KR100906377B1 - 기판의 고속 박층화장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 박층화를 보다 신속하게 진행할 수 있는 고속 박층화장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 기판 고속 박층화장치는, 내부 공간에 기판이 구비된 챔버; 상기 챔버 내에 제1, 제2 및 제3 공정가스를 선택적으로 공급하는 제1, 제2 및 제3 가스공급통로; 상기 제1가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제1공정가스를 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시키며, 상기 제1라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제1원격플라즈마 발생기; 및 상기 제2가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제2공정가스를 플라즈마화시켜 제2라디칼을 발생시키며, 상기 제2라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제2원격플라즈마 발생기를 포함한다.
기판, 실리콘, 박층화, 라디칼, 가스, 원격플라즈마

Description

기판의 고속 박층화장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FAST WAFER THINNING}
본 발명은 기판의 박층화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 박층화를 보다 신속하게 진행할 수 있는 기판의 고속 박층화장치 및 그 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 기판의 박층화 기술은 디바이스의 구동성능을 향상시키기 위해 기판의 두께를 감소시키는 기술이다.
이러한 기판의 박층화 기술에는
ⅰ)후면 그라인딩공정(backside grinding) 후에 화학기계적연마공정(CMP, Chemical Mechanical Polishing)을 수행하는 방법,
ⅱ) 그라인딩공정 후에 플라즈마(대기압 상태의 플라즈마, 다이렉트 플라즈마(direct plasma), 원격 플라즈마(remote plasma) 등)를 이용하여 식각하는 방법,
ⅲ) 그라인딩 공정 후에 습식 식각하는 방법,
ⅳ) 그라인딩공정 후에 건식 연마(dry polishing)를 수행하는 방법 등이 있었다.
하지만, 이러한 종래의 기판 박층화 기술 중에서 ⅱ)의 방법은 그 박층화(thinning)의 속도가 매우 낮아 생산성이 저하되는 단점이 있었고, i) 및 ⅳ)의 방법은 45~50㎛ 이하의 두께까지 적용될 경우 기판 측에 기계적 손상의 발생이 증가하는 단점이 있었으며, 특히 ⅳ)의 방법은 45~50㎛ 이하의 두께까지 적용될 경우 고가의 정밀 패드 등을 사용하여야 함에 따라 그 제조원가가 급격하게 상승하는 단점이 있었다. 그리고 ⅲ)의 방법은 박층화공정이 진행됨에 따라 디바이스의 사이즈가 감소하면서 발생하는 응력집중 등에 의해 습식처리의 한계가 있는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 기판의 박층화 속도를 대폭 증대시킴과 더불어 그 박층화 공정 도중에 발생할 수 있는 기계적 손상 발생을 최소화할 수 있는 기판의 고속 박층화장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 고속 박층화장치는,
내부 공간에 기판이 구비된 챔버;
상기 챔버 내에 제1, 제2 및 제3 공정가스를 선택적으로 공급하는 제1, 제2 및 제3 가스공급통로;
상기 제1가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제1공정가스를 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시키며, 상기 제1라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제1원격플라즈마 발생기; 및
상기 제2가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제1공정가스를 플라즈마화시켜 제2라디칼을 발생시키며, 상기 제2라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제2원격플라즈마 발생기를 포함한다.
챔버 내에는 하나 이상의 고주파 전극이 설치되고, 상기 고주파 전극으로 고주파 전원을 선택적으로 인가하는 하나 이상의 고주파 전원이 접속된다.
제1공정가스는 불소를 함유한 불소계열 가스이고, 제1라디칼은 F 라디칼일 수 있다. 또는 제1공정가스는 질소, 산소, 아르곤 등이 조합된 가스가 혼합된 불소계열 가스이고, 제1라디칼은 F 라디칼 및 NO 라디칼이 혼합된 형태일 수도 있다.
제2공정가스는 산소 및 질소를 함께 함유한 산화질소계열의 가스이고, 상기 제2라디칼은 NO 라디칼이다.
제3공정가스는 일산화질소(NO) 가스, 또는 아르곤 가스에 의해 희석된 일산화질소 가스이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1공정가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시키며, 상기 제1라디칼을 상기 챔버 내에 주입시키면서 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1공정가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시킨 후에 상기 제1라디칼을 기판이 구비된 챔버 내에 주입시키고, 더불어 상기 챔버 내에 제3공정가스를 직접적으로 주입시키면서 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1공정가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시킨 후에 상기 제1라디칼을 기판이 구비된 챔버 내에 주입시키고, 더불어 제2공정가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 제2라디칼을 발생시킨 후에 상기 제2라디칼을 상기 챔버 내로 주입시키면서 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4실시예에 따른 기판의 고속 박층화방법은, 제1공정가스를 플라즈마화시킴으로써 발생된 제1라디칼 또는 제1 및 제2 공정가스 각각을 플라즈마화시킴으로써 발생된 제1 및 제2 라디칼을 기판이 구비된 챔버 내에 주입시킴과 더불어, 상기 챔버 내에 구비된 하나 이상의 고주파 전극 측에 고주파 전원을 선택적으로 인가함으로써 상기 챔버 내에 원격플라즈마(remote plasma) 및 다이렉트플라즈마(direct plasma)를 동시에 발생시키면서 박층화 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 불소(F) 및 NO 성분이 포함된 라디칼이 동시에 주입될 경우 실리콘 기판의 Si 와 결합하는데 Si-Si 결합을 약화시키어 SiF4 가 생성되는 반응이 활성화되고, 이러한 반응물(SiF4)은 그 제거가 매우 용이하므로 기판의 박층화 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 산화질소계열 가스가 직접 챔버 내로 주입될 경우, 실리콘 표면의 Si-Si 결합을 약화시키어 표면 반응물 생성 반응이 활성화되고 기판 물질의 제거를 용이하게 하고, 이에 의해 기판의 박층화 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고 본 발명은 각종 외부 조건이 박층화공정을 진행하기 어려운 경우일지라도 챔버 내에 고주파 전원을 인가하여 챔버 내에 원격플라즈마 및 다이렉트플라즈마를 동시에 주입함으로써, 기판의 박층화속도를 더욱 증대시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 박층화 속도를 대폭 증대시킴과 더불어 그 박층화 공정 도중에 발생할 수 있는 기계적 손상 발생을 최소화함으로써 그 생산성을 대폭 향상시킬 수 있고, 이에 의해 그 제조원가를 대폭 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판의 박층화장치를 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실리콘 기판의 박층화장치는 내부에 웨이퍼가 척킹되는 챔버(90), 챔버(90) 내로 제1 내지 제3 공정가스를 선택적으로 공급하는 제1 내지 제3가스공급통로(10, 20, 30), 챔버(90) 측에 인접한 제1가스공급통로(10) 상에 설치된 제1원격플라즈마발생기(60), 챔버(90)측에 인접한 제2가스공급통로(20) 상에 설치된 제2원격플라즈마발생기(70)를 포함한다.
챔버(90)는 그 내부 공간에 웨이퍼 척킹장치(80)가 구비되고, 이 웨이퍼 척킹장치(80)는 공정 조건에 따라 하나 또는 둘 이상의 웨이퍼를 척킹할 수 있는 다양한 종류가 적용가능하다.
제1가스공급통로(10)는 제1원격플라즈마발생기(60)를 매개로 챔버(90) 내에 제1공정가스를 공급하고, 이 제1공정가스는 F2, NF3 등과 같이 불소(F)를 함유한 가스(이하, '불소계열 가스'라 함), 이 불소계열 가스에 질소, 산소, 아르곤 등이 조합된 가스(N2/O2, N2O, NO2, Ar 등)가 혼합된 불소계열 가스 등일 수 있다. 즉, 제1공정가스는 F2, NF3 등과 같이 불소계열 가스, Ar 가스에 의해 희석된 불소계열 가스, 아르곤 가스에 의해 희석되고 질소가스(N2)와 혼합된 불소계열 가스, 아르곤 가스에 의해 희석되고 산소가스(O2)와 혼합된 불소계열 가스, 질소가스 및 산소가스가 혼합된 불소계열 가스, 질소가스ㆍ산소가스 및 아르곤 가스가 혼합된 불소계열 가스 등일 수 있다. 그리고 이 제1공정가스에는 N2O/Ar 가스 및 NO2/Ar 가스가 혼합될 수도 있을 것이다.
제1가스공급통로(10)에는 제1원격플라즈마발생기(60)가 설치되는데, 이 제1원격플라즈마발생기(60)는 챔버(90)로부터 이격되어 설치된다. 제1원격플라즈마발생기(60)는 제1가스공급통로(10)를 통해 주입된 제1공정가스를 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시키고, 이 제1라디칼은 주입구(18)를 통해 챔버(90)의 내부로 주입된다. 이때, 제1라디칼은 제1공정가스가 불소계열 가스일 경우에는 F 라디칼로 형성될 수 있고, 또한 제1공정가스가 불소계열 가스에 산소가스 및 질소가스가 조합된 것일 경우에는 F 라디칼 및 NO 라디칼이 함께 형성될 수 있다.
제2가스공급통로(20)는 제2원격플라즈마발생기(70)를 매개로 챔버(90) 내로 제2공정가스를 공급하고, 이 제2공정가스는 산소 및 질소를 함께 함유한 산화질소계열의 가스(N2O, NO2, N2/O2)이다.
제2가스공급통로(20)에는 제2원격플라즈마발생기(70)가 설치된다. 제2원격플라즈마발생기(70)는 챔버(90)로부터 이격되어 설치된다. 제2원격플라즈마발생기(70)는 제2가스공급통로(20)를 통해 주입된 제2공정가스를 플라즈마화시켜 제2라디칼을 발생시키고, 이 제2라디칼은 주입구(28)를 통해 챔버(90)의 내부로 주입된다.
제3가스공급통로(30)는 챔버(90) 내로 제3공정가스를 직접적으로 공급하고, 이 제3공정가스는 일산화질소가스(NO) 및 아르곤가스(Ar)에 의해 희석된 일산화질소가스 중에서 어느 하나일 수 있으며, 제3공정가스는 제3가스공급통로(30)의 주입구(38)를 통해 챔버(90) 내에 직접적으로 주입된다.
한편, 상술한 제1 내지 제3 가스공급통로(10, 20, 30)는 챔버(90)측의 다양한 위치에 설치될 수 있고, 각 주입구(18, 28, 38) 역시 샤워헤드구조 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1 및 제2 원격플라즈마발생기(60, 70)로는, 토로이달 타입(toroidal type)의 원격플라즈마소스(remote plasma source)로서 가스관 내에 유도자기장을 발생시키고, 이에 따른 2차 유도전류가 반응기 내부에 형성됨으로써 고밀도 플라즈마를 발생시키는 구조가 적용될 수도 있다. 하지만, 본 발명의 원격플라즈마발생기(60, 70)는 이에 한정되지 않고 마이크로웨이브(microwave)타입, 유도 결합플라즈마 타입(Inductively Coupled Plasma, ICP) 등과 같이 다양한 종류가 적용 가능할 것이다.
그리고 챔버(90) 내에는 제1 및 제2 고주파 전극(41, 51)이 설치되고, 이 고주파 전극(41, 51)에는 다양한 주파수의 고주파 전원을 선택적으로 인가하는 제1 및 제2 고주파 전원(40, 50)이 개별적으로 접속될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 기판 고속박층화방법은 도 1의 장치를 통해 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1가스공급통로(10)를 통해 제1공정가스를 공급하고, 이 제1공정가스를 제1원격플라즈마발생기(60)에 의해 플라즈마화시킴으로써 제1라디칼을 발생시키며, 이 제1라디칼을 챔버(90) 내에 주입시켜 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1공정가스로는 F2, NF3 등과 같이 불소(F)를 함유한 가스(이하, '불소계열 가스'라 함), 이 불소계열 가스에 산소, 질소, 아르곤 등이 조합된 가스(N2/O2, N2O, NO2, Ar 등)가 혼합된 불소계열 가스 등일 수 있다. 즉 제1공정가스는 불소계열 가스, F2/N2/O2, F2/N2O, F2/NO2, F2/N2/O2/Ar, F2/N2O/Ar, F2/NO2/Ar, NF3/N2/O2, NF3/N2O, NF3/NO2, NF3/N2/O2/Ar, NF3/N2O/Ar, NF3/NO2/Ar 등일 수 있고, 이에 의해 제1라디칼은 F 라디칼, 또는 F 라디칼과 NO 라디칼이 혼합된 형태일 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1가스공급통로(10)의 제1공정가스를 제1원격플라즈마발생기(60)에 의해 플라즈마시켜 제1라디칼을 발 생시킨 후에 이 제1라디칼을 챔버(90) 내에 주입시키고, 더불어 제3가스공급통로(30)의 제3공정가스를 챔버(90) 내에 직접적으로 주입시켜 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제3공정가스는 일산화질소가스(NO) 또는 아르곤가스(Ar)에 의해 희석된 일산화질소가스이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 기판 고속 박층화방법은, 제1가스공급통로(10)의 제1공정가스를 제1원격플라즈마발생기(60)에 의해 플라즈마시켜 제1라디칼을 발생시킨 후에 이 제1라디칼을 챔버(90) 내에 주입시키고, 더불어 제2가스공급통로(20)의 제2공정가스를 제2원격플라즈마발생기(70)에 의해 플라즈마시켜 제2라디칼을 발생시킨 후에 이 제2라디칼을 챔버(90) 내로 주입시켜 화학적 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제2공정가스는 산소 및 질소를 함께 함유한 산화질소계열의 가스(N2O, NO2, N2/O2)이고, 제2라디칼은 NO 라디칼이다.
이상과 같은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 기판의 고속 박층화방법은 불소(F) 및 NO 성분이 포함된 라디칼이 함께 실리콘 기판의 실리콘 성분(Si)과 결합하여 Si-Si 결합을 약화시키어 SiF4의 반응물의 생성을 촉진하고, 이러한 반응물(SiF4)은 그 제거가 매우 용이하므로 기판의 박층화 속도를 향상시킬 수 있고, 또한 산화질소계열 가스가 주입될 경우에도 실리콘 표면의 Si-Si 결합을 약화시킴으로써 SiF4의 반응물의 생성을 촉진하여 Si의 제거를 용이하게 하고, 이에 의해 기판의 박층화 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따른 기판의 고속 박층화방법은, 제1원격플라즈마발 생기(60)에 의해 발생된 제1라디칼 또는 제1 및 제2 원격플라즈마발생기(60, 70)에 의해 발생된 제1 및 제2 라디칼을 챔버(90) 내에 주입시킴과 더불어, 제1 및 제2 고주파 전원(40, 50)의 전원을 챔버(90) 내의 제1 및 제2 고주파 전극(41, 51) 쪽에 선택적으로 인가함으로써 챔버(90) 내에 원격플라즈마(remote plasma) 및 다이렉트플라즈마(direct plasma)를 동시에 발생시키면서 건식 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1 및 제2 고주파 전원(40, 50)은 각각 개별적으로 구동시켜 제1 및 제2 고주파 전극(41, 51)에 개별적으로 고주파 전원을 인가할 수도 있고, 또한 제1 및 제2 고주파 전원(40, 50)을 동시에 구동시켜 제1 및 제2 고주파 전극(41, 51)측에 고주파 전원을 동시에 인가함으로써 다이렉트플라즈마 발생과 함께 플라즈마 내의 이온을 가속시켜 기판의 박층화 속도를 보다 증대시킬 수 있다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 기판 고속박층화장치를 이용하여 본 발명의 기판 고속박층화방법을 실험한 실험예를 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 기판 고속박층화 장치를 이용하여 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 기판 박층화방법을 실험한 실험예이다. Ar 등과 같은 첨가가스를 첨가하고, NF3의 유량(flow rate)이 1500 sccm, NO+Ar 가스의 유량이 500 sccm, 공정 압력은 3 Torr, 공정온도는 상온(RT; Room Temperature), 일산화질소가스(N0) 대 산화질소 및 아르곤이 혼합된 가스(NO+Ar)의 유량비(flow ratio) Q = NO/(NO+Ar)는 다양하게 설정되고, 기판으로는 실리콘 기판(Si wafer)이 적용된 실험조건에서, 기판의 박층화속도를 나타낸 결과이다.
도 2의 실험결과를 참조하면, Q = NO/(NO+Ar)가 75 %일 때 기판의 박층화 속도는 최대가 됨을 알 수 있었다.
여기서, NO 가스에 의한 식각율의 향상은 NO 가스가 실리콘 기판(Si wafer) 표면에 Si-O-N 결합을 생성하고 그 결과 Si-Si 결합이 약해져 Si과 F와의 화학 결합을 용이하게 하여 SiF4 형성을 촉진시킴으로써 Si가 SiF4 (반응물, by-product)로 반응하기 때문이다. 이에 따라 Si 제거가 용이해진다. 하지만, 기판의 박막화 속도는 Q = NO/(NO+Ar)가 75%인 지점에서 100% 지점으로 갈수록 급격하게 저하됨을 도 2에서 확인할 수가 있다. 이는 NO 가스의 양이 너무 많으면 표면에 산소의 흡착이 너무 증가하여 오히려 F가 포함된 라디칼들과 Si의 화학반응을 방해하기 때문인 것으로 추정된다.
도 3은 도 1의 기판 박층화장치를 이용하여 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 기판 박층화방법을 실험한 다른 실험예로서, NF3의 유량이 1500 sccm, Q = NO/(NO+Ar)가 75, 100 %, 공정 압력이 3 Torr인 실험조건에서, 온도에 따른 실리콘 기판에 대한 박층화 속도를 나타내는 것이다.
Q= NO/(NO+Ar)가 75 %인 경우 온도를 증가시킬 때 마다 박층화 속도가 증가함을 알 수 있다. 하지만, Q= NO/(NO+Ar)가 100 %인 경우에는 상온에서 낮은 박층화 속도를 가지고, 온도가 증가할수록 박층화 속도가 증가함을 알 수 있으며, 이로부터 온도가 박층화 속도를 높이는데 있어 큰 변수임을 알 수 있었다.
도 4는 도 1의 기판 박층화장치를 이용하여 본 발명의 제4실시예에 따른 기 판 박층화방법을 실험한 실험예로서, F2의 유량이 1500 sccm, Q= NO/(NO+Ar)의 유량비율이 50 %, 75 %이고, 제1고주파 전원인 RF power = 1200 W이고 공정 압력이 3 Torr인 실험조건에서, 상온에서 실리콘 기판에 대한 박층화 속도를 나타내는 것이다.
도 4에서 알 수 있듯이 NO 가스를 첨가하지 않을 경우와 첨가한 경우에 기판의 박막화 속도는 약 23배 정도 차이가 남을 알 수 있다. 또 고주파 전원(13.56 MHz)을 인가한 경우 박층화 속도가 증가한 것을 알 수 있고, Q = NO/(NO+Ar)가 75 %인 경우 제1고주파 전원을 인가함으로써 기판의 박층화 속도를 더욱더 증대시킬 수 있음을 알 수 있다. 이로부터 고주파 전원도 박층화 속도를 증대시키는데 중요한 변수라고 볼 수 있다.
도 5는 도 1의 기판 박층화장치를 이용하여 본 발명의 제1 내지 제4실시예에 따른 기판 박층화방법을 실험한 실험예로서, F2의 유량이 1500 sccm, Q= NO/(NO+Ar)가 50 %, 제1고주파 전원인 RF power = 1200 W, 공정 압력이 3 Torr, 전체 플라즈마 인가시간(total plasma-on time)이 2분인 실험조건에서, 상온에서 기판의 박층화 깊이를 나타낸 것이다.
도 5에서 연속적으로 2분간 플라즈마를 챔버 내에 주입하면 그 박층화 깊이가 30㎛이고, 플라즈마 오프 타임(plasma-off time, 플라즈마를 인가하지 않는 시간)을 주어 1분간 나누어서 총 2번을 박층화하면 그 박층화의 깊이는 40㎛으로 증대됨을 알 수 있다. 이는 연속적으로 박층화공정을 수행할 때 NO가스가 시간이 지 날수록 표면에 잔류하게 되어 박층화 반응을 방해하기 때문이다. 오히려 플라즈마 오프 타임(plasma-off time)을 주어 각각 1분간 총 2번을 박층화할 경우 플라즈마 오프 타임 때 펌핑하여 표면에 잔류하는 NO 가스를 제거해 주면 그 박층화의 깊이를 더 증가시킬 수 있다. 그리고 플라즈마 오프 타임을 부여한 상태에서 고주파 전원을 인가하는 경우에 그 박층화의 깊이가 더욱 증가함을 알 수 있었다. 또 고주파전원으로 반응가스(F2, NO) 넣기 전에 Ar 가스로 표면 처리를 해주면 Si-Si 결합이 약해져 보다 더 큰 박층화 깊이를 가지는 것을 볼 수 있었다.
이상과 같은 본 발명은 실리콘 기판의 박층화에 대한 속도 및 깊이에 관해 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 종류의 기판 내지 박막을 식각 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기판의 고속 박층화장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 고속 박층화방법을 실험한 실험예에 따른, 기판의 박층화속도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 고속 박층화방법을 실험한 실험예에 따른, 온도에 따른 기판의 박층화속도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 고속 박층화방법을 실험한 실험예에 따른, 상온에서 기판의 박층화속도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제4실시예에 따른 고속 박층화방법을 실험한 실험예에 따른, 상온에서 기판의 박층화 깊이를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
10, 20, 30: 제1 내지 제3가스공급통로
40, 50: 제1 및 제2 고주파 전원
60, 70: 제1 및 제2 플라즈마발생기
90: 챔버

Claims (17)

  1. 챔버 내에 구비된 기판에 대해 F 라디칼과 함께, NO 라디칼 및 NO 가스중 어느 하나 또는 둘 모두를 주입하여 기판을 박층화시키는 장치로서,
    내부 공간에 기판이 구비된 챔버;
    상기 챔버 내에 제1, 제2 및 제3 공정가스를 선택적으로 공급하는 제1, 제2 및 제3 가스공급통로;
    상기 제1가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제1공정가스를 플라즈마화시켜 제1라디칼을 발생시키며, 상기 제1라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제1원격플라즈마 발생기; 및
    상기 제2가스공급통로 상에 설치되고, 상기 제2공정가스를 플라즈마화시켜 제2라디칼을 발생시키며, 상기 제2라디칼을 상기 챔버 내로 주입하는 제2원격플라즈마 발생기를 포함하고,
    상기 제1공정가스는 불소를 함유한 불소계열 가스이고, 상기 제1라디칼은 F 라디칼이고, 상기 제2공정가스는 산소 및 질소를 함께 함유한 산화질소계열의 가스이고, 상기 제2라디칼이 NO 라디칼이며, 상기 제3공정가스는 NO 가스 또는 아르곤 가스에 의해 희석된 NO 가스인 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내에 하나 이상의 고주파 전극이 설치되고, 상기 고주파 전극으로 고주파 전원을 선택적으로 인가하는 하나 이상의 고주파 전원이 접속된 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1공정가스는 질소, 산소, 아르곤 등이 조합된 가스가 혼합된 불소계열 가스이고, 상기 제1라디칼은 F 라디칼 및 NO 라디칼이 혼합된 형태인 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 챔버 내에 구비된 기판을 박층화시키는 방법에 있어서,
    질소, 산소, 아르곤이 조합된 가스가 혼합된 불소계열 가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 F 라디칼 및 NO 라디칼을 발생시키는 단계; 및
    상기 F 라디칼 및 NO 라디칼을 상기 챔버 내에 주입시켜 플라즈마 식각공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화방법.
  9. 챔버 내에 구비된 기판을 박층화시키는 방법으로서,
    불소를 함유한 불소계열 가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 F 라디칼을 발생시킨 후, 발생된 F 라디칼을 챔버 내로 주입시키는 단계; 및
    상기 챔버 내에 NO 가스 또는 아르곤 가스에 의해 희석된 NO 가스를 주입시키는 단계를 포함하는,
    F 라디칼과 NO 가스가 함께 공급되어 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화방법.
  10. 챔버 내에 구비된 기판을 박층화시키는 방법으로서,
    불소를 함유한 불소계열 가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 F 라디칼을 발생시킨 후, 발생된 F 라디칼을 챔버 내로 주입시키는 단계; 및
    산소 및 질소를 함께 함유한 산화질소계열의 가스를 원격플라즈마발생기에 의해 플라즈마화시켜 NO 라디칼을 발생시킨 후, 발생된 NO 라디칼을 챔버 내로 주입시키는 단계를 포함하는,
    F 라디칼과 NO 라디칼이 함께 공급되어 식각공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 내에 구비된 하나 이상의 고주파 전극 측에 고주파 전원을 선택적으로 인가함으로써 상기 챔버 내에 원격플라즈마 및 다이렉트플라즈마를 동시에 발생시키는 공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제8항 또는 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각 공정 수행 후 플라즈마 발생을 소정 시간 동안 멈추고, 기판 표면에 잔류하는 반응 결과물 및 NO 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 고속 박층화방법.
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