KR20100124305A - 기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

기판으로부터 폴리머를 제거하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치는 처리 영역을 한정하는 챔버 벽 및 챔버 리드를 갖는 폴리머 제거 챔버, 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체, 및 상기 챔버 내에 형성되는 출구 포트를 통해서 상기 폴리머 제거 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스를 포함하며, 상기 출구 포트는 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 주변 영역 쪽으로 뾰족해지는 개구를 가지며, 상기 원격 플라즈마 소오스는 수소 종에 저항하는 재료로 제조된다.

Description

기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING POLYMER FROM A SUBSTRATE}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 반도체 제조시에 기판의 배면으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 반도체 처리 시스템에 관한 것이다.
집적 회로들은 단일 칩 상에 수백만 개의 구성 요소(예를 들어, 트랜지스터, 커패시터 및 레지스터)를 포함할 수 있는 복잡한 장치로 발전 되었다. 칩 설계의 발전은 계속해서 더 빠른 회로와 더 큰 회로 밀도를 요구한다. 더 큰 회로에 대한 요구는 집적 회로 구성요소들의 치수 감소를 필요로 한다.
집적 회로 구성요소의 치수가 (예를 들어, 서브-미크론 치수로)감소 됨에 따라, 반도체 제조 공정 중에 결함 형성을 초래할 수 있는 오염물의 감소에 대한 중요성이 증가 되었다. 예를 들어, 에칭 공정에서, 에칭 공정 중에 생성될 수 있는 부산물, 예를 들어 폴리머는 기판 상에 형성되는 구조물과 집적 회로를 오염시키는 미립자 공급원이 될 수 있다.
높은 제조 수율과 낮은 비용을 유지하기 위해, 기판으로부터 오염물 및/또는 잔류 폴리머의 제거는 점점 더 중요해 졌다. 기판 레벨 상에 존재하는 잔류 폴리머는 변위되어 기판의 정면에 부착될 수 있어서, 기판의 정면 상에 형성된 집적 회로를 손상시킬 가능성이 있다. 기판 레벨 상에 존재하는 잔류 폴리머가 변위되어 기판의 배면에 부착되는 실시예에서, 리소그래피 노출 공정(lithographic exposure process) 중의 기판의 비 평면성은 리소그래피 깊이에 대한 포커싱 에러를 초래할 수 있다. 또한, 기판의 배면 상에 존재하는 잔류 폴리머도 변위되어 로봇 이송 공정, 기판 이송 공정, 계속되는 제조 공정 등 중에 떨어져 나감으로써, 이송 챔버, 기판 카세트, 공정 챔버 및 회로 구성요소의 제조 공정에 계속해서 사용될 수 있는 기타 공정 설비들을 오염시킬 수 있다. 처리 설비의 오염은 툴의 정지시간을 증가시켜, 불리하게 전체 제조 비용을 증가시킨다.
종래의 폴리머 제거 공정에서, 기판 레벨 및 배면으로부터 폴리머를 제거하는데 스크러버 세정(scrubber clean)이 종종 사용되었다. 그러나, 세정 공정 중에, 기판의 정면 측에 형성된 구조물들도 손상되어 제품 수율 손실 및 소자 불량을 초래했다.
에칭 중에, 기판으로 피쳐(feature)의 전사를 보조하는 에칭 마스크 층으로서 포토레지스트 층이 통상적으로 사용된다. 그러나, 기판의 정면 측에서 포토레지스트 층의 불완전한 제거도 기판에 형성되는 구조물을 오염시켜, 제품 수율 손실 및 소자 불량을 초래한다.
그러므로, 기판 정면 측에 형성되는 구조물들의 무결성을 유지하면서 기판 레벨 및 배면으로부터 폴리머를 제거하는 장치 및 방법에 대한 요구가 있다.
기판으로부터 폴리머를 제거하기 위한 방법 및 장치를 포함하는 본 발명의 실시예들이 제공된다. 일 실시예에서, 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치는 처리 영역을 한정하는 챔버 벽 및 챔버 리드를 갖는 폴리머 제거 챔버, 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체, 및 상기 챔버 내에 형성되는 출구 포트를 통해서 상기 폴리머 제거 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스를 포함하며, 상기 출구 포트는 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 주변 영역 쪽으로 뾰족해지는 개구를 가지며, 기판 지지 조립체는 기판 지지 조립체로부터 기판을 실질적으로 정전기적으로 부상시키는 표면을 가진다. 일 실시예에서, 상기 표면은 실리콘 웨이퍼, 또는 등가의 재료이다. 등가의 재료의 예에는 (도프 및 언도프된)Al2O3, AlN, (도프 및 언도프된)Y2O3, Si, SiC 양극처리된 Al2O3 등이 포함된다.
다른 실시예에서, 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치는 처리 영역을 한정하는 챔버 벽 및 챔버 리드를 갖춘 폴리머 제거 챔버와, 상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체와, 상기 챔버 내에 형성된 출구 포트를 통해 상기 폴리머 제거 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스, 및 상기 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수를 감소시키는 B-필드를 상기 출구 포트에 설정하도록 위치되는 자기장 소오스를 포함하며, 상기 출구 포트는 상기 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 주변 영역 쪽으로 뾰족한 개구를 가진다.
다른 실시예에서 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치는 처리 영역을 한정하는 챔버 벽 및 챔버 리드를 갖춘 폴리머 제거 챔버와, 상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체와, 상기 챔버 내에 형성된 출구 포트를 통해 상기 폴리머 제거 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스, 및 상기 플라즈마가 상기 기판의 에지와 접촉하기 이전에 이온을 접지시키도록 상기 기판 지지 조립체와 리드 사이에 지지되는 전도성 메쉬를 포함하며, 상기 출구 포트는 상기 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 주변 영역 쪽으로 뾰족한 개구를 가진다.
또 다른 실시예에서, 기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법은 에칭 반응로 내의 기판 상에 배열되는 재료 층을 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 기판을 폴리머 제거 챔버로 이송하는 단계와, 상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열된 중앙 영역으로 통해 상기 기판의 정면에 불활성 가스를 공급하는 단계, 및 상기 폴리머 제거 챔버에 연결된 원격 플라즈마 소오스를 통해 상기 기판의 주변부로 수소 함유 가스를 공급하는 단계를 포함하며, A) 상기 기판이 상기 기판 지지 조립체에 대해 전기적으로 부상되며, B) 상기 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수를 감소시키는 B-필드가 출구 포트에 존재하며, C) 플라즈마가 상기 기판의 에지와 접촉하기 이전에 이온을 접지시키도록 상기 기판 지지 조립체와 리드 사이에 전도성 메쉬가 지지되거나, D) 상기 A), B) 및 C) 중 임의의 조합이 가능하다.
본 발명의 전술한 특징들이 더 상세히 이해될 수 있는 형태로, 위에서 간단히 요약한 본 발명에 대해 일부가 첨부 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 원격 플라즈마 소오스(RPS)를 포함하는 예시적인 폴리머 제거 챔버의 개략적인 횡단면도이며,
도 2는 원격 토로이탈 플라즈마 소오스(remote toroidal plasma source)를 포함하는 다른 예시적인 폴리머 제거 챔버의 개략적인 단면도이며,
도 3은 예시적인 기판 에칭 장치의 일 실시예를 도시하는 도면이며,
도 4는 폴리머 제거 챔버를 포함하는 반도체 처리 시스템을 도시하는 도면이며,
도 5는 도 4의 반도체 처리 시스템을 사용하는 공정 흐름도의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다.
그러나, 첨부 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하므로, 본 발명의 점부를 제한하는 것으로 이해해서는 안 되며 다른 균등한 효과적인 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 공통인 동일한 구성 요소들을 지칭하기 위해 가능하다면 동일한 도면 부호가 사용되었다.
본 발명의 실시예들은 기판의 에지 또는 사면과 같은 기판의 주변 영역으로부터 폴리머를 제거하는데 사용될 수 있는 방법 및 장치를 포함한다. 기판의 사면, 배면 및 기판의 주변 영역은 효과적으로 세정될 수 있다. 있다면, 포토레지스트 층이 기판의 정면에 존재하는 실시예에서, 포토레지스트 층도 함께 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 제거 장치는 소수성(hydrogen resistant) 재료로 제조되는 플라즈마 소오스를 포함한다. 폴리머 제거 장치는 일반적으로 다른 것들 중에서도 에칭 또는 증착 공정과 같은 반도체 기판 공정 중에 발생되는 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용된다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에서 설명되는 하나의 예시적인 폴리머 제거 장치는 폴리머 제거 챔버이다. 도 3을 참조하여 본 발명에서 설명되는 하나의 예시적인 기판 처리 장치(예를 들어, 에칭 반응로)는 미국 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈로부터 사용가능한 ENABLER(등록 상표) 처리 챔버이다. 본 발명에서 설명되는 폴리머 제거 챔버 및 에칭 반응로의 실시예들은 다른 제작자로부터 사용가능한 것을 포함한 다른 반응로에서 수행될 수 있다.
도 1은 기판(110)의 에지 또는 사면으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 플라즈마 소오스(154)를 갖춘 예시적인 폴리머 제거 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 중앙 처리 유닛(CPU: 144), 메모리(142) 및 지원 회로(146)를 포함하는 제어기(140)가 처리 챔버(100)에 연결된다. 제어기(140)는 처리 챔버(100)의 구성 요소, 처리 챔버(100) 내에서 수행되는 공정을 제어할 뿐만 아니라, 집적 회로 제조 공장의 데이터베이스와 선택적인 데이터 교환을 촉진시킬 수 있다.
처리 챔버(100)는 내측 공간(174)을 에워싸는 챔버 리드(102), 바닥(170) 및 측벽(130)을 포함한다. 챔버 리드(102)는 처리 챔버(100)의 천정(178)을 한정하는 바닥면을 가진다. 도시된 실시예에서, 챔버 리드(102)는 실질적으로 평탄한 유전체 부재이다. 처리 챔버(102)의 다른 실시예는 다른 형태의 리드, 예를 들어 돔 형상의 천정 및/또는 금속 구조물을 가질 수 있다.
기판 지지 조립체(126)는 내부 공간(174)을 상부 영역(124)과 하부 영역(122)으로 분할하는 처리 챔버(100) 내에 배열된다. 기판 지지 조립체(126)는 기판(110)을 수용하는데 사용되는 상부면(176)을 가진다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(126)은 기판 지지 조립체(126)의 상부 주변 영역 내에 형성되는 스텝(step: 136)을 가진다. 스텝(136)은 기판 지지 조립체(126)의 상부면(176)의 직경을 감소시키도록 선택된 폭을 가진다. 기판 지지 조립체(126)의 상부면 직경은 기판이 기판 지지 조립체(126) 상에 배열될 때 기판(110)의 에지(132) 및 배면 주변부(134)가 노출되도록 선택된다.
가열 부재(128)는 기판 지지 조립체(126) 상에 배열된 기판의 온도 제어를 촉진시키도록 기판 지지 조립체(126) 내에 있다. 가열 부재(128)는 도시 않은 슬립 링을 통해 기판 지지 조립체(126)에 연결되는 파워 소오스에 의해 제어된다. 회전 샤프트(112)는 처리 챔버(100)의 바닥(170)을 통해 상부로 연장하며 기판 지지 조립체(126)에 연결된다. 상승 및 회전 기구(114)는 챔버 천정(178)에 대한 기판 지지 조립체(126)의 회전 및 상승을 제어하도록 샤프트(112)에 연결된다. 펌프 시스템(120)은 처리 압력의 배기 및 유지를 촉진시키도록 처리 챔버(100)에 연결된다.
퍼지 가스 소오스(104)는 가스 공급 도관(118)을 통해 챔버 리드(102)에 연결된다. 퍼지 가스 소오스(104)는 퍼지 가스를 처리 챔버(100)에 공급한다. 가스 분배판(106)은 챔버 천정(178)에 연결되며 내부에 형성된 복수의 구멍(108)을 가진다. 퍼지 가스 소오스로부터 복수의 구멍(108)으로 공급되는 퍼지 가스의 소통을 촉진시키는 내측 플레넘(148)이 가스 분배판(106)과 챔버 천정(178) 사이에 형성된다. 퍼지 가스는 구멍(108)을 빠져 나와 처리 챔버(100)의 상부 영역(124)을 통해 이동하여 기판(110)의 정면(172)을 막는다. 일 실시예에서, 퍼지 가스는 기판의 정면(172) 상에 배열되는 재료에 대해 반응하지 않도록 선택된다. 비-반응성 퍼지 가스는 기판 표면(172)쪽으로 유동하여 내부에 형성된 구조물 및/또는 소자들을 손상시키거나 악영향을 끼침이 없이 기판(110) 정면(172)의 퍼지를 돕는다. 비-반응성 퍼지 가스는 기판(100)의 정면(172) 상에 형성된 구조물이 가스 분배판(106) 및/또는 천정(178) 상에 남아 있는 화학 종 또는 분자와 반응하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 퍼지 가스 소오스(104)로부터 공급되는 퍼지 가스는 다른 것들 중에서, CO, CO2, NH3, 또는 N2, Ar, He와 같은 불활성 가스 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
원격 플라즈마 소오스(154)는 처리 챔버의 측벽(130)을 관통해 형성되는 가스 출구 포트(150)에 연결된다. 도 1에 도시된 일 실시예에서, 원격 플라즈마 소오스(154)는 처리 챔버(100)에 원격 연결된다. 가스 출구 포트(150)는 노즐을 빠져나오는 가스 유동을 정밀하게 지향시키도록 처리 공간(174)의 내측으로 연장하는 노즐을 포함할 수 있다. 가스 출구 포트(150)는 수소 종에 의한 환원성 열화(reductive deterioration)에 저항하는 재료로 제조되거나 코팅된다.
원격 플라즈마 소오스(154)는 가스 패널(162)을 가스 출구(150)에 연결하는 내측 공간(196)을 갖는 원격 플라즈마 챔버(198)를 포함한다. 원격 플라즈마 챔버(198)에 인접 배열되는 하나 또는 그보다 많은 유도 코일부재(156)는 동조 네트워크(158)를 통해 RF 플라즈마 파워 소오스(160)에 연결되어 가스 패널(162)에 의해 제공되는 가스로부터 형성되는 플라즈마를 내측 공간(196) 내에 생성 및/또는 유지한다. 가스 패널(162)은 반응성 가스를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 패널(162)은 H2를 제공한다. 다른 실시예에서, 가스 패널(162)은 H2 및 H2O를 제공한다. 다른 실시예에서, 가스 패널은 N2, H2 및 NH3를 제공한다. 또 다른 실시예에서, 가스 패널은 O2, H2O, NH3, N2 및 H2 중 적어도 하나를 제공한다. 원격 플라즈마 챔버(198)로 공급되는 가스들은 내부 공간(196)에서 생성되는 플라즈마에 의해 중성자 및 라디칼로 분해된다. 분해된 중성자 및 라디칼은 출구 포트(150)를 통해 처리 챔버로 지향된다. 기판 지지 조립체(126)의 상승은 기판(110)의 상부, 바닥 및/또는 에지를 선택적으로 세정하도록 기판 사면(132)의 위, 아래 또는 정렬되게 가스 출구 포트(150)를 위치시키도록 선택될 수 있다. 출구 포트로부터의 분해된 중성자 및 라디칼의 유출은 기판이 회전됨에 따라 스텝(136) 쪽으로 지향됨으로써, 기판 배면(134)과 기판 지지 조립체(126) 사이에 형성되는 공동을 채운다. 공동은 가스의 보유를 도움으로써 기판 사면(132) 및 기판 배면(134)이 오랜 시간 주기 동안 반응성 가스에 노출될 수 있게 함으로써, 폴리머 제거 효율을 개선한다. 선택적으로, 기판 지지 조립체(126)는 (점선으로 도시된)하부 위치에 위치됨으로써 출구 포트(150)로부터의 가스 유출이 기판의 정면(172)에 있는 노출 에지(172)로 지향되어 기판(110)의 정면으로부터 폴리머를 제거하거나 있다면, 포토레지스트 층을 유지하는데 도움을 준다.
일 실시예에서, 원격 플라즈마 챔버(198)의 내측 공간을 제조 또는 코팅하는데 사용되는 재료는 수소 함유 가스로부터 생성되는 플라즈마에 저항하는 재료로 선택된다. 내측 공간(196) 내에서 분해된 몇몇 수소 함유 가스들은 다른 것들 중에서도 H2와 물을 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 소오스의 종래의 산화물 표면들은 수소 종에 대한 화학적 반응에 노출되어 원격 플라즈마 챔버(198)의 표면을 악화시켰다. 따라서, 내측 공간(196)의 벽들은 열화에 저항성을 갖는 재료를 포함한다. 내측 공간(196)을 제조 또는 코팅하기 위한 재료는 플라즈마 분해 종에 대한 높은 저항을 갖거나 실질적으로 반응하지 않도록 선택된다. 일 실시예에서, 상기 재료에는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 티타늄(Ti), 티타늄 합금, 팔라듐(Pa), 팔라듐 합금, 지르코튬(Zr), 지르코늄 합금, 하프늄(Hf), 또는 하프늄 합금과 같은 금속 재료, 세라믹 재료, 니오븀(Nb), 니오븀 합금, 이트륨(Y), 또는 이트륨 합금과 같은 희토류 함유 재료 등이 포함된다. 특히, 금, 동 및 철 합금은 피해야 한다. 내측 공간(916)을 제조 또는 코팅하기 위한 재료의 적합한 예에는 베어(bare) 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금(예를 들어, 45 분자%의 니오븀(Nb)을 갖는 Ti), 알루미늄과 이트륨 합금(예를 들어, 87 분자%의 Y를 갖는 13 분자%의 Al), 이트륨 알루미늄 가닛(garnet)(YAG, Y3Al5O12), YZZO(약 26.8 분자%의 ZrO2를 갖는 약 73.2 분자%의 Y2O3), YA3070(약 91.5 분자%의 Al2O3를 갖는 약 8.5 분자%의 Y2O3), HPM(약 14 분자%의 Al2O3와 약 23 분자%의 ZrO2를 갖는 약 63 분자%의 Y2O3), NB01(약 10 분자%의 Nb2O5와 약 20 분자%의 ZrO2를 갖는 약 70 분자%의 Y2O3), NB04(약 20 분자%의 Nb2O5와 약 20 분자%의 ZrO2를 갖는 약 60 분자%의 Y2O3), HF01(약 20 분자%의 HfO2와 약 5 분자%의 ZrO2를 갖는 약 75 분자%의 Y2O3), Y-Zr02(약 97 분자%의 ZrO2를 갖는 약 3 분자%의 Y2O3), 및 이들의 조합물 등이 포함된다. 일 실시예에서, 원격 플라즈마 소오스(154)는 전술한 재료로 코팅된 플라스틱으로 제조될 수 있다. 상기 플라스틱은 원격 플라즈마 챔버(198) 내에 플라즈마를 한정시키기에 충분한 임의의 경도 및 물리적 특성들을 가진다.
작동시, 원격 플라즈마 소오스로부터의 퍼지 가스뿐만 아니라 플라즈마 소오스로부터의 반응 가스는 기판으로부터 폴리머 및/또는 있다면, 포토레지스트 층을 제거하도록 기판의 정면(172) 및 주변 영역으로 동시에 공급된다. 이와는 달리, 플라즈마 소오스(104) 및/또는 플라즈마 소오스(154)로부터의 가스는 처리 챔버(100)의 내측으로 펄스될 수 있다. 처리 중에, 기판 지지 조립체(126)는 상부 영역(124)과 하부 영역(122) 사이로 기판(110)을 위치시키도록 수직 방향으로 이동되고, 회전되며 지향되어서 가스들이 출구(150)로부터 기판(110)의 소정의 영역으로 분배된다. 기판(110)의 회전으로 가스가 플라즈마 소오스(154)로부터 기판 사면(132) 또는 기판(110)의 다른 소정의 영역으로 균일하게 가해질 수 있도록 돕는다.
도 2는 처리 챔버(100)에 외측에서 연결되는 플라즈마 소오스(202)의 다른 실시예를 갖는 처리 챔버(100)를 도시한다. 플라즈마 소오스(202)는 토로이달 플라즈마 챔버(212)의 섹션 주위에 감긴 적어도 하나의 투자성 코어(210)를 갖는 토로이달 플라즈마 적용기(206)를 가진다. 코일(214)은 투자성 코어(210) 주위에 감기며 동조 네트워크(216)를 통해 RF 플라즈마 파워 소오스(218)에 연결된다. 코일(214)에 가해진 파워는 토로이탈 플라즈마 적용기(206) 내에 가스로부터 형성된 플라즈마를 유지한다.
토로이달 플라즈마 챔버(212)는 입구 포트(220) 및 출구 포트(204)를 가진다. 입구 포트(220)는 플라즈마 챔버(212)에 반응성 가스를 공급하도록 구성된 가스 패널(208)에 연결된다. 반응성 가스가 플라즈마 챔버(212) 내에서 분해되므로, 분해된 중성자, 라디칼 및/또는 반응성 이온 종들이 출구 포트(204)를 통해 처리 챔버(100)로 공급된다. 출구 포트(204)로부터의 유출은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 실질적으로 수평한 내측 방향으로 지향된다. 도 1의 설계와 유사하게, 기판 지지 조립체(126)의 상승은 출구 포트(204)로부터의 유출이 기판(110)의 사면, 배면(134) 및/또는 정면(172)으로 지향되도록 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 토로이달 플라즈마 챔버(212)는 도 1의 원격 플라즈마 챔버(198)에 대해 선택된 재료와 유사하게 수소 플라즈마 저항성 재료로 제조될 수 있다. 플라즈마가 분해되면서, 토로이달 플라즈마 챔버(202)의 내측 표면은 할로켄 함유 라디칼, 수소 라디칼, 산소 라디칼, 수산화물 라디칼(OH-), 질소 라디칼, N-H 라디칼, 또는 수증기(H2O), 및 다른 유사한 부식성 반응 종을 포함하는 침식성 반응 종에 노출 및 접촉될 수 있다. 따라서, 토로이달 플라즈마 챔버(202)를 제조하기 위해 선택된 재료는 높은 저항성을 가지며 원격 플라즈마 챔버(198)를 제조하기 위해 선택된 재료와 같은 플라즈마 분해된 반응성 종과 반응하지 않는다.
챔버(100)는 기판(110)의 에지와 충돌하는 이온의 양을 감소시키도록 구성되는 하나 또는 그보다 많은 특징들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, B-필드 생성기(230)는 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수가 감소되도록 B-필드가 출구 포트(204)에 설정되도록 위치될 수 있다. B-필드 소오스(230)는 영구 자석, 전기 코일 또는 다른 적합한 자기장 생성기일 수 있다.
다른 실시예에서, 기판 지지 조립체(126)는 기판 지지 조립체(126)로부터 기판(110)을 실질적으로 전기적으로 부상시키는 기판 지지 표면(232)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지 표면(232)은 실리콘 웨이퍼이다. 다른 실시예에서, 기판 지지 표면(232)은 실리콘 웨이퍼와 등가의 전기적 특성을 가지는 재료로 구성된다. 등가의 재료의 예에는 (도프 및 도프되지 않은)Al2O3, AlN, (도프 및 도프되지 않은)Y2O3, Si, SiC 양극처리된 Al2O3 등이 포함된다. 일 실시예에서, 기판 지지 표면(232)은 저 유전체 상수 재료의 손상, 특히 유연화(soft)를 초래할 수 있는 축방향 전하들의 기판과의 이온 충돌을 감소시키고 축적을 허용할 수 있는 약 0.010 내지 약 0.100 인치 두께의 재료 층으로 구성된다.
다른 실시예에서, 전도성 매쉬(234)가 기판 지지 조립체(126)와 챔버 리드(102) 사이에 지지될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 매쉬(234)는 샤워헤드(138)로부터 스탠드-오프(236)에 의해 지지된다. 전도성 매쉬(234)는 플라즈마가 기판(110)의 에지와 접촉하기 이전에 이온을 접지시키는데 사용된다.
챔버(100)는 기판 에지에 저 이온 밀도를 생성하는 전술한 하나 또는 그보다 많은 이온 감소 특징들을 포함할 수 있다. 전술한 기판 에지 세정 가스 이외에도, 이들 이온 감소 특징들은 상이한 구성의 다른 처리 시스템을 포함한, 기판 에지를 세정하는데 사용되는 다른 가스와도 유리하게 사용될 수 있다.
도 3은 산화물 또는 SiC 에칭 공정과 같은 폴리머 잔류물을 생성하는 에칭 공정을 수행하는데 적합한 플라즈마 에칭 반응로(302)의 일 실시예에 대한 개략적인 횡단면도이다. 본 발명을 수행하는데 적합한 그와 같은 하나의 플라즈마 에칭 반응로는 ENABLER(등록상표)이다. 기판(110)은 다른 장비 제작자로부터의 장비를 포함한, 다른 에칭 반응로로 처리될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반응로(302)는 처리 챔버(310)를 포함한다. 처리 챔버(310)는 드로틀 밸브(327)를 통해 진공 펌프(336)에 연결되는 고 진공 용기이다. 처리 챔버(310)는 전도성 챔버 벽(330)을 포함한다. 챔버 벽(330)의 온도는 벽(330) 내부 및/또는 주위에 위치되는 액체 함유 도관(도시 않음)을 사용하여 제어된다. 챔버 벽(330)은 전기 접지(334)에 연결된다. 라이너(331)가 벽(330)의 내측 표면을 덮도록 챔버(310) 내에 배열된다.
처리 챔버(310)도 지지 받침대(316) 및 가스 분배기를 포함한다. 가스 분배기는 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버의 천정 또는 벽 내에, 또는 샤워헤드(332) 내에 배열된다. 지지 받침대(316)는 이격된 관계로 샤워헤드(332) 사이에 배열된다. 지지 받침대(316)는 처리 중에 기판(110)을 유지하기 위한 정전 척(326)을 포함할 수 있다. 정척 척(326)으로의 파워는 DC 파워 소오스(320)에 의해 제어된다.
지지 받침대(316)는 동조 회로(324)를 통해 RF 주파수 바이어스 파워 소오스(332)에 연결된다. 바이어스 파워 소오스(322)는 일반적으로 약 50 ㎑ 내지 약 60 ㎒의 가변 주파수와 약 0 내지 5000 와트의 바이어스 파워를 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다. 선택적으로, 바이어스 파워 소오스(322)는 DC 또는 펄스형 DC 소오스일 수 있다.
지지 받침대(316) 상에 지지되는 기판(110)의 온도는 지지 받침대(316)의 온도를 조절함으로써 적어도 부분적으로 제어된다. 일 실시예에서, 지지 받침대(316)는 냉각제를 유동시키기 위해 내부에 형성되는 (도시 않은)채널을 포함한다. 또한, 가스 소오스(348)로부터 제공되는 헬륨 가스와 같은 배면 가스 피트(fit)가 정전 척(326)의 표면 내에 형성된 (도시 않은)홈과 기판(110)의 배면 사이에 배열된 채널 내측에 제공된다. 배면 헬륨 가스는 받침대(316)와 기판(110) 사이에 효율적인 열 전달을 제공한다. 정전 척(326)도 처리 중에 정전 척(326)을 가열하기 위해 정전 척 몸체 내에 저항 가열기(도시 않음)를 포함한다.
샤워헤드(332)는 처리 챔버(310)의 리드(313)에 장착된다. 가스 패널(338)은 샤워헤드(332)와 리드(313) 사이에 형성된 받침대(도시 않음)에 유체 연결된다. 샤워헤드(332)는 가스 패널(338)로부터 받침대로 제공된 가스가 처리 챔버(310)로 진입될 수 있게 하는 복수의 구멍을 포함한다. 샤워헤드(332) 내의 구멍은 다양한 가스가 상이한 체적 유동 속도로 챔버(310) 내측으로 방출될 수 있게 하도록 상이한 영역 내에 배열될 수 있다.
샤워헤드(332) 및/또는 샤워헤드 근처에 위치된 상부 전극(328)는 임피던스 변환기(319)를 통해 RF 소오스 파워(318)에 연결된다. RF 소오스 파워(318)는 일반적으로 약 160 ㎒의 가변 주파수와 약 0 내지 5,000 와트의 소오스 파워를 갖는 RF 시그널을 생성할 수 있다.
반응로(302)도 챔버 리드(313) 근처에, 챔버 벽(330)의 외측에 위치되는 하나 또는 그보다 많은 자석 또는 코일 부품(312)을 포함할 수 있다. 코일 부품들(312)로의 파워는 DC 파워 소오스 또는 저 주파수 AC 파워 소오스(354)에 의해 제어된다.
기판 처리 중에, 챔버(310) 내측의 가스 압력은 가스 패널(338) 및 드로틀 밸브(327)를 사용하여 제어된다. 일 실시예에서, 챔버(310) 내측의 가스 압력은 약 0.1 내지 999 mTorr로 유지된다. 기판(110)은 약 10 내지 약 500 ℃ 범위의 온도로 유지될 수 있다.
중앙 처리 유닛(CPU)(334), 메모리(342) 및 지원 회로(346)를 포함하는 제어기(340)는 본 발명의 처리 공정들에 대한 제어를 용이하게 하기 위해 반응로(302)의 다양한 구성 요소에 연결된다. 메모리(342)는 반응로(302) 또는 CPU(344)에 근접 또는 원거리에 위치되는 랜덤 어세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 다른 형태의 디지털 저장기와 같은 어떤 컴퓨터 판독가능한 매체일 수 있다. 지원 회로(346)는 통상적인 방식으로 CPU(344)를 지원하기 위해 CPU(344)에 연결된다. 이들 회로는 캐쉬, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로 및 시스템 등을 포함한다. 메모리(342) 내에 저장된 소프트웨어 루틴 또는 일련의 프로그램 명령어들은 CPU(344)에 의해 실행될 때, 반응로(302)가 본 발명의 에칭 공정을 수행할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 다양한 형태의 플라즈마 반응로의 하나의 예시적인 구성만을 도시한다. 예를 들어, 상이한 형태의 소오스 파워 및 바이어스 소오스가 상이한 커플링 기구를 사용하여 플라즈마 챔버 내측에 연결될 수 있다. 소오스 파워와 바이어스 파워를 사용하는 것에 의해 플라즈마에 대한 플라즈마 밀도와 기판의 바이어스 전압의 독립적인 제어를 가능하게 한다. 몇몇 적용예에서, 소오스 파워는 필요하지 않을 수 있으며 플라즈마는 단지 바이어스 파워에 의해서만 유지된다. 플라즈마 밀도는 저 주파수(예를 들어, 0.1 내지 0.5 ㎐) AC 전류 소오스 또는 DC 전류 소오스에 의해 구동되는 전자석을 사용하여 진공 챔버에 가해지는 자기장에 의해 강화될 수 있다. 다른 적용예에서, 플라즈마는 기판이 위치된 챔버와 상이한 챔버 내에서 생성될 수 있으며(예를 들어, 원격 플라즈마 소오스), 플라즈마는 계속해서 본 기술분야에 공지된 기술들을 사용하여 챔버 내측으로 안내된다.
도 4는 본 발명을 실시하는데 적합한 폴리머 제거 챔버(100) 및 기판 처리 챔버(302)의 일 실시예를 포함하는 예시적인 처리 시스템(400)의 개략적인 평면도이다. 일 실시예에서, 미국 캘리포니아 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 사용가능한 CENTURA(등록 상표) 통합 처리 시스템일 수 있다. (다른 제작자로부터 시스템을 포함한)다른 처리 시스템도 본 발명의 이득을 취할 수 있다고 이해해야 한다.
시스템(400)은 진공 유지 처리 플랫폼(404), 팩토리 인터페이스(402) 및 시스템 제어기(444)를 포함한다. 플랫폼(404)은 복수의 처리 챔버(100,302,420,432,450) 및 진공 기판 이송 챔버(436)에 연결되는 적어도 하나의 로드록 챔버(422)를 포함한다. 하나의 로드록 챔버(422)가 도 4에 도시되어 있다. 폴리머 제거 챔버(100)는 종래의 시스템에서 로드록 챔버가 통상적으로 점유하는 위치에 위치될 수 있음으로써, 원래 처리 챔버의 폐기 또는 주된 변경 없이 현존 툴을 사용할 수 있다. 팩토리 인터페이스(402)는 로드록 챔버(422)에 의해 이송 챔버(436)에 연결된다. 일 실시예에서, 복수의 처리 챔버는 전술한 바와 같은 적어도 하나의 폴리머 제거 챔버(100) 및 도 3의 하나 또는 그보다 많은 기판 처리 반응로(302)를 포함한다.
일 실시예에서, 팩토리 인터페이스(402)는 기판(110)의 이송을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 도킹 스테이션(408)과 적어도 하나의 팩토리 인터페이스 로봇(414)를 포함한다. 도킹 스테이션(408)은 하나 또는 그보다 많은 FOUP(front opening unified pod)를 수용할 수 있도록 구성된다. 두 개의 FOUP(406a,406b)가 도 4의 실시예에 도시되어 있다. 로봇(414)의 한 단부에 배열되는 블레이드(416)를 갖는 팩토리 인터페이스 로봇(414)은 로드록 챔버(422)를 통한 처리를 위해 팩토리 인터페이스(402)로부터 처리 플랫폼(404)으로 기판(110)을 이송하도록 구성된다. 선택적으로, 하나 또는 그보다 많은 계측 스테이션(418)이 팩토리 인터페이스(402)의 터미널(426)에 연결되어 FOUP(406a,406b)로부터 기판의 측정을 용이하게 한다.
로드록 챔버(422)는 팩토리 인터페이스(402)에 연결되는 제 1 포트 및 이송 챔버(436)에 연결되는 제 2 포트를 가진다. 로드록 챔버(422)는 로드록 챔버(422)를 펌핑 및 배기시키는 압력 제어 시스템(도시 않음)에 연결되어서 이송 챔버(436)의 진공 환경과 팩토리 인터페이스(402)의 실질적인 주위(예를 들어, 대기) 환경 사이로 기판의 통과를 용이하게 한다.
이송 챔버(436)는 내부에 배열되는 진공 로봇(430)을 가진다. 진공 로봇(430)은 로드록 챔버(422)와 처리 챔버(100,302,420,432,450) 사이로 기판(110)을 이송할 수 있는 블레이드(434)를 가진다.
일 실시예에서, 에칭 챔버(302)는 내부의 기판(110)을 에칭하기 위해 할로겐 함유 가스, 탄소 함유 가스, 실리콘 불소 가스, 질소 함유 가스와 같은 반응성 가스를 사용할 수 있다. 반응성 가스의 예에는 CF4, C4F6, C4F8, CHF3, C2F6, C5F8, CH2F2, SiF4, SiCl4, Br2, NF3, N2, CO, CO2, HBr, Cl2 등이 포함된다. 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 가스도 에칭 챔버로 공급될 수 있다. 에칭 공정 중에 에칭될 수 있는 기판(110) 상에 배열되는 재료 층은 저 유전체 상수 층, 배리어 층, 실리콘 함유 층, 금속 층, 및 유전체 층을 포함한다. 에칭될 재료 층의 예에는 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 사용가능한 블랙 다이아몬드(등록 상표) 필름과 같은 실리콘 카바이드 옥사이드(SiOC), 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 사용가능한 블록(등록 상표)과 같은 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 카바이드 니트라이드(SiCN), CVD 옥사이드, SiO2, 폴리실리콘, TEOS, 비정질 실리콘, USG, 실리콘 니트라이드(SiN), 붕소 도프된 또는 인 도프된 실리콘 필름 등이 포함된다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 카바이드 옥사이드 층(SiOC)인 예시적인 실시예에서, CF4, C4F6, O2 및 아르곤 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 실리콘 카바이드 옥사이드 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. CO, CO2도 선택적으로 공급될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 옥사이드 층(SiO2)인 예시적인 실시예에서, C4F8, C2F6, C4F6, CF4, 및 CHF3 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 실리콘 옥사이드 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 카바이드 층(SiC) 및 실리콘 카바이드 니트라이드 층(SiCN)인 또 다른 예시적인 실시예에서, CH2F2, N2, 및 Ar 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 실리콘 카바이드 층(SiC) 및 실리콘 카바이드 니트라이드 층(SiCN)을 에칭하는데 사용될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 니트라이드 층(SiN)인 또 다른 예시적인 실시예에서, CH2F2, CHF3, N2, 및 Ar 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 실리콘 니트라이드 층(SiN)을 에칭하는데 사용될 수 있다.
시스템 제어기(444)가 처리 시스템(400)에 연결된다. 시스템 제어기(444)는 시스템(400)의 처리 챔버(100,302,420,432, 450)의 직접 제어, 또는 이와는 달리 시스템(400)의 처리 챔버(100,302,420,432, 450)와 관련된 컴퓨터(또는 제어기)를 제어함으로써 시스템(400)의 작동을 제어한다. 작동시, 시스템 제어기(444)는 시스템(400)의 성능을 최적화하기 위해 각각의 챔버 및 시스템으로부터 데이터 수집 및 피드백할 수 있다.
시스템 제어기(444)는 일반적으로, 중앙 처리 유닛(CPU), 메모리(440), 및 지원 회로(442)를 포함한다. CPU(438)는 산업적 세팅에 사용될 수 있는 임의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중의 하나 일 수 있다. 지원 회로(442)는 CPU(438)에 통상적으로 연결되며 캐쉬, 클록 회로, 입/출력 회로, 파워 서플라이 등을 포함할 수 있다. CPU(438)에 의해 실행될 때, 도 5를 참조하여 이후에 설명되는 폴리머 잔류물을 제거하기 위한 방법(500)과 같은 소프트웨어 루틴이 CPU(438)를 특정 용도의 컴퓨터(제어기)로 변형시킨다. 소프트웨어 루틴도 시스템(400)으로부터 원격 위치되는 제 2 제어기(도시 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라 기판으로부터 폴리머 제거 공정을 위한 방법(500)의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다. 상기 방법(500)은 시스템(400) 또는 다른 적합한 툴 상에서 실행될 수 있다. 상기 방법(500)은 다른 제작자로부터 시스템을 포함한 다른 적합한 처리 시스템, 또는 폴리머 제거 챔버 및 에칭 챔버가 별도의 툴로서 형성된 설비들에서 수행될 수 있다.
상기 방법(500)은 처리 시스템(400) 내에서 처리될 상부에 배열되는 층을 갖는 기판(110)을 제공함으로써 블록(502)이 시작된다. 기판(110)은 상부에서 필름 처리가 수행되는 어떤 기판 또는 재료 표면일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(110)은 구조물을 형성하는데 사용되는 상부에 형성된 하나의 재료 층 또는 재료 층들을 가질 수 있다. 기판 상에 배열될 수 있는 재료 층은 SiOC, SiO2, 또는 SiCN과 같은 유전체 층, SiC 또는 SiN 층을 포함한다. 상기 기판(110)은 이와는 달리, 피쳐 또는 구조물을 기판(110)으로의 전사를 용이하게 하는 에칭 마스크로서의 포토레지스트를 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 기판은 이중 다마신 구조물 등과 같은 상이한 패턴 및/또는 피쳐들을 형성하는데 사용되는 다층, 예를 들어 필름 스택을 가질 수 있다. 구조물(110)은 결정질 실리콘(예를 들어, Si <100> 또는 Si <111>), 실리콘 옥사이드, 스트레인(strained) 실리콘, 실리콘 게르마늄, 도프된 또는 언도프된 폴리실리콘, 도프된 또는 언도프된 실리콘 웨이퍼 및 절연체(SOI) 상의 패턴화된 또는 비패턴화된 웨이퍼 실리콘, 카본 도프된 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 도프된 실리콘, 게르마늄, 비화 갈륨, 유리, 사파이어, 실리콘 상에 배열된 금속 층 등과 같은 재료일 수 있다. 기판은 200 mm 또는 300 mm와 같은 다양한 치수뿐만 아니라 직사각형 또는 정사각형 패널의 형상을 가질 수 있다.
블록(504)에서, 기판(110)은 기판(110) 상에 배열된 재료 층을 에칭하기 위해 FOUP(406a,406b) 중 하나로부터 시스템(400) 내에 배열된 에칭 반응로(302)로 이송된다. 본 발명에서 설명된 공정이 에칭 공정이지만, 증착, 열 어닐링, 임플란트 등과 같은 상이한 적용예 하에서도 처리될 수 있다고 이해해야 한다. 일 실시예에서, 기판(110) 상에 배열된 재료 층은 CF4, C4F6, C4F8, CHF3, C2F6, C5F8, CH2F2, CO, CO2 등과 같은 탄소 또는 불화 탄소 함유 재료를 포함하는 가스 혼합물에 의해 에칭된다. 이와는 달리, 기판(110)은 CF4, C4F6, C4F8, CHF3, C2F6, C5F8, CH2F2, SiF4, SiCl4, NF3 등과 같은 할로겐 함유 가스에 의해 에칭될 수 있다. N2, Ar, He, CO, CO2, O2 중의 하나 또는 그보다 많은 것과 같은 캐리어 가스가 에칭 공정 중에 에칭 반응로(302)로 공급될 수도 있다. 기판(110) 상에 배열된 재료 층이 실리콘 카바이드 옥사이드 층(SiOC)인 예시적인 실시예에서, CF4, C4F6, O2 및 아르곤 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 상기 재료 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 옥사이드 층(SiO2)인 예시적인 실시예에서, C4F8, C2F6, CHF3, CF4, 및 C4F6 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 상기 재료 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 카바이드 층(SiC) 및/또는 실리콘 카바이드 니트라이드 층(SiCN)인 또 다른 예시적인 실시예에서, CH2F2, N2, 및 Ar 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 상기 재료 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. 기판 상에 배열된 재료 층이 실리콘 니트라이드 층(SiN)인 또 다른 예시적인 실시예에서, CH2F2, CHF3, N2, 및 Ar 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물이 상기 재료 층을 에칭하는데 사용될 수 있다. 탄소, 불화 탄소 함유 재료 및 할로겐 함유 가스와 같은 반응 가스의 유동 속도는 약 0 sccm 내지 약 200 sccm과 같은 약 0 sccm 내지 약 500 sccm 범위의 유동 속도로 제어될 수 있다. 에칭 공정용 플라즈마 파워는 약 500 와트 내지 약 1500 와트와 같은 약 200 와트 내지 약 3000 와트 범위로 유지될 수 있으며, 바이어스 파워는 약 0 와트 내지 약 300 와트 범위로 유지될 수 있다. 처리 압력은 약 10 mTorr 내지 약 100 mTorr 범위로 제어되며 기판 온도는 약 0 ℃ 내지 약 200 ℃ 범위로 유지될 수 있다.
에칭 공정 중에, 에칭 재료는 에칭 화학품 성분뿐만 아니라, 있다면 마스크 층의 성분 및 에칭 공정의 부산물과 조합됨으로써, 폴리머 잔류물을 형성한다. 폴리머 잔류물 및 에칭 부산물은 기판(110)의 기판 사면(132) 및 배면(136)을 포함하는 기판(110) 상에 증착될 수 있다. 또한, 에칭 공정 중에 사용된 포토레지스트 층의 일부분이 완전히 소모 또는 제거되지 않음으로써, 에칭 공정 후에 기판 정면(172) 상에 포토레지스트 층을 남겨 놓는다. 기판 정면(172) 상에 남아 있는 포토레지스트 층은 이후의 스트립 또는 애쉬 공정에 의해 제거되지 않으면 기판 정면(172) 상에 유기질 또는 폴리머 오염을 초래함으로써, 기판(110) 상에 형성된 소자의 성능에 악영향을 끼친다.
블록(506)에서, 처리된(예를 들어, 에칭된) 기판은 폴리머 잔류물, 있다면 포토레지스트 층 및 블록(504) 중에 생성된 기판(110)으로부터의 에칭 부산물을 제거하기 위해 폴리머 제거 챔버(100)로 이송된다. 처리 챔버(100)의 원격 플라즈마 소오스(154)는 할로겐 및/또는 질소 함유 가스와 같은 활성 반응물을 처리 챔버(100)로 공급하여 기판(110)으로부터 폴리머 잔류물, 포토레지스트 층 및 에칭 부산물의 제거를 돕는다. 수소 종(Hㆍ, H*, H+), 하이드록실 라디칼(-OH), 질소 라디칼, 및/또는 N-H 라디칼이 분해된 수소, 질소 또는 하이드록실 종이 처리 챔버(100)로 공급될 때 폴리머에 대한 높은 반응성 라디칼이므로, 상기 반응성 종들은 폴리머와 활성적으로 작용하여, 휘발성 성분을 형성하고 이들 휘발성 성분들을 처리 챔버(100)로부터 쉽게 펌핑 및 탈가스시킨다. 상기 가스 혼합물은 O2, O3, 수증기(H2O)와 같은 산소 함유 가스, H2, 수증기(H2O), NH3와 같은 수소 함유 가스, N2, N2O, NH3, NO2와 같은 질소 함유 가스 등과, 또는 질소 가스(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)과 같은 불활 가스 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 처리 챔버(100)로 공급되는 활성 반응물은 H2, 수증기(H2O), 산소(O2), 질소(N2), 및 NH3와 같은 적어도 하나의 수소 함유 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터의 원격 플라즈마 소오스에 의해 생성된다. 기판 상에 에칭될 재료 층이 실리콘 옥시카바이드 층(SiOC)인 실시예에서, 원격 플라즈마 소오스로부터 처리 챔버로 공급되는 활성 반응물은 H2O 또는 N2와 같은 수소 함유 가스를 포함한다. 기판 상에 에칭될 재료 층이 실리콘 옥사이드 층(SiO2)인 다른 실시예에서, 원격 플라즈마 소오스로부터 처리 챔버로 공급되는 활성 반응물은 NH3 또는 N2와 같은 질소 및/또는 수소 함유 가스를 포함한다. 전술한 바와 같이, 분해된 수소 라디칼 또는 수소 라디칼(-OH), 질소 라디칼, 또는 N-H 라디칼들은 높은 활성을 가지므로, 원격 플라즈마 소오스(154,206)를 제조하기 위한 재료는 수소 플라즈마 저항 재료가 되도록 선택된다. 그러한 재료의 예에는 베어 알루미늄, 이트륨 함유 재료, 팔라듐 함유 재료, 지르코늄 함유 재료, 하프늄 함유 재료, 및 니오븀 함유 재료가 포함된다. 원격 플라즈마를 제조하기 위한 재료의 더욱 적합한 예에는 도 1 및 도 2를 참조하여 전술되었다.
전술한 바와 같이, 기판 지지 조립체(126)가 수직으로 위치 및 회전될 수 있기 때문에, 기판 정면(172) 측에 존재하는 포토레지스트 재료는 폴리머 잔류물과 함께 제거될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 재료는 폴리머 제거 공정 중에 기판으로부터 벗겨진다.
기판 상에서 에칭되는 재료가 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 필름인 실시예에서, 기판 사면과 배면 폴리머를 제거하기 위해 원격 플라즈마 소오스를 통해 공급되는 가스 혼합물은 H2와 H2O를 포함한다. H2 가스는 약 1500 sccm 내지 약 2500 sccm 범위와 같은 약 500 sccm 내지 약 5000 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. H2O는 약 15 sccm 내지 약 40 sccm 범위와 같은 약 10 sccm 내지 약 200 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. 원격 플라즈마 소오스는 약 4000 와트 내지 약 10000 와트 범위와 같은 약 500 와트 내지 약 15000 와트 범위에서 플라즈마 파워를 제공할 수 있다. 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스는 플라즈마의 점화를 돕기 위해 상기 가스 혼합물과 함께 공급될 수 있다. 처리를 위한 압력은 약 2 Torr 내지 약 2.5 Torr와 같은 약 0.5 Torr 내지 약 4 Torr 범위에서 제어된다. 또한, 퍼지 가스 소오스(104)로부터 공급되는 퍼지 가스는 N2이며 약 1500 sccm 내지 약 2500 sccm와 같은 약 500 sccm 내지 약 5000 sccm 범위의 유동 속도로 제공된다.
기판 사면 및 배면 폴리머가 제거된 이후에, 기판 지지 조립체(126)는 포토레지스트 층을 제거하기 위해 원격 플라즈마 소오스로부터 기판 정면 측(172)으로 반응 종들을 쉽게 수용하도록 하부 위치로 하강될 수 있다. 포토레지스트 제거 공정 중에, 원격 플라즈마 소오스를 통해 공급되는 가스 혼합물은 H2와 H2O를 포함한다. H2 가스는 약 1500 sccm 내지 약 2500 sccm 범위와 같은 약 500 sccm 내지 약 5000 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. H2O는 약 15 sccm 내지 약 40 sccm 범위와 같은 약 10 sccm 내지 약 200 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. 원격 플라즈마 소오스는 약 4000 와트 내지 약 10000 와트 범위와 같은 약 500 와트 내지 약 15000 와트 범위에서 플라즈마 파워를 제공할 수 있다. 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스는 플라즈마의 점화를 돕기 위해 상기 가스 혼합물과 함께 공급될 수 있다. 처리를 위한 압력은 약 1.5 Torr 내지 약 3.0 Torr와 같은 약 0.5 Torr 내지 약 4 Torr 범위에서 제어된다. 포토레지스트 제거 공정 중에, 퍼지 가스 소오스(104)로부터 공급되는 퍼지 가스는 제거될 수 있다.
기판 상에서 에칭되는 재료가 실리콘 옥사이드(SiO2) 필름인 실시예에서, 기판 사면과 배면 폴리머를 제거하기 위해 원격 플라즈마 소오스를 통해 공급되는 가스 혼합물은 N2와 H2를 포함한다. N2 가스는 약 700 sccm 내지 약 1400 sccm 범위와 같은 약 200 sccm 내지 약 2000 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. H2는 약 150 sccm 내지 약 250 sccm 범위와 같은 약 50 sccm 내지 약 500 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. 원격 플라즈마 소오스는 약 4000 와트 내지 약 10000 와트 범위와 같은 약 500 와트 내지 약 15000 와트 범위에서 플라즈마 파워를 제공할 수 있다. 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스는 플라즈마의 점화를 돕기 위해 상기 가스 혼합물과 함께 공급될 수 있다. 처리를 위한 압력은 약 1 Torr 내지 약 2 Torr와 같은 약 0.5 Torr 내지 약 4 Torr 범위에서 제어된다. 또한, 퍼지 가스 소오스(104)로부터 공급되는 퍼지 가스는 N2이며 약 0 sccm 내지 약 200 sccm와 같은 약 0 sccm 내지 약 2000 sccm 범위의 유동 속도로 제공된다.
기판 사면 및 배면 폴리머가 제거된 이후에, 기판 지지 조립체(126)는 포토레지스트 층을 제거하기 위해 원격 플라즈마 소오스로부터 기판 정면 측으로 반응 종들을 쉽게 수용하도록 하부 위치로 하강될 수 있다. 포토레지스트 제거 공정 중에, 원격 플라즈마 소오스를 통해 공급되는 가스 혼합물은 O2와 N2를 포함한다. O2 가스는 약 2000 sccm과 같은 약 500 sccm 내지 약 8000 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. N2는 약 500 sccm과 같은 약 0 sccm 내지 약 4000 sccm 범위의 유동 속도로 공급된다. 원격 플라즈마 소오스는 약 4000 와트 내지 약 10000 와트 범위와 같은 약 500 와트 내지 약 15000 와트 범위에서 플라즈마 파워를 제공할 수 있다. 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스는 플라즈마의 점화를 돕기 위해 상기 가스 혼합물과 함께 공급될 수 있다. 처리를 위한 압력은 약 1.5 Torr 내지 약 3.0 Torr와 같은 약 0.5 Torr 내지 약 4 Torr 범위에서 제어된다. 포토레지스트 제거 공정 중에, 퍼지 가스 소오스(104)로부터 공급되는 퍼지 가스는 제거될 수 있다.
선택적으로, 기판(110)은 루프(507)에 나타낸 바와 같이, 진공 환경으로부터 제거 이전에 추가의 처리를 위해 시스템(400)의 처리 챔버(100,302,420,432) 중의 어느 하나의 챔버로 복귀될 수 있다.
블록(508)에서, 기판(110) 상에 수행된 공정의 완료 이후에, 기판(110)은 시스템(400)으로부터 제거된다. 기판 처리 및 폴리머 제거 공정은 필요에 따라 시스템 내에서 반복적으로 수행될 수 있음에 유의해야 한다.
이와 같이, 본 발명은 기판 상의 폴리머 잔류물 및 있다면, 포토레지스트 층을 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 방법 및 장치는 기판 배면 및 기판 사면 상에 부착된 폴리머 잔류물을 유리하게 제거한다. 폴리머 잔류물의 제거는 기판 상의 오염물을 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 이후의 처리 공정 중에 다른 처리 챔버로 오염물이 이송되는 것을 방지함으로써, 제품 수율을 개선하며 생산성 및 공정 처리 능력을 향상시킨다.
위의 설명이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예와 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이후의 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치로서,
    처리 공간을 한정하는 챔버 및 챔버 리드를 갖춘 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체, 및
    상기 처리 챔버를 관통해 형성되는 출구 포트를 통해 상기 처리 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스를 포함하며,
    상기 출구 포트는 상기 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 주변부 쪽으로 향한 개구, 그리고
    (A) 상기 기판 지지 조립체에 대해 상부에 배열된 기판을 실질적으로 전기적으로 부상시키는 상기 기판 지지 조립체의 기판 지지 표면과,
    (B) 상기 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수를 감소시키는 B-필드를 상기 출구 포트에 제공하도록 구성되는 B-필드 생성기, 및
    (C) 상기 처리 챔버 내에 배열되는 플라즈마 내의 이온을 접지시키도록 상기 기판 지지 조립체와 챔버 리드 사이에 지지되는 전도성 메쉬, 중의 하나를 포함하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소오스 내의 플라즈마에 노출되는 표면은 수소 종에 의한 환원성 열화(reductive deterioration)에 저항하는 재료로 제조되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소 저항 재료는 베어(bare) 알루미늄, 이트륨 함유 재료, 팔라듐 함유 재료, 지르코늄 함유 재료, 하프늄 함유 재료, 및 니오븀 함유 재료로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 지지 조립체의 주변 영역 상에 형성되는 스텝(step)을 더 포함하며, 상기 스텝은 상기 기판이 상기 스텝 위로 연장할 수 있는 크기를 가지는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 출구 포트는 상기 측벽 내에 위치되며 상기 원격 플라즈마 소오스로부터의 가스들을 실질적으로 수평 방향으로 지향시키며, 상기 기판 지지 조립체의 높이는 상기 출구 포트에 대해 조절가능하며, 상기 기판 지지 조립체는 상기 처리 공간 내에서 회전하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 상기 가스는 수소 함유 가스이며, 상기 수소 함유 가스는 H2, 수증기(H2O), 또는 NH3 중의 하나 이상을 포함하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소오스는 선택된 수소 저항 재료로 제조 또는 코팅되는 토로이달 처리 챔버를 포함하며, 상기 수소 저항 재료는 베어(bare) 알루미늄, 이트륨 함유 재료, 팔라듐 함유 재료, 지르코늄 함유 재료, 하프늄 함유 재료, 및 니오븀 함유 재료로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 토로이달 챔버는 수소 저항 재료로 코팅된 플라스틱으로 제조되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는데 사용되는 장치.
  9. 기판 처리 장치로서,
    로봇을 갖춘 진공 이송 챔버와,
    상기 이송 챔버에 연결되며 상기 기판 상에 배열되는, 실리콘 옥사이드와 실리콘 옥시카바이드 중의 하나 이상으로부터 선택되는 유전체 재료를 에칭하도록 구성되는 에칭 반응로, 및
    상기 이송 챔버에 연결되는 폴리머 제거 챔버를 포함하며,
    상기 로봇은 상기 폴리머 제거 챔버와 상기 에칭 반응로 사이로 기판을 이송하도록 구성되며, 상기 폴리머 제거 챔버는 반응성 종을 상기 폴리머 제거 챔버의 내측에 제공하는 원격 플라즈마 소오스를 가지며, 상기 원격 플라즈마 소오스 내의 플라즈마에 노출되는 표면은 수소 종에 의한 환원성 열화에 저항하는 재료로 제조되며, 상기 폴리머 제거 챔버는,
    (A) 상기 기판 지지 조립체에 대해 상부에 배열된 기판을 실질적으로 전기적으로 부상시키는 상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 기판 지지 조립체의 기판 지지 표면과,
    (B) 상기 기판 지지 조립체 상에 배열되는 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수를 감소시키는 B-필드를 상기 출구 포트에 제공하도록 구성되는 B-필드 생성기, 및
    (C) 상기 처리 챔버 내에 배열되는 플라즈마 내의 이온을 접지시키도록 상기 기판 지지 조립체와 챔버 리드 사이에 지지되는 전도성 메쉬, 중의 하나 이상을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  10. 기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법으로서,
    에칭 반응로 내의 기판 상에 배열되는 재료 층을 에칭하는 단계와,
    상기 에칭된 기판을 폴리머 제거 챔버로 이송하는 단계와,
    상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열되는 중앙 영역을 통해 상기 기판의 정면에 불활성 가스를 공급하는 단계, 및
    상기 폴리머 제거 챔버에 연결되는 원격 플라즈마 소오스로부터 노즐을 통해 상기 기판의 주변 영역으로 수소 함유 가스를 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 원격 플라즈마 소오스 내의 플라즈마에 노출된 표면이 수소 종에 의한 환원성 열화에 저항하는 재료로 제조되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 재료 층을 에칭하는 단계는,
    (A) 상기 재료 층을 불화 탄소 가스에 의해 에칭하는 단계, 또는
    (B) 상기 재료 층을 할로겐 함유 가스에 의해 에칭하는 단계, 중 하나 이상의 단계를 더 포함하며,
    상기 (A) 단계에서 상기 재료 층은 실리콘 옥시카바이드 층이며, 수소 함유 가스는 H2O이며,
    상기 (B) 단계에서 상기 재료 층은 실리콘 옥사이드 층이며 상기 수소 함유 가스는 NF3인,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 정면으로부터 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열된 기판 지지 조립체의 기판 지지 표면 상에 배열되는 상기 기판을 상기 기판 지지 조립체에 대해 전기적으로 부상시키는 단계를 더 포함하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 폴리머 제거 챔버 내에 배열된 기판 지지 조립체의 기판 지지 표면 상에 배열되는 상기 기판의 에지와 접촉하는 이온의 수를 감소시키는 B-필드를 노즐에 생성하는 단계를 더 포함하는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    챔버 리드와 상기 폴리머 제거 챔버의 기판 지지 조립체 사이에 배열되는 플라즈마 내의 이온을 전도성 메쉬와 접지시키는 단계를 더 포함하며, 상기 전도성 메쉬가 상기 기판 지지 조립체와 챔버 리드 사이에 지지되는,
    기판으로부터 폴리머를 제거하는 방법.
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