KR20080048503A - 기판에서 에지 폴리머를 제거하기 위한 장치 및 그 제거를위한 방법 - Google Patents

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Abstract

기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 장치를 개시한다. 실시형태는 전력 공급 전극, 제 1 유전체층, 및 전력 공급 전극과 제 1 유전체층 간에 배치되는 제 1 와이어 메쉬를 포함하는 전력 공급 전극 어셈블리를 포함한다. 또한, 실시형태는 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치되는 접지 전극 어셈블리를 포함하고, 제 1 와이어 메쉬는, 플라즈마가 캐비티 내에 존재할 때, 제 1 유전체층에 의해 플라즈마로부터 차폐되며, 캐비티는 플라즈마를 제공하여 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는다.
Figure P1020087007361
전력 공급 전극 어셈블리, 접지 전극 어셈블리, 와이어 메쉬, 유전체층, 에지 폴리머

Description

기판에서 에지 폴리머를 제거하기 위한 장치 및 그 제거를 위한 방법{APPARATUS FOR THE REMOVAL OF AN EDGE POLYMER FROM A SUBSTRATE AND METHODS THEREFOR}
배경
본 발명은 일반적으로 기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 기판에서 에지 폴리머를 제거하기 위한 장치 및 그 제거를 위한 방법에 관한 것이다.
기판, 예를 들어 반도체 기판 또는 평판 패널 디스플레이 제조 시에 사용되는 유리 패널에 대한 프로세싱에서는, 플라즈마가 자주 사용된다. 기판의 프로세싱의 일부로서, 예를 들어, 기판은 각각 집적 회로가 될 복수의 다이 (die) 또는 장방형 영역들로 분할된다. 다음으로, 기판은 재료가 선택적으로 제거 (에칭) 되고 퇴적되는 일련의 단계로 프로세싱된다. 타깃 게이트 길이로부터의 각 나노미터 편차가 이들 디바이스의 동작 속도를 직접 변화시키기 때문에, 거의 수 나노미터인 트랜지스터 게이트 임계 치수 (CD) 의 제어가 최우선이다.
이후, 경화된 에멀전 영역은 선택 제거되어 하부층의 구성 요소가 노출되도록 한다. 다음으로, 기판은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 척 또는 페디스탈이라 불리는, 모노-폴라 전극 또는 바이폴라 전극을 포함한 기판 지지 구조체 상에 놓인다. 이후, 적절한 에천트 가스가 챔버 내로 유입되고 플라즈마를 형성토록 스트라이킹되어 기판의 노출된 영역을 에칭한다.
에칭 프로세스 동안, 폴리머 부산물 (에지 폴리머) 이 기판 베벨 영역의 상부와 하부 상에 형성되는 것이 일반적이다. 베벨 영역은 다이가 존재하지 않는 기판의 주변의 표면 영역이라고 언급된다. 일반적으로, 에칭 프로세스 동안 기판 베벨에 형성되는 폴리머는 유기물이며 탄소 (C), 산소 (O), 질소 (N), 및/또는 불소 (F) 로 이루어질 수도 있다. 그러나, 여러 다른 에칭 프로세스의 결과로서 베벨 에지 영역 상에 연속한 폴리머층이 퇴적됨에 따라, 통상 강하게 접착되는 유기 본딩은 결국 약해지고 이송 중에 자주 다른 기판상으로 박리 또는 박피된다. 예를 들어, 기판은 종종 카셋트라 불리는 사실상 깨끗한 컨테이너를 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 간의 세트 내로 일반적으로 이동된다. 컨테이너 내의 상위에 위치된 기판이 재위치됨에 따라, 폴리머층의 일부는 다이가 존재하는 하위 기판 상에 떨어져 디바이스 수율에 잠재적으로 영향을 미칠 수도 있다.
통상 알려지고, 상대적으로 단순하며, 저-비용인 폴리머 제거 방법은 일반적으로 플라즈마가 기판 상의 특정 위치에 집중되게 하는 대기압 (또는 고압) 플라즈마 제트 (AtmosPheric Plasma Jet: APPJ) 의 사용이며, 이로써 기판 상의 다이에 잠재적 손상을 최소화할 수도 있다. 일반적으로, APPJ 디바이스는 (소스의 길이 축을 따른) rf-전력 공급 전극과 접지 전극 간에 형성된 환형 체적 (annular volume, 예를 들어, 튜브, 실리더 등) 내에 소량의 반응 가스 (예를 들어, CF4, O2 등) 에 다량의 불활성 가스 (예를 들어, He 등) 를 혼합한다. 다음으로, 생성된 플라즈마는 가스의 쇄도 (가스 유입) 에 의해 생긴 압력으로 인해 환형 체적의 일 단으로 강제될 수도 있다 (플라즈마 유출). 플라즈마 유출의 형상 및 크기는 APPJ 디바이스 상의 방출 오리피스의 형상 및 크기뿐만 아니라 가스 유입 압력을 조정함으로써 제어할 수도 있다.
또한, APPJ 는 폴리머 부산물을 제거하기 위해 반응성 이온 에칭 (RIE) 과 결합될 수도 있다. 일반적으로, RIE 는 기판으로부터 재료를 제거하도록 화학 프로세스와 이온 프로세스 둘 다와 결합한다. 플라즈마 내의 이온들은 일반적으로 화학 프로세스의 분자와 반응하기 더 쉽게 하기 위해 기판 표면을 가격하여 표면 상의 원자의 화학 결합을 깨뜨림으로써 화학 프로세스를 강화한다. 대기압 플라즈마는 상압 상태에서 작동하므로, 거의 진공 상태에서 동작하도록 하는 복잡한 펌핑 시스템을 요구하는 저압 플라즈마와 비교하면 상대적으로 저렴한 편이다. 그러나, APPJ 디바이스는 또한 아크를 일으키기 쉬운 편이다.
아크는 일반적으로 소형 폭발의 효력을 가지는 고 전력 밀도 단락 회로이다. 아크가 타깃 재료 또는 챔버 설치물의 표면 상에서 또는 근처에서 발생하는 경우, 국소 멜팅과 같은 사실상의 손상이 발생할 수 있다. 일반적으로, 플라즈마 아크는 정상 증가 전류 흐름으로 된 저 플라즈마 임피던스에 의해 야기된다. 저항이 충분히 낮으면, 전류가 무한히 증가 (전원과 임피던스에 의해서만 제어됨) 하여 모든 에너지 전송이 발생하는 단락 회로를 만든다. 이 아크는 기판뿐만 아니라 플라즈마 챔버에 손상을 야기할 수도 있다. 일반적으로, 아크를 방지하기 위하여, 상대적 고 플라즈마 임피던스는 유지되어야 한다. 통상의 해결책은 상대적으로 고 유량의 대용량 불활성 기체를 이용하여 플라즈마 내의 이온화율을 제한할 수도 있다. 다른 해결책은 아크의 가능성을 감소시키기 위하여 동일한 전위로 전력 공급 전극의 길이 축을 따라서 슬롯을 배치시킬 수도 있다.
예를 들어, 보통 대기압 플라즈마 구성에서, rf 전력은 O2 와 같은 프로세스 가스가 이온화하는, 접지 전극 세트와 전력 전극 간의 전기적 방전을 발생시킨다. 그러나, 플라즈마 내의 전기적 하전 종 (즉, 이온 등) 의 밀도가 증가 (통상 2% 를 넘음) 함에 따라, 노출된 전극에서 파괴적 아크의 가능성도 증가한다. 따라서, 많은 대기압 플라즈마 프로세스는 통상 이온화를 제한하는 He 과 같은 대부분의 비-전기적 하전 (불활성) 가스를 포함할 수도 있다. 그러나, 폴리머 부산물 제거 적용에서, 대용량 (고 유동) 의 불활성 가스는 대기압 플라즈마의 사용을 경제적이지 못하게 할 수도 있다. 예를 들어, 기판 상의 단지 5 ㎟ 표면적으로부터 폴리머에 대한 사실상 제거는 10 slm (Standard Liters per Minute) 이상의 불활성 가스를 요구할 수도 있다. 이것은 통상 단일 300 ㎜ 기판에 대해 100 리터 이상의 불활성 가스 소비에 대응한다. 반도체 급 불활성 기체를 얻는 비용을 제쳐놓고라도, 제조 설비 내에 이러한 대용량의 가스를 저장하는 것은 불가능할 수도 있다. 또한, 요구된 불활성 가스 프로세싱 장치가 비싸기 때문에, 불활성 가스를 정화 및 재활용하는 것은 경제적으로도 실용적이지 못하다.
이하 도 1 을 참조하면, 전력 공급 전극과 접지 전극 둘 다가 각각 일 캐비티 벽 상에 구성되는 대기압 플라즈마 제트 디바이스의 개략도를 도시한다. 일반적으로, 기압을 일정하게 유지하기 위한 밀폐 박스 (114) 내로 불활성 가스 (118, 예를 들어, He 등) 와 프로세스 가스 (116, 예를 들어, CF4 등) 는 유입된다. 다음으로, 불활성 가스 (118) 와 프로세스 가스 (116) 는 가스 유입부 (115) 를 통해 방전 챔버 캐비티 (110) 로 공급되고, 이 시점에서, 플라즈마는 RF 전원 (108) 에 의해 스트라이킹되어, 캐비티 (110) 의 일 단에서의 방출 오리피스 (117) 로부터 플라즈마 유출 (104) 을 일으켜 기판 (102) 을 세정한다. 일반적으로, 방출 오리피스 (117) 의 형상 및 직경은 횡축과 종축 둘 다에 따른 플라즈마 유출 (104) 의 대응 형상 (예를 들어, 횡축으로 좁고 종축으로 깊음, 횡축으로 넓고 종축으로 얕음 등) 에 영향을 받을 수도 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 대용량의 불활성 가스는 전력 공급 전극 (106) 과 접지 전극 (112) 간의 아크 (105) 의 생성을 방지하기 위해 요구될 수도 있다.
이하 도 2 를 참조하면, 전력 공급 전극이 중심 로드로서 구성되고 접지 전극이 캐비티 내부 표면 상에 구성되는 대기압 플라즈마 제트 디바이스의 개략도를 도시한다. 종전과 같이, 일반적으로, 기압을 일정하게 유지하기 위한 밀폐 박스 (114) 내로 불활성 가스 (118, 예를 들어, He 등) 와 프로세스 가스 (116, 예를 들어, CF4 등) 는 유입된다. 이후, 불활성 가스 (118) 와 프로세스 가스 (116) 는 가스 유입부 (115) 를 통해 방전 챔버 캐비티 (110) 로 공급되고, 이 시점에서, 플라즈마는 RF 전원 (108) 에 의해 스트라이킹되어 캐비티 (110) 의 일 단에서의 방출 오리피스 (117) 로부터 플라즈마 유출 (104) 을 일으켜 기판 (102) 을 세정한다. 일반적으로, 방출 오리피스 (117) 의 형상 및 직경은 횡축과 종축 둘 다에 따른 플라즈마 유출 (104) 의 대응 형상 (예를 들어, 횡축으로 좁고 종축으로 깊음, 횡축으로 넓고 종축으로 얕음 등) 에 영향을 받을 수도 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 대용량의 불활성 가스는 전력 공급 전극 (106) 과 접지 전극 (112) 간의 아크 (105) 의 생성을 방지하기 위해 요구될 수도 있다.
이하 도 3 을 참조하면, 평탄 배면 상에 에지 폴리머 세트가 퇴적된 기판의 개략도를 도시한다. 상술한 바와 같이, 에칭 프로세스 동안, 폴리머 부산물 (에지 폴리머) 가 기판 상에 형성되는 것은 일반적이다. 본 예에서, 폴리머 부산물은 평탄 배면 상, 즉 플라즈마로부터 떨어진 기판 측에 퇴적되었다. 예를 들어, 폴리머의 두께는 약 70° (302) 에서 약 250 nm 이고, 약 45° (304) 에서 270 nm 이며, 0° (306) 에서 약 120 nm 일 수도 있다. 일반적으로, 폴리머의 두께가 커지면, 폴리머의 일부가 뜯겨지고 다른 기판 상으로 떨어질 가능성이 커져, 제조 수율에 잠재적으로 영향을 미칠 수도 있다.
앞서 말한 관점에서, 기판으로부터의 에지 폴리머 제거를 위한 장치와 에지 폴리머 제거 방법이 요구된다.
개요
본 발명은, 일 실시형태에서, 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하는 플라즈마를 생성하는 장치에 관한 것이다. 그 실시형태는 전력 공급 전극, 제 1 유전체층, 및 전력 공급 전극과 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함하는 전력 공급 전극 어셈블리를 포함한다. 또한, 실시형태는 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치된 접지 전극 어셈블 리를 포함하고, 제 1 와이어 메쉬는 플라즈마가 캐비티 내에 존재 시, 제 1 유전체층에 의해 플라즈마로부터 차폐되며, 캐비티는 플라즈마를 제공하여 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는다.
본 발명은, 일 실시형태에서, 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 방법에 관한 것이다. 그 방법은 전력 공급 전극 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하며, 전력 공급 전극 어셈블리는 전력 공급 전극, 제 1 유전체층, 및 전력 공급 전극과 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함한다. 또한, 방법은 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치된 접지 전극 어셈블리를 포함하고, 제 1 와이어 메쉬는 플라즈마가 캐비티 내에 존재 시, 제 1 유전체층에 의해 플라즈마로부터 차폐되며, 캐비티는 플라즈마를 제공하여 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는다. 또한, 방법은 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스를 캐비티 내로 도입하는 단계와, 전력 공급 전극을 이용하여 캐비티로 rf 필드를 인가함으로써 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 일 실시형태에서, 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 방법에 관한 것이다. 그 방법은 전력 공급 전극 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하며, 전력 공급 전극 어셈블리는 전력 공급 전극, 제 1 유전체층, 및 전력 공급 전극과 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함한다. 또한, 방법은 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 전력 공급 전극 어셈블리에 대향되게 배치된 접지 전극 어셈블리를 포함하고, 제 1 와이어 메쉬는 플라즈마가 캐비티 내에 존재 시, 제 1 유전체층에 의해 플라즈마로부터 차폐되며, 캐비티는 플라즈마를 제공하여 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는다. 또, 방법은 전력 공급 전극을 이용하여 캐비티로 rf 필드를 인가함으로써 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다.
이하에서는 다음 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명으로 본 발명의 이들 특징 및 다른 특징을 더욱 상세히 설명한다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부된 도면의 형태에서 예시로 설명하나 이에 제한되지 않으며, 동일한 참조 부호는 유사한 요소로 참조된다.
도 1 은 전력 공급 전극과 접지 전극 둘 다가 각각 일 캐비티 벽 상에 구성되는 대기압 플라즈마 제트 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2 는 전력 공급 전극이 중심 로드로서 구성되고 접지 전극이 캐비티 내부 표면 상에 구성되는 대기압 플라즈마 제트 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 3 은 평탄 배면 상에 에지 폴리머 세트가 퇴적된 기판의 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 전력 공급 전극과 접지 전극 둘 다가 각각 일 캐비티 벽 상에 구성되는 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 전력 공급 전극이 중심 로드로서 구 성되고 접지 전극이 캐비티 내부 표면 상에 구성되는 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 5 에 도시되는 바와 같은 DWM-APPJ 디바이스 세트의 개략도를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 추가 불활성 가스 제트 세트를 가지며, 도 6 에 도시되는 바와 같은 DWM-APPJ 디바이스 세트의 개략도를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 와이어 메쉬 슬리브 세트가 변경가능한 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, DWM-APPJ 를 이용하여 기판으로부터 에지 폴리머를 최적으로 제거하는 개략적 방법을 나타낸다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하에서는 첨부된 도면으로 서술되는 바와 같이 많은 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다음 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 사례를 상세히 설명한다. 그러나, 당업자에게는 본 발명이 이들 특정 사례의 일부 또는 전부 없이도 실행될 수도 있다는 것이 명확하다. 다른 사례에서는, 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 잘 알려진 프로세스 단계 및/또는 구조를 상세히 설명하지 않았다.
본 발명자는 이론에 의해 구속되는 것을 바라지 않으면서, 유전체 배리어와 와이어 메쉬가 적어도 하나의 전극과 플라즈마 (DWM-APPJ) 간에 배치되는 대기압 플라즈마 제트 디바이스가 상대적으로 낮은 (약 1 slm 미만) 불활성 가스 유량에서 아크를 최소화하고 기판으로부터 에지 폴리머를 효과적으로 감소시킬 수도 있다고 믿는다.
일반적으로, 과전압이 전극 간의 방전 갭에 인가될 때 아크가 발생하여 매우 빠른 스트리머 전파가 가능한 임계 국면인 전자 사태 (electron avalanche) 에 도달한다. 그 결과, 마이크로 방전 채널이 형성된다. 그러나, 유전체 배리어는 또한 일렉트릿 (일반적으로 표면 상에 전하를 축적하는 물질) 으로 행동하는 경향이 있기 때문에, 마이크로 방전 채널은 유전체 배리어 전체에 걸쳐 원래 채널 직경보다 훨씬 큰 영역을 커버하는 표면 방전으로 확산된다. 유전체 배리어 표면 상의 전하 빌드-업에 때문에, 파괴 (breakdown) 후 수 나노 초 내에 마이크로 방전의 위치에서의 필드가 붕괴되어, 이로써 그 위치에서의 전류 흐름을 종료시킨다. 그러나, 종종 이러한 파괴는 또한 플라즈마 자체의 붕괴를 초래할 수도 있다. 바람직한 방식에서는 와이어 메쉬가 이러한 붕괴를 방지한다.
일반적으로, rf 생성기에 의해 생성된 것과 같은 전자기파는 파장보다 작은 직경인 와이어 메쉬와 같은 도전 표면 내의 홀을 통해 투과되지 않는다. 생성된 rf 필드는 와이어 메쉬 홀의 직경을 변경함으로써 다른 각도와 다른 양으로 감소될 수도 있다. 적절한 크기의 홀을 갖는 와이어 메쉬에 의해 유전체 배리어의 표면 상에 생성되는 2 차적 전계는 사실상 보다 적은 불활성 가스 유량에서 아크 없이 플라즈마를 유지하도록 돕는다고 여겨진다. 따라서, 상대적으로 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 에서, DWM-APPJ 의 전극과 유전체 배리어 간의 적어도 하나의 와이어 메쉬의 부가는 특정 기판 위치에서의 폴리머 부산물을 사실 상 제거할 수도 있는 플라즈마 제트가 발생되게 한다. 또한, 이전 APPJ 구성과 다르게, DWM-APPJ 는 전력 공급 전극의 종축을 따라 슬롯을 요구하지 않는다. 일반적으로 슬롯은 APPJ의 크기, 복잡성 및 비용을 증가시킨다.
일반적으로, rf 필드에 대한 일 파장의 허용도는 만족 성능과 불만족 성능 간의 근사 교차점으로 취해진다. 그러나, 일반적으로, 와이어 메쉬 내의 홀 변화 또는 표면 변화는 용인할 수 없는 성능 열화를 강요하지 않게 하기 위해 통상 파장 직경의 역수보다 작어야 한다. 또한, 와이어 메쉬는 rf 필드가 플라즈마 내의 투과를 허용하기 위해 일반적으로 접지되지 않는다.
일 실시형태에서, 유전체 배리어는 단일 전극과 플라즈마 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 모든 전극과 플라즈마 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 전력 공급 전극과 플라즈마 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 접지 전극과 플라즈마 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 유전체 배리어와 전극 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 각 유전체 배리어와 전극 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 유전체 배리어와 전력 공급 전극 간에 배치된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 유전체 배리어와 접지 전극 간에 배치된다.
일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 구리 (Cu) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 스테인레스 스틸을 포함한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 황동을 포함한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 아연 도금된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 모노필라멘트이다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 장방형 위브 (rectangular weave) 를 갖는다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 6 각형 위브를 갖는다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 마일라 (Mylar) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 세라믹을 포함한다. 일 실시형태에서, 유전체 배리어는 테플론 (Teflon) 을 포함한다.
이하, 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태를 따라, 전력 공급 전극과 접지 전극이 각각 일 캐비티 벽 상에 구성되는 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다. 또한, 통상 사용되는 구성과 다르게, 전력 공급 전극 (406) 과 유전체 배리어 (405) 간에 배치된 와이어 메쉬 (407a), 그리고 접지 전극 (432) 과 유전체 배리어 (405) 간에 배치된 와이어 메쉬 (407b) 는, 통상 요구되는 불활성 가스 유량 (예를 들어, 약 10 slm 등) 보다 사실상 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 에서 아크 없이 플라즈마가 지속되게 허용할 수도 있다. 일반적으로, 불활성 가스 (418) 와 프로세스 가스 (416) 는 기압을 일정하게 유지하기 위해 밀폐 박스 (414) 내로 흘러들어간다. 다음으로, 가스들은 가스 유입부 (415) 를 통해 방전 챔버 캐비티 (410) 내로 공급되고, 이 시점에서 플라즈마는 RF 전원 (408) 에 의해 스트라이킹되어 캐비티 (410) 의 일 단에서의 방출 오리피스 (417) 로부터 플라즈마 유출 (404) 을 일으켜 기판 (402) 을 세정한다. 또한, 본 실시형태에서 전력 공급 전극 (406) 과 접지 전극 (432) 각각이 와이어 메쉬로 구성되더라도, 다른 실시형태에서는 전력 공급 전극 (406) 또는 접지 전극 (432) 상에 단일 와이어 메쉬만을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 직경 (431) 은 0.5 mm 내지 약 6 mm 이다. 본 실시형태의 장점은 상대적으로 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 으로 에지 폴리머 부산물을 사실상 제거하는 플라즈마 제트를 생성하는 능력을 포함하여 대용량 반도체 급 불활성 가스를 얻거나 고가의 불활성 가스 재활용 장비를 구매하는 비용을 막는다.
이하 도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 전력 공급 전극이 중심 로드로서 구성되고 접지 전극이 캐비티 내부 표면 상에 구성되는 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다. 또한, 종래 기술과 다르게, 전력 공급 전극 (506) 과 유전체 배리어 (505b) 간에 배치된 와이어 메쉬 (507b), 그리고 접지 전극 (532a, 532b) 과 유전체 배리어 (505a) 간에 배치된 와이어 메쉬 (507a) 는 통상 요구되는 불활성 가스 유량 (예를 들어, 약 10 slm 등) 보다 사실상 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 에서 아크 없이 플라즈마가 유지되게 허용할 수도 있다. 일반적으로, 이전과 같이, 불활성 가스 (518) 와 프로세스 가스 (516) 는 기압을 일정하게 유지하기 위해 밀폐 박스 (514) 내로 흘러들어간다. 다음으로, 불활성 가스 (518) 와 프로세스 가스 (516) 는 가스 유입부 (515) 를 통해 방전 챔버 캐비티 (510) 로 공급되고, 이 시점에서 플라즈마는 RF 전원 (508) 에 의해 스트라이킹되어 캐비티 (510) 의 일 단에서의 방출 오리피스 (517) 로부터 플라즈마 유출 (504) 을 일으켜 기판 (502) 을 에칭하거나 세정한다. 일 실시형태에서, 직경 (531) 은 0.5 mm 내지 약 6 mm 이다. 본 실시형태의 장점은 상대적으로 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 으로 에지 폴리머 부산물을 사실상 제거하는 플라즈마 제트를 생성하는 능력을 포함하여 대용량 반도체 급 불활성 가스를 얻거나 고가의 불활성 가스 재활용 장비를 구매하는 비용을 막는다.
예를 들어, 1 slm 미만인 He 흐름으로, 약 2 MHz 내지 약 13.56 MHz 인 주파수와 1 - 20W RF 파워의 파워 세팅에서 베벨 에지 폴리머를 제거하기 위해 DWM-APPJ 디바이스를 사용하는 것은 약 100 sccm 내지 약 500 sccm 인 O2 흐름에서 아크를 방지하는데 요구될 수도 있다. 이것은 통상 사용되는 APPJ 디바이스와 동등한 동작에 보통 요구되는 약 10 slm 의 He 보다 사실상 적다.
이하 도 6 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 5 에 도시된 바와 같은 DWM-APPJ 디바이스 세트에 대한 개략도를 도시한다. 본 실시형태에서는, 각 DWM-APPJ 디바이스는 플라즈마가 향하는 기판의 표면 (또한, 평판 정면 측으로 알려짐) 으로부터 폴리머 부산물을 제거하도록 위치되는 DWM-APPJ (601) 와 플라즈마가 향하는 기판의 표면 (또한, 평판 배면 측으로 알려짐) 으로부터 폴리머 부산물을 제거하도록 위치되는 DWM-APPJ (602) 를 가지고 종축 상에 설치된다. 동시에 에지 폴리머를 제거함으로써, 기판 프로세싱 시간은 약 50 % 만큼 감소되어 제조 쓰루풋을 향상시킨다.
이하 도 7 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 추가 불활성 가스 제트 세트를 가지며, 도 6 에 도시된 바와 같은 DWM-APPJ 디바이스 세트에 대한 개략도를 도시한다. 본 구성에서, 기판 표면의 어떤 추가 오염을 사실상 저감하기 위하여, 불활성 가스 제트 세트 (718) 는 DWM-APPJ 디바이스 (601 및 602) 에 의해 생성된 어떤 휘발성 부산물을 기판 (502) 으로부터 멀리 밀어버리도록 설치될 수도 있다.
이하 도 8 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 와이어 메쉬-유전체 슬리브 세트가 변경 가능한 DWM-APPJ 디바이스의 개략도를 도시한다. 상술한 바와 같이, rf 필드는 와이어 메쉬 홀의 직경을 변경함으로써 다른 각도와 다른 양으로 약화될 수도 있다. 따라서, 다양한 와이어 메쉬-유전체 슬리브 (805a 및 805b), 각각 다른 와이어 메쉬 홀 직경을 허용하는 것은 DWM-APPJ 디바이스가 특정 구성 또는 방법에 대해 최적화되게 할 수도 있다. 즉, 와이어 메쉬-유전체 슬리브 (805a 및 805b) 각각은 아크를 최소화하기 위해 DWM-APPJ 내의 적절한 전극과 플라즈마 간에 배치된다. 본 실시형태에서, 와이어 메쉬-유전체 슬리브 (805a 및 805b) 는 어떤 주어진 구성에 대해 같은 홀 직경을 구비한다. 본 실시형태에서, 와이어 메쉬-유전체 슬리브 (805a 및 805b) 는 어떤 주어진 구성에 대해 다른 홀 직경을 구비한다.
일 실시형태에서, 와이어 메쉬층은 유전체층 간에 개재된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬층은 실리콘 접착제와 같은 접착체로 유전체층과 접합된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬층은 (횡축을 따른) 압력을 이용하여 유전체층에 단단히 고정되게 한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬층은 (종축을 따른) 마찰력을 이용하여 유전체층에 단단히 고정되게 한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬-유전체 슬리브는 (횡축을 따른) 압력을 이용하여 전극에 단단히 고정되게 한다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬-유전체 슬리브는 (종축을 따라) 마찰력을 이용하여 유전체층에 단단히 고정되게 한다.
예를 들어, 불활성 가스의 유량을 저감하는 것은 일반적으로 어떤 주어진 구 성 (예를 들어, 프로세스 가스 유량, 프로세스 가스 타입, rf 파워 등) 에 대해 아크의 가능성을 증가시킬 것이다. 그러나, 각각 보다 작은 홀 직경을 갖는 와이어 메쉬 슬리브의 세트를 삽입하는 것은 아크 없이 보다 낮은 불활성 가스 유량에서 플라즈마를 유지시킬 수도 있다. 또한, 다른 와이어 메쉬 재료 (예를 들어, 혼합 금속, 백금 등) 는 또한 DWM-APPJ 디바이스의 재설계할 필요 없이 사용될 수도 있다.
이하 도 9 를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, DWM-APPJ 디바이스로 기판으로부터 에지 폴리머를 최적으로 제거하는 개략적 방법을 도시한다. 처음으로, 902 에서, 전력 공급 전극, 와이어 메쉬, 및 유전체층을 포함하는 전력 공급 전극 어셈블리가 제공된다. 일 실시형태에서, 와이어 메쉬는 구리, 스테인레스 스틸, 황동, 및 아연 도금된 금속 중 하나를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 유전체층은 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 마일라 (Mylar), 세라믹, 또는 테플론 (Teflon) 중 하나를 포함할 수도 있다. 다음으로, 904 에서, 접지 전극 어셈블리는 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 전력 공급 전극 어셈블리와 대향 배치된다. 일 실시형태에서, 캐비티는 환형 체적일 수도 있다. 일 실시형태에서, 전력 공급 전극은 캐비티 내에 구성된 종 방향 프로브이다. 그 다음, 906 에서, rf 필드는 전력 공급 전극을 이용하여 캐비티에 인가됨으로써 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스로부터 플라즈마를 생성한다.
본 발명은 여러 관점에서 종래 기술과 사실상 차별화된다. 예를 들어, 본 발명은 상대적으로 적은 불활성 가스 유량 (약 1 slm 미만) 으로 에지 폴리머 부산물을 사실상 제거하는 플라즈마 제트를 생성하기 위해 적어도 하나의 유전체 배리어와 적어도 하나의 와이어 메쉬를 APPJ (DWM-APPJ) 와 결합한다. 또한, 통상 그리고 보다 복잡한 APPJ 디바이스 구성과 다르게, 본 발명은 슬롯의 사용, 고 흐름 속도, 및/또는 알루미나 캡을 통해 아크를 저감하지 않는다. 게다가, 본 발명은 진공을 유지하도록 어떤 전용기 및/또는 장치를 요구하지 않고, 물리적으로 기판과 접촉하지 않아 긁힘 손상의 가능성을 최소화하며, 최소 장치 사양 때문에 현존 프로세스와 결합하는 것이 상대적으로 쉽다.
본 발명이 여러 바람직한 실시형태의 관점에서 기술되었지만, 본 발명의 범위 내에 포함되는 변경, 변환 및 균등물이 존재한다. 예를 들어, 본 발명이 램 리서치 플라즈마 프로세싱 시스템 (예를 들어, Exelan™, Exelan™ HP, Exelan™HPT, 2300™, Versys™ Star 등) 과 연계되어 기술되었더라도, 다른 플라즈마 프로세싱 시스템을 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명은 다양한 직경의 기판 (예를 들어, 200 mm, 300 mm, LCD 등) 을 가지고 사용될 수도 있다. 게다가, 여기서 사용된 바와 같은 세트라는 용어는 하나 이상의 명명된 소자 세트를 포함한다. 예를 들어, "X" 세트는 하나 이상의 "X" 를 의미한다.
본 발명의 장점은 최소 아크로 상대적으로 적은 (약 1 slm 미만) 불활성 가스 유량에서 기판으로부터 에지 폴리머의 제거를 포함한다. 또한, 본 발명의 장점은 DWM-APPJ 세정 디바이스를 인-시투 습식 세정 프로세스와 쉽게 결합하는 능력과, 기판 제조 프로세스에 대한 최적화를 포함한다.
예시적 실시형태와 최선예를 기술하였지만, 다음의 청구항에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 주제 및 사상 내에 유지되면서 개시된 실시형태에 변경 및 변화가 가능할 수도 있다.

Claims (27)

  1. 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 장치로서,
    전력 공급 전극 어셈블리; 및
    상기 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 상기 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치되는 접지 전극 어셈블리를 포함하며,
    상기 전력 공급 전극 어셈블리는,
    전력 공급 전극,
    제 1 유전체층, 및
    상기 전력 공급 전극과 상기 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함하고,
    상기 제 1 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 제 1 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되며,
    상기 캐비티는 상기 플라즈마를 제공하여 상기 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는, 플라즈마 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는,
    접지 전극, 및
    상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 접지 전극과 상기 플라 즈마 간에 배치된 제 2 유전체층을 포함하는, 플라즈마 생성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는 상기 접지 전극과 상기 제 2 유전체층 간에 배치된 제 2 와이어 메쉬를 더 포함하며,
    상기 제 2 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 제 2 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되는, 플라즈마 생성 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐비티는 환형 체적 (annular volume) 인, 플라즈마 생성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전력 공급 전극은 상기 캐비티 내에 구성된 종방향 프로브인, 플라즈마 생성 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 캐비티는 횡축을 따른 캐비티 직경을 포함하며, 상기 캐비티 직경은 적어도 기판 직경만큼 긴, 플라즈마 생성 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체층과 상기 제 2 유전체층은 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 마일라 (Mylar), 세라믹, 및 테플론 (Teflon) 중 하나인, 플라즈마 생성 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 구리, 스테인레스 스틸, 황동, 및 아연 도금된 금속 중 하나인, 플라즈마 생성 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 모노필라멘트, 장방형 위브 (weave), 및 6 각형 위브 중 하나로서 구성되는, 플라즈마 생성 장치.
  10. 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 방법으로서,
    전력 공급 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 상기 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치되는 접지 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 캐비티 내로 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스를 도입하는 단계; 및
    전력 공급 전극을 이용하여 rf 필드를 상기 캐비티에 인가함으로써 상기 적어도 하나의 불활성 가스와 상기 적어도 하나의 프로세스 가스로부터 상기 플라즈 마를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 전력 공급 전극 어셈블리는,
    상기 전력 공급 전극,
    제 1 유전체층, 및
    상기 전력 공급 전극과 상기 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함하고,
    상기 제 1 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 제 1 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되며,
    상기 캐비티는 상기 플라즈마를 제공하여 상기 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는, 플라즈마 생성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는,
    접지 전극, 및
    상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 접지 전극과 상기 플라즈마 간에 배치된 제 2 유전체층을 포함하는, 플라즈마 생성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는 상기 접지 전극과 상기 제 2 유전체층 간에 배치된 제 2 와이어 메쉬를 더 포함하며,
    상기 제 2 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 제 2 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되는, 플라즈마 생성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐비티는 환형 체적 (annular volume) 인, 플라즈마 생성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전력 공급 전극은 상기 캐비티 내에 구성된 종방향 프로브인, 플라즈마 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐비티는 횡축을 따른 캐비티 직경을 포함하며, 상기 캐비티 직경은 적어도 기판 직경만큼 긴, 플라즈마 생성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체층과 상기 제 2 유전체층은 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 마일라 (Mylar), 세라믹, 및 테플론 (Teflon) 중 하나인, 플라즈마 생성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 구리, 스테인레스 스틸, 황동, 및 아연 도금된 금속 중 하나인, 플라즈마 생성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 모노필라멘트, 장방형 위브 (weave), 및 6 각형 위브 중 하나로서 구성되는, 플라즈마 생성 방법.
  19. 기판으로부터 에지 폴리머를 제거하기 위한 플라즈마를 생성하는 방법으로서,
    전력 공급 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 플라즈마가 생성되는 캐비티를 형성하도록 상기 전력 공급 전극 어셈블리에 대향 배치되는 접지 전극 어셈블리를 제공하는 단계; 및
    전력 공급 전극을 이용하여 rf 필드를 상기 캐비티로 인가함으로써 적어도 하나의 불활성 가스와 적어도 하나의 프로세스 가스로부터 상기 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 전력 공급 전극 어셈블리는,
    상기 전력 공급 전극,
    제 1 유전체층, 및
    상기 전력 공급 전극과 상기 제 1 유전체층 간에 배치된 제 1 와이어 메쉬를 포함하고,
    상기 제 1 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상 기 제 1 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되며,
    상기 캐비티는 상기 플라즈마를 제공하여 상기 에지 폴리머를 제거하는 출구를 일 단에 갖는, 플라즈마 생성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는,
    접지 전극, 및
    상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 접지 전극과 상기 플라즈마 간에 배치된 제 2 유전체층을 포함하는, 플라즈마 생성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 접지 전극 어셈블리는 상기 접지 전극과 상기 제 2 유전체층간에 배치된 제 2 와이어 메쉬를 더 포함하며,
    상기 제 2 와이어 메쉬는, 상기 플라즈마가 상기 캐비티 내에 존재할 때, 상기 제 2 유전체층에 의해 상기 플라즈마로부터 차폐되는, 플라즈마 생성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 캐비티는 환형 체적 (annular volume) 인, 플라즈마 생성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 전력 공급 전극은 상기 캐비티 내에 구성된 종방향 프로브인, 플라즈마 생성 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 캐비티는 횡축을 따른 캐비티 직경을 포함하며, 상기 캐비티 직경은 적어도 기판 직경만큼 긴, 플라즈마 생성 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체층과 상기 제 2 유전체층은 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 마일라 (Mylar), 세라믹, 및 테플론 (Teflon) 중 하나인, 플라즈마 생성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 구리, 스테인레스 스틸, 황동, 및 아연 도금된 금속 중 하나인, 플라즈마 생성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어 메쉬와 상기 제 2 와이어 메쉬는 모노필라멘트, 장방형 위브 (weave), 및 6 각형 위브 중 하나로서 구성되는, 플라즈마 생성 방법.
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