KR100587630B1 - 이온 주입기의 실리콘-코팅된 표면을 세척하는 시스템과 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 코팅된 표면, 예를 들어, 이온 주입기(10)의 내부로부터 실리콘(98)의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 (ⅰ) 적어도 부분적으로 불소와 같은 반응성 가스로 구성된 가스 소스(80); (ⅱ) 상기 소스 가스를 해리된 반응성 가스 원자를 포함하는 플라즈마로 변환시키고 해리된 반응성 가스 원자를 실리콘 코팅 표면으로 지향시키는, 실리콘 코팅된 표면 부근에 위치된, 무선 주파수(RF) 플라즈마 소스와 같은 해리 장치(70)를 포함한다. 제어 시스템(102)은 (ⅰ) 해리 장치에 공급되는 전력량과 소스 가스 흐름율, 및 (ⅱ) 플라즈마에 대한 실리콘 코팅 표면의 노출 시간을 제어함으로써 표면으로부터 실리콘(98)의 제거율을 결정한다. 본 발명은 특히, 이온 주입기의 웨이퍼-지지 디스크(40)로부부터 실리콘의 오염층을 제거하는데 유용하고, 상기 실리콘 코팅 표면은 플라즈마 강화된 물리적 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 상기 표면상에 실리콘의 층(98)을 도포함으로써 형성된다.
플라즈마, 오염물, 불소, 불활성 가스, 반응 부산물

Description

이온 주입기의 실리콘-코팅된 표면을 세척하는 시스템과 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CLEANING SILICON-COATED SURFACES IN AN ION IMPLANTER}
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 스트립핑 장치의 한 실시예가 통합되어 있는 이온 주입 시스템의 단면도.
도 2는 선 2-2를 따라 취해진 도 1의 이온 주입기의 웨이퍼 지지 디스크의 평면도.
도 3은 선 3-3을 따라 취해진 도 2의 지지 디스크의 단면도.
도 4는 본 발명을 사용하여 달성된 실리콘 제거를 시간의 함수로서 나타낸 그래프도.
본 발명은 일반적으로 이온 주입기의 분야에 관한 것이며, 특히 이온 주입기의 실리콘 코팅된 표면을 세척하는 개선된 시스템과 방법에 관한 것이다.
이온 주입은 집적회로의 대량 제조시에 반도체를 불순물로 도핑하기 위한 업계에서 선호하는 기술이 되었다. 이온 선량과 이온 에너지는 주입 단계를 규정하는데 사용되는 가장 중요한 두 가지 변수이다. 이온 선량은 소정의 반도체 재료에 대한 주입 이온의 농도에 관련된다. 전형적으로, 높은 선량 주입에 (일반적으로 10 밀리암페어(mA) 이온빔 전류보다 큰) 고전류 주입기가 사용되는 반면, 낮은 선량의 인가에는 (일반적으로 약 1mA 빔 전류까지 일 수 있는) 중간 전류 주입기가 사용된다.
이온 에너지는 반도체 장치에서 접합 깊이를 제어하는데 사용되는 주요 변수이다. 이온빔을 구성하는 이온의 에너지 레벨은 주입된 이온의 깊이 정도를 결정한다. 반도체 장치에서 역행 웰(retrograde well)을 형성하는데 사용되는 고에너지 공정은 수백만 전자볼트(MeV)까지의 주입을 필요로 하는 한편, 얕은 접합(shallow junction)은 1천 전자볼트(1 KeV)보다 낮은 초저 에너지(ULE)만을 필요로 할 수 있다.
전형적인 이온 주입기는 세 개의 섹션 또는 서브시스템: (i) 이온빔을 출력하는 이온 소스, (ii) 이온빔을 질량 분석하는 질량 분석 자석을 포함하는 빔 라인, (iii) 이온빔이 주입될 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 수용하는 목표 챔버를 포함한다. 이온 주입기의 이온 소스는 전형적으로 그 성분이 원하는 도펀트 원소인 소스 가스를 소스 챔버 내에서 이온화시키고 상기 이온화된 소스 가스를 이온빔의 형태로 추출함으로써 이온빔을 생성한다.
빔라인을 따라서 그리고 목표 챔버 내에 위치된 이온 주입기의 내부 부품은 연속된 작동 과정 동안에, 오염될 수 있다. 고전류 이온 주입기에서, 예를 들어, 목표 웨이퍼는 목표 챔버 내의 알루미늄 디스크의 주변에 위치한다. 상기 디스크는 정지 이온빔을 통과하여 회전되고 이동되어 빔이 웨이퍼의 전체 표면에 이온을 주입하도록 한다. 결과적으로, 웨이퍼에 의해 커버되지 않는 부분에 도펀트 원소가 주입되는데, 이것은 두 가지 이유로 인해, 문제가 될 수 있다.
첫째, 이온 주입기가 다양한 공정 방법을 사용하여 작동되기 때문에, 상이한 형태의 소스 가스가 소스에서 활성화되어, 원하는 종의 도펀트 이온을 포함하는 이온빔을 얻도록 한다. 그러나, 목표 디스크(또는 다른 빔라인 부품)가 이전 공정 방법(예를 들어, 인을 수반하는 방법) 동안에 종의 주입에 의해 오염되는 경우, 후속 공정 방법(예를 들어, 비소를 수반하는 방법)은 이러한 교차-오염(cross-contamination)에 의해 악영향을 받을 수 있다. 둘째, 특정 공정 방법에 대하여, 이온 빔이 디스크 표면과 충돌하여 디스크 재료의 스퍼터링을 초래하는 경우, 알루미늄 오염은 문제점을 나타낼 수 있다.
디스크 표면 재료 스퍼터링의 문제에 대한 공지된 해결책은 디스크를 실리콘으로 코팅하는 것이다. 그러나, 코팅된 디스크는 디스크 상의 실리콘층에 활성화되고 있는 특정 종이 주입되기 때문에 교차-오염이라는 문제점을 여전히 나타낸다. 따라서, 본 발명의 목적은 표면에서부터 오염물을 제거하기 위해 표면을 세척하는 시스템과 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이온 주입기 또는 다른 진공 처리 장비 내의 부품의 표면을 세척하는데 사용하는 이와 같은 시스템과 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이온 주입기 목표 디스크를 세척하는 이와 같은 시스템과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 실리콘 코팅된 표면, 예를 들어, 이온 주입기의 내부로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑(stripping)하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은 (ⅰ) 적어도 부분적으로 불소와 같은 반응성 가스로 구성된 가스 소스; 및 (ⅱ) 소스 가스를 해리된 반응성 가스 원자의 플라즈마로 변환시키고, 상기 플라즈마 내의 해리된 반응성 가스 원자를 스트립핑될 실리콘 코팅 표면으로 지향시키는, 실리콘 코팅 표면 근처에 위치한, 무선 주파수(RF)로 전력을 공급받는 플라즈마 소스와 같은 해리 장치를 포함한다. 제어 시스템은 (ⅰ) 해리 장치에 공급되는 전력량과 소스 가스 흐름율을 제어하고, (ⅱ) 플라즈마에 실리콘 코팅 표면을 노출시키는 시간을 제어함으로써, 상기 표면에서부터 실리콘의 제거율을 결정한다. 본 발명은 특히, 이온 주입기 내의 웨이퍼 지지-디스크로부터 실리콘의 오염된 층을 제거하는데 유용하며, 여기서 상기 실리콘 코팅 표면은 플라즈마 강화된 물리적 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 표면상에 실리콘층을 도포함으로써 형성된다.
도면을 참조하여 보면, 도 1은 이온 소스(12), 질량 분석 자석(14), 빔라인 어셈블리(16) 및 목표 또는 말단 스테이션(end station)(18)을 포함하는 이온 주입기(10)를 개시한다. 본 발명의 하나의 애플리케이션은 도 1에 도시된 바와 같은 저에너지 주입기이며, 여기서 빔라인 어셈블리(16)는 빔 전파(propagation) 동안에 저에너지 빔이 팽창하는 경향(즉, Ablow-up
Figure 112006003569711-pat00001
)으로 인해 비교적 짧다.
이온 소스(12)는 플라즈마 챔버(22)를 규정하는 하우징(20)과 이온 추출기 어셈블리(24)를 포함한다. 빔라인 어셈블리(16)는 진공펌프(28)에 의해 진공이 되고 또한 종단 개구(30), 분해 개구(32), 및 플래그 패러데이(34)를 포함하는 분해 하우징(26); 및 전자 샤워(electron shower)(38)를 포함하는 (ii) 빔 중화기(36)를 포함하는데, 상기 부품들 중 어느 것도 본 발명의 일부를 구성하지 않는다. 빔 중화기(36)의 아래에는 처리될 웨이퍼(W)가 장착되는 디스크형 웨이퍼 지지 디스크(40)를 포함하는 말단 스테이션(18)이 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 웨이퍼는 이온빔이 주입될 수 있는 임의의 형태의 기판을 포함할 것이다.
이온화 가능한 도펀트 가스에 에너지가 부여되어 플라즈마 챔버(22) 내에서 이온이 생성된다. 소스에 의해 음이온이 생성되는 시스템에 본 발명을 적용할 수 있을지라도, 일반적으로 양이온이 생성된다. 상기 양이온은 다수의 전극(42)을 포함하는 이온 추출기 어셈블리(24)에 의해 플라즈마 챔버(22) 내의 슬릿을 통해 추출된다. 따라서, 이온 추출기 어셈블리는 추출 개구 플레이트(46)를 통해 플라즈마 챔버로부터 양이온의 빔(44)을 추출하여, 질량 분석 자석(14)을 향해 추출한 이온을 가속하는 기능을 한다.
질량 분석 자석(14)은 적절한 전하-대-질량비의 이온만을 빔라인 어셈블리(16)로 통과시키는 기능을 한다. 질량 분석 자석(14)은 소스(12)에 연결된 알루미늄 빔 가이드(50)에 의해 규정되는 만곡된 빔 경로(48)를 포함하고, 질량 분석 자석의 진공은 진공 펌프(28 및 54)에 의해 제공된다. 상기 경로를 따라 전파하는 이온빔(44)은 질량 분석 자석(14)에 의해 생성된 자기장의 영향을 받는다.
상기 자기장은 이온빔(44)이 만곡된 빔경로(48)를 따라, 이온 소스(12) 부근의 제1 또는 유입 궤도(56)에서부터 분해 하우징(26) 부근의 제2 또는 유출 궤도 (58)로 이동하도록 한다. 부적절한 전하-대-질량비를 가지는 이온으로 구성된 빔(44)의 부분(44' 및 44'')은 만곡된 궤도로부터 떨어져 그리고 알루미늄 빔 가이드(50)의 벽 내로 편향된다. 이러한 방식으로, 자석(14)은 원하는 전하-대-질량비를 가지는 빔(44) 내의 이러한 이온만을 빔라인 어셈블리(16)로 통과시킨다.
말단 스테이션(18)의 웨이퍼 지지 디스크(40)는 모터(62)에 의해 회전된다. 자신 위에 장착된 웨이퍼(W)를 가지는 디스크형 지지 디스크(40)는 모터(62)에 의해 일정한 각속도로 회전하고, 지지 디스크(40)는 모터(64)와 엄지 나사(lead screw)(도시되지 않음)에 의해 수직으로(도 1이 도시된 지면 내외로) 이동한다. 이와 같이, 웨이퍼의 전체 표면은 소정의 시간에 웨이퍼의 작은 부분만을 커버하는 정지 빔에 의해 주입될 수 있다. 디스크(40) 및 그 위에 위치한 웨이퍼는 공정 챔버 하우징(66) 내에 수용되고, 하우징의 내부 챔버(67)는 러핑 펌프(roughing pump)(68)에 의해 진공이 된다.
웨이퍼 지지 디스크(40)는 알루미늄으로 제조되고, 주입 공정 동안에 알루미늄 스퍼터링을 방지하기 위해 실리콘으로 코팅된다(도 2 및 도 3 참조). 본 발명은 층 내로 주입될 수 있는 임의의 오염물을 제거하기 위해 디스크로부터 실리콘의 한정된 층을 제어 가능하게 스트립핑하는 해리 장치(70)의 형태로 구현된다. 본원에 사용되는 바와 같이, "부식(erode)", "세척(clean)", 제거(remove)" 및 "스트립(strip)"이라는 용어는 모두 웨이퍼 지지 디스크(40)로부터 실리콘의 선택적인 제거에 관한 것이다.
해리 장치(70)는 개구(73)의 위치에서, 볼트 또는 다른 표준 조임쇠를 사용하여 공정 챔버 하우징(66)에 장착되는 하우징(72)을 포함한다. 하우징(72)의 내부는 에너지화 소자(76)에 의해 전력을 공급받는 해리 챔버(74)를 제공한다. 챔버(74) 내측을 도시하지 않았을지라도, 에너지화 소자(76)는 챔버(74)의 외측에 위치하여, 해리가 발생하는 챔버 내로 에너지를 지향시킬 수 있다. 해리 장치(70)는 또한 해리된 반응성 가스 원자를 챔버(74) 내측으로부터 지지 디스크(40)로 지향시키는 노즐(78)을 포함한다. 스트립핑 가스 소스(80)는 콘딧(82)과 하우징 입구(84)를 통해 하우징(72)에 연결된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지 디스크(40)는 일반적으로, 이 경우에, 웨이퍼(W)가 수용될 수 있는 13개의 약간 양각된 디스크 받침대(86)를 가지는 알루미늄으로 구성된 원형의 요소이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 디스크 위에 웨이퍼(W)가 위치되어 있지 않다. 클램핑 핀(clamping pin)(88)과 스톱(stop)(90)은 디스크 위에 웨이퍼를 확실히 위치시킨다. 디스크 전류 슬롯(92)은 디스크를 통과하는 이온빔의 일부가 분석되도록 하고, 전하 센서(94)는 웨이퍼 전하에 관한 정보를 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 디스크(40)는 실리콘 층(98)으로 코팅된다. 웨이퍼가 위치되는 받침대(86), 및 인접 받침대들 사이 및 인접 받침대 주위의 디스크의 부분(100)을 제외하고는, 실리콘은 전체 디스크(40)를 커버한다. 실리콘 층(98)은 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 도포된다. Massachusetts, Burlington의 Surmet 사는 이와 같은 PECVD 실리콘 코팅을 제공하는 회사이다. 예측할 수 없는 에칭 특성을 가지는, 높은 입상(granular) 표면을 제공하는 실리콘의 플라즈마 또는 플래임(flame) 스프레이 도포와 반대되는 바와 같이, 실리콘의 PECVD 도포는 예측가능한 에칭율을 나타내는 균질하고, 균일한 표면 그레인 구조를 제공한다. 바람직하게도, 예측 가능한 실리콘 제거의 균일성과 반복성을 제공하기 위해, 그레인 크기는 Ra = 0.1 - 0.4 미크론(㎛)의 표면 마무리를 제공하도록 충분히 작고 충분히 높은 밀도를 가진다.
약 25미크론의 깊이를 가지는 층이 디스크(40)의 표면상에 증착되도록 실리콘 코팅이 도포된다. 이와 같은 깊이는 선택된 깊이의 층이 본 발명의 시스템과 공정을 사용하여 규칙적인 동작 주기에 균일하게 제거(에칭)되는 것을 예상하여, 디스크(40) 상에 증착될 수 있는 것보다 상당히 깊다.
주입 동안에, 받침대(86) 위에 설치된 웨이퍼(W), 및 인접 받침대들 간 및 인접 받침대들 주위의 디스크의 부분(100) 둘 모두는 도펀트 이온으로 주입된다. 웨이퍼 장소 외측의, 디스크(40)의 부분(100) 내에 주입된 이온은 후속 주입에서 오염 문제를 나타낼 수 있다.
주입된 이온이 약 1000 옹스트롬(Å) 또는 0.1 미크론(㎛) 까지의 깊이로 디스크의 부분(100) 내로 주입된다는 것이 판명되었다. 그러나, 단지 약 500 Å(0.05 ㎛)의 실리콘층을 제거함으로써, 주입된 종의 대부분이 디스크(40)로부터 제거된다는 것이 또한 판명되었다. 실리콘 층(98)이 약 25 미크론(일반적으로 18 - 35 미크론의 범위 내)의 원래 두께를 가지기 때문에, 이론적으로 디스크(40)는 전체 실리콘 층(98)이 에칭되어 제거되기 전에, 500회까지 스트립핑/에칭될 수 있다.
해리 장치(70)에서 사용되는 바람직한 스트립핑/세척/에칭제는 여러 방식 중 어느 하나로 얻을 수 있는 자유 염소(free chlorine), 또는 바람직하게는 자유 불소(free fluorine)이다. 예를 들어, 불소는 NF3 CF4, 또는 C2F6와 같은 상업적으로 입수할 수 있는 가스에서 발견될 수 있다. 증가된 황오염 가능성으로 인해 보다 덜 바람직할지라도, SF6를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이와 같은 형태에서, 작은 처리 어려움을 제공할지라도m F2는 또 다른 가능한 불소 소스이다.
바람직한 실시예에서, 불소함유 가스는 소스 또는 탱크(80)에 저장되어, 콘딧(82) 및 하우징 입구(84)를 통해 해리 챔버(74) 내로 도입되는 비-반응성 가스이다. 예를 들어, 에너지화 소자(76)는 마이크로파 소스 또는 무선 주파수(RF) 소스, 또는 전기적 가열 필라멘트에 의해 전력을 공급받는 안테나일 수 있다. 마이크로파 소스의 전형적인 동작 범위는 2.45 기가헤르츠(㎓) 정도이고, RF소스의 경우는 13.56(㎒) 정도이고, 가열 필라멘트의 경우는 2000℃ 내지 3000℃ 정도이다.
모든 경우에서, 에너지화 소자(76)는, 불소와 같은 반응성 종 성분을 포함하는 소스 가스에 에너지를 제공하여, 해리된 반응성 원자 불소 기의 플라즈마 또는 다른 공급물을 생성한다. 노즐(78)은 에칭될 디스크(40)로 통로를 제공한다. 불소함유 가스가 반응성 원자 불소 기로 해리되면, 플라즈마 내의 반응성 원자 불소 기는 노즐(78)에 의해 실리콘 층(98)으로 지향될 수 있다.
오염되지 않은 디스크(40)의 웨이퍼-지지부가 세척되지 않도록 모조 웨이퍼(DW)가 받침대(86) 위에 설치된다. 그러므로, 받침대(86) 간과 받침대 주위의 디스크의 부분(100)만이 실리콘 스트립 공정을 겪게 된다. 디스크(40)는 회전하고 수직으로 이동하여 부분(100)들 전체가 플라즈마 내의 반응성 원자 종에 노출되어 실리콘 스트립핑이 실행되도록 한다.
실리콘의 제어된 제거를 위한 메커니즘은 세 단계 공정: (i) 반응성 원자 불소 기의 실리콘 표면 내로 또는 표면상으로의 흡수(adsorption); (ii) 휘발성 반응 부산물을 형성하도록 하는 반응성 원자 불소 기와의 실리콘의 표면 반응; 및 (iii) 이러한 반응 부산물을 가스 상태로의 분해로 간주되고 있다. 이외에, 반응 부산물은 휘발성이고 또한 가스 상태이기 때문에, 진공 펌프(68)에 의해 공정 챔버(67)로부터 지속적으로 제거된다.
자유 비-이온화 불소 원자는 스트립핑되는 실리콘 층(98)의 부분(100)과 가장 잘 반응하는 것이 발견되었다. F2, 와 F+ 및 F- 이온은 가장 덜 반응하는 것이 발견되었다. 반응성 불소 원자가 실리콘층을 에칭하는 방법과 비율은 여러 동작 파라미터를 모니터하여 제어함으로써 신중히 제어될 수 있다. 먼저, 탱크(80)로부터 해리 챔버(74)로의 가스 흐름율이 반응성 불소 기로 해리되는데 이용 가능한 소스 가스의 양을 결정하기 위해 제어될 수 있다. 가스 흐름율은 일반적으로 공정 챔버(67) 내의 압력을 결정하게 되는데, 그 이유는 진공 펌프(68)의 속도와 공정 챔버(67)의 체적이 고정된 채 유지되기 때문이다.
다른 요인은 실리콘 에칭의 방법과 비율을 결정한다. 예를 들어, 챔버(74) 내로 도입된 가스는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스로 희석되어, 해리에 이용 가능한 불소의 양을 감소시킨다. 다음에, 에너지화 소자(76)에 인가된 전력은 해리의 비율을 결정하도록 제어할 수 있다. 불소 함유 가스에 부여된 에너지의 형태(예를 들어, 마이크로파, RF 또는 열)에 기초하여, 플라즈마 생성 또는 소스 가스 해리 방식은 에너지화 소자에 인가된 전력에 관련된다. 이외에, 실리콘 층(98)이 반응성 불소 원자에 노출되는 지속시간이 제어될 수 있다. 이 노출 시간과 관련하여, 디스크(40)의 회전 및 이동 속도가 제어 가능하게 변화될 수 있다.
반응성 불소 원자에 의해 에칭되는 실리콘의 전체 양 또는 깊이뿐만 아니라, 실리콘 층(98)의 에칭율을 정확히 제어하기 위해 이러한 파라미터들 중 일부 또는 전체를 모니터하여 제어하는데 종합 제어 시스템(102) 또는 개별적인 제어시스템이 사용될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 희석되지 않은 설퍼 헥사플루오라이드 (sulfur hexafluoride)(SF6)가 분당 5.5 표준 리터의 속도(slm)로 탱크(80)에서 해리 챔버(74)로 흐르고, 마이크로파 에너지화 소자(76)는 2 킬로와트(kW)의 전력레벨로 동작되고, 디스크(40)의 실리콘 코팅 층(98)은 60초 동안, 마이크로파로 생성된 플라즈마에 노출되었다.
도 4는 디스크(40)로부터 실리콘 제거의 결과를 도시한다. 60초의 말미에, 제거된 재료 내에 포함된 임의의 오염물(예를 들어, 인(phosphorous))을 따라, 0.9㎛의 실리콘이 디스크로부터 제거되었다. 40초 이후에, 0.6㎛의 실리콘이 제거되었다. 실리콘 제거율이 시간에 걸쳐 일정하기 때문에, 대략 3.33초에 0.05㎛(500Å)의 실리콘이 제거될 수 있다는 것을 추정할 수 있다. 이 추정은 다음 식을 근거한다.
제거된 두께(TR) = 0.015 ×시간(초)
상기 노출 시간은 디스크(40)의 표면상에 약 1 평방 인치의 면적과 관련되어, 세척될 전체 면적에 대한 전체 노출 시간은 세척할 전체 면적을 곱함으로써 발견될 수 있다. 물론, 실리콘 제거율은 상술된 다양한 요인에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 사용할 수 있는 한 형태의 해리 장치(70)는 Massachusetts, Woburn의 Applied Science and Technology 사의 등록 상표인 상표명 Astexⓡ 하에서, AstronTM 모델로서 판매되는 무선 주파수(RF) 플라즈마 발생기이다. 이와 같은 플라즈마 발생기는 상기 데이터에 표시된 것보다 높은 전력 레벨(예를 들어, 3kW)로 동작할 수 있을지라도, 전형적으로 낮은 흐름율(그래서 저압)에서 동작한다.
공정 챔버 하우징(66) 내에서 디스크의 표면에서 존재하는 가스의 성분을 모니터하는데 광방출 분광(OES) 시스템이 사용될 수 있다. 예를 들어, 인 오염물이 디스크로부터 제거되어야 할 실리콘 층(98)의 일부에 존재한다면, 생성되는 반응 부산물은 인 불화물의 종류가 될 것이다(예를 들어, PF, PF2 또는 PF3). 모니터링 공정의 어떤 지점에서, 인 불화물의 양이 사라지게 되는데, 이는 인 오염물 대부분이 실리콘 층(98)으로부터 제거되었다는 것을 나타낸다. 이러한 방법으로, 세척 공정은 시간과 실리콘 둘 다를 소모할 수 있는 불필요하게 많은 양의 실리콘이 제거되지 않도록 최적화될 수 있다.
따라서, 실리콘 코팅된 표면의 선택적이고 제어된 에칭을 위한 방법 및 시스템의 바람직할 실시예가 설명되었다. 그러나, 상기 설명을 명심하면, 이러한 설명은 단지 예로서 이루어졌고, 본 발명은 본원에 설명된 소정의 실시예에 국한되지 않고, 다음의 청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 다양한 재구성, 수정 및 대안이 구현될 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (20)

  1. 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘(98)의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템으로서,
    (ⅰ) 적어도 부분적으로 반응성 가스로 구성된 가스 소스(80); 및
    (ⅱ) 상기 소스 가스를 해리된 반응성 가스 원자를 포함하는 플라즈마로 변환시키기 위하여 실리콘 코팅된 표면 근처에 위치하며, 가스-플라즈마 변환이 발생하는 해리 챔버(74) 내로 에너지를 지향시키는 에너지화 소자(76); 및 상기 플라즈마 내의 해리된 반응성 가스 원자를 실리콘 코팅된 표면으로 지향시키는 노즐(78)을 포함하는 해리 장치(70)를 포함하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, (ⅰ) 상기 해리 챔버(74) 내로의 소스 가스의 흐름율; (ⅱ) 상기 가스-대-플라즈마 변환의 비율을 제어하도록 상기 에너지화 소자(76)에 공급되는 전력; 및 (ⅲ) 상기 반응성 가스 원자에 대한 실리콘 코팅된 표면의 노출 지속시간을 제어함으로써 상기 표면으로부터 상기 실리콘(98)의 제거율을 결정하는 제어 시스템(102)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실리콘 코팅 표면은 진공 처리 장비(10)의 단편의 내부를 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반응성 가스 원자는 불소 원자인 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 실리콘 코팅된 표면은 플라즈마 강화된 물리적 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 상기 표면상에 실리콘(98) 층을 도포함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 코팅된 표면은 18 - 35미크론(㎛)의 범위 내의 두께를 가지는 실리콘의 층(98)을 도포함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 코팅된 표면은 이온 주입기(10)의 내부를 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이온 주입기의 내부는 웨이퍼-지지 디스크(40)인 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템(102)은 상기 반응성 가스 원자에 대한 실리콘 코팅된 표면의 노출 지속시간을 제어하도록 상기 웨이퍼-지지 디스크(40)를 상기 노즐(78)을 통과하여 회전시키고 수직으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 해리 장치(70)는 무선 주파수(RF) 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 시스템.
  11. 진공 챔버(67) 내의 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘(98)의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법으로서,
    (ⅰ) 적어도 부분적으로 반응성 가스로 구성된 가스의 소스(80)를 제공하는 단계;
    (ⅱ) 해리 챔버(74) 내에서, 에너지화 소자(76)로부터의 에너지를 사용함으로써 상기 소스 가스를 해리된 반응성 가스 원자를 포함하는 플라즈마로 변환시키는 단계;
    (ⅲ) 상기 플라즈마 내의 상기 해리된 반응성 가스 원자의 흐름을 실리콘 코팅 표면으로 지향시키는 단계;
    (ⅳ) 상기 해리된 반응성 가스 원자를 실리콘 표면 내로 또는 표면상으로 흡수하는 단계;
    (ⅴ) 휘발성 반응 부산물을 형성하도록 상기 실리콘의 표면을 상기 해리된 반응성 가스 원자와 반응시키는 단계; 및
    (ⅵ) 상기 휘발성 반응 부산물을 가스 상태로 분해하는 단계를 포함하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 펌프(68)로 상기 챔버를 진공으로 만듦으로써 상기 진공 챔버(67)로부터 가스 상태의 상기 반응 부산물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반응성 가스 원자는 불소 원자인 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가스의 소스(80)를 불활성 가스로 희석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 대략 500Å(0.05㎛)의 실리콘이 상기 표면으로부터 스트립핑되는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, (ⅰ) 상기 해리 챔버(74) 내로의 소스 가스의 흐름율; (ⅱ) 상기 가스-대-플라즈마 변환의 비율을 제어하도록 상기 에너지화 소자(76)에 공급되는 전력; 및 (ⅲ) 상기 반응성 가스 원자에 대한 실리콘 코팅된 표면의 노출 지속시간을 제어함으로써 상기 표면으로부터 상기 실리콘(98)의 제거율을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 실리콘 코팅된 표면은 플라즈마 강화된 물리적 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 상기 표면상에 실리콘의 층(98)을 도포함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 진공 챔버(67)는 이온 주입기(10)의 일부이고, 상기 실리콘 코팅된 표면은 상기 진공 챔버(67) 내에 배치된 웨이퍼-지지 디스크(40)인 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반응성 가스 원자에 대한 실리콘 코팅된 표면의 노출 지속시간을 제어하는 상기 단계는 상기 해리된 반응성 가스 원자의 흐름을 통과하여 상기 웨이퍼-지지 디스크(40)를 회전시키고 수직으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 소스 가스를 플라즈마로 변환시키고 상기 해리된 반응성 가스 원자를 실리콘 코팅된 표면으로 지향시키는 상기 단계는 무선 주파수 (RF)로 전력을 공급받는 플라즈마 소스를 사용하여 달성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 코팅된 표면으로부터 실리콘의 일부를 제어 가능하게 스트립핑하는 방법.
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