KR19990071626A - 사파이어플라즈마애셔에서기판으로부터잔류물을제거하는방법및그장치 - Google Patents

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마리아 허프만
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테레사 짐머만
토마스 노블
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매튜스 죤 씨.
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Abstract

본 발명은 기판으로부터 잔류물질을 제거하는 방법에 관한 것이다. 플라즈마는 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 플라즈마 발생 및 방전장치내에서 발생된다. 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물을 플라즈마 발생장치내에 도입하고 분위기 형성가스가 플라즈마 발생장치내로 도입된다. 상기 플라즈마는 기판(88)에서 제거하여야 할 물질을 향해서 흐른다.

Description

사파이어 플라즈마 애셔에서 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법 및 그 장치
반도체 장치의 제조에 있어서는 기판으로부터 포토레지스트(PR) 및 기타 잔류물질을 제거하는 몇 가지 공정이 요구되고 있다. 여기에서 포토레지스트(PR)의 제거라 함은 애쉬, 연소, 박리 및 청결의 동의어이다. 예를 들면, 에칭공정을 종료한 후에 실리콘 기판상에 잔존하는 잔류물을 제거하는 것이다. 이와 같은 잔류물은 통상적으로 기판에 베일(막)의 형태로 나타나며, 에칭공정시에 과도한 에칭에 의해 발생되는 중합체 재질로 구성되어 있다.
상술한 바와 같은 포토레지스트(PR) 및 기타 잔류물질을 제거하기 위한 하나의 제거할 물질이 부착된 기판에 플라즈마를 흐르게 하는 것이다. 몇 가지 경우에 있어서, 제거할 물질은 플라즈마 그 자체보다는 플라즈마의 잔광에 의해서 기판에서 제거되고 있다.
기판에서 잔류물을 박리하기 위하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치에 사용할 수 있는 하나의 가스로서, 산소가 있다. 기판에서 잔류물을 제거하는 공정을 효과적 및/또는 효율적으로 향상시키기 위해서는 산소에 불소를 첨가해도 된다.
불소함유 물질을 사용하는데 있어서 본질적인 문제점은 상기 불소에 의해서 플라즈마 발생/방전장치를 열화시키는 것이다. 예를 들면, 플라즈마 발생/방전장치는 통상적으로 플라즈마를 흐르게 하는 튜브를 구비하고 있다. 상기 가스를 여기시켜서 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 튜브내에는 마이크로 또는 무선주파 에너지가 도입되고 있다. 통상적으로 상기 튜브는 석영으로 제조된 것이다. 불소는 상기 석영튜브를 파괴시킨다고 관찰되고 있으므로, 불소의 부식작용을 해소하기 위하여 석영관을 사파이어 튜브로 대체하고 있었다.
플라즈마 발생/방전장치에 구비된 사파이어 플라즈마 방전관이 석영관의 열화를 충분히 극복할 수 있다 할지라도, 사파이어 튜브를 사용할 경우의 포토레지스트의 애쉬율은 석영관을 사용할 경우보다 훨씬 적은 포토레지스트의 애쉬제거율이 생성된다고 관찰되고 있다.
사파이어 튜브를 구비한 플라즈마 발생/방전장치에서 발생된 산소플라즈마에 의해 애쉬제거율을 저감시키기 위한 하나의 이유는 석영튜브의 표면에서 산소원자가 손실되는 양보다 더 사파이어 튜브의 표면에서 손실되는 양이 많기 때문이다.
본 발명은 상기 문제점을 극복함과 동시에, 기타 문제점들을 극복하기 위하여 여러 가지 노력을 통해서 개량되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 플라즈마 발생/방전장치의 사파이어 튜브의 표면에서 산소원자의 재결합/손실유속을 감소시킴으로써, 표준 애쉬공정의 효율/수율을 향상시킬 수 있는 사파이어 플라즈마 애셔에서 잔류물을 제거하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 최소로 산소손실을 유지하면서 적어도 하나의 불소함유 화합물을 첨가하여 산소플라즈마를 사용해서 기판으로부터 잔류물을 제거하는 사파이어 플라즈마 애셔에서 기판으로 부터 잔류물을 제거하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 형성가스를 사용하여 기판에서 잔류물을 제거하는 사파이어 플라즈마 애셔에서 기판으로 부터 잔류물을 제거하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판에서 잔류물의 제거효율을 증가시킬 수 있는 사파이어 플라즈마 애셔에서 기판으로 부터 잔류물을 제거하는 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
이들 목적, 기타 목적 및 잇점에 따르면, 본 발명은 기판에서 잔류물을 제거하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법에 따른면, 플라즈마는 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 플라즈마 발생/방전장치에서 발생된다. 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물이 플라즈마에 도입되고 있다. 형성가스가 플라즈마내로 도입되고 있다. 상기 플라즈마는 기판에서 잔류물을 제거하기 위하여 잔류물을 향해서 흐른다.
본 발명의 다른 특징은 기판으로 부터 잔류물을 제거하는 방법을 제공하는 것이다. 플라즈마 발생/방전장치는 사파이어 플라즈마 튜브를 구비하고 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생/방전장치는 플라즈마를 형성하는 적어도 하나 이상의 가스를 그 내부로 도입하는 적어도 하나 이상의 가스발생원을 구비하고 있다.
적어도 하나 이상의 불소함유 화합물의 적어도 하나 이상의 가스발생원은 상기 플라즈마 발생/방전장치내로 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물을 공급한다. 적어도 하나 이상의 형성가스의 적어도 하나 이상의 가스발생원은 상기 플라즈마내로 적어도 하나 이상의 형성가스를 공급한다. 또한 상기 플라즈마 발생/방전장치는 기판에서 제거하여야 할 잔류물을 향해서 플라즈마를 흐르게 하는 장치를 구비하고 있다.
본 발명의 기타 목적 및 잇점은 본 발명의 바람직한 실시예에 도시되고 설명되어 있는 다음의 상세한 설명으로부터 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 명백해지며, 또 본 발명을 실시하기 위한 가장 최상의 모드 설명에 의해서 단순화될 것이다.
실제적으로, 본 발명은 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형할 수 있음은 물론이다. 따라서, 도면과 설명은 실제로 도시된 바와 같이 평가하여야 하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 기판에서 물질을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 반도체 제조공정에서 기판으로부터 물질을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 여러 가지 실시공정에 따라 열을 가하지 않고, 산소함유 화합물과 불소함유 화합물의 유속 및 전력레벨을 다르게하여 레지스트의 제거율을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 여러 가지 실시공정에 대한 애쉬제거율 및 산소손실속도를 나타낸 테이블,
도 5는 본 발명에 따른 여러 가지 실시공정을 적용하였을 경우 달성된 산소손실율을 나타낸 테이블,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 여러 가지 실시공정에 따라 적어도 하나 이상의 질소함유 화합물 및 적어도 하나 이상의 수소함유 화합물을 첨가하고, CF4를 사용·CF4를 사용하지 않고 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 플라즈마 발생/방전장치를 사용하여 달성된 서로 다른 애쉬제거율을 나타낸 그래프,
도 10 내지 도 19는 본 발명의 실시예3에 따른 여러 가지 실시공정을 입증하는 현미경사진,
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물(CF4)의 방울을 적하시키면서 증가된 애쉬제가율의 이점을 나타낸 그래프,
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온도함수에 따른 애쉬제거율을 나타낸 그래프,
도 22는 본 발명에 따른 한 실시공정에 의한 온도함수에 따른 산소손실유속을 나타낸 그래프,
도 23은 본 발명에 따른 한 실시공정에 의한 불소함유 화합물로써 CF4의 유속에 따른 에칭두께를 나타낸 그래프,
도 24는 반도체의 대표적인 구조단면도,
도 25a는 본 발명에 따른 공정으로 처리하기 전 포스트에칭을 나타낸 현미경사진,
도 25b는 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 현미경사진,
도 26a는 본 발명의 언더커팅을 설명하는 실시예4의 공정과 유사한 공정으로 처리한 후의 현미경사진,
도 26b는 본 발명의 실시예4에서 설명한 공정과 유사한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 현미경사진 (여기에서, 도 26a에 나타낸 언더커팅 공정을 제거함으로써 공정시간이 단축되었다),
도 27a는 잔류물이 존재하는 실시예5에서 설명한 본 발명의 공정으로 처리한 후의 현미경사진,
도 27b는 실시예5에서 설명한 본 발명의 공정으로 처리한 후의 현미경사진 (여기에서 잔류물은 디이오나이즈 워터로 수세하여 제거되었다),
도 28a는 실시예6에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후 포스트-폴리 잔류물의 현미경사진,
도 28b는 디이오나이즈 워터로 수세한 후 실시예6에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후, 잔류물이 없는 샘플의 현미경사진,
도 29a는 실시예7에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 포스트-폴리 잔류물의 현미경사진,
도 29b는 디이오나이즈 워터로 수세한 후 실시예7에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 잔류물이 없는 샘플의 현미경사진,
도 30a는 실시예8에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 포스트-폴리 잔류물의 현미경사진,
도 30b는 디이오나이즈 워터로 수세한 후 실시예8에서 설명한 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 잔류물이 없는 샘플의 현미경사진,
도 31은 방위각과 균일축을 제공하는 직사각형 TM110모드에서 전계 강도분포를 나타낸 도면,
도 32는 본 발명에 따른 공정을 실행하기 위하여 사용할 수 있는 마이크로웨이브 구조를 나타낸 도면,
도 33 내지 도 34는 본 발명에 따른 공정을 실행하기 위하여 사용할 수 있는 전체 장치를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판으로 부터 포토레지스트 및 다른 잔류물질을 제거하는 개량된 방법에 관한 것이다. 기술을 조합하는 것이 에쉬(ash) 및 잔류물의 제거 효율 및 효과를 증진시키는데 유용하다는 것을 발견하게 되었다.
본 발명은 부분적으로는, 불소 함유 화합물의 플라즈마로의 유입 중단후에 애쉬속도(ash rate)가 지속적으로 향상된다는 "메모리 효과"가 연구된 뒤에 발전되었다. 상기 메모리 효과는 잔류 불소, 이에 노출된 챔버벽과 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생/방전장치를 포함하는 모든 표면의 가미된 불소, 또는 모든 표면내 및/또는 표면상에 있는 여분의 불소에 기인한 것일 수 있다. 이 잔류불소는, 불소의 첨가가 중단된 후에 진행되는 하나 또는 그 이상의 추가적인 웨이퍼를 위한 플라즈마에 첨가되는 실제 불소 없이, 상기 플라즈마에 불소가 추가되는 효과를 제공하게 된다.
본 발명에 따른 방법에는, 사파이어 플라즈마 방전튜브를 포함하는 플라즈마 발생/방전장치내에서 산소 플라즈마를 생성하는 기술, 최소한 하나의 불소원을 상기 산소 플라즈마에 부가하는 기술 및 상기 산소 플라즈마에 형성(포밍)가스를 도입하는 기술이 포함된다. 이러한 기술들을 조합하여 사용함으로써 플라즈마 튜브 통합성 (plasma tube integrity)이 유지되는 동안 애쉬속도가 상당히 증가될 수 있다는 것이 발견되었다.
또한, 이러한 기술들은 추가적인 플라즈마의 손실이 유발되지 않는 동안에, 에칭(etch), 산화물에칭, 폴리, 질화물, 임플란트(implant) 및 다른 레벨을 거친 후의 잔류물을 제거하는데 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 공정에는, 미국 특허출원 No. 07/626,451에 기재된 것과 같은 플라즈마 발생/방전장치가 플라즈마의 발생을 위해 사용될 수 있다. 이밖에도, 본 발명에는 애슁(ashing)에 의해 기판으로부터 물질을 제거하는 등의 용도에 사용되는 산소 플라즈마를 발생할 수 있는 모든 플라즈마 발생장치에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용할 수 있고 상업적으로 이용가능한 플라즈마 발생/방전장치의 예로는, FUSION ENHANCED STRIP ASHER 및 FUSION GEMINI ENHANCED STRIP ASHER를 들 수 있는데 이들 모두 다 Fusion Semiconductor Systems에 의해 이용가능하다. 본 발명에 의해 이용될 수 있는 플라즈마 발생/방전장치의 다른 예에서는, 무선 주파 에너지 (radio frequency (RF) energy)를 이용하여 플라즈마를 발생한다.
본 발명에 의한 제조방법에 따르면, 불소-함유 화합물원, 질소-함유 화합물원 및 수소-함유 화합물원이 플라즈마 발생/방전장치의 가스 도입부(inlet)에 부가되는 동안에 상기 플라즈마 발생/방전장치내에서 산소 플라즈마가 발생된다. 사파이어 플라즈마 튜브를 가진 플라즈마 발생/방전장치로의 이러한 혼합물의 도입이 기판으로 부터 특정물질의 제거속도를 상당히 증가시키는 예기치 않는 결과를 낳았다. 사파이어 플라즈마 튜브를 이용함으로써 컨테이너가 분해되지 않도록 하면서 기판으로부터의 물질의 제거속도를 상당히 향상시키는 본 발명에 따른 이러한 예기치 않은 효과는 종래에 알려지지 않았었다.
상술한 바와 같이, 사파이어 플라즈마 튜브의 사용이 에싱속도를 현저히 감소시킨다는 것은 알려져 있다. 그러므로, 비록 산소, 불소 및 질소를 포함하는 산소-함유 화합물, 불소-함유 화합물 및 질소-함유 화합물 또는 가스를 사용하는 것의 잇점이 알려져 있다 해도 사파이어 플라즈마 튜브에 이러한 물질의 조합을 사용하는 것은 알려져 있지 않았다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물이 산소분자, 산소원자, 오존 또는 N2O, NO2, NO, CO2, 또는 CO 같은 산소-함유 화합물의 형태로서 플라즈마 발생/방전장치에 도입될 수 있다. 이러한 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물은 약 200sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) 내지 약 4000 sccm의 속도로 플라즈마 발생/방전장치에 도입될 수 있다. 또한, 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물은 적어도 약 200sccm의 속도로 플라즈마 생성 및 방전장치에 도입될 수 있다. 마찬가지로, 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물은 약 4000sccm 이상의 속도로 플라즈마 발생/방전장치에 도입될 수 있다. 바람직하게는, O2형태인 적어도하나이상의 산소-함유 화합물이 약 1500sccm 내지 약 2000sccm의 속도로 도입된다. 다른 가스가 사용될 경우에는 시스템에 대해 동등한 양의 산소를 공급하기 위해 유입속도를 조절한다.
적어도 하나이상의 산소-함유 화합물의 유입속도는 바람직하게는 플라즈마 튜브내에 약 0.5 내지 10 토르의 압력을 형성한다. 보다 바람직하게는, 공정이 일어나는 챔버내의 압력은 약 1.5 토르이다.
보다 낮은 압력이 필요할 때는 유입속도를 보다 낮게 조절할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마를 발생하기 위해 무선주파(RF) 에너지를 이용하는 약간의 플라즈마 발생/방전장치들은 플라즈마 튜브내에 낮은 압력을 적용해도 된다. 그러나, 본 방법의 가스가 사파이어 플라즈마 튜브내에서 이용된다면 어떠한 유입속도(유속) 및 압력도 적용될 수 있다.
적어도 하나이상의 불소원이 다양한 형태로 존재하는 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 적합한 불소-함유 화합물에는 CF4, C2F6, CHF3, CFH3, C2H2F4, C2H4F2, CH2F2, CH3CF3, C3F8, SF6및 NF3가 포함된다.
산소-함유 화합물에 첨가되는 불소-함유 화합물의 양은 다양하다. 예를 들어, 본 발명의 한 방법에 따르면, 플라즈마 발생장치에 의해 생성된 플라즈마내의 산소량의 10% 이상으로 불소-함유 화합물이 첨가된다. 절대조건에서, 첨가되는 불소-함유 화합물의 양은 약 200sccm 이상이다.
성형가스는 산소-함유 화합물 및 플라즈마 발생/방전장치내의 플라즈마에 첨가될 수 있다. 형성가스는 통상 N2및 H2형태인 적어도 하나이상의 질소-함유 화합물 및 적어도 하나이상의 수소-함유 화합물의 혼합물이다. 성형가스는 약 10% 이상의 H2를 포함한다. 성형가스는 플라즈마 발생/방전장치에 약 2000sccm 이상의 양으로 첨가될 수 있다.
성형가스중의 질소-함유 화합물과 수소-함유 화합물은 플라즈마에 첨가된 N2및 H2이외의 다른 질소 및 수소원에 의해 공급될 수 있다. 한 예로, NO2는 산소원으로서 사용된다. 성형가스중의 질소는 NO2중의 N에 의해 제공될 수 있다. 마찬가지로, 성형가스중의 수소는 불소원으로서 사용되는 CHF3에 의해 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 공정은 여러개의 단계를 포함할 수 있다. 각 단계에서, 위에서 열거한 하나 또는 그 이상의 물질이 플라즈마 발생/방전장치에서 생성되는 플라즈마에 포함될 수 있다. 플라즈마 발생/방전장치의 작동에 의해 조절되는 공정 파라미터에는 플라즈마 발생/방전장치에 공급되는 전력 및 기판의 온도가 포함된다. 기판의 온도는 각기 다른 공정에 따라 20℃ 에서 350℃ 까지 다양하게 변할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 발생/방전장치에서 유지되는 압력은 수 밀리토르 정도에서 10토르 정도에 이른다.
또한, 마이크로파 플라즈마 발생/방전장치에 공급되는 전력은 약 500와트에서 약 2000와트에 걸쳐 변할 수 있다. 플라즈마를 발생하기 위해 RF를 사용하는 플라즈마 발생장치는 낮은 수준의 전력으로 작동될 수 있다. 어떤 경우든지, 플라즈마 발생/방전장치에 공급되는 전력은, 기판에 손상이나 원하지 않는 다른 영향을 미치지 않으면서, 기판으로부터 잔류물질의 제거를 증진시키기에 충분해야 한다.
실제적으로, 기판 또는 장치에 손상이나 원하지 않는 영향을 미치지 않으면서, 산소-함유 화합물, 질소-함유 화합물, 수소-함유 화합물 및 불소-함유 화합물은 기판으로부터 선택된 물질의 제거를 증진시키기에 충분한 양으로 첨가된다.
포토레지스트(PR)를 제거하는 본 발명의 일실시예에 따르면, 우선 첫 번째 단계로 약 2000와트의 전력이 공급되면서 플라즈마 발생/방전장치내에 약 270℃의 온도와 약 1.5 토르의 압력이 형성되는 단계가 포함된다. 약 2000sccm의 산소, 약 300sccm의 N2/H2및 약 5sccm의 CF4가 플라즈마 발생/방전장치에 공급된다. 이러한 온도, 압력, 전력 및 가스공급은 플라즈마 발생/방전장치가 270℃의 온도에 도달하기에 필요한 최소한의 시간 동안 유지된다. 두 번째 단계에서는, 이러한 조건들은 약 60초 동안 실질적인 일정하게 유지된다.
잔류물을 제거하는 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 두 단계가 먼저 수행된다. 그런 다음에 전력레벨이 감소되는 세 번째 단계가 수행되는데, 성형가스가 제거되고, 그리고 약 5%의 CF4가 플라즈마 발생/방전장치에 부가된다.
산소 플라즈마에 대한 적어도 하나이상의 불소-함유 물질의 첨가가 플라즈마내에 보다 많은 산소원자를 생기게 하고 튜브/챔버 표면에서의 산소원자의 재조합을 최소화한다. 불소는 또한 제거되는 레지스트(resist)의 표면으로부터 수소의 분리를 일으킬 수도 있는데, 이때 레지스트는 산소원자에 의해 보다 공격받기 쉽도록 함으로써, 그리고 레지스트의 제거에 필요한 활성화 에너지를 유효하게 낮춤으로써 제거된다.
적어도 하나이상의 수소-함유 화합물이 활성화 에너지를 낮춤과 동시에, 제거 잔류물을 청소하기 위하여 산소-함유 화합물, 불소-함유 화합물 및 질소-함유 화합물에 첨가될 수 있다. 또한, 혼합물중에 존재하는 질소는 산소원자의 생성을 증진시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 낮은 온도로 잔류물 제거가 가능하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 몇가지 실시예와 본 발명에 이르는 연구들에 대해 설명한다. 다음의 실시예는 사실상 본 발명을 설명하는 것으로 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3은, 잔류물질이 제거되는 기판에 어떠한 다른 열원없이, 각기 다른 산소-함유 화합물 및 불소-함유 화합물 유입속도와 전력레벨이 주어졌을때의 다양한 레지스트 제거 속도를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 다양한 공정의 애쉬제거속도 및 산화물감소 속도를 나타낸 그래프이다.
도 6내지 9는 CF4를 사용하거나 또는 사용하지 않으며,질소-함유 화합물과 수소-함유 화합물이 부가된 산소 플라즈마를 사용하는 사파이어 플라즈마 튜브가 구비된 플라즈마 발생/방전장치를 사용하여 얻어진 각기 다른 애쉬속도를 나타낸 그래프이다. 도 6에 나타낸 결과를 얻기 위해 이용되는 공정은 다음과 같은 3 개의 단계를 포함한다. 첫 번째 단계는 플라즈마 발생/방전장치에 270℃의 온도, 1.5 토르의 압력 및 그래프의 가로축에 특정된 양의 가스를 공급하기 위해 필요한 최소한의 시간인 약 15초의 시간을 포함한다. 두 번째 및 세 번째 단계는 같은 공정 파라미터를 포함하나, 13초 동안 수행된다. 상기 플라즈마 발생/방전장치에 약 1500와트의 전력이 공급되면서 플라즈마는 세번째 단계에서 작동되기 시작한다. 산소의 손실은 검출되지 않았다.
도 7에 나타난 결과는 도 6에서 보여준 것과 같은 3개의 단계를 사용하여 얻어진다. 그러나, 공급되는 산소-함유 화합물과 형성가스의 양은 각각 약 1700sccm과 약 300sccm이다. 도 7은 5sccm CF4를 포함하거나 또는 CF4를 전혀 포함하지 않는 공정에 따른 결과를 나타낸다.
도 8에서 보여주는 결과는 도 6의 공정과 같은 3개의 단계를 사용하여 얻어진 것이다. 그러나, 공급되는 산소-함유 화합물과 성형가스의 양은 보다 큰 처리기판을 보상하기 위하여 각각 약 2000sccm과 약 300sccm이다. 도 8은 5sccm CF4를 포함하거나 또는 CF4를 전혀 포함하지 않는 공정에 따른 결과를 나타낸다.
도 9에서 보여주는 결과는 도 6의 공정과 같은 3개의 단계를 사용하여 얻어진 것이며, 여러개의 기판에 대해 같은 결과의 반복가능성을 나타낸다. 그러나, 공급되는 산소-함유 화합물, 형성가스 및 CF4의 양은 각각 약 2000sccm, 약 300sccm 및 5sccm 이다.
도 20은 최소한 하나의 불소-함유 화합물, 이 경우에 특히 낮은 온도에서의 CF4를 소량 첨가하는 본 발명에 따른 잇점인 증가된 애쉬제거속도를 나타낸다. 도 21은 CF4를 5sccm의 소량으로 사용하는 동안의 애쉬제거속도의 온도에 따른 변화를 나타낸다.
도 22는 각기 다른 공정 파라미터를 사용하는 2개의 처리단계를 포함하는 공정에 대한 산화물손실의 특성을 나타낸 것이다. 첫 번째 단계에서, 플라즈마 발생/방전장치는 이 장치가 약 140℃의 온도에 달하기게 충분한 시간 동안 작동을 시작했다. 이때 플라즈마 발생/방전장치에 공급되는 전력은 없다. 최소한 하나의 불소-함유 화합물이 CF4의 형태로 플라즈마 발생/방전장치에 약 300sccm의 유입속도로 공급된다. 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물이 O2의 형태로 플라즈마 발생/방전장치에 약 1700sccm의 유입속도로 공급된다. 이때 플라즈마 발생/방전장치내의 압력은 약 1.5토르이다.
도 22에서 보여주는 결과를 나타내는 본 공정의 두 번째 스텝에 따르면, 플라즈마 발생/방전장치는 약 20초 동안에 작동되었다. 약 1500와트의 전력이 플라즈마 발생/방전장치에 공급된다. 적어도 하나이상의 불소-함유 화합물이 CF4의 형태로 플라즈마 발생/방전장치에 약 90sccm의 유입속도로 공급된다. 적어도 하나이상의 산소-함유 화합물이 O2의 형태로 플라즈마 발생/방전장치에 약 2210sccm의 유입속도로 공급된다. 이때 플라즈마 발생/방전장치내의 압력은 약 1.5토르이다.
도면 23은 서로 다른 공정 파라미터가 사용되는 2개의 처리스텝을 포함하는 공정에서의 질화물에 의한 에칭의 특징을 도시한 것이다. 첫번째 스텝에서 플라즈마 방출/방전장치는 약140℃의 온도에 이르는데 충분한 시간 동안 작동되었다. 플라즈마 방출/방전장치에 대하여 전력을 전혀 인가하지 않았다. 적어도 하나이상의 CF4형태로된 플루오르 함유 화합물이 약 300sccm의 유속으로 플라즈마 방출/방전 장치에 공급된다. 적어도 하나이상의 O2형태로된 산소함유 화합물이 약1700sccm의 유속으로 플라즈마 방출/방전장치에 공급된다. 플라즈마 방출/방전장치에 있어서 압력은 약1.5토르(torr)이다.
도 23에 그 결과가 도시된 공정의 제2 스텝에 의하면, 상기 플라즈마 방출/방전장치는 약 60초 동안 작동되었다. 상기 플라즈마 방출/방전장치내의 온도는 약 170℃ 였다. 약 1500와트(watts)의 전력이 상기 플라즈마 방출/방전장치에 공급되었다. 적어도 하나 이상의 CF4형태로 된 불소함유 화합물이 약 300sccm의 유속으로 상기 플라즈마 방출/방전장치에 공급된다. 적어도 하나 이상의 O2형태로 된 산소함유 화합물이 약 1700sccm의 유속으로 상기 플라즈마 방출/방전장치에 공급된다. 상기 플라즈마 방출/방전 장치내의 압력은 약 1.5토르이다.
본 발명에 따른 공정들을 실행함에 있어서 사용할 수 있는 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 상기 플라즈마 방출/방전장치의 한 실시예에 의하면, 마이크로파의 여기는 상기 사파이어 튜브의 축방향과 방위각이 실제적으로 같은 전계가 사용되고 있다. 이와 같은 전계는 튜브의 수직축방향과 방위각내에서 거의 균일하게 가열하여 튜브에 크랙이 발생되는 것을 방지한다.
결과적으로 튜브의 수직축방향과 방위각의 균일성은 직사각형의 TM110모드(mode) 또는 원통형의 TM10모드를 포함하는 모드, 또는 다른 모드들의 결합에 의해 제공될 수 있고, 그 결과는 소정의 균일성을 갖는다.
구동모드에 영향을 주는 직사각형의 TM110또는 원통형의 TM10모드를 여기하고 지지하는데 필요한 조건들을 만들기 위하여 상대적으로 짧은 마이크로파 공동(cavity)를 사용할 필요가 있다. 이는 통상적으로 그에 상응하는 짧은 플라즈마 튜브를 사용할 것을 요망되고 있다. 그러나, 짧은 플라즈마 튜브를 사용함으로써 전계가 존재하는 공동 내부로부터 전계가 없는 공동 외부로의 열변화가 과도하여 튜브가 파손될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 비교적 길다란 마이크로파 구조는 다수개의 격벽에 의해 길이방향을 따라 분할하고 있다. 상기 플라즈마 튜브는 각 격벽에 형성된 구멍을 통하여 투입되므로, 마이크로파의 구조는 길어진다. 한편, 각각의 길이방향을 따른 부분은 마이크로파 에너지를 각각 이송한다. 따라서, 각 부분은 상대적으로 짧은 길이로 분할된 공동에 마이크로 에너지가 들어와서 보정모드의 형성을 증진시키는 반면, 플라즈마 튜브의 길이가 상대적으로 길어져서 규열발생 등의 문제를 제거한다.
튜브의 방위각과 축방향을 대체적으로 균일하게 하는 전계를 가진 마이크로 에너지를 공급할 수 있다. 이와 같은 전계는 튜브의 방위각과 축방향을 거의 균일하게 하면서 튜브를 가열할 수 있으며, 이는 불균일한 가열로 인한 온도자극의 형성을 방지하거나 최소화 할 수 있다. 여기서 사용되는 "방위각 방향"이라 함은 단면이 원형이든 아니든 모든 튜브에 적용되며, 축방향에 수직인 평면상에서 튜브의 주변을 따르는 방향을 의미한다.
직사각형의 TM110모드와원통형의 TM10모드는 단면이 원형인 튜브에 대하여 방위각과 축방향이 대체로 균일하게 한다. 도 31에 있어서, 각각의 모드에 대하여 이상적인 전계강도 분포를 도시하고 있다(직사각형의 공동(22)에서 도시함). 전계강도 분포는 중심을 향해서 증가된 강도로 방위각과 축방향 균일한 동일중심의 원통(이하, "동심원통"이라함)들로 관찰할 수 있다. 상대적으로 작은 반경을 초과하는 전계강도의 변화는 무시할 수 있다.
상대적으로 짧은 공동은 방위각과 축방향 균일성을 가진 모드의 형성을 선호하고 이는 그에 상응하는 짧은 플라즈마 튜브를 제안한다. 실제 시스템에서 에칭공정의 속도는 마이크로파 입력전력에 관계한다. 허용할 수 있는 에칭 속도를 달성하는 입력전력은 짧은 플라즈마 튜브가 사용될 때, 튜브의 양 단부에 지나치게 큰 온도 변화가 존재하는 전력밀도는 튜브의 균열을 발생할 수 있다.
이러한 문제는 길이방향을 따라 구분된 마이크로파 인크로저를 사용하여 해결될 수 있다. 도 32에 있어서, 마이크로파 인크로저(42)는 격벽(44,45,46)들에 의해 길이방향을 따라 분할된 직사각형 박스이다. 한편, 도시된 실시예에는 4개의 부분들이 나타나 있으나, 이 보다 적거나 더 많은 수의 부분들을 사용할 수 있다. 각각의 격막(구획막)은 플라즈마 튜브가 통과하는 개구부가 있다. 각 부분에는 마이크로파 에너지가 각각 공급된다. 따라서, 각 부분은 입력되는 마이크로파 에너지에 대하여 상대적으로 짧은 공동으로 나타나고, 방위각과 축방향 균일성을 갖는 모드의 형성을 증진시키며, 작동하지 않는 모드인 TE101, TE102등과 같은 모드의 형성을 방지한다. 그러나, 플라즈마 튜브의 전체 길이는 상대적으로 길어져서 상기 튜브의 양 단부에서 온도 변화가 허용할 수 있는 한계내에 있다.
외측튜브(41)는 공동내에서 플라즈마 튜브를 둘러싼다. 상기 외관(41)은 플라즈마 튜브와 약간 떨어져 있고, 양(positive) 압력하에서 상기 플라즈마 튜브를 효과적으로 냉각시키기 위하여 상기 두 개의 튜브 사이에는 공기가 유입되고 있다. 튜브(41)는 전형적으로 석영으로 만들어진다.
상기 동심 튜브는 플라즈마 튜브보다 외경이 크게 만들어져 있고, 격막(44, 45, 46)에 형성된 개구부를 통해서 마이크로파 에너지가 공급된다. 격막에 의해 둘러쌓인 튜브내에서 여기되어야 할 플라즈마는 이들 개구부를 통해서 누출된다. 이와 같은 누출은 격막에 의해 둘러싸여 있는 영역들과 둘러싸이지 않은 영역들 사이의 플라즈마 튜브내에서 온도변화를 감소시키는 것을 돕는다. 만약 외측튜브를 사용하지 않으면(냉각이 다른 수단에 의해 이루어지면), 각 격막의 개구부들은 플라즈마 튜브와 상기 격막 사이에서 마이크로파의 누출을 제공할 수 있는 공간이 있을 정도의 크기로 한다. 도 32에 도시한 실시예는 외측튜브와 격막 사이의 공간을 형성한 것이다.
또한, 도 32는 마이크로파 구조물의 개구부측을 덮는 조리개판(50)을 도시한 것으로, 인접하는 부분에 마이크로파 에너지를 효과적으로 제공한다. 상기 조리개판(50)은 마이크로파 에너지를 제공하는 관통구멍(52,54,56,58)이 형성된 편평한 금속제 판이다.
본 발명은 플라즈마 또는 플라즈마로부터의 잔광이 기판상의 잔류물을 제거하는데 이용되는 장치에도 적용될 수 있다. 마이크로 트랩(43,45)은 마이크로파 누출을 방지하기 위하여 양 단부에 설치되어 있다. 이들 트랩들은 미국 특허공보 제5,498,308호에 개시되어 있다. 공기 밀폐/디랙셔널(seals/directional) 피더(feeders)(47,49)는 냉각공기를 상기 동심튜브사이의 공간에 공급하기 위해 설치되어 있다. 공기 밀폐/디랙셔널 피더(51)는 출구 단부에 도시하고 있고, 네 개의 그러한 유닛이 존재하나 도면상에 표시하지 않았다.
도 33은 마이크로파 전력을 공급하는 마그네트론(60)을 구비한 전체 장치를 도시한 도면으로써, 상기 마그네트론(60)은 상호 수직인 부분(64,66)들을 가지며 도파관에 커풀러(62)를 통하여 TE10모드를 제공한다.
도파관 부분(66)은 이동할 수 있는 플런저(82)로 조절할 수 있다. 도 33에서 도파관 부분(66)의 바닥면은 조리개판(50)이고, 이는 분할된 마이크로 구조물(42)에 마이크로 에너지를 공급하도록 연결하며, 이에 의하여 플라즈마 튜브가 연장되어서 상기 플라즈마 튜브를 통해 공기흐름내로 플라즈마가 여기된다.
도 33에 대하여 다시 설명하면, 엔드캡(end cap)(70)이 마이크로파 트랩(trap)(43)에 인접하고, 가스를 플라즈마 튜브로 공급하기 위한 중앙 구멍(oriffice)를 가진 피팅(fitting)(72)이 엔드캡(70)내로 뻗어 있다. 플라즈마 튜브는 엔드캡(70)내에서 0링(71)에 의하여 지지되어 있다. 상기 외측 튜브(41)는 마이크로파 트랩(43,45)에 대래 조인트에 의해 그 단부에서 지지되어있다. 스페이서(78)는 처리챔버 에 관해서 적절한 간격을 제공하기 위하여 존재한다. 상기 플라즈마 튜브의 타단부는 엔드맴버(80)내에 위치하고, 상기 처리 챔버내에 가스를 방사하기 위한 오리피스(86)를 가지고 있다.
상기 처리 챔버(84)는 처리할 웨이퍼(88)를 지지하는 신축가능한 웨이퍼 지지핀(90, 91)을 구비하고 있다. 척(chuck)(92)은 처리공정중에 웨이퍼에 대한 정확한 가열을 제공하는 것이다. 하나 또는 그 이상의 조절판(baffle plate)은 가스의 균일한 분포를 증진시키기 위하여 웨이퍼위에 위치시켜도 된다.
도 33은 장치의 외관도이다. 도 34에서의 참조 번호는 다른 도면에서의 것들과 일치한다.
바람직스러운 실시예에 있어서, 마이크로파 인크로저(42)는 직사각형의 TM110을 지지하기 위한 크기이며, 상기 마이크로파 인크로저(42)는 단면이 정사각형이어더 상관없다. 단면의 크기는 TM110모드가 공명할 수 있을 정도의 크기이면 된다. 각 구분의 길이는 λg/2 이하이다. 여기에서, λg는 TE104모드의 공동내에서의 안내길이(guide length)이다.
실제의 실시예에 있어서, 마그네트론 주파수는 2443㎒였고, 상기 마이크로파 인크로져(42)는 각 측면에서 3.475-3.5인치이며, 네 개 부분의 각각의 길이는 2.875인치였다. 약 0.990"의 ID와 약1.000"의 OD를 가진 사파이어 튜브가 사용되었고, 과도한 에칭에 의하여 발생된 막형태의 중합물인 잔류물을 제거하기 위하여 85% О2의 가스, 5%의 He가스, 10%의 NF3가스가 사파이어 플라즈마 튜브를 통해서 흐르게 하였다. 전력 밀도는 약 36W/in3이었다.
상술한 바와 같이, 여기서 설명된 사파이어 플라즈마 튜브를 가진 플라즈마 방출/방전장치의 한 예는 불균일하게 가열될 경우, 쉽게 깨지는 경향이 있는 재료로 이루어진 플라즈마 튜브들과 함께 특별히 사용되는 것을 발견할 수 있다. 이러한 물질의 한 예로는 작동온도가 7×10-7/K°이상의 선형 열팽창계수를 가진 물질을 포함한다. 그러나, 상기 사파이어 플라즈마 튜브를 가진 플라즈마 방출/방전장치의 한 예는, 예를들어 석영과 같은 다른 물질로 만들어진 다른 플라즈마 튜브들과 함께 사용해도 된다. 이는 균일한 전계가 플라즈마를 관벽으로부터 차단하는 경향이 있고, 석영의 수명을 증가시킬 수 있기 때문이다.
석영관은 튜브의 내부를 Al2O3, CaF2, 플루오르실리카이드(fluorosilicade)유리 AlN 같은 내 불소 코팅제 또는 다른 내 불소 코팅제로 코팅함으로써 적어도 하나의 불소함유 가스와 함께 사용할 수 있다.
실시예 1
실시예 1은 본 발명에 따른 공정을 이용하여 방출되는 질소화물에 대한 포토레지스트의 처리를 나타낸다. 본 실시예는 1-4로 표시된 4개의 표에 기술된 각기 다른 4개의 공정을 포함한다. 각 공정은 3개의 스텝(단계)를 포함한다.
질소화물 레벨의 방출
ES 애숴
표 1
시간(SEC) 온도(℃) 압력(torr) 전력(watts) O₂(sccm) N₂H₂(sccm) CF₄
MIN 270 1.5 2000 2000 300 8
60 270 1.5 2000 2000 300 8
20 270 1.5 2000 2000 300 8
MIN : 상기 온도에 도달하기 까지의 최소시간(18초)
표 2
시간(SEC) 온도(℃) 압력(torr) 전력(watts) O₂(sccm) N₂H₂(sccm) CF₄
MIN 175 1.5 1500 2000 300 5
60 175 1.5 1500 2000 300 5
20 오 프 1.5 1250 2185 0 115
MIN : 7sec
표 3
시간(SEC) 온도(℃) 압력(torr) 전력(watts) O₂(sccm) N₂H₂(sccm) CF₄
MIN 175 1.5 2000 2000 300 8
60 175 1.5 2000 2000 300 8
20 오프 1.5 1250 2185 0 115
표 4
시간(SEC) 온도(℃) 압력(torr) 전력(watts) O₂(sccm) N₂H₂(sccm) CF₄
MIN 175 1.5 2000 2000 300 8
60 175 1.5 2000 2000 300 8
20 175 1.5 1500 2000 300 8
실시예 2
실시예 2는 언더컷을 방지하고 산소(산화물)손실을 최소화하면서 잔류물 제거를 최적화하기 위한 복수개의 다른 스텝을 이용하여 수행되는 복수개의 서로 다른 공정을 나타낸다.
공정 1) 10％의 CF₄
웨이퍼 번호
15
14
13
12
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂(sccm) CF₄(sccm) H₂N₂(sccm) CF₄(sccm)**
MIN* 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
120 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
20 1.5 오프 1000 2070 230 오프 오프
* : 필요한 온도에 도달하기 까지의 최소시간
**: 인스톨된 50 sccm MFC
웨이퍼 산소(산화물)손실(Å)
1 21
2 33
3 33
4 32
공정 2) 5 ％의 CF₄
웨이퍼 번호
11
10
9
8
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂(sccm) CF₄(sccm) H₂N₂(sccm) CF₄(sccm)**
MIN* 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
120 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
20 1.5 오프 1250 2185 115 오프 오프
* : 필요한 온도에 도달하기 까지의 최소시간
**: 인스톨된 50 sccm MFC
웨이퍼 산소(산화물)손실(Å)
1 14
2 15
3 13
4 17
5 17
6 17
공정 3) 4 ％의 CF₄
웨이퍼 번호
7
6
5
4
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂(sccm) CF₄(sccm) H₂N₂(sccm) CF₄(sccm)**
MIN* 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
120 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
20 1.5 오프 1500 2210 90 오프 오프
* : 필요한 온도에 도달하기 까지의 최소시간
**: 인스톨된 50 sccm MFC
웨이퍼 산화물손실(Å)
1 11
2 13
3 12
4 16
5 11
6 15
실시예 3
실시예 3은 Fusion Gemini Enhanced Strip tool로 수행되는 5개의 공정을 포함한다. 실시예 3은 폴리, 산화물 및 질소화물 공정레벨을 통한 효과적인 에쉬제거공정을 나타낸다. Gemini Enhanced Strip 공정은 이러한 공정레벨, 즉 습식 스트립(wet strip)을 효과적으로 제거하고 필요하다면, 디이오나이즈워터(탈이온수;DI)로 수세가 뒤따르는 드라이 애쉬만을 필요로 하는 공정레벨에 대해 실시될 수 있다.
Gemini Enhanced Strip (GES) 공정은 약 5분 동안의 DI 린스가 뒤따르는 드라이 에쉬만을 이용하여 모든 포토레지스트와 임플란트 잔류물을 제거하는 이온 임플란트 공정레벨에서 발전되었다. 어떤 샘플 또는 챔버에서도 포토레지스트 파퍼(poppers)가 발견되지는 않는다.
약 530Å으로 제거되는 데스컴 리사이프 (descum recipes)가 실시된다. 공정의 리사이프를 개선된 결과로 좋게 전환시키는 것이 가능하다. 그러나, 공정은 기본적으로는 여기에 기술된 것과 같이 유지된다. 또한, 공정은 총 웨이퍼 생산량을 증가시키기 위해 단축될 수 있다.
도 10 내지 19는 실시예 3에 따른 공정결과를 입증하는 현미경 사진이다.
1.
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(11sccm) CF₄유속(sccm)
MIN 1.5 120 1500 2000 0 300 8
45 1.5 120 1250 2185 210 0 8
MIN 1.5 270 1500 2000 0 300 0
15 1.5 270 1500 2000 0 300 0
2.
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H2유속(sccm) CF₄유속(sccm)
MIN 1.5 140 1500 2000 0 300 5
120 1.5 140 1500 2000 0 300 5
20 1.5 오프 1000 2070 210 0 8
3.
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF₄유속(sccm)
MIN 1.5 175 2000 2000 0 300 8
60 1.5 175 2000 2000 0 300 8
20 1.5 오프 1250 2185 115 0 0
4.
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF₄유속(sccm)
MIN 1.5 175 1500 2000 0 300 8
60 1.5 175 1500 2000 0 300 8
20 1.5 오프 1250 2185 115 0 0
5.
시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF유속₄(sccm)
MIN 1.5 140 1500 2000 0 300 5
30 1.5 140 1500 2000 0 300 5
MIN 1.5 300 1500 2000 0 300 5
60 1.5 300 1500 2000 0 300 5
실시예 4
실시예 4는 기판으로부터 잔류물질을 제거하는 본 발명에 따른 또 다른 공정의 조합을 포함한다.
도 26a 와 도 26b는 실질적으로 실시예 4와 유사한 파라미터를 포함하는 공정에 따라 처리된 경과를 나타낸다. 도 24는 도 26a 와 도 26b에서 보여준 것들과 유사하며 본 발명에 따라 처리된 전형적인 경유구조의 횡단면도를 나타낸다.
도 26a는 이 기판에서 TiN 층의 언더컷을 나타낸다. 도 26b는 언더커팅이 제거되는 실시예 4에서 나타내는 것으로부터 처리시간이 약 15초로 줄어드는 과정을 보여준다.
도 25a는 실시예 4의 공정으로 처리하기에 앞선 과정을 나타낸다. 도 25a에 나타난 바와 같이, 이 과정에서 파편이 남는다. 다른 한편, 25b는 디이오나이즈 워터로 세정이 뒤따르는 실시예 4에 따른 공정으로 처리된 후의 경과를 나타낸다.
step 시간(sec) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) FG유속(sccm)
1 75 1.5 오프 1500 1350 150 0
실시예 5
실시예 5는 기판으로 부터 잔류물질을 제거하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 공정조합을 나타낸다. 실시예 5에 따르면, CF4의 비교적 높은 유입을 이용하는 동시에 불소라디칼을 제거하기 위해 형성가스내의 수소를 사용함으로써 산소(산화물)의 손실을 줄일 수 있다.
도 27a는 실시예 5에 따른 공정으로 처리한 후의 과정을 나타낸다. 도 27a에서 보여주는 바와 같이, 잔류물이 본 발명에 따른 공정에 남게 된다. 그러나, 도 27b가 디이오나이즈 워터(탈이온수)로 세정한 후의 경과를 나타내기 때문에, 도 27b에 나타난 바와 같이 잔류물은 물로 제거 가능하다. 도 27a와 도 27b에 나타난 과정에서 보여지는 언더커팅은 없다.
산소(산화물손실)은, 높은 CF4의 유입을 이용하는 동시에 불소라디칼을 제거하기 위해 형성가스내의 수소를 사용함으로써 줄일 수 있다. 리사이프 V5가 일례이다.
step 시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) FG유속(sccm) CF₄유속(sccm)
1 MIN 1.5 150 2000 1735 140 425 0
2 75 1.5 150 2000 1735 140 425 0
실시예 6
실시예 6는 기판으로 부터 잔류물질을 제거하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 공정 단계의 조합을 나타낸다. 실시예 6에 따르면, 약 9%의 CF4가 단계 3에서 플라즈마에 첨가될 수 있다.
도 28a는 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 포스트 폴리 잔류물의 기판을 나타낸다. 도 28b는 실시예 6의 공정과 디이오나이즈 워터(탈이온수)로 세정 처리한 후의 잔류물 제거를 나타낸다.
8" 가스 유입 단계 3 - 9%의 CF4농도
step 시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF₄유속(sccm)
1 MIN* 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
2 120 1.5 140 1500 2000 오프 300 5
3 20 1.5 오프 1000 2070 210 오프 8
* : 필요한 온도에 도달하기 위한 최소시간
실시예 7
실시예 7은 기판으로 부터 잔류물질을 제거하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 공정 단계의 조합을 나타낸다. 실시예 7에 따르면, 약 7.5%의 CF4가 단계 3에서 플라즈마에 첨가될 수 있다.
도 29a는 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 포스트 폴리 잔류물의 기판을 나타낸다. 도 29b는 실시예 7의 공정과 디이오나이즈 워터로 세정처리한 후의 잔류물 제거를 나타낸다.
6" 가스 유입 단계 3 - 7.5%의 CF4농도(Concentration)
step 시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF₄유속(sccm)
1 MIN* 1.5 140 1500 1700 오프 300 5
2 90 1.5 140 1500 1700 오프 300 5
3 20 1.5 오프 1250 1850 150 오프 오프
* : 필요한 온도에 도달하기 위한 최소시간
실시예 8
실시예 8는 기판으로 부터 물질을 제거하는 본 발명에 따른 또 다른 공정 단계의 조합을 나타낸다. 실시예 8에 따르면, 약 3.75%의 CF4가 단계 3에서 플라즈마에 첨가될 수 있다.
도 30a는 본 발명에 따른 공정으로 처리한 후의 포스트 폴리 잔류물의 기판을 나타낸다. 도 30b는 실시예 8의 공정과 디이오나이즈 워터(탈이온수)로 처리한 후의 잔류물 제거를 나타낸다.
6" 가스 유입 단계 3 - 3.75%의 CF4농도
step 시간(SEC) 압력(torr) 온도(℃) 전력(watts) O₂유속(sccm) CF₄유속(sccm) N₂H₂유속(sccm) CF₄유속(sccm)
1 MIN* 1.5 140 1500 1700 오프 300 5
2 70 1.5 140 1500 1700 오프 300 5
3 20 1.5 오프 1500 1925 75 오프 오프
* : 필요한 온도에 도달하기 위한 최소시간
상기한 본 명세서는 본 발명을 예시하고 기술한다. 또한, 상기에서 기술한 것은 오직 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것에 불과하며, 앞서 말한 바와 같이, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변형 및 환경으로 실시 가능하고 여기에 표현된 것, 위에서 가르키는 것, 및/또는 관련분야의 기술 또는 지식에 상응하는 발명의 개념 범위내에서 변화 또는 변형이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 또한 위에서 기술된 본 발명의 실시예는 본 발명을 실시하는 최적의 실시예를 설명하는 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자는 그러한 또는 다른 실시예를 이용하여 그리고 본 발명의 특정한 실시 또는 응용을 위해 필요한 다양한 변형과 함께 본 발명을 실시하는 것이 가능하다. 따라서, 본 명세서는 여기에 기술된 형태로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 또한, 말미에 첨부된 청구범위는 모든 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (21)

  1. 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 플라즈마 발생/방전장치에 플라즈마를 발생하는 스텝과, 상기 플라즈마에 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물을 도입하는 스텝과, 상기 플라즈마에 형성가스를 도입하는 단계와, 기판으로부터 제거하여야 할 잔류물을 향해서 상기 플라즈마를 흐르게 하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 형성가스는 적어도 질소함유 화합물 및 적어도 수소함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 사익 적어도 하나 이상의 질소함유 화합물은 적어도 N2및 NO2로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이고, 상기 적어도 하나 이상의 수소함유 화합물은 H2및 CHF3로 이루어진 그룹에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 형성가스는 10%정도의 수소를 포함하고, 2000sccm정도 이상의 비율로 플라즈마에 도입되고 있는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마는 산소플라즈마인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 산소플라즈마를 형성하기 위하여 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물을 분자산소, 원자산소, 오존 및 산소함유 화합물로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물은 N2O, NO2, NO, CO2, CO로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마는 산소플라즈마이고, 상기 플라즈마를 발생하는 스텝은 플라즈마 발생/방전장치에 약 270℃의 온도를 발생하는 스텝과, 상기 플라즈마 발생/방전장치에 약 1.5토르의 압력을 발생하는 스텝과, 상기 플라즈마 발생/방전장치에 약 500와트(W) 내지 2000와트(W)를 인가하는 스텝과, 상기 플라즈마 발생/방전장치에 적어도 하나 이상의 산소함유 가스를 약 2000sccm 도입하는 스텝으로 구성되어 있고, 약 300sccm의 형성가스를 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입하고, 적어도 하나 이상의 불소함유 가스의 약 5sccm을 플라즈마 발생/방전장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생/방전장치는 상기 플라즈마를 발생하기 위하여 전자기 마이크로파 방사를 이용하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물, 상기 형성가스 및 상기 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물은 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되고 있는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물은 약 200sccm 내지 4000sccm의 비율로 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물은 1500sccm 내지 2000sccm의 비율로 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  13. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물은 상기 플라즈마 발생/방전장치에 약 0.75토르 내지 약 10토르의 압력을 발생하도록 충분한 비율로 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물은 CF4, C2F6, CHF3, CFH3, C2H2F4, C2H4F2, CH2F2, CH3, CF3, C3F8, SF6및 NF3로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  15. 제 6항에 있어서, 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 총량을 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 적어도 하나 이상의 산소함유 화합물의 총량에 대해 약 1 내지 10배 이상인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  16. 제 6항에 있어서, 상기 플라즈마 발생/방전장치에 도입되는 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물의 총량은 약 200sccm 이상인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 약 20℃ 내지 약 350℃의 온도로 가열되어 있는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생/방전장치에는 약 500와트 내지 약 2000와트의 파워(전력)가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생/방전장치에는 상기 기판에 불필요한 영향을 주지 않고 기판으로부터 잔류물을 제거하도록 충분한 레벨의 파워가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  20. 제 1항에 기재된 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법에 복합온도, 복합주기 동안 복합 파워레벨, 복합압력 및 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물 및 형성가스의 복합레벨로 상기 플라즈마 발생/방전장치를 작동시키는 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
  21. 사파이어 플라즈마 튜브를 구비한 플라즈마 발생/방전장치와 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 플라즈마 발생/방전장치에 적어도 하나 이상의 가스를 도입하는 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물을 도입하는 적어도 하나 이상의 불소함유 화합물의 적어도 하나 이상의 발생원과, 상기 플라즈마에 적어도 하나 이상의 형성가스를 도입하는 적어도 하나 이상의 형성가스발생원과, 기판으로부터 제거하여야 할 잔류물을 향해 상기 플라즈마를 흐르게 하는 수단을 포함함 것을 특징으로 하는 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법.
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