KR20210054017A - 기판 표면으로부터 이물질을 정전기적으로 제거하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
기판 표면으로부터 이물질을 정전기적으로 제거하기 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
예시적인 일 실시형태에서, 기판 표면으로부터의 입자의 제거를 보조하기 위해, 입자와 기판 표면 사이의 인력을 감소시키기 위한 혁신적인 기술이 본원에 설명된다. 보다 구체적으로, 기판 세척을 보조하기 위한 다극 척이 사용된다. 다극 척을 사용하여, 입자와 기판 사이의 인력을 감소시키고, 기판 표면 상에 존재하는 성긴 입자를 이동시킨다. 척의 전극은, 전극 바이어스 파 간의 위상 시프트를 갖는 교류(AC) 전압으로 바이어스된다. 기판 표면 상의 결과적인 전기장 파는 입자를 분극시킴으로써 입자를 성기게 하고, 기판에 걸쳐서 성긴 입자를 이동시킨다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 Rotondaro 등의 "기판 표면으로부터 이물질을 정전기적으로 제거하기 위한 장치 및 방법"이라는 명칭의 미국 특허출원 번호 제62/739,482호에 관한 것으로서 이에 대한 우선권을 청구하며, 이의 개시물은 그 전체가 본원에 참조로 명시적으로 포함된다.
본 개시물은 기판의 공정(processing)에 관한 것이다. 특히, 이는 기판 표면으로부터 이물질을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
기판의 공정 동안, 다양한 공정 단계 중의 기판 상의 원치 않는 이물질(예를 들어, 원치 않는 입자)은, 기판 상에 형성되는 다양한 구조물에서 결함의 형성을 유발할 수 있다. 예를 들어, 기판 상에 반도체 구조물을 형성하는 동안, 다양한 공정 단계(예를 들어, 이에 제한됨이 없이, 증착, 에칭, 주입, 산화 등의 공정 단계) 중의 기판 상의 입자의 존재는, 반도체 구조물에 형성되는 결함을 유발할 수 있다. 따라서, 기판 공정 흐름의 일부로서 기판으로부터 입자를 제거하는 것이 바람직하다.
기판 표면으로부터 입자를 제거하기 위해 사용되었던 다양한 형태의 물리적 및 화학적 기술이 알려져 있다. 그러나, 대부분의 이러한 기술은, 입자를 제거하기 위한 시도 동안 하부층 및 패턴이 손상될 수 있기 때문에 한계가 있다. 따라서, 입자 제거를 위한 개선된 기술이 필요하다.
예시적인 일 실시형태에서, 기판 표면으로부터의 입자의 제거를 보조하기 위해, 입자와 기판 표면 사이의 인력을 감소시키기 위한 혁신적인 기술이 본원에 설명된다. 보다 구체적으로, 기판 세척을 보조하기 위한 다극 척(multi-electrode chuck)이 사용된다. 다극 척을 사용하여, 입자와 기판 사이의 인력을 감소시키고, 기판 표면 상에 존재하는 성긴 입자(loosened particle)를 이동시킨다. 척의 전극은, 전극 바이어스 파 간의 위상 시프트를 갖는 교류(AC) 전압으로 바이어스된다. 기판 표면 상의 결과적인 전기장 파는 입자를 분극시킴으로써 입자를 성기게 하고, 기판에 걸쳐서 성긴 입자를 이동시킨다.
예시적인 일 실시형태에서, 기판 공정 시스템이 제공된다. 기판 공정 시스템은, 기판의 표면으로부터 입자를 제거하도록 구성된다. 기판 공정 시스템은, 그 위에 기판을 배치하도록 구성된 척, 및 척 내의 복수의 전극을 포함하며, 전극은 척에 걸쳐서 반복적 이격 패턴으로 제공된다. 기판 공정 시스템은, 복수의 전극에 결합된 복수의 전압을 더 포함하며, 복수의 전압은 교류 전압이고, 복수의 전압은 복수의 상이한 전압 신호를 포함하며, 복수의 상이한 전압 신호는 서로 위상 시프트된다. 복수의 상이한 전압 신호의 상이한 전압 신호가 인접한 전극에 제공되도록, 복수의 전극 및 복수의 전압의 결합이 제공되며, 복수의 상이한 전압 신호의 상이한 전압 신호는 서로 위상 시프트되고, 교번 전위 필드(alternating electric potential field)가 기판의 표면에 생성되도록, 복수의 전극 및 복수의 전압이 배치된다. 또한, 복수의 전극은, 전극의 상부와 기판의 상부 표면 사이의 높이와 ±20% 내에서 동일한 폭을 갖는다.
다른 예시적인 실시형태에서, 기판의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법이 개시된다. 방법은, 기판 공정 도구를 제공하는 단계; 기판 공정 도구 내에 척을 제공하는 단계; 척 내에 복수의 전극을 제공하는 단계; 및 척 상에 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 복수의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 제공하는 단계를 더 포함하며, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 결합시킨다. 또한, 방법은, 복수의 전극 및 복수의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 기판의 표면에 전위를 발생시키는 단계; 및 기판의 표면의 전위를 사용하여, 기판의 표면에 걸쳐서 입자를 이동시킴으로써 표면으로부터 입자를 제거하는 단계를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법이 개시된다. 방법은, 반도체 공정 도구를 제공하는 단계; 반도체 공정 도구 내에 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 척을 제공하는 단계; 및 척 내에 복수의 전극을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 제공하는 단계를 더 포함하며, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 결합시킨다. 또한, 방법은, 복수의 전극 및 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면에 전위를 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은, 반도체 웨이퍼의 표면의 전위를 사용하여, 반도체 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 입자를 이동시킴으로써 표면으로부터 입자를 제거하는 단계를 더 포함하며, 반도체 웨이퍼의 표면의 전위는, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압의 위상 시프트로 인해 반도체 웨이퍼에 걸쳐서 교번한다.
본 발명 및 이의 장점의 보다 완전한 이해는 첨부된 도면과 함께 고려되는 이하의 설명을 참조함으로써 달성될 수 있으며, 첨부된 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 특징부를 나타낸다. 그러나, 첨부된 도면은 개시된 개념의 예시적인 실시형태만을 도시하므로 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 개시된 개념에 대해 동일하게 효과적인 다른 실시형태가 허용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예의 다극 척 및 위상 시프트된 전압을 사용하는 예시적인 시스템을 도시한다.
도 1a는 위상 시프트된 전압의 그래프를 도시한다.
도 2는 기판으로부터 입자를 제거할 수 있는 작용력을 도시한다.
도 3은 일 실시예의 다극 척 및 위상 시프트된 전압을 사용하여 기판 표면에 생성된 예시적인 전위를 도시한다.
도 4는 다극 척 및 기판의 예시적인 치수를 도시한다.
도 5는 척 내의 다수의 전극의 예시적인 패턴을 도시한다.
도 6은 척 내의 다수의 전극의 다른 예시적인 패턴을 도시한다.
도 7은 다극 척을 사용하는 예시적인 기판 공정 도구를 도시한다.
도 8 및 도 9는 본원에 설명된 입자 제거 기술을 사용하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 1은 일 실시예의 다극 척 및 위상 시프트된 전압을 사용하는 예시적인 시스템을 도시한다.
도 1a는 위상 시프트된 전압의 그래프를 도시한다.
도 2는 기판으로부터 입자를 제거할 수 있는 작용력을 도시한다.
도 3은 일 실시예의 다극 척 및 위상 시프트된 전압을 사용하여 기판 표면에 생성된 예시적인 전위를 도시한다.
도 4는 다극 척 및 기판의 예시적인 치수를 도시한다.
도 5는 척 내의 다수의 전극의 예시적인 패턴을 도시한다.
도 6은 척 내의 다수의 전극의 다른 예시적인 패턴을 도시한다.
도 7은 다극 척을 사용하는 예시적인 기판 공정 도구를 도시한다.
도 8 및 도 9는 본원에 설명된 입자 제거 기술을 사용하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
예시적인 일 실시형태에서, 기판 표면으로부터의 입자의 제거를 보조하기 위해, 입자와 기판 표면 사이의 인력을 감소시키기 위한 혁신적인 기술이 본원에 설명된다. 보다 구체적으로, 기판 세척을 보조하기 위한 다극 척이 사용된다. 다극 척을 사용하여, 입자와 기판 사이의 인력을 감소시키고, 기판 표면 상에 존재하는 성긴 입자를 이동시킨다. 척의 전극은, 전극 바이어스 파 간의 위상 시프트를 갖는 교류(AC) 전압으로 바이어스된다. 기판 표면 상의 결과적인 전기장 파는 입자를 분극시킴으로써 입자를 성기게 하고, 기판에 걸쳐서 성긴 입자를 이동시킨다.
다극 척은 독립형 세척 공정의 일부로서 사용될 수 있거나, 다양한 습식 또는 건식 공정과 함께 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 전극은, 각각 120도의 위상 시프트로, 전극 간의 3개의 위상 시프트를 갖도록 구성될 수 있다. 그러나, 더 많거나 더 적은 위상 시프트가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 각각의 전극은 다른 인접한 위상 시프트된 전극과 절연될 수 있으며, 다극 척 상에 존재할 수 있는 기판과 절연될 수 있다. 기판에 걸쳐서 입자를 이동시키기 위한 정전기력의 사용은, 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같은 위상 시프트된 전극으로부터 비롯된다. 또한, 이러한 기술에 따라, 패턴 손상을 유발하지 않으면서 또는 기판의 패턴 무결성에 달리 영향을 주지 않으면서, 입자를 제거할 수 있다.
전하 변조를 사용함으로써, 다양한 공정 지점 중 어느 하나에서 기판으로부터 입자가 제거될 수 있다. 따라서, 설명된 다극 척 및 정전기 이동 기술은, (에칭 및 증착을 포함하는) 다양한 플라즈마 장비, 화학 기상 증착 장비, 세척 장비, 주입 장비 등의 일부로서 사용될 수 있다. 언급된 바와 같이, 장비는 습식 또는 건식 공정 장비를 포함할 수 있다. 또한, 본원에 설명된 기술은 기판 공정 흐름의 특정 공정 단계로 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 기판은 하나 이상의 반도체 공정 층이 그 위에 형성된 반도체 기판일 수 있다. 다른 실시형태에서, 반도체 기판은 반도체 웨이퍼이다. 언급된 바와 같이, 설명된 세척 기술은, 기판 공정 흐름의 다양한 지점 중 어느 하나에서 이물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 기술은 라인 전단 공정 단계에서 사용될 수 있거나, 라인 후단 공정 단계에서 사용될 수 있다.
도 1은 본원에 설명된 기술 중 적어도 일부를 도시하는 시스템(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(105)은 척(110) 상에 제공된다. 기판(105)은 기판 표면(107)을 갖는다. 기판 표면(107)은 입자 또는 이물질을 제거하는 것이 바람직한 표면이다. 복수의 전극(115)이 척(110)의 유전체 내에 내장될 수 있다. 전극(115)은, 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)에 연결된다. 각각의 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)는 AC 전압일 수 있다. 또한, 각각의 전압의 위상은 다른 전압과 시프트될 수 있다. 예를 들어, V1(t)(120)는 V2(t)(125)와 120도 위상 시프트될 수 있고, V2(t)(125)는 V3(t)(130)와 120도 위상 시프트될 수 있으며, V3(t)(130)는 V1(t)(120)와 120도 위상 시프트될 수 있다. 도 1a는 전압 및 시간의 함수로서, 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)의 예시적인 그래프를 도시한다. 따라서, 일 실시형태에서, 도면에 도시된 바와 같이, 적어도 3개의 위상 시프트된 전압이 제공될 수 있다. 3개의 상이한 위상 시프트된 전압의 사용은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본원에 설명된 기술은 다른 수의 위상 시프트된 전압과 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 전압 간의 위상 시프트의 양은 120도 초과 또는 미만의 위상 시프트일 수 있다. 도 1에서, 예시의 편의를 위해, 기판(105) 및 척(110)의 일부분만이 도시된다. 따라서, 기판(105) 및 척(110)은 도면에 도시된 것에 비해 연장된 경계를 가질 수 있으며, 그 다음에 나타나는 더 많은 전극(115)이 그러한 경계로 연장되도록 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 본원에 설명된 기술은 특정 유형의 척으로 제한되지 않기 때문에, 척(110)은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 척(110)은, 전극(115)이 유전체에 내장된 양극 산화 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 척(110)은, 전극(115)이 유전체에 내장된 소결 세라믹을 포함할 수 있다. 전극(115)을 전압 소스에 연결하기 위해, 다양한 유형의 배선이 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 폴리이미드 필름으로 피복된 구리 배선이 사용될 수 있다.
전극(115)에 제공된 전압은, 척(110), 기판(105) 및 기판 표면(107)에서 전압 전위를 생성한다. 이러한 전압은, 입자를 표면으로 흡인할 수 있는 작용력(예를 들어, 반데르발스 힘 및 모세관 힘)에 반작용하기 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 기판 표면(107)의 전압 전위는, 도 2에 도시된 바와 같이 기판 표면(107)에 수직인 작용력(205)과 같은, 입자(200)에 대한 작용력을 제공할 수 있다. 또한, 전압 간의 위상 시프트 및 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)의 교류 특성은, 도 2에 도시된 바와 같은 작용력(210)과 같은, 기판 표면(107)에 평행한 작용력을 또한 생성한다. 작용력(205) 및 작용력(210)은, 쿨롱 힘 및 유전이동(dielectrophoretic) 힘으로부터 비롯될 수 있다. 작용력(205) 및 작용력(210)은 기판 표면(107)에 걸친 입자(200)의 이동을 야기할 수 있으므로, 입자(200)가 기판(105)으로부터 제거될 수 있다. 입자의 전기 역학적 및 정전기적 이동은, 표면의 전압 전위의 "전기 커튼(electric curtain)" 효과로부터 비롯된다. 하전 입자의 이러한 이동은, Tatom 등의 "달의 분진 분해 효과 및 제거/예방 개념"(NASA 기술 보고서 번호 TR-792-7-207A, 1967년 6월), Masuda 등의 "정재파 전기 커튼의 이론적 특성"(일본의 전기 공학, Vol. 93, No. 1, 1973년), 및 Calle 등의 "달 탐사 임무 동안 분진 제어를 위한 정전기력 및 유전이동 힘에 의한 입자 제거"(NASA 정전기 및 표면 물리학 연구소, 2009년)에 보다 상세히 설명되어 있다.
도 3은 도 1의 구조물 상에 겹쳐 놓은 기판 표면의 전압 전위를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)의 위상 시프트는, 전압 전위 도표(300)로 나타낸 바와 같이 주어진 시간에 전압 전위를 생성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전압 전위는 시간에 따른 특정 사례로 도시된다. 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)가 교번함에 따라, 도표(300)에 도시된 바와 같은 기판 표면 전압 전위도 마찬가지로 교번하여, 예를 들어 화살표(310)로 도시된 바와 같은 방향으로, 기판 표면에 걸쳐서 이동하는 전압파를 생성한다. 이러한 전압 전위 변화는, 전술한 작용력으로 설명된 바와 같이 기판 표면에 걸쳐서 입자를 추진시키도록 돕는다.
기판 표면 상에 위치된 입자를 이동시키는 기능은 기판(105), 척(110), 및 전극(115)의 다양한 기하학적 구조의 관계에 따라 좌우되며, 이는 그러한 기하학적 구조가 표면에 걸친 작용력의 구배 및 작용력의 절대값에 영향을 주기 때문이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전극은 폭(w) 및 간격(g)을 가질 수 있다. 기판(105)은 두께(h2)를 가질 수 있으며, 전극은, 전극(115)으로부터 척 표면으로의 유전체 두께(두께(h1)로 나타낸 바와 같음)를 갖는 유전체에 내장될 수 있다. 따라서, 전극(115)으로부터 기판 표면(107)으로의 총 두께는 h= h1 + h2이다.
전극 폭 및 전극 간격이 총 두께보다 현저하게 더 작아짐에 따라(w<h 및 g<h), 기판 표면에서의 전기장의 구배는 평활해지고 너무 작아서 입자를 적절하게 이동시킬 수 없다. 반대로, 전극 폭 또는 전극 간격이 총 두께보다 현저하게 더 커지는 경우(w>h 또는 g>h), 전극 에지의 위치에 해당하는 기판 표면 상에서 강한 전기장 구배가 존재할 수 있지만, 유전이동 힘을 거의 발생시키지 않는 영역이 있을 수 있다. 또한, 간격(g)이 너무 좁아짐에 따라, 전극 간의 아크가 문제가 될 수 있다. 따라서, w 및 g 둘 모두가 두께 h에 가깝도록 하는 기하학적 구조가 바람직하다. 또한, 거의 동일한 전극 간격 및 폭을 제공함으로써, 입자를 이동시키기에 충분한 전체 기판 표면에 걸친 쿨롱 힘을 발생시킨다. 일 실시형태에서, 폭(w) 및 간격(g)은 두께(h)의 ±20% 크기이고, 다른 실시형태에서, 두께(h)의 ±15% 크기이며, 보다 바람직한 실시형태에서, 두께(h)의 ±5% 크기이다. 따라서, 예시적인 일 실시형태에서, 전극의 적어도 하나의 기하학적 특성은 기판의 크기에 따라 좌우될 수 있다. 일 실시형태에서, 전극 폭 및 전극 간격은 0.3 mm 내지 3 mm의 범위일 수 있다.
일 실시형태에서, 기판은, 웨이퍼 두께, 및 척 내의 전극 위의 유전체의 두께가 약 1000 미크론(약 1 mm)인 반도체 웨이퍼일 수 있다. 이러한 경우, 1 mm의 폭 및 1 mm의 간격을 갖는 전극이 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 3개의 위상 시프트된 전압(120도만큼 시프트됨)이 제공될 수 있다. 전압은 1 내지 500 kHz의 주파수를 가질 수 있으며, 보다 바람직한 범위로 1 내지 100 Hz의 주파수를 가질 수 있다. 전압은 2000 내지 8000 V의 범위일 수 있다. 일 실시형태에서, 전압은 100 Hz, 4000 V 전압일 수 있다. 다른 전압 주파수 및 값이 사용될 수 있으며, 다른 기하학적 구조가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 특정 적용예에 따라, 본원에 제공된 변수가 변경될 수 있다.
척 내의 전극의 구체적인 패턴은 다양한 형태로 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 척(110)(예를 들어, 원형 반도체 웨이퍼와 함께 사용하기 위한 척)의 평면도가 도시된다. 척(110)은, 척(110)에 걸쳐서 연장되는 도시된 바와 같은 평행 전극의 패턴으로 척에 내장된 일련의 평행 전극(515)을 가질 수 있다(이해 및 예시의 편의를 위해, 모든 전극이 도시되지는 않음). 전술한 바와 같이, 평행 전극(515)은 척 내에 내장될 수 있고, 평면도에서의 전극의 시각화는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된 것임을 인식할 것이다. 3개의 평행 전극(515)마다 함께 전기적으로 연결될 수 있으며(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같음), 3개의 위상 시프트된 전압(예를 들어, 120도만큼 각각 위상 시프트됨)이 평행 전극(515)에 제공된다. 이러한 실시형태에서, 평행 전극(515) 및 위상 시프트된 전압을 사용함으로써, 입자가 기판에 걸쳐서 이동하게 된다(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 전극 패턴의 경우, 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 이동). 또한 전술한 바와 같이, 더 많거나 더 적은 전압이 사용될 수 있기 때문에, 본원에 설명된 개념은 3개의 전압 및 3개의 위상 시프트의 사용으로 제한되지 않는다.
다른 실시형태에서, 전극은 동심원으로 배치된 일련의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 척(110)에 걸쳐서 원형 형태로 배치될 수 있는 전극(615)의 서브 세트를 도시한다. 도 6의 이러한 실시형태에서, 전극(615) 및 위상 시프트된 전압을 사용함으로써, 입자가 중심에서 에지 방향으로 기판에 걸쳐서 이동하게 된다. 도 5 및 도 6의 패턴은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 예시적인 원형 척과 함께 도시된 것임을 인식할 것이다. 다른 척 및 다른 전극 패턴이 사용될 수 있다. 패턴은 예를 들어, 정사각형 형상의 전극 패턴, 나선형 전극 패턴 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에 설명된 기술은 독립형 기판 세척 공정의 일부로서 사용될 수 있거나, 다른 기판 공정 단계의 일부로서 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 공정 도구는, 단지 기판으로부터 입자를 제거하기 위해 사용되는 독립형 공정 도구로서, 본원에 설명된 바와 같이 구성된 척 및 전압 소스를 구비할 수 있다. 대안적으로, 본원에 설명된 척 구성은 표준 기판 공정 도구와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 공정 도구는, 본원에 설명된 입자 제거 전압 및 구성을 제공하도록 변경된 척을 가질 수 있다. 따라서, 플라즈마 에칭 또는 플라즈마 증착 도구는, 플라즈마 공정 전에, 플라즈마 공정 동안, 또는 플라즈마 공정 후에, 본원에 설명된 바와 같은 입자 제거 전압의 사용을 포함할 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 일부 플라즈마 도구는 플라즈마 공정을 보조하기 위해, 고주파 또는 저주파 전압(예를 들어, .2 MHz 내지 150 MHz의 범위)을 상부 및/또는 하부 전극에 제공할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 다극 척에 내장된 전극의 사용은, 플라즈마 시스템에서 플라즈마를 발생시키기 위해 사용되는 상부 및/또는 하부 전극에 인가되는 다른 전압과 더불어 제공될 수 있다. 다른 실시형태에서, 본원에 설명된 척 구성은, 기판으로부터의 입자의 제거를 보조하기 위한 (습식 세척 도구를 포함하는) 습식 공정 도구와 함께 사용될 수 있다. 그러한 경우, 습식 공정 도구의 척은, 본원에 설명된 바와 같은 다극 척으로 적응될 수 있다. 본원에 설명된 작용력은 기판으로부터 입자를 제거하기 위해, 습식 공정 도구에서 발생되는 유체력과 함께 사용될 수 있다. 또한, 기판에 걸쳐서 송풍되는 공기 분사가 기판에 걸친 입자 이동을 보조할 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 바와 같이, 척을 통해 제공되는 전류력 및 정전기력은, 기판으로부터 입자를 제거하는 것을 보조하기 위해 입자에 작용하는 유일한 작용력일 필요는 없다. 다수의 다른 공정 도구도 본원에 설명된 개념을 사용할 수 있음을 인식할 것이다.
다양한 기술 중 어느 하나가 본원에 설명된 위상 시프트된 전압(예를 들어, 도 1의 3개의 상이한 전압 신호, 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130))을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 교류 전압은 다수의 상이한 형태를 가질 수 있음을 유의한다. 예를 들어, 정현파 전압, 구형파 전압, 톱니파 전압, 또는 다른 전압 형상이 사용될 수 있다. 이러한 교류 전압을 위한 전압 발생기는 기판 공정 당업계에 잘 알려져 있다. 또한, 각각의 전압은 별개의 전압 발생기에 의해 발생될 수 있거나, 위상 시프트된 전압을 공급하기 위해 제공된 위상 시프트 회로와 함께 공통의 전압 발생기가 사용될 수 있다. 본원에 설명된 기술은 특정 전압 발생기 기술로 제한되지 않으므로, 다른 기술이 사용될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 위상 시프트된 전극을 갖는 척은 다양한 공정 도구에 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 공정 도구가 도 7에 도시된다. 도 7의 실시형태는 플라즈마 공정 도구를 도시하지만, 플라즈마 공정 도구의 예시는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본원에 설명된 기술은 이러한 도구로 제한되지 않음을 인식할 것이다. 도 7의 예시적인 시스템에 도시된 바와 같이, 플라즈마 공정 시스템(700)이 제공된다. 플라즈마 공정 시스템의 예시적인 유형은 용량성 결합 플라즈마(CCP) 시스템이지만, 다른 플라즈마 시스템이 사용될 수 있다. 플라즈마 공정 시스템(700)은 공정 챔버(705)를 포함할 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 공정 챔버(705)는 압력 제어식 챔버일 수 있다. 기판(105)(일 실시예에서, 반도체 웨이퍼)은 스테이지 또는 척(110) 상에 홀딩될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상부 전극(720) 및 하부 전극(725)이 제공될 수 있다. 상부 전극(720)은 상부 무선 주파수(RF) 소스(730)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 RF 소스(730)는 상부 주파수(fU)의 상부 주파수 전압을 제공할 수 있다. 하부 전극(725)은 하부 RF 소스(740)에 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 RF 소스(740)는 하부 주파수(fL)의 하부 주파수 전압을 제공할 수 있다. 어떤 유형의 플라즈마 공정 시스템(700)이 사용되는지에 따라, 다수의 다른 구성 요소(도시되지 않음)가 플라즈마 공정 시스템(700)에 포함될 수 있거나, 도시된 구성 요소가 제외될 수 있음을 당업자라면 인식할 것이다.
예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 척(110) 내의 전극(도시되지 않음)에 결합되는 위상 시프트된 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)를 발생시키기 위해, 척 전압 소스(702)가 제공된다. 하나의 전압 소스로 도시되지만, 척 전압 소스(702)는 다수의 별개의 전압 소스일 수 있다. 대안적으로, 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)는 시스템 내의 다른 소스로부터 제공될 수 있으며, 예를 들어, 다양한 RF 소스는, 위상 시프트된 전압 V1(t)(120), V2(t)(125), 및 V3(t)(130)를 제공하도록(심지어 더 낮은 비-RF 전압을 제공하는 것을 포함함) 구성될 수도 있다.
플라즈마 공정 시스템(700)의 구성 요소는 제어 장치(770)에 연결되어 제어 장치(770)에 의해 제어될 수 있으며, 제어 장치(770)는 해당 메모리 저장 장치 및 사용자 인터페이스(모두 도시되지 않음)에 차례로 연결될 수 있다. 다양한 플라즈마 공정 작업이 사용자 인터페이스를 통해 실행될 수 있으며, 다양한 플라즈마 공정 방식 및 작업은 저장 장치에 저장될 수 있다. 따라서, 주어진 기판은 다양한 미세 가공 기술로 플라즈마 공정 챔버 내에서 처리될 수 있다. 제어 장치(770)는 플라즈마 공정 시스템(700)의 다양한 구성 요소에 연결되어, 다른 구성 요소로부터 입력을 수신할 수 있고, 다른 구성 요소에 출력을 제공할 수 있다. 제어 장치(770)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(770)는 컴퓨터일 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 장치는, 본원에 설명된 기능을 제공하도록 프로그래밍된 하나 이상의 프로그래밍 가능 집적 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 중앙 처리 장치 등), 프로그래밍 가능 논리 소자(예를 들어, 복합 프로그래밍 가능 논리 소자(CPLD), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 등), 및/또는 다른 프로그래밍 가능 집적 회로는, 규정된 플라즈마 공정 방식의 기능을 구현하기 위한 소프트웨어 또는 다른 프로그래밍 명령으로 프로그래밍될 수 있다. 소프트웨어 또는 다른 프로그래밍 명령은, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 메모리 저장 장치, 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 메모리, 재프로그래밍 가능 저장 장치, 하드 드라이브, 플로피 디스크, DVD, CD-ROM 등)에 저장될 수 있으며, 소프트웨어 또는 다른 프로그래밍 명령은 프로그래밍 가능 집적 회로에 의해 실행될 때, 프로그래밍 가능 집적 회로로 하여금, 본원에 설명된 공정, 기능, 및/또는 성능을 수행하게 한다는 점을 추가로 유의한다. 다른 변형예가 구현될 수도 있다.
작동 시에, 플라즈마 공정 장치는, 상부 RF 소스(730) 및/또는 하부 RF 소스(740)로부터 시스템에 전력을 인가하는 경우, 상부 및 하부 전극을 사용하여 공정 챔버(705)에서 플라즈마(760)를 발생시킨다. 또한, 당업계에 알려진 바와 같이, 플라즈마(760)에서 발생된 이온이 기판(105)에 흡착될 수 있다. 발생된 플라즈마는, 이에 제한됨이 없이, 플라즈마 에칭, 화학 기상 증착, 반도체 재료, 유리 재료, 및 박막 태양 전지, 다른 광전지와 같은 대형 패널, 및 평판 디스플레이를 위한 유기/무기 플레이트의 처리 등과 같은, 다양한 유형의 처리로 타겟 기판(예를 들어, 기판(105) 또는 처리될 임의의 재료)을 처리하기 위해 사용될 수 있다.
전력을 인가함으로써, 상부 전극(720)과 하부 전극(725) 사이에 고주파 전기장이 발생된다. 그 다음, 공정 챔버(705)로 이송된 공정 가스가 해리되어 플라즈마로 변환될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 설명된 예시적인 시스템은 상부 및 하부 RF 소스 둘 모두를 사용한다. 예를 들어, 예시적인 용량성 결합 플라즈마 시스템의 경우, 약 3 MHz 내지 150 MHz 범위의 고주파 전력이 상부 RF 소스(730)로부터 인가될 수 있고, 약 0.2 MHz 내지 40 MHz 범위의 저주파 전력이 하부 RF 소스로부터 인가될 수 있다. 본원에 설명된 기술은 다양한 다른 플라즈마 시스템에 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 하나의 예시적인 시스템에서, 소스들이 뒤바뀔 수 있다(하부 전극에서 고주파, 그리고 상부 전극에서 저주파). 또한, 이중 소스 시스템은 단지 예시적인 시스템으로서 도시된 것일 뿐이며, 본원에 설명된 기술은 주파수 전원이 하나의 전극에만 제공되거나, 직류(DC) 바이어스 소스가 사용되거나, 다른 시스템 구성 요소가 사용되는 등으로 다른 시스템에 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 전술한 바와 같이, 본원에 설명된 기술은 다른 유형의 플라즈마 시스템에서 구현될 수 있으며, 비-플라즈마 공정 도구에서 구현될 수도 있다.
전술한 적용예는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 다수의 다른 공정 및 적용예가 본원에 개시된 기술을 유리하게 사용할 수 있음을 인식할 것이다. 도 8 및 도 9는 본원에 설명된 공정 기술을 사용하기 위한 예시적인 방법을 도시한다. 도 8 및 도 9의 실시형태는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 추가적인 방법이 본원에 설명된 기술을 사용할 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 설명된 단계는 한정적인 것으로 의도되지 않기 때문에, 추가적인 공정 단계가 도 8 및 도 9에 도시된 방법에 추가될 수 있다. 더욱이, 상이한 순서로 수행될 수 있거나/수행될 수 있고 다양한 단계가 조합하여 또는 동시에 수행될 수 있기 때문에, 단계의 순서는 도면에 도시된 순서로 제한되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법이 개시된다. 방법은, 기판 공정 도구를 제공하고, 기판 공정 도구 내에 척을 제공하며, 척 내에 복수의 전극을 제공하고, 척 상에 기판을 제공하는 단계(805)를 포함한다. 방법은, 복수의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 제공하는 단계(810)를 더 포함하며, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 결합시킨다. 방법은, 복수의 전극 및 복수의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 기판의 표면에 전위를 발생시키는 단계(815)를 더 포함한다. 또한, 방법은, 기판의 표면의 전위를 사용하여, 기판의 표면에 걸쳐서 입자를 이동시킴으로써 표면으로부터 입자를 제거하는 단계(820)를 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법이 개시된다. 방법은, 반도체 공정 도구를 제공하고, 반도체 공정 도구 내에 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 척을 제공하며, 척 내에 복수의 전극을 제공하는 단계(905)를 포함한다. 방법은, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 제공하는 단계(910)를 더 포함하며, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 복수의 전극에 결합시킨다. 또한, 방법은, 복수의 전극 및 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면에 전위를 발생시키는 단계(915)를 포함한다. 방법은, 반도체 웨이퍼의 표면의 전위를 사용하여, 반도체 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 입자를 이동시킴으로써 표면으로부터 입자를 제거하는 단계(920)를 더 포함하며, 반도체 웨이퍼의 표면의 전위는, 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압의 위상 시프트로 인해 반도체 웨이퍼에 걸쳐서 교번한다.
본 발명의 추가적인 변형예 및 대안적인 실시형태는 본 설명을 고려하여 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 설명은 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 수행하는 방식을 당업자에게 교시하기 위한 목적이다. 본원에서 도시되고 설명된 본 발명의 형태 및 방법은 현재의 바람직한 실시형태로 간주되는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 도시되고 설명된 것들은 동등한 기술로 대체될 수 있으며, 본 발명의 이러한 설명의 이점을 얻은 후에 당업자에게 모두 명백해지는 바와 같이, 본 발명의 특정한 특징은 다른 특징의 사용과 무관하게 사용될 수 있다.
Claims (20)
- 기판 공정 시스템으로서,
상기 기판 공정 시스템은 기판의 표면으로부터 입자를 제거하도록 구성되고, 상기 기판 공정 시스템은,
그 위에 상기 기판을 배치하도록 구성된 척;
상기 척 내의 복수의 전극으로서, 상기 전극은 상기 척에 걸쳐서 반복적 이격 패턴으로 제공되는, 복수의 전극; 및
상기 복수의 전극에 결합된 복수의 전압을 포함하며,
상기 복수의 전압은 교류 전압이고, 상기 복수의 전압은 복수의 상이한 전압 신호를 포함하며, 상기 복수의 상이한 전압 신호는 서로 위상 시프트되고,
상기 복수의 전극 및 상기 복수의 전압의 결합은, 상기 복수의 상이한 전압 신호의 상이한 전압 신호가 인접한 전극에 제공되도록 제공되며,
상기 복수의 상이한 전압 신호의 상기 상이한 전압 신호는 서로 위상 시프트되고,
교번 전위 필드가 상기 기판의 상기 표면에 생성되도록, 상기 복수의 전극 및 상기 복수의 전압이 배치되며,
상기 복수의 전극은, 상기 전극의 상부와 상기 기판의 상부 표면 사이의 높이와 ±20% 내에서 동일한 폭을 갖는,
기판 공정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은, 인접한 전극이 인접한 전극 사이의 간격을 갖도록 이격되며,
상기 간격은, 상기 전극의 상기 상부와 상기 기판의 상기 상부 표면 사이의 상기 높이와 ±20% 내에서 동일한, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 반도체 웨이퍼인, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 상이한 전압 신호는, 120도의 위상 시프트를 갖는 3개의 상이한 전압 신호를 포함하는, 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 복수의 전극은, 인접한 전극이 인접한 전극 사이의 간격을 갖도록 이격되며,
상기 간격은, 상기 전극의 상기 상부와 상기 기판의 상기 상부 표면 사이의 상기 높이와 ±20% 내에서 동일한, 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 기판은 반도체 웨이퍼인, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시스템은 플라즈마 공정 시스템인, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전극은, 상기 척 내에서 정사각형 형상의 전극 패턴 또는 동심원의 나선형 패턴으로 배치되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전극은, 상기 척 내에서 평행 라인으로 배치되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전극은, 상기 척 내에서 동심원으로 배치되는, 시스템. - 기판의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법으로서,
기판 공정 도구를 제공하는 단계;
상기 기판 공정 도구 내에 척을 제공하는 단계;
상기 척 내에 복수의 전극을 제공하는 단계;
상기 척 상에 상기 기판을 제공하는 단계;
복수의 위상 시프트된 교류 전압을 상기 복수의 전극에 제공하는 단계로서, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 상기 위상 시프트된 교류 전압을 상기 복수의 전극에 결합시키는, 단계;
상기 복수의 전극 및 복수의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 상기 기판의 표면에 전위를 발생시키는 단계; 및
상기 기판의 상기 표면의 상기 전위를 사용하여, 상기 기판의 상기 표면에 걸쳐서 상기 입자를 이동시킴으로써 상기 표면으로부터 입자를 제거하는 단계를 포함하는,
기판의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 위상 시프트된 교류 전압은, 적어도 3개의 위상 시프트된 전압을 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 위상 시프트된 교류 전압은, 120도의 위상 시프트를 갖는 3개의 위상 시프트된 전압을 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서,
상기 기판의 상기 표면의 상기 전위는, 상기 복수의 위상 시프트된 교류 전압의 위상 시프트로 인해 상기 기판에 걸쳐서 교번하는, 방법. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 전극은, 상기 전극의 상부와 상기 기판의 상부 표면 사이의 높이와 ±20% 내에서 동일한 폭을 갖는, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 복수의 위상 시프트된 교류 전압은, 120도의 위상 시프트를 갖는 3개의 위상 시프트된 전압을 포함하는, 방법. - 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법으로서,
반도체 공정 도구를 제공하는 단계;
상기 반도체 공정 도구 내에 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 척을 제공하는 단계;
상기 척 내에 복수의 전극을 제공하는 단계;
적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 상기 복수의 전극에 제공하는 단계로서, 인접한 전극이 위상 시프트된 전압을 갖도록 하는 패턴으로, 상기 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 상기 복수의 전극에 결합시키는, 단계;
상기 복수의 전극 및 상기 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압을 사용함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 표면에 전위를 발생시키는 단계; 및
상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면의 상기 전위를 사용하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면에 걸쳐서 상기 입자를 이동시킴으로써 상기 표면으로부터 입자를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면의 상기 전위는, 상기 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압의 위상 시프트로 인해 상기 반도체 웨이퍼에 걸쳐서 교번하는,
반도체 웨이퍼의 표면으로부터 입자를 제거하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 적어도 3개의 위상 시프트된 교류 전압은, 120도의 위상 시프트를 갖는 3개의 위상 시프트된 전압을 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 복수의 전극의 적어도 하나의 기하학적 특성은, 상기 반도체 웨이퍼의 높이에 따라 좌우되는, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 전극의 폭은, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 높이에 따라 좌우되는, 방법.
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