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TWI398923B - 灰化裝置 - Google Patents

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TWI398923B
TWI398923B TW097100003A TW97100003A TWI398923B TW I398923 B TWI398923 B TW I398923B TW 097100003 A TW097100003 A TW 097100003A TW 97100003 A TW97100003 A TW 97100003A TW I398923 B TWI398923 B TW I398923B
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metal
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plate
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ashing
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TW097100003A
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TW200910448A (en
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植田昌久
栗本孝志
石川道夫
鄒紅罡
余吾銳哉
Original Assignee
愛發科股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means

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Description

灰化裝置
本發明係關於一種藉由使基板上之有機材料灰化以將其除去的灰化裝置。
以往，為在半導體基板上形成積體電路，將形成有電路圖案之光阻膜設於半導體基板之表面，以透過光阻膜對其下層之絕緣膜、半導體膜、或金屬膜蝕刻。該光阻膜，係於完成蝕刻處理後即自基板表面除去。此除去方法之一，有一種乾式處理方法，其係使用以氧電漿為主之反應性氣體的電漿以使光阻膜灰化。
此乾式處理方法，係使反應性氣體之電漿中所產生之活性種(自由基)，主要是氧自由基與塗布於基板之光阻膜反應，以將該光阻膜分解/氣化成CO2 及H2 O，藉此予以除去。例如，專利文獻1揭示有一種藉由此乾式處理方法以除去光阻膜的電漿灰化裝置。依據圖7說明該灰化裝置。
如圖7所示，於灰化裝置之腔室(處理室)1之上部連結輸送管2，該輸送管2係連接於產生電漿之電漿室(省略圖示)。於該輸送管2之下端，具有複數個貫通孔之簇射板3係與基板載台4相對向配置。於處理室1之上部內面安裝形成為圓筒狀之擴散防止壁5，並藉由該擴散防止壁5圍繞簇射板3。於基板載台4連接有高頻電源6。又，於腔室1之底部形成排氣口7。
其次，針對圖7之灰化裝置之灰化處理作說明。首先，將搬入腔室1內之基板(晶圓)W裝載於基板載台4之上面。使腔室1內部減壓，並將高頻電壓施加於基板載台4。接著，透過輸送管2將包含氧自由基之氣體供應於腔室1內。該包含氧自由基之氣體會通過形成在簇射板3之貫通孔而到達基板W。又，由簇射板3流向周邊之氣體亦會藉由擴散防止壁5導引至基板W上。形成於基板W上面之未圖示光阻膜，係藉由包含於氣體之氧自由基分解/氣化後，由排氣口7排出。
此外，於半導體基板上之積體電路，電晶體等電路元件係藉由鋁(Al)或銅(Cu)等金屬配線連接。又，於積體電路之中，有藉由金(Au)等覆蓋連接焊墊之表面者、或藉由焊料(Solder)形成供連接之端子者。因此，於半導體基板之製程，使上述光阻膜灰化時，有時會有金屬配線露出或於表面形成金或焊料等之情況。在該情況下，露出之金屬材料會因化學反應或物理反應被濺鍍而使金屬原子飛散，附著於腔室1之內壁、亦即簇射板3之下面或擴散防止壁5之內周面。在此狀態下持續灰化處理時，附著於上述腔室1內壁之金屬與本應被導引至基板W之氧自由基即鍵結，造成上述金屬表面氧化，氧自由基之失活量便會增多。亦即，附著於上述腔室1內壁之金屬會導致氧自由基之失活量增大。其結果，會有到達基板W之氧自由基之量降低，每單位時間能處理之光阻膜的深度(灰化率)降低的問題。又，自基板W上飛散之金屬原子係不均勻地附著於腔室1 內壁。因此，會有基板W面內之灰化率之均勻性惡化的問題。此外，本發明人藉由下述實驗結果已確認此等灰化率降低或面內均勻性惡化之原因，係從基板W飛散之金屬所造成。
圖9及圖10係表示對基板W之灰化深度之測定值的圖表。此外，如圖8所示，測定值係表示在由基板W中心往圓周方向及徑方向依序設定之基板W上之49個部位之測定點之自光阻膜表面起的灰化深度。圖9及圖10中，黑圓點係表示將腔室1、簇射板3、及擴散防止壁5全部洗淨後進行灰化處理時之測定值。黑方點係表示使用已使用過之簇射板3及擴散防止壁5再次進行灰化處理時之測定值。黑三角點係表示黑圓點所示之測定值與黑方點所示之測定值的差。
圖9(a)係表示將使用於前次灰化之已使用過的簇射板3及擴散防止壁5安裝於新的腔室1，並以第1灰化條件(設為處理條件A)進行對露出銅之基板W之再灰化時之測定結果的圖表。圖9(b)係表示以異於第1灰化條件之第2灰化條件(設為處理條件B)進行與圖9(a)相同處理時之測定結果的圖表。圖10(a)係表示將使用於前次灰化之已使用過的擴散防止壁5安裝於新的腔室1，並以處理條件A進行對露出金之基板W之再灰化時之測定結果的圖表。圖10(b)係表示以處理條件B進行與圖10(a)相同處理時之測定結果的圖表。此外，各處理時間均相同(30秒)。
由圖9及圖10可知，與以將腔室1、簇射板3、及擴 散防止壁5全部洗淨後之灰化裝置處理時(參照黑圓點)相較，將處理過露出金屬(銅、金)之基板之灰化裝置的簇射板3或擴散防止壁5安裝於洗淨後之腔室1來處理時(參照黑方點)，整體灰化深度會降低。特別是，圖9(a)中，以黑方點所示條件之測定點1~9及測定點26~49的灰化深度極端降低，且圖10中，以黑方點所示條件之測定點26~49的灰化深度極端降低。此處，在以黑方點所示條件之情況下，本應到達上述測定點1~9、26~49之氧自由基，其大部分為透過附著有金屬之簇射板3或擴散防止壁5供應至該測定點。因此，可推測因附著於簇射板3或擴散防止壁5之金屬導致大多數氧自由基失去活性，而造成到達上述測定點1~9、26~49之氧自由基的量極端降低，導致上述測定點之灰化深度極端降低。
此係表示因附著於氧自由基之通過路徑(簇射板3或擴散防止壁5等)之金屬的量，造成到達各測定點之氧自由基的量變動，而導致各測定點之灰化深度變動。實際上，由圖9及圖10之黑方點的結果可知，當於腔室1無金屬附著、僅於簇射板3或擴散防止壁5有金屬附著般地在與基板W相對向之面金屬分布狀態不均勻的情況下，在基板W之面內灰化深度會產生不均。
[專利文獻1]：日本特開平9－45495號公報
本發明提供能抑制處理效率之經時降低的灰化裝置。
本發明之第1形態，係一種在處理室內使包含露出金屬之基板上之有機材料灰化的灰化裝置。灰化裝置具備：載台，用以裝載該基板；擴散板，係與該載台相對向設置，使供應於該處理室內之活性種擴散，並具有使該活性種通過之第1貫通孔；以及多孔板，係設於該載台與該擴散板之間，具有與該基板相對向並以與該基板之該露出金屬相同之金屬形成之第1層，且具有使該活性種通過之第2貫通孔。
 (第1實施形態)
以下，依據圖1~圖5說明本發明第1實施形態之灰化裝置。
如圖1所示，灰化裝置之腔室(處理室)11之上部係透過輸送管12連接於電漿室13。該電漿室13係透過微波導波管14連接於磁控管15。此外，電漿室13與微波導波管14係藉由以石英等構成之微波透過窗13a區隔。於磁控管15連接有微波電源16。在磁控管15所產生之微波(μ波)係透過微波導波管14導引至電漿室13內。
電漿室13係透過氣體導入管17連接於複數個(圖中為3個)質量流量控制器18a~18c，質量流量控制器18a~18c分別連接於氣體供應源19a~19c。第1實施形態中，氣體供應源19a係儲存氧(O2 )、氣體供應源19b係儲存氮(N2 )、氣體供應源19c係儲存四氟化碳(CF4 )。儲存於氣體供應源 19a~19c之氣體流量係分別藉由質量流量控制器18a~18c調整，既定流量之氧、氮、及四氟化碳混合後之反應氣體，係透過氣體導入管17導入於電漿室13內。
藉由上述微波及反應氣體於電漿室13內產生包含氧之電漿，作為該電漿中之活性種的氧自由基係透過輸送管12導入於腔室11內。於該腔室11內配置用以裝載基板W之基板載台20。於腔室11透過閘門21連接有真空預備室22。真空預備室22，係使用於不使腔室11內成為大氣壓來進行基板W之搬入及搬出。
於腔室11之底部形成排氣口23。該排氣口23係透過排氣管24連接於未圖示之排氣用泵，並藉由該排氣用泵使腔室11內減壓。於排氣管24配置壓力控制器25，該壓力控制器25係藉由驅動排氣用泵來調整腔室11內之壓力。
上述微波電源16、質量流量控制器18a~18c、及壓力控制器25係連接於控制裝置26。控制裝置26具有未圖示之記憶裝置，於該記憶裝置儲存用以處理各種基板之條件的資訊(工作程序)。當指定對應於搬入腔室11內之基板W的工作程序時，控制裝置26即根據該工作程序之值控制微波電源16、質量流量控制器18a~18c、及壓力控制器25。
其次，依照圖2說明腔室11之構成。
如圖2所示，於連結在腔室11上部之輸送管12的下端，形成為圓盤狀且具有複數個貫通孔(第1貫通孔)之簇射板(擴散板)31係與基板載台20相對向配置。簇射板31 係藉由安裝構件32固定於腔室11之上部，且藉由該安裝構件32與上部內面11a離開既定距離。該既定距離，亦即腔室11之上部內面11a與簇射板31之距離，係設定成透過上述輸送管12導入腔室11內之氧自由基會通過形成於簇射板31之貫通孔，且會通過簇射板31與腔室11上部之間並導向周邊。
又，於腔室11之上部內面11a安裝形成為圓筒狀之擴散防止壁33的上端，藉由該擴散防止壁33圍繞簇射板31。擴散防止壁33之內徑係設定成略大於裝載於基板載台20上之基板W的外徑。於擴散防止壁33之十端，將形成為圓盤狀且具有複數個貫通孔(第2貫通孔)之作為多孔板的金屬防止板34，藉由螺桿等固定構件(省略圖示)安裝成可拆裝。金屬防止板34之外徑，係形成為與擴散防止壁33之外徑大致相同。是以，擴散防止壁33之下端開口部係被金屬防止板34覆蓋。因此，導入於腔室11內之氧自由基，會通過金屬防止板34之貫通孔，而導引至裝載於基板載台20上之基板W。
金屬防止板34係配置於藉由基板載台20、腔室11之上部、及擴散防止壁33所區隔之緩衝空間35內。再者，金屬防止板34係配置於緩衝空間35之中央位置下方的區域內，且與基板載台20之上面離開，以避免妨礙基板W之搬入及搬出。
基板載台20之周邊上部係被基板導件36覆蓋。於基板載台20內配置支持成可往上下方向移動之昇降銷37的 前端。藉由昇降銷37往上移動，可進行昇降銷37與未圖示之搬送裝置間之基板W的交接。又，藉由昇降銷37往下移動，可將支持於昇降銷37之基板W裝載於基板載台20上。
絕緣板38係介於基板載台20與腔室11下部之間。又，於基板載台20透過電容器C連接有高頻電源39，由該高頻電源39將高頻偏壓(RF偏壓)供應於基板載台20。再者，於基板載台20連接配管40，並透過該配管40將冷卻水供應於形成在基板載台20內部之未圖示水路。藉此，可調節基板載台20之溫度。
如圖3(a)所示，金屬防止板34係由複數層(圖3(a)中為2層)34a,34b構成。構成氧自由基之導入側之上側的第1層34a，係例如以鋁氧化物、氧化釔(Y203)等金屬氧化物層形成。與基板W相對向之側(圖3中為下側)的第2層34b，係以與在腔室11處理之基板W之露出金屬相同之金屬形成。例如，在基板W露出銅時，配置於該腔室11內之金屬防止板34的第2層34b係以銅形成。亦即，於金屬防止板34之第2層34b，係使用基板W之主要露出之金屬。是以，於第2層34b，除銅(Cu)以外，係使用金(Au)、焊料(Solder)、鉑(Pt)、及銥(Ir)。例如，該金屬防止板34，係藉由於構成第2層34b之金屬板之一面產生構成第1層34a之金屬氧化物層來形成。
該金屬防止板34之第2層34b，係藉由上述固定構件與由鋁等構成之擴散防止壁33電氣連接。同樣地，該擴 散防止壁33係與由鋁等構成之腔室11電氣連接。該腔室11係接地。是以，金屬防止板34(詳細而言係由金屬構成之第2層34b)，對施加有來自高頻電源39之高頻偏壓之基板載台20具有電氣對向電極之功能。此外，除了除去形成於第2層34b外周之第1層34a外，亦可將該第2層34b連接於擴散防止壁33之下端，藉此使第2層34b與擴散防止壁33電氣連接。
圖3(b)係表示金屬防止板34之一部分的截面立體圖。如圖3(b)所示，於金屬防止板34形成複數個貫通孔41(第2貫通孔)。各貫通孔41之孔徑D係設定成能抑制由基板W露出之金屬飛散之金屬原子進入緩衝空間35內。詳細而言，係將表示金屬防止板34之板厚H與貫通孔41之孔徑D之比的縱橫比(H/D)設定成0.5以上2以下。藉此，可抑制貫通孔41之垂直方向正下方以外之由基板W上飛散之金屬原子通過貫通孔41。亦即，由基板W飛散之金屬原子即使進入貫通孔41內，亦能以高效率使該金屬原子附著於貫通孔41之內面。
此外，圖3(a)中，亦可使用濺鍍、敷鍍、熔射、或蒸鍍，使金屬成膜於與基板W相對向之金屬防止板34之面，以取代金屬板。此時，構成底座之板材(金屬底板)係使用例如鋁板。亦即，如圖3(c)所示，金屬防止板34亦可由3層42a~42c形成。第1層42a係與上述第1層34a以同樣方式形成。第2層42b為鋁板，第3層42c係形成於第2層42b之一面的金屬膜。該金屬膜，與上述同樣地，係使 用銅(Cu)、金(Au)、焊料(Solder)、鉑(Pt)、及銥(Ir)。
其次，針對使用圖1之灰化裝置之灰化處理作說明。
首先，於腔室11內之基板載台20上，使待除去之光阻膜(有機材料)存在之面(處理面)朝上，來裝載基板W。接著，將包含在電漿室13所產生之電漿的氧自由基導入於腔室11內。如此一來，該氧自由基即通過簇射板31之貫通孔、及簇射板31與腔室11之上部內面11a之空隙，並擴散於緩衝空間35內。又，通過簇射板31與腔室11之上部內面11a之空隙的氧自由基，由簇射板31與擴散防止壁33之間下降。擴散防止壁33阻止氧自由基之徑方向的移動，亦即阻止氧自由基不必要之擴散。接著，緩衝空間35內之氧自由基，即通過金屬防止板34之貫通孔41後到達基板W，並在與該基板W之光阻膜反應後將其除去。
如上述，金屬防止板34，於圖2中之上側面、亦即氧自由基之供應側之面，具有作為鈍態化膜之金屬氧化物層(第1層34a)。是以，由於預先使氧自由基通過之路徑的第1層34a氧化，因此該第1層34a即不易與氧自由基鍵結。藉此，便可抑制氧自由基在追加之金屬防止板34(第1層34a)失去活性。
又，對露出金屬材料之基板W進行灰化處理時，會因來自基板表面之化學反應或物理反應導致金屬原子自基板W飛散。此時，於第1實施形態之灰化裝置，配置成覆蓋基板W上方之金屬防止板34即具有高頻偏壓之對向電極 的功能。是以，飛散之金屬原子便附著堆積於金屬防止板34(第2層34b)之下面。附著該金屬原子之下面係面對與到達基板W之氧自由基之供應方向(行進方向)的相反方向。因此，因附著於金屬防止板34下面之金屬原子導致失去活性之氧自由基的量會較少。又，上述飛散之金屬原子亦會進入形成於金屬防止板34之貫通孔41。然而，由於貫通孔41係形成為既定縱橫比，因此金屬原子會附著於貫通孔41之內面，而幾乎無通過貫通孔41之金屬原子。再者，金屬防止板34之第2層34b，亦即在形成於金屬板之貫通孔41的內面露出之金屬，與附著於該處之金屬相同。是以，由基板W飛散之金屬原子即使附著於第2層34b之貫通孔41的內面，於該貫通孔41金屬露出之面積幾乎無變化。是以，即使金屬原子附著於貫通孔41內面時，與無金屬原子附著時同量之氧自由基會失去活性。因此，氧自由基失去活性量之變化與金屬原子之附著，亦即基板W之灰化處理無關，為極少量。亦即，即使進行多數片基板W之灰化處理，到達基板W之氧自由基的量亦不易變化。因此，灰化率不易經時變化，亦即可抑制處理效率之經時下降。
又，由基板W飛散之金屬原子大部分附著於金屬防止板34之下面。因此，可抑制飛散之金屬原子附著於氧自由基之通過路徑(例如，腔室1之上部內面11a、簇射板3之下面、擴散防止壁5)。其結果，可維持存在於上述路徑之金屬原子分布的均勻性。再者，即使由基板W飛散之金 屬原子不均勻附著於金屬防止板34之第2層34b的下面，由於第2層34b係與由基板W飛散之金屬原子為同一金屬，因此在第2層34b之下面金屬露出之面積幾乎不會變化。亦即，與金屬原子之附著無關，可維持存在於第2層34b下面之面方向之金屬分布的均勻性。藉此，即使進行多數片基板W之灰化處理，亦能使到達基板W之氧自由基的量於面方向均勻化。是以，可抑制灰化率之基板W面內均勻性惡化。
圖4係表示灰化率相對露出銅之基板W之處理片數之變化的圖表。圖4中，黑方點表示在第1實施形態之灰化裝置進行灰化處理時的測定結果。黑圓點表示在圖7所示之習知灰化裝置進行灰化處理時的測定結果。此外，對基板W之處理條件係設定成氧、氮、及四氟化碳之流量分別為1750sccm、250sccm、500sccm，腔室11內之壓力為100Pa，微波之功率為2500W，RF偏壓為300W，處理時間為60秒。又，此處之灰化率係相當於對1片基板之各測定點(參照圖8)之灰化率的平均值。
由圖4可知，腔室等洗淨後，對最初灰化處理之第1片基板W的灰化率，在第1實施形態之灰化裝置與習知灰化裝置實質上係大致相同。在習知灰化裝置(參照黑圓點)，由於隨著處理片數增加附著堆積於腔室1內壁之金屬會增加，因此灰化率極端降低。在習知灰化裝置，測量至第20片為止之對基板W的灰化率。然而，由該實驗結果可預測在習知灰化裝置灰化率會經時極端降低。此外，在習知灰 化裝置，對第20片基板之灰化率比對第1片基板之灰化率降低了接近約30%。
相對於此，在第1實施形態之灰化裝置(參照黑方點)，即使處理片數增加灰化率之變動亦較小，可維持高灰化率。具體而言，對使用第1實施形態之灰化裝置時之第1000片基板之灰化率，亦比對使用習知灰化裝置時之第10片基板之灰化率高。其原因在於，在第1實施形態會抑制灰化率經時降低，亦即藉由金屬防止板34可抑制處理效率之經時變化。
圖5係表示露出銅之基板W之各測定點(參照圖8)之灰化率的測定結果。圖5中，黑圓點表示藉由洗淨後之習知灰化裝置對最初灰化後之第1片基板W的測定結果。黑方點表示藉由第1實施形態之灰化裝置對灰化後之第複數片(例如第10片)基板W的測定結果。此外，圖5(a)係表示以處理條件A使基板W灰化時的測定結果。處理條件A係設定成氧、氮、及四氟化碳之流量分別為2400sccm、320sccm、480sccm，腔室11內之壓力為125Pa，微波之功率為2000W，RF偏壓為500W，處理時間為30秒。又，圖5(b)係表示以處理條件B使基板W灰化時的測定結果。處理條件B係設定成氧、及四氟化碳之流量分別為1700sccm、300sccm，腔室11內之壓力為85Pa，微波之功率為1750W，RF偏壓為0W，處理時間為30秒。
由圖5(a)、(b)可知，在處理條件A、B雙方，對第1實施形態之灰化裝置之第10片基板W之測定結果、與對 習知灰化裝置之第1片基板之測定結果，於各測定點之灰化率均無法觀察到太大變化。亦即，第1實施形態之灰化裝置即使完成複數片基板W之灰化，在各測定點亦可得到與對第1片基板之灰化率同樣之灰化率。此係表示可藉由金屬防止板34(第2層34b)來抑制因由基板W飛散之金屬原子所造成之灰化率之基板W之面內均勻性的惡化。
第1實施形態之灰化裝置具有以下之優點。
(1)於用以擴散氧自由基之簇射板31與用以裝載基板W之基板載台20之間，配置作為多孔板之金屬防止板34。該金屬防止板34具有由設於氧自由基之導入側之金屬氧化物層構成的第1層34a、及設於與基板W相對向之側並由與露出於在腔室11內灰化之基板W之金屬相同之金屬構成的第2層34b。又，於金屬防止板34形成貫通第1層34a及第2層34b之貫通孔41。因表面反應所產生之由基板W飛散之金屬會附著於金屬防止板34，而不會由金屬防止板34進入氧自由基之供應側。因此，能抑制通過金屬防止板34之氧自由基失去活性。又，與基板W相對向之金屬防止板34的第2層34b係金屬。因此，即使由基板W飛散之金屬附著於金屬防止板34，在該金屬防止板34氧自由基失去活性之量的變動較少。是以，可抑制到達基板W之氧自由基之量的經時變動。亦即，能抑制藉由氧自由基處理光阻膜時處理效率之經時降低。
又，金屬防止板34之下面係以與由基板W飛散之金屬原子相同之金屬形成。因此，即使由基板W飛散之金屬 原子已不均勻附著於金屬防止板34，亦不易產生在金屬防止板34下面之金屬分布的不均勻性。藉此，可抑制灰化率之基板W之面內均勻性的惡化。
(2)腔室11具備圍繞簇射板31並阻止氧自由基之不必要擴散之圓筒狀擴散防止壁33。金屬防止板34係安裝成可拆裝以覆蓋擴散防止壁33之下端開口部。是以，可藉由擴散防止壁33阻止因簇射板31所產生之向周邊擴散之氧自由基的不必要擴散，以將氧自由基高效率供應至基板W。
(3)金屬防止板34係配置於腔室11之上部內面11a與基板載台20之上面之間之中央的下方。是以，由基板W飛散之金屬容易附著於金屬防止板34之與基板W相對向之面。
(4)於與氧自由基導入側(圖3中之上側)相對向之金屬防止板34之面，形成有金屬氧化物層(第1層34a)。亦即，於金屬防止板34氧自由基通過之路徑之第1層34a係預先予以氧化。因此，氧自由基不易與第1層34a鍵結。是以，第1層34a可適當抑制因追加之金屬防止板34所造成之氧自由基的失去活性量的增加。
(5)金屬氧化物層係鋁之氧化物或氧化釔。因此，容易將金屬氧化物層形成於金屬防止板34。
(6)形成於金屬防止板34之貫通孔41之孔徑的縱橫比係設定成0.5以上2以下。是以，可防止金屬通過貫通孔41飛散至氧自由基之供應側。
(7)基板載台20係連接於施加高頻偏壓之高頻電源39，金屬防止板34係連接於腔室11(具體而言為擴散防止壁33)，以對該基板載台20具有對向電極之功能。是以，可使由基板W飛散之金屬原子更確實附著於金屬防止板34。
(8)金屬防止板34係藉由將在基板W露出之金屬對既定金屬板成膜所形成。是以，能易於形成金屬防止板34。
(9)金屬防止板34係藉由將金屬氧化物層積層於由在基板W露出之金屬構成之板所形成。是以，能易於形成金屬防止板34。
(第2實施形態)
以下，依據圖6說明本發明之第2實施形態。第2實施形態，在金屬防止板34之構造與上述第1實施形態相異。以下，以與第1實施形態之相異點為中心作說明。此外，第2實施形態之灰化裝置具備與圖1及圖2所示之第1實施形態之灰化裝置大致同樣之構成。
如圖6(a)所示，第2實施形態之金屬防止板34係由3層43a,43b,43c構成。與基板W相對向之第3層43b(圖6中之下側)，係與第1實施形態之第2層34b同樣地，由與在腔室11內進行灰化之基板W露出之金屬相同之金屬所形成的金屬板。第2層43a係形成於第3層43b之氧自由基導人側面之金屬氧化物層。形成於第2層43a之氧自由基導入側面之第1層43c為氟化物層(氟化膜)。該第1層43c係對第2層43a之上面施以氟化處理來成膜。該氟化處理 之方法，可舉例如使對象構件(第2層34a及第3層34b)之溫度上升，並使含有氟原子之氣體流動之方法。或者，亦可使用含有氟原子之氣體以產生氟電漿，以將對象構件設置於該電漿環境氣氛中之方法。此處，所使用之氣體可舉包含例如CF4、C2F6、C3F8、NF3、及SF6中至少一種之氣體。
又，由3層43a,43b,43c構成之金屬防止板34，與第1實施形態同樣地，具有複數個貫通孔。此外，該金屬防止板34係藉由螺桿等固定構件以可拆裝之方式安裝於擴散防止壁33之下端。
第2實施形態之灰化裝置，除了在第1實施形態可得到之(1)~(9)之優點外，亦具有以下優點。
(10)於構成金屬防止板34之氧自由基導入側之面，形成氟化物層(第1層43c)。該氟化物層具有鈍態化膜之功能。因此，與第2層43a之金屬氧化物層為露出之情況相較，金屬防止板34之上面更不容易被氧化。藉此，氧自由基更不容易與第1層43c之氟化物層鍵結。是以，可更有效抑制因追加之金屬防止板34所造成之氧自由基之失活量的增大。進而，能整體提升灰化率。
此外，上述各實施形態亦能以下述形態來實施。
．亦可省略由上述第1實施形態之圖3(a)、3(c)所示之金屬氧化物層構成之第1層34a,42a。於此情況下，藉由金屬板(第2層34b)、或成膜於鋁板(42b)之金屬膜(第3層42c)，可抑制到達基板W之氧自由基之量之經時變動。亦 即，可抑制當藉由氧自由基使光阻膜灰化時之處理效率的經時降低。
．於上述第2實施形態，以與灰化裝置不同之另一裝置來進行第1層43c之形成(氟化處理)。但不限於此，例如亦可將由第2層43a及第3層43b構成之金屬防止板34安裝於灰化裝置後，在灰化裝置內對上述金屬防止板34進行使用含有氟電漿之氟化處理。
．上述第2實施形態之金屬防止板34並不限於3層構造。例如，如圖6(b)所示，亦能以與在基板W露出之金屬相同之金屬來形成金屬板44a，以將氟化物層44b成膜於該金屬板44a之上面(氧自由基之導入側，亦即與擴散板相對向之面)。
或者，如圖6(c)所示，亦可由4層45a~45d來形成金屬防止板34。針對各層作詳述時，層(第3層)45a係設置作為既定金屬底板之鋁板。形成於第3層45a之下面(與基板W相對向之面)之層(第4層)45b，係例如藉由使與在基板W露出之金屬相同之金屬濺鍍所形成之金屬膜。形成於第3層45a之上面(氧自由基之導入側)之層(第2層)45c，係金屬氧化物。形成於第2層45c之上面之第1層45d，係藉由對第2層45c之上面施以氟化處理所形成之氟化物層。
．於上述各實施形態，灰化裝置係不限於除去形成於半導體基板W上之光阻膜，亦可除去藉由電漿或自由基可除去之其他種膜或有機材料。
．於上述各實施形態，灰化裝置亦可使用別種電漿(例如氫電漿)以取代使用氧電漿。
．於上述各實施形態，灰化裝置係不限於使用氧電漿之電漿灰化裝置，例如藉由將紫外線照射於臭氧氣體以產生氧自由基之光激發灰化裝置亦可。
．於上述各實施形態，亦可增加供應於灰化裝置之氣體種類。
1‧‧‧腔室(處理室)
2‧‧‧輸送管
3‧‧‧簇射板
4‧‧‧基板載台
5‧‧‧擴散防止壁
6‧‧‧高頻電源
7‧‧‧排氣口
11‧‧‧腔室(處理室)
11a‧‧‧上部內面
12‧‧‧輸送管
13‧‧‧電漿室
13a‧‧‧微波透過窗
14‧‧‧微波導波管
15‧‧‧磁控管
16‧‧‧微波電源
17‧‧‧氣體導入管
18a,18b,18c‧‧‧質量流量控制器
19a,19b,19c‧‧‧氣體供應源
20‧‧‧基板載台
21‧‧‧閘門
22‧‧‧真空預備室
23‧‧‧排氣口
24‧‧‧排氣管
25‧‧‧壓力控制器
26‧‧‧控制裝置
31‧‧‧簇射板(擴散板)
32‧‧‧安裝構件
33‧‧‧擴散防止壁
34‧‧‧金屬防止板
34a‧‧‧第1層
34b‧‧‧第2層
35‧‧‧緩衝空間
36‧‧‧基板導件
37‧‧‧昇降銷
38‧‧‧絕緣板
39‧‧‧高頻電源
40‧‧‧配管
41‧‧‧貫通孔
42a‧‧‧第1層
42b‧‧‧第2層
42c‧‧‧第3層
43a‧‧‧第2層
43b‧‧‧第3層
43c‧‧‧第1層
44a‧‧‧金屬板
44b‧‧‧氟化物層
45a‧‧‧第3層
45b‧‧‧第4層
45c‧‧‧第2層
45d‧‧‧第1層
C‧‧‧電容器
D‧‧‧孔徑
H‧‧‧板厚
W‧‧‧基板
圖1係第1實施形態之灰化裝置的概略構成圖。
圖2係圖1之腔室的概略截面圖。
圖3(a)係第1實施形態之金屬防止板的概略截面圖、圖3(b)係表示圖3(a)之金屬防止板之一部分的立體圖、圖3(c)係變形例之金屬防止板的概略截面圖。
圖4係表示灰化率之經時變化的說明圖。
圖5(a)、(b)係表示基板上之複數個測定點之灰化率之測定結果的圖。
圖6(a)係第2實施形態之金屬防止板的概略截面圖、圖6(b)係變形例之金屬防止板的概略截面圖、圖6(c)係變形例之金屬防止板的概略截面圖。
圖7係習知灰化裝置的概略構成圖。
圖8係表示複數個測定點之基板的俯視圖。
圖9(a)、(b)係表示圖8之各測定點之灰化深度之測定結果的說明圖。
圖10(a)、(b)係表示圖8之各測定點之灰化深度之測定結果的說明圖。
11‧‧‧腔室(處理室)
11a‧‧‧上部內面
12‧‧‧輸送管
20‧‧‧基板載台
23‧‧‧排氣口
31‧‧‧簇射板(擴散板)
32‧‧‧安裝構件
33‧‧‧擴散防止壁
34‧‧‧金屬防止板
35‧‧‧緩衝空間
36‧‧‧基板導件
37‧‧‧昇降銷
38‧‧‧絕緣板
39‧‧‧高頻電源
40‧‧‧配管
C‧‧‧電容器
W‧‧‧基板

Claims (12)

  1. 一種灰化裝置，係在處理室(11)內使包含露出金屬之基板(W)上的有機材料灰化，其特徵在於，具備：載台(20)，用以裝載該基板；擴散板(31)，係與該載台相對向設置，使供應於該處理室內之活性種擴散，並具有使該活性種通過之第1貫通孔；以及多孔板(34)，係設於該載台與該擴散板之間，具有與該基板相對向並以與該基板之該露出金屬相同之金屬形成之金屬層(34b)，且具有使該活性種通過之第2貫通孔(41)；該載台係連接於施加高頻偏壓之高頻電源(39)；該多孔板係設置為連接於該處理室之接地電極，以對該載台具有對向電極之功能。
  2. 如申請專利範圍第1項之灰化裝置，其進一步具備具有下端開口部，圍繞該擴散板以阻止該活性種之不必要擴散的圓筒狀擴散防止壁(33)；該多孔板係以可拆裝之方式安裝於該擴散防止壁，以覆蓋該下端開口部。
  3. 如申請專利範圍第1項之灰化裝置，其中，該處理室包含用以固定該擴散板之上部內面(11a)；該多孔板係位於該處理室之上部內面與該載台間之中間位置的下方。
  4. 如申請專利範圍第1項之灰化裝置，其中，該多孔板之第2貫通孔，係形成為表示該多孔板之板厚(H)與該第 2貫通孔之孔徑(D)之比的縱橫比為0.5以上2以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之灰化裝置，其中，該多孔板進一步包含與該擴散板相對向的鈍態化膜(34a)。
  6. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該多孔板，包含：金屬板(44a)，係以與該露出金屬相同之金屬形成，並具有與該基板相對向之該金屬層的功能；以及氟化物層(44b)，係形成於該金屬板，並具有與該擴散板相對向之該鈍態化膜的功能。
  7. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該多孔板，包含：金屬板(43b)，係以與該露出金屬相同之金屬形成，並具有與該基板相對向之該金屬層的功能；金屬氧化物層(43a)，係形成於該金屬板；以及氟化物層(43c)，係形成於該金屬氧化物層，並具有與該擴散板相對向之該鈍態化膜的功能。
  8. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該多孔板，包含：金屬底板(45a)；金屬膜(45b)，使用與該露出金屬相同之金屬而形成於該金屬底板，並具有與該基板相對向之該金屬層的功能；以及氟化物層(45d)，係形成於該金屬底板，並具有與該擴散板相對向之該鈍態化膜的功能。
  9. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該多孔板，包含：金屬底板(45a)；金屬膜(45b)，使用與該露出金屬相同之金屬而形成於該金屬底板，並具有與該基板相對向之該金屬層的功能；金屬氧化物層(45c)，係形成於該金屬底板；以及氟化物層(45d)，係形成於該金屬氧化物層，並具有與該擴散板相對向之該鈍態化膜的功能。
  10. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該鈍態化膜包含金屬氧化物層。
  11. 如申請專利範圍第5項之灰化裝置，其中，該多孔板，包含：金屬底板(42b)；金屬膜(42c)，使用與該露出金屬相同之金屬而形成於該金屬底板，並具有與該基板相對向之該金屬層的功能；以及金屬氧化物層(42a)，係形成於該金屬底板，並具有與該擴散板相對向之該鈍態化膜的功能。
  12. 如申請專利範圍第7、9至11項中任一項之灰化裝置，其中，該金屬氧化物層，係以鋁氧化物或氧化釔形成。
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