KR101127714B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 애싱 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 장치, 상기 플라즈마 장치의 각종 구성요소, 및 탄소 및/또는 산소 함유 저 k 유전층(들)을 지닌 기판으로부터 포토레지스트 재료 및 에칭 후 잔류물들을 효율적으로 제거하는 무산소 및 무질소 공정에 관한 것이다.

처리실, 저 k 유전층, 가스 정화기, 플라즈마 애싱 장치, 포토레지스트

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 애싱 방법{PLASMA TREATMENT DEVICE AND PLASMA ASHING METHOD}

본 발명은 반도체 장치 및 공정에 관한 것이며, 특히, 저 k 유전체 재료를 포함하는 기판으로부터 유기 재료를 애싱하는데 적합한 플라즈마 매개 공정(plasma mediated processes)에 관한 것이다.

최근, 차세대 마이크로전자장치에 사용하기 위한 저 k 유전체 박막을 개발하는데 관심이 집중되고 있다. 집적 장치가 더욱 소형화됨에 따라서, 상호 접속부를 따른 신호 전파의 RC-지연 시간은 전체 칩 속도를 제한하는 주요 팩터들 중 하나가 된다. 구리 기술의 출현으로 인해, R은 실제 최저 한계치에 있는데, 이로 인해, C를 감소시키는데 관심이 집중되었다. 이 작업을 성취하는 한 가지 방법은 상호접속부를 둘러싸는 얇은 절연막의 평균 유전율(k)을 감소시키는 것이다. 통상적인 실리콘 이산화물 절연 재료의 유전율(k)은 약 3.9이다. 3.9 보다 아래로 유전율(k)을 낮추면, 감소된 커패시턴스를 제공하여 전체 칩 속도를 개선시킨다.

진일보한 집적 회로에 사용되는 저 k 유전체 재료는 통상, 유기 폴리머 또는 산화물을 포함하고 약 3.5 보다 작은 유전율을 갖는다. 저 k 유전체 재료는 용액으로서 기판상으로 스핀되거나 화학 증착 공정에 의해 증착될 수 있다. 중요한 저 k 막 특성은 두께 및 균일성, 유전율, 굴절율, 접착력, 화학적 저항, 열 안정성, 다공 크기 및 분포, 열 팽창 계수, 유리 전이 온도, 막 응력 및 구리 확산 계수를 포함한다.

웨이퍼 상에서 집적 회로를 제조시, 웨이퍼는 일반적으로 완성된 집적 회로를 제조하기 전 많은 공정 단계를 겪는다. 저 k 유전체 재료, 특히 탄소 함유 저 k 유전체 재료는 이들 공정 단계들 중 일부 단계에 민감할 수 있다. 예를 들어, "애싱" 단계 동안 사용되는 플라즈마는 포토레지스트 재료를 스트립할 수 있을뿐만 아니라 저-k 유전체 막의 일부를 제거할 수 있다. 애싱을 일반적으로 플라즈마 매개 스트립핑 공정이라 칭하는데, 이 공정에 의해 잔여 포토레지스트 및 에칭 후 잔류물은 플라즈마에 노출시 기판으로부터 스트립되거나 제거된다. 애싱 공정은 일반적으로 에칭 또는 임플란트 공정이 수행되는데, 이 공정에서 포토레지스트 재료가 밑에놓인 기판으로 패턴을 에칭하거나 기판의 노출된 영역으로 이온을 선택적으로 주입하기 위한 마스크로서 사용된다. 에칭 공정 또는 임플란트 공정이 완료된 후 잔여 포토레지스트 및 에칭 후 또는 임플란트 후의 임의의 잔류물은 당업자에게 일반적으로 공지된 많은 이유로 인해 부가 처리 전 제거되어야 한다. 애싱 단계는 통상, 저 k 유전체를 더욱 열화시키며, 재료를 손실시키고 또한 유전율을 증가시키는 잔류물의 트레이스를 제거하기 위하여 습식 화학적 처리보다 먼저 행해진다.

애싱 공정은 에칭 처리와 크게 상이하다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 두 공정이 플라즈마 매개일 수 있지만, 에칭 공정은 플라즈마 화학작용이 포토레지스트 마스크 내의 개구들을 통해서 기판 표면의 부분들을 제거함으로써 기판으로 영상을 영구적으로 전달하도록 선택된다는 점에서 현저하게 상이하다. 플라즈마는 일반적으로, 저온 및 저압(밀리토르 정도)에서 고 에너지 이온 폭격하여 기판의 부분들을 제거한다. 게다가, 이온에 노출된 기판의 부분들은 일반적으로 포토레지스트 마스크의 제거 속도와 같거나 큰 속도로 제거된다. 대조적으로, 애싱 공정은 일반적으로, 에칭 동안 형성된 임의의 폴리머 또는 잔류물 및 포토레지스트 마스크를 선택적으로 제거하는 것이다. 이 애싱 플라즈마 화학작용은 에칭 화학작용보다 훨씬 덜 침투적이고 일반적으로 밑에놓인 기판의 제거 속도보다 훨씬 큰 속도로 포토레지스트 마스크 층을 제거하도록 선택된다. 게다가, 대부분의 애싱 공정은 기판을 200℃ 보다 큰 온도로 가열하여 플라즈마 반응성을 증가시키고 상대적으로 더 높은 압력(토르 정도)에서 수행된다. 따라서, 에칭 및 애싱 공정은 크게 다른 재료를 제거하는 것과 관계되고 완전히 다른 플라즈마 화학작용 및 공정을 필요로 한다. 성공적인 애싱 공정은 영상을 기판으로 영구적으로 전달하는데 사용되지 않는다. 오히려, 성공적인 애싱 공정은 밑에놓인 층, 예를 들어 저 k 유전층들에 영향을 미치거나 제거함이 없이 포토레지스트, 폴리머 및 잔류물 제거 속도로 규정된다.

애싱 플라즈마를 생성시키는 산소 및/또는 질소 및/또는 불소 함유 가스원들은 포토레지스트 제거 공정 동안 저 k 유전체 저하에 크게 기여한다는 것이 연구들이 보여주고 있다. 이들 가스원들 중 하나 이상의 가스원들을 함유하는 가스 혼합물은 기판으로부터 포토레지스트를 효율적으로 애싱하지만, 이들 가스원들의 사용은 저 k 유전체를 함유하는 기판에 나쁜 영향을 미친다 것이 입증되었다. 예를 들어, 산소-함유 플라즈마는 플라즈마 처리 동안 저 k 유전체의 밑에놓인 층의 유전율을 상승시키는 것으로 공지되어 있다. 유전율의 증가는 특히 상호접속 커패시턴스에 영향을 미치는데, 이는 장치 수행성능에 직접 영향을 미친다. 게다가, 산소-함유 플라즈마의 사용은 일반적으로, 구리 금속층을 사용하는 진일보한 장치 제조에 덜 바람직한데, 그 이유는 구리 금속이 쉽게 산화되기 때문이다. 때때로, 산소 함유 플라즈마에 의해 초래되는 손상은 플라즈마 처리 후 기판의 계측학 검사 동안 쉽게 검출되지 않는다. 그러나, 탄소 및/또는 수소-함유 저 k 유전체 재료의 부분들을 제거하는 플라즈마 애싱 후 통상적으로 사용될 수 있는 다음 습식 세정 공정에 의해 이 손상은 쉽게 입증되고 관찰될 수 있다. 유전체 재료의 제거된 부분들은 전체 장치 수율을 종종 받아들일 수 없고 이 전체 장치 수율에 영향을 미치는 피쳐(feature)의 임계 치수(CD)의 변화 요인이다. 게다가, 습식 세정 공정이 포함되지 않은 경우조차도, 유전체 재료의 전기 및 기계적 특성은 무산소 플라즈마에 노출되어 변경됨으로써, 동작 수행성능에 영향을 미친다. 탄소는 산소 함유 플라즈마 노출 동안 유전체 재료로부터 고갈되는 것으로 간주된다.

이상적으로, 애싱 플라즈마는 밑에놓인 저 k 유전층에 영향을 미치지 않고 포토레지스트 층만을 제거하는 것이 바람직하다. SiO₂와 같은 전통적인 유전체들(더 높은 k 값들)의 사용은 이들 가스원으로 인해 높은 선택도를 제공하고 초기 장치 생성에 적합하였다. 그러나, 저 k 유전체에 대한 손상을 최소화하기 위하여, 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마 처리가 개발되었다. 한 가지 이와 같은 공정은 헬륨 및 산소를 포함하는 가스 혼합물로부터 플라즈마를 생성시켜 상이한 제거 메커니즘을 초래한다. 헬륨 및 산소로부터 형성된 플라즈마와 같이 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마는 덜 침투적이고 통상적으로 포토레지스트와 완전하게 반응하지 않는다. 오히려, 플라즈마가 포토레지스트의 부분을 가령 승화에 의해 제거하는 것으로 여겨진다. 제거 메커니즘에 따라서, 기판으로부터 포토레지스트 재료를 제거하는데 효율적이지만, 플라즈마 노출은 처리실 내 그리고 이 플라즈마 처리실로부터 아래의 영역, 가령 배기 라인에 승화되거나 제거된 포토레지스트 및 부산물의 큰 바디(large bodies) 및 임의의 성분을 그 내에 침착시키는 경향이 있다. 애싱 재료의 축적은 MTBC(Mena-Time-Between-Clean)을 단축시키고 진공 하드웨어를 빈번하게 재구축/대체시켜, 처리량의 손실 및 소유자의 비용을 증가시킨다. 게다가, 기판의 평면 위에 놓이는 처리실 내 포토레지스트 재료의 침착이 기판상에서 미립자 오염을 초래함으로써, 장치 수율에 더욱 영향을 미친다.

산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마로 인한 부가적인 문제는 플라즈마 노출의 불균일성이다. 이들 플라즈마가 덜 침투적이기 때문에, 불균일성은 중요한 문제가 된다. 일부 다운스트림 플라즈마 애셔는 플라즈마를 생성시키는 협 직경의 오리피스 플라즈마 관을 갖는다. 기판의 직경은 일반적으로, 플라즈마 관 오리피스의 직경보다 훨씬 크다. 이와 같이, 배플 플레이트(baffle plates)는 통상적으로, 플라즈마 관 출구 근처에 위치되어, 플라즈마 내의 종(species)이 기판에 걸쳐서 균일하게 분산되도록 처리실에 진입할때 플라즈마를 편향시킨다. 그러나, 덜 침투적인 플라즈마는 애싱 효율을 저하시키는 것으로 밝혀졌는데, 그 이유는 반응 종이 배플 플레이트의 중앙 지점으로부터 외부 에지로 분산되어 핫 스팟, 즉 불균일한 영역을 생성시키기 때문이다. 예를 들어, 수소 래디컬(hydrogen radicals)이 축방향 플로우 반응기에서 배플 플레이트 상의 최중앙 충돌 지점으로부터 배플 플레이트의 외부 에지로 이동하기 때문에, 플라즈마 내에서 생성된 수소 래디컬이 애싱 효율을 감소시킨다는 것이 발견되었다. 웨이퍼의 직경이 플라즈마 관의 직경에 필적할 수 있도록 챔버를 설계에서, 래디컬의 불균일성은 다른 방법들로 완화될 수 있다.

산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마가 지닌 또 다른 문제는 엔드포인트 검출과 관련된다. 전통적인 엔드포인트 검출 방법 및 장치는 이들 유형의 플라즈마에 사용하는데 적합하지 않다. 예를 들어, 수소 및 헬륨 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마의 경우에서처럼, 엔드포인트 검출에 적합한 신호를 생성시키는데 충분할 정도로 광학적으로 여기된 종이 방출되지 않는다.

따라서, 저 k 유전체에 사용하기 위한 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마를 생성시키는 개선된 공정 및 장치가 여전히 필요로 된다.

기판을 처리하기 위한 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치가 본원에 서술되어 있는데, 이 장치는 가스원; 상기 가스원과 유체 연통((fluid communication))하는 플라즈마 생성부(plasma generating component)로서, 플라즈마 관 및 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 가스원으로부터 상기 플라즈마 관 내에서 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부; 처리실 입구 주위에서 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실로서, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작게 되어 상기 처리실의 상부벽 및 하부 배플 플레이트 간에 플리넘(plenum)을 형성하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치된 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하고, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 상기 기판과 대체로 평행하게 위치되는, 처리실; 및, 상기 처리실의 하부벽 중앙에 위치되는 배기관을 조합하여 포함한다.

다른 실시예에서, 기판을 처리하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치는: 가스원; 상기 가스원과 유체 연통하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 가스원으로부터 상기 플라즈마 관 내에서 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부; 처리실 입구 주위에서 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실로서, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작게 되어 상기 처리실의 상부벽 및 하부 배플 플레이트 간에 플리넘(plenum)을 형성하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대하는 처리실; 및, 상기 처리실의 하부벽 중앙에 위치되는 배기관을 조합하여 포함한다.

또 다른 실시예에서, 탄소 및/또는 수소 함유 저 k 유전층을 포함하는 기판을 처리하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치는: 실질적으로 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스를 포함하는 가스원, 상기 실질적으로 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스로부터 질소 함유 종 및 산소 함유 종을 감소시키도록 적응되는 상기 가스원과 유체 연통하는 가스 정화기; 상기 가스 정화기와 유체 연통하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 정화된 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스로부터 상기 플라즈마 관 내에서 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는, 플라즈마 생성부; 처리실 입구 주위에서 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실; 산화 가스원과 유체 연통하는 가스 입구를 포함하는 상기 처리실 내의 중앙에 위치되는 배기관; 상기 배기관에 결합되고 상기 배기관에서 바람직하게는 산화하는 플라즈마를 생성시키도록 적응되는 애프터버너 어셈블리; 및, 상기 산화하는 플라즈마에 의해 제공되는 플라즈마 방전 내에서 포커스된 수집 옵틱(collection optics)을 포함하는 상기 배기관에 결합되는 광 검출 시스템을 조합하여 포함한다.

또한 다른 실시예에서, 기판을 처리하는 다운스트림 플라즈마 처리 장치는: 가스원; 상기 가스원과 유체 연통하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 가스원으로부터 상기 플라즈마 관 내에서 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부; 및 상기 가스원 및 상기 플라즈마 생성기에 개재하는 가스 정류기를 조합하여 포함한다.

또한, 본원에는 그 내에 포함된 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리실이 서술되는데, 상기 플라즈마 처리실은 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는데, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하고, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 상기 기판과 대체로 평행하게 위치된다.

또 다른 실시예에서, 그 내에 포함되는 기판을 처리하는 상기 플라즈마 처리실은 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는데, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대한다.

또한, 본원에는 처리될 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접 처리실로의 가스 플로우를 분포시키는 배플 플레이트 어셈블리가 서술되는데, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하는데, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대한다.

또 다른 실시예에서, 처리될 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접 처리실로 가스 플로우를 분포시키는 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하는데, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대한다.

산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마에서 생성된 여기된 종들을 기판상으로 균일하게 분포시키는 공정은: 상기 여기된 종들을 플라즈마 처리실 내로 도입시키는 단계로서, 상기 플라즈마 처리실은 상기 여기된 종들을 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하는, 도입 단계; 및 배플 플레이트 어셈블리를 통해서 흐른 후 상기 여기된 종들에 상기 기판을 노출시키는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마에서 생성된 여기된 종들을 기판상으로 균일하게 분포시키는 공정은: 상기 여기된 종들을 플라즈마 처리실 내로 도입시키는 단계로서, 상기 플라즈마 처리실은 상기 여기된 종들을 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대하는 도입 단계; 및 배플 플레이트 어셈블리를 통해서 흐른 후 상기 여기된 종들에 상기 기판을 노출시키는 단계를 포함한다.

탄소 및/또는 수소 함유 저 k 유전층을 포함하는 기판으로부터 포토레지스트 재료 및 에칭 후 잔류물들을 제거하는 플라즈마 애싱 공정은 오염 레벨이 감소된 정화된 가스를 형성하기 위하여 가스 정화기 내로 실질적으로 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스를 흐르게하는 단계; 상기 정화된 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 플라즈마를 처리실 내로 도입시키는 단계로서, 상기 처리실은 상기 플라즈마를 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대하는 도입 단계; 상기 배플 플레이트 어셈블리를 통해서 상기 플라즈마를 흐르게하고 기판으로부터 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물들 및 휘발성 부산물들을 제거하기 위하여 상기 기판을 노출시키는 단계; 상기 처리실 내의 중앙에 위치된 배기관으로 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물들 및 휘발성 부산물들을 배출하는 단계; 산화 가스를 상기 배기관 내로 선택적으로 도입시키는 단계; 상기 산화 가스 및 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물들 및 휘발성 부산물들로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 배기관 플라즈마에서 생성되는 방출 신호를 광학적으로 모니터하는 단계; 및, 상기 방출 신호의 변화의 관찰로부터 상기 포토레지스트 및 에칭 후 잔류물들의 엔드포인트를 검출하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 탄소 및/또는 수소 함유 저 k 유전층을 포함하는 기판으로부터 포토레지스트 재료 및 에칭 후 잔류물들을 제거하는 플라즈마 애싱 공정은 오염 레벨이 감소된 정화된 가스를 형성하기 위하여 가스 정화기 내로 실질적으로 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스를 흐르게하는 단계; 상기 정화된 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 플라즈마를 처리실 내로 도입시키는 단계로서, 상기 처리실은 상기 플라즈마를 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 대체로 평면 하부 배플 플레이트 위에 고정 위치되는 대체로 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작으며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축 주위에 방사상으로 배치되는 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하는, 도입 단계; 상기 배플 플레이트 어셈블리를 통해서 상기 플라즈마를 흐르게하고 기판으로부터 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물들 및 휘발성 부산물들을 제거하기 위하여 상기 기판을 노출시키는 단계; 상기 처리실의 하부벽 내의 중앙에 위치된 배기관으로 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물들 및 휘발성 부산물들을 배출하는 단계; 산화 가스를 상기 배기관으로 선택적으로 도입시키는 단계; 상기 산화 가스 및 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물과 휘발성 부산물들로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 배기관 플라즈마에서 생성되는 방출 신호를 광학적으로 모니터하는 단계; 및, 상기 방출 신호의 변화의 관찰로부터 상기 포토레지스트 및 에칭 후 잔류물들의 엔드포인트를 검출하는 단계를 포함한다.

상기 설명된 특징들 및 이외 다른 특징들이 이하의 도면들 및 상세한 설명에 의해 예시된다.

전형적인 도면들과 관련하여, 여러 도면에서 동일한 소자들에 동일한 번호가 병기된다.

도1은 다운스트림 플라즈마 애싱 장치의 단면도.

도2는 플라즈마 애셔 장치에 사용하기 위한 마이크로파 인클로우져의 사시도.

도3은 다운스트림 플라즈마 애싱 장치에 사용하는데 적합한 플라즈마 생성부를 개요적으로 도시한 단면도.

도4는 플라즈마 애싱 장치의 사시도.

도5는 가스 분포 시스템이 설치된 포토레지스트 애셔 처리실의 부분 절단 사시도.

도6은 일 실시예를 따른 가스 분포 시스템의 평면도.

도7은 라인 7-7을 따라서 본 도6의 배플 플레이트 어셈블리의 단면도.

도8은 또 다른 실시예를 따른 가스 분포 시스템의 평면도.

도9는 다운스트림 플라즈마 애싱 장치를 위한 로드락 챔버(loadlock chamber) 어셈블리 및 처리실의 사시도.

도10은 도9의 로드락 챔버 어셈블리 및 처리실의 상부 평면도.

도1은 일반적으로 저 k 유전체 재료를 포함하는 기판으로부터 포토레지스트, 측벽 침착물, 에칭후 잔류물들을 제거시에 사용하는데 적합한 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 장치(10)를 도시한 것이다. 플라즈마 장치(10)는 일반적으로, 가스 전달 요소(12), 플라즈마 생성부(14), 처리실(16), 및 배기 어셈블리 요소(18)를 포함한다. 각종 요소들의 조합이, 예를 들어 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마로 인해 기판 처리를 예기치 않게 개선시켰는데, 여기서 이 기판은 탄소 함유 저 k 유전체 재료를 포함한다.

본원 변경에 특히 적합한 다운스트림 축방향 플로우 플라즈마 장치는 예를 들어 상표명이 Fusion ES이고 액셀리스 테크놀러지 사로부터 시장에서 입수가능한 마이크로웨이브 플라즈마 애셔와 같은 플라즈마 애셔이다. 마이크로웨이브 플라즈 마 애셔의 부분들은 미국 특허 5,498,308 및 4,341,592 및 PCT 국제 출원 WO/97/37055에 서술되어 있으며, 이들이 본원에 참조되어 있다. 후술되는 바와 같이, 이 명세서 내용은 이 실시예 또는 다음 실시예의 임의의 특정 플라즈마 애셔로 제한되지 않는다. 예를 들어, 유도적으로 결합된 플라즈마 반응기가 사용될 수 있다.

지금부터, 탄소 함유 저 k 유전체가 약 3.5보다 작은 유전율을 갖는 집적 회로 등의 제조에 사용하는데 적합한 이들 탄소 함유 절연 재료로 규정된다. 탄소 함유 저 k 유전체 재료는 탄소를 함유하거나 탄소계일 수 있는 펜던트 그룹(pendant groups)을 포함할 수 있고, 여기서 유전체 재료의 백본은 주로 탄소의 상호접속 네트워크로 구성된다. 탄소 함유 저 k 유전체는 일반적으로 2가지 유형, 유기 및 도핑된 산화물 중 하나로서 분류될 수 있다. 유기 저 k 유전체 재료의 예로서 폴리이미드, 벤조시클로부텐, 파릴렌, 다이아몬드형 탄소, 폴리(아릴렌 에테르), 시클로테네, 플루오르카본 등을 들 수 있는데, 이들 유전체는 상표명이 SiLK 또는 BCB로서 시장에서 입수할 수 있다. 도핑된 산화물 저 k 유전체 재료의 예로서 메틸 실세스퀴노산, 하이드로젠 실세스퀴노산, 나노포러스 산화물, 탄소 도핑된 실리콘 이산화물, 등을 들 수 있는데, 예를 들어 이들 유전체는 상표명이 CORAL, BLACK DIAMOND 및 AURORA로서 시장에서 입수할 수 있다. 두 가지 유형의 탄소 함유 저-k 재료는 조밀하고 다공성 버전으로 존재한다. 이들의 다공성 버전은 상표명이 LKD, ORION, BOSS 또는 다공성 SiLK로 시장에서 알려져 있다. 이외 다른 탄소 함유 저 k 유전체 재료는 이 명세 내용에 의해서 당업자에게 명백하게 될 것이다.

마찬가지로, 지금부터 수소 함유 저 k 유전체가 약 3.5 보다 작은 유전율을 갖는 집적 회로등의 제조에 사용하는데 적합한 이들 수소 함유 절연 재료로 규정된다. 상술된 많은 탄소 함유 저 k 유전체는 화학적 구조 면에서 탄소 원자에 부착되는 하나 이상의 수소 원자를 포함한다. 그러나, 적절한 수소 함유 저 k 유전체 재료를 탄소 함유 구로로 본 명세 내용을 제한하고자 하는 것은 아니다.

도1에 도시된 바와 같이, 가스 전달 요소(12)는 (산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마를 생성시키는) 가스원(22)과 유체 연통하는 가스 정화기(20) 및 플라즈마 가스 요소(14)의 가스 입구(23)를 포함하는 것이 바람직하다. 부가적인 가스원(도시되지 않음)은 가스 입구(23)와 유체 연통되어 인시튜 세정(in situ cleaning) 성능을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 정화기(20)는 불순물 레벨을 20ppm(parts per million) 보다 작게 감소시키도록 하는데, 더욱 바람직하게는 불순물을 약 5ppm 보다작게, 더욱 더 바람직하게는 불순물을 약 1ppm 보다작게, 가장 바람직하게는 약 100ppb(parts per billion) 보다작게 감소시킨다. 이들 불순물 레벨을 성취하는 적절한 정화기는 SAES Pure Gas Inc의 상표명 MONO TORR^？ 고 플로우 정화기로 시장에서 입수할 수 있는 이들 가스 정화기와 같은 금속 게터링 기술을 토대로 한 정화기를 포함한다. 플라즈마를 형성하기 위하여 사용되는 가스원(22)과 유체 연통하는 가스 정화기(20)의 사용은, 저 k 유전체 기판, 특히 탄소 함유 저 k 유전체를 신뢰성 있게 처리하는데 유효한 량으로 오염 레벨을 감소시킨다. 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마를 생성시키는 적절한 가스는 수소, 헬륨, 아르곤, 네온, 이외 다른 불활성 가스들, 하이드로카본 및 상술된 가스들 중 하나 이상의 가스를 포함하는 조합을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 보고된 순도 99.99%를 갖는 헬륨 가스원은 탄소계 저 k 유전체의 플라즈마 매개 처리에 바람직하지 않을 수 있다. H₂O, O₂, CO, CO₂ 및 N₂와 같은 불순물은 기판의 부가 처리 동안 저 k 유전체의 부식을 초래하고 및/또는 유전율을 나쁘게 증가시키도록 하는데 충분한 레벨로 될 수 있다. 플라즈마를 형성하는 인입 가스는 약 20ppm보다 작은 H₂O, O₂, CO, CO₂ 및 N₂를 포함하도록 정화되는 것이 바람직하다. 정화기(20)는 상대적으로 고 흐름 속도로 이들 바람직한 불순물 레벨을 효율적으로 선택하여 제공하는 것이 바람직한데, 예를 들어 약 1000 내지 약 12000 sccm(standard cubic centimeters per minute) 또는 그 이상의 흐름 속도는 300mm 다운스트림 플라즈마 애셔를 위하여 기대될 수 있다. 200mm 시스템은 흐름 속도에 비례하여 더욱 작게될 필요가 있다.

도2 및 도3은 본 명세 내용을 실시할 수 있는 전형적인 마이크로웨이브 플라즈마-생성 요소(14)를 도시한다. 도4는 마이크로웨이브 플라즈마-생성 요소를 포함하는 플라즈마 애싱 장치(10)의 사시도 및 처리실(16)의 사시도를 도시한 것이다. 플라즈마-생성 요소(14)는 본 명세 내용의 이해와 관련한 이들 요소들만을 도시하도록 간단화된다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 다른 요소가 동작 플라즈마 애싱 장치(10)를 제조하도록 하는데 필요로될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 그러나, 이와 같은 요소가 당업계에 널리 공지되어 있어 이들이 본 명세 내용을 이해하는데 더 이상 도움을 주지 못하기 때문에, 이와 같은 요소들의 설명은 제공되지 않았다.

마이크로웨이브 플라즈마-생성 요소(14)는 마이크로웨이브 인클로우져(24)를 포함한다. 마이크로웨이브 인클로우져(24)는 자신을 통과하는 플라즈마 관(32)을 갖는 세로형 섹션들(26, 28, 30)로 구획되는 직사각형 박스이다. 각 파티션은 플라즈마 관이 통과되는 개구를 갖는다. 각 섹션에는 동작 동안 마이크로웨이브 에너지가 공급된다. 따라서, 각 섹션은 인입하는 마이크로웨이브 에너지에 대해 상대적으로 짧은 캐비티로 되어, 방위각 및 축방향 균일성을 갖는 모드들의 포메이션을 증진시킨다. 외부 관(34)은 캐비티 내부에서 플라즈마 튜브를 에워싼다. 외부 관은 플라즈마 관으로부터 약간 분리되고, 정의 압력(positive pressure) 하에서 공기는 2개의 관들 사이에 공급되어 플라즈마 관을 효율적으로 냉각시킨다. 관(34)은 사파이어로 제조되는 것이 바람직하다. 석영, 알루미늄-코팅된 석역 또는 세라믹과 같은 다른 플라즈마 관 재료가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 마이크로웨이브 인클로우져(24)는 직사각형 TM(110) 모드를 지원하도록 치수화되고 인클로우져(24)는 정사각형 교차부를 가질 수 있다. 교차부의 치수는 TM(110) 모드가 공진이 되도록 한다. 각 섹션의 길이는 λg/2 보다 작으며, 여기서 λg는 TE 101 모드의 캐비티 내의 가이드 길이이다.

동심 관(concentric tubes)을 제공하는 파티션(26, 28, 30) 내의 개구는 플라즈마 관의 외부 치수보다 크게 만들어진다. 또한, 마이크로웨이브 구조의 개방측을 커버하고 인접 섹션으로 마이크로웨이브 에너지를 공급하는데 유효한 아이리스플레이트(36)가 도시되어 있다. 이 플레이트(36)는 마이크로웨이브 에너지를 공급하는 아이리스(38, 40, 42, 44)를 갖는 평면 금속성 플레이트이다. 설계를 따르면, 방사상 전송 라인 트랩 사용으로 인해 이와 같은 아이리스를 통한 마이크로웨이브 전송이 제한된다. 이들 트랩이 각 파티션의 상부 및 하부 표면에 대한 경계 조건을 일치시키도록 한다. 외부관이 사용되지 않으면(어떤 다른 방식으로 제공된 냉각), 이 파티션의 개구는 이와 같은 마이크로웨이브를 전송하기 위하여 플라즈마 관 및 파티션 간에 공간이 존재하도록 하는 크기로 된다.

마이크로웨이브 트랩(46 및 48)은 단부에 제공되어 마이크로웨이브 전송을 방지한다. 이와 같은 트랩은 U.S 특허 제 5,498,308호에 서술된 유형일 수 있다. 공기 실(seals)/지향성 피더(50 및 52)는 공기를 냉각시키고 이를 동심 관들 간의 공간에 공급하기 위하여 제공된다. 공기 실/지향성 피더(54)는 출구단에 도시되고 제4의 이와 같은 유닛은 제공되지만 도시되지는 않는다.

마그네트론(56)은 커플러(58)를 통해서 상호 수직 섹션(60 및 62)을 갖는 도파관 공급 TE 10 모드에 공급되는 마이크로웨이브 전력을 제공한다. 도파관 섹션(62)의 길이는 이동가능한 플런저(64)로 조정가능하다. 도파관 섹션(62)의 하부 플레이트는 마이크로웨이브 에너지를 구획된 마이크로웨이브 구조체(24)로 결합시키는 아이리스 플레이트(36) 인데, 이 구조체를 통해서 플라즈마 관(32)이 신장되어, 플라즈마가 플라즈마 관을 통해서 흐르는 가스 혼합물에서 여기된다.

도3을 다시 참조하면, 엔드 캡(70)은 마이크로웨이브 트랩(48)에 접하고 가스를 플라즈마 관으로 허용하는 중앙 오리피스를 갖는 피팅(74)이 엔드 캡으로 신장된다는 것을 알 수 있다. 가스 공급부(22)는 외부 흐름 박스(도시되지 않음)에 의해 조절된다. 가스 정화기(20)는 가스 공급부(22) 및 가스 입구(23)와 유체 연통되어 배치된다(도1 참조). 플라즈마 관(32)은 엔드 캡 내의 "o" 링(72)에 의해 이 단부에서 지지된다. 외부 관(34)은 마이크로웨이브 트랩(46 및 48)에 대해 인접함으로써 이 단부에서 지지된다. 스페이서(76)는 처리실에 대해서 적절한 간격을 제공하기 위하여 제공된다. 플라즈마 관의 다른 단부는 단부 부재(78)에 위치되고 플라즈마/가스를 처리실(16) 내로 방출시키는 개구(80)를 갖는다. 선택적으로, 개구(80)를 형성하는 도관은 협 개구 피팅과 맞춰져 플라즈마 관(32) 및 처리실(16) 간에 압력 차를 생성하는데, 여기서 이 압력은 플라즈마 관(32) 보다 크다. 동작 동안, 플라즈마 관(32) 내의 압력은 약 1 토르 내지 약 대기압 까지의 범위가 바람직하다. 대조적으로, 동작 동안 처리실 내의 압력은 약 100밀리토르 내지 약 대기압 까지의 범위이다.

플라즈마 관(32)의 개구(80)는 처리실(16)의 내부 영역과 유체 연통된다. 플라즈마가 상대적으로 좁은 오리피스(처리될 기판의 치수와 비교하여)로부터 처리실 내부로 방출되기 때문에, 기판 상으로 균일한 플라즈마 노출을 증진시키는 가스 분포 시스템(100)은 처리실(16) 내에 배치된다. 가스 분포 시스템(100)은 플라즈마 관(32)의 기판 및 개구(80)의 중간에 배치된다.

바람직한 실시예에서, 가스 분포 시스템(100)은 기판 표면에 대해 플라즈마를 균일하게 분포시키도록 웨이퍼 위에서 하나 이상의 배플 플레이트를 포함한다. 배플 플레이트는 바람직하게는 다수의 적층된 배플 플레이트를 포함하는데, 여기서 각 플레이트는 하나 이상의 개구부를 포함한다. 특히 바람직한 실시예에서, 배플 플레이트 어셈블리는 플라즈마에서 반응종의 더욱 균일한 반응성을 제공하도록 한다. 배경부에서 서술된 바와 같이, 예를 들어 플라즈마 내의 수소 래디컬은 수소 래디컬이 축방향 플로우 반응기 내의 최중앙 충돌 지점으로부터 배플 플레이트 외부 에지로 이동할 때 애싱 효율이 감소된다는 것이 발견되었다. 이론적으로 제한하길 원하지는 않지만, 배플 플레이트의 외부 에지로의 이들 종 흐름으로서 수소 래디컬의 활동도의 감소가 2가지 효과들의 조합으로부터 될 수 있다라고 여겨진다. 첫 번째, 본원에 서술된 다운스트림 플라즈마 장치와 같은 축방향 플로우 반응기 설계에서, 웨이퍼의 중앙 부분들로부터 포토레지스트 애싱 부산물 및 소비된 가스는 웨이퍼의 에지를 통과하여 흘러 처리실(16)의 배기관(170)에 도달한다. 이는 중앙 부분들과 비교하여 웨이퍼 에지에 더욱 근접한 활성 수소 래디컬을 크게 희석시키고 이 래디컬을 에지에 더욱 근접하도록 하는 기회를 더 많이 제공하여 더욱 중앙 위치로부터 제거되는 포토레지스트 애싱 부산물과 반응함으로써 비활성화되도록 한다. 두 번째, 에지에 대한 거리가 중앙에 대한 거리보다 크기 때문에, 수소 래디컬이 분자 수소 종과의 재결합과 같은 처리로부터 비활성화되도록 할 것이다. 애시율의 더욱 양호한 균일성은 배플 플레이트의 개구 밀도를 증가시킴으로써 배플 플레이트의 중심점으로부터 외부 에지까지의 말단에서 성취될 수 있다는 것이 발견되었다. 예를 들어, 중심점으로부터 외부 에지까지의 개구 밀도를 증가시킴으로써 또는 배플 플레이트의 중심점으로부터 외부 에지까지의 개구의 크기를 증대시킴으로써 또는 개구가 없는 중심점을 포함함으로써 또는 상술된 배플 플레이트 구성들중 하나 이상의 구성을 조합함으로써, 반응성을 증가시키고 기판에서 플라즈마 균일성을 개선시킨다.

도5-8은 장치(10)에 사용하기 위한 적절한 가스 분포 시스템을 도시한 것이 다. 바람직한 실시예에서, 가스 분포 시스템(100)은 이중 배플 플레이트 어셈블리이다. 도5는 제1 실시예의 가스 분포 시스템 또는 배플 플레이트 어셈블리(100)가 통합되는 처리실(16)을 도시한 것이다. 그 내에 설치되는 배플 플레이트를 갖는 애셔 처리실(16)은 300 밀리미터(mm) 웨이퍼 처리 시스템에 사용하는데 적합하다. 가스 분포 시스템(100)은 또한 이 명세 내용에 의해 당업자가 인지하는 바와 같은 200mm 웨이퍼에 사용될 수 있다. 게다가, 본원에 서술된 가스 분포 시스템(100)은 다운스트림 플라즈마 애셔 장치 내에서 구현되는 것으로 도시되었지만, 이는 또한 잔여물 제거, 스트립핑, 등방성 에칭 장비와 같은 다른 반도체 제조 장비에 사용될 수 있다.

배플 플레이트 어셈블리(100)는 대체로 서로 평행하게 위치되고 서로 분리되는 상부 개구 배플 플레이트(102) 및 비교적 큰 하부 개구 배플 플레이트(104)를 포함한다. 배플 플레이트 어셈블리(100)는 처리될 웨이퍼(110)가 배치되는 캐비티(108)를 포함하는 처리실의 하부 부분(106)에 부착된다. 서로 평행하게 지향되는 것 이외에도 배플 플레이트(102 및 104)는 또한 처리되는 웨이퍼(110)에 평행하게 지향된다.

실(112)은 처리실의 상부 부분(106) 및 배플 플레이트 어셈블리(100)간의 인터페이스에 제공되고 하부 배플 플레이트(104)의 홈(114) 내에 위치한다(도7 참조). 웨이퍼는 입구/출구 경로(116)를 거쳐 로드락 메커니즘(도시되지 않음)을 통해서 처리실로 도입되고 제거된다. 처리실의 하부 부분(106) 아래에 위치되는 히터 메커니즘(후술됨)은 웨이퍼(110)의 아래측을 처리 동안 소망 온도로 가열한다.

처리실(16)은 통상, 홀(118)의 위치에서 히터 어셈블리(아래) 및 플라즈마 생성부(14)(위)의 중간의 플라즈마 애싱 장치(10) 내에 설치된다. 동작 동안, 플라즈마 관(32)(도3 참조)의 상대적으로 좁은 오리피스에 남아있는 활성화된 플라즈마(가스)는 배플 플레이트 어셈블리(100)와 부딪친다. 바람직한 실시예에서, 플라즈마 관(32)으로부터 흐르는 활성화된 플라즈마는 우선 실질적으로 개구가 없는 상부 배플 플레이트(102)의 중앙 영역에 부딪친다. 이런 개구가 없는 중앙 영역은 플라즈마 관(32)을 빠져나오는 고 축방향 가스 속도를 제거하고 방사 방향으로 가스/플라즈마 종을 가속하는 기능을 가져 하부 배플 플레이트(104) 및 챔버의 뚜껑 간에 형성된 플리넘의 적절한 동작을 성취한다. 그 후, 플라즈마는 상부 배플 플레이트(102)의 개구부(120) 및 하부 배플 플레이트(104)의 개구부(122)를 통해서 처리실 캐비티(108) 내로 분포된다. 일 실시예에서, 하부 배플 플레이트(104)는 입구(126) 및 출구(128)를 거쳐 내부 냉각 경로(124)를 통해서 흐르는 냉각 매체로 활성적으로 냉각될 수 있다. 처리실의 하부 부분(106)의 벽은 또한 입구(134) 및 출구(136)를 거쳐 내부 냉각 경로를 통해서 흐르는 냉각 매체로 활성적으로 냉각될 수 있다.

도6 및 도7에 더욱 명백하게 도시된 바와 같이 하부 배플 플레이트(104)는 외부 플랜지(138) 및 개구부(122)를 포함하는 대체로 평면 부분(140)을 포함한다. 마운팅 홀(도시되지 않음)은 하부 배플 플레이트(104)에 제공되어 스탠드오프(102)에 의해 상부 배플 플레이트(14)를 자신에 설치한다. 상부 및 하부 배플 플레이트 간의 거리는 부분적으로 배플 플레이트 어셈블리(100)를 통해서 가스 흐름의 패턴을 결정한다. 300mm 플라즈마 애셔에 대해서, 상부 및 하부 배플 플레이트(102, 104) 간의 거리는 각각 약 0.25인치 내지 약 2인치가 바람직한데, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.5인치 거리이다.

도6은 도5에 도시된 300mm 배플 플레이트 어셈블리의 평면도이고, 도7은 배플 플레이트 어셈블리(100)의 이 실시예의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 배플 플레이트 어셈블리(100)는 하부 배플 플레이트 플랜지(138) 내의 마운팅 홀(146)을 통해서 처리실의 하부 부분(106)에 설치된다. 개구부는 하부 배플 플레이트에 제공된다. 개구 부분(122)의 표면적은 그 아래에 있는 웨이퍼(110)를 커버하는데 충분하다(도5 참조). 이 실시예에서, 개구부(122)의 크기는 하부 배플 플레이트의 중점으로부터 외부 에지로 증대한다. 개구부(122)의 증대하는 크기는 가령 탄소 함유 저 k 유전체에 사용하기 위한 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마에 대한 플라즈마 균일성을 개선한다.

도8은 또 다른 실시예를 따른 하부 배플 플레이트(104)의 평면도를 도시한다. 여기서, 개구부(122)의 밀도는 하부 배플 플레이트(104)의 중점으로부터 외부 에지로의 한 트랜지션(transitions)에 따라서 증가하는데, 여기서 개구부의 크기는 동일하다. 하부 배플 플레이트는 석영(SiO₂), 사파이어 코팅된 석영, 사파이어, 세라믹, 또는 양극처리된 알루미늄으로부터 제조되는 것이 바람직하다.

상부 배플 플레이트(102)의 개구부(120)는 일반적으로 방사상 또는 동심의 다수 원형 패턴으로 배열된다. 상부 배플 플레이트(102)는 사파이어-코팅된 용융된 실리카, 석영, 사파이어 또는 세라믹 재료로 이루어진다. 상부 배플 플레이트(102)의 개구부(122)는 하부 배플 플레이트(104)의 최대 개구부(122)보다 다소 큰 것이 바람직하다. 상부 배플 플레이트(102)의 중앙에는 부가적으로 사파이어, 석영 또는 세라믹 충돌 플레이트(152)를 포함할 수 있는 개구가 없는 영역은 위치되는 것이 바람직한데, 이 플레이트는 예를 들어 나사(154)에 의해 상부 배플 플레이트에 고착될 수 있다. 충돌 디스크(152)를 갖거나 갖지 않는 상부 배플 플레이트(102)의 개구가 없는 중앙 부분은 플라즈마 관(32)으로부터 방출되는 활성 가스들을 상부 배플 플레이트(102)의 남아있는 개구 영역의 방사상으로 바깥쪽으로 지향시켜, 처리되는 웨이퍼(110)의 방사상으로 안쪽 부분이 과열되는 것을 방지함으로써 웨이퍼의 나머지보다 적절하게 높은 율로 애싱되도록 한다. 대안적인 실시예에서, 상부 배플 플레이트(102)는 바람직하게는 200mm 웨이퍼를 처리하기 위하여 개구가 없이 구성될 수 있다.

기판(110)의 가열은 바람직하게는 웨이퍼(110) 아래에 위치되는 텅스텐 할로겐 램프(160)(도1 참조)의 어레이에 의해 성취되는 것이 바람직하다. 가시 및/또는 적외선 방사에 투명한 플레이트(156)(도5에 도시된 바와 같은 처리실의 하부벽)는 챔버(16) 및 램프(160) 사이에 배치된다. 기판은 애싱 동안 약 80℃(C) 내지 약 350℃까지 가열되는 것이 바람직하다. 이 기판은 온도를 증분적으로 증가시킴으로써 계단적으로 가열되는 것이 더욱 바람직하다. 가열은 플라즈마와 포토레지스트 및/또는 포스 에칭 잔류물들의 반응 속도를 증가시켜 결국 처리량을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 기판에 가해지는 열량은 특정 저 k 유전층 및 기판에 이미 형성된 다른 층들 및 요소들의 열 안정성에 좌우될 것이다. 바람직한 실시예에서, 열량은 불균일하게 기판의 선택된 존들에 가해져 포토레지스트와 플라즈마를 균일한 반응을 용이하게 한다. 이 실시예에서, 제어기(도시되지 않음)는 처리 동안 웨이퍼의 더욱 균일한 가열을 촉진시키기 위하여 기판을 가변적으로 가열하는 램프 어레이(160)와 동작적으로 연결된다. 웨이퍼를 가열하는 대안적인 방법은 통상 척(chuck)이라 칭하는 웨이퍼를 가열하기 위하여 접촉 또는 근접하는 평면 가열된 표면을 사용한다.

기판(110)은 충분한 강도 및 지속기간의 가열에 노출되어 휘발성 오염물이 저-k 유전층 밖으로 확산되고 기판 내의 임의의 다른 요소 또는 층의 열화를 초래하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 다공성 또는 비다공성 도핑된 산화물 탄소 함유 저 k 유전체 재료에 대해서, 웨이퍼는 약 20℃ 내지 약 400℃까지 가열되며, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 300℃ 까지 가열된다. 유기 저 k 재료에 대해서, 웨이퍼는 약 80℃ 내지 최대 약 180℃ 까지 가열된다. 유기 유전체의 최대 온도는 사용되는 유기 저 k 재료의 진성 특성을 따르고 당업자에게 공지된 열 분석 기술에 의해 결정될 수 있다. 이 온도는 처리 동안 계단형으로 증가되거나 건조 공정에 걸쳐서 고정된 채로 유지된다.

게다가, 처리실(16)은 하부 플레이트(156) 내의 중앙에 배치되는 배기구(158)를 포함한다. 배기구(158)는 플라즈마 관(32)과 동축인 것이 바람직하다.

처리실(16) 내의 동작 압력은 바람직하게는 약 100 밀리토르 내지 약 3 토르이고, 더욱 바람직하게는 약 200밀리토르 내지 약2 토르이고, 더욱 더 바람직하게는 약 500밀리토르 내지 약 1.5 토르이다. 게다가, 처리실(16)은 애플리케이션에 따라서 부가적인 특징을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 석영 윈도우가 설치될 수 있고, UV 광원이 웨이퍼에 근접하여 배치될 수 있다. 이와 같은 비주상형(non-columnar) 광원은 벌크 스트립 애플리케이션에서 포토레지스트 제거를 향상시키는 것으로 도시된 UV 엑시머 레이저와 유사한 파장을 가질 수 있고, 마이크로웨이브 플라즈마 생성된 반응성 가스와 함께 사용될 수 있다. 게다가, 광원에 전- 및 후- 포토레지스트 스트립 노출되면, 또한 잔류물 제거 및 임플란트된 레지스트 제거 이점을 제공한다. 오버헤드 RF 소스, 광학 포트, 가스 분석기, 부가적인 광원, 등은 또한 독립적으로 또는 조합 중 어느 하나로 사용될 수 있는데, 처리실(16)은 대단히 유연한 처리 플랫폼을 제공한다.

처리실(16)에 배기 어셈블리 요소(18)가 결합된다. 배기 어셈블리 요소(18)는 처리실(16)의 내부 영역과 유체 연통하는 배기관(170)을 포함한다. 배기관(170)의 입구(172)는 처리실(16)의 하부 플레이트(156) 내의 개구(158)에 유체적으로 부착된다. 배기관(170)은 입구(172)로부터 출구(174)까지 실질적으로 직선 형상을 가짐으로써 고 충돌 영역(예를 들어, 도관에서의 급격한 휨 및 구부려짐)을 최소화하고 급격하게 휘어진 곳에서 포토레지스트 재료 및 플라즈마 애싱 부산물의 축적 경향을 최소화하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 배기관(170)은 석영으로부터 제조된다. 배기관(170)(및 개구 156)의 최소 직경은 300mm 애싱 장치에 대해서 적어도 약 2 인치가 바람직하다(약 1.5인치 또는 이 보다 큰 인치가 200mm 플라즈마 애싱 장치에 대해서 바람직하다). 처리실(16) 내에 배기관(170)을 중앙에 위치시킴으로써, 플라즈마 관으로부터 배기 어셈블리로의 흐름은 간단화되고 더 큰 플라즈마 균일성을 제공한다.

배기관(170)의 출구(174)는 진공 시스템(176)에 연결되는 것이 바람직하다. 애프너버너 어셈블리(178)는 배기관(170)과 동작적으로 연결되어 있다. 가스 입구(180) 및 가스원(182)은 배기관(170)과 유체 연통되고 애프터버너 어셈블리(178)로부터 위에 위치된다. 애프터버너 어셈블리(178)는 배기관(170) 내에서 플라즈마 방출시키도록 사용되어 처리실(16)로부터 방출된 포토레지스트 재료 및 부산물을 휘발시킨다. 이하에 더욱 상세하게 설명된 바와 같이, 가스원(180)은 산소와 같은 비할로겐계 산화 가스가 바람직하다. 산화 가스는 RF 코일 바로 위에 있고 처리실(16)의 배기구(158)로부터 이격되어 있는 애프터버너 어셈블리에 도입되는 것이 바람직하다. 처리실(16) 내로 산소의 주입은 상술된 방식으로 저 유전체 재료에 나쁜 영향을 미칠 수 있음으로 하드웨어 및 프로세스가 이를 피하도록 설계된다.

애프터버너 어셈블리(178)는 일반적으로 배기관(170)의 외부 주위에 랩핑되는 RF 코일(103)을 포함하여 배기관(170)을 통해서 흐르는 가스 혼합물을 유도적으로 여기시킨다. 산화 가스는 애프터버너 어셈블리(178)로부터 위에 있는 입구(180)에 도입되는 것이 바람직하다. RF 코일은 마이크로웨이브 소스로 대체되어 유사한 결과의 플라즈마를 생성시킬 수 있다. 트로틀 밸브(184), 포라인 밸브(foreline valve)(도시되지 않음), 진공 펌프(176) 및 다른 진공 처리 라인은 애프터버너 어셈블리(178)로부터 아래에 배치된다.

RF 코일(183)은 적절한 RF 생성기 또는 전원(186)에 연결된다. 전원 주파수는 전형적으로, 1킬로와트 미만에서 400KHz로부터 13.56MHz의 값까지 변화할 수 있지만, 또한 이보다 높은 주파수 및 더 높은 전력일 수도 있다. 300와트(W) 내지 500와트의 RF 전력은 배기관(170)에서 산소 종 함유 플라즈마를 유도 결합시키도록 사용되는데, 이는 그 내에 포함되는 유기물을 연소시킨다. 따라서, 처리실로부터 아래의 포토레지스트 재료 및 플라즈마 부산물의 침착이 방지 및/또는 제거된다.

RF 연결은 전형적으로 RF 매치박스(188)을 통해서 이루어지고 코일(183)은 플라지마 애싱 공정의 시작에서 활성화된다. 결합된 RF 필드를 통과하는 산소 함유(O₂) 가스 혼합물은 유기물을 효율적으로 그리고 유효하게 연소시키는 플라즈마를 생성시킨다. 애프터버너 어셈블리(178)는 처리실(16)에서 기판(10)의 플라즈마 애싱 공정 동안 동시에 동작하도록 구성된다.

게다가, 배기관(170)은 또한 광 검출 시스템(190)을 포함한다. 광 검출 시스템(190)은 플라즈마 및 포토레지스트 간의 반응 부산물 및 반응물에 대응하는 특정 파장 범위를 갖는 방출 신호를 광학적으로 검출한다. 이 기술은 플라즈마 내의 반응물 및 부산물로부터 광 방사 특성의 방출 강도의 변화의 검출을 토대로 한다. 여기된 원자 및 분자는 전자가 더 높은 에너지 상태로부터 더 낮은 에너지 상태로 릴랙스(relax)될 때 광을 방출한다. 상이한 화학적 화합물의 원자 및 분자는 일련의 특정 스펙트럼 라인을 방출한다.

플라즈마 내의 각 화학적 화합물에 대한 방출 강도는 부분적으로 플라즈마 내 화학적 화합물의 상대 농도를 따른다. 전형적인 광학 방출 스펙트로스코피 장치는 반응종들의 방출 강도 및 반응종들 및 포토레지시트의 부산물을 측정함으로써 동작된다. 예를 들어, 부산물에 의한 광 방출은 감소되고 엔드포인트에 도달될 때 최종적으로 중지된다. 광 방출 스펙트로스코피 장치는 부산물의 하향 방출 강도를 감지하여 이 엔드포인트를 결정한다. 애프터버너 어셈블리(178)의 방출 영역으로부터 아래의 영역들로부터의 광학 신호는 플라즈마가 점화될 때를 명백하게 표시하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 산소와 같은 산화제는 플라즈마가 배기관(170) 내에서 점화되고 연소 산출물이 생성될 때 소모된다. 연소 산출물, 예를 들어, 일산화탄소, 이산화탄소, 물 등은 산소 함유 플라즈마를 지닌 포토레지스트의 플라즈마 애싱 동안 통상적으로 부딪치는 산출물이다. 이들 종은 강한 광학 방출 신호를 방출하기 때문에, 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마 처리는 배기관 플라즈마 방출 영역에서 생성된 광학 신호를 분석함으로써 엔드포인트 검출을 위하여 손쉽게 모니터링될 수 있다. 모니터링된 종의 신호가 검출될 수 없다면, 엔드포인트에 도달되었다라고 추정될 수 있다. 상술된 바와 같이, 탄소 함유 및/또는 수소 함유 저 k 유전체를 포함하는 기판으로부터 포토레지스트 마스크 등을 제거하는데 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마 처리를 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세 내용에 사용하기 위한 적절한 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마 처리는 본원에 참조된 Waldfried 등의 계류중인 미국 특허 출원 09/855,177에 개시되어 있다. 본 공정 및 장치는 엔드포인트 검출하는 수단을 제공하는데, 그렇치 않다면 이는 일반적으로 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마 애싱 공정 동안 생성되는 광학적으로 비방출하는 종으로 인해 처리실에서 직접 검출하는 것이 곤란하다.

광 검출 시스템(190)은 배기관에 결합된다. 수집 옵틱(192)은 배기관 외부(170)에 배치되어 이에 따라서 통과되는 방출 스펙트럼을 수집한다. 배기관(170)이 석영 또는 사파이어와 같은 광 투명 재료로부터 제조되는 것이 바람직하기 때문에, 광학 포트 또는 윈도우가 필요로 되지 않는다. 광 투명 재료가 배기관을 제조하는데 사용되는 경우에, 석영 또는 사파이어의 광학 포트가 배기관에 형성될 수 있다. 스펙트로미터 또는 모노크로메이터(일반적으로 도1에 (194)로 도시됨)는 수집 옵틱(192)으로부터 광을 수신하도록 배열된다. 광 방출 스펙트로스코피 및 기술은 일반적으로 당업계에 널리 공지되어 있다. 일 실시예에서, 광 방출 스펙트로스코피는 스펙트로미터, 가령 CCD(전하 결합 장치) 기반으로 한 스펙트로미터 또는 PDA(광다이오드 어레이) 기반으로 한 스펙트로미터 인데, 이는 파장 범위를 시간 순차적으로 기록하고 방출 스펙트럼을 다음 분석을 위하여 아날로그 신호로 변환시킨다. 선택적으로, 협 대역 필터는 PMT(포토멀티플라이어 관) 또는 광다이오드와 같은 광 검출기에 의한 이득 파장의 특정 범위를 평가하는데 사용될 수 있다. 스펙트로미터는 특정 파장에서 애싱 공정 동안 방출되는 광 신호를 전기 아날로그 신호로 시간 순차적으로 변환시키며, 그 후 이 신호는 당업계에 공지된 방법에 의해서 분석되어 소망 출력을 생성시킨다. 데이터는 실시간으로 관찰되는 것이 바람직하다. 데이터는 관심 파장 범위에 대해서 플라즈마 처리 동안 방출되는 광 강도의 시간 전개를 나타내는 그래픽 형태로 관찰된다.

대안적으로, 다른 광 검출기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 모노트로메이터는 광을 수집하기 위하여 사용될 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 모노크로메이터는 포토멀티플라이어 간, 광다이오드 등으로 구성되어 방출 신호를 기록할 수 있다.

플라즈마 반응실 내의 이들 광 방출 스펙트로스코피 장치 및 적절한 구성들은 본 명세 내용에 의해 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 명세 내용에 사용하는데 적절한 모노크로메이터의 예는 Verity 사에 의해 시장에서 입수가능한 모델 번호 EP200MMD이다. 본 명세 내용에 사용하는데 적합한 스캐닐 모노크로메이터의 예는 Verity사에 의해 시장에서 입수가능한 모델 번호 EP200SMD이다. 본 명세 내용에 사용하는데 적합한 CCD 기반으로 한 스펙트로미터의 예는 Verity 사에 의해 시장에서 입수가능한 모델 번호 SD1024 및 Ocean Optics으로부터 시장에서 입수가능한 시리즈 PC 2000 CCD 스펙트로미터이다. 본 명세 내용에 사용하는데 적합한 광검출기 어레이의 예는 독일의 Prema Company로부터 시장에서 입수가능한 모델 번호 SPM9001이다.

도9 및 도10은 처리실(16)에 결합되는 로드락 챔버 어셈블리(200)을 도시한다. 로드락 챔버 어셈블리(200) 및 처리실(16)은 상호연결되는데, 여기서 닫혀질 수 있는 진공 실링된 개구(202)가 처리실 및 로드락 챔버 어셈블리(200) 사이에서 웨이퍼 교환시키도록 배치되고 구성된다. 도시된 바와 같이, 이 개구(202)는 단일 웨이퍼과 통과되도록 구성된다. 대안적으로, 개구(202)는 2개의 웨이퍼가 동시에 통과하도록, 예를 들어 처리된 웨이퍼가 처리실로 빠져나가고 처리되지 않은 웨이퍼가 처리실으로 들어가도록 크기화되고 구성될 수 있다. 로드락 챔버 어셈블리(200)는 일반적으로 제거가능한 서브-챔버(204) 및 챔버(206)를 포함한다. 서브-챔버(204)는 챔버(206)의 벽에 제거가능하게 부착되고, 바람직하게는 본원에 전반적으로 참조된 Kinnard 등의 미국 특허 출원 09/905,031에 서술된 바와 같은 듀얼 엔드 이펙터 웨이퍼 이송 메커니즘을 포함한다. 듀얼 엔드 이펙터 웨이퍼 이송 메커니즘은 웨이퍼를 개구(202)를 통해서 챔버(206 및 16) 내로 그리고 밖으로 로봇식 으로 이송한다. 관절 아암이 로드락 챔버(206)에 부착되는 제거가능한 서브-챔버(204)에 하우징되기 때문에, 로보틱 아암의 설치 및 보수가 간단화된다.

듀얼 엔드 이펙터 웨이퍼 이송 메커니즘은 공통 피봇축(212)을 공유하는 상부 링크 아암(208) 및 하부 링크 아암(210)을 포함하는데, 이 피봇축 주위에서 아암이 관절로 이어진다. 상부 링크 아암(208)의 말단부는 상부 엔드 이펙터(216)를 포함하는 상부 트랜스레이팅 아암(214)에 피봇식으로 연결되어 웨이퍼 또는 기판(110)(도1 참조)을 지지한다. 아암(208)은 제거가능한 2조각의 커버(230 및 232)를 갖는 신장된 하우징을 포함한다.

유사하게 구성되는 하부 링크(210)의 말단부는 하부 엔드 이펙터(220)를 포함하는 하부 트랜스레이팅 아암(218)에 피봇식으로 연결된다. 이 아암(212)은 또한 제거가능한 2조각의 커버(230 및 232)를 갖는 신장된 하우징을 포함한다. 듀얼 엔드 이펙터(216 및 220)를 사용하면, 로드락 챔버(206)가 처리실(16)과의 웨이퍼 교환 동작시에 중도 지점에서 두개의 웨이퍼를 동시에 포함하도록 함으로써, 처리량을 높인다. 냉각 플레이트(222)는 로드락 챔버(206)의 중앙 근처에 설치되고 필요한 경우 x-y면에서 수동 조정될 수 있다. 처리실(16)은 공정 동안 웨이퍼(110)를 지지하는 2개의 웨이퍼 지지핀(웨이퍼 핀)(224 및 226)을 포함한다. 열전쌍(228)은 웨이퍼를 위한 부가적인 지지체를 제공하고 웨이퍼의 온도를 측정하는 수단을 제공한다.

로드락 챔버는 100℃ 보다 아래로 기판을 냉각시키는 메커니즘을 제공하는데 유용하다. 게다가, 상술된 바와 같은 로드락 챔버는 기판에 오염물을 도입시킬 수 있는 웨이퍼 간에 통풍공을 필요로하지 않는다. 상술된 바와 같이, 산소 및 질소는 저 k 유전체 재료에 나쁜 영향을 미친다. 이들 가스와의 접촉을 제거 또는 최소화하는 것은 저 k 유전체 재료의 유용한 특성을 유지시키는데 중요하다.

상술된 플라즈마 장치는 기판에 사용되는데, 여기서 저 k 재료는 도핑된 산화물, 다공성 재료 및 유기 저 k 막과 같은 구조 내에서 탄소 및/또는 수소를 함유한다. 탄소 함유 저 k 유전체 재료는 탄소를 포함하거나 탄소를 기반으로 할 수 있는 펜던트 그룹을 포함할 수 있는데, 여기서 유전체 재료의 백본은 주로 상호연결되는 탄소의 네트워크로 이루어진다. 질소 및 산소를 포함하지 않은 플라즈마를 사용하는 이 공정은 고 애싱 선택도를 제공하여 탄소 및/또는 수소계 저 k 유전체 재료로부터의 잔류물, 폴리머 및 포토레지스트 애싱으로부터 생성되는 종래 기술에 공지된 문제들을 극복한다. 게다가, 이 공정은 애싱 플라즈마에서 질소에 의해 초래되는 다음 금속 충전 문제를 경감시킨다.

애싱 공정은 플라즈마 가스 혼합물로부터 반응 종을 생성시키고 기판을 이 반응 종에 노출시키는 것을 포함한다. 플라즈마 가스 혼합물의 특정 성분은 자신들의 성능에 의해 선택되어 플라즈마 형성 조건 하에서 가스 및 플라즈마를 형성한다. 선택된 가스 혼합물은 플라즈마 형성 조건 하에서 반응 산소종 및 반응 질소종을 생성시키는 성분으로부터 제거된다. 가스 혼합물은 산소 함유 화합물 및 질소 함유 화합물로부터 제거되는 것이 더욱 바람직하다. 가스 혼합물은 수소 및 탄화수소와 같은 수소-베어링인 다수의 반응 가스를 포함할 수 있다. 가스 혼합물은 아르곤, 헬륨, 네온 등과 같은 불활성 가스를 더 포함할 수 있다. 가스 혼합물로부터 생성되는 플라즈마는 주로 포토레지스트, 폴리머, 및 잔류물 내의 탄소 및 이외 다른 원자들과 반응하여 표준 온도 및 압력 조건 하에서 휘발되는 화합물 및/또는 린스 제거가능한 화합물을 형성한다. 이 공정은 바람직하게는 50:1 보다 큰 선택도를 갖도록 최적화된다.

이 공정에서 사용하는데 적합한 수소-베어링 가스는 수소를 함유하는 화합물을 포함한다. 수소-베어링 가스는 탄화수소, 수소 가스 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 수소-베어링 가스는 플라즈마 형성 조건 하에서 가스 상태로 빠져나가 플라즈마 형성 조건 하에서 원자 수소 종 및 다른 수소 래디컬과 같은 반응 수소를 형성한다. 탄화수소는 일반적으로 치환되지 않는다. 수소-베어링 탄화수소 가스의 예로서 메탄, 에탄 및 프로판을 포함한다.

바람직한 수소-베어링 가스는 수소-베어링 가스 및 노블 가스(noble gas)의 혼합물이다. 이 공정에 사용하기 적합한 노블 가스의 예로서 아르곤, 네온, 헬륨 등과 같은 주기울표의 그룹 VIII내의 가스를 포함한다. 종래 기술의 무산소 플라즈마가 일반적으로 수소 및 질소 가스 혼합물을 포함하는 포밍 가스 배합물을 사용하지만, 이 공정에서 질소 가스의 사용은 명백하게 배제된다. 결국, 포밍 가스가 지금부터 수소 및 질소 가스의 혼합물을 포함하는 가스로 규정되기 때문에, 이 공정에서 포밍 가스의 사용은 명백하게 배제된다. 본 발명에 사용하는데 특히 바람직한 것은 수소 및 헬륨 가스를 포함하는 가스 혼합물이다. 헬륨 가스 원자는 가벼워서 기판으로 손쉽게 확산되는데, 이는 플라즈마 생성된 반응 수소 종에 대한 우수한 캐리어 특성이다.

안전성 때문에, 가스 혼합물에서 수소 가스의 퍼센티지는 일반적으로 가스 혼합물 부피당 약 5%를 초과하지 않는다. 그러나, 포토레지스트 제거 속도 및 선택도를 증가시키기 위하여 더 많은 량의 수소가 수용될 수 있고 때때로 바람직하다. 가스 혼합물에서 수소량은 총 부피의 약 1 내지 약 99%가 바람직하다. 가스 혼합물에서 수소량은 총 부피의 약 10 내지 약 30%가 더욱 바람직하다.

동작시, 포토레지스트 및/또는 에칭후 잔류물(탄소 함유 저 k 유전체 재료)을 갖는 반도체 웨이퍼(110)는 웨이퍼 지지 핀상의 처리실(16) 내로 배치된다. 웨이퍼(110)는 적외선 램프(160)에 의해 바람직하게 가열되어 포토레지스트 및/또는 에칭후 잔류물과 플라즈마와의 반응을 가속시킨다. 그 후, 처리실(16) 내의 압력은 감소된다. 이 압력은 약 1 토르 내지 약 5 토르 사이에서 유지되는 것이 바람직하다. 여기가능한 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스 혼합물은 정화기 내로 공급되고 나서 가스 입구(24)를 통해서 플라즈마 생성부(14)의 플라즈마 관(32) 내로 공급된다. 플라즈마 생성부(14)의 각 섹션(26, 28, 30)에는 마이크로웨이브 에너지가 공급되어 플라즈마 관(32) 내의 플라즈마를 여기시키는데, 이 플라즈마는 전기적으로 중성이고 대전된 입자들로 이루어진다. 이 대전된 입자들은 플라즈마가 처리실(16) 내로 들어가기 전 선택적으로 제거되는 것이 바람직하다. 가스의 여기되거나 활성화된 원자는 처리실 내로 공급되고 포토레지스트 및/또는 에칭 후 잔류물과 반응하도록 웨이퍼에 걸쳐서 균일하게 분포되는데, 이는 포토레지스트 재료를 제거하고 또한 휘발성 부산물을 형성한다. 포토레지스트 재료 및 휘발성 부산물은 웨이퍼 표면으로부터 중앙에 위치된 배기관(170)으로 연속적으로 쓸려나간다.

플라즈마 애싱과 동시에, 산소와 같은 비할로겐 산화 가스는 처리실(16)로부터 아래의 배기관으로 공급된다. 산소는 처리실(16)로 들어가지 않는다. 애프터버너 어셈블리(178)는 배기관(170) 내에서 고밀도 플라즈마를 형성하도록 활성화된다. CCD 기반으로 한 스펙트로미터로 구성되는 배기관(170)에 대해서, CCD 스펙트로미터는 제공된 경우 포토레지스트 재료 및 휘발성 부산물에 대응하는 방출 신호를 포함하는 방출 스펙트럼을 시간 순차적으로 기록한다. 모니터링된 방출 스펙트럼의 파장 범위는 CCD 스펙트로미터의 유형 및 CCD 스펙트로미터에 도달하는 것으로부터 어떤 파장 방출을 제거하도록 사용되는 임의의 필터의 존재에 의해 결정된다. CCD 스펙트로미터 구성은 애싱 공정 동안 방출된 종으로부터의 방사 및 배경 방사를 동시에 기록한다. 당업자에게 공지된 표준 알고리즘을 사용하면, 배경 방사는 포토레지스트 및/또는 부산물과 플라즈마의 반응으로부터 생성되는 방사로부터 감산될 수 있다. 방출 피크가 강도 값의 변화를 기록하고 엔드 포인트 알고리즘에 의해 설정된 조건이 부합되면, 포토레지스트 및/또는 잔류물의 제거는 완료되고 나서 신호는 제어 유닛으로 전송되고 플라즈마는 턴오프될 수 있다. 진공이 릴리스되고 처리된 웨이퍼가 처리실로부터 제거될 수 있다. 선택적인 린스는 스트립된 웨이퍼 상의 임의의 잔여 잔류물을 제거하도록 사용된다.

모노크로메이터를 갖는 플라즈마 애셔에서, 블랭크 코팅되지 않은 웨이퍼는 우선 처리실(16)에서 노출되고 소망의 파장에서 제1 방출 신호가 측정된다. 제1 방출 신호는 상술된 바와 같은 배경 방사를 표시한다. 다음에, 포토레지스트 및/또는 잔류물(및 탄소계 저 k 유전체 재료를 포함)을 갖는 기판은 처리실에서 플라즈마에 노출된다. 소망 파장에서 방출된 제2 방출 신호는 모노크로메이터에 의해 배기관에서 기록된다. 제1 방출 신호의 배경 방사는 제2 방출 신호로부터 감산된다. 소망 파장에서 제2 방출 신호가 정상 상태에 도달하고 제1 방출 신호와 거의 같거나 그보다 아래일 때, 애싱 엔드포인트가 도달되고 나서 신호는 플라즈마 애셔 내의 제어 유닛으로 전송되고 플라즈마는 턴오프된다. 그 후, 진공은 릴리스되고 처리된 웨이퍼는 반응실로부터 제거된다. 그 후, 선택적인 린스는 스트립된 웨이퍼 상의 임의의 잔여 잔류물을 제거하도록 사용된다.

처리실로부터 방출되는 플라즈마 부산물을 모니터하는 다른 모노크로메이터, 스펙트로미터 등의 구성 및 동작은 본 명세 내용에 의해서 당업자에게 명백할 것이다. 약 238nm, 약 309nm, 약 387nm, 약 431nm, 약 434nm, 약 468nm, 약 472nm, 약 512nm, 약 516nm, 약 656nm, 약 777nm, 및 약841nm(± 약 5 내지 약 10nm)의 방출 신호가 배기관에서 모니터링된다. 이들 방출 신호는 다운스트림 애프터버너 플라즈마, 산소 및 질소를 포함하지 않은 업스트림 플라즈마 및 포토레지스트 성분의 혼합물에 의해 형성되는 플라즈마 부산물 및 포토레지스트 재료를 위한 스펙트럼 피크를 표시한다. 이 방식으로, 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마는 포토레지스트 재료 및 에칭후 잔류물을 탄소계 저 k 유전체를 포함하는 기판으로부터 제거하도록 사용되는 반면에, 바람직하게 산화하는 제2 플라즈마는 배기관(170)에 형성되어 산소 및 질소를 포함하지 않은 플라즈마를위한 애싱 엔드포인트를 결정한다.

달리 규정되지 않는한, 각종 요소들(12, 14, 16 및 18)을 제조하는 재료는 금속, 세라믹, 유리, 폴리머, 복합 재료 및 상기 재료들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 예를 들어, 적절한 금속은 양극처리된 알루미늄 및/또는 스테인레스 강철을 포함한다. 적절한 세라믹 재료는 실리콘 카바이드 또는 알루미늄 산화물을 포함한다.

다음 예는 단지 예시하기 위한 것이 본 명세서 내용의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

예 1

이 예에서, 플라즈마 균일성은 액셀리스 테크놀러지 사로부터 시장에서 입수가능한 Fusion ES3 다운스트림 마이크로웨이브 플라즈마 애셔에서 상이한 듀얼 배플 플레이트 구성을 사용하여 검사된다. 다수의 300mm 실리콘 웨이퍼는 동일한 조건하에서 AZ1505의 0.75미크론으로 코팅되고 표1에 표시된 온도에서 1.1 토르에서 헬륨 플라즈마에서 4%의 수소에 노출된다. AZ1505 포토레지스트는 Hoechst 사에 의해 상업적으로 입수가능하다. 상부 배플 플레이트는 각 구성에 대해서 동일하게 된다. 13" 원형 영역에 걸쳐서 균일하게 이격된 420개의 개구로 이루어진 제어 하부 배플 플레이트가 사용된다. 각 개구부는 0.113인치의 직경이다. 제어를 위한 플라즈마 균일성은 본 명세 내용에 따라서 두개의 상이한 구성과 비교된다. 구성 1은 15인치 원형 영역에 걸쳐서 균일하게 이격된 570개의 개구로 이루어진다. 중앙으로부터 5인치 반경 내의 개구는 0.113인치의 직경이다. 5인치 반경 밖의 이들 개구는 0.141인치 직경을 갖는다. 구성 2는 중점에서 외부 에지로 증가하는 밀도를 갖는 420개의 개구로 이루어진다. 이 개구는 0.113 인치의 직경을 갖는다. 모든 경우에, 상부 및 하부 배플 플레이트 간의 거리는 0.5인치이고 기판과 하부 배플 플레이트 간의 거리는 0.5인치이다. 플라즈마에 노출되는 시간은 포토레지스트 두께의 대략 1/2을 제거하도록 선택된다. 불균일성은 종래 기술을 사용하여 기판에 걸쳐서 49포인트에서 제거되는 두께를 결정하고 나서 평균값으로 49 포인트에 대한 표준 편차를 나누고 이 결과를 퍼센티지로 표현함으로써 측정된다. 이 결과가 표1에 도시된다.

배플 플레이트 어셈블리	처리 온도(℃)	불균일성(%)
제어	270	14.95
구성 1	270	8.18
구성 2	270	10.83
제어	330	9.61
구성 1	330	3.43
구성 2	330	7.38

이 결과는 하부 배플 플레이트의 중점으로부터 외부 에지로의 개구의 밀도를 증가시키고 개구의 크기를 더욱 더 증대시킴으로써 플라즈마 애시 균일성을 크게 개선시킨다는 것을 보여준다.

본 명세 내용이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 각종 변경을 행할 수 있고 소자들을 등가물로 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 게다가, 본 발명의 필수적인 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 개시 내용에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 많은 수정을 행할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 실행하도록 고려된 최적의 방식이 설명된 특정 실시예로 제한되는 것이 아니라 본 발명은 첨부된 청구범위 내에 있는 모든 실시예를 포함한다.

Claims (81)

1. 기판을 처리하기 위한 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치에 있어서,

   질소 및 산소가 없는 가스원;

   상기 가스원과 유체 연통(fluid communication)하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및, 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 가스원으로부터 상기 플라즈마 관 내에 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부;

   상기 가스원 및 상기 플라즈마 생성부의 중간에 있는 가스 정화기;

   처리실의 입구 주위에 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실로서, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 평면 하부 배플 플레이트의 위에 고정 위치되는 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축의 주위에 배치된 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하고, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 상기 기판과 평행하게 위치되는 처리실; 및

   상기 처리실의 하부벽의 중앙에 위치되는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판의 아래에 위치되고, 상기 처리실의 하부 플레이트와 광학적 연결하는 하나 이상의 가열 램프를 더 포함하는데, 상기 하부 플레이트는 가시 또는 적외선 방사에 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기관에 결합되는 애프터버너 어셈블리를 더 포함하는데, 상기 배기관은 상기 처리실 및 상기 애프터버너 어셈블리의 중간에 있는 가스 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 애프터버너 어셈블리는 상기 배기관 내에 플라즈마를 생성시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 애프터버너 어셈블리는 상기 배기관의 외부에 랩핑되는(wrapped) RF 코일, 상기 RF 코일과 전기적으로 연결되는 매치박스(matchbox) 및, 상기 매치박스와 전기적으로 연결되는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기관에 결합되는 광 검출 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라즈마 생성부는 각 섹션(section)이 상기 플라즈마 관을 수용하기 위한 개구를 가진 다수의 섹션으로 구획되는 마이크로웨이브 인클로우져; 및 미리 정해진 주파수의 마이크로웨이브 전력을 상기 다수의 섹션에 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 제2 가스원을 더 포함하는데, 상기 제2 가스원은 상기 처리실의 인시튜 세정(in situ cleaning)을 위한 산화 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 플라즈마 관은 상기 상부 배플 플레이트의 직경 보다 작은 개구 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 상부 배플 플레이트는 개구가 없는 중앙 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 상부 배플 플레이트는 상기 하부 배플 플레이트 보다 작은 직경을 갖고, 상기 상부 배플 플레이트 및 상기 처리실의 상부 벽은 그 사이에 플리넘을 형성하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 처리실에 결합되는 로드락 챔버(loadlock chamber); 및 상기 로드락 챔버와 연결되는 서브-챔버를 더 포함하는데, 상기 서브-챔버는, 상기 서브-챔버 내에 주 피봇축을 갖는 하나 이상의 로보트 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    로드락 챔버 및, 상기 로드락 챔버의 중앙에 배치되는 냉각 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
16. 기판을 처리하기 위한 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치에 있어서,

    질소 및 산소가 없는 가스원;

    상기 가스원과 유체 연통하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및, 상기 플라즈마 관에 결합되어 상기 가스원으로부터 상기 플라즈마 관 내에 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부;

    상기 가스원 및 상기 플라즈마 생성부의 중간에 있는 가스 정화기;

    처리실의 입구 주위에 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실로서, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 평면 하부 배플 플레이트의 위에 고정 위치되는 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축의 주위에 배치된 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대하는 처리실; 및

    상기 처리실의 하부벽의 중앙에 위치되는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
17. 삭제
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 기판의 아래에 위치되고, 상기 처리실의 하부 플레이트와 광학적 연결하는 하나 이상의 가열 램프를 더 포함하는데, 상기 하부 플레이트는 적외선 방사에 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 플라즈마 관은 상기 상부 배플 플레이트의 직경 보다 작은 개구 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
20. 제 16 항에 있어서,

    상기 배기관에 결합되는 애프터버너 어셈블리를 더 포함하는데, 상기 배기관은 상기 처리실 및 상기 애프터버너 어셈블리의 중간에 있는 가스 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 애프터버너 어셈블리는 상기 배기관 내에 플라즈마를 생성시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
22. 제 20 항에 있어서,

    상기 애프터버너 어셈블리는 상기 배기관의 외부에 랩핑되는 RF 코일, 상기 RF 코일과 전기적으로 연결되는 매치박스 및, 상기 매치박스와 전기적으로 연결되는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
23. 제 16 항에 있어서,

    상기 배기관에 결합되는 광 검출 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
24. 제 16 항에 있어서,

    상기 플라즈마 생성기는 각 섹션이 상기 플라즈마 관을 수용하기 위한 개구를 가진 다수의 섹션으로 구획되는 마이크로웨이브 인클로우져; 및 미리 정해진 주파수의 마이크로웨이브 전력을 상기 다수의 섹션에 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
25. 삭제
26. 제 16 항에 있어서,

    상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 제2 가스원을 더 포함하는데, 상기 제2 가스원은 상기 처리실의 인시튜 세정을 위한 산화 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
27. 제 16 항에 있어서,

    상기 처리실에 결합되는 로드락 챔버; 및 상기 로드락 챔버와 연결되는 서브-챔버를 더 포함하는데, 상기 서브-챔버는, 상기 서브-챔버 내에 주 피봇축을 갖는 하나 이상의 로보트 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
28. 제 16 항에 있어서,

    로드락 챔버 및, 상기 로드락 챔버의 중앙에 배치되는 냉각 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
29. 탄소 또는 수소 함유 저 k 유전층을 포함하는 기판을 처리하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치에 있어서,

    질소 및 산소를 포함하지 않은 가스를 포함하는 가스원,

    상기 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스로부터 질소 함유 종 및 산소 함유 종을 감소시키도록 구성되는 상기 가스원과 유체 연통하는 가스 정화기;

    상기 가스 정화기와 유체 연통하는 플라즈마 생성부로서, 플라즈마 관 및, 상기 플라즈마 관에 결합되어 정화된 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스로부터 상기 플라즈마 관 내에 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기를 포함하는 플라즈마 생성부;

    처리실의 입구에서 배플 플레이트 어셈블리를 포함하는 상기 플라즈마 관과 유체 연통하는 처리실;

    상기 처리실의 하부벽의 중앙에 위치되어, 산화 가스원과 유체 연통하는 가스 입구를 포함하는 배기관;

    상기 배기관에 결합되어, 상기 배기관 내에 산화 플라즈마를 생성시키도록 구성되는 애프터버너 어셈블리; 및

    상기 배기관에 결합되어, 상기 산화 플라즈마에 의해 제공되는 플라즈마 방전 영역 내에 포커스된 수집 옵틱을 포함하는 광 검출 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 배기관은 상기 광 검출 시스템에 의해 모니터링되는 파장에 광학적으로 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
31. 제 29 항에 있어서,

    상기 플라즈마 생성기는 각 섹션이 상기 플라즈마 관을 수용하기 위한 개구를 가진 다수의 섹션으로 구획되는 마이크로웨이브 인클로우져; 및 미리 정해진 주파수의 마이크로웨이브 전력을 상기 다수의 섹션에 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
32. 제 29 항에 있어서,

    상기 애프터버너 어셈블리는 상기 배기관의 외부에 랩핑되는 RF 코일, 상기 RF 코일과 전기적으로 연결되는 매치박스 및, 상기 매치박스와 전기적으로 연결되는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
33. 제 29 항에 있어서,

    상기 질소 및 산소를 포함하지 않은 가스는 탄화수소 가스, 수소 또는 헬륨, 또는 이들 가스 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
34. 제 29 항에 있어서,

    상기 광 검출 시스템은 스펙트로미터 또는 모노크로메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
35. 제 29 항에 있어서,

    상기 기판의 아래에 위치되고, 상기 처리실의 하부 플레이트와 광학적 연결하는 가열 램프 어레이를 더 포함하는데, 상기 하부 플레이트는 상기 가열 램프 어레이에 의해 방출되는 가시 또는 적외선 방사에 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 플로우 다운스트림 플라즈마 처리 장치.
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51. 삭제
52. 삭제
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
56. 삭제
57. 삭제
58. 삭제
59. 탄소 또는 수소 함유 저 k 유전층을 갖는 기판으로부터 포토레지스트 재료 및 에칭 후 잔류물을 제거하는 플라즈마 애싱 방법에 있어서,

    오염 레벨이 감소된 정화된 가스를 형성하도록 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스를 가스 정화기 내로 흐르게 하는 단계;

    상기 정화된 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계;

    상기 플라즈마를 처리실 내로 도입하는 단계로서, 상기 처리실은 상기 플라즈마를 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 평면 하부 배플 플레이트의 위에 고정 위치되는 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축의 주위에 배치된 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 밀도가 증대하는, 상기 도입 단계;

    상기 배플 플레이트 어셈블리를 통해 상기 플라즈마를 흐르게 하여, 기판으로부터 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물을 제거하도록 상기 기판을 노출시키는 단계;

    제거된 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물을 상기 처리실 내의 중앙에 위치된 배기관으로 배출하는 단계;

    상기 배기관 내로 산화 가스를 선택적으로 도입하는 단계;

    상기 산화 가스 및, 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물로부터 플라즈마를 형성하는 단계;

    상기 배기관 플라즈마에 생성되는 방출 신호를 광학적으로 모니터링하는 단계; 및

    상기 방출 신호의 변화의 관찰로부터 상기 포토레지스트 및 에칭 후 잔류물의 엔드포인트(endpoint)를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 애싱 방법.
60. 제 59 항에 있어서,

    상기 산소 및 질소를 포함하지 않는 가스는 수소 또는 헬륨 또는 아르곤 또는 네온, 또는 이들 가스 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 애싱 방법.
61. 제 59 항에 있어서,

    상기 정화된 가스를 형성하도록 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스를 가스 정화기 내로 흐르게 하는 단계는 상기 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스 중의 H₂O, O₂, CO, CO₂의 및 N₂의 레벨을 10ppm 미만의 량까지 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 애싱 방법.
62. 삭제
63. 탄소 또는 수소 함유 저 k 유전층을 포함하는 기판으로부터 포토레지스트 재료 및 에칭 후 잔류물을 제거하는 플라즈마 애싱 방법에 있어서,

    오염 레벨이 감소된 정화된 가스를 형성하도록 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스를 가스 정화기 내로 흐르게 하는 단계;

    상기 정화된 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계;

    상기 플라즈마를 처리실 내로 도입하는 단계로서, 상기 처리실은 상기 플라즈마를 수용하는 배플 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 배플 플레이트 어셈블리는 평면 하부 배플 플레이트의 위에 고정 위치되는 평면 상부 배플 플레이트를 포함하며, 상기 하부 배플 플레이트는 중심축의 주위에 배치된 다수의 개구부를 포함하며, 상기 다수의 개구부의 각각의 치수는 상기 중심축으로부터 상기 하부 배플 플레이트의 외부 에지로 증대하는 단계;

    상기 배플 플레이트 어셈블리를 통해 상기 플라즈마를 흐르게 하여, 기판으로부터 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물을 제거하도록 상기 기판을 노출시키는 단계;

    제거된 상기 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물을 상기 처리실의 하부벽 내의 중앙에 위치된 배기관으로 배출하는 단계;

    상기 배기관 내로 산화 가스를 선택적으로 도입하는 단계;

    상기 산화 가스 및, 상기 제거된 포토레지스트 재료, 에칭 후 잔류물 및 휘발성 부산물로부터 플라즈마를 형성하는 단계;

    상기 배기관 플라즈마에 생성되는 방출 신호를 광학적으로 모니터링하는 단계; 및

    상기 방출 신호의 변화의 관찰로부터 상기 포토레지스트 및 에칭 후 잔류물의 엔드포인트를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 애싱 방법.
64. 제 63 항에 있어서,

    상기 산소 및 질소를 포함하지 않은 가스는 수소 또는 헬륨 또는 아르곤 또는 네온 또는 이들 가스 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 애싱 방법.
65. 삭제
66. 삭제
67. 삭제
68. 삭제
69. 삭제
70. 삭제
71. 삭제
72. 삭제
73. 삭제
74. 삭제
75. 삭제
76. 삭제
77. 삭제
78. 삭제
79. 삭제
80. 삭제
81. 삭제

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