KR20050044806A - 물질을 제거하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 구현예는 처리 대상으로부터 이온-이식된 포토레지스트와 같은 공정 물질 크러스트의 제거를 제공한다. 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 이용하여 할로겐 무함유 플라스마를 생성하여 상기 크러스트를 플라스마로 처리되게 한다. 탄화수소 기체로서 메탄이 사용될 수 있다. 상기 플라스마는 밑에 놓인 변화되지 않은 포토레지스트 및 이온 이식 관련된 잔류물을 제거하기 위해서도 사용될 수 있다. 상기 플라스마는 산소 기체와 조합된, 순수한 수소 기체일 수도 있는 수소 함유 기체를 사용하여 유사하게 생성될 수 있다. 상기 처리를 수소/산소 기재 플라스마에 노출시키고 이어서 탄화수소/산소 기재 플라스마에 노출시키는 것을 사용하는 몇 가지 기술이 사용된다.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 및 평판 디스플레이 장치 공정을 포함하는 장치 공정에 관한 것이며, 더욱 특별하게는, 적어도 하나의 이온 이식된 포토레지스트 층의 제거를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 개시는 포토레지스트 이식 크러스트의 제거를 기술한다.
장치의 제조 도중, 다양한 물질이 기질, 일반적으로 실리콘 웨이퍼 또는 평면 유리 기질 상에 침착되어 기질 표면의 어떤 부분을 기능적으로 집적된 회로 장치로 전환시킨다. 예를 들면, 노출된 실리콘 웨이퍼는 다양한 공정 단계 도중 웨이퍼 상의 면적을 보호하기 위해 실리카(산화 규소 또는 산화물), 질화 규소 및 포토레지스트와 같은 물질로 차폐될 수 있다. 특정 공정 단계에 이어, 물질은 웨이퍼의 표면으로부터 제거되어야 한다. 이들 물질은 포토레지스트 내로 이식된 화학종을 몰아내는 고투여량의 이온이 이식된 포토레지스트 층을 포함할 수 있다. 그러한 이온 이식된 포토레지스트는 원래의 포토레지스트와는 매우 다른 특성을 나타낸다. 상기 화학종들은 그들이 포토레지스트로부터 수소를 몰아 내기에 충분한 에너지를 제공하고 따라서 침투 깊이의 두께를 통해 그 화학적 및 결합 구조를 변화시킴에 따라 포토레지스트를 개질하는 것으로 이론화되어 있다. 상기 변화된 층의 분석은 상기 층이 2중- 및 3중-결합된 탄소 원자 뿐만 아니라 높은 수준의 가교를 갖는 것을 보여 주었다. 상기 개질된 포토레지스트의 표면 층은 종종 이식 크러스트 또는 단순히 크러스트라고도 불리운다.
종래 기술은 건조 플라스마 공정을 이용하여 경화된 크러스트를 제거하는 것을 시도함에 있어 다수의 방법을 개발하였다. 상기 기술의 보다 성공적인 것은 플라스마에 할로겐을 사용함으로써 특별한 특징을 공유한다. 그 예로서, 사플루오르화 탄소, CF4가 종종 사용된다. 상기 종래 기술의 일부가 낮은 농도의 수소와 같은 플라스마 중 여타 성분이 이식된 크러스트의 제거에 효과적이거나 도움이 된다는 것을 제시하지만, 할로겐이 책임있는 물질임을 제시하고 있다. 그러나, 불행하게도 플라스마 중의 할로겐 화학종은 포토레지스트에 대하여 선택적이지 않고 웨이퍼 상의 활성 장치 및 구조에 손상을 줄 수 있다.
할로겐을 수소와 함께 사용하지 않는 하나의 접근이 미국 특허 제 4,861,424 호(이후, '424 특허라 칭함)에 기재되어 있다. 그러나 상기 특허는 플라스마 중에 산소의 사용을 직접적으로 피할 것을 지시하는 데, 그 이유는 상기 특허가, 예를 들면 컬럼 1, 50-57 행에 기재한 바와 같이 산소의 존재 하에, 문제를 일으키는 비휘발성 산화물(예, 오산화 인)이 형성됨을 주장하고 있기 때문이다. 이식 크러스트 제거의 목적으로 산소의 사용을 반대하는 이러한 가르침과 함께, '424 특허는 대신 수소와 조합된 질소의 사용을 가르친다(예를 들면 컬럼, 38-39 행 참조). 컬럼 4, 25-26 행에 기재된 바와 같이, 97％의 질소와 함께 3％에 불과한 낮은 수소 함량이 사용되는 것을 보면 더욱 흥미롭다. 이하에 밝혀지는 이유에서, '424 특허의 접근은 본 발명의 접근에는 정면으로 반대되는 것으로 생각된다.
수소 함유 플라스마를 사용하는 또하나의 종래 기술의 접근은 미국 특허 제 5,628,871 호(이후, '871 특허라 칭함)에 나타난다. '424 특허와 마찬가지로, 이 참고문헌도 이식 크러스트 제거 도중 상기 언급된 비휘발성 산화물의 형성을 피하기 위해 산소를 함유하지 않는 플라스마를 사용한다(컬럼 1, 57-64 행 참조). 또한, 대량의, 밑에 놓인 포토레지스트를 제거할 목적으로 이식 크러스트의 제거 후에만 산소를 이용하는 별도의 단계가 사용된다(예를 들면 컬럼 2, 29-40 행 참조). 따라서, '871은 '424 특허가 택한 것과 일치하는 접근 방식을 사용하고, 이후에 더 기재하는 바와 같이, 이식 크러스트 제거에 관하여 본 발명이 택한 접근방식과는 정면으로 대조된다.
더욱이, 종래 기술은 또한 이식된 포토레지스트 크러스트 및 밑에 놓인 포토레지스트가 제거된 후에도 남을 수 있는 잔류물을 제거하는 예를 포함한다. 이후에 더 기재하는 바와 같이, 잔류물은 스퍼터링된 규소 또는 이산화 규소(또는 기질이 그로부터 형성된 임의의 물질)의 잔사, 탄화된 물질 및 이식된 화학종 중 임의의 것 또는 전부로 구성될 수 있다. 동시에 2종 이상의 이식된 화학종이 존재할 수 있다는 것이 잘 인식되어야 한다. 이와 관련하여, '424 특허는 습식의 질산 노출 또는 산소 플라스마를 이용하는 접근을 택한다. 후자는 이식 크러스트가 제거된 후에만 사용된다(예를 들면 컬럼 4, 41-48 행 참조). '871 특허는 잔류물 제거에 관해서 '424 특허의 접근과 놀라운 유사성을 갖는다.
본 발명은 이하에 기재되는 바와 같이, 할로겐을 사용하지 않으면서 여전히 더욱 장점을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다.
요약
이후에 더욱 상세히 논하는 바와 같이, 처리 대상을 포함하는 처리 챔버를 갖는 플라스마 반응기 시스템 및 상기 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법이 여기에 개시된다. 본 발명의 하나의 국면에서는, 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 이용하여, 상기 공정 물질이 적어도 상기 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되도록 하는 방식으로, 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않은 플라스마가 처리 챔버에서 생성된다. 하나의 특징에서는, 메탄이 탄화수소 기체로 사용된다. 또다른 특징에서, 상기 공정 물질은 포토레지스트이고 상기 공정 물질 크러스트는 처리 대상의 표면 상에 원래 포토레지스트 층의 이온 이식에 의해 형성된 것이다. 또다른 특징에서, 탄화수소/산소 플라스마는 포토레지스트 층의 변화되지 않은 부분 및 이온 이식 관련된 잔류물의 적어도 하나를 제거하는 데 사용된다.
본 발명의 또하나의 국면에서는, 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 포함하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 사용하여, 상기 공정 물질이 적어도 상기 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되도록 하는 방식으로, 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않는 플라스마가 처리 챔버에서 생성된다. 하나의 특징에서, 상기 수소 함유 기체는 주로 수소 기체로 구성된다. 또다른 특징에서, 수소 기체는 약 15％ 내지 85％ 범위에서 전체 기체 혼합물에 제공된다. 또다른 특징에서, 수소 기체 및 산소 기체 각각은 전체 기체 혼합물의 거의 1/2 이상을 구성한다. 또다른 특징에서, 수소/산소 플라스마는 포토레지스트 층의 변화되지 않은 부분 및 이온 이식 관련된 잔류물의 적어도 하나를 제거하는 데 사용된다.
본 발명의 또다른 국면에서는, 플라스마 중에 CH2 라디칼 및 CH3 라디칼 중 1종 이상을 생성하여 상기 공정 물질 크러스트를 상기 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 산소 기체와 조합된 기체를 사용하여, 적어도 일반적으로 할로겐 무함유 플라스마가 생성된다.
본 발명의 계속되는 국면에서는, 처리 대상으로부터 포토레지스트 층을 제거하는 데 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 포토레지스트 층은 포토레지스트를 이온 이식원에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함한다. 처리 대상은 처리 챔버 내에 지지된다. 상기 처리 챔버 내 처리 대상의 가장 바깥쪽 크러스트를 상기 첫번째 플라스마로 처리되게 하여 상기 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 실질적인 부분을 제거하여 상기 처리 대상 위에 포토레지스트 층의 가장 안쪽 부분이 남도록 하는 방식으로, 산소와 조합된 수소 기체를 사용하여 첫번째 적어도 일반적으로 할로겐 무함유 플라스마를 생성한다. 상기 포토레지스트 층의 가장 안쪽 부분의 적어도 실질적인 부분은 그 후, 상기 처리 대상 위에 잔류물이 남도록 제거된다. 잔류물은 상기 포토레지스트 층의 가장 바깥쪽 크러스트와 가장 안쪽 부분의 적어도 하나와 관련된다. 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 이용하여 두번째 적어도 일반적으로 할로겐 무함유 플라스마를 생성한다. 상기 처리 대상을 두번째 플라스마에 노출시켜 처리 대상으로부터 잔류물을 제거한다.
본 발명의 또다른 국면에서는, 처리 대상으로부터 적어도 포토레지스트 층을 제거하기 위해 플라스마 반응기 시스템이 사용된다. 상기 포토레지스트 층은 포토레지스트를, 추가로 잔류물을 형성할 수 있는 방식으로 이온 이식원에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함한다. 처리 대상은 처리 챔버 내에 지지된다. 첫번째 플라스마는 상기 첫번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하고, 그것이 적어도 가장 바깥쪽 크러스트를 상기 첫번째 플라스마로 처리되게 하여 상기 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 일부를 제거하여, 잔류물의 적어도 일부와 함께 상기 처리 대상 위에 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분을 남기도록 하는 방식으로 생성된다. 그 후, 두번째 플라스마는 상기 두번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여, 상기 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분 및 이식 잔류물의 임의의 남아 있는 부분을 상기 처리 대상으로부터 제거하기 위해 상기 두번째 플라스마에 노출되도록 생성된다.
본 발명의 또다른 국면에서는, 처리 대상으로부터 공정 잔류물을 적어도 제거하기 위해 플라스마 반응기 시스템이 사용되며, 상기 공정 잔류물은 상기 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거하는 결과로서 적어도 부분적으로 상기 처리 대상 위에 형성된 것이다. 플라스마는 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 이용하여 그것이 공정 잔류물을 상기 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로 챔버 내에서 생성된다. 상기 플라스마는 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않는다.
본 발명의 또다른 국면에서는, 처리 대상으로부터 공정 잔류물을 적어도 제거하기 위해 플라스마 반응기 시스템이 사용되며, 상기 공정 잔류물은 상기 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거하는 결과로서 적어도 부분적으로 상기 처리 대상 위에 형성된 것이다. 할로겐을 실질적으로 함유하지 않는 플라스마는 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 포함하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 이용하여, 그것이 공정 잔류물을 상기 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로 처리 챔버 내에서 생성된다.
본 발명은 이하에 간단히 설명하는 도면과 함께 하기 상세한 설명을 참고하여 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 사용하기 위한 처리 시스템의 정면도이다.
도 2는 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트 층을 제거하기 위해 본 발명에 따라 수행되는 매우 유리한 전체 방법의 하나의 방편을 도시하는 순서도이다.
도 3 및 4는 포토레지스트가 이온 이식 화학종에 노출될 때 이식 크러스트의 형성을 설명하는 횡단 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따라, 이온 이식에 의해 변화되지 않은 포토레지스트의 밑에 놓인 부분을 남기는 방식으로, 이온 이식 크러스트의 제거를 보여 주는 횡단 정면도이다.
도 6은 기질 상에 남는 잔류물 및 본 발명에 따르는 그의 제거를 도시하는 정면도이다.
도 1은 본 발명의 예시적 구현예에 사용된 유도적으로 짝지워진 플라스마 반응기 시스템(100)을 도시한다. 가공될 반도체 웨이퍼(102)를 처리 챔버(106)의 지지체(104) 상에 놓는다. 지지체(104)는 가공될 웨이퍼를 가열 또는 냉각시키기 위해 가열 또는 냉각 시스템(도시되지 않음)에 의해 가열 또는 냉각될 수 있다. 기체는 배기구(112)를 통해 시스템으로부터 배출된다. 지지체(104)는 스탠드(도시되지 않음) 상에 놓여 있다. 지지체(104)는 전기적으로 고립되거나 향상된 공정을 위해 웨이퍼를 향하여 이온을 가속화하도록 RF 바이어스에 선택적으로 짝지워질 수 있다. 미국 특허 제 5,534,231 호를 참고하라. 도면은 보는 이의 이해를 돕기 위해 축척에 맞게 도시된 것이 아님이 주목된다. 또한, 같은 참고 번호가 여러 도면에 걸쳐 어디서든 같은 요소에 적용된다.
플라스마 생성 챔버(114)가 상기 처리 챔버(106) 위에 위치한다. 2종 이상의 플라스마 원천이, 도면의 편의를 위해 도시되지 않은, 하나의 챔버를 위해 쉽게 구비될 수 있음이 주목된다. 공정 챔버(106)의 상판(116)은 상기 플라스마 생성 챔버의 요소를 위한 통상의 바닥을 제공하며, 알루미늄 등과 같은 전도성 물질을 포함한다. 플라스마 생성 챔버의 벽은 석영 또는 알루미나와 같은 비전도성 물질을 이용하여 형성되며 약 3 내지 8 mm의 두께를 갖는다. 상기 플라스마 생성 챔버의 벽은 그 바닥에서 상기 공정 챔버의 상판(116)에 고정되어 있다. 상기 플라스마 생성 챔버의 상부 뚜껑(118)은 알루미늄 또는 유사한 전도성 물질이거나 상기 생성 챔버 벽과 동일한 물질일 수 있다. o-고리 봉합(120)은 상단 뚜껑(118)과 플라스마 생성 챔버 벽의 사이에서 압축되어 진공 봉합을 제공한다. 기체들을 플라스마 생성 챔버(114) 내로 도입하기 위해 기체 송입구(122)가 상단 뚜껑(118)을 통해 구비되어 있다.
플라스마 생성 챔버에 인접한, 유도 코일(124)과 같은 유도자가 플라스마 생성 챔버 내에 전력을 공급한다. 예시적 구현예에서, 유도 코일(124)은 상기 플라스마 생성 챔버를 약 2 내지 4 번 두르는 구리 도관의 나선형 코일이다. 다양한 크기, 회전 수 또는 상이한 형태를 갖는, 예를 들면 원뿔형 또는 원반 형태와 같은 여타의 유도자 형태가 사용될 수도 있다. 유도 코일(124)은 임피던스 조화 네트워크 또는 변압기(도시되지 않음)를 통해 무선 주파수(RF) 원천(126)에 연결되어 있다. 유도적으로-짝지워진 RF 전력이 전형적으로 13.56, 27.12, 40.68 MHz의 공업용, 과학용, 의학용 (ISM) 표준 주파수의 하나에서, 또는 13.56 MHz ISM 표준 주파수의 여타 조화에서 반응기에 공급되지만, 1 내지 100 MHz 중 임의의 RF 주파수가 또한 사용가능할 것이다. 통상적으로, 전압은 임피던스 조화 네트워크를 통해 코일에 공급된다. RF 에너지는 약 500 내지 5,000 와트 사이의 전력에서 상기 유도 코일에 전형적으로 인가된다. 본 발명은 유도적으로 짝지워진 플라스마 반응기와 관련한 그의 사용의 맥락에서 기재되었지만, 임의의 적합한 형태의 플라스마 반응기 또는 생성기가 첨부된 청구항의 범위 내에서 유지되면서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 플라스마 반응기의 또다른 형태는 평행 판 반응기, ERC 반응기 및 마이크로파 반응기를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.
분할 패러데이 장벽(split Faraday shield)(128)이 유도 코일(124)과 플라스마 생성 챔버(114)의 사이에 구비된다. 분할 패러데이 장벽(128)의 바닥은 상기 공정 챔버의 상판(116) 위에 놓인다. 플라스마 생성 챔버(114)와 상기 공정 챔버의 상판(116) 사이에 진공 봉합을 제공하기 위해 압축된 o-고리 봉합(도시되지 않음)이 사용된다.
장벽(128)이 접지되어 있으므로, 그것이 코일과 플라스마 사이에 전기용량적 짝지움을 감소시킨다. 전기용량적 짝지움이 감소되지만, 상기 장벽에 형성된 슬롯(134)을 통하여 약간의 전기용량적 짝지움이 여전히 존재한다. 전기용량적 짝지움의 감소는 다시 플라스마 전위 및 충전된 입자에 의한 반도체 웨이퍼의 충격의 조절을 감소시킨다. 중성의 활성화된 화학종이 계속 생성되고 상기 웨이퍼의 표면 위로 유동된다. 그러나 전술한 바와 같이, 본 발명은 상기 웨이퍼에 충격을 가하도록 충전된 이온의 가속화에 대하여 보완될 수 있지만, 거기에는 강력하게 손상을 주는 비-선택성 기계적 충격 힘이 수반됨을 기억해야 한다.
상기 장벽에 형성된 슬롯의 수 및 크기는 전기용량 짝지움의 수준을 변화시키도록 변할 수 있다. 예시적 구현예에서, 패러데이 장벽(128)은, 슬롯의 확장된 구멍 말단 부분(135)이 형성된 전체적인 "I" 형태를 갖는 장벽의 길이를 따라 전형적으로 약 1 cm 이하의 폭을 갖는 좁은 슬롯을 정의한다. 상기 확장된 말단 부분은 플라스마 챔버(114)에서 코일(124)로부터 플라스마로의 자기장 짝지움을 향상시키는 한편 전기 장 짝지움의 증가를 최소화시킬 목적으로 포함되었다. 예시적 구현예에서, 200 mm 실리콘 웨이퍼와 함께 사용될 경우, 패러데이 장벽의 직경은 서로에 대하여 동일한 간격으로 배치된 전형적으로 8 개 이상의 슬롯을 가지며 약 200 mm이다. 상기 원천의 직경은 200 mm보다 클 수 있고 전형적으로 더 많은 수의 슬롯을 허용할 것임이 주목된다. 또한, 상기 원천의 크기는 기질 크기(즉, 300 mm 웨이퍼 및 더 큰 다음 생성 웨이퍼, 및 예를 들면 평판 디스플레이 시스템은 상당히 더 큰 플라스마 원천을 사용할 것이다)와 일치되도록 일반적으로 고안된다. 본 발명에 따라서 수행되며 이하에 기재될 이온 이식된 포토레지스트 크러스트가 제거되는 한, 임의의 적합한 패러데이 장벽이 사용될 수 있고, 사실 상 패러데이 장벽은 필요조건이 아님이 이해되어야 한다. 그러나, 동시에, I-슬롯 패러데이 장벽(128)은 전기 장 효과를 역으로 도입하지 않고 자기 장 짝지움을 향상시킬 목적으로 임의의 유도적 플라스마 반응기 시스템에 유용한 것으로 생각됨이 이해되어야 한다. 또한, 직사각형의 말단 부분의 사용이 요구되지 않고 임의의 적합한 형태가 상기 의도된 결과가 수득될 수 있는 한 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 말단 구멍 부분(135)은 약 35 mm의 높이(h) 및 약 12 mm의 인접한 말단 구멍 부분 사이의 간격 두께(s)를 갖도록 형성된다.
여전히 도 1을 참고하면, 차단 밸브가 연결되어 있는 MFC 1 및 MFC 2로 표지된 한 쌍의 유량 제어를 통해 기체가 도입된다. 본 발명에 따르면, MFC 1은 샤워헤드(120)를 통해 산소(O2)를 도입하는 데 사용되는 한편, MFC 2는 예를 들면 메탄(CH4)과 같은 탄화수소 기체를 도입하는 데 사용된다. 이식된 포토레지스트 크러스트를 담지하는 웨이퍼가 시스템(100)에서 메탄과 산소 혼합물을 이용하여 건조 플라스마 에칭된다. 더욱 구체적으로는, 75％ CH4와 25％ O2 및 75％ O2와 25％ CH4 뿐만 아니라 50％ 메탄과 50％ 산소의 혼합물을 사용하여 현저한 결과가 경험적으로 나타났다. 본 출원의 전체에서 그러한 특징은 백분율 기체 유량으로 주어지는데, 이는 기체가 전형적으로 분당 표준 세제곱 센티미터(sccm)로 측정되어 가해지기 때문이다. 추가의 공정 변수는 약 3,000 와트의 전력에서 유도 코일(124)를 작동시키는 것과 약 3 토르의 처리 챔버(106) 내 압력을 제공하는 것을 포함한다. 종래 기술의 방법은 전형적으로 보다 낮은 전력 및 압력 값에서 수행되지만, 이들 값의 증가는 요구되지 않는다. 이와 관련해서, 신규의 공정 기체 혼합물을 사용하여 종래 기술의 압력 및 전력 값에서 수득될 수 있는 결과는 종래 기술의 결과에 비하여 완전한 장점을 제공하는 것으로 생각된다. 더 상세히 기재하는 바와 같이, 증가된 압력 및 전력 값을 이용하여 수득된 결과는 이식된 포토레지스트 크러스트 제거 기술의 상태에 비하여 현저하다. 상기 변수를 이용하여 시험 웨이퍼 상의 이식 크러스트를 분당 2 내지 8 미크론으로 제거하였다. 또한, 시험 웨이퍼의 후 처리 시험은 잔류물이 거의 또는 전혀 남지 않았음을 나타내었다. 본 발명은 CH2 및(또는) 혹시 CH3 라디칼과 같은 저분자량 탄화수소 라디칼을 형성할 수 있는 임의의 탄화수소 기체를 유용한 것으로 간주한다. 메탄(CH4), 프로판(CH3CH2CH3), 에탄 (C2H6 또는 CH3CH3), 아세틸렌 (C2H2 또는 HC≡CH), 알렌 또는 프로파디엔 (C3H4 또는 H2C=C=CH2), 부타디엔 또는 메틸알렌 (C4H6 또는 H2C=C=CHCH3), 부탄 (C4H10 또는 CH3CH2CH2CH3), 부텐 (C4H8 또는 CH3CH2CH=CH2), 시클로프로판(C3H6), 디메틸아민 ((CH3)2NH), 디메틸 에테르 ((CH3)2O), 디메틸프로판 또는 이소부탄 (C5H12 또는 (CH3)2CHCH3), 에탄 (C2H6 또는 CH3CH3), 에틸아세틸렌 (C4H6 또는 CH3C≡CCH3), 에틸렌 (C2H4 또는 H2C=CH2), 프로필렌 또는 프로펜 (C3H6 또는 CH3CH=CH2), 메탄올 (CH3OH) 또는 적합한 탄화수소의 임의의 중수소화된 형태를 비제한적으로 포함하는, 플라스마 내로 도입될 경우 저분자량 라디칼(약 30 미만의 분자량을 갖는 라디칼)을 생성할 수 있는 임의의 탄화수소 기체가 유용한 것으로 생각된다. 상기 탄화수소 기체 또는 중수소화된 형태는 전체 혼합물의 15％ 내지 85％ 범위로 존재한다.
산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 형성된 플라스마는 이식 크러스트의 제거에 국한되지 않는다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 즉, 상기 플라스마는 이식 크러스트 뿐만 아니라, 포토레지스트의 밑에 놓인 변화되지 않은 부분을 제거하는 데에도 사용될 수 있다. 또한, 상기 매우 유리한 플라스마를 사용하여 처리 대상으로부터 잔류물이 제거될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 플라스마를 이용하는 잔류물의 제거는 이식 크러스트 및 변화되지 않은 포토레지스트를 제거하기 위해 사용될 수 있는 다양한 공정과 상관없이 수행될 수 있다. 또한, 상기 플라스마는 처리 대상으로부터 이식 크러스트, 밑에 놓인 포토레지스트 및 잔류물을 제거하기 위한 매우 유리한 1-단계 공정에서 사용될 수 있다. 또한, 이식 크러스트 및 다량의 밑에 놓인 및 변화되지 않은 포토레지스트의 제거가 동시에 일어날 수도 있음이 인식된다. 그러한 동시 제거는 예를 들면 이식 크러스트의 약화(undercutting)와 같은 메카니즘을 포함할 수 있다. 일반적으로 이온 이식 방향과 평행한 포토레지스트의 측벽이 이온 이식 방향에 일반적으로 수직인 포토레지스트 표면보다 더 얇은 이식 크러스트를 나타낼 것이기 때문에, 그러한 결과가 수득될 수 있다. 따라서, 보다 얇은 측벽은 그것이 밑에 놓인 포토레지스트를 플라스마에 의한 약화에 노출시키는 방식으로 제거될 수 있다. 적절한 플라스마는 이식 크러스트 및 밑에 놓인 다량의 포토레지스트의 매우 유리한 동시 제거를 일으킬 것이다. 추가의 장점으로, 하류의 에칭 공정만을 이용하여 포토레지스트 층 및 위에 놓인 이식 크러스트의 제거가 나타났다. 즉, 매우 유리한 단일 단계 공정에서도 반응성 이온 에칭 (RIE) 단계가 필요하지 않았다. 이러한 장점은 전술한 약화 작용으로 인한 것으로 생각된다.
본 발명의 하나의 국면에서는, 탄화수소 기체 대신에 수소 함유 기체로서 수소 기체(H2)가 사용된다. 도 1을 참고하면, 수소는 MFC 2에 의해 반응 용기 내로 도입될 수 있다. 산소와 조합된 수소 기체를 사용하여, 유사한 유리한 결과가 수득되었다. 하나의 유용한 혼합물은 50％ H2와 50％ O2인 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 특징은 300 mm 웨이퍼를 처리할 때 1 토르의 압력에서 이식 크러스트를 제거하는 데 사용할 경우 극히 효과적인 것으로 발견되었지만, 약 0.5 내지 4 토르의 압력 범위가 15％ 내지 85％의 수소 함량에서 유용한 것으로 생각된다. 다시 한 번, 산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하여 형성된 플라스마는 이식 크러스트의 제거에 국한되지 않고, 단일 단계의 전체 공정에서 (i) 이식 크러스트, (ii) 포토레지스트의 밑에 놓인, 변화되지 않은 부분 및 (iii) 잔류물을 제거하는 데 사용될 수 있음을 이해하는 것이 중요하다. 또한, 전술한 바와 같이 수소 및 산소 기체로부터 생성된 그러한 플라스마를 사용하여 이식 크러스트 및 다량의 밑에 놓인 변화되지 않은 포토레지스트의 제거가 동시에 일어날 수 있음이 인식된다. 탄화수소/산소 플라스마와 같이, 적절한 수소/산소 플라스마는, 단일 단계의 하류 공정 환경을 또한 가능하게 하는, 이식 크러스트 및 밑에 놓인 다량의 포토레지스트의 매우 유리한 동시 제거를 일으킬 것이다. 또한, 탄화수소/산소 플라스마와 같이, 수소/산소 플라스마는 처리 대상 위 그 자리에 잔류물을 남기는 종래의 공정 단계와 상관없이 이온 이식 포토레지스트 잔류물의 제거에 관계될 수 있다.
본 발명은 플라스마 중에 할로겐(즉, 플루오르, 염소, 브롬 및 요오드)의 사용을 피하고자 한다. 첨부된 청구항들은 설명의 목적으로 "할로겐 무함유"라는 용어를 사용하지만, 상기 용어는 할로겐의 천연에서 나타나는 경우를 포함하고자 하는 것이 아니며, 오히려 할로겐이 플라스마 생성 목적을 위해 상기 혼합물에 의도적으로 도입되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그러한 플라스마는 적어도 실용적 접근에 있어서 할로겐 무함유로서 간주될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 출원인은 할로겐 또는 고 에너지 이온의 사용에 의존하지 않는, 이식 포토레지스트 크러스트를 제거할 수 있는 어떠한 효과적인 플라스마 기술도 알지 못한다. 본 발명은 할로겐 라디칼이 포토레지스트 크러스트에 선택적이지 않다는 이유로 할로겐의 사용을 피할 것을 요구한다. 달리 말하면, 할로겐 화학종은 예를 들면 산화물을 갖는 반도체 웨이퍼 및(또는) 포토레지스트 밑의 회로 구조와 같은 처리 대상을 기회만 있으면 공격할 것이고, 따라서 바람직하지 못한 부식 및(또는) 손상을 일으킬 것이다. 이와 관련하여, 바로 이하에서 기술하는 바와 같이, 탄화수소 기체 및 수소 기체[H2]의 사용을 명백하게 제시하는 종래 기술의 특정 교훈은 여기에서 가르치는 바와 같이 일반적이지도 자명하지도 않음이 제기된다.
먼저, 포토레지스트는 그 자체가 고유하게 안정한 중합된 가교된 탄화수소 물질임을 이해하는 것이 중요하다. 이와 관련하여, 당업자는 탄화수소 함유 플라스마를 회피하는데, 그 이유는 첨가된 탄화수소가 또다른 탄화수소 물질을 단순히 침착시키거나 이식된 포토레지스트 표면을 더 중합시키는 것을 예상할 것이기 때문이다. 구체적으로, 포토레지스트는 CH2 사슬로 형성되어 있다. 메탄(CH4)은 두 개의 수소 원자의 제거로써 CH2로 변형된다. 당업자는 상기 반응이 플라스마 내에서 쉽게 일어나서 생성된 CH2가 그 후 침착될 것을 예상할 것이다. 이러한 이유 만으로도, 종전 기술이 탄화수소의 사용을 피하였음이 제시된다. 그러나, 바로 이하에 기재하는 바와 같이, 종래 기술이 탄화수소 사용을 회피한 것으로 생각되는 또다른 이유가 있다.
상기 논의된 것으로부터 상기되듯이, 종래 기술은 잔류물 제거 뿐만 아니라 효과적인 포토레지스트 이식 크러스트 제거를 위해 할로겐 라디칼에의 의존성을 나타낸다. 당업자가 탄화수소 함유 기체를 사용하지 않으려는 추가의 강력한 이유는 수소 함유 기체(물론, 수소 기체 그 자체를 포함함)가 플라스마에 공급될 때, 수소가 플라스마로부터 할로겐 라디칼을 즉시 제거할 것이라는 사실에 존재한다. 예를 들면, 염소가 존재할 경우에는 HCl이 형성된다. 그 후 상기 효과는 존재하는 임의의 할로겐으로부터 산: HCl, HF, HBr 및 HI을 생성할 것이다. 이는 첨가되는 바로 그 할로겐의 이용가능성을 감소시키는 경향을 가질 것이다. 상기 결과가 종래 기술에서 나타나는 바와 같이 매우 낮은 수소 농도에서는 견딜 만한 것이며 공정 효율성에 어떤 식으로든 기여할 수 있다해도, 당업자라면 보다 높은 수준의 수소가 건조 에칭 공정의 손상에 대하여 할로겐 전부를 효과적으로 제거할 것임을 예상할 수 있다고 생각된다. 인지된 중합 효과와 조합된 상기 성질이, 본 발명에 의해 해결된, 이식 크러스트 제거 문제를 해결하려는 시도로부터 모든 사람을 방해한 것으로 생각된다.
본 발명을 사용하여 나타난 현저한 효과는 특별한 이유로 인하여 전술한 중합의 문제를 피하는 것으로 이론화된다. 구체적으로, 비교적 높은 백분율의 산소가 플라스마 중에 및 포토레지스트의 표면에 존재하는 CH2와 조합되어 CH2 사슬 형성 공정을 종결시키는 것으로 생각된다. 즉, CH2 사슬이 산소 원자와 함께 어떠한 형태로든 형성되는 것을 방해하기에 충분한 양의 산소가 존재한다. 예를 들면, HCHO가 쉽게 생성된다. 상기 분자는, 플라스마 환경에서 전형적으로 기체상 분자인 안정한 포름알데히드(또는 메탄알)를 포함하고, 이는, 생성될 경우 배기물로서 배출된다. 따라서, 본 발명은 도입된 산소의 일부가 탄화수소 기체에 의해 소비되는 것을 인지하고 허용한다.
이식 크러스트 제거 및 잔류물 제거의 효율에 관한 한, 본 발명에 의해 이루어진 현저한 결과는 적어도 부분적으로 CH2 및(또는) 아마도 CH3 라디칼의 생성에 기인하는 것으로 생각된다.
본 발명은 전체 혼합물 중 약 15％ 내지 85％ 수소 함량에서 산소와 조합된 수소를 사용하여 포토레지스트 이식 크러스트의 효과적인 제거를 의도한다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 출원인은 이와 같은 수소 함량에 의존하는 어떠한 종래 기술도 알지 못한다. 효율은 플라스마 내로 보다 높은 전력을 유도함으로써 및 NH3, N2H2, H2S 또는 이들의 중수소화된 형태와 같은 여타의 적합한 수소 함유 기체의 첨가에 의해, 및 전술한 바와 같이 상기 이식 크러스트 상에 수소 라디칼 작용을 증가시키기 위해 보다 높은 압력에서 향상되어야 한다.
전술한 상세한 설명을 볼 때, 본 발명은 바로 이하에 더 기재하는 바와 같이 포토레지스트 이식 크러스트 및 잔류물을 제거하기 위한 매우 유리한 전체 방법을 또한 인식한다.
이제 도 2-6에 주목하면, 본 발명에 따라 도 1의 시스템을 이용하여 포토레지스트 이식 크러스트를 제거하기 위해 참고 번호 (200)에 의해 도 2에 일반적으로 나타낸 전체 방법을 도시한다. 도 3 및 4는 기질(204)(부분적으로만 나타낸) 상에 형성된 포토레지스트 줄(202)로 시작되는 그러한 이식된 포토레지스트의 형성을 함께 도시한다. 도 4에서는, 포토레지스트 줄(202)이 화살표를 이용하여 지적된 이온(206)에 노출되고, 이것이 원래 포토레지스트의 밑에 놓인 변화되지 않은 부분(212)의 주위에 이식된 크러스트(210)를 형성한다. 이식된 도핑제(dopant)는 인(P) 및 붕소(B)와 함께 비소(As)를 비제한적으로 포함할 수 있다. 이식 공정은 종종 5-500 KeV 범위의 에너지에서 수행된다. 높은 투여량의 이온 이식의 경우 이식 투여량은 1.0 x 1015 이온/cm2을 초과할 수 있다.
도 4를 참고하면, 원래의 레지스트 층(202)은 이온 이식의 결과 적어도 3 가지 상이한 방식(그들 중 임의의 하나 또는 임의의 조합이 이온 이식 후 존재할 수 있다)으로 변화될 수 있다. 먼저, 상단 층(214) 및, 보다 적은 정도로, 레지스트 패턴의 측벽(216)이 무기 이식 이온 화학종(As, P, B)으로 삽입된다. 이식 화학종이 포토레지스트를 투과함에 따라, 그들이 포토레지스트의 중합체 구성을 변화시키고, 포토레지스트를 구성하는 중합체 사슬을 가교시킨다. 이러한 가교가 상단-층(214) 및 측벽(216)을 탄화 및 경화시킨다. 레지스트의 그러한 탄화를 레지스트의 변화의 두번째 방법이라 칭할 수 있다. 또한, 원래의 레지스트 층은 세 가지 방식으로 변화될 수 있다: 이식된 화학종이 레지스트(도시되지 않음)에 의해 덮이지 않은 기질의 면적을 공격하면, 상기 화학종은 기질(통상적으로 기질의 상단 필름은 Si 또는 SiO2이다)로부터 원자를 스퍼터링할 수 있다. 스퍼터링된 원자들은 측벽(214) 상에 침착되고, 보다 적은 정도로는, 레지스트의 상단에 침착될 것이다. 후자의 두 효과는 포토레지스트의 외부 둘레 주위의 두꺼워진 연부(217)에 의해 나타난다. 따라서, 포토레지스트 크러스트(210)는 상기 세 가지 효과 중 임의의 하나 또는 임의의 조합으로 구성된다.
도 2, 4 및 5를 참고하면, 방법(200)은 크러스트(210)와 함께, 이식된 포토레지스트(202)가 수소 기체 및 산소 기체를 사용하여 생성된 플라스마(222)(도 5에서 화살표로 나타낸)에 노출되는 단계(220)로 시작된다. 전술한 바와 같이, 상기 두 기체의 50％ 비가 사용되거나 수소 함량이 약 15％ 내지 85％의 범위인 다른 적합한 조합이, 약 15 토르에 이르는 상한이 얻어질 수도 있지만 약 0.5 내지 4.0 토르 범위의 처리 압력에서 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 약 1 토르에서 유리한 결과가 경험적으로 나타났다. H2 및 O2 플라스마(222)에 노출 후, 밑에 놓인 포토레지스트(212)는 도 5에 나타낸 바와 같이 기질(204) 상에 남아야 한다. 이하에 더 기재하는 바와 같이 이식 크러스트의 약간의 잔류물 뿐만 아니라 다른 작용이 잔류물을 형성할 수 있는 것으로 이해된다.
도 5를 참고하면, 단계(222)에서 이식 크러스트가 제거된 후, 단계(224)가 기질(204) 상에 남아 있는 밑에 놓인 포토레지스트(212)를 제거한다. 임의의 적합한 방법이 상기 목적을 위해 사용될 수 있다. 고려되는 공지된 방법의 예로서 질소 및 약 2％ 미만의 전체 수소를 포함할 수 있는 O2 함유 공정을 들 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.
도 6을 참고하면, 단계(224)에 이어, 잔류물(230)이 기질(204) 상에 남을 수 있다. 잔류물의 양 및 상대적 분량은 예시적 목적을 위해 과장되었으며, 모든 도면에서 적용되는 바와 같이 본 도면은 축척에 맞게 작성된 것이 아님이 주목된다. 잔류물은 (1) 스퍼터링된 실리콘 또는 실리콘 산화물(일산화물 또는 이산화물 또는 상기 기질이 그로부터 형성된 임의의 물질), (2) 탄화된 물질 및 (3) 이식된 화학종으로 된 잔여물로 구성될 수 있다. 즉, 잔류물(230)은 상기 물질의 임의의 하나 또는 전부를 함유할 수 있다. 이와 관련하여, "잔류물(들)"이라는 용어는 이온 이식 후 남아 있는 모든 그러한 형태를 의미하는 것으로 간주된다.
단계(232)에서 잔류물(230)은 탄화수소 기체 및 산소 기체의 혼합물을 사용하여 생성된 플라스마(234)(도 6에서 화살표를 이용하여 나타낸)를 이용하여 제거된다. 위에서 상세히 기재한 바와 같이, 메탄 기체가 탄화수소 기체로서 사용될 수 있으며, 메탄 기체의 함량은 약 15％ 내지 85％의 범위이다. 더욱 구체적으로, 75％ CH4와 25％ O2 및 75％ O2와 25％ CH4 뿐만 아니라 50％ 메탄과 50％ 산소의 혼합물이 효과적인 것으로 나타났다. 약 15 토르에 이르는 상한이 허용가능하지만, 약 0.5 내지 4.0 토르 범위의 처리 압력이 사용될 수 있다. 구체적인 예로서, 1 토르 및 3 토르의 압력이 유용한 것으로 밝혀졌다. 단계(232)를 포함하는 상기 전체 방법은, 플라스마가 포토레지스트 및 잔류물에 대하여 선택적이고 따라서 변화되지 않은 밑에 놓인 구조를 남기므로, 매우 유리한 것으로 생각된다.
여전히 도 6을 참고하면, 하나의 매우 유리한 또다른 구현예에서, 단계(222)는 단계(224) 없이 단계(232)와 함께 차례로 사용될 수 있다. 즉, 수소/산소 플라스마를 사용하는 단계(222)가 주로 이식 크러스트를 제거할 목적으로 사용될 수 있다. 그 후, 탄화수소/산소 플라스마를 사용하는 단계(232)가 다량의 포토레지스트 및 이식 잔류물을 제거할 목적으로 주로 사용될 수 있다. 물론, 어떤 플라스마를 사용하는 경우에도, 전술한 바와 같이 이식 크러스트 및 다량의 포토레지스트의 동시 제거가 쉽게 일어날 수 있다.
도 1 및 2를 참고하면, 흘러 들어오는 수소 기체 또는 탄화수소 기체를 선택하기 위해 MFC 1의 상류에 복합적인 배열(도시되지 않음)이 구비될 수 있음이 잘 인지되어야 한다. 그러한 배열은 본 개시의 전체를 가지고 당업자에 의해 쉽게 이행될 수 있다.
본 발명을 위에서 상세하게 설명한 바, 위에서 간단히 검토한 종래 기술과 다수의 비교를 해 보는 것이 적절하다. 다시, '424 및 '871 특허는, 이온 이식 화학종의 비휘발성 산화물 잔류물이 형성되고 그러한 잔류물은 기껏해야 제거하기가 매우 어렵다는 것을 가정하므로, 산소 함유 플라스마에 이식 크러스트를 노출시키는 것에 주된 관심을 공유한다. 반면에, 본 발명은 플라스마 형성을 위해 수소 또는 탄화수소 기체와 조합된 산소를 사용하지만 현저한 공정 결과를 제공함으로써 이러한 가정을 완전히 일축한다. 본 발명이 본 전체적 개시에 따라 실행될 경우, 공정의 완결 시, 비휘발성 산화물 잔류물의 존재는 경험적으로 대수롭지 않은 것으로 나타났다. 이러한 매우 유리한 결과를 생성하는 정확한 메카니즘은 더 상세히 연구 중이지만, 얼마만큼의 비휘발성 산화물 잔류물이 상기 이식 크러스트로부터 형성되든지 이는 실용적 목적에서 동시에 제거됨이 제안된다. 작용하는 메카니즘과 관계 없이, 본 발명은 포토레지스트 제거의 분야에서, 특히 이온 이식된 크러스트의 경우에 새로운 패러다임을 나타내는 것으로 제시된다.
또다른 종래 기술과의 비교로서, 산소가 없는 수소 함유 플라스마는 낮은 에칭 속도를 생성함을 이해하는 것이 중요하다. '424 및 '871 특허는 합리적인 전체 에칭 속도를 획득하기 위해 두번째 단계에서 산소가 사용되는 2-단계 제거 공정을 기재하고 있음이 제시된다. 반대로, 본 발명의 산소 함유 플라스마는 단일 단계 공정에서도 그보다 나은 허용되는 에칭 속도를 생성함이 발견되었다. 즉, 탄화수소/산소 플라스마 또는 수소/산소 플라스마가 이식 크러스트, 밑에 놓인 다량의 포토레지스트 및 잔류물을 한 단계에서 효과적으로 제거한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 구현예는 이온-이식된 포토레지스트와 같은 공정 물질 크러스트를 처리 대상으로부터 제거하는 것을 제공한다. 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 할로겐 무함유 플라스마를 생성하여, 크러스트를 플라스마로 처리되게 한다. 탄화수소 기체로서 메탄이 사용될 수 있다. 상기 플라스마는 밑에 놓인 변화되지 않은 포토레지스트 및 이온 이식 관련된 잔류물을 제거하는 데도 사용될 수 있다. 상기 플라스마는 산소 기체와 조합된, 순수한 수소 기체일 수도 있는 수소 함유 기체를 사용하여 유사하게 생성될 수도 있다. 상기 처리를 수소/산소 기재 플라스마에 노출시키고 이어서 탄화수소/산소 기재 플라스마에 노출시키는 몇 가지 기술이 사용된다.
전술한 물리적 구현예의 각각이 특별한 각각의 방향을 갖는 다양한 요소로써 예시되었지만, 본 발명은 광범위하게 다양한 위치 및 상호 방향으로 배치된 다양한 요소를 가진 다양한 특정 형태를 취할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 여기에 기재된 방법들은 예를 들면 다양한 단계를 예를 들면 재배열, 수정 및 재조합함으로써 무수한 방법으로 수정될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 배열 및 관련된 방법은 여러가지 다양한 형태로 제공될 수 있고 무수한 상이한 방법으로 수정될 수 있으며, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 형태로 구현될 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 실시예 및 방법은 예시적인 것이고 비제한적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 세부사항에 국한되지 않으며 적어도 첨부된 청구항의 범위 내에서 수정될 수 있다.
관련 출원
본 출원은 발명의 명칭이 "포토레지스트 이식 크러스트 제거"인 2002년 9월 18일자 출원된 미국 특허 출원 제 60/412,067 호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다.
Claims (57)
- 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여, 공정 물질 크러스트를 이 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않는 플라스마를 내부에서 생성하는 처리 챔버를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 플라스마가 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여, 공정 물질 크러스트를 이 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 처리 챔버 내에 플라스마를 생성시키는 단계를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 처리 챔버가 플라스마 챔버이고 상기 방법이 플라스마 반응기 시스템 내에서 수행되는 방법.
- 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 포함하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 사용하여, 공정 물질 크러스트를 이 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 할로겐을 실질적으로 함유하지 않는 플라스마를 내부에서 생성하는 처리 챔버를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않으며 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 포함하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 사용하여, 공정 물질을 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 처리 챔버 내에 플라스마를 생성시키는 단계를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 처리 챔버가 플라스마 챔버이고 상기 방법이 플라스마 반응기 시스템 내에서 수행되는 방법.
- 플라스마 중 CH2 라디칼 및 CH3 라디칼의 1종 이상을 생성하여, 공정 물질 크러스트를 이 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 산소 기체와 조합된 기체를 사용하여 할로겐 무함유 플라스마를 내부에서 생성하는 처리 챔버를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 플라스마 중 CH2 라디칼 및 CH3 라디칼의 1종 이상을 생성하여, 공정 물질을 이 공정 물질 크러스트의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 산소 기체와 조합된 기체를 사용하여 할로겐 무함유 플라스마를 플라스마 챔버 내에 생성하는 단계를 포함하는, 처리 대상으로부터 공정 물질 크러스트를 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 처리 대상이 내부에 지지되는 처리 챔버;가장 바깥쪽 크러스트를 첫번째 플라스마로 처리되게 하여 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 실질적인 부분을 제거하여 포토레지스트 층의 가장 안쪽 부분을 상기 처리 대상 위에 남기는 방식으로, 산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하여 상기 처리 챔버에 첫번째 할로겐 무함유 플라스마를 도입하기 위한 첫번째 수단;상기 포토레지스트 층의 상기 가장 안쪽 부분의 적어도 실질적인 부분을, 상기 처리 대상 위에 잔류물이 남도록 (상기 잔류물은 포토레지스트 층의 상기 가장 바깥쪽 크러스트와 가장 안쪽 부분의 적어도 하나와 관련됨) 제거하는 데 사용하기 위한 두번째 수단; 및산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 두번째 할로겐 무함유 플라스마를 생성하고 잔류물을 두번째 플라스마에 노출시켜 상기 처리 대상으로부터 상기 잔류물을 제거하기 위한 세번째 수단을 포함하는, 포토레지스트를 이온 이식원 (ion implantation source)에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함하는 포토레지스트 층을 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 처리 대상을 처리 챔버 내에 지지시키고;산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하여 첫번째 할로겐 무함유 플라스마를 생성시키고 상기 처리 챔버 내의 처리 대상의 가장 바깥쪽 크러스트를 첫번째 플라스마로 처리되게 하여 상기 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 실질적인 부분을 제거하여 처리 대상 위에 상기 포토레지스트 층의 가장 안쪽 부분이 남도록 하고;처리 대상 위에 잔류물이 남도록 (상기 잔류물은 포토레지스트 층의 가장 바깥쪽 크러스트 및 가장 안쪽 부분의 적어도 하나와 관련됨) 상기 포토레지스트 층의 상기 가장 안쪽 층의 적어도 실질적인 부분을 제거하고;산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 두번째 할로겐 무함유 플라스마를 생성하고 잔류물을 상기 두번째 플라스마에 노출시켜 상기 처리 대상으로부터 상기 잔류물을 제거하는 것을 포함하는, 포토레지스트를 이온 이식원에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함하는 포토레지스트 층을 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 처리 대상이 내부에 지지되는 처리 챔버;적어도 가장 바깥쪽 크러스트를 첫번째 플라스마로 처리되게 하여 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 일부를 제거하여 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분을 이식 잔류물의 적어도 일부와 함께 처리 대상 위에 남기는 방식으로, 상기 첫번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하여 상기 처리 챔버에 첫번째 플라스마를 도입하기 위한 첫번째 수단; 및두번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 두번째 플라스마를 생성하고, 상기 처리 대상으로부터 제거를 위해 상기 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분 및 이식 잔류물의 임의의 남아 있는 부분을 상기 두번째 플라스마에 노출시키기 위한 두번째 수단을 포함하는, 이식 잔류물을 추가로 형성할 수 있는 방식으로 포토레지스트를 이온 이식원에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함하는 포토레지스트 층을 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 처리 대상을 처리 챔버 내에 지지시키고;첫번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 수소 기체를 사용하고, 적어도 가장 바깥쪽 크러스트를 첫번째 플라스마로 처리되게 하는 방식으로 형성된 첫번째 플라스마를 상기 처리 챔버 내에 도입하여 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 일부를 제거하여 상기 이식 잔류물의 적어도 일부와 함께 상기 처리 대상 위에 상기 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분을 남기고;두번째 플라스마가 실질적으로 할로겐을 함유하지 않도록 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 두번째 플라스마를 생성시키고, 포토레지스트 층의 밑에 놓인 부분 및 상기 이식 잔류물의 임의의 남아 있는 부분을, 상기 처리 대상으로부터 포토레지스트 층의 가장 안쪽 부분 및 남아 있는 이식 잔류물을 제거하기 위한 두번째 플라스마에 노출시키는 것을 포함하는, 이식 잔류물을 추가로 형성할 수 있는 방식으로 포토레지스트를 이온 이식원에 노출시킴으로써 형성된 가장 바깥쪽 크러스트를 포함하는 포토레지스트 층을 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여, 공정 잔류물을 이 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않는 플라스마를 내부에서 생성하는 처리 챔버를 포함하는, 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거한 결과로서 상기 처리 대상 위에 적어도 부분적으로 형성된 공정 잔류물을 상기 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 플라스마가 할로겐을 적어도 거의 함유하지 않고 공정 잔류물을 이 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 산소 기체와 조합된 탄화수소 기체를 사용하여 플라스마 챔버 내에 플라스마를 생성하는 것을 포함하는, 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거한 결과로서 처리 대상 위에 적어도 부분적으로 형성된 공정 잔류물을 상기 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 함유하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 사용하여, 공정 잔류물을 이 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로, 할로겐을 실질적으로 함유하지 않는 플라스마를 내부에서 생성하는 처리 챔버를 포함하는, 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거한 결과로서 처리 대상 위에 적어도 부분적으로 형성된 공정 잔류물을 상기 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 플라스마 반응기 시스템.
- 플라스마가 할로겐을 실질적으로 함유하지 않고 전체 기체 혼합물이 수소를 15％ 이상 포함하도록 산소 기체와 조합된 수소 함유 기체를 사용하여, 공정 잔류물을 이 공정 잔류물의 제거에 사용하기 위한 플라스마로 처리되게 하는 방식으로 플라스마 챔버 내에 플라스마를 생성하는 것을 포함하는, 처리 대상으로부터 이온 이식된 포토레지스트를 제거한 결과로서 처리 대상 위에 적어도 부분적으로 형성된 공정 잔류물을 상기 처리 대상으로부터 제거하는 데 적어도 사용하기 위한 방법.
- 제 8, 10, 12, 14 및 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스마 반응기 시스템 내에서 수행되는 방법.
- 처리 대상이 반도체 웨이퍼인, 제 1, 4, 7, 9, 11, 13 및 15 항 중 어느 한 항의 시스템, 또는 제 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14 및 16 항 중 어느 한 항의 방법.
- 상기 탄화수소 기체가 상기 플라스마 중에서 저분자량 라디칼을 생성하는 제 1 항의 시스템, 또는 제 2 또는 3 항의 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 저분자량 라디칼이 약 30 미만의 분자량을 포함하는 시스템 또는 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 라디칼이 플라스마 중 CH2 라디칼 및 CH3 라디칼의 1종 이상을 포함하는 시스템 또는 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 탄화수소 기체가 플라스마 중에서 CH2 라디칼 및 CH3 라디칼의 1종 이상을 생성할 수 있는 시스템 또는 방법.
- 상기 공정 물질이 포토레지스트이고 상기 공정 물질 크러스트가 처리 대상의 표면 위의 원래 포토레지스트 층을 이온 이식함으로써 형성된 것인 제 1 항의 시스템, 또는 제 2 또는 3 항의 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 공정 물질 크러스트가 상기 원래 포토레지스트 층의 변화되지 않은 영역의 위에 놓이고, 산소와 조합된 상기 탄화수소 기체를 이용하여 형성된 상기 플라스마가 포토레지스트의 상기 변화되지 않은 영역을 제거하는 데 사용되는 시스템 또는 방법.
- 제 24 항에 있어서, 상기 공정 물질 크러스트 및 상기 원래 포토레지스트 층의 상기 변화되지 않은 영역이 산소 기체와 조합된 상기 탄화수소 기체로 형성된 상기 플라스마를 이용하여 동시에 제거되는 시스템 또는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 상기 플라스마가 하류의 플라스마 생성 수단에 의해 생성되는 시스템 또는 방법.
- 상기 탄화수소 기체가 산소 기체를 갖는 전체 혼합물의 약 15％ 내지 85％ 범위 내인 제 1 항의 시스템, 또는 제 2 또는 3 항의 방법.
- 탄화수소 기체가 메탄인 제 1 항의 시스템, 또는 제 2 또는 3 항의 방법.
- 75％ 메탄 및 25％ 산소가 전체 기체 혼합물을 형성하는 제 1 항의 시스템, 또는 제 2 또는 3 항의 방법.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 200 W 이상의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하기 위한 유도 코일을 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 500 와트 이상의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하기 위한 유도 코일을 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 약 3000 와트의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하기 위한 유도 코일을 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 약 500 내지 5000 와트 범위의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하기 위한 유도 코일을 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 상기 플라스마를 생성하기 위한 평행 판 반응기를 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 상기 플라스마를 생성하기 위한 마이크로파 플라스마 공급원을 포함하는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 상기 처리 챔버가 약 0.5 내지 15 토르의 범위에서 선택된 압력에 있는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 상기 처리 챔버가 약 3 토르의 압력에 있는 시스템.
- 제 1 또는 4 항에 있어서, 상기 처리 챔버가 약 1 토르의 압력에 있는 시스템.
- 제 2 또는 3 항에 있어서, 상기 공정 물질이 포토레지스트이고 상기 공정 물질 크러스트가 상기 처리 대상의 표면 위의 원래 포토레지스트 층을 이온 이식함으로써 형성되며, 상기 플라스마가 상기 공정 물질과 접촉하도록 생성되는 방법.
- 제 39 항에 있어서, 상기 공정 물질 크러스트가 상기 원래 포토레지스트 층의 변화되지 않은 영역 위에 놓이며, 상기 방법이 상기 플라스마를 이용하여 포토레지스트의 상기 변화되지 않은 영역을 제거하는 것을 포함하는 방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 플라스마를 이용하여 상기 공정 물질 크러스트와 상기 원래 포토레지스트 층의 상기 변화되지 않은 영역을 동시에 제거하는 것을 포함하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 플라스마의 하류 생성을 포함하는 방법.
- 제 2, 3, 5 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 500 와트 이상의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 2, 3, 5 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 약 500 내지 5000 와트 범위의 전력 수준으로 플라스마 내로 전력을 유도하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 2, 3, 5 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 챔버를 약 0.5 내지 15 토르의 범위에서 선택된 압력으로 가압하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 2, 3, 5 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 챔버를 약 3 토르의 압력으로 가압하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 2, 3, 5 및 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 챔버를 약 1 토르의 압력으로 가압하는 단계를 포함하는 방법.
- 상기 수소 함유 기체가 주로 수소 기체로 구성되는 제 4 항의 시스템, 또는 제 5 또는 6 항의 방법.
- 제 48 항에 있어서, 상기 수소 기체 및 상기 산소 기체의 각각이 전체 기체 혼합물의 약 1/2 이상을 구성하는 시스템 또는 방법.
- 제 48 항에 있어서, 상기 수소 기체가 약 15％ 내지 85％의 범위로 상기 전체 기체 혼합물 중에 제공되는 시스템 또는 방법.
- 제 48 항에 있어서, 상기 처리 챔버를 약 0.5 내지 15 토르의 범위에서 선택된 압력으로 가압하는 것을 포함하는 시스템 또는 방법.
- 상기 공정 물질이 포토레지스트이고 상기 공정 물질 크러스트가 상기 처리 대상의 표면 위의 원래 포토레지스트 층을 이온 이식함으로써 형성된 것인 제 4 항의 시스템, 또는 제 5 또는 6 항의 방법.
- 제 52 항에 있어서, 상기 공정 물질 크러스트가 상기 원래 포토레지스트 층의 변화되지 않은 영역의 위에 놓이고, 산소와 조합된 수소 기체를 사용하여 형성된 상기 플라스마가 포토레지스트의 상기 변화되지 않은 영역을 제거하는 데 사용되는 시스템 또는 방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 공정 물질 크러스트 및 원래 포토레지스트 층의 상기 변화되지 않은 영역이 산소 기체와 조합된 수소 기체로 형성된 상기 플라스마를 사용하여 동시에 제거되는 시스템 또는 방법.
- 상기 수소 함유 기체가 산소 기체를 갖는 전체 혼합물의 약 15％ 내지 85％의 범위인 제 4 항의 시스템, 또는 제 5 또는 6 항의 방법.
- 상기 첫번째 수단은 포토레지스트의 밑에 놓인 부분이 가장 바깥쪽 크러스트의 아래에 미리 배치된 변화되지 않은 포토레지스트 영역에 상응하도록 상기 가장 바깥쪽 크러스트의 적어도 실질적인 부분을 제거하며 상기 두번째 수단은 포토레지스트의 밑에 놓인 부분의 실질적인 부분을 제거하는 제 11 항의 시스템 또는 제 12 항의 방법.
- 상기 수소 함유 기체가 주로 수소 기체로 구성되는 제 15 항의 시스템 또는 제 16 항의 방법.
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