KR20010080108A - 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된과불화화합물 가스의 양을 감소시키는 방법 - Google Patents

플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된과불화화합물 가스의 양을 감소시키는 방법 Download PDF

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KR20010080108A KR1020017004585A KR20017004585A KR20010080108A KR 20010080108 A KR20010080108 A KR 20010080108A KR 1020017004585 A KR1020017004585 A KR 1020017004585A KR 20017004585 A KR20017004585 A KR 20017004585A KR 20010080108 A KR20010080108 A KR 20010080108A
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Abstract

플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 처리하는 방법에 있어서, 먼저 플라즈마 감소 장치(106)를 플라즈마 프로세싱 챔버(102)의 하류에 제공한다. 다음에 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 플라즈마 프로세싱 챔버(102)로부터 플라즈마 감소 장치(106) 내로 흘려 보낸다. 다음에 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치(106) 내로 도입한다. 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 감소시키는 방법에 있어서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 수증기를 포함한 가스와 접촉시킨다. 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 플라즈마 프로세싱 챔버의 하류에 제공된 플라즈마 감소 장치(106) 또는 직접적으로 플라즈마 프로세싱 챔버(102)에서 수증기를 포함한 가스와 접촉시킬 수 있다. 집적회로를 형성하기 위한 방법도 기술되어 있다.

Description

플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키는 방법{METHOD FOR REDUCING THE AMOUNT OF PERFLUOROCOMPOUND GAS CONTAINED IN EXHAUST EMISSIONS FROM PLASMA PROCESSING}
탄화염소불소(chlorofluorocarbon) 가스(CFCs)의 사용을 금지하기 위한 세계적인 노력에도 불구하고 지구 온난화는 관심사로 남고 있다. 따라서 CFCs와 다른 가스의 역효과를 감소시키기 위한 노력은 최근 몇 년에 증가되어 왔다. 반도체 제조 분야에서는 지구 온난화를 갖는 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물의 역효과에 많은 주의가 집중되어 왔다. 특히 플라즈마 프로세싱으로부터의 과불화화합물 가스(PFCs)의 방출 수준이 연소원으로부터의 CO2의 방출 수준보다 매우 낮음에도 불구하고 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에서 PFCs의 양을 감소시키기 위한 노력이 행해져왔다. CF4와 C2F6와 같은 PFCs의 비교적 적은 양도 이들이 대기중에서 존속기간이 길기 때문에 지구 온난화에 지대한 영향을 미치므로 그러한 노력이 행해져온 것이다. 참으로 얼마간의 PFCs가 수천년 동안 대기중에 존속되어 있고, 또 그와 같은 긴 수명의 결과로서 예로서 SF6의 지구 온난화 잠재성(GWP)은 CO2보다 약 24,000배 크다. 따라서 플라즈마 프로세싱으로부터의 PFCs의 방출을 감소시키기 위한 기법은 현재 연구중이다.
플라즈마 프로세싱으로부터의 PFCs의 방출을 감소시키기 위한 적절한 방법은 PFCs를 다른 가스로 대체하는 것일 것이다. 그러나 현재 PFCs를 다른 가스로 대체하는 것은 기술적으로 가능하지 않다. 플라즈마 프로세싱으로부터의 PFCs의 방출을 피하기 위한 다른 방법은 방출된 모든 PFCs를 포집하고 회수하는 것일 것이다. 그러나 불행하게도 방출된 모든 PFCs를 포집하고 회수하는 것은 현재 반도체 제조업체에서 대안으로서 경제적으로 실현가능하지 않다. 따라서 가까운 장래에 플라즈마 프로세싱으로부터의 PFCs의 방출을 감소시키기 위한 가장 매력있는 기법은 감소시키는 것으로서, 이것은 배기가스를 대기로 방출시키기 전에 PFCs를 덜 해로운 형태로 치환시키는 것을 포함한다.
"사용에 관한 문제에서 PFC 감소를 위한 유도 결합식 플라즈마"(1998년 2월 17일 플라즈마 에칭 사용자 그룹(PEUG) 토의)라는 제목하의 발표회에서 Marci Lino, Kent Wong 및 Jim Mc Vittie에 의해 보고된 바와 같이, 한 가지 가능성 있는PFC 감소 방안은 제 2 플라즈마 프로세싱 챔버에서 PFCs를 플라즈마 산화시키는 것을 포함한다. 이 PFC 감소 방안에서, 플라즈마 프로세싱 챔버로부터의 배기물은 터보펌프의 배기작용에 의해 2차 플라즈마가 발생하는 유도 결합식 플라즈마 프로세싱 챔버로 운반된다. 다음에 산소가 2차 플라즈마에 추가되어 배기물에서의 PFCs를 낮은 GWP를 갖는 가스로 산화시킨다. 유도 결합식 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 그와 같이 처리된 배기물은 백킹펌프의 배기작용에 의해 스크러버로 운반된다.
상기한 바와 같은 플라즈마 산화 PFC 감소 방안에서, 비교적 높은 유량의 산소는 배기물로부터 PFCs를 선택한 백분율로, 예로서 85% 감소시키기 위해 필요하다. 산소를 다량 도입하는 것은 플라즈마 프로세싱 시스템에서 진공펌프의 부하를 증가시켜서 시스템의 운전단가를 실질적으로 증가시키기 때문에 불리하다. 또한 그와 같이 증가된 부하를 처리하기 위해 더욱 강력한 진공펌프를 사용하는 경우에도, 그와 같은 펌프를 구매하고 또 그것을 플라즈마 프로세싱 시스템에 개장하는데 상당한 비용이 들어가게 된다. 이와 같이 상당한 비용과 개장성 문제로 비추어 보아 플라즈마 산화 PFC 감소 방안은 반도체 제조업체에 바람직한 해결방안은 되지 않을 것이다.
상기한 PFC 감소 방안에서, 수소는 산소보다 더욱 효과적인 감소 가스일 수 있다. 환언하면, 감소 가스로서 산소보다 수소를 사용함으로써 배기물로부터 PFCs의 85%를 낮은 유량의 감소 가스를 사용하여 감소시킬 수 있다. 즉 플라즈마 프로세싱 시스템에서 진공펌프의 증가된 부하를 최소화하는 관점에서는 수소를 감소 가스로서 대체하는 것이 유망하다. 그러나 불행하게도 수소(H2)와, 수소가 PFCs와 반응할 때 형성될 수 있는 메탄(CH4)은 유독 가스이고, 고가의 이중 배관을 사용해야 한다. 이와 같이 PFCs를 위해 감소 가스로서 수소를 사용하는 것은 값비쌀 뿐 아니라 중대한 안전성 문제를 야기하기 때문에 바람직하지 않다.
전술한 관점으로부터 플라즈마 프로세싱 시스템에서 실질적으로 증가된 진공펌프 용량을 요구하지 않고 중대한 안전상 위험성을 갖지 않으면서 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 PFCs 양을 감소시키기 위한 방법이 요구되는 것이다.
발명의 개요
본 발명은 광범위한 의미로서 전술한 요구사항을 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에서 과불화화합물 가스의 양을 감소시키기 위해 수증기를 감소 가스로서 사용하는 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공하여 만족시킨다.
본 발명의 한 태양에 따라서, 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 처리하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법에서는 플라즈마 감소 장치가 먼저 플라즈마 프로세싱 챔버의 하류에 제공된다. 다음에 플라즈마 프로세싱 챔버로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 플라즈마 감소 장치로 운반한다. 다음에 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치로 도입한다. 배기물에 포함된 과불화화합물 가스는 예로서 CF4, C2F6, CHF3, SF6, NF3, C3F8, C4F8및 이들의혼합물이다.
한 실시예에서, 플라즈마 감소 장치는 제 2 플라즈마 프로세싱 챔버이다. 이 실시예에서, 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치로 도입하는 운전은 감소시킬 과불화화합물 가스의 백분율을 선택하고, 선택한 백분율의 과불화화합물 가스를 감소시키는데 필요한 수증기의 최소 유량을 결정하며, 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치에 최소로 결정된 유량으로 도입하는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 태양에 따라서, 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 이 방법에서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 수증기를 포함한 가스와 접촉한다.
한 실시예에서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 플라즈마 프로세싱 챔버의 하류에 제공된 플라즈마 감소 장치에서 수증기를 포함한 가스와 접촉한다. 이 실시예에서, 플라즈마 감소 장치는 바람직하게 제 2 플라즈마 프로세싱 챔버이다. 다른 실시예에서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기를 포함한 가스와 직접 접촉한다. 이 실시예는 수증기가 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세스의 성능을 상당히 열화시키지 않는 경우에만 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 수증기를 포함한 가스를 도입하는 운전은 상기한 바와 같이 선택한 감소 백분율을 얻는데 필요한 결정된 최소 유량으로 행한다.
본 발명의 다른 태양에 따라서, 집적회로를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법에서는 먼저 반도체 웨이퍼를 제공한다. 다음에 반도체 웨이퍼를 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세싱 처리한다. 다음에 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 수증기를 포함한 가스와 접촉시켜서 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시킨다. 배기물은 플라즈마 감소 장치나 또는 전술한 바와 같이 직접적으로 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기를 포함한 가스와 접촉시킬 수도 있다.
본 발명은 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키기 위해 수증기를 사용하는 방법을 제공한다. 이 방법은 개시 가스인 수증기가 플라즈마에서 수소와 산소로 해리되기 때문에 유익하다. 그와 같이 본 발명은 수소의 추가에 관련된 이익, 예로서 연관된 안전상 위험성 없이 과불화화합물 가스의 효과적인 감소를 얻는다. 또한 수증기는 산소보다 과불화화합물 가스를 더욱 효과적으로 감소시키기 때문에, 본 발명의 방법은 통상의 플라즈마 프로세싱 시스템에 전형적으로 사용된 펌프의 용량을 초과하지 않는 유량에서 허용가능한 감소 백분율을 얻을 수 있게 한다. 따라서 본 발명의 방법은 더욱 강력한 펌프를 구하고 또 그러한 펌프를 시스템에 개장하는데 소요되는 상당한 비용이 필요없거나 또는 플라즈마 프로세싱 시스템의 운전단가를 상당히 증가시키지 않고 과불화화합물 가스를 감소시킬 수 있기 때문에 더욱 유익하다.
전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 단지 예시적인 것이며, 청구범위에 청구된 바와 같이 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
본 발명의 명세서에 포함되고 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도해한 것이며, 아울러 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
본 발명은 전반적으로 반도체 제조에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물(perfluorocompound) 가스의 양을 감소시키는 방법 및 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 처리하는 방법과, 집적회로를 형성하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따라서 감소 가스로서 수증기를 사용하는 플라즈마 프로세싱 시스템의 간단한 공정도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 감소 가스로서 수증기를 사용하는 플라즈마 프로세싱 시스템의 간단한 공정도,
도 3은 첨가제로서 200sccm의 산소(대시 선으로 표시한 스펙트럼)와 첨가제로서 200sccm의 수증기(점선으로 표시한 스펙트럼)를 포함하고, 첨가제 없이(굵은 선으로 표시한 스펙트럼) 시험한 CF4플라즈마를 위한 발광 스펙트럼을 보여주는 파장의 함수로서의 발광세기의 그래프,
도 4a는 CF의 감소된 발광 피이크로 표시된 바와 같이, 첨가제 유량의 함수로서 덜 해로운 형태로 치환된 CF4의 백분율, 즉 CF4의 파괴 효율의 그래프,
도 4b는 CF2의 감소된 발광 피이크로 표시된 바와 같이, 첨가제 유량의 함수로서 덜 해로운 형태로 치환된 CF4의 백분율, 즉 CF4의 파괴 효율의 그래프.
본 발명의 바람직한 실시예를 이제 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스(PFCs)를 대기에 덜 해로운 가스로 치환하기 위해 감소 가스로서 수증기를 사용한다. 하기에 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 본 발명은 예로서 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키기 위한 방법으로서, 또는 집적회로를 형성하기 위한 방법으로서 실행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따라서 감소 가스로서 수증기를 사용하는 플라즈마 프로세싱 시스템(100)의 간단한 공정도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버(102)로부터의 배기물은 터보펌프(104)의 작용에 의해 운반되어 2차 플라즈마가 발생되는 바람직하게 유도 결합식 플라즈마 프로세싱 챔버인 플라즈마 감소 장치(106) 내로 들어간다. 본 발명에 따라서, 수증기(H2O)는 감소 목적을 위해서, 즉 배기물에서의 PFCs를 낮은 GWP를 갖는 가스로 치환하기 위해서 2차 플라즈마로 추가된다. 그와 같이 처리된 배기물은 플라즈마 감소 장치(106)로부터 백킹펌프(108)의 배기작용에 의해 스크러버(110)로 들어간다. 배기물은 스크러버(110)를 통과한 후에 대기로 빠져나간다. 플라즈마 프로세싱 시스템(100)의 구성부품의 상세, 즉 플라즈마 프로세싱 챔버(102), 터보펌프(104), 플라즈마 감소 장치(106) 및 스크러버(110)는 당업자에 잘 알려져 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템(100)에서, 수증기는 어떠한 순수한 형태, 즉 100%수증기 또는 기타 첨가제, 예로서 산소의 형태로 플라즈마 감소 장치(106)로 도입될 수 있다. 수증기와 산소 또는 기타 첨가제를 포함한 가스를 사용하는 경우에 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 상세한 설명과 관련하여 사용되는 "수증기를 포함한 가스"라 함은 순수한 수증기와, 수증기와 기타 첨가제를 포함한 가스로 이루어진 것이다. 수증기가 플라즈마에 들어가면 수소와 산소로 해리된다. 수소와 산소 모두는 배기물에서의 PFCs와 반응하여 낮은 GWP를 갖는 가스로 치환된다.
본 발명의 상세한 설명과 관련하여 사용되는 "과불화화합물 가스"라 함은 비교적 긴 대기중 수명을 갖는 불소 함유 가스를 의미한다. 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에서 보통 발견된 PFCs는 CF4, C2F6, CHF3, SF6, NF3, C3F8, C4F8및 이들의 혼합물을 포함하지만 그에 제한되지는 않는다. 상기한 성분을 포함하는 탄소, 즉 CF4, C2F6, CHF3, C3F8및 C4F8은 또한 과불화탄소 재료로 관련된다. 예로서 수증기로부터의 수소와 산소가 CF4와 반응하면, 감소 반응 생성물은 CO2, HF 및 기타 2차 성분을 포함하게 된다. PFCs가 수증기로 감소되면, 이에 제한되지는 않지만 F2, COF2, CO 및 CH4를 포함하는 기타 감소 반응 생성물이 발생할 수 있다. 당업자는 본 발명이 본 발명에서 각별히 언급한 그와 같은 예시적인 성분 이외에도 PFCs와 감소 반응 생성물을 망라하는 것을 분명히 알 수 있을 것이다.
플라즈마 감소 장치(106)에 추가된 수증기는 어떠한 적합한 기법으로 발생시킬 수 있다. 한 실시예에서는 밀페된 탱크와 유량 제어기를 포함한 수증기 운반 시스템이 제공되어 있다. 이 시스템에서, 물이 탱크에 들어간 후에 수증기가 물의 가열에 의해 올라오고, 이렇게 발생한 수증기는 탱크의 상부에서 포집되어 플라즈마 감소 장치(106)로 운반된다. 유량 제어기는 탱크와 플라즈마 감소 장치(106) 사이에 제공되어 수증기가 장치(106)에 추가되는 유량을 제어한다. 수증기의 적정 유량에 관한 그 밖의 상세는 후술한다. 이와는 달리 수증기는 플래시 증발 프로세스로 플라즈마 감소 장치(106)에 추가할 수 있다. 이 프로세스에서, 물은 플라즈마 감소 장치(106) 내로 직접 사출되어 즉시 낮은 압력, 예로서 1 torr의 압력으로 인하여 증발된다. 플라즈마 감소 장치(106)에 추가된 수증기의 양은 장치(106) 내로 사출된 물의 양을 제어함으로써 제어할 수 있다. 예로서 약 500sccm의 수증기를 발생시키기 위하여 분당 약 한 방울의 물을 어떠한 적합한 사출 장치, 예로서 니들 밸브를 사용하여 플라즈마 감소 장치(106)에 추가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 감소 가스로서 수증기를 사용하는 플라즈마 프로세싱 시스템(200)의 간단한 공정도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템(200)에서 수증기는 플라즈마 프로세싱 챔버(102)에 직접 추가한다. 수증기를 플라즈마 프로세싱 챔버(102)에 직접 추가하는 것은 분리된 플라즈마 감소 장치, 예로서 도 1에 도시된 플라즈마 감소 장치(106)를 위한 요건을 제거해준다. 그러나 수증기를 플라즈마 프로세싱 챔버(102)에 직접 추가하는 것은 수증기가 챔버(102)에서 플라즈마 프로세스의 성능을 상당히 열화시키지 않는 용도에서만 사용할 수 있음을 염두에 두어야 한다. 본 발명의 상세한 설명과 관련하여사용되는 "플라즈마 프로세스의 성능을 상당히 열화시키지 않는다"라 함은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기와 PFCs 사이의 반응에 의해 형성된 결과적인 성분이 플라즈마 프로세스의 의도한 기능을 의미있을 정도로 해치지 않는 것을 의미한다.
플라즈마 프로세싱 시스템(200)에서, 수증기는 순수한 형태, 즉 100% 수증기 또는 산소와 같은 첨가제를 갖는 형태로 플라즈마 프로세싱 챔버(102)에 직접 추가할 수 있다. 부가적으로, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)과 관련하여 설명한 수증기를 발생시키고 운반하기 위한 기법은 또한 플라즈마 프로세싱 시스템(200)을 사용할 수 있다.
양자의 플라즈마 프로세싱 시스템(100,200)에서, 중요한 고려사항은 수증기이거나 수증기를 포함한 가스일 수 있는 감소 가스의 추가가 펌프의 부하를 더욱 강력한 펌프를 시스템에 설치해야하는 수준까지 증가시키느냐하는 것이다. 상기에서 검토한 바와 같이, 더욱 강력한 펌프의 추가는 시스템의 운전단가를 증가시킬 뿐 아니라 기존의 플라즈마 프로세싱 시스템을 PFC 감소 장치로 개장하는데 관련된 비용을 증가시키기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명에 있어서, 감소 가스를 플라즈마 감소 장치 또는 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 도입하는 운전은 어떠한 증가된 부하를 기존의 시스템 펌프의 용량 내에서 유지하는 관점에서 제어된다. 이 목적을 달성하기 위해서, 감소시킬 과불화화합물 가스의 백분율을 먼저 선택한다. 일반적으로 감소 수준은 예로서 규정 단체에 의해 공표된 어떠한 적용가능한 표준에 따라서 선택해야 한다. 예로서 규정은 과불화화합물 가스의 90% 또는 95%가 감소될 것을 요구할 수 있다. 다음에 과불화화합물 가스의 선택한 백분율을 감소시키는데 필요한 수증기의 최소 유량을 결정한다. 다음에 감소 가스를 플라즈마 감소 장치, 또는 적용가능하다면 플라즈마 프로세싱 챔버에 결정된 최소 유량으로 도입한다. 감소 가스를 결정된 최소 유량으로 도입하는 것에 관한 부가적인 상세는 하기의 예로부터 당업자에게는 분명해질 것이다.
예
플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스(PFCs)를 대기에 덜 해로운 가스로 치환하기 위해 감소 가스로서 수증기를 사용하는 본 발명의 방법을 이제 특정 예를 참조하여 설명한다. 예는 본 발명의 방법의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 본 발명의 원리를 당업자에게 설명하는 것도 포함한다. 따라서 이하의 예는 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 방법을 어떠한 특정 구성이나 응용에 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
비교예 1
감소 테스트를 캘리포니아, 프레몬트의 램 리서치 코포레이션에서 상업적으로 구할 수 있는 Lam TCPTM9600SE 유도 결합식 플라즈마 챔버에서 실행했다. 실리콘 웨이퍼는 테스트 중에 챔버에 두었다. 이 테스트를 실행하여 챔버 내로 흘러 들어가는 180sccm의 CF4의 치환을 연구했다(CF4는 다른 PFCs보다 감소되기 더 어려운 것으로 당업자에 인식되어 있기 때문에 대표적 PFC로 선택했다). 플라즈마의 발광 스펙트럼을 ⒜180sccm의 CF4를 가지며 다른 첨가제는 갖지 않은 플라즈마와, ⒝180sccm의 CF4를 가지며 첨가제로서 200sccm의 O2를 갖는 플라즈마에 대해 분광기로 측정했다. 이 테스트로부터의 데이터는 후술하는 도 3과 도 4a 및 4b에 도시되어 있다.
예 2
비교예 1에서 설명한 감소 테스트를 반복하여 감소 가스로서 수증기를 사용한 효과를 분석했다. 특히 동일한 조건하에서 플라즈마의 발광 스펙트럼을 180sccm의 CF4와 첨가제로서 200sccm의 수증기(H2O)를 갖는 플라즈마에 대해 분광기로 측정했다. 이 테스트의 데이터는 도 3과 도 4a 및 4b에 도시되어 있다.
도 3은 비교예 1과 예 2에서 테스트한 CF4플라즈마로부터의 발광 스펙트럼을 보여주는 파장의 함수로서 발광 세기를 그래프로 도시한 것이다. 주요 피이크는 발광 탐지기 그레이팅(grating)으로부터 2차 고조파 반사에 기초하여 시험적으로 확인되는 CF 및 CF2로 확인된다. 도 3에서, 첨가제를 갖지 않은 CF4플라즈마에 대한 광 스펙트럼은 굵은 선으로 표시되어 있고, 200scm의 O2를 갖는 CF4플라즈마에 대한 광 스펙트럼은 대시 선으로 표시되어 있으며, 200sccm의 수증기를 갖는 CF4플라즈마에 대한 광 스펙트럼은 점선으로 표시되어 있다.
도 4a 및 4b는 CF4의 파괴효율, 즉 CF(도 4a)와 CF2(도 4b)의 감소된 발광 피이크로 표시된 바와 같이 첨가제 유량의 함수로서 덜 해로운 형태로 치환된 CF4의 백분율의 그래프이다. 도 4a 및 4b에서, 첨가제로서 수증기(H2O)를 갖는 플라즈마에 대한 곡선은 굵은 선으로 표시되어 있고, 첨가제로서 산소(O2)를 갖는 플라즈마에 대한 곡선은 대시 선으로 표시되어 있다. 도 4a에 도시된 데이터는 이중 247.9㎚의 CF 피이크에 해당하는 493.3㎚에서 취한 것이다. 도 4b에 도시된 데이터는 262.8㎚의 CF2피이크에 해당하는 524.4㎚에서 취한 것이다.
도 3에서 CF와 CF2의 감소된 발광 피이크로 도시된 바와 같이, 수증기는 감소 CF4, 즉 덜 해로운 형태로 치환되는 CF4에서 산소보다 일정하고 상당히 효과적이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 500sccm의 첨가제에 대해 수증기는 CF 피이크를 97% 감소시키고, 반면에 산소는 CF 피이크를 단지 86.7%만 감소시킨다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 500sccm의 첨가제에 대해 수증기는 CF2피이크를 98.5% 감소시키고, 반면에 산소는 CF2피이크를 단지 92.2%만 감소시킨다. 500sccm의 첨가제에 대한 CF4의 감소를 위한 데이터는 쉽게 비교하기 위하여 하기의 표 A에 실었다.
따라서 표 A에 기재된 데이터에 의해 증명된 바와 같이, 500sccm의 첨가제에대해 수증기는 산소보다 상당히 더 CF4를 파괴시킨다. 또한 도 4a와 4b에 도시된 바와 같이, 수증기는 산소보다 상당히 더 효과적인 감소 가스이다. 참으로 수증기는 산소로 파괴시키는데 필요한 유량의 약 절반으로 지정된 백분율의 파괴를 얻을 수 있다. 예로서 도 4a를 참조하여 수증기로 80%의 CF를 파괴시키는데 필요한 유량은 약 180sccm이고, 반면에 산소로 그와 같은 파괴를 얻는데 필요한 유량은 약 380sccm이다.
본 발명은 또한 집적회로를 형성하기 위한 방법의 형태로 실행될 수 있음을 당업자는 분명히 알 수 있을 것이다. 이 방법에서는 당업자에 잘 알려져 있는 바와 같이 반도체 웨이퍼가 예로서 층을 침착하거나 층을 에칭하기 위해 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세싱을 받는다. 이후에 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 수증기를 포함한 가스와 접촉하여 전술한 바와 같이 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키게 된다.
요약하면, 본 발명은 배기물이 수증기를 포함한 가스와 접촉하게 되는 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명을 다수의 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명했지만, 다른 실시예도 본 발명의 명세서와 실행을 고려하면 당업자에게 분명해질 것이다. 전술한 실시예와 바람직한 특징부는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 규정될 것이다.

Claims (22)

  1. 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 처리하는 방법에 있어서,
    ① 플라즈마 프로세싱 챔버의 하류에 플라즈마 감소 장치를 제공하고,
    ② 배기물에 포함된 과불화화합물 가스를 상기 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 상기 플라즈마 감소 장치로 흐르게 하며,
    ③ 수증기를 포함한 가스를 상기 플라즈마 감소 장치 내로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    과불화화합물 가스는 CF4, C2F6, CHF3, SF6, NF3, C3F8, C4F8및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    플라즈마 감소 장치는 제 2 플라즈마 프로세싱 챔버인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치 내로 도입하는 운전은
    ① 감소시킬 과불화화합물 가스의 백분율을 선택하고,
    ② 선택한 백분율의 과불화화합물 가스를 감소시키는데 필요한 수증기의 최소 유량을 결정하며,
    ③ 결정된 최소 유량에서 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치 내로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  7. 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키는 방법에 있어서,
    과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 수증기를 포함한 가스와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    과불화화합물 가스는 CF4, C2F6, CHF3, SF6, NF3, C3F8, C4F8및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 플라즈마 프로세싱 챔버의 하류에 제공된 플라즈마 감소 장치에서 수증기를 포함한 가스와 접촉시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    플라즈마 감소 장치는 제 2 플라즈마 프로세싱 챔버인 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 플라즈마 감소 장치에서 수증기를 포함한 가스와 접촉시키는 운전은
    ① 감소시킬 과불화화합물 가스의 백분율을 선택하고,
    ② 선택한 백분율의 과불화화합물 가스를 감소시키는데 필요한 수증기의 최소 유량을 결정하며,
    ③ 결정된 최소 유량에서 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 감소 장치 내로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    수증기가 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세스의 성능을 심각하게 열화시키지 않는 용도에서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기를 포함한 가스와 직접 접촉시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기를 포함한 가스와 직접 접촉시키는 운전은
    ① 감소시킬 과불화화합물 가스의 백분율을 선택하고,
    ② 선택한 백분율의 과불화화합물 가스를 감소시키는데 필요한 수증기의 최소 유량을 결정하며,
    ③ 결정된 최소 유량에서 수증기를 포함한 가스를 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    수증기를 포함한 가스는 적어도 약 10%의 수증기를 함유하는 방법.
  18. 집적회로를 형성하는 방법에 있어서,
    ① 반도체 웨이퍼를 제공하고,
    ② 상기 반도체 웨이퍼를 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세싱을 받게 하며,
    ③ 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 수증기를 포함한 가스와 접촉시켜서 상기 배기물에 포함된 과불화화합물 가스의 양을 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    과불화화합물 가스는 CF4, C2F6, CHF3, SF6, NF3, C3F8, C4F8및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물은 플라즈마 감소 장치에서 수증기를 포함한 가스와 접촉시키는 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    수증기가 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마 프로세스의 성능을 심각하게 열화시키지 않는 용도에서, 과불화화합물 가스를 포함한 플라즈마 프로세싱으로부터의 배기물을 플라즈마 프로세싱 챔버에서 수증기를 포함한 가스와 직접 접촉시키는 방법.
  22. 제 18 항의 방법에 의해 형성된 집적회로.
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