構成する。
【００４９】
別の代替の実施形態においては、誘導プラズマ供給源５００（管状筐体５０２）を図１２に図示されるような容量結合供給源５３０で置き換える。容量結合供給源５３０には、ウェハ１１８の背面縁部に近接しかつ面している小さな放電部又は領域５３２−１を有する導電性電極５３２と、少なくとも１つの軸方向に延びる脚部５３２−２を含む。重合体エッチングガス種はチャンバ床部の開口部５３３を通ってガス供給源５０６から下方処理ゾーン１３２へと導入される。軸方向に延びる脚部５３２−２の底部とウェハ台座部１１２との間にはＲＦ発生装置５３４が連結されている。第１脚部５３２−２に平行な第２の軸方向に延びる脚部５３２−３を設けてもよい。発生装置５３４からのＲＦ電力により、電極放電部５３２−１とウェハ背面縁部の対応する領域との間の狭い間隙でプラズマ放電を発生させる。一実施形態において、電極５３２のウェハ１１８に面した側（又は電極５３２全体）をライナ５３５で被覆してもよく、ライナは石英等の処理対応型材料から成るものであってもよく、金属汚染を最低限に留める又は防止するのに有用である。図１１の実施形態におけるように、ウェハを回転させて背面側の円周状縁部全体を局所プラズマに曝露してもよい。
【００５０】
放射加熱を用いてウェハ１１８を加熱するならば、以下で説明するように台座部１１２が不要となる場合がある。
【００５１】
図１３のリアクタにおいては、ウェハを回転させることでその底部周縁部をプラズマ流に曝露する必要性が、その代わりに円周全体に亘って延びるリング状プラズマ５３８を背面下で発生させることでなくなる。これは、前述の実施形態同様にウェハ１１８を天井部１０４の極めて近くに配置し、次にＲＦ電力をウェハ１１８の縁部の上のコイルアンテナ５４０に印加することで達成される。コイルアンテナ５４０は例えばソレノイド導電性巻線から成る。図１１の加熱した台座部１１２でもウェハを図１３に図示の上昇位置に保持できるが、図１３はいかにしてウェハを昇降ピン５４２で上昇させるかを図示しており、ピンは昇降作動装置１１６によって制御される昇降スパイダ５４４上に垂設されている。この場合、ウェハを放射ランプ５４８により天井部１０４を介して加熱する。或いは、上記の天井部コイル５４０を側壁１０２周囲のコイル５４０´で置き換えてもよい。
【００５２】
特定の実施形態においては、フォトレジストをウェハ正面側から別の処理で除去する。こういった実施形態においては、本願で上述したように、ウェハを図１３の破線位置まで降下させ、天井部ガス分布板１０４を介してガスを導入することでフォトレジストを除去可能である。別の実施形態においては、第２の内側コイルアンテナ５５０を設けることでウェハ中央部付近でのプラズマイオン密度を制御する。第２内側コイルアンテナ５５０の存在により、フォトレジスト除去の均一性も改善される。２つのコイルアンテナ５４０、５５０を独立して調節したＲＦ電力レベルで駆動することで、プラズマイオン密度の放射状の分布を微調整してもよい。これは、別々のコイルアンテナ５４０、５５０に連結された別々のＲＦ発生装置５５２、５５４を設置すること、或いはその電力が電力分配装置５５８によって２つのアンテナ５４０、５５０間で制御されて分配される単一のＲＦ発生装置５５６を設置することで達成することができる。ランプ加熱装置５４８は、内側及び外側コイルアンテナ５４０、５５０の間の天井部の空き空間に配置する。
【００５３】
図１１の加熱台座部１１２を用いて、ウェハ１１８を図１３の上昇位置に保持することが可能である。この場合、低チャンバ圧及び放射ランプ加熱装置の不在により、熱の効率的な伝達には台座部１１２上での静電チャックの使用が必要となる。ウェハ支持台座部の使用の利点は、これによりバイアス電力のウェハへの印加を非常に均一に行うことが可能となる一方で、同時にウェハの均一な加熱又は温度制御がもたらされることである。処理対応型材料を有するライナ５２０を設けることで、プラズマ処理中の金属汚染及び台座部材料の過剰な消耗を回避することも可能である。
【００５４】
ウェハの加熱に放射ランプ５４８を用いる利点とは、熱伝導又は熱対流が悪い低チャンバ圧の場合に、（加熱した台座と比較して）熱の伝達が早いことである。
【００５５】
図１４は図１３のリアクタの別の実施形態であり、リング状プラズマを発生させるためのコイルアンテナ５４０を、ウェハ縁部を取り巻くリング電極５６０と、リング電極５６０に連結したＲＦ発生装置５６２で置き換えている。リング電極５６０からのＲＦ放電により、容量結合によりリング状プラズマ５３８が発生する。図１５は図１４のリアクタの変形を図示しており、リング電極５６０´はチャンバ１００外部にある。
【００５６】
図１６は本願に記載のどのリアクタでも実施可能な変形を図示しており、天井部１０４はウェハ１１８の容量に対応する浅い円筒状空洞部５７０を有する。特定の実施形態においては、ウェハを空洞部５７０へと上昇させることでウェハ正面側を背面重合体除去処理中に重合体エッチングガスから効果的に保護可能である。
【００５７】
図１７は、リアクタチャンバを用いて上昇ウェハ位置でウェハ背面から重合体を反応性イオンエッチングし、次に下降ウェハ位置でウェハ正面側からフォトレジストを剥離する処理を示している。温度切替をすることで、ウェハ正面側の保護を強化する。具体的には、背面重合体除去を低ウェハ温度で行い、次に正面側フォトレジスト剥離を高ウェハ温度で行う（順番は逆転してもよい）。背面重合体反応性イオンエッチング工程を、その副生成物（ラジカル）とウェハ正面側上の薄膜（例えば、フォトレジスト）との反応が遅延する十分な低ウェハ温度で行ってもよい。正面側フォトレジスト剥離処理で遠隔供給源からのラジカルを用いるならば、ラジカルのフォトレジストとの反応速度が顕著に上昇する閾値までウェハ温度を上昇させることで剥離を促進させる。正面側フォトレジスト剥離処理が反応性イオンエッチング処理である場合は、ウェハ温度をこの工程のために上昇させる必要性は必ずしもない。
【００５８】
ここで図１７に示す例示的な処理について言及するが、第１工程（ブロック６００）では、ウェハ背面の周縁部が露出するようにウェハを台座部上で支持する。ウェハ温度は、それ未満の温度ではウェハ薄膜材料との重合体エッチング種ラジカルの反応速度が著しく遅延する閾値温度（例えば、２００℃より下）に設定する（工程６０２）次の工程（ブロック６０４）では、ウェハ正面側上方に上方処理ゾーン、ウェハ背面下方に下方処理ゾーンを規定し、ウェハ・側壁間の間隔を２ｍｍ未満に維持することで２つのゾーン間でのガスの移動を最小限に抑えている。更なる工程（ブロック６０６）では、ウェハ・側壁間の間隔（上方処理ゾーンの高さ）を２ｍｍ未満に維持することでウェハ正面側でのエッチング種又はプラズマの蓄積を防止する。別の工程（ブロック６０８）では、上方処理ゾーンをパージすることでウェハ・側壁間の間隙から漏れ出るエッチング種ラジカルを除去する。ウェハ正面側上の薄膜のエッチングを軽減又は回避するために、更なる工程（ブロック６１０）ではウェハ縁部付近の排気ポートで上方処理ゾーンを排気して、ウェハ正面側上の重要（炭素含有又は低Ｋ）膜の損傷を回避するに十分な高速でもって上方処理ゾーンから重合体エッチャント種（酸素）を除去する。関連する工程（ブロック６１２）では、ウェハ縁部付近の排気ポートで下方処理ゾーンを排気する。ウェハ背面上の重合体の反応性イオンエッチングは、背面重合体が完全に除去されるまでプラズマを用いてウェハ背面縁部付近で実行する（ブロック６１４）。次にウェハ背面へのプラズマ印加を停止し、ウェハを降下させることで上方処理ゾーンの高さをあげ、上方処理ゾーンにおけるプラズマ又はラジカルの蓄積を可能とする（ブロック６１６）。次に、ウェハ温度を高閾値温度（例えば、３００℃を超える温度）より高く上げることでラジカルのウェハ正面側上のフォトレジストとの反応速度を著しく上昇させる（ブロック６１８）。典型的には、低閾値温度から高閾値温度への温度上昇に対応する反応速度上昇は約５倍である。遠隔プラズマ供給源からのラジカルを用いて、正面側フォトレジストを剥離する（ブロック６２０）。或いは、ウェハ温度の上昇工程（ブロック６１８）を省略し、反応性イオンエッチング処理を用いてフォトレジストを剥離する（ブロック６２２）。
【００５９】
図１８は図１７の処理を実行可能な図１３のプラズマリアクタの変形である。この変形においては、正面側（例えば、フォトレジスト剥離）処理ガス供給源１６０を天井部１０４を介してパージガス供給源１４０に加えて設置する。外側コイル５４０´をウェハ面より下の軸方向位置へと移動させる。任意で、加熱ランプ５４８を天井部からチャンバ底部の床部へと移動させる。図１８の加熱ランプ５４８を、図１７のブロック６０２のウェハ温度制御工程の実行に用いてもよい。加熱ランプ５４８用に、床部には石英の窓部５４９を設ける。図１７のブロック６０６の狭いウェハ・天井部間の間隙は、図１８のリアクタにおいてはウェハの上昇（実線）位置で実現される。図１８のパージガス供給源１４０により図１７のブロック６０８のパージ工程用のガスが供給される。図１８の排気ポート２１７及び２１８を図１７のブロック６１０及び６１２の工程に用いる。図１７のブロック６１４の反応性イオンエッチング工程は、図１８の分配装置５５８を用いることでＲＦ電力を外側コイル５４０´にのみ印加することで行う。これにより図１３を参照して前述したように背面ウェハ縁部下に背面重合体を除去するためのリング状のプラズマが形成される。この工程の完了時に、ウェハ１１８を図１８の破線位置まで降下させ、処理ガス（例えば、フォトレジスト剥離処理ガス）をガス供給源１６０から拡張された上方処理ゾーンへと天井部１０４を介して導入する。分配装置５５８はＲＦ電力を内側及び外側コイル５４０、５５０の双方に印加し、電力は２つのコイル間で分配され、ウェハ正面側全体でのプラズマイオン均一性が最適化される。ＲＦ電力及びガス流は、図１７のブロック６２２の反応性イオンフォトレジストエッチング工程の完了まで維持する。
【００６０】
図１９は図１８の実施形態の変形を図示しており、天井部１０４は円筒状の側壁６５２と小径部キャップ６５４を有する上方に延びる小径部６５０となるように変形されており、小径部容量６５６を構成している。パージガス供給源１４０及び処理ガス供給源１６０からの供給物は小径部容量内に流れ込む。内側コイル５５０は小径部側壁６５２の周囲に巻回されているため、小径部容量６５６は遠隔プラズマ供給源のチャンバとして機能する。背面エッチング処理中、図１９の分配装置５５８は電力を外側コイル５４０にのみ印加することで、ウェハ背面縁部下にリング状のプラズマを形成する。正面側エッチング処理中、分配装置５５８は内側コイル５５０のみに電力を印加して外側プラズマ供給源とする。図１９のその降下（破線）位置におけるウェハ１１８からの遠隔供給源チャンバ６５６の距離により、小径部のプラズマ由来のイオンはウェハに到達する前に再結合してしまい、従って、図１７のブロック６２０の工程により、正面側エッチングはラジカルを元とした処理となる。これにより、この工程に先立って図１９の加熱ランプ５４８を使用して、図１７のブロック６１８に従って、ラジカル反応閾値温度より高くウェハ温度を上昇させることが有利となる。
【００６１】
遠隔プラズマ供給源２００とその処理ガス供給源を追加することで、図１１のリアクタを図１７の処理を実行するようにと適合させてもよい。遠隔プラズマ供給源２００には小径部又は管状部に（図１９に図示されるように）巻回したコイルを実装させてもよく、或いはその他のタイプのプラズマ供給源、例えばマイクロ波プラズマ供給源であってもよい。図１１のウェハ台座部１１２は図１７の処理に従ってウェハ温度を調節してもよく、図１７の処理の任意の構成として、台座部１１２を図１１の上昇及び降下（破線）位置間で移動させてもよい。図１２のリアクタの天井部の遠隔プラズマ供給源２００を追加し、図１２の実線及び破線位置間で台座部１１２を移動させることで図１２のリアクタを同じやり方で改変し、図１７の処理を実行するようにと適合させてもよい。同じ改変を図１３、１４及び１５のリアクタのそれぞれについて行ってもよい。図１３、１４及び１５はそれぞれ、ウェハ位置の調節には昇降ピンを使用し得るものの、その代わりに可動式の加熱台座部１１２（その上昇及び格納位置の双方について破線で部分的に図示）を用い得ることを示しており、この場合、加熱ランプ５４８は不要となる。図１１〜１５のリアクタの各自において、ウェハ台座部１１２を任意で用いることでウェハへのバイアス電力印加が可能となる。この構成の利点には、背面重合体エッチング処理の強化と、ウェハ・天井部間の間隙がプラズマシース厚さより小さい場合の上方処理ゾーン１３０におけるイオンの抑制が含まれる。
【００６２】
ウェハから背面重合体を除去するための反応性イオンエッチングは、図３のリアクタを用いて図９の処理で達成可能である。この態様においては、図３の背面プラズマ供給源３００によりウェハ背面に到達する十分なイオン流が発生する。この状態は、外部プラズマ供給源３００のチャンバ圧を低圧に保持することで実現できる。この工程において、ウェハ温度はその温度未満では重合体エッチングラジカルのウェハ正面側薄膜材料との反応速度が非常に緩慢（例えば、約３００℃での場合より約５倍遅い）となる低閾値温度（例えば、約２００℃より下）に保持される。背面重合体の除去に使用する反応性イオンエッチング処理は、低ウェハ温度が妨げとならない。従って、この低ウェハ温度が重合体エッチングイオンと背面重合体との反応の障害になることはないが、下方処理ゾーン１３２からウェハ正面側材料のある上方処理ゾーン１３０へと漏れ出す重合体エッチングラジカルの反応速度は効果的に遅延される。背面重合体除去工程で用いた細いウェハ・天井部間の間隙により、上方処理ゾーン１３０で生き残り可能な重合体エッチング種の大半（又は全て）がイオンでなくラジカル又は中性子となることが基本的に保障される。
【００６３】
図７の正面側フォトレジスト剥離工程中、ウェハ正面側を脅かす重合体エッチング種がない場合、ラジカルがフォトレジスト等の正面側薄膜材料とより速い速度（例えば、２００℃の低閾値温度の場合よりも約５倍速い速度）で反応可能となる高閾値温度（例えば、３００℃を超える）より高くウェハ温度を上昇させる。典型的には、ウェハ温度は常に上下している。ウェハを加熱してその温度を上げるのなら背面重合体除去工程をウェハ温度が低閾値温度を超える前に行い、ウェハ温度が高閾値温度に達する又はそれを超えるまで正面側フォトレジスト剥離工程は行わない。例えば、ウェハ温度を室温より若干高めから開始し、全処理を通して上昇方向に変化させる。温度が約１５０℃又は２００℃を超える前の期間中に背面重合体除去工程を実行し、完了と共に停止する。次に、ウェハ温度が３００℃に到達する又は少なくともそれに近くなるまで休止した後、正面側フォトレジスト工程を実行する。図７及び９の処理はどの順序で行ってもよく、これはウェハを取り除くことなく同一のリアクタ内でこれらの処理を実行できるという点で有利である。図７の処理で必要とされるようにウェハを降下させた場合、背面プラズマ供給源（例えば、図３の３００）は、ウェハ移動の邪魔にならないように移動させる。
【００６４】
図３のリアクタは、外部プラズマ供給源３００を内部プラズマ供給源、例えば図１１の内部誘導プラズマ供給源５００、５０８又は図１２の内部容量結合プラズマ供給源５３０、５３２、５３４と置き換えることで改変してもよい。
【００６５】
本明細書において詳細に上述したように、ウェハ正面側は、ウェハ・天井部間の間隙を細くし、パージ又は捕捉ガスをこの細い間隙から送気することで保護する。こういった保護は、背面重合体除去中、ウェハ温度を閾値温度より低く保持するという特徴により改善される。
【００６６】
典型的には、重合体エッチングラジカル（イオンの不在下において）は約２００℃の低閾値温度未満では非常に緩慢にフォトレジストと反応するが、約３００℃の高閾値温度を越えると高い反応速度が得られる。重合体エッチング速度は、ウェハ温度が低閾値温度（例えば、３００℃）及び高閾値温度（例えば、２００℃）から上昇するにつれ、約５倍で上昇する。従って、ウェハ正面側の保護は、背面重合体除去処理中、ウェハ温度を２００℃の低閾値温度より低く（例えば、１５０℃）に保持することで強化される。続く正面側フォトレジスト剥離中、ウェハ温度を約３００℃へと上昇させる。
【００６７】
高チャンバ圧（Ｔｏｒｒ）で、図３の加熱静電チャック又は台座部１１１２を用いてウェハ温度の制御を行ってもよい。このことによる利点の１つがＲＦプラズマバイアス電力をウェハに印加することで処理を強化できるという点である。加熱台座部１１２を使用することによる考えられ得る欠点は、台座部１１２が石英、アルミナ又はイットリア等の処理対応型材料の保護ライナを必要とすることである。低チャンバ圧では、必要な熱伝達速度を得るために放射ランプの使用が必要となる場合がある。放射ランプの利点の１つが、特にウェハを処理中に台座部１１２との接触部から持ち上げた際にウェハ温度を２つの温度間でより迅速に切替できるという点である。
【００６８】
図２０は図２のリアクタの変形を図示しており、外部プラズマ供給源１３４からのプラズマ副生成物（ラジカル）は台座部１１２の底部の内側の環状プレナム６３０へと、かつ台座部１１２内を上方に向かって軸方向円筒孔６３２を通って供給され、概してウェハ１１８の周縁縁部に照準を定めた噴射口６３４から噴射される。環状プレナム６３０はガス又はプラズマ副生成物を各孔６０２の底部から供給し、噴射口又はノズル６３４は孔６３２の最上部からプラズマ副生成物を受け取る。図２１に図示されるように、孔６３２及びノズル６３４は同心に配列されている。このようにして、外部プラズマ供給源１３４からのプラズマ副生成物流は台座部１１２の内部孔６３２内で平行化され、次に、噴射口６３４からの円形に配列された指向噴霧パターンとして照準が定められる。台座部１１２は、その直径がウェハ１１８のそれよりも小さいウェハ支持表面６３６を有することから、ウェハ背面の周縁環状領域が露出する。台座部１１２は更に周縁環状表面６３８を有し、これはウェハ支持表面と平行であるがそれよりも下にあり、２つの表面６３６、６３８の間の高さの差異により周縁環状表面６３８とウェハ背面との間にガス流空間６４０が形成される。
【００６９】
図１〜３の実施形態と同様に、上方及び下方処理ゾーン１３０、１３２との間の境界は、ウェハ１１８の周縁縁部でガス流を妨げることで確立される。図２０のリアクタ内において、これは台座部１１２を取り巻き、ウェハの縁部１１８ａに隣接する内縁部６４０ａを有する閉じ込めリング６４０を設けることで達成され、２つの縁部１１８ａと６４０ａは約０．５〜５ｍｍの狭い間隙によって隔てられている。この間隙は、上方及び下方処理ゾーン１３０、１３２との間のガス流を制限し、これによりウェハ背面縁部からの重合体のエッチング中にウェハ正面側を保護するに十分なだけ狭い。重合体エッチング種の排気は、台座部の環状周縁表面６３８とリング６４０の底面６４４との間の水平方向の放射状空間６４２を通して主要真空ポンプ１４６により行う。この排気は、台座部１１２の側壁６４８とリング６４０の垂直表面６４９との間の垂直軸方向空間６４６を通って広がっている。
【００７０】
図２０の図面に図示の実施においては、外部プラズマ供給源１３４のチャンバ２２０はトロイダル形状であり、ＲＦソース電力印加装置２２２はチャンバの一部に巻回された透磁性リング２２２ａとリング２２２ａの周りに巻回されたコイル２２２ｂから成り、ＲＦソース電力発生装置１３７によってインピーダンス整合回路１３５を介して駆動される。チャンバ２２０は導管２２４を介してプレナム６３０へと連結されている。
【００７１】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
本発明の上述した実施形態が得られ、詳細に理解可能であるように、添付図面で図示されている実施形態を参照して上記で簡単に概要を述べた本発明を更に具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
【００７３】
【図１Ａ】背面重合体除去リアクタチャンバを示す図であり、重合体エッチング種は第１外部プラズマ供給源からウェハ背面へと供給される。
【図１Ｂ】〜
【図１Ｃ】本願に記載の各リアクタで使用可能な図１Ａのリアクタにおけるワークピース支持台座部の実装のそれぞれ平面図及び正面図である。
【図２】図１Ａの背面重合体除去リアクタチャンバの変形を示す図であり、エッチャント捕捉種を第２外部プラズマ供給源からウェハの正面側へと供給する。
【図３】別の背面重合体除去リアクタチャンバを示す図であり、加熱されたラジカル又はイオンの濃縮流はウェハ近くの別のプラズマ供給源からウェハ背面縁部へと指向される。
【図４】図３のチャンバの一部の拡大図であり、加熱されたラジカル又はイオンの濃縮流を収容するための特殊材料の設置を図示している。
【図５】図１Ａのリアクタチャンバで実行する背面重合体除去処理を示す図である。
【図６】図２のリアクタチャンバで実行する背面重合体除去処理を示す図である。
【図７】ウェハ正面側からフォトレジストを除去するための、図６の処理のための一連の追加工程を示す図である。
【図８】ウェハ正面側からフォトレジストを除去するための、図６の処理のための別の一連の追加工程を示す図である。
【図９】図３のリアクタで実行する背面重合体除去処理を示す図である。
【図１０】背面重合体除去とウェハからの正面側フォトレジストの同時除去のため、図２のリアクタ内で実行する別の処理を示す図である。
【図１１】図３のリアクタの変形であり、プラズマ流の外部プラズマ供給源を内部誘電結合供給源で置き換えたものを示す図である。
【図１２】図１１のリアクタの変形を示し、内部誘導結合供給源を内部容量結合供給源で置き換えたものを示す図である。
【図１３】誘導結合供給源により、ウェハ背面縁部下でリング状のプラズマを発生させる別のアプローチを示す図である。
【図１４】図１３のリアクタの変形を示す図であり、リング状プラズマを発生させるために、誘導結合供給源を内部容量結合供給源電極で置き換えている。
【図１５】図１４のリアクタの変形を示す図であり、内部容量結合供給源電極を外部容量結合供給源電極で置き換えている。
【図１６】背面重合体除去中に、ウェハ正面側を防御するための天井部の構成を示す図である。
【図１７】温度切替を伴う、背面重合体除去及び正面側フォトレジスト剥離処理のブロック図である。
【図１８】図１７の処理を行うために適合させた第１リアクタを示す図である。
【図１９】図１９の処理を行うために適合させた第２リアクタを示す図である。
【図２０】〜
【図２１】図２のリアクタの変形を示す図である。
【００７４】
円滑な理解のために、可能な限り、図に共通する同一の要素は同一の参照番号を用いて表した。図面内の描画は全て概略的なものであり、原寸に比例していない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【外国語明細書】
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