TWI354328B - Apparatus for treating substrates using plasma, me - Google Patents

Description

1354328 25718pif.doc 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於處理基板的裝置和方法，特別是有關 於使用電聚處理基板的裝置和方法。 【先前技術】 使用光阻(photoresist)的微影製程(碰〇gmphy pr〇cess) 是半導體製造中所必須的。総由對规感的有機高分子 或者光敏㈣與高分子的混合物製成。在光阻曝光並顯影 後’光阻圖案形成於基板上。光阻圖案用於在钱刻基板或 形成於基板上的層時將圖案轉印(transcripi)於基板上。這 =子被稱作光阻’並且使用光源在基板上形成精細圖 案的製程被稱作微影製程。 在用於將圖案轉印至基板上後，藉由灰化(ash㈣ 從基板移除光阻圖案。 200 製程中’在晶片放置於加熱至高溫(攝氏 ,00度）的加熱器卡盤(heater chuck)上時，氧電將 與光阻彼此反應，以债移险 -^ , 水 應氣體，並且可·Ϊ ί Γ Ϊ 2)用於作為反 。 TU將另一虱體與反應氣體混合以增强灰化 /人月匕 卜物ΐ ^ /知灰化製程不可避免地遇到在基板上形成氧 導致二的：殘留物的問題。由於氧化物層或殘留物會 的ri·生要t圖案，必須克服這些問題以便改進半導體器件 【發明内容】 6 UM328 25718pif.doc 、尸本發㈣針對處理餘的裝置^在—實施例中 ' 括弟產生早元(first generator unit)，配置為供 應第源氣體(first source gas)至放電空間(discharge space) 亚對供應的第—源氣體放電以便產生第-電漿(first =asma) ’第一產生單元，配置為供應第二源氣體至第一電 二的流f路徑並使用第—電㈣供應的第三源氣體放電.以 座生弟—電漿，以及處理室(Process chamber)，第-電聚 到處理室並且藉由使用第-電漿和第二電 水处匕〇耙標基板Orget substrate)裝載於處理室中。 本發日月的實施騎對—觀應電漿的方法。在一實施 二括楚供應第一源氣體至放電空間並藉由使用 供；第。::應的苐一源氣體放電以便產生第-電漿；以及 (、應弟一源氣體至第—電漿的流程路徑上並藉 電漿對供應的第二源氣體放電以便產生第二電聚。 本發明的實施例針對-種處理基板二在 =::ΐ括載至處理室内;=第= 乳脸產生的弟一電漿至處理室中；供痛、 電漿的流程路徑上；以及供練岐=體至第一 產生的第二電漿讀處絲板。第—電漿進行放電 【實施方式】 現在參照附圖更全面地描述本發明， 發明的較佳實施例。然而本發明可以藉由許；同；2 =並且不應解釋為侷限於本中請所M述的實施例 也，促供這些實施例是爲了使本公開内容詳盡且全面，並 7 1354328 25718pif.doc 可$將本發明的範圍全面地轉達給本領域熟知此項技藝 1 =圖中’爲了清晰起見’誇大了層和區域的厚度。 儘管將晶片描述爲基板的實例，但本發明並不局限於 步地’儘管針對用於剝離晶片上的光阻的灰化 =述本發明的實施例，但本發明並不局限於此並且可 以’』於凊潔製程(cleaning process)、钱刻製程(etching process) ^ 4 ® ^ f fUl(surface modification process) 所有使用電漿的製程。 圖γ會示了根據本發明的基板處理裝置i。基板處理 、且匕括晶片W裝載於其中的處理室1〇〇以及安 上的電漿供應單元200，電衆供應單元綱配置 爲向衣載於處理室100内的晶片w供應電漿。 處理室100具有形成開口的頂部、與地面平行設置的 底壁以及垂直於底壁延伸的側壁。如圖1所示，處理室10〇 ^地=便防止在處理室⑽上方產生的錢中的離子進入 处理至100，這將在下文中詳細描述。 卡盤120提供於處理室100内部，並且晶片w裝載於 卡盤120上。卡盤12〇與底壁平行地設置於其上方:卡盤 ⑽用於保持裝載的晶片w。加熱器（未圖示）可以提二 、；120的内卩以便將保持的晶片w加熱至預定的處理 溫度。 如圖1所示，卡盤12〇接地以便防止在處理室100上 方fi的電聚内的離子進入處理室100，這將在下文中詳 iJ|L 〇 8 1354328 25718pif.doc 多個排氣孔102沿卡盤120的週邊形成於處理室工㈨ 的底壁上。提供多個排氣孔1〇2以便降低處理過程 板處理裝置1的内部屋力或者將在基板處理裳置1内部】 生的反應副產品排放至處理室1〇〇的外部。排氣孔^ ^排氣線路】4G，並且處理室則内的反應副產品排放至 處理室100的外部。排氣閥門142安裝於排氣線路14〇上 以便打開並關閉排氣線路14〇。 電漿供應單元200安裝於處理室100上。電漿供應單 疋200產生用於剝離晶片w上的光阻的電漿並將産生電 黎供應到處理t 1GG 0。電漿供應單元包括雷^ 220、内，240、放電器260、擴散管道28〇以及擋板'。 内官240具有形成開口的底部、頂壁以及從頂壁向下 朝處理室100延伸的侧壁。内管24〇例如是由石英製成， 迩由内管240的頂面及側壁定義放電空間242。放電空間 242是對向外供應的源氣體進行放電以便產生電二 ]第源氣體沿下文詳細描述的第一供應線路222a供應 I放電空間242。第一源氣體由連接内管的侧壁的放 ^器260放電。在放電空間242巾，從第—源氣體產生電 水。產生的電漿經形成於其下方的開口遷移到處理室1〇〇。 卜第一流入孔244形成於内管240的頂壁，並且第一源 氣體經第一流入孔244流入放電空間242。 電漿室220包圍内管240的外側。如下文描述的，電 漿室220例如是可以使產生第一電漿和第二電漿的空間與 外界隔離，以便對隔離的空間抽真空。電漿室22〇的頂壁 1354328 25718pif.doc 對應於内管240的頂壁，侧壁對應於内管24〇的側辟。第 -貫孔222形成於電聚室22〇的頂壁以便對應第孔 244。第一供應線路222a連接第一貫孔222，並且=一源 氣體沿第一供應線路222a流動。第一閥門222b安裝於第' 一供應線路222a上以便打開並關閉第—供應線路。 第二流入孔224形成於電漿室220的下例辟。第二源 氣體，第二流入孔224_漿室22〇。第二“ 連接第二流入孔224，並且第二源氣體沿第二供應線路 224a流動。第二閥門224b安裝於第二供應線路22^上以 便打開並關閉第二供應線路224a。 第二流入孔224設置於内管240的下端部。因而，第 二源氣體經第二流入孔224供應至電漿室22〇内並供應至 第一電漿的遷移路徑上。這樣做是爲了藉由使用第一電漿 的能量從第二源氣體產生第二電漿。 第二貫孔226形成於電漿室22〇的另一側。放電器26〇 連接第二貫孔226並配置成對供應至放電空間242内的第 一源氣體放電。放電益260包括用於振盪微波的微波振盪 器（microwave 〇sdllat〇r)262以及用於傳送微波的波^ (waVeguide)264。波導264的一側連接微波振盪器加/，並 且其另一側經苐一貝孔226連接内管240。第二貫孔226 安裝於第一流入孔244附近，允許經波導264傳送的微波 對經第一流入孔244供應至放電空間242上的第—源氣體 放電’並在放電空間242上產生第一電衆。 ’只- 儘管本實施例的特徵在於藉由使用微波振盪器和 1354328 25718pif.doc 波導264麟電空間242内的第一源氣體放電，但對於 領域熟知此⑽者而言，顯而易見放電器可以由各^ 方式替代。 如圖1所不，擴散管道(diffusionduct)280連接電漿官 220的底部並且擴散管道28〇的底部連接處理室⑽的 端。由於擴散管道彻具有向上逐漸變細的橫截面，經形 f於電漿室220的底部的開σ排放至錢室22()的外部的 第-電漿和第二沿擴散管道擴散。擋板29〇安裝 於擴散管道280和處理室1〇〇之間。由於多個貫孔292形 成於擋板290上，經擴散管道28〇遷移至處理室1〇〇的下 部的第一電漿和第二電漿均勻供應至晶片w上。 在電漿所包含的成份中，主要是自由基(丘比mdical) 和離子與使用電漿的製程相關聯。自由基具有不飽和鍵 (incomplete binding)並且是電中性的。由於不飽和鍵的 存在，自由基的反應性相當高。通常，自由基與晶片W上 的材料發生化學反應以便執行此製程。然而，離子帶有負 二何以便依據預疋方向上的電位差進行加速，並與晶片w 上的材料發生化學反應以便執行此製程。 自由基和離子均包含於經擴散管道28〇在擋板29〇上 方遷移的第一電漿和第二電漿内。自由基遷移至晶片w上 方以便與晶片w上的光阻發生化學反應，同時帶有預定電 荷的離子朝晶片W加速並碰撞晶片w上的光阻而引起物 擇反應。在加速的離子碰撞光阻以外的圖案的情况下，可 能產生衝擊(Shock)以影響(attach)精細圖案。晶片w上的 1354328 25718pif.doc 圖案帶有用於下一製程的預定電荷。然而，在離子碰撞晶 片W上的圖案时’圖案的預疋電何量變化，對下一穿!程產 生影響。 …爲了克服上述缺點，擋板290如圖1所示地接地。在 擋板290上方遷移的第一電漿和第二電漿内的自由基經由 形成於擋板290上的貫孔292遷移至晶片w上方，同時其 中的離子由接地的擋板290隔離以便防止其到達晶片w。 也就是，由於只有自由基到達晶片W上，晶片w不受離 子影響。 現在參照圖2至圖3D描述基板處理方法。 晶片W裝載至處理室100内（S10)。裝載的晶片w 位於卡盤120上。如上文所討論的，加熱器（未圖示）可 以提供於卡盤120内部並配置為將晶片W加熱至處理溫 度。 第一供應線路222a上的第一閥門222b打開，並且經 第一供應線路222a將第一源氣體供應至内管内部的放電 空間242内（S20)。第一源氣體經内管240的第一流入 孔244供應至放電空間242内。 如圖3A所示’藉由使用放電器260對放電空間242 内的第一源氣體放電（S3〇)。從微波振盪器262振盪的 微波經波導264傳送至内管240的外壁。藉由傳送的微波 對放電空間242内的第一源氣體放電來從第一源氣體產生 第一電漿。 在於放電空間242内供應第一源氣體之前，放電空間 12 1354328 25718pif.doc 242必須保持在真空狀態。由於這個原因，藉由提供於處 理至100的底壁的排氣孔(exhaust h〇ie) 1〇2和排氣線路 (exhaust line)140降低放電空間242的内部壓力，同時將放 電空間242保持在真空狀態。. 如圖3B所示’產生的第一電漿在經第一流入孔244 供應的第一源氣體的流動方向上經擴散管道28〇向下遷 私。在此處，如先前所提到的，由於提供於擴散管道280

的底端的擋板290處於接地狀態，第一電漿内的自由基(圖 =以符號〇標示)經多個貫孔292遷移至晶片w上方，而 第一電漿内的離子（圖中以㊉符號標示）由擋板29〇隔離。 在晶片W上方遷移的自由基與晶片w上的絲反應以便 初步剝離光阻（S40)。

、如上文所描述的，提供第一源氣體以便在電漿狀態下 :刀步剝離晶片W。苐-源氣體可以是氧氣（〇2)或者混合 乳體。混合氣體可以是氧（〇2)和氮（NO或者氧（〇 ) 和氐叫以便增强灰化製程的效能。此外，各種氣體可2用 作第—源氣體。特別是許多種氣體可用於剝離晶片w上的 光阻’這是本領域熟知此技藝者應理解的。 如圖3C所示，第二源氣體供應至在於放電* 2 經形成於内管24㈣底部的開口向下排；； 田“水的流程路徑上（S5G)。當使㈣二閥門以 路224a時’第二源氣體經第二供應線路22: 應至弟一電漿的流程路徑上。 仏 藉由從微波吸收能量而產生的第—雷將目+ “水吳有高能量位 13 1354328 25718pif.doc 準j亚f供應至第—賴的流裎路徑上的第二源氣體藉由 與弟私水進行能量轉移的方式吸收能量。因而，從第二 源氣體產生第二電漿（S60)。 如，3D所示，產生的第二電漿在經第一流入孔244 ，應的第源氣體的流動方向上經擴散管道28G向下遷 ^ °山在此處’如先前所提到的，由於提供於擴散管道280 $ = 處於接地狀態’第二電槳中的自由基⑽中

^符號□標示）經多個貫孔292遷移至晶片w上方並且第 =電裝中的離子（圖中以符號標示）由擔板290隔離。在 晶片w上方遷移的自由基與晶片w上的光阻反應以便二 次剥離光阻和反應副產品（S70)。

如上文所描述的，第二源氣體用於在使用氧電聚剝離 W上的光阻之後剝離晶片w上的光阻或殘留物。如 士文提到的，藉由放電從第二聽體產生第二電漿並且藉 j用第—電隸除晶片w上的殘留物或類似物。第二源 乳脰可以是氟基(fluorine_based)氣體（例如，CF4或CHF3) 2具有比第-源氣體更高的反應性（例如，灰化率）二 U官本實施例的特徵在於使用氟基氣體 項技藝者顯而易見可以使用多種其他氣體。 j u 沾闽=而，甚至少量的附加第二源氣體都可以使晶片WJ 2木變形或受到影響並在電⑽產生過程中使產生電1 室損壞。因而，對第二源氣體進行間接放電。7 如下文關述的，對第二源氣體進行間接放電有兩布 原因 25718pif.doc 第二^體260對反應性高於第一源氣體的 有相當高的义Ϊ放，藉由直接放電產生的第二電漿具 晶片^上的如果該相當高的能量供應至晶片w上， 氣體間接放蕾時案1能變形或受到影響。然而，當對第二·源 於直接放嘗5，藉由間接放電產生的第二電漿的能量低 能量。因而，對圖案的影響減小。 -源氣體^在=料成的内管⑽内對反應性高於第 爲了解直接放電時，内㈣可能損壞。 間接放電來產裝在内管240的外部對第二源氣體 的狀示使用習知基板處理裝置處理曰片W之德 知電子顯微鏡（SEM) ” 日日片W之後 =根據本發明的基板處理裝置處理而圖4B是顯示 的SEJV[照片。 日曰片W之後的狀態 如上文所描述的，藉由直接 相虽高的能量。因而，者 度生的第二電衆具有 猎由間接放電產生的第 回八所綠不的。然 便防止晶>5 w卜从 電水具有相對較低的沪景以 根據L明=案變形或受到影響。 離。，抑制了 ^上可以有效地被剝 仏管結合附圖中緣示的本發 j内管的損壞。 月，但不局限於此。本 X 〇 Λ施例描述了本發 脫離本發明的範圍及者顯而易見在* 進行各種替換、修 1354328 25718pif.doc 改以及變化。 【圖式簡單說明】 圖1是根據本發明的基板處理裝置的示音圖。 * 圖2是_滅本购絲板處理方法ϋ程圖。 ; 沾_ 至圖3D是根據本發明的基板處理方法的流程 的不思圖。 &圖4A是顯示使用習知基板處理裝置處理基板之後的 φ 狀態的掃目苗電子顯微鏡（SEM)照片，而圖犯是使用根 據本發明的基板處理裝置處理基板之後的基板sem照片。 【主要元件符號說明】 1 :基板處理裝置 100 :處理室 102 I排氣孔 120 :卡盤 140 :排氣線路 142 =排氣閥門 • 200;電漿供應單元 220 :電漿室 222:第一貫孔 222a :第一供應線路 222b :第一閥門 224 :第二流入孔 224a :第二供應線路 224b :第二閥門 16 1354328 25718pif.doc 226 :第二貫孔 240 :内管 242 :放電空間 244 :第一流入孔 260 :放電 262 :微波振盪器 264 :波導 280 :擴散管道 290 :擋板 292 :貫孔 W :晶片

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Claims (1)

1. 25718pifl 修正日期:100年7月20日 爲第96137826號中文專fij範圍無劃線修正本 十、申請專利範圍： 1.一種處理基板的裝置，包括： 氣體至放電空=對:ί應氣供，第-源 一電漿； 弟源軋體放電以便產生第 第二產生單元，位於該電漿室中、配置 氣體至該第—電㈣流程路徑上並藉由使用ί第 該供應的第二源氣體放電以便產生m;以及水、 標基板裝餅魏理㈣，絲和料處理的乾 道的電❹柯纽室―擴散管 ㈣項所述之處理基板的裝置，其 ^内置於該電漿室—側並配置狀義於其中産生 該第一電漿的該放電空間； 接該内管並配置爲對該放電空間内的該第 一源虱體放電；以及 第-供應線路’連接該崎魏置爲將該第一源氣體 供應至該放電空間。 3=申請專利範圍第2項所述之處理基板的裝置其 §X 一産生單元提供於該内管和該處理室之間，並包括 配置爲將該第二源氣體供應至該第—電漿的流程路徑上的 18 1354328 25718pifl 修正日期:100年7月20曰 爲第9613脳號巾文專赚目冑自線修正# 第二供應線路。 ㈣細裝置，其 體的第二源氣體的氣雜供應反應性高於該第一源氣 中4=2範圍第4項所述之處理基板的裝置’其 中該乱體供應線路配置為供應氟基氣體。 中：氟7氣=範圍第5項所述之處理基板的裝置，其 中該氟基讀包括印和CHF3中的至少一種。 包括7:.如申請專利範圍第2項所述之處理基板的裝置，更 數個S。’提供於該電衆室和該處理室之間，其中形成多 中該^申接f圍第7項所述之處理基板的裝置，其 中該9第2項所述之處理基板的裝置，其 10如配置為供應氧氣的氧供應線路。 其 應至該處理室内/和该第一電聚藉由向下運動的方法供 用於專利範圍第1項所述之處理基板的裝置，適 : ^至中並藉由使用放電器對該 19 257l8pifl 修正日期:100年7月20曰 爲笫96137826號中文專利範圍無割線修正本 供應的第一源氣體放電以便產生第一電漿； 供應第二源氣體至該電漿室中該第一電聚 上並藉由使用該第一 电罙的抓私路傻 產生第二電漿；以及 电乂煲 供應該第-電漿及該第二電漿到—處理室， …其中擴散管道提供於該電漿室和該處理室之間，該擴散管 =的橫截©向上逐漸變細，使得該第—電漿和、 該擴散管道擴散。 求/口 申請專職圍第12項所述之供應的方法， =遠第二源氣體供應至從該放電空晴出的 的流程路徑上。 14.如巾請專纖圍第12項崎之供應錢的方法， 、中該第二源氣體的反應性高於該第—源氣體。 15·如U利！&圍第12項所述之供應錢的方法， 由形成於擋板上❹個貫孔供應該第—電梁和該第 〜電聚。 复由=^4專鄕㈣15項所叙供應電漿的方法， =中=板躺並域由使_擋板職 第二電漿内的離子。 17.一種處理基板的方法，該方法包括： 將基板裝載至處理室内； 將於電漿至中從第—源氣體產生的—應至 該處理室内； 將第二源氣體供應至該電漿室中該第一電漿的流裎路 20 1354328 25718pifl 爲第96B7826號中文專利範圍無劃線修正本 徑上；以及 藉由使用該第一 該基板， 其中擴散管道提供於該電漿室和該處理室之間，該擴散 、的減面向上逐漸變細，使得該第—電漿和該第 該擴散管道擴散。 18.如申請補範圍第17項所述之處絲板的方法， 二中藉由使用放電器對供應至放電空_該第—源氣 電來產生該第一電毁。 19.如申專利範圍第18項所述之處理基板的方法， ，、中該第二源氣體供應至從該放電空間排出至該處理 該第一電漿的流程路徑上。 2〇.如申明專利範圍第17項所述之處理基板的方法， /一、中經由形成於擋板上的多個貫孔供應該第一電漿和該第 二電漿。 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之處理基板的方法， =中該擋板接地並且藉由錢職板過_第—電聚和該 第二電漿内的離子。 °Λ j 修正日期:1〇〇年7月20日 電漿進行放電供應第二電漿以便處理 22. 如申請專利範圍第17項所述之處理基板的方法， 其中該第二源氣體的反應性高於該第一源氣體。 23. 如申請專利範圍第22項所述對處理基板的方法， 其中該第二源氣體包括氟基氣體。 24. 如申請專利範圍第23項所述之處理基板的方法， 其中該氟基氣體包括CF4和CHF3中的至少一種。 21 1354328 25718pifl 修正日期:1〇〇年7月20日 爲第96137826號中文專利範圍無劃線修正本 25. 如申請專利範圍第17項所述之處理基板的方法， 其中藉由向下運動的方法將該第一電漿和該第二電漿供應 至該處理室内。 26. 如申請專利範圍第17項所述之處理基板的方法， 適用於灰化製程。 22