KR102111914B1 - 중원자들을 함유하는 화합물들의 플라즈마 저감 - Google Patents

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마이클 에스. 콕스
모니크 맥킨토시
콜린 존 디킨슨
폴 이. 피셔
유타카 타나카
청 유안
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

프로세싱 챔버로부터의, 화합물들을 함유하는 유출물을 저감하기 위한 플라즈마 저감 프로세스가 설명된다. 플라즈마 저감 프로세스는 프로세싱 챔버, 예컨대, 증착 챔버로부터 기체성(gaseous) 포어라인 유출물을 취하고(take), 포어라인 경로에 위치된 플라즈마 챔버 내에서 유출물들에 반응을 일으킨다. 플라즈마는 유출물 내의 화합물들을 해리하여, 유출물을 더 온화한 화합물들로 변환한다. 저감 시약들은 화합물들의 저감을 도울 수 있다. 저감 프로세스는 휘발 또는 응축 저감 프로세스일 수 있다. 대표적인 휘발 저감 시약들은, 예컨대, CH4, H2O, H2, NF3, SF6, F2, HCl, HF, Cl2, 및 HBr 을 포함한다. 대표적인 응축 저감 시약들은, 예컨대, H2, H2O, O2, N2, O3, CO, CO2, NH3, N2O, CH4, 및 이들의 조합들을 포함한다.

Description

중원자들을 함유하는 화합물들의 플라즈마 저감{PLASMA ABATEMENT OF COMPOUNDS CONTAINING HEAVY ATOMS}
[0001] 본 개시물의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 장비를 위한 저감(abatement)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시물의 실시예들은, 반도체 프로세싱 장비의 유출물(effluent)에 존재하는 화합물들(compounds)을 저감하기 위한 기술들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 생산 프로세스들 동안 생성되는 유출물은, 규제 요건들 및 환경과 안전 문제들 때문에, 폐기 전에 처리되거나 저감되어야 하는 많은 화합물들을 포함한다. 이러한 화합물들 중에는, 예컨대, 에칭 프로세스들에서 사용되는 PFC들(perfluorocarbons)이 있다. 원격 플라즈마 소스들(RPS; remote plasma sources) 또는 인-라인(in-line) 플라즈마 소스들(IPS)은 PFC들 및 지구 온난화 가스들(global warming gases)의 저감을 위해 사용되어왔다. 그러나, 반도체 프로세싱에서 사용되는 다른 가스들, 예컨대, 반도체 프로세싱으로부터 생성되는 입자상 물질(particulate matter) 및 중원자들(heavy atoms)을 함유하는 가스들을 저감하기 위한 현재의 저감 기술의 설계는 불충분하다. 그러한 가스들 및 입자상 물질은 인간 건강과 환경 양쪽 모두에게 해로울뿐만 아니라, 반도체 프로세싱 장비, 예컨대, 프로세싱 펌프들에게도 유해하다.
[0003] 따라서, 당업계에 필요한 것은 개선된 저감 방법이다.
[0004] 본원에 개시되는 실시예들은, 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하는 방법을 포함한다. 방법은, 유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 저감 시약(abating reagent)을 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계를 포함한다. 방법은, 유출물 내의 재료를 상이한 재료로 변환시키기(convert) 위해, 플라즈마 소스에서 형성된 플라즈마가 있는 데서, 유출물 내의 재료를 저감 시약과 반응시키는 단계를 더 포함한다.
[0005] 본원에 개시되는 실시예들은 또한, 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 시스템을 포함한다. 시스템은, 프로세싱 챔버의 포어라인(foreline)에 커플링되는 자기 강화된(magnetically enhanced) 플라즈마 소스를 포함한다. 프로세싱 챔버는 증착 챔버이다. 시스템은 또한, 플라즈마 소스의 상류(upstream)에 포지셔닝되고 플라즈마 소스와 커플링되는 시약 소스를 포함한다. 시약 소스는 저감 시약을 플라즈마 소스에 전달하도록 구성된다.
[0006] 본 개시물의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시물의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시물의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시물이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0007] 도 1은, 몇몇 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템의 개략도를 도시한다.
[0008] 도 2a는, 일 실시예에 따른 플라즈마 소스의 단면 사시도이다.
[0009] 도 2b는, 일 실시예에 따른 플라즈마 소스의 단면 저면도이다.
[0010] 도 2c는, 일 실시예에 따른 금속 쉴드(metal shield)의 확대도이다.
[0011] 도 3은, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물을 저감하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0012] 도 4는, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물을 저감하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내기 위해, 동일한 참조번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들은 유리하게, 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 이루어질 수 있다.
[0014] 본원에서 개시되는 실시예들은, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물에 존재하는 재료들에 대한 플라즈마 저감 프로세스를 포함한다. 플라즈마 저감 프로세스는 프로세싱 챔버, 예컨대, 증착 챔버, 에칭 챔버, 또는 다른 진공 프로세싱 챔버로부터 포어라인 유출물을 취하고(take), 포어라인 경로에 위치된 플라즈마 챔버 내에서 유출물들에 반응을 일으킨다. 플라즈마는 유출물에 존재하는 재료들을 에너자이징하여(energize), 더 온화한 형태(benign form)로의 재료의 변환(conversion)을 더 효율적으로 만든다. 몇몇 실시예들에서, 플라즈마는 유출물 내에 존재하는 재료들을 적어도 부분적으로 해리하고(dissociate), 이는 유출물 내의 재료들의 더 온화한 형태들로의 변환의 효율성을 증가시킨다. 저감 시약은 유출물 내에 존재하는 재료들의 저감을 도울 수 있다. 저감 프로세스는 휘발(volatilizing) 또는 응축(condensing) 저감 프로세스일 수 있다.
[0015] 휘발 저감 프로세스는 SiO2를 형성할 수 있는 재료들, 예컨대, SiFx를, 저감 프로세스의 하류에 있는 진공 펌프 내에서 고체들(solids)을 형성하지 않을 기체성 종(gaseous species)으로 변환한다. 휘발 저감 프로세스에서 사용될 수 있는 저감 시약은 본원에서 휘발 저감 시약으로서 지칭된다. 대표적인 휘발 저감 시약들은, 예컨대, CH4, H2O, H2, NF3, SF6, F2, HCl, HF, Cl2, 및 HBr 을 포함한다. 대표적인 휘발 저감 시약들은 또한, CHxFy 및 O2 및/또는 H2O의 조합, 및 CFx 및 O2 및/또는 H2O의 조합을 포함한다. 응축 저감 프로세스는 유출물 내의 재료들을 고체들로 변환하고, 그러한 고체들이 진공 펌프에 도달하지 않도록, 변환된 고체들을 포획한다(trap). 응축 저감 프로세스에서 사용될 수 있는 저감 시약은 본원에서 응축 저감 시약으로서 지칭된다. 대표적인 응축 저감 시약들은, 예컨대, H2, H2O, O2, N2, O3, CO, CO2, NH3, N2O, CH4, 및 이들의 조합들을 포함한다.
[0016] 도 1은, 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 프로세싱 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포어라인(102)은 프로세싱 챔버(101)와 저감 시스템(111)을 커플링한다. 프로세싱 챔버(101)는, 예컨대, 특히, 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 어닐링, 또는 세정 프로세스를 수행하기 위한 프로세싱 챔버일 수 있다. 증착 프로세스를 수행하기 위한 대표적인 챔버들은, 예컨대, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 챔버들, 화학 기상 증착(CVD) 챔버들, 또는 물리 기상 증착(PVD) 챔버들과 같은 증착 챔버들을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 증착 프로세스는, 유전체들, 예컨대, 실리콘 다이옥사이드(silicon dioxide)(SiO2), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride)(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride)(SiON), 결정질 실리콘(crystalline silicon), a-Si, 도핑된(doped) a-Si, FSG(fluorinated glass), PSG(phosphorous doped glass), BPSG(boron-phosphorous doped glass), 탄소-도핑된 유리(carbon-doped glass), 및 다른 저-k 유전체들(low-k dielectrics), 예컨대, 폴리이미드들(polyimides) 및 오르가노실록산들(organosiloxanes)을 증착시키는 증착 프로세스일 수 있다. 다른 실시예들에서, 증착 프로세스는, 예컨대, 티탸늄(titanium), 티타늄 다이옥사이드(titanium dioxide), 텅스텐(tungsten), 텅스텐 나이트라이드(tungsten nitride), 탄탈륨(tantalum), 탄탈륨 나이트라이드(tantalum nitride), 탄탈륨 카바이드(tantalum carbide), 알루미늄(aluminum), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide), 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride), 루테늄(ruthenium), 또는 코발트(cobalt)와 같은, 금속들, 금속 옥사이드들, 또는 금속 나이트라이드들을 증착시키는 증착 프로세스일 수 있다. 부가적으로, 금속 합금들, 예컨대, 리튬-포스포러스-옥시나이트라이드(lithium-phosphorous-oxynitride), 리튬-코발트(lithium-cobalt), 및 많은 다른 금속 합금들이 증착될 수 있다.
[0017] 포어라인(102)은, 프로세싱 챔버(101)를 떠나는 유출물을 저감 시스템(111)으로 라우팅하는(route) 도관으로서 역할을 한다. 유출물은, 대기(atmosphere)에 방출하기에 바람직하지 않거나, 하류의 장비, 예컨대, 진공 펌프들을 손상시킬 수 있는 재료를 함유할 수 있다. 예컨대, 유출물은 유전체 증착 프로세스로부터의, 또는 금속 증착 프로세스로부터의 화합물들을 함유할 수 있다.
[0018] 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 재료들의 예들은, 중앙 원자(central atom)로서, 또는, 중앙 원자가 없는 경우에는, 2개의 최중앙 원자들(most central atoms) 중 하나(즉, 디실란(disilane)(H3Si-SiH3)에서 Si)로서 중원자를 갖는 화합물들을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "중원자"는, 예컨대, Al, Si, W, 및 Ti와 같은, 보론(boron)보다 더 무거운(heavier) 원자들을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 유출물은, 중원자들이 적어도 알루미늄만큼 무거운 화합물들을 함유할 수 있다. 다른 실시예들에서, 유출물은, 중원자들이 적어도 탄소만큼 무거운 화합물들을 함유할 수 있다. 다른 실시예들에서, 유출물은, 중원자들이 적어도 실리콘만큼 무거운 화합물들을 함유할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유출물은 금속 화합물들을 함유할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유출물은 중앙 원자로서 중원자를 갖지 않을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유출물은, 플루오로카본들(fluorocarbons), 예컨대, HFC들(hydrofluorocarbons) 및 CFC들(chlorofluorocarbons)이 없을 수 있거나(free) 또는 실질적으로 없을 수 있다.
[0019] 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 실리콘-함유 재료들의 예들은, 예컨대, 실리콘 옥사이드(SiO), 실리콘 다이옥사이드(SiO2), 실란(SiH4), 디실란, 실리콘 테트라클로라이드(silicon tetrachloride)(SiCl4), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 디클로로실란(dichlorosilane)(SiH2Cl2), 헥사클로로실란(hexachlorodisilane)(Si2Cl6), 비스(티-부틸 아미노)실란(bis(t-butyl amino)silane), 트리실릴아민(trisilylamine), 디실릴메탄(disilylmethane), 트리실릴메탄(trisilylmethane), 테트라실릴메탄(tetrasilylmethane), 및 테트라에틸 오르도실리케이트(tetraethyl orthosilicate)(TEOS)(Si(OEt)4)를 포함한다. 실리콘-함유 재료들의 다른 예들은, 디실록산들(disiloxanes), 예컨대, 디실록산(SiH3OSiH3), 트리실록산(trisiloxane)(SiH3OSiH2OSiH3), 테트라실록산(tetrasiloxane)(SiH3OSiH2OSiH2OSiH3), 및 시클로트리실록산(cyclotrisiloxane)(-SiH2OSiH2OSiH2O-)을 포함한다. 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 텅스텐-함유 재료들의 예들은, 예컨대, W(CO)6, WF6, WCl6, 또는 WBr6을 포함한다. 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 티타늄-함유 재료들의 예들은, 예컨대, TiCl4 및 TiBr4을 포함한다. 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 알루미늄-함유 재료들의 예들은, 예컨대, 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminum) 또는 트리에틸알루미늄(triethylaluminum)을 포함한다. 본원에서 개시되는 방법들을 사용하여 저감될 수 있는, 유출물에 존재하는 다른 재료들의 예들은, 스티빈(stibine)(SbH3), 저메인(germane)(GH4), 하이드로젠 텔루라이드(hydrogen telluride), 및 탄소-함유 화합물들, 예컨대, CH4 및 고차 알칸들(higher order alkanes)을 포함한다.
[0020] 본 발명으로부터 이익을 향유하도록 수정될 수 있는 하나의 저감 시스템(111)은, 다른 적합한 시스템들 중에서도, 캘리포니아 주 산타클라라 소재의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ZEP2™ 저감 시스템이다. 도시된 바와 같이, 저감 시스템(111)은 플라즈마 소스(104), 시약 전달 시스템(106), 포어라인 가스 주입 키트(108), 제어기(118), 및 진공 소스(120)를 포함한다. 포어라인(102)은, 프로세싱 챔버(101)를 떠나는 유출물을 플라즈마 소스(104)에 제공한다. 플라즈마 소스(104)는 포어라인(102)에 커플링된 임의의 플라즈마 소스일 수 있으며, 포어라인(102)은 포어라인(102) 내부에서 플라즈마를 생성하기에 적합하다. 예컨대, 플라즈마 소스(104)는 원격 플라즈마 소스, 인-라인 플라즈마 소스, 또는 포어라인(102) 내에서 플라즈마를 생성하기 위한, 또는 반응성 종을 포어라인(102) 내로 도입하기 위해 포어라인(102)에 근접한(proximate) 다른 적합한 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마 소스(104)는, 예컨대, 유도 결합(inductively coupled) 플라즈마 소스, 용량 결합(capacitively coupled) 플라즈마 소스, 직류(direct current) 플라즈마 소스, 또는 마이크로파(microwave) 플라즈마 소스일 수 있다. 또한, 플라즈마 소스(104)는, 상기 설명된 임의의 종류의 자기 강화된 플라즈마 소스일 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 소스(104)는, 도 2a-2c와 관련하여 설명되는 바와 같은 플라즈마 소스이다.
[0021] 시약 전달 시스템(106)이 또한, 포어라인(102)과 커플링될 수 있다. 시약 전달 시스템(106)은 하나 또는 그 초과의 시약들, 예컨대, (예컨대, 휘발 또는 응축 저감 시약들일 수 있는) 저감 시약들을, 플라즈마 소스(104)의 상류에 있는 포어라인(102)에 전달한다. 대안적인 실시예에서, 시약 전달 시스템(106)은, 시약들을 플라즈마 소스(104) 내에 직접 전달하기 위해, 플라즈마 소스(104)에 직접 커플링될 수 있다. 시약 전달 시스템(106)은, 하나 또는 그 초과의 밸브들을 통해 포어라인(102)(또는, 플라즈마 소스(104)에 커플링된 시약 소스(105)(또는 다수의 시약 소스들(도시되지 않음))를 포함할 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에서, 밸브 체계(scheme)는, 시약 소스(105)로부터 포어라인(102) 내로의 하나 또는 그 초과의 시약들의 유동을 제어하기 위한 온/오프(on/off) 스위치로서 기능하는 2-방향(two-way) 제어 밸브(103), 및 포어라인(102) 내로의 하나 또는 그 초과의 시약들의 유량들을 제어하는 유동 제어 디바이스(107)를 포함할 수 있다. 유동 제어 디바이스(107)는 포어라인(102)과 제어 밸브(103) 사이에 배치될 수 있다. 제어 밸브(103)는 임의의 적합한 제어 밸브, 예컨대, 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 또는 공압 밸브(pneumatic valve), 등일 수 있다. 유동 제어 디바이스(107)는 임의의 적합한 액티브(active) 또는 패시브(passive) 유동 제어 디바이스, 예컨대, 고정식 오리피스(fixed orifice), 질량 유량계(mass flow controller), 또는 니들 밸브(needle valve), 등일 수 있다.
[0022] 시약 전달 시스템(106)에 의해 전달될 수 있는 대표적인 휘발 저감 시약은, 예컨대, H2O를 포함한다. H2O는, 예컨대, CF4 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 대표적인 휘발 시약은 암모니아(NH3)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 H2일 수 있다. H2는, 예컨대, H2O2 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은, BCl3, CCl4, SiCl4, NF3, SF4, SF6, SF8, 다른 치환(reducing) 또는 할로겐화(halogenated) 에칭 화합물들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나 또는 그 초과일 수 있다. 치환 또는 할로겐화 에칭 화합물들은, 예컨대, SiHx, SiO, Al, CO, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 CHxFy 및 O2 및/또는 H2O의 조합일 수 있다. CHxFy 및 O2 및/또는 H2O의 조합은, 예컨대, 클로린(chlorine), TiCl4, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은, CFx 및 O2 및/또는 H2O의 조합; CxClyFz 및 O2 및/또는 H2O의 조합; 또는 O2 및/또는 H2O와 다른 프레온들(freons)의 조합일 수 있다. CFx 및 O2 및/또는 H2O의 조합; CxClyFz 및 O2 및/또는 H2O의 조합; 또는 O2 및/또는 H2O와 다른 프레온들의 조합은, 예컨대, SiO, SiHx, NHy, NOx, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 할로겐, 예컨대, NF3, F2, Cl2, Br2, I2, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 할로겐들은, 예컨대, TiCl4, 트리메틸아민, 트리에틸 알루미늄, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 하이드로젠 할라이드들(hydrogen halides), 예컨대, HCl, HF, HBr, HI, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 하이드로젠 할라이드들은, 예컨대, SiO, SiNx, SiHy, SiO2, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 메탄 또는 고차 알칸들일 수 있다. 메탄 또는 고차 알칸들은, 예컨대, 클로린 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약은 상기-기재된 휘발 저감 시약들 중 임의의 개수의 임의의 시약들의 조합들일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 휘발 저감 시약들은 유출물의 화합물들에 의해 소모될 수 있으며, 따라서, 촉매로 여겨지지 않을 수 있다.
[0023] 시약 전달 시스템(106)에 의해 전달될 수 있는 대표적인 응축 저감 시약은, 예컨대, H2O를 포함한다. H2O는, 예컨대, SiHx, SiFx, CxFy 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 응축 저감 시약은 H2일 수 있다. H2는, 예컨대, NHxFy, NHx, Fy, F2(예컨대, 암모늄염들(ammonium salts)을 만들기 위해 사용될 때) 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 응축 저감 시약들은, O2, N2, O3, CO, CO2, NH3, N2O, 다른 산화제들(oxidizers), 및 이들의 조합들일 수 있다. 산화제들은, 예컨대, 탄소보다 더 무거운 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 응축 저감 시약은 알칸들, 예컨대, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 이소부탄, 다른 알칸들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 알칸들은, 예컨대, 클로린, 알루미늄, 플루오린, 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 응축 저감 시약들은 상기-기재된 응축 저감 시약들 중 임의의 개수의 임의의 시약들의 조합들일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 응축 저감 시약들은 유출물의 화합물들에 의해 소모될 수 있으며, 따라서, 촉매로 여겨지지 않을 수 있다.
[0024] 포어라인 가스 주입 키트(108)는 또한, 플라즈마 소스(104)의 하류 또는 상류(도 1에서는 하류로 도시됨)의 포어라인(102)에 커플링될 수 있다. 포어라인 가스 주입 키트(108)는, 포어라인(102) 내의 압력을 제어하기 위해, 포어라인 가스, 예컨대, 질소(N2), 아르곤(Ar), 또는 청정 건조 공기(clean dry air)를 포어라인(102) 내에 제어 가능하게(controllably) 제공할 수 있다. 포어라인 가스 주입 키트(108)는, 압력 조절기(pressure regulator; 110)가 후속되고, 제어 밸브(112)가 추가로 후속되며, 유동 제어 디바이스(114)가 더 추가로 후속되는 포어라인 가스 소스(109)를 포함할 수 있다. 압력 조절기(110)는 가스 전달 압력 설정점(set point)을 설정한다(set). 제어 밸브(112)는 가스 유동을 턴 온 및 오프한다(turn on and off). 제어 밸브(112)는, 제어 밸브(103)에 대해 상기 논의된 바와 같은 임의의 적합한 제어 밸브일 수 있다. 유동 제어 디바이스(114)는 압력 조절기(110)의 설정점에 의해 지정되는 가스의 유동을 제공한다. 유동 제어 디바이스(114)는, 유동 제어 디바이스(107)에 대해 상기 논의된 바와 같은 임의의 적합한 유동 제어 디바이스일 수 있다.
[0025] 몇몇 실시예들에서, 포어라인 가스 주입 키트(108)는 압력 게이지(gauge)(116)를 더 포함할 수 있다. 압력 게이지(116)는 압력 조절기(110)와 유동 제어 디바이스(114) 사이에 배치될 수 있다. 압력 게이지(116)는, 키트(108)에서 유동 제어 디바이스(114)의 상류의 압력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 압력 게이지(116)에서 측정된 압력은, 압력 조절기(110)를 제어함으로써 유동 제어 디바이스(114)의 상류의 압력을 설정하기 위해, 제어 디바이스, 예컨대, 이하에서 논의되는 제어기(118)에 의해 활용될 수 있다.
[0026] 몇몇 실시예들에서, 제어 밸브(112)는, 가스의 사용이 최소화되도록, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 시약이 유동할 때에만 가스를 턴 온하기 위해, 제어기(118)에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 시약 전달 시스템(106)의 제어 밸브(103)와 키트(108)의 제어 밸브(112) 사이의 점선에 의해 예시된 바와 같이, 제어 밸브(103)가 턴 온(또는 오프)되는 것에 대한 응답으로, 제어 밸브(112)는 턴 온(또는 오프)될 수 있다.
[0027] 포어라인(102)은 진공 소스(120) 또는 다른 적합한 펌핑 장치에 커플링될 수 있다. 진공 소스(120)는 유출물을 프로세싱 챔버(101)로부터 적절한 하류의 유출물 취급(handling) 장비, 예컨대, 스크러버(scrubber), 또는 소각로(incinerator), 등으로 펌핑한다(pump). 몇몇 실시예들에서, 진공 소스(120)는 배압 펌프(backing pump), 예컨대, 건식 기계 펌프(dry mechanical pump), 등일 수 있다. 진공 소스(120)는, 예컨대, 포어라인(102) 내의 압력의 부가적인 제어를 제공하거나 또는 제어하기 위해, 원하는 레벨에 설정될 수 있는 가변식 펌핑 능력을 가질 수 있다.
[0028] 제어기(118)는, 기판 프로세싱 시스템(100)의 동작을 제어하기 위해, 기판 프로세싱 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 커플링될 수 있다. 예컨대, 제어기는, 본원에 개시되는 교시들(teachings)에 따라, 포어라인 가스 주입 키트(108), 시약 전달 시스템(106), 및/또는 플라즈마 소스(104)를 모니터링하고 그리고/또는 제어할 수 있다.
[0029] 도 1의 실시예들은 개략적으로 도시되었고, 몇몇 컴포넌트들은, 간략함을 위해 생략되었다. 예컨대, 고속(high speed) 진공 펌프, 예컨대, 터보 분자 펌프(turbo molecular pump) 등은, 프로세싱 챔버(101)로부터 유출물 가스들을 제거하기 위해, 프로세싱 챔버(101)와 포어라인(102) 사이에 배치될 수 있다. 부가적으로, 포어라인 가스, 시약, 및/또는 플라즈마를 공급하기 위해서, 컴포넌트들의 다른 변형들이 제공될 수 있다.
[0030] 본원에서 개시되는 방법의 실시예들에서, 프로세싱 챔버(101)로부터 빠져나오는, 바람직하지 않은 재료를 함유하는 유출물은 플라즈마 소스(104)에 진입한다. 저감 시약, 예컨대, 휘발 또는 응축 저감 시약은 플라즈마 소스(104)에 진입한다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내의 저감 시약으로부터 생성되며, 이로써, 저감 시약을 에너자이징하고, 그리고 몇몇 실시예들에서는, 또한, 유출물을 에너자이징한다. 몇몇 실시예들에서, 유출물에 비말동반되는(entrained) 저감 시약 및/또는 재료의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 해리된다(disassociated). 플라즈마 생성 조건들, 포어라인 가스 주입 파라미터들, 저감 시약의 유량, 및 저감 시약의 아이덴티티(identity)는, 유출물에 비말동반되는 재료의 조성에 기초하여 결정될 수 있으며, 제어기(118)에 의해 제어될 수 있다. 플라즈마 소스(104)가 유도 결합 플라즈마 소스인 실시예에서, 해리는 수 kW의 파워(power)를 필요로 할 수 있다.
[0031] 저감 시약(abating agent)은, 예컨대, CH4, H2O, H2, NF3, SF6, F2, HCl, HF, Cl2, HBr, O2, N2, O3, CO, CO2, NH3, N2O, CH4, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 저감 시약은 또한, CHxFy 및 O2 및/또는 H2O의 조합, 및 CFx 및 O2 및/또는 H2O의 조합을 포함할 수 있다. 상이한 저감 시약들은, 상이한 조성들을 갖는 유출물을 처리하기 위해 사용될 수 있다.
[0032] 도 2a는, 일 실시예에 따른 플라즈마 소스(104)의 단면 사시도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본체(200)는 외측 벽(204), 내측 벽(206), 제 1 플레이트(203), 및 제 2 플레이트(205)를 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(203) 및 제 2 플레이트(205)는 링(ring) 형상을 가질 수 있고, 외측 및 내측 벽들(204, 206)은 원통형일 수 있다. 내측 벽(206)은 RF 소스(도시되지 않음)에 커플링될 수 있는 중공형(hollow) 전극일 수 있다. 외측 벽(204)은 접지될(grounded) 수 있다. 제 1 플레이트(203) 및 제 2 플레이트(205)는 내측 벽(206)과 동심(concentric)일 수 있다. 제 1 플레이트(203)는 외측 엣지(207) 및 내측 엣지(209)를 가질 수 있고, 제 2 플레이트(205)는 외측 엣지(211) 및 내측 엣지(213)를 가질 수 있다. 외측 벽(204)은 제 1 단부(212) 및 제 2 단부(214)를 가질 수 있고, 내측 벽(206)은 제 1 단부(216) 및 제 2 단부(218)를 가질 수 있다. 제 1 절연 링(230)은 내측 벽(206)의 제 1 단부(216)에 인접하여 배치될 수 있고, 제 2 절연 링(232)은 내측 벽(206)의 제 2 단부(218)에 인접하여 배치될 수 있다. 절연 링들(230, 232)은 절연 세라믹 재료로 만들어질 수 있다. 제 1 플레이트(203)의 외측 엣지(207)는 외측 벽(204)의 제 1 단부(212)에 인접할 수 있고, 제 2 플레이트(205)의 외측 엣지(211)는 외측 벽(204)의 제 2 단부(214)에 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 외측 벽(204)의 단부들(212, 214)은, 각각, 외측 엣지들(207, 211)과 접촉한다. 제 1 플레이트(203)의 내측 엣지(209)는 제 1 절연 링(230)에 인접할 수 있고, 제 2 플레이트(205)의 내측 엣지(213)는 제 2 절연 링(232)에 인접할 수 있다. 플라즈마 영역(284)은 외측 벽(204)과 내측 벽(206) 사이 그리고 제 1 플레이트(203)와 제 2 플레이트(205) 사이에 정의되며, 용량 결합 플라즈마는 플라즈마 영역(284)에서 형성될 수 있다.
[0033] 동작 동안 내측 벽(206)을 차갑게(cool) 유지하기 위해서, 냉각 자켓(220)이 내측 벽(206)에 커플링될 수 있다. 내측 벽(206)은 외측 벽(204)을 향하는(facing) 제 1 표면(242) 및 제 1 표면에 대향하는(opposite) 제 2 표면(244)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 양쪽 표면들(242, 244) 모두는 선형(linear)이고, 냉각 자켓(220)은 제 2 표면(244)에 커플링된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 제 1 표면(242)은 커브형(curved)이고, 제 2 표면(244)은 선형이다. 냉각 자켓(220)은 냉각 자켓(220) 내부에 형성된 냉각 채널(208)을 가질 수 있고, 냉각 채널(208)은, 냉각제, 예컨대, 물을 냉각 자켓(220) 안과 밖으로 유동시키기 위해, 냉각제 유입구(coolant inlet; 217) 및 냉각제 배출구(219)에 커플링된다. 제 1 복수의 자석들(210)은 제 1 플레이트(203) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 복수의 자석들(210)은 자석들의 어레이를 갖는 마그네트론(magnetron)일 수 있고, 환형(annular) 형상을 가질 수 있다. 제 2 복수의 자석들(240)은 제 2 플레이트(205) 상에 배치될 수 있고, 제 2 복수의 자석들(240)은 자석들의 어레이를 갖는 마그네트론일 수 있으며, 제 1 복수의 자석들(210)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 복수의 자석들(240)은 마그네트론이고 환형 형상을 갖는다. 일 실시예에서, 자석들(210, 240)은 단부들(270, 272) 근처에 형성된 선형 어레이들이다. 자석들(210, 240)은 플라즈마 영역(284)을 향하여 반대 극성(opposite polarity)을 가질 수 있다. 자석들(210, 240)은 희토류 자석들(rare-earth magnets), 예컨대, 네오디뮴(neodymium) 세라믹 자석들일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 가스 주입 포트들은, 저감 시약 및/또는 퍼징 가스를 주입하기 위해, 제 1 플레이트(203) 또는 제 1 및 제 2 플레이트들(203, 205) 상에 형성될 수 있다. 퍼지 가스는 쉴드들(shields; 250, 252)(도 2b에 도시됨) 상의 증착을 감소시킬 수 있다.
[0034] 도 2b는, 일 실시예에 따른 플라즈마 소스(104)의 단면 저면도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 내측 벽(206)의 제 1 표면(242)은, 제 1 표면(242) 상에 배치된 복수의 그루브들(grooves; 246)을 갖는다. 그루브들(246)은 연속적인 트렌치(trench)일 수 있다. 도 2b에 도시된 제 1 표면(242)은 비록 커브형이지만, 그루브들(246)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 선형 제 1 표면(242) 상에 형성될 수 있다. 동작 동안, 내측 벽(206)은 무선 주파수(RF) 파워 소스에 의해 파워를 공급받고(powered), 외측 벽(204)은 접지되며, 인가되는 파워의 유형, RF 또는 직류(DC), 또는 RF와 직류 사이의 어떤 주파수에 따라, 진동하는(oscillating) 또는 일정한(constant) 전기장 "E"를 플라즈마 영역(284)에 형성한다. 양극(bi-polar) DC 및 양극 펄싱 DC 파워는 또한, 2개의 대향하는 전기 극들(electrical poles)을 형성하는 내측 및 외측 벽들과 함께 사용될 수 있다. 자석들(210, 240)은, 전기장 "E"에 대해 실질적으로 수직인 대체로(largely) 균일한 자기장 "B"를 생성한다. 이러한 구성에서, 결과적인 힘은, 일반적으로(normally) 전기장 "E"를 따라서(follow) 제 2 단부(272)를 향해(도면 밖) 휘어지는(curve) 전류를 야기하고, 이러한 힘은, 접지된 벽에 대해 플라즈마 전자 손실들을 제한함으로써 플라즈마 밀도를 상당히 상승시킨다. 인가된 RF 파워의 경우, 이는, 대체로, 접지된 벽으로부터 멀어지게(away from) 지향되는 환형 진동 전류를 초래할 것이다. 인가된 DC 파워의 경우, 이는, 대체로, 접지된 벽으로부터 멀어지게 지향되는 일정한 환형 전류를 초래할 것이다. 인가된 전기장으로부터의 전류 다이버전스(current divergence)의 이러한 효과는 "홀 효과(Hall effect)"로서 알려져있다. 플라즈마 영역(284)에서 형성된 플라즈마는, 제 1 단부(270)의 개구부(280)로부터 제 2 단부(272)의 개구부(282)로 유동하는 유출물의 부산물들의 적어도 일부를 해리한다. 또한, 해리된 것과 반응하도록 저감 시약이 주입될 수 있으며, 덜 위험한 화합물들을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 유출물은 실란을 함유하며, 저감 시약은 물 또는 산소일 수 있고, 이는, 유출물의 실란을 유리로 변화시킨다(turn).
[0035] 제 1 금속 쉴드(250)는 플라즈마 영역(284) 내부에 제 1 플레이트(203)에 인접하여 배치될 수 있고, 제 2 금속 쉴드(252)는 플라즈마 영역(284) 내부에 제 2 플레이트(205)에 인접하여 배치될 수 있으며, 제 3 금속 쉴드(259)는 플라즈마 영역에 외측 벽(204)에 인접하여 배치될 수 있다. 쉴드들(250, 252, 259)은, 재료들이 쉴드들 상에 증착될 수 있기 때문에, 제거 가능, 교체 가능, 그리고/또는 재사용 가능할 수 있다. 제 1 금속 쉴드(250) 및 제 2 금속 쉴드(252)는 유사한 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 금속 쉴드(250) 및 제 2 금속 쉴드(252) 양자 모두는 환형 형상을 갖는다. 제 1 금속 쉴드(250) 및 제 2 금속 쉴드(252) 각각은, 서로로부터 상호 절연된(isolated) 금속 플레이트들(254a-254e)의 스택(stack)을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 갭들(276)(도 2a에 도시됨)은, 금속 플레이트들(254a-254e)의 변형 없이 팽창을 허용하기 위해, 각각의 금속 플레이트(254a-254e)에 형성될 수 있다.
[0036] 도 2c는, 일 실시예에 따른 금속 쉴드(250)의 확대도이다. 명료함의 목적을 위해, 하나 또는 그 초과의 가스 주입 포트들과 같은, 플라즈마 소스(104)의 몇몇 컴포넌트들은 생략되었다. 각각의 플레이트(254a-254e)는 환형일 수 있고, 내측 엣지(256) 및 외측 엣지(258)를 가질 수 있다. 금속 플레이트들(254a-254e)은, 화학적 저항성(chemical resistance), 복사열 전달(radiant heat transfer), 및 응력 감소(stress reduction)를 개선하기 위해, 양극 산화(anodization)를 통해, 쉴드 표면 복사율(emissivity)을 바꾸도록 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 플레이트들(254a-254e)은 검은 색 알루미늄 옥사이드(black color aluminum oxide)로 코팅된다. 금속 플레이트(254a)의 내측 부분(274)은, 아킹(arcing) 방지 및 치수 안정성을 위해, 세라믹 재료로 만들어질 수 있다. 플레이트들(254a-254e)의 단부들(256)은 절연 와셔(washer)(260)에 의해 서로로부터 분리되며, 이에 의해, 플레이트들(254a-254e)은 서로로부터 상호 절연된다. 와셔(260)는 또한, 플레이트(254e)를 제 1 플레이트(203)로부터 분리한다. 금속 플레이트들(254a-254e)의 스택은 하나 또는 그 초과의 세라믹 로드들(rods) 또는 스페이서들(spacers)(도시되지 않음)에 의해 고정될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 세라믹 로드들은 금속 플레이트들(254a-254e)의 스택 및 와셔들을 통과할 수 있고, 각각의 로드의 일 단부는 내측 벽(206)에 커플링되며, 각각의 로드의 다른 단부는 제 1/제 2 플레이트(203, 205)에 커플링된다.
[0037] 일 실시예에서, 플레이트(254a)의 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리 "D1"은 플레이트(254b)의 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리 "D2"보다 작고, 거리 "D2"는, 플레이트(254c)의 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리 "D3"보다 작으며, 거리 "D3"는, 플레이트(254d)의 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리 "D4"보다 작고, 거리 "D4"는, 플레이트(254e)의 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리 "D5"보다 작다. 다시 말해서, 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리는 플레이트의 위치와 관련되는데, 즉, 플레이트가 플라즈마 영역(284)으로부터 더 멀리 배치될수록, 내측 엣지(256)와 외측 엣지(258) 사이의 거리는 더 커진다. 이러한 구성에서, 내측 벽(206)과 외측 벽(204) 사이의 전기 전압은 6으로 나뉘어지는데, 이는: 플레이트(254a)의 외측 엣지(258)와 내측 벽(206) 사이, 플레이트(254a)의 외측 엣지(258)와 플레이트(254b)의 외측 엣지(258) 사이, 플레이트(254b)의 외측 엣지(258)와 플레이트(254c)의 외측 엣지(258) 사이, 플레이트(254c)의 외측 엣지(258)와 플레이트(254d)의 외측 엣지(258) 사이, 플레이트(254d)의 외측 엣지(258)와 플레이트(254e)의 외측 엣지(258) 사이, 플레이트(254e)의 외측 엣지(258)와 외측 벽(204) 사이의 6개의 갭들이 존재하기 때문이다. 각각의 갭은 작은 전위를 가져서 갭에 걸친 전기장이 작고, 이로써, 지역은 라이팅 업할(light up) 수 없으며 인가된 파워를 취할수 없고, 따라서, 파워가 플라즈마 영역(284) 내로 가도록 강제하여, 플라즈마 영역(284)에서 플라즈마를 생성한다. 상기 설명된 바와 같은 쉴드들(250, 252)이 없으면, 내측 벽(206)의 제 1 단부(216)와 외측 벽(204)의 제 1 단부(212) 사이 그리고 내측 벽(206)의 제 2 단부(218)와 외측 벽(204)의 제 2 단부(214) 사이에는 국부화된 플라즈마 방전(localized plasma discharge)이 존재할 수 있으며; 플라즈마 영역(284)은 플라즈마로 채워지지(filled) 않을 수 있다.
[0038] 금속 플레이트들(254a-254e) 사이의 공간들은 암부들(dark spaces)일 수 있는데, 이는, 플레이트들 상이 증착된 재료들에 의해 브릿징될(bridged) 수 있으며, 플레이트들로 하여금 서로에 대해 쇼트 아웃되게(shorted out) 할 수 있다. 이러한 일이 발생하는 것을 방지하기 위해, 일 실시예에서, 각각의 금속 플레이트(254a-254e)는, 각각의 금속 플레이트(254a-254e)의 외측 엣지(258)가, 인접한 플레이트로부터 더 멀리 있도록, 계단부(step; 262)를 포함한다. 계단부(262)는, 외측 엣지(258)로 하여금 내측 엣지(256)와 비-선형적이게 한다. 각각의 계단부(262)는 인접한 금속 플레이트드들 사이에 형성된 암부(264)를 쉴딩하며, 이로써, 암부(264)에는 아무런 재료도 증착되지 않을 수 있다.
[0039] 외측 벽(204), 내측 벽(206), 및 쉴드들(250, 252, 259)은 모두 금속으로 만들어질 수 있는데, 이는, 금속이, 반도체 프로세스들에서 사용되는 대부분의 케미스트리들(chemistries)에 대해 내성이 있기 때문이다. 사용되는 금속의 유형은 플라즈마 소스(104)의 상류에 있는 진공 프로세싱 챔버에서 사용되는 케미스트리에 따를 수 있다. 일 실시예에서, 클로린계(chlorine based) 케미스트리가 사용되고, 금속은 스테인리스 강, 예컨대, 316 스테인리스 강일 수 있다. 클로린계 케미스트리에서의 절연 링들(230, 232)은 석영(quartz)으로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 플루오린계 케미스트리가 사용되고, 금속은 알루미늄일 수 있으며, 절연 링들(230, 232)은 알루미나(alumina)로 만들어질 수 있다. 내측 벽(206)은 아노다이징된(anodized) 알루미늄 또는 스프레이 코팅된 알루미늄(spray coated aluminum)으로 만들어질 수 있다.
[0040] 도 3은, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물을 저감하기 위한 휘발 방법(300)의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 방법(300)은, 블록(302)에서, 프로세싱 챔버(101)와 같은 프로세싱 챔버로부터, 플라즈마 소스(104)와 같은 플라즈마 소스 내로 유출물을 유동시킴으로써 시작한다. 블록(304)에서, 휘발 저감 시약은 플라즈마 소스 내로 유동된다. 블록(306)에서, 플라즈마는 플라즈마 소스 내의 휘발 저감 시약으로부터 생성되며, 이로써, 저감 시약을 에너자이징하고, 그리고 몇몇 실시예들에서는, 또한, 유출물을 에너자이징한다. 몇몇 실시예들에서, 유출물에 비말동반되는(entrained) 저감 시약 및/또는 재료의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 해리된다(disassociated). 플라즈마 소스에서 형성된 플라즈마가 있는 데서, 유출물 내의 재료는 상이한 재료로 변환된다. 그런 다음에, 유출물 내의 재료는 플라즈마 소스를 빠져나갈 수 있고, 진공 소스(120)와 같은 진공 소스 내로 유동할 수 있으며, 그리고/또는 추가적으로 처리될 수 있다.
[0041] 메탄을 사용하는 대표적인 휘발 저감 프로세스에서, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 메탄은 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 또한, 저감되기 원하는 재료들, 예컨대, Si, W, 및 Ti-함유 화합물들을 함유하는 유출물이 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내에서 생성되며, 이에 의해, Si, W, 및 Ti-함유 화합물들을 메틸화 화합물들로 변환한다. 메틸화 화합물들은 휘발성이며, 인간 건강 및 하류의 유출물 취급 컴포넌트들에 대해, 저감되지 않은 유출물보다 더 온화하다. 예컨대, SiO2를 함유하는 유출물의, 플라즈마에 대한 노출은, SiO2에 4개의 CH3 기들(groups)을 부가하는 것을 초래하여, 테트라메틸실란(TMS)의 생성을 초래하며, 이는, 추가적인 처리를 위해 대기압으로 펌핑 아웃될 수 있다. 유사하게, 유출물에 존재하는 텅스텐헥사플루오라이드는, 예컨대, 헥사메틸텅스텐과 같은 메틸화 텅스텐 종을 형성하기 위해 메틸화될 수 있다. 텅스텐을 메틸화하는 것은 펌프들과 진공 라인들에서 WF6 및 그의 부산물들의 빌드업(buildup)을 방지한다. 유사하게, 유출물 내의 티타늄 화합물들은, 예컨대, 휘발성이고 진공 펌프들을 손상시키지 않을 메틸티타늄 트리클로라이드를 형성하기 위해, 메틸화될 수 있다.
[0042] SF6을 사용하는 대표적인 휘발 저감 프로세스에서, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 SF6은 플라즈마 소스(104) 내로 유동될 수 있다. 또한, 저감되기 원하는 재료들, 예컨대, 실란(SiH4)을 함유하는 유출물이 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내에서 생성되며, 이에 의해, 실란을 SiF4로 변환하고, 이는, 발화성 실란(pyrophoric silane)보다 훨씬 더 온화하며, 이로써 유출물 취급 안정성을 크게 개선하고 연관된 비용들을 많이 감소시킨다.
[0043] 도 4는, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물을 저감하기 위한 응축 방법(400)의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 방법(400)은, 블록(402)에서, 프로세싱 챔버(101)와 같은 프로세싱 챔버로부터, 플라즈마 소스(104)와 같은 플라즈마 소스 내로 유출물을 유동시킴으로써 시작한다. 블록(404)에서, 응축 저감 시약은 플라즈마 소스 내로 유동된다. 블록(406)에서, 플라즈마는 플라즈마 소스 내의 응축 저감 시약으로부터 생성되며, 이로써, 저감 시약을 에너자이징하고, 그리고 몇몇 실시예들에서는, 또한, 유출물을 에너자이징한다. 몇몇 실시예들에서, 유출물에 비말동반되는 저감 시약 및/또는 재료의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 해리된다. 플라즈마 소스에서 형성된 플라즈마가 있는 데서, 유출물 내의 재료는 상이한 재료로 변환된다. 그런 다음에, 유출물 내의 재료는 플라즈마 소스를 빠져나갈 수 있고, 진공 소스(120)와 같은 진공 소스 내로 유동할 수 있으며, 그리고/또는 추가적으로 처리될 수 있다. 선택적인 블록(406)에서, 입자상 물질 또는 증착된 재료는 플라즈마 소스로부터 제거될 수 있다.
[0044] 산소를 사용하는 대표적인 응축 저감 프로세스에서, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 산소는 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 또한, 저감되기 원하는 재료들, 예컨대, 실란(SiH4)을 함유하는 유출물이 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내에서 생성되며, 이에 의해, 실란을 SiO2 유리로 변환한다. 플라즈마 소스에서 포획될 수 있거나 또는 다른 방식으로 수집될 수 있는 SiO2 유리는 발화성 실란보다 훨씬 더 온화하며, 이로써 유출물 취급 안정성을 크게 개선하고 연관된 비용들을 많이 감소시킨다.
[0045] 다른 실시예들에서, 응축 저감 시약들 및 휘발 저감 시약들은 연속으로 사용될 수 있다. 예컨대, 챔버는 SiHx 및 O2를 함유하는 유출물을 생성할 수 있다. 플라즈마로 에너자이징될 때, 응축 저감 프로세스에서, SiHx 및 O2는 유리질(glassy) SiO2 재료를 형성하는 경향이 있다. 프로세싱 챔버에서 후속하는 프로세스는, 예컨대, NFx 및 원자 플루오린(atomic fluorine)(F2)으로 분해되는 NF3를 사용할 수 있다. F2 중 일부는 프로세싱 챔버에서 소모될 수 있지만, F2 중 일부는 사용되지 않은 채 진공배기될(evacuated) 수 있다. 사용되지 않은 F2는, 응축된 유리질 SiO2 재료를 휘발 저감 프로세스에서 제거하기 위해, 저감 시스템(111)에 의해 사용될 수 있다. 휘발 저감 프로세스는 부가적인 휘발 저감 시약들을 사용하는 것에 의해, 또는 오직, 유출물로부터의 F2만을 사용하는 것에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 2-파트 처리 프로세스에서, 포어라인 저감 프로세스는 모든 유출물을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 유출물들이 시스템 펌프에 의해 진공으로부터 대기압으로 이동될 때, 유출물들을 더 안전하게 만들 수 있다. 다른 실시예들에서, 휘발 저감 시약이 먼저 사용될 수 있고, 응축 저감 시약은 그 후에 사용될 수 있다.
[0046] 지금까지 설명된 실시예들은 많은 장점들을 갖는다. 예컨대, 본원에서 개시되는 기술들은 휘발성, 유독성, 및/또는 폭발성 유출물을, 더 안전하게 취급될 수 있는 훨씬 더 온화한 케미칼들(chemicals)로 변환할 수 있다. 플라즈마 저감 프로세스는, 작업자들에 의한, 그리고, 발화성 또는 유독성 재료들의, 더 환경 친화적이고 안정적인 재료들로의 변환에 의한, 유출물에 대한 급성 노출(acute exposure) 면에서 인간 건강에 대해 유익하다. 플라즈마 저감 프로세스는 또한, 미립자들 및/또는 다른 부식성 재료들을 유출물 스트림(stream)으로부터 제거함으로써, 예컨대, 진공 펌프들과 같은 반도체 프로세싱 장비를 과도한 마모 및 조기 고장(premature failure)으로부터 보호한다. 게다가, 저감 기술을 진공 포어라인에 대해 수행하는 것은, 부가적인 안정성을 작업자들과 장비에 부가할 수 있다. 저감 프로세스 동안 장비 누설(leak)이 발생하는 경우, 외부 환경에 대한 낮은 압력의 유출물은, 유출물이 저감 장비를 빠져나가는 것을 방지한다. 부가적으로, 본원에서 개시되는 저감 시약들 중 많은 저감 시약들은 저-비용이고 다용도이다. 예컨대, 메탄은 저렴하고, 또한 메틸화할 수 있으며, 이로써, 다수의 금속 유기 화합물들(metalorganic compounds)을 휘발시킬 수 있다. 유사하게, SF6은 다용도이고 저-비용이다. 상기 언급된 장점들은 예시적이며, 제한적이지 않다. 모든 실시예들이 반드시 모든 장점들을 가질 필요는 없다.
[0047] 전술한 내용은 개시된 디바이스들, 방법들, 및 시스템들의 실시예들에 관한 것이지만, 개시된 디바이스들, 방법들, 및 시스템들의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 이들의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 이들의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버로부터의 유출물(effluent)을 저감하기(abating) 위한 장치로서,
    상기 프로세싱 챔버의 포어라인(foreline)에 커플링된 플라즈마 소스; 및
    상기 플라즈마 소스의 상류(upstream)에, 그리고 상기 프로세싱 챔버의 하류(downstream)에 위치되는 시약(reagent) 소스를 포함하고,
    상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 커플링되고, 그리고 상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 저감 시약을 전달하도록 구성되고,
    상기 플라즈마 소스는:
    외측 엣지와 내측 엣지를 갖는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트에 평행한 제 2 플레이트 ―상기 제 2 플레이트는 외측 엣지와 내측 엣지를 가짐―;
    상기 제 1 플레이트의 내측 엣지와 상기 제 2 플레이트의 내측 엣지 사이에 배치되는 내측 벽 ―상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트는 상기 내측 벽과 동심(concentric)임―;
    상기 제 1 플레이트의 외측 엣지와 상기 제 2 플레이트의 외측 엣지 사이에 배치되는 외측 벽 ―상기 제 1 플레이트, 상기 제 2 플레이트, 상기 내측 벽, 및 상기 외측 벽은 플라즈마 영역을 정의함―;
    상기 제 1 플레이트 상에 배치되는 제 1 복수의 자석들; 및
    상기 제 2 플레이트 상에 배치되는 제 2 복수의 자석들을 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저감 시약은 BCl3, CCl4, SiCl4, NF3, SF4, SF6, SF8, 치환(reducing) 화합물, 할로겐화(halogenated) 에칭 화합물, CH4, H2, F2, HCl, HF, Cl2, HBr, O2, N2, O3, CO, CO2, NH3, N2O 및 CH4 중 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스의 하류에 위치되고 상기 플라즈마 소스에 커플링되는 포어라인 가스 주입 키트를 더 포함하고,
    상기 포어라인 가스 주입 키트는 상기 포어라인의 압력을 제어하기 위해 가스를 상기 포어라인으로 전달하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스는 N2, Ar 및 공기(air) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버에 커플링되고, 상기 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 제거하도록 구성되는 진공 펌프를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 벽에 커플링되는 냉각 플레이트를 더 포함하고,
    상기 냉각 플레이트는 그 안에 형성된 냉각 채널을 가지는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 벽은 RF 소스에 커플링되는 중공형(hollow) 전극인,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 벽의 제 1 단부에 인접하여 배치되는 제 1 절연 링; 및
    상기 내측 벽의 제 2 단부에 인접하여 배치되는 제 2 절연 링을 더 포함하고,
    상기 제 1 단부는 상기 내측 벽의 제 2 단부에 대향하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측벽은 상기 외측 벽에 대면하는 제 1 표면 및 상기 제 1 표면에 대향하는 제 2 표면을 가지고,
    상기 제 1 표면은 커브형(curved)이고 상기 제 2 표면은 선형(linear)인,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내측 벽의 제 1 표면은, 상기 제 1 표면 상에 배치되는 복수의 그루브들을 갖는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  12. 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치로서,
    상기 프로세싱 챔버의 포어라인에 커플링된 플라즈마 소스;
    상기 플라즈마 소스의 상류에, 그리고 상기 프로세싱 챔버의 하류에 위치되는 시약 소스 ―상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 커플링되고, 그리고 상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 저감 시약을 전달하도록 구성됨―; 및
    상기 포어라인과 상기 시약 소스 사이에 배치되는 유동 제어 디바이스를 포함하고,
    상기 플라즈마 소스는:
    외측 엣지와 내측 엣지를 갖는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트에 평행한 제 2 플레이트 ―상기 제 2 플레이트는 외측 엣지와 내측 엣지를 가짐―;
    상기 제 1 플레이트의 내측 엣지와 상기 제 2 플레이트의 내측 엣지 사이에 배치되는 내측 벽 ―상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트는 상기 내측 벽과 동심임―;
    상기 제 1 플레이트의 외측 엣지와 상기 제 2 플레이트의 외측 엣지 사이에 배치되는 외측 벽 ―상기 제 1 플레이트, 상기 제 2 플레이트, 상기 내측 벽, 및 상기 외측 벽은 플라즈마 영역을 정의함―;
    상기 제 1 플레이트 상에 배치되는 제 1 복수의 자석들; 및
    상기 제 2 플레이트 상에 배치되는 제 2 복수의 자석들을 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유동 제어 디바이스는 상기 플라즈마 소스로의 상기 저감 시약의 유동 레이트를 제어하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  14. 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치로서,
    상기 프로세싱 챔버의 포어라인에 커플링된 플라즈마 소스;
    상기 플라즈마 소스의 상류에, 그리고 상기 프로세싱 챔버의 하류에 위치되는 시약 소스 ―상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 커플링되고, 그리고 상기 시약 소스는 상기 플라즈마 소스에 저감 시약을 전달하도록 구성됨―;
    상기 플라즈마 소스의 하류에 위치되고, 그리고 상기 플라즈마 소스에 커플링되는 포어라인 가스 소스 ―상기 포어라인 가스 소스는 상기 포어라인의 압력을 제어하기 위해 상기 포어라인에 가스를 전달하도록 구성됨―;
    상기 포어라인 가스 소스의 상류에, 그리고 상기 플라즈마 소스의 하류에 위치되는 압력 조절기(pressure regulator) ―상기 압력 조절기는 상기 가스에 대한 압력 설정 점(set point)을 제공하도록 구성됨 ―; 및
    상기 압력 조절기의 상류에, 그리고 상기 플라즈마 소스의 하류에 위치되는 제어 밸브 ― 상기 제어 밸브는 상기 가스의 유동을 제어하도록 구성됨―
    를 포함하는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 밸브의 상류에, 그리고 상기 플라즈마 소스의 하류에 위치되는 유동 제어 디바이스를 더 포함하고,
    상기 유동 제어 디바이스는 상기 압력 설정 점으로 상기 가스를 전달하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하기 위한 장치.


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