KR101590745B1 - 단일 기판 스트립 프로세싱을 위한 연속적인 단계적 혼합 - Google Patents
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Abstract
프로세싱 챔버와 단일 기판 프로세싱을 위한 처리액 운반 시스템을 포함하는 레지스트 제거 시스템을 위한 방법이 제공된다. 일차 스트리핑 화학 물질은 일차 온도 및 유량으로 처리액 운반 시스템 내에서 유동되고, 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 온도 및 유량으로 제1 혼합 지점에서 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도 및 삼차 유량으로 제2 혼합 지점에서 주입된다. 처리액은 기판 표면의 일부 상에 분배되고, 질화규소 및 산화규소의 에칭에 걸쳐 타겟 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 충족시키기 위해, 일차 온도, 이차 온도, 삼차 온도, 일차 유량, 이차 유량, 및 삼차 유량 중 하나 이상이 조절된다.
Description
본 출원은 전반적으로 레지스트 제거 시스템 및 방법의 설계에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 단일 기판 스트립 프로세싱을 이용하여 질화규소 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐 레지스트 스트립의 스트립 레이트 및 선택도를 증가시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
레지스트 스트립은 반도체 제조에 있어서 일반적인 프로세스로서 25 내지 100개의 기판이 황산과 과산화수소 혼합물(SPM; sulfuric acid and hydrogen peroxide mixture)에 침지된 배치 타입의 프로세싱 모드에서 수행되었다. 반도체 디바이스의 크기가 줄어듦에 따라, 높은 결함률이 중요한 도전 과제이다. 배치 스트립 프로세싱과 관련된 높은 결함률을 처리하기 위하여, 스트립 프로세스에 사용되는 처리액의 변수의 변화를 통해 스트립 레이트를 증가시키는 것에 포커스를 전환시켰다. 더욱이, 단일 기판 타입 프로세스가 개발되어 소유 비용 및 기판 당 비용이 합리화되는 곳에서 사용되었다.
많은 이유로, 경제적이고 기술적인 단일 기판 SPM 프로세스는 배치 프로세스(120-150℃)보다 높은 온도(170-250℃)에서 작동한다. 예컨대, 단일 기판 SPM 프로세싱을 경제적으로 실현 가능하게 하도록, 레지스트 스트립 시간이 약 10 분에서 이상적으로 2 분 미만으로 감소되어야 한다. 이는 보다 높은 프로세스 온도를 이용하여 달성될 수 있다.
완전 습식 고농도 이온 주입 레지스트 스트립(HDIRS; high dose ion implant resist strip)이 또한 고온의 단일 기판 레지스트 스트립 프로세싱을 위한 동인이다. 단일 기판 프로세싱의 주요 이점으로는 레지스트를 제거하는 데에 보다 높은 온도가 사용될 수 있다는 것이다. 보다 높은 프로세스 온도는 보다 높은 농도의 레지스트(예컨대, >1E15 atoms/cm2)의 레지스트 스트립 성능을 상당히 향상시키는 것으로 판명되었다. 그러나, 레지스트 스트립 프로세싱에 보다 높은 온도를 이용하는 것은, a)챔버 재료에 사용하도록 선택된 재료가 225 ℃의 처리액과 접촉시에 안정적이여야 하고, b)상당한 질화규소 및 이산화규소 필름 손실이 170℃ 초과 온도에서 측정되며, c)높은 수준의 미스트가 프로세스 챔버 내에 발생될 수 있다는 점을 비롯하여 여러 가지의 단점이 존재한다. 이는 다중-화학적 프로세싱을 가능하게 하는 데에 도전 과제이다. 예컨대, SPM 프로세싱 후에는 통상적으로 기판으로부터 잔류 파티클을 제거하도록 표준 세척 1(SC1) 작업이 이어진다. SC1 프로세스 중에 SPM 미스트의 존재는 아래의 화학 반응식에서 명백한 결함률 도전 과제를 생성한다:
(H2SO4 + NH4OH = NH4SO4 + H2O) 반응식 1.0
당분야에서는 질화규소 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐서 레지스트에 대해 높은 스트립 레이트를 유지하고 또한 스트립의 높은 선택도를 유지할 수 있는 방법 및 시스템이 요망된다. 게다가, 기판과 접촉하는 보다 낮은 처리액 프로세스 온도를 이용하여 고농도 이온 레지스트 스트립 성능을 가능하게 하는 해법에 대한 요구가 존재한다. 배치 및 단일 기판 스트리핑 시스템에서의 방법 및 시스템은, a)프로세스 챔버에 사용하기 위한 재료 호환성 문제가 감소되어야 하고, b)다중-화학적 프로세스 성능에서 적은 미스트 발생 및 관련 개선이 초래되어야 하며, c)질화규소와 이산화규소 손실이 적으면서 높은 레지스트 스트립 성능이 초래되어야 한다. 요약하면, 보다 높은 스트립 레이트, 보다 높은 스트립 선택도, 목표 스트립 시간, 및/또는 보다 낮은 소유 비용의 목적을 달성할 수 있는 배치 스트립 처리 시스템 및 방법과 단일 기판 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
프로세싱 챔버와 단일 기판을 스트리핑하도록 구성된 처리액 운반 시스템을 포함하는 레지스트 제거 시스템을 위한 방법이 제공된다. 일차 스트리핑 화학 물질은 일차 온도 및 유량으로 처리액 운반 시스템 내에서 유동되고, 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 온도 및 유량으로 제1 혼합 지점에서 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도 및 삼차 유량으로 제2 혼합 지점에서 주입된다. 공급 라인 내의 배압이 처리액이 끓는 것을 방지하도록 증가된다. 처리액은 기판 표면의 일부 상에 분배되고, 질화규소 및 산화규소의 에칭에 걸쳐 타겟 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 충족시키기 위해, 일차 온도, 이차 온도, 삼차 온도, 일차 유량, 이차 유량, 삼차 유량, 처리액 온도 중 하나 이상이 조절된다.
도 1은 배치 스트립 프로세스에서 종래의 레지스트 스트리핑 방법을 도시하는 건축 다이어그램이다.
도 2는 질화규소 에칭률 상수(k) 대 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 절대 온도의 역의 예시적인 아레니우스 그래프를 도시한다.
도 3a는 황산과 과산화수소의 혼합비 대 입력 황산의 3개의 상이한 온도에 대한 결과적인 처리액의 온도의 예시적인 그래프이다.
도 3b는 혼합 후에 SPM의 온도의 함수로서 SPM의 혼합비의 예시적인 그래프로서, 그래프는 일정한 질화규소 에칭률(ER)을 유지하는 데에 요구되는 온도를 보여준다.
도 4a는 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 온도 및 시간의 함수로서 카로산의 시뮬레이션된 농도의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 4b는 발열 SPM 온도 범위 동안에 시간 경과에 따른 카로산 농도의 시뮬레이션을 비교하는 예시적인 그래프를 도시한다.
도 4c는 황산 대 과산화수소의 상이한 혼합비에 대한 압력의 함수로서 SPM온도의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 배치 프로세싱에서 복수 개의 기판을 위한 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 처리액 재순환을 갖는 배치 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 여러 실시예에서 레지스트 제거 시스템을 위한 전달 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 배치 레지스트 제거 시스템을 이용하여 복수 개의 기판 상에서 질화규소 또는 산화규소의 에칭에 걸쳐서 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 향상시키는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질을 이용하여 단일 기판 레지스트 제거 시스템에서 질화규소 및 산화규소의 에칭에 걸쳐 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
도 10은 프로파일 파라미터 값이 자동화 프로세스 및 장비 제어를 위해 사용되는 레지스트 제거 프로세싱 중 또는 후에 기판 상의 구조의 프로파일 파라미터를 결정하고 이용하는 시스템의 예시적인 블럭도이다.
도 11은 제1 제조 클러스터에서 기판 상의 구조의 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키도록 구성되는 레지스트 제거 시스템을 이용하여 제조 클러스터를 제어하는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
도 2는 질화규소 에칭률 상수(k) 대 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 절대 온도의 역의 예시적인 아레니우스 그래프를 도시한다.
도 3a는 황산과 과산화수소의 혼합비 대 입력 황산의 3개의 상이한 온도에 대한 결과적인 처리액의 온도의 예시적인 그래프이다.
도 3b는 혼합 후에 SPM의 온도의 함수로서 SPM의 혼합비의 예시적인 그래프로서, 그래프는 일정한 질화규소 에칭률(ER)을 유지하는 데에 요구되는 온도를 보여준다.
도 4a는 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 온도 및 시간의 함수로서 카로산의 시뮬레이션된 농도의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 4b는 발열 SPM 온도 범위 동안에 시간 경과에 따른 카로산 농도의 시뮬레이션을 비교하는 예시적인 그래프를 도시한다.
도 4c는 황산 대 과산화수소의 상이한 혼합비에 대한 압력의 함수로서 SPM온도의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 배치 프로세싱에서 복수 개의 기판을 위한 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 처리액 재순환을 갖는 배치 레지스트 제거 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 여러 실시예에서 레지스트 제거 시스템을 위한 전달 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 배치 레지스트 제거 시스템을 이용하여 복수 개의 기판 상에서 질화규소 또는 산화규소의 에칭에 걸쳐서 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 향상시키는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질을 이용하여 단일 기판 레지스트 제거 시스템에서 질화규소 및 산화규소의 에칭에 걸쳐 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
도 10은 프로파일 파라미터 값이 자동화 프로세스 및 장비 제어를 위해 사용되는 레지스트 제거 프로세싱 중 또는 후에 기판 상의 구조의 프로파일 파라미터를 결정하고 이용하는 시스템의 예시적인 블럭도이다.
도 11은 제1 제조 클러스터에서 기판 상의 구조의 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키도록 구성되는 레지스트 제거 시스템을 이용하여 제조 클러스터를 제어하는 방법의 예시적인 플로우차트이다.
본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여, 개념의 적용을 예시하도록 반도체 기판이 사용된다. 방법 및 프로세스는 웨이퍼, 디스크, 메모리 등과 같은 기타 공작물에 동일하게 적용된다. 유사하게, 액상 황산과 과산화수소 혼합물이 본 발명에서 처리액을 예시하도록 사용된다. 아래에 언급되는 바와 같이, 기타 처리액이 대안적으로 사용될 수 있다. 처리액은 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질 및 반응 생성물을 포함할 수 있다. 본 출원에서, 질화규소에 대한 참조는 또한 산화규소 및/또는 규소를 포함한다.
도 1을 참조하면, 건축 다이어그램(10)은 스트리핑 화학 물질(에칭액)이 하나 이상의 입력 스트림(34, 38)을 이용하여 복수 개의 기판(26)이 위치 설정되는 프로세싱 챔버(44) 상에 분배되는 배치 스트립 프로세스에서 종래의 레지스트 스트리핑 방법을 예시한다. 에칭액은 오버플로 탱크(42) 및 오버플로 분출구(18)를 이용하여 재사용 또는 재활용 또는 처분될 수 있다. 예컨대, 프로세스 챔버(44)의 측면 또는 바닥에 히터를 구비함으로써 히터(도시 생략)가 제공될 수 있다. 히터는 외부에 있거나 인라인에 있을 수 있다.
황산에서의 레지스트 스트립 레이트는 온도에 의해 크게 영향을 받고, 스트립 레이트는 온도 상승에 응답하여 상승한다. 고온은 SPM 프로세싱이 고농도의 카로산:
(H2SO4 + H2O2 = H2SO5 + H2O) 반응식 2.0
및 분해로부터 관련 라디칼,
H2SO5 = H2SO4 + O 반응식 3.0
H2O2 = H2O + O 반응식 4.0
을 발생시키는 데에 유리하다.
질화규소의 에칭률(etch rate)은 아래의 수학식 1에 의해 나타낸 바와 같이 SPM 내에서 물(H2O) 및 히드로튬 이온(H3O+) 종과 강하게 상관한다. 이상적으로, SPM 온도는 k의 값을 최소화시키도록 185℃ 미만이어야 한다.
본 발명의 일 실시예는 카로산의 고온의 이점과 레지스트 제거의 라디칼 발생에 영향을 주고, 질화규소, 이산화규소 및/또는 규소 손실을 최소화하도록 급냉시키는 단계적 혼합 요법을 위한 신규한 방법을 포함한다. 레지스트 스트립 성능에 있어서의 개선은 심지어는 표준 노즐에 비해 SPM의 동일한 혼합비를 갖는 단계적 혼합 노즐을 이용하여 실현될 수 있다. 실시예는 레지스트 스트립 화학 농도를 최대화하여 SPM이 냉각된 후 기판의 표면 일부 상에 분배되기 전에 성능을 유지하도록 단계적 혼합 방안 및 혼합 노즐의 설계를 이용한다. 전술한 바와 같이, 이 방법 및 시스템의 이점은 레지스트 스트립 성능 및 질화규소와 이산화규소 필름 손실 양쪽에 있어서의 개선이 심지어는 동일한 SPM 혼합비를 이용하면서도 실현될 수 있다는 것이다.
단계적 혼합 방안과 스트리핑 화학 물질의 주입은 단일 기판 스트리핑 시스템 및 습식 벤치 배치 스트리핑 시스템에서 실시될 수 있다. 배치 스트리핑 시스템에서, 프로세싱 챔버 내에 과산화수소의 직접적인 주입은 단계적 혼합이 구비된 단계적 혼합 노즐 또는 처리액 운반 시스템에 의해 대체되고 카로산은 과산화수소 대신에 처리액 내로 주입될 수 있다.
실시예는 스트립 프로세싱 중에 여러 가지 작동 고려 사항을 필요로 한다. 예컨대, 2개의 황산 운반 서브시스템을 단계적 혼합 및 제어하는 추가 하드웨어가 요구된다. 더 높은 반응 온도에 도달하기 위해 노즐에 배압이 이용되면, 사람 및 장비를 보호하기 위해 적절한 안전 시스템이 적소에 설치되어야 한다. 혼합으로부터 분배가지 처리액의 체류 시간은 카로산과 산화 라디칼의 최대 농도가 기판 표면 상에서 발생하는 것을 보장하도록 최적화되어야 한다.
도 2는 질화규소 에칭률 상수(k) 대 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 절대 온도의 역의 예시적인 아레니우스 그래프를 도시한다.
에칭률을 결정하기 위한 수학식은 아래와 같다.
여기서, ER은 질화규소의 에칭률이고,
k는 질화규소의 에칭률 상수이며,
H2O는 몰/m3 단위의 농도이고,
H3O+는 몰/m3 단위의 농도이다.
여기서, Ln은 자연 로그이고,
k는 질화규소의 에칭률 상수이며,
A는 질화규소의 지수 앞 인자(pre-exponential factor)이고,
E는 활성 에너지이며,
R은 보편 기체 상수(universal gas constant)이고,
T는 SPM의 절대 온도이다.
도 2를 참조하면, 1/T로서 에칭률 곡선(308)의 트렌드 라인이 X축에 플로팅되어 있고; 옹스트롬 몰2/S m6로서 표현된 SPM의 온도에서 SPM을 이용하는 질화규소의 에칭률의 값과 질화규소의 에칭률의 자연 로그의 대응하는 값이 Y축에 플로팅되어 있다. 에칭률 곡선은 처리액의 온도가 내려갈 때에 아래로 경사지는 직선에 가깝다. 예컨대, 질화규소의 에칭률 상수(Ln k)의 값은 SPM이 약 185℃의 온도에 있을 때에 지점(312)에서 약 -15.9이고, SPM이 약 162℃에 있을 때에 Ln k의 값은 지점(316)에서 약 -16.9이다. SPM의 온도가 에칭률 곡선(308)의 우측에 대해 있을 때에, 질화규소의 에칭은 더 낮은 SPM 온도에 의해 유리하게 낮게 유지된다. 질화규소 에칭률은 에칭률을 최소화하는 실제 수단이 SPM의 온도를 170℃ 미만으로 유지하기 위한 온도와 크게 상관된다(도 2에서, 이는 0.002257에 해당함). 본 발명의 도전 과제 및 실시예는 레지스트 스트립 성능을 더 낮은 온도에서 증가시키는 방법이다.
도 3a는 황산과 과산화수소의 혼합비 대 입력 황산의 3개의 상이한 온도에 대한 결과적인 처리액의 온도의 예시적인 그래프를 도시한다. 스트립 프로세스의 목적을 달성하기 위하여 2개 이상의 스트리핑 화학 물질이 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 그래프(400)는 사용된 스트리핑 화학 물질과 여러 스트리핑 화학 물질들의 혼합비를 기초로 하여 처리액의 온도의 가변성을 보여준다. 도 3a를 참조하면, 스트립 화학적 성질은 일차 온도에서 일차 스트리핑 화학 물질로서의 황산, 이차 온도에서 이차 스트리핑 화학 물질로서의 과산화수소, 및 삼차 온도에서 삼차 스트리핑 화학 물질로서의 황산을 포함하는 SPM을 이용한다. 스트리핑 화학 물질들의 다른 조합이 또한 이용될 수 있다는 것을 유념해야 한다.
SPM을 위한 도 3a의 그래프를 참조하면, 일차 스트리핑 화학 물질(본 실시예에서 황산) 대 이차 스트리핑 화학 물질(과산화수소)의 1:1 내지 10:1에서 시작하는 혼합비가 140℃에서 황산의 일차 온도에 대해 도시되어 있다. 입력 황산 온도가 140℃이고 혼합비가 6:1인 경우, 처리액(SPM)의 온도는 약 170℃(408)이고; 입력 황산 온도가 160℃이고 혼합비가 6:1인 경우, 처리액(SPM)의 온도는 약 183℃(412)이며; 입력 황산 온도가 170℃이고 혼합비가 6:1인 경우, 처리액(SPM)의 온도는 약 198℃(416)이다. 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑의 혼합비가 동일한 경우라도, 일차 스트리핑 화학 물질의 일차 온도가 증가될 때에 SPM 화학 물질을 이용하는 처리액의 온도가 증가된다. 도 3a의 그래프는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질의 혼합 후에 액체 처리 온도를 결정하는 데에 입력 황산 온도의 영향을 강화시킨다.
도 3b는 혼합 후에 SPM의 온도의 함수로서 SPM의 혼합비의 예시적인 그래프(460)로서, 그래프(460)는 일정한 질화규소 에칭률(ER)을 유지하는 데에 요구되는 온도를 보여준다. 3개의 혼합 데이터 지점(476, 472, 468)이 곡선(464)에서 강조하도록 사용되는데, 일정한 질화규소 에칭률을 유지하는 데에 요구되는 처리액 온도(본 실시예에서, SPM 온도)에서의 차이를 보여주고, 6:1 혼합비(지점 472)가 기준선으로서 사용된다. SPM의 혼합비가 지점(472)에서 6:1인 경우, 혼합 후에 SPM의 온도는 대략 180℃이다. 상향 경사 화살표(484)에 의해 지시된 바와 같이, 보다 높은 혼합비가 사용되는 경우, 동일한 질화규소 에칭률을 유지하는 데에 보다 높은 온도가 요구된다. 예컨대, 8:1의 혼합비(지점 476)가 사용되는 경우, 동일한 질화규소 에칭률을 유지하는 데에 요구되는 온도는 대략 190℃이다. 하향 경사 화살표(480)에 의해 지시되는 바와 같이 보다 낮은 혼합비가 사용되는 경우, 동일한 질화규소 에칭률을 유지하는 데에 보다 낮은 온도가 요구된다. 예컨대, 1.6:1.0의 혼합비(지점 468)가 사용되는 경우, 동일한 질화규소 에칭률을 유지하는 데에 요구되는 온도는 대략 140℃이다.
도 4a는 황산 과산화수소 혼합물(SPM)의 온도 및 시간의 함수로서 카로산의 계산된 농도의 예시적인 그래프(500)를 도시한다. 카로산 농도의 계산은 카로산 농도가 현재의 기술로는 사실상 실시간으로 측정될 수 없기 때문에 필요하다. 스트리핑 화학 물질이 혼합되기 전 또는 후에 황산을 예열하는 효과를 도시하도록 3개의 곡선 세트가 강조될 것이다. 곡선 세트는 또한 반응 구역에서 처리액의 농도 또는 온도 프로파일로서도 지칭된다. 제1 곡선 세트는 SPM을 120℃의 일정한 온도로 유지하는 것을 설명한다. 곡선(508; 굵은 점선)은 곡선(512; 굵은 실선)에 의해 도시된 카로산의 농도를 계산하는 데에 사용되는 일정한 120℃ 온도를 보여주는데, 곡선(512)은 카로산의 피크 농도가 710초에 도달된다는 것을 보여준다(532). 이와 달리, 제2 곡선 세트(504; 얇은 실선과, 524; 얇은 점선)는 70℃의 온도에서 시작하고 1800초 후에(그래프 범위 밖) 120℃의 최대 온도에 서서히 접근하는 SPM을 갖는다. 낮은 초기 시작 온도의 경우, 대응하는 카로산 농도(504)는 1800초 후에(그래프 범위 밖) 최대값에 도달하지 못한다. 이들 2개의 곡선 세트는 과산화수소와 혼합하기 전에 황산을 더 높은 온도로 예열하는 중요성을 증명한다. 제3쌍의 곡선(520; 규칙적인 실선과, 516; 규칙적인 점선)의 경우, 황산의 예열 온도는 180℃에 "카로산-180C"라는 라벨이 붙은 제1 곡선에 도시되어 있다. "카로산 180C"라는 라벨이 붙은 제2 곡선(520)은 약 80초에 카로산의 최대 농도에 도달한다(528). 카로산의 피크 농도에 도달하는 데에 요구되는 시간은 SPM의 온도를 120C에서 180C로 증가시킴으로써 상당히 감소된다. 최대 카로산 농도 및 보다 높은 스트립 레이트에 도달하기 위한 보다 높은 온도 및 관련된 보다 짧은 시간은 비용 효과적인 단일 기판 프로세싱을 위한 요건이다.
도 4b는 SPM 온도 범위 동안에 시간 경과에 따른 카로산 농도의 변화 계산의 예시적인 그래프(550)를 도시한다. 곡선(554, 558, 562, 566, 574)은 30초에 대한 반응의 개시에 시작하여, 시간 범위 내에 있다면 카로산의 피크 농도를 보여준다. 예컨대, 140℃ 내지 180℃의 온도 범위의 경우, 카로산의 피크 농도는 30초보다 더 길게 걸리고 그래프의 범위 밖에 있다. 200℃의 온도에서, 카로산의 최대 농도는 약 20초(지점 579)에서 발생된다. 220℃의 온도에서, 카로산의 최대 농도는 약 10초(지점 560)에서 발생된다. 240℃의 온도에서, 카로산의 최대 농도는 약 9초(지점 556)에서 발생된다. 연속적으로, SPM의 보다 높은 온도는 적은 시간에 카로산의 온도에서 피크를 생성시킨다. 곡선은 또한 반응 구역에서의 반응 중에 처리액의 농도 또는 온도 프로파일로 지칭된다. 그러나, 피크 농도에 도달하는 데에 요구되는 시간은 스트립 선택도 등의 스트립 프로세스의 다른 목적과 통합되고 균형을 이루어져야 될 필요가 있다는 점에 유념해야 한다. 이것이 발생하는 피크 농도 및 시간의 크기는 SPM 혼합 성능, SPM 농도, SPM 혼합비 및 황산과 과산화수소의 초기 농도의 함수로서 변하게 된다.
도 4c는 황산 대 과산화수소의 상이한 혼합비에 대한 압력의 함수로서 SPM온도의 예시적인 그래프(590)를 도시한다. 1.0 대기압에서, 비등점 곡선(596)에 따른 대응하는 SPM 온도는 약 213℃(지점 584)이고, 6:1의 황산 대 과산화수소의 혼합비에 대해 약 1.8 대기압(지점 586)에서 약 240℃까지 상승한다. 유사하게, 1.0 대기압에서, 비등점 곡선(594)에 따른 대응하는 SPM 온도는 약 186℃(지점 588)이고, 3:1의 황산 대 과산화수소의 혼합비에 대해 약 4.1 대기압(지점 582)에서 약 240℃까지 상승한다. 정규의 비압축 프로세싱 챔버가 사용되면, 프로세싱 챔버 내의 "기판상 조건"은 통상적으로 1.0의 대기압 및 약 180℃의 온도(지점 580)이다. 전술한 바와 같이, 카로산의 피크 농도에 도달하는 데에 요구되는 시간은 특히 단일 기판 프로세싱에서 비용 효율적인 스트립 프로세싱의 요건이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 배치 프로세싱에서 복수 개의 기판을 위한 레지스트 제거 시스템(600)의 예시적인 개략도를 도시한다. 레지스트 제거 시스템(600)은 프로세싱 챔버(636), 유출 탱크(604), 유출 배수구(608), 및 처리액 운반 시스템(645)을 포함한다. 처리액 운반 시스템(645)은 혼합 장치(614), 처리액 운반 라인(634), 히터(616), 제한부(638), 주 처리액 공급 라인(620), 제1 주입 라인(642), 및 제2 주입 라인(643)을 포함한다. 제한부(638)는 작은 직경 배관, 파이프 엘보우, 초크, 오리피스 미터, 제어 밸브 등일 수 있다. 기판(632)은 기판 전달 시스템(도시 생략)을 이용하여 프로세싱 챔버(636) 내에 로딩된다. 일차 스트리핑 화학 물질(644)은 일차 온도의 주 처리액 공급 라인(620)을 통해 혼합 장치(614)로 운반된다. 이차 스트리핑 화학 물질(640)은 이차 스트리핑 화학 물질이 이차 온도에 있는 제1 주입 라인(642)을 이용하여 처리액 공급 라인(620) 상에 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질(641)은 삼차 스트리핑 화학 물질(641)이 삼차 온도에 있는 제2 주입 라인(643)을 이용하여 주 처리액 공급 라인(620) 상에 주입된다.
유동에 있어서 다양한 조합 상태인 일차, 이차, 및 삼차 화학 물질이 처리액으로서 지칭되고, 처리액은 처리액의 온도를 조절하도록 히터 또는 쿨러(616)가 사용될 수 있는 혼합 장치(614)로 운반된다. 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질 간의 반응은 주 처리액 공급 라인(620)에서 그리고 혼합 장치(614)에서 혼합할 때에 발생한다. 혼합 장치(614)로부터의 처리액은 하나 이상의 분배 장치(646)를 이용하여 처리액 운반 라인(634)을 통해 프로세싱 챔버(636)로 운반된다. 도 5a를 참조하면, 하나 이상의 분배 장치(646)는 프로세싱 챔버(636)의 바닥 및/또는 측ㄱ면에 위치 설정되는 노즐일 수 있고, 이에 따라 기판의 균일한 스트리핑을 보장하는 데에 일조하도록 처리액(628)의 추가 혼합을 제공한다.
도 5a를 참조하면, 이차 스트리핑 화학 물질(640)은 일차 스트리핑 화학 물질(644)의 제1 혼합비로 이차 스트리핑 화학 물질(640)에 주입될 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질(641)은 일차 스트리핑 화학 물질(644)의 제2 혼합비로 이차 스트리핑 화학 물질(640)에 주입될 수 있다. 제1 혼합비는 3:1일 수 있고 제2 혼합비는 6:1일 수 있으며, 다른 제1 및 제2 혼합비가 또한 사용될 수 있다. 일차 스트리핑 화학 물질(644)은 일차 온도의 산일 수 있고, 이차 스트리핑 화학 물질(640)은 이차 온도의 산화제일 수 있으며, 삼차 스트리핑 화학 물질(641)은 삼차 온도에 있는 일차 스트리핑 화학 물질과 동일한 산일 수 있다. 더욱이, 일차 스트리핑 화학 물질(644)의 산은 180℃보다 큰 온도의 황산일 수 있고, 이차 스트리핑 화학 물질(640)은 거의 25℃의 과산화수소일 수 있으며, 삼차 스트리핑 화학 물질(641)은 25℃ 내지 120℃ 범위의 온도의 황산일 수 있다. 처리액은 프로세싱 챔버(636) 상에 분배될 때에 140℃ 내지 190℃ 범위의 온도를 가질 수 있다. 실시예에서, 처리액의 온도는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 혼합된 후에 원하는 레벨 아래로 떨어질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질로서 황산 대신에, 처리액의 온도를 원하는 분배 온도로 증가시키는 물 또는 증기가 사용될 수 있다. 별법으로서, 처리액은 원하는 분배 온도를 얻도록 인라인 또는 외부 히터에 의해 가열될 수 있다.
다른 실시예에서, 삼차 스트리핑 화학 물질이 선택적인 곳에서 황산과 오존, 황산과 질산, 또는 질산과 염산 등의 다른 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질의 조합은 불화수소산, 질산, 및 아세트산을 포함한다. 유사하게, 다양한 표준 세척 조합, 예컨대 SC1과 표준 세척 2(SC2) 조성 등이 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질의 다른 제1, 제2 및/또는 제3 혼합비가 또한 사용될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 레지스트 제거 시스템(650)의 예시적인 개략도를 도시한다. 단일 기판 레지스트 제거 시스템(650)은 기판 스테이징 장치(662), 기판 전달 시스템(도시 생략), 기판 가열 시스템(658), 처리액 운반 시스템(694), 및 프로세싱 챔버(도시 생략)를 포함한다. 기판(654)은 기판 전달 시스템을 이용하여 프로세싱 챔버 상에 로딩된다. 기판은 기판 스테이징 장치(662)에 의해 고정 유지되거나 회전될 수 있다. 기판 가열 시스템(658)이 기판(654)을 예열하거나 프로세싱 챔버의 설정 온도를 유지도록 사용될 수 있다. 처리액 운반 시스템(694)은 주 운반 라인(674), 제1 주입 라인(676), 제2 주입 라인(668), 제한부(688), 및 하나 이상의 분배 장치(690)를 포함한다. 분배 장치의 제한부(688)는 기판의 표면 일부 상에 분배하기 전에 처리액(678) 내의 배압을 증가시켜 처리액(678)의 비등을 방지하거나 처리액(678)을 비등점으로 가게 하도록 사용될 수 있다. 제한부는 작은 직경 배관, 파이프 엘보우, 초크, 오리피스 미터, 제어 밸브 등일 수 있다. 입력 스트리핑 화학 물질의 온도 제어, 주입된 스트리핑 화학 물질의 유량, 배압, 및 온도 조절 장치에 의해 수행되는 온도 조절의 사용 및 양은 프로세서 또는 제어 시스템(도시 생략)에 의해 제어된다.
도 5b를 참조하면, 일차 스트리핑 화학 물질(678)은 일차 온도, 농도, 및 유량의 처리액 공급 라인(674)을 통해 운반된다. 이차 스트리핑 화학 물질(672)은 이차 스트리핑 화학 물질(672)이 이차 온도, 농도, 및 유량에 있는 제1 주입 라인(676)을 이용하여 처리액 공급 라인(674) 상에 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질(666)은 삼차 스트리핑 화학 물질(666)이 삼차 온도, 농도, 및 유량에 있는 제2 주입 라인(668)을 이용하여 처리액 공급 라인(674) 상에 주입된다. 전술한 바와 같이, 일차 스트리핑 화학 물질(678) 또는 처리액 공급 라인(674) 내에서 다양한 조합으로 조합된 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질 더하기 반응 생성물이 처리액(678)으로서 지칭되고 하나 이상의 분배 장치(690)를 이용하여 기판(654) 표면의 일부 상에 분배된다. 처리액 공급 라인(674)은 처리액 반응 구역(682)과 처리액 온도 조절 구역(686)을 포함하는 구역을 가질 수 있다. 처리액 반응 구역(682)은 일차 스트리핑 화학 물질(644)과 이차 스트리핑 화학 물질(640) 간의 반응이 발생하고 반응 생성물의 피크 농도가 생성되는 세그먼트이다. 처리액 온도 조절 구역(686)에서, 처리액은 삼차 스트리핑 화학 물질(666)의 추가에 의해 타겟 분배 온도로 된다. 실시예에서, 삼차 스트리핑 화학 물질은 처리액 온도를 타겟 분배 온도로 증가시키는 역할을 하는 처리액과의 발열 반응을 유발할 수 있다. 별법으로서, 삼차 스트리핑 화학 물질은 처리액 온도를 타겟 분배 온도로 감소시키는 역할을 하는 처리액과의 흡열 반응을 유발할 수 있다. 다른 실시예에서, 처리액을 타겟 분배 온도가 되게 하도록 냉각 또는 가열 장치(도시 생략)가 사용될 수 있다. 입력 스트리핑 화학 물질의 온도 제어, 주입된 스트리핑 화학 물질의 유량, 온도 조절 장치에 의해 수행되는 온도 조절의 사용 및 양은 프로세서 또는 제어 시스템(도시 생략)에 의해 제어된다.
노즐을 위한 습식 스트립 프로세싱 시스템에서의 현재 실시는 통상적으로 단일 구역 혼합 노즐을 이용한다. SPM 용례에서, 스테이지 혼합, 예컨대 이중 구역 노즐의 사용은 카로산 발생을 처리액의 분배 온도로부터 분리시킨다. 본 발명은 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질의 혼합 후에 높은 온도의 처리액으로 높은 농도의 카로산을 발생시킨다. 처리액은 기판의 표면 상에 처리액의 타겟 분배 온도를 도달하게 하도록 보다 낮은 온도에서 황산의 추가 적용을 이용하여 급냉된다. 전술한 바와 같이, 처리액의 온도는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 혼합된 후에 원하는 레벨 아래로 떨어질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질로서 황산 대신에, 물 또는 증기가 처리액의 온도를 타겟 분배 온도로 증가시키도록 사용될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 이차 스트리핑 화학 물질의 주입은 일차 스트리핑 화학 물질(678) 대 이차 스트리핑 화학 물질(672)의 제1 혼합비를 가질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질(666)의 주입은 일차 스트리핑 화학 물질(678) 대 이차 스트리핑 화학 물질(672)의 제2 혼합비를 가질 수 있다. 별법으로서, 전술한 바와 같이, 삼차 스트리핑 화학 물질(666)이 사용되지 않을 수 있다. 더욱이, 온도 조절은 인라인 또는 외부 쿨러 또는 히터를 이용하여 수행될 수 있다. 일차 스트리핑 화학 물질(678)은 일차 온도에서 산일 수 있고, 이차 스트리핑 화학 물질(672)은 이차 온도의 산화제일 수 있으며, 삼차 스트리핑 화학 물질(666)은 삼차 온도에 있는 일차 스트리핑 화학 물질과 동일한 산일 수 있다. 실시예에서, 일차 스트리핑 화학 물질(678)의 산은 180℃보다 큰 온도의 황산일 수 있고, 이차 스트리핑 화학 물질(672)은 거의 25℃의 과산화수소일 수 있으며, 삼차 스트리핑 화학 물질(666)은 25℃ 내지 120℃ 범위의 온도의 황산일 수 있다(아래에서 SPM 용례로서 지칭됨). 제1 혼합비는 3:1일 수 있고 제2 혼합비는 6:1일 수 있다. SPM 용례의 처리액은 기판(654) 표면의 일부 상에 분배될 때에 140℃ 내지 190℃ 범위의 온도를 가질 수 있다.
SPM 용례에서, 처리액 반응 구역(682)은 대부분의 카로산과 라디칼이 발생되는 곳이다. 황산과 과산화수소를 이용하는 다일 기판 레지스트 제거 시스템(650)에서, 일차 운반 라인(674)에서 처리액의 잔류 시간은 카로산과 라디칼의 피크 농도에 도달하는 데에 중요 인자이다. 레지스트 스트립 성능은 처리액의 피크 혼합 온도 및 분배 온도의 함수이다. 분배 온도는 피크 혼합 온도, 제1 혼합비, 및 제2 혼합비의 함수이다. 질화규소 및 이산화규소의 에칭에 걸쳐 레지스트 스트립을 스트리핑한느 선택도는 분배 온도 및 제2 혼합비의 함수이다.
전술한 바와 같이, 일차, 이차 및 선택적인 삼차 스트리핑 화학 물질의 다른 조합이 처리액의 타겟 혼합 온도 및 분배 온도를 달성하도록 조합될 수 있다. 실시예에서, 입력 스트리핑 화학 물질의 온도 제어, 주입된 스트리핑 화학 물질의 유량, 온도 조절 장치에 의해 수행되는 온도 조절의 사용 및 양은 프로세서 또는 제어 시스템(도시 생략)에 의해 제어된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 처리액 재순환을 갖는 배치 레지스트 제거 시스템(760)의 예시적인 개략도이다. 배치 레지스트 제거 시스템(760)은 프로세싱 챔버(776)와 재순환 시스템(802)을 포함한다. 재순환 시스템(802)은 재활용 서브 시스템(818)과 바이패스 서브 시스템(806)을 포함한다. 실시예에서, 처리액(762)의 초기량은 기판(772)이 배치 스트립 프로세싱 동안에 실질적으로 위치 설정되는 프로세싱 챔버(776) 상으로 운반된다. 처리액(762)의 운반은 이전 배치로부터의 처리액(762)을 재활용함으로써 또는 적용 가능한 혼합비에 따라 프로세싱 챔버(776) 상에 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질을 추가함으로써 행해질 수 있다. 처리액(762)의 재활용은 스트립 프로세싱의 비용을 감소시키고, 재순환 시스템(802)의 히터에서 열의 유량 및 인가를 제어함으로써 실시된다.
일 실시예에서, 처리액(762)은 오버플로 용기(764) 상으로 오버플로하고, 재활용 라인(817)을 통해 재순환 펌프(820)에 의해 펌핑되는 재활용된 처리액(763)이 된다. 재활용된 처리액(763)은 인라인 히터(770)를 이용하여 가열되고, 운반 라인(780) 및 분배 장치(778)를 이용하여 프로세싱 챔버(776) 내로 운반되기 전에 필터(771)에 의해 필터링될 수 있다. 분배 장치(778)는 프로세싱 챔버(776)의 바닥 및/또는 측면에 있는 노즐의 세트일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 혼합비를 유지하기 위하여, 이차 스트리핑 화학 물질은 제1 및/또는 제2 혼합비를 측정 및 제어하도록 비율 모니터 및 제어 시스템(816)에 의해 수행되는 측정을 기초로 하여 주입 장치(812)를 이용하여 주입될 수 있다. 별법으로서, 이차 스트리핑 화학 물질은 프로세싱 챔버(776)의 상단으로부터 공급 라인(824)을 통해 프로세싱 챔버(776) 상으로 운반될 수 있다. 이차 스트리핑 화학 물질의 양은 비율 모니터 및 제어 시스템(816)에 의해 수행되는 측정을 기초로 할 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 재활용된 처리액(763)의 일부는 바이패스 라인(782), 선택적인 바이패스 히터(804), 바이패스 펌프(800), 이차 스트리핑 화학 물질 주입 장치(792), 온도 모니터 및 제어 시스템(794), 혼합 장치(790), 및 삼차 스트리핑 화학 물질 주입 장치(788)를 포함하는 바이패스 서브 시스템(806)으로 지향된다. 선택적인 바이패스 히터(804)는 도 6에 지시된 바와 같이 바이패스 펌프(800) 전에 또는 바이패스 펌프(800) 후에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 선택적인 바이패스 히터(804)는 바이패스 라인(782)을 따라 어느 곳이든지, 예컨대 온도 조절 구역(797)에 배치될 수 있다. 이차 스트리핑 화학 물질 주입 장치(792) 바로 근처에 있는 혼합 장치(790)는 기계적 혼합기 또는 정적 혼합기일 수 있다. 유체 혼합을 위한 기계적 및 정적 혼합기는 당업계에 널리 알려져 있고, 교반기, 유동 분할 혼합기, 라디얼 혼합, 자기 혼합기, 압축 혼합기 등을 포함할 수 있다. 온도 모니터 및 제어 시스템(794)은 바이패스 라인(782)의 시작부를 비롯하여 재순환 시스템(802)의 다양한 지점에서 처리액의 작동 온도를 측정하고, 선택적인 바이패스 히터(804)에서 발생된 열, 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 제2 혼합비를 달성하기 위한 삼차 스트리핑 화학 물질(788)의 유량, 및 분배 라인(780)에서 그리고 분배 장치(778)을 통과하는 처리액(762)의 분배 온도를 제어한다.
재순환 시스템(802) 내로 이차 스트리핑 화학 물질의 도입은 비율 모니터 및 제어 시스템(816)에 의해 제어되고 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 다양한 측정된 혼합비를 기초로 한다. 하나의 측정 지점은 재순환된 처리액(763)의 유동에서 지점(814)에 있다. 전술한 바와 같이, 혼합비는 주입 장치(812), 주입 장치(792), 및/또는 공급 주입 장치(828)에 의한 이차 스트리핑 화학 물질의 주입을 이용하여 조절될 수 있다. 바이패스 라인(782)에는 반응 구역(796)과 온도 조절 구역(797)의 2개의 구역이 존재한다. 반응 구역(796)은 일차 스트리핑 화학 물질과 이차 스트리핑 화학 물질 간의 반응이 발생하고 반응 생성물의 피크 농도가 생성되는 세그먼트이다. 온도 조절 구역(797)에서, 처리액은 삼차 온도 및 삼차 유량에서 삼차 스트리핑 화학 물질의 추가에 의해 타겟 분배 온도로 된다.
일 실시예에서, (프로세싱 챔버에서의 운반 지점에서) 원하는 제2 혼합비와 처리액 분배 온도가 달성될 수 있다면, 삼차 스트리핑 화학 물질의 주입은 필요없다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에서, 일차 스트리핑 화학 물질은 산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 산화제이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 일차 스트리핑 화학 물질과 동일한 산이거나 삼차 온도에 있는 상이한 화학 물질일 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 다른 실시예에서, 일차 스트리핑 화학 물질은 제2 온도의 과산화수소이고, 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도의 황산이다. 전술한 바와 같이, 처리액의 온도는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 혼합된 후에 원하는 수준 미만으로 떨어질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질로서 황산 대신에, 물 또는 증기가 처리액의 온도를 원하는 분배 온도로 증가시키도록 사용될 수 있다. 입력 스트리핑 화학 물질의 제어, 주입된 스트리핑 화학 물질의 유량, 온도 조절을 위해 인라인 및 바이패스 히터 또는 쿨러(770, 804)에 의해 생성되는 열/냉각의 사용 및 양은 프로세서 또는 제어 시스템(도시 생략)에 의해 제어될 수 있다.
도 7a, 도 7b, 도 7c는 본 발명의 여러 실시예에서 레지스트 제거 시스템을 위한 전달 시스템의 예시적인 개략도이다. 일 실시예에 따르면, 도 7a는 기판 상에 비-플라즈마 세척 프로세스를 수행하기 위한 프로세싱 시스템(850)을 도시한다. 프로세싱 시스템(850)은 제1 처리 시스템(866), 및 제1 처리 시스템(866)에 커플링되는 제2 처리 시스템(862)을 포함한다. 예컨대, 제1 처리 시스템(866)은 화학 물질 처리 시스템, 레지스트 제거 시스템, (또는 화학 물질 처리 구성요소)을 포함할 수 있고, 제2 처리 시스템(862)은 열 처리 시스템(또는 열 처리 구성요소)을 포함할 수 있다.
또한 도 7a에 예시된 바와 같이, 전달 시스템(858)은 제1 처리 시스템(866)에 커플링되어 제1 처리 시스템(866) 및 제2 처리 시스템(862) 내외로 기판을 전달하고, 다중 요소 제조 시스템(854)에 의해 기판을 교환할 수 있다. 제1 및 제2 처리 시스템(866, 862)과, 전달 시스템(858)은, 예컨대 다중 요소 제조 시스템(854) 내에 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 다중 요소 제조 시스템(854)은 에칭 처리 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등의 장치를 비롯한 처리 요소에 대해 그리고 처리 요소로부터 기판의 전달을 허용할 수 있다. 제1 및 제2 시스템에서 발생하는 프로세스들을 격리하기 위하여, 각 시스템과 커플링하도록 격리 조립체(870)가 사용될 수 있다. 예컨대, 격리 조립체(870)는 열 격리를 제공한느 열 격리 조립체와, 진공 격리를 제공하는 게이트 밸브 조립체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 처리 시스템(866, 862)과, 전달 시스템(858)은 임의의 순서로 배치될 수 있다.
별법으로서, 다른 실시예에서, 도 7b는 기판 상에 비-플라즈마 세척 프로세스를 수행하기 위한 프로세싱 시스템(880)을 제공한다. 프로세싱 시스템(880)은 제1 처리 시스템(884)과, 제2 처리 시스템(886)을 포함한다. 예컨대, 제1 처리 시스템(884)은 화학 물질 처리 시스템을 포함할 수 있고, 제2 처리 시스템(886)은 열 처리 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 도 7b에 예시된 바와 같이, 전달 시스템(882)이 기판을 제1 처리 시스템(884) 내외로 전달하도록 제1 처리 시스템(884)에 커플링될 수 있고, 기판을 제2 처리 시스템(886) 내외로 전달하도록 제2 처리 시스템(886)에 커플링될 수 있다. 추가적으로, 전달 시스템(882)은 하나 이상의 기판 카세트(도시 생략)에 의해 기판을 교환할 수 있다. 도 7b에는 단 2개의 프로세스 시스템이 도시되어 있지만, 다른 프로세스 시스템이 레지스트 제거 시스템, 에칭 처리 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등을 비롯한 전달 시스템(882)에 엑세스할 수 있다. 제1 및 제2 시스템에서 발생하는 프로세스들을 격리시키기 위하여, 격리 조립체(888)가 각 시스템과 커플링하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 격리 조립체(888)는 열 격리를 제공하는 열 격리 조립체와, 진공 격리를 제공하는 게이트 밸브 조립체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로, 예컨대 전달 시스템(882)은 격리 조립체(888)의 일부로서 역할을 할 수 있다.
별법으로서, 다른 실시예에서, 도 7c는 기판 상에 비-플라즈마 세척 프로세스를 수행하는 프로세싱 시스템(890)을 제공한다. 프로세싱 시스템(890)은 제1 처리 시스템(898)과, 제2 처리 시스템(896)을 포함하고, 제1 처리 시스템(898)은 도시된 바와 같이 수직 방향으로 제2 처리 시스템(896)의 꼭대기에 적층된다. 예컨대, 제1 처리 시스템(898)은 화학 물질 처리 시스템을 포함할 수 있고, 제2 처리 시스템(896)은 열 처리 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 도 7c에 예시된 바와 같이, 전달 시스템(894)은 기판을 제1 처리 시스템(898) 내외로 전달하도록 제1 처리 시스템(898)에 커플링될 수 있고, 기판을 제2 처리 시스템(896) 내외로 전달하도록 제2 처리 시스템(896)에 커플링될 수 있다. 추가적으로, 전달 시스템(894)은 기판을 하나 이상의 기판 카세트(도시 생략)에 의해 교환할 수 있다. 도 7c에는 단 2개의 프로세스 시스템이 도시되어 있지만, 다른 프로세스 시스템이 레지스트 제거 시스템, 에칭 처리 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등을 비롯한 전달 시스템(894)에 엑세스할 수 있다. 제1 및 제2 시스템에서 발생하는 프로세스들을 격리시키기 위하여, 격리 조립체(892)가 각 시스템과 커플링하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 격리 조립체(892)는 열 격리를 제공하는 열 격리 조립체와, 진공 격리를 제공하는 게이트 밸브 조립체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로, 예컨대 전달 시스템(894)은 격리 조립체(892)의 일부로서 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 화학 물질 처리 시스템과 열 처리 시스템은 서로 커플링되는 별개의 프로세스 챔버를 포함할 수 있다. 별법으로서, 화학 물질 처리 시스템과 열 처리 시스템은 단일 프로세스 챔버의 구성요소일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예의 배치 레지스트 제거 시스템을 이용하여 복수 개의 기판 상에서 질화규소 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐서 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 향상시키는 방법(900)의 예시적인 플로우차트이다. 배치 레지스트 제거 시스템은 재순환 시스템에 커플링되는 프로세싱 챔버를 포함한다. 도 6의 상세한 설명으로부터, 재순환 시스템(802)은 재활용 서브 시스템(818)과 바이패스 서브 시스템(806), 바이패스 라인(782)을 포함하는 바이패스 서브 시스템(806), 선택적인 바이패스 히터(804), 바이패스 펌프(800), 이차 스트리핑 화학 물질 주입 장치(792), 온도 모니터 및 제어 시스템(794), 혼합 장치(790), 및 삼차 스트리핑 화학 물질 주입 장치(788)를 포함한다. 도 8을 참조하면, 작동(904)에서, 질화규소 및 산화규소의 에칭에 걸쳐 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상, 예컨대 스트립 레이트 및 스트립 선택도가 선택된다. 스트립 레이트는 분 당 나노미터, 예컨대 1,000 nm/min로서, 또는 범위, 예컨대 50 내지 1,250 nm/min으로서 표현될 수 있다. 질화물 또는 이산화규소의 에칭에 결쳐서 스트립 선택도는 저농도 도핑된 드레인(LDD; lightly doped drain) 세척 단계 당 폴리실리콘 블랭킷 시험 웨이퍼에서 실리콘 및 산화물 손실과 LDD 세척 단계 당 질화규소 손실의 0.1Å(옹스트롬)일 수 있다. 유사하게, 선택도 타겟의 범위, 예컨대 0.07 내지 0.15Å이 사용될 수 있다. 작동(908)에서, 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질이 복수 개의 기판을 스트리핑하기 위한 처리액을 발생시키도록 선택된다. 작동(912)에서, 스트립 파라미터의 타겟 작동 범위가 유사한 용례에 대한 데이터를 기초로 하여 결정된다. 스트립 파라미터는 하나 이상의 유량, 입력 온도, 및 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질의 농도, 재활용된 처리액의 비율, 바이패스 처리액의 비율, 분배 온도, 공급 라인의 배압 등을 포함할 수 있다.
작동(916)에서, 처리액의 초기량이 제공되고, 처리액이 일차 온도 및 일차 조성에 있는 프로세싱 챔버 내에 배치된다. 처리액의 초기량은 이전 배치로부터 오거나 이용 가능한 혼합비에 따라 프로세싱 챔버 상에 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질을 추가함으로써 발생될 수 있다. 작동(920)에서, 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 스트리핑 화학 물질이 이차 온도, 이차 농도, 및 이차 유량으로 있는 바이패스 라인 상에 제1 주입 라인에서 주입된다. 작동(924)에서, 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 스트리핑 화학 물질이 삼차 온도, 삼차 농도, 및 삼차 유량으로 있는 바이패스 라인 상에 제2 주입 라인에서 주입된다. 작동(928)에서, 처리액 공급 운반 라인 내의 배압은 분배된 처리액이 끓는 것을 또는 분배된 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 조절된다. 작동(932)에서, 처리액은 분배 온도로 프로세싱 챔버 내에 분배된다. 일 실시예에서, 분배는 프로세싱 챔버의 바닥 및 측면에 있는 노즐을 이용하여 수행될 수 있다. 작동(936)에서, 일차 온도, 일차 유량, 이차 온도, 이차 유량, 이차 농도, 삼차 온도, 삼차 농도, 재활용 비율, 바이패스 비율, 및 배압 중 하나 이상이 타겟 스트리핑 대상을 충족시키도록 조절된다. 재활용 비율은 처리액 분배율과 비교한 재순환 시스템으로 재활용되는 처리액의 비율이다. 바이패스 비율은 재활용된 처리액과 비교한 바이패스 처리액의 비율이다. 입력 스트리핑 화학 물질의 제어, 주입된 스트리핑 화학 물질의 유량, 및 온도 조절을 위해 인라인 및 바이패스 히터, 또는 쿨러에 의해 생성되는 열의 사용 및 양이 프로세서 또는 제어 시스템(도시 생략)에 의해 제어될 수 있다.
작동(916)을 참조하면, 비율 모니터 및 제어 시스템(도 6, 816)은 유량을 원하는 제1 혼합비를 충족시키도록 조절함으로써, 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 비율을 모니터하고 제어하도록 사용될 수 있다. 비율 모니터 및 제어 시스템(도 6, 816)은 또한 삼차 스트리핑 화학 물질의 유량을 조절함으로써 원하는 제2 혼합비를 충족시키기 위해 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 비율을 모니터하고 제어하도록 사용될 수 있다. 유사하게, 온도 모니터 및 제어 시스템(도 6, 794)이 일차, 이차, 및/또는 삼차 스트리핑 화학 물질의 온도 또는 유량을 조절함으로써 처리액 분배 온도를 모니터하도록 사용된다. 다른 실시예에서, 비율 모니터 및 제어 시스템(도 6, 816)이 온도 모니터 및 제어 시스템(도 6, 794)과 함께 사용되어, 전술한 스트립 프로세스 파라미터의 조절을 수행함으로써, 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 제1 및 제2 혼합비와, 처리액의 분배 온도를 모니터하고 제어한다.
SPM 용례에서, 일차 스트리핑 화학 물질은 180℃ 이상의 온도와 75 내지 98 중량%의 황산이고 프로세싱 챔버 내에 배치되는 처리액의 초기량을 발생시키도록 사용된다. 전술한 바와 같이, 처리액의 초기량은 기판들의 이전 배치를 처리하도록 사용되는 처리액일 수 있다. 일 실시예에서, 황산은 96 내지 98 중량%일 수 있다. 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이고 거의 25℃와 30 내지 35 중량%의 농도의 처리액 상에 주입되며, 황산 대 과산화수소의 제1 용적 혼합비는 3:1일 수 있다. 1:1 또는 4:1 등의 다른 제1 혼합비가 또한 사용될 수 있다. 작동(924)에서, 삼차 스트리핑 화학 물질이 삼차 온도와 제2 혼합비로 제2 주입 라인을 이용하여 처리액 상에 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질은 25 내지 120℃ 범위의 온도 및 75 내지 98 중량% 범위의 농도의 황산일 수 있다. 제2 주입 라인에서 황산 대 과산화수소의 제2 용적 혼합비는 6:1일 수 있다. 다른 제2 혼합비는 5:1 내지 20:1일 수 있다. 제2 혼합비가 황산 대 바이패스 처리액의 비율로 표현될 때에, 제2 용적 혼합비는 거의 6:1의 황산 대 과산화수소에 상당하는 거의 4:1일 수 있다. SPM용례 및 다른 용례에 대해 다른 제2 혼합비가 또한 사용될 수 있다. 실시예에서, 처리액의 온도는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 혼합된 후에 원하는 수준 미만으로 떨어질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질로서 황산 대신에, 처리액의 온도를 원하는 분배 온도로 증가시키는 물 또는 증기가 사용될 수 있다. 별법으로서, 처리액은 원하는 분배 온도를 얻도록 인라인 또는 외부 히터에 의해 가열되거나 인라인 또는 외부 쿨러에 의해 냉각될 수 있다.
작동(928)에서, 처리액 운반 시스템 내의 압력은 분배된 처리액이 끓는 것을 또는 분배된 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 증가될 수 있다. SPM 용례에서, 압력은 1 기압 내지 약 3 기압의 범위일 수 있다. 전술한 바와 같이, 배압이 보다 높은 반응 온도에 도달하도록 사용되면, 사람 및 장비를 보호하도록 적절한 안전 시스템이 노즐 내에 설치되어야 한다. 압력은 도 5a의 638과 도 5b의 688에 도시된 바와 같이 삼차 스트리핑 화학 물질의 주입 후에 처리액 운반 시스템의 제한부를 이용하여 증가될 수 있다. 밸브 등과 같은 다른 수단이 공급 운반 시스템 내의 압력을 증가시키도록 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 일차, 이차, 및 삼차 스트리핑 화학 물질을 이용하여 단일 기판 레지스트 제거 시스템을 위한 기판의 질화물 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키는 방법(1200)의 예시적인 플로우차트이다. 단일 기판 레지스트 제거 시스템은 프로세싱 챔버와 처리액 운반 시스템을 포함한다. 작동(1204)에서, 질화물 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐 레지스트 및 스트립 선택도를 위한 타겟 스트립 레이트가 선택된다. 스트립 레이트는 1,000 nm/min이거나, 예컨대 500 내지 1,000 nm/min의 범위일 수 있다. 선택도는 저농도 도핑된 드레인(LDD; lightly doped drain) 세척 단계 당 폴리실리콘 블랭킷 시험 웨이퍼에서 실리콘 및 산화물 손실과 LDD 세척 단계 당 질화규소 손실의 0.1Å(옹스트롬)일 수 있다. 유사하게, 선택도 타겟의 범위, 예컨대 0.07 내지 0.15Å이 사용될 수 있다. 작동(1208)에서, 일차 스트리핑 화학 물질이 처리액 운반 시스템을 통해 유동된다. 예컨대, 일차 스트리핑 화학 물질은 180℃ 이상의 온도의 황산일 수 있다. 작동(1212)에서, 이차 스트리핑 화학 물질이 이차 온도로 있고 이차 스트리핑 화학 물질이 제1 용적 혼합비로 일차 스트리핑 화학 물질과 혼합되는 제1 주입 라인을 이용하여 처리액 운반 시스템 상에 주입된다.
단일 기판 스트립 제거 시스템을 위한 SPM 용례에서, 일차 스트리핑 화학 물질은 180℃ 이상의 온도와 75 내지 98 중량%의 황산이다. 일 실시예에서, 황산은 96 내지 98 중량%일 수 있다. 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이고 거의 25℃와 30 내지 35 중량%의 농도의 처리액 상에 주입되며, 황산 대 과산화수소의 제1 용적 혼합비는 3:1일 수 있다. 1:1 또는 4:1 등의 다른 제1 혼합비가 또한 사용될 수 있다.
작동(1216)에서, 삼차 스트리핑 화학 물질이 삼차 온도와 제2 혼합비로 제2 주입 라인을 이용하여 처리액 운반 시스템 상에 주입된다. 삼차 스트리핑 화학 물질은 25 내지 120℃ 범위의 온도 및 75 내지 98 중량% 범위의 농도의 황산일 수 있다. 제2 주입 라인에서 황산 대 과산화수소의 제2 용적 혼합비는 6:1일 수 있다. 다른 제2 혼합비는 5:1 내지 20:1일 수 있다. 제2 혼합비가 황산 대 처리액의 비율로 표현될 때에, 제2 용적 혼합비는 거의 6:1의 황산 대 과산화수소에 상당하는 거의 4:1일 수 있다. SPM용례 및 다른 용례에 대해 다른 제2 혼합비가 또한 사용될 수 있다. 실시예에서, 처리액의 온도는 일차 및 이차 스트리핑 화학 물질이 혼합된 후에 원하는 수준 미만으로 떨어질 수 있다. 삼차 스트리핑 화학 물질로서 황산 대신에, 처리액의 온도를 원하는 분배 온도로 증가시키는 물 또는 증기가 사용될 수 있다. 별법으로서, 처리액은 원하는 분배 온도를 얻도록 인라인 또는 외부 히터에 의해 가열되거나 인라인 또는 외부 쿨러에 의해 냉각될 수 있다.
작동(1220)에서, 처리액 운반 시스템 내의 압력은 분배된 처리액이 끓는 것을 또는 분배된 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 증가될 수 있다. 전술한 바와 같이, 배압이 보다 높은 반응 온도에 도달하도록 사용되면, 사람 및 장비를 보호하도록 적절한 안전 시스템이 노즐 내에 설치되어야 한다. 압력은 도 5a의 638과 도 5b의 688에 도시된 바와 같이 삼차 스트리핑 화학 물질의 주입 후에 처리액 운반 시스템의 제한부를 이용하여 증가될 수 있다. 밸브 등과 같은 다른 수단이 공급 운반 시스템 내의 압력을 증가시키도록 사용될 수 있다. 작동(1224)에서, 처리액은 기판 표면 상에 분배된다. 작동(1228)에서, 일차 온도, 일차 유량, 이차 온도, 이차 유량, 이차 농도, 삼차 온도, 삼차 농도, 재활용 비율, 바이패스 비율, 및 배압 중 하나 이상이 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상을 충족시키도록 조절된다.
도 10은 프로파일 파라미터 값이 자동화 프로세스 및 장비 제어를 위해 사용되는 스트립 처리 중 또는 후에 기판 상의 구조의 프로파일 파라미터를 결정하고 이용하는 시스템(1300)의 예시적인 블럭도이다. 시스템(1300)은 제1 제조 클러스터(1302)와 광 계측 시스템(1304)을 포함한다. 시스템(1300)은 또한 제2 제조 클러스터(1306)를 포함한다. 기판 상의 구조의 프로파일 파라미터를 결정하도록 사용되는 광 계측 시스템의 상세를 위해, 발명의 명칭이 "주기적인 격자 회절 신호의 라이브러리의 발생"이고 2005년 9월 13일자로 허여되었으며 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 특허 제6,943,900호를 참조하라. 제2 제조 클러스터(1306)가 제1 제조 클러스터(1302) 다음에 있는 것으로 도 10에 도시되어 있지만, 제2 제조 클러스터(1306)는 시스템(1300)에서, 예컨대 제조 프로세스 플로우에서 제1 제조 클러스터(1302) 전에 배치될 수 있다는 것을 알아야 한다.
기판에 부착된 포토레지스트층을 노출 및/또는 현상하는 등의 포토리소그래피 프로세스는 제1 제조 클러스터(1302)를 이용하여 수행될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 광 계측 시스템(1304)은 광 계측 툴(1308)과 프로세서(1310)를 포함한다. 광 계측 툴(1308)은 구조의 회절 신호를 측정하도록 구성된다. 프로세서(1310)는 광 계측 툴에 의해 측정되는 측정된 회절 신호를 사용하고 신호 조절기를 이용하여 조절하여 조절된 계측 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 더욱이, 프로세서(1310)는 조절된 계측 출력 신호를 시뮬레이션된 회절 신호와 비교하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 시뮬레이션된 회절은 광선 추적, 구조의 프로파일 파라미터 세트, 및 전자기 회절의 맥스웰 방정식을 기초로 한 수치 분석을 이용하는 광 계측 툴 모델을 이용하여 결정된다. 예시적인 일 실시예에서, 광 계측 시스템(1304)은 또한 복수 개의 시뮬레이션된 회절 신호와, 복수 개의 시뮬레이션된 회절 신호와 관련된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 복수 개의 값을 갖는 라이브러리(1312)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 라이브러리는 미리 발생될 수 있고, 계측 프로세서(1310)는 조절된 계측 출력 신호를 라이브러이에서 복수 개의 시뮬레이션된 회절 신호와 비교할 수 있다. 부합하는 시뮬레이션된 회절 신호가 발견된 경우, 라이브러리에서 부합하는 시뮬레이션된 회절 신호와 관련된 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값은 기판 용례에서 구조를 제작하도록 사용되는 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값이 되는 것으로 추정된다.
시스템(1300)은 또한 계측 프로세서(1316)를 포함한다. 예시적인 일 실시예에서, 프로세서(1310)는 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값을 계측 프로세서(1316)로 전달할 수 있다. 계측 프로세서(1316)는 광 계측 시스템(1304)을 이용하여 결정된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값을 기초로 하여 제1 제조 클러스터(1302)의 하나 이상의 프로세스 파라미터 또는 장비 세팅을 조절할 수 있다. 계측 프로세서(1316)는 또한 광 계측 시스템(1304)을 이용하여 결정된 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값을 기초로 하여 제2 제조 클러스터(1306)의 하나 이상의 프로세스 파라미터 또는 장비 세팅을 조절할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 제조 클러스터(1306)는 제조 클러스터(1302) 전 또는 후에 기판을 처리할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 프로세서(1310)는 기계 학습 시스템(1314)에 대한 입력값으로서 측정된 회절 신호의 세트와 기계 학습 시스템(1314)의 예상되는 출력값으로서 프로파일 파라미터를 이용하여 기계 학습 시스템(1314)을 훈련시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 계측 프로세서(1316)는 제1 제조 클러스터(1302)로부터 하나 이상의 센서 측정 신호를 수신한다. 센서 측정 신호는 프로세싱 시스템으로부터 수신될 수 있고, 하나 이상의 스트리핑 프로세스 화학 물질 또는 반응 생성물의 농도, 스트리핑 프로세스 화학 물질 또는 반응 생성물의 유량, 프로세싱 챔버에서 분배시에 처리액의 온도 등을 포함할 수 있다. 광 계측 신호와 함께 또는 센서 측정 신호 자체는 스트리핑되는 구조의 하나 이상의 프로파일 파라미터를 결정하도록 계측 프로세서(1316)에 의해 사용될 수 있다. 계측 프로세서(1316)는 센서 측정 신호를 이용하여 결정되는 하나 이상의 프로파일 파라미터의 하나 이상의 값을 기초로 하여 및/또는 광 계측 시스템(1304)을 이용하여 결정되는 하나 이상의 프로파일 파라미터와 함께 제1 제조 클러스터(1302) 또는 제2 제조 클러스터(1306)의 하나 이상의 프로세스 파라미터 또는 장비 세팅을 조절할 수 있다.
도 11은 제1 제조 클러스터에서 기판 상의 구조의 에칭에 걸쳐 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키도록 구성되는 레지스트 제거 시스템을 이용하여 제조 클러스터를 제어하는 방법의 예시적인 플로우차트(1400)이다. 작동(1404)에서, 배치 또는 단일 기판 레지스트 제거 시스템일 수 있는 레지스트 제거 시스템에서 레지스트를 제거하기 위한 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상이 선택된다. 전술한 바와 같이, 타겟 스트리핑 대상은 질화물, 산화규소, 및/또는 실리콘의 에칭에 걸쳐 레지스터의 스트립 레이트 및/또는 스트립 선택도일 수 있다. 작동(1408)에서, 레지스트 스트립 프로세싱은 반응 생성물을 포함하는 처리액, 타겟 분배 온도 및 타겟 혼합비의 처리액을 발생시키도록 일차, 이차, 및/또는 삼차 스트리핑 화학 물질을 이용하여 수행된다. 전술한 바와 같이, 일차 스트리핑 화학 물질은 황산일 수 있고, 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소일 수 있으며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 상이한 온도 및 혼합비의 황산일 수 있다. 작동 단계 및 스트립 프로세스 변수의 값들의 범위는 도 8 및 도 9의 설명과 관련하여 전술되었다. 작동(1412)에서, 기판 상의 구조의 하나 이상의 측정된 광 신호는 하나 이상의 광 계측 툴을 이용하고, 구조는 프로파일을 가지며, 프로파일은 프로파일 파라미터를 갖는다. 작동(1416)에서, 하나 이상의 측정된 스트립 센서 신호는 스트립 프로세스의 스트립 센서 툴로부터 얻어진다. 작동(1420)에서, 구조의 적어도 하나의 프로파일 파라미터가 하나 이상의 광 신호 및 하나 이상의 스트립 센서 신호를 이용하여 결정된다. 작동(1424)에서, 타겟 스트리핑 대상의 계산된 값은 작동(1404)에서의 타겟 스트리핑 대상 세트와 비교된다. 타겟 스트리핑 대상이 충족되지 않으면, 작동(1428)에서, 일차, 이차, 및/또는 삼차 스트리핑 화학 물질의 농도, 유량 및 입력 온도, 및 처리액 분배 조성 및 온도 중 하나 이상이 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상을 충족시키도록 조절된다. 그렇지 않으면, 작동(1432)에서, 레지스트 제거 시스템의 적어도 하나의 제조 프로세스 파라미터 및/또는 제1 제조 클러스터의 장비 세팅이 결정된 적어도 하나의 프로파일 파라미터를 기초로 하여 조절된다. 별법으로서, 적어도 하나의 제조 프로세스 파라미터 및/또는 장비 세팅은 적어도 하나의 프로파일 파라미터를 이용하여 다음 또는 이전의 제조 클러스터에서 조절될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 컨트롤러(도시 생략)가 배치 또는 단일 기판 스트립 용례에서 처리액의 유량, 처리액의 압력, 노즐의 사용 순서를 제어하도록 사용될 수 있다. 컨트롤러의 메모리에 저장되는 프로그램은 질화규소 또는 이산화규소의 에칭에 걸쳐서 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 증가시키는 방법을 수행하기 위하여 프로세스 레시피에 따른 레지스트 제거 시스템(600, 650; 도 5a 및 도 5b)의 전술한 구성요소에 대한 입력값을 활성화시키도록 이용될 수 있다. 컨트롤러(1090)의 일례는 텍사스주 오스틴 소재의 Dell Corporation사로부터 입수 가능한 DELL PRECISION WORKSTATION 610™이다. 컨트롤러는 레지스트 제거 시스템(600, 650)에 대해 국부적으로 배치될 수 있거나, 인터넷 또는 인트라넷을 통해 레지스트 제거 시스템(600, 650)에 대해 원격으로 배치될 수 있다. 따라서, 컨트롤러는 직접적인 연결, 인트라넷, 또는 인터넷 중 적어도 하나를 이용하여 레지스트 제거 시스템(600, 650)과 데이터를 교환할 수 있다. 컨트롤러는 소비자쪽(즉, 장치 제조자)에서 인트라넷에 연결되거나, 판매자쪽(장비 제조자)에서 인트라넷에 연결될 수 있다. 더욱이, 다른 컴퓨터(즉, 컨트롤러, 서버 등)가 직접 연결, 인트라넷, 또는 인터넷 중 적어도 하나를 통해 데이터를 교환하도록 레지스트 제거 시스템(600, 650)의 컨트롤러에 엑세스할 수 있다.
예시적인 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 사상 및/또는 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명은 기판의 레지스트의 스트리핑을 이용하여 예시 및 설명되었다. 본 명세서에 설명된 바와 유사한 방법 및 시스템을 이용하여 기판 상의 다른 층 또는 구조가 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도면에 도시되고 위에서 설명된 특정한 형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 모든 그러한 변형이 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
Claims (27)
- 레지스트 제거 시스템에서 처리액을 이용하여 기판 상의 레지스트를 스트리핑하는 방법으로서, 레지스트 제거 시스템은 처리액 운반 시스템에 커플링되는 프로세싱 챔버를 포함하고, 처리액 운반 시스템은 처리액 공급 라인을 구비하며, 프로세싱 챔버는 단일 기판을 스트리핑하도록 구성되고, 기판은 질화규소, 이산화규소, 또는 실리콘의 하나 이상의 층과 표면을 가지며, 상기 방법은,
기판 상의 레지스트를 스트리핑하기 위한 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상을 선택하는 단계;
처리액 공급 라인에서 일차 스트리핑 화학 물질을 유동(flowing)시키는 단계로서, 일차 스트리핑 화학 물질은 일차 온도, 일차 농도, 및 일차 유량으로 존재하고, 처리액 공급 라인은 반응 구역과 온도 조절 구역을 갖는 것인, 상기 일차 스트리핑 화학 물질을 유동(flowing)시키는 단계;
처리액 공급 라인 상으로 제1 주입 라인에 이차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계로서, 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 온도, 이차 농도, 및 이차 유량으로 존재하는 것인, 상기 이차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계;
처리액 공급 라인의 제2 주입 라인에 삼차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계로서, 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도, 삼차 농도, 및 삼차 유량으로 존재하는 것인, 상기 삼차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계;
처리액이 끓는 것 또는 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 처리액 운반 시스템 내의 배압을 증가시키는 단계;
노즐을 이용하여, 기판 표면의 일부 상에 처리액의 타겟 조성 및 타겟 분배 온도로 상기 처리액을 분배하는 단계; 및
타겟 스트리핑 대상을 충족시키기 위해, 일차 온도, 일차 농도, 일차 유량, 이차 온도, 이차 농도, 이차 유량, 삼차 온도, 삼차 농도, 삼차 유량, 처리액 분배 온도, 및 처리액 공급 라인 내의 배압, 반응 구역과 온도 조절 구역에서의 처리액의 온도 중 하나 이상을 조절하는 단계
를 포함하고, 이차 스트리핑 화학 물질은 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 제1 타겟 혼합비를 달성하도록 주입되며,
이차 스트리핑 화학 물질의 주입 후의 처리액은 타겟 시간 범위 내에서 반응 구역을 따른 온도 프로파일의 최대 온도에 도달하는 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제1항에 있어서,
하나 이상의 타겟 스트리핑 대상은 질화규소, 산화규소 및 실리콘 중 적어도 하나의 에칭에 걸친 스트립 레이트 및 스트립 선택도를 포함하는 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
스트립 레이트는 분 당 500 내지 1,000 나노미터이거나, 분 당 1,000 나노미터보다 높은 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
실리콘, 질화규소 또는 이산화규소의 에칭량은 1 Å/min보다 작고, 0 Å/min을 초과하는 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
일차 스트리핑 화학 물질은 산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 산화제이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 일차 스트리핑 화학 물질로서 사용되는 산과 동일한 산이거나 물 또는 수증기인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제5항에 있어서,
산은 황산이고 산화제는 과산화수소인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
황산의 농도는 70 중량% 내지 98 중량%인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
과산화수소의 농도는 1 중량% 내지 35 중량%인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
황산 대 과산화수소의 제1 타겟 혼합비는 용적 기준으로 1:1 내지 20:1인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
황산 대 과산화수소의 제2 타겟 혼합비는 용적 기준으로 40:1 미만인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
일차 스트리핑 화학 물질로서 사용되는 황산의 온도는 180℃ 이상인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
이차 스트리핑 화학 물질로서 사용되는 과산화수소는 25℃인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
삼차 스트리핑 화학 물질로서 사용되는 황산은 25℃ 내지 250℃인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서,
타겟 분배 온도는 80℃ 내지 250℃인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제6항에 있어서,
레지스트 스트립 완료 시간의 범위는 3.0 분 미만인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 삭제
- 제2항에 있어서,
일차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 황산이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 황산 또는 물 또는 증기인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
일차 스트리핑 화학 물질은 황산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 질산이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이거나;
일차 스트리핑 화학 물질은 황산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 용존 오존(dissolved ozone)을 함유하는 황산 또는 용존 오존을 함유하는 물이거나;
일차 스트리핑 화학 물질은 황산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 용존 오존을 함유하는 물이거나;
일차 스트리핑 화학 물질은 염산이고 이차 스트리핑 화학 물질은 질산이거나;
일차 스트리핑 화학 물질은 불화수소산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 질산이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 아세트산이거나;
일차 스트리핑 화학 물질은 황산이고 이차 스트리핑 화학 물질은 오존인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
처리액 공급 라인 내의 압력을 증가시키는 단계는 처리액을 분배하기 전에 처리액 공급 라인의 제한부로 행해지는 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제한부는 작은 직경 배관, 파이프 엘보우, 초크, 오리피스 미터, 또는 제어 밸브인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제2항에 있어서,
상기 레지스트 스트립은 고농도 이온 임플란트 레지스트 스트립인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제1항에 있어서,
반응 구역을 따른 온도 프로파일의 최대 온도에 도달하는 타겟 시간 범위는 30초 이하인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 레지스트 제거 시스템에서 처리액을 이용하여 기판 상의 레지스트를 스트리핑하는 방법으로서, 레지스트 제거 시스템은 처리액 운반 시스템에 커플링되는 프로세싱 챔버를 포함하고, 처리액 운반 시스템은 처리액 공급 라인을 구비하며, 프로세싱 챔버는 단일 기판을 스트리핑하도록 구성되고, 기판은 질화규소, 이산화규소, 또는 실리콘의 하나 이상의 층과 표면을 가지며, 상기 방법은,
레지스트 제거 시스템에서 질화규소, 산화규소 및 실리콘 중 적어도 하나의 에칭에 걸친 타겟 스트립 레이트와 스트립 선택도를 선택하는 단계;
처리액 공급 라인에서 일차 스트리핑 화학 물질을 유동시키는 단계로서, 일차 스트리핑 화학 물질은 일차 온도, 일차 농도, 및 일차 유량으로 존재하고, 처리액 공급 라인은 반응 구역과 온도 조절 구역을 갖는 것인, 상기 일차 스트리핑 화학 물질을 유동시키는 단계;
처리액 공급 라인 상으로 제1 주입 라인에 이차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계로서, 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 온도, 이차 농도, 및 이차 유량으로 존재하는 것인, 상기 이차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계;
처리액 공급 라인의 제2 주입 라인에 삼차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계로서, 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도, 삼차 농도, 및 삼차 유량으로 존재하는 것인, 상기 삼차 스트리핑 화학 물질을 주입하는 단계;
처리액이 끓는 것 또는 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 처리액 운반 시스템 내의 배압을 증가시키는 단계;
노즐을 이용하여, 기판 표면의 일부 상에 처리액의 타겟 조성 및 타겟 분배 온도로 상기 처리액을 분배하는 단계; 및
타겟 스트리핑 대상을 충족시키기 위해, 일차 온도, 일차 농도, 일차 유량, 이차 온도, 이차 농도, 이차 유량, 삼차 온도, 삼차 농도, 삼차 유량, 처리액 분배 온도, 및 처리액 공급 라인 내의 배압, 반응 구역과 온도 조절 구역에서의 처리액의 온도 중 하나 이상을 조절하는 단계
를 포함하고, 이차 스트리핑 화학 물질은 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 제1 타겟 혼합비를 달성하도록 주입되며,
이차 스트리핑 화학 물질의 주입 후의 처리액은 타겟 시간 범위 내에서 반응 구역을 따른 온도 프로파일의 최대 온도에 도달하는 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제24항에 있어서,
일차 스트리핑 화학 물질은 황산이고, 이차 스트리핑 화학 물질은 과산화수소이며, 삼차 스트리핑 화학 물질은 물 또는 수증기인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 제24항에 있어서,
반응 구역을 따른 온도 프로파일의 최대 온도에 도달하기 위한 타겟 시간 범위는 30초 이하인 것인 레지스트 스트리핑 방법. - 기판 상의 레지스트를 스트리핑하기 위한 시스템으로서,
기판 상의 레지스트를 스트리핑하기 위한 하나 이상의 타겟 스트리핑 대상을 최적화하도록 구성되는 단일 기판 제거 시스템을 포함하고, 단일 기판 제거 시스템은,
단일 기판으로부터 레지스트의 제거를 처리하도록 구성되는 프로세싱 챔버;
프로세싱 챔버에 커플링되는 처리액 공급 라인; 및
프로세싱 챔버 및 처리액 공급 라인에 커플링되는 제어 시스템
을 포함하고, 상기 처리액 공급 라인은,
처리액 공급 라인에서 일차 스트리핑 화학 물질을 유동시키고 - 일차 스트리핑 화학 물질은 일차 온도, 일차 농도, 및 일차 유량으로 존재하고, 처리액 공급 라인은 반응 구역과 온도 조절 구역을 가짐 - ;
처리액 공급 라인 상으로 제1 주입 라인에 이차 스트리핑 화학 물질을 주입하며 - 이차 스트리핑 화학 물질은 이차 온도, 이차 농도, 및 이차 유량으로 존재함 - ;
처리액 공급 라인의 제2 주입 라인에 삼차 스트리핑 화학 물질을 주입하고 - 삼차 스트리핑 화학 물질은 삼차 온도, 삼차 농도, 및 삼차 유량으로 존재함 - ;
처리액이 끓는 것 또는 처리액의 기포점에 접근하는 것을 방지하도록 처리액 운반 시스템 내의 배압을 증가시키며;
노즐을 이용하여, 기판 표면의 일부 상에 처리액의 타겟 조성 및 타겟 분배 온도로 상기 처리액을 분배하도록 구성되며,
상기 제어 시스템은 타겟 스트리핑 대상을 충족시키기 위해, 일차 온도, 일차 농도, 일차 유량, 이차 온도, 이차 농도, 이차 유량, 삼차 온도, 삼차 농도, 삼차 유량, 처리액 분배 온도, 및 처리액 공급 라인 내의 배압, 반응 구역과 온도 조절 구역에서의 처리액의 온도 중 하나 이상을 조절하도록 구성되며,
이차 스트리핑 화학 물질은 일차 스트리핑 화학 물질 대 이차 스트리핑 화학 물질의 제1 타겟 혼합비를 달성하도록 주입되며,
이차 스트리핑 화학 물질의 주입 후의 처리액은 타겟 시간 범위 내에서 반응 구역을 따른 온도 프로파일의 최대 온도에 도달하는 것인 레지스트 스트리핑 시스템.
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