KR102583259B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부 공간을 가지는 챔버, 상기 내부 공간을 상부의 제1구역과 하부의 제2구역으로 구획하고, 복수의 통공이 형성된 샤워 헤드, 상기 제2구역에 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 제1구역으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 가스를 여기시켜 상기 제1구역에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스 및 상기 샤워 헤드에 결합되는 흡착 플레이트를 포함하되, 상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼을 흡착하는 재질로 제공될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 플라즈마 처리하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계, 또는 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 기판 상에 형성된 박막이나 이물을 제거하는 에칭 공정(Etching Process)을 포함할 수 있다. 에칭 공정은 플라즈마의 이온 및/또는 라디칼들이 기판 상의 박막과 충돌하거나, 박막과 반응하여 수행된다.
일반적으로 기판에는 자연 산화막을 포함한 다양한 막이 적층되어 형성된다. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 공정에서는 저마다의 적합한 선택비가 요구된다. 선택비는 기판에 형성된 막들의 식각 정도에 따라 결정된다. 기판에 형성된 막들 중 일부 막은 라디칼(또는 플라즈마)과 처리 가스가 서로 반응하여 형성된 에천트에 의해 식각될 수 있다. 또한, 기판에 형성된 막들 중 다른 일부는 라디칼에 의해 식각될 수 있다. 에천트에 의해 식각되는 대상과 라디칼에 의해 식각되는 대상이 상이하다. 이에, 기판에 적합한 선택비를 조절하기 위해 기판에 작용되는 에천트와 라디칼의 비율을 조절하는 것이 중요하다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마로부터 발생되는 자외선을 효율적으로 흡수할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판으로 작용하는 라디칼과 애천트 중 라디칼의 양을 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정에 따라 라디칼을 흡착하는 흡착 플레이트를 탈부착하고, 공정에 적합한 흡착 플레이트로 교체함으로써 기판의 선택비를 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부 공간을 가지는 챔버, 상기 내부 공간을 상부의 제1구역과 하부의 제2구역으로 구획하고, 복수의 통공이 형성된 샤워 헤드, 상기 제2구역에 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 제1구역으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 가스를 여기시켜 상기 제1구역에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스 및 상기 샤워 헤드에 결합되는 흡착 플레이트를 포함하되, 상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼을 흡착하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 샤워 헤드와 상이한 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가스는 불소 원소를 포함하고, 상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 재질은 Ni(니켈) 또는 Ti(티타늄)을 포함하고, 상기 흡착 플레이트는 상기 불소 라디칼을 흡착할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가스는 수소 이온을 더 포함하고, 상기 흡착 플레이트는 상기 가스 중 수소 이온을 흡착할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트는 상기 샤워 헤드의 상면에 접촉되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트는 상기 샤워 헤드로부터 탈착 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트에는 복수의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀은 상부에서 바라볼 때, 상기 통공과 중첩되게 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 플라즈마 소스는 상기 샤워 헤드의 상부에 배치되어 상기 제1구역을 상부의 플라즈마 형성 공간과 하부의 믹싱 공간으로 구획하고, 접지되는 이온 블로커 및 상기 이온 블로커의 상부에 배치되어 전력이 인가되는 상부 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가스 공급 유닛은 상기 플라즈마 형성 공간으로 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛 및 상기 믹싱 공간으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 플라즈마 소스는 상기 제1가스를 여기시켜 상기 플라즈마를 형성하고, 상기 이온 블로커는 상기 플라즈마 형성 공간에 형성된 상기 플라즈마에 포함되는 이온을 포획하여 상기 믹싱 공간으로 라디칼을 통과시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부 공간을 가지는 챔버, 상기 내부 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛, 고주파 전력이 인가되는 상부 전극, 상기 상부 전극 아래에 배치되며, 접지되는 이온 블로커, 상기 이온 블로커의 아래에, 그리고 상기 지지 유닛의 상부에 배치되어 복수의 통공이 형성된 샤워 헤드, 상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이의 공간으로 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛, 상기 이온 블로커와 상기 샤워 헤드 사이의 공간으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛 및 상기 샤워 헤드 상면에 제공된 흡착 플레이트를 포함하되, 상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이의 영역은 상기 제1가스로부터 플라즈마가 형성되는 플라즈마 형성 공간으로 제공되고, 상기 이온 블로커와 상기 샤워 헤드 사이의 영역은 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼과 상기 제2가스가 반응하여 에천트를 형성하는 믹싱 공간으로 제공되고, 상기 샤워 헤드 아래에는 상기 에천트에 의해 기판이 처리되는 기판 처리 영역으로 제공되고, 상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 제1가스와 제2가스에 포함되는 특정 이온, 그리고 상기 라디칼을 흡착할 수 있는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 특정 이온은 수소 이온을 포함하고, 상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 재질은 Ni(니켈) 또는 Ti(티타늄)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트는 상기 샤워 헤드로부터 탈착 가능하게 제공되고, 상기 흡착 플레이트에는 복수의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀은 상부에서 바라볼 때, 상기 통공과 중첩되게 위치하고, 상기 관통 홀의 직경은 상기 통공의 직경보다 크게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 제1막 및 상기 제1막과 상이한 제2막이 형성된 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 제1가스를 여기시켜 챔버 내 제1공간에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 포함되는 이온을 차단하여 라디칼을 상기 챔버 내 제2공간으로 유동시키되, 상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 일부 성분은 상기 제2공간 내에 제공된 흡착 플레이트의 표면에 흡착되어 제거될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 다른 일부 성분은 상기 제2공간으로 공급되는 제2가스와 반응하여 에천트를 형성하고, 상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 또 다른 일부 성분은 상기 기판이 위치하는 제3공간으로 유동할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에천트는 상기 제3공간으로 공급되어 상기 제1막과 상기 제2막 중 상기 제1막을 제거할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제3공간으로 유동된 상기 라디칼은 상기 제1막과 상기 제2막 중 상기 제2막을 제거할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 라디칼을 흡착할 수 있는 재질로 코팅될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1막은 산화막을 포함하고, 상기 제1가스는 불소를 포함하고, 상기 제2가스는 암모니아를 포함하고, 상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마로부터 발생되는 자외선을 효율적으로 흡수할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판으로 작용하는 라디칼과 애천트 중 라디칼의 양을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 공정에 따라 라디칼을 흡착하는 흡착 플레이트를 탈부착하고, 공정에 적합한 흡착 플레이트로 교체함으로써 기판의 선택비를 조절할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 샤워 헤드와 흡착 플레이트를 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치에서 제1가스를 여기시켜 플라즈마 형성 공간에 플라즈마가 형성되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치에서 믹싱 공간에 제2가스를 공급하여 에천트를 형성하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대하여 기판 처리 장치에서 믹싱 공간을 유동하는 라디칼 중 일부가 흡착 플레이트에 흡착되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 제거하는 에칭(Etching) 공정, 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정, 기판(W) 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 또는 드라이 클리닝 공정을 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 기판 처리 장치(1)에서 수행하는 플라즈마 처리 공정은 공지된 플라즈마 처리 공정으로 다양하게 변형될 수 있다. 기판 처리 장치(1)에 반입되는 기판(W)은 처리 공정이 일부 수행된 기판(W)이 반입될 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(1)에 반입되는 기판(W)은 식각 공정 또는 사진 공정 등이 수행된 기판(W)일 수 있다.
기판 처리 장치(1)는 하우징(100), 지지 유닛(200), 샤워 헤드(300), 이온 블로커(400), 상부 전극(500), 그리고 가스 공급 유닛(600)을 포함할 수 있다.
챔버(10)는 내부 공간을 가질 수 있다. 챔버(10)의 내부 공간은 후술하는 샤워 헤드(300)에 의해 상부의 제1구역(A1)과 하부의 제2구역(A2)으로 구획될 수 있다. 챔버(10)는 제1구역(A1)과 제2구역(A2)을 정의하는데 관여하는 구성들을 통칭하여 규정될 수 있다. 제1구역(A1)은 후술하는 이온 블로커(400)에 의해 상부의 플라즈마 형성 공간(A11)과 하부의 믹싱 공간(A12)으로 구획될 수 있다.
플라즈마 형성 공간(A11)은 후술하는 상부 전극(500)과 이온 블로커(400)가 서로 조합된 공간으로 정의될 수 있다. 플라즈마 형성 공간(A11)은 플라즈마(P)가 발생되는 공간으로 제공될 수 있다. 믹싱 공간(A12)은 이온 블로커(400)와 샤워 헤드(300)가 서로 조합되어 형성된 공간으로 정의될 수 있다. 믹싱 공간(A12)은 플라즈마 형성 공간(A11)에서 발생된 플라즈마(P)에 포함되는 라디칼(R)과 후술하는 제2가스(G2)가 서로 반응하여 에천트(Etchant, E)를 형성하는 공간으로 제공될 수 있다.
제2구역(A2)은 샤워 헤드(300)와 후술하는 하우징(100)이 서로 조합되어 형성된 공간으로 정의될 수 있다. 제2구역(A2)은 기판(W)이 처리되는 처리 공간(A21)으로 정의될 수 있다. 처리 공간(A21)은 기판(W)이 위치되는 공간일 수 있다. 처리 공간(A21)에서는 라디칼(R) 및/또는 에천트(E)에 의해 기판(W)이 처리될 수 있다.
하우징(100)은 처리 공간(A21)을 정의할 수 있다. 예컨대, 하우징(100)은 후술하는 샤워 헤드(300)와 서로 조합되어 처리 공간(A21)을 정의할 수 있다. 하우징(100)이 정의하는 처리 공간(A21)에는 후술하는 지지 유닛(200)이 배치된다. 하우징(100)은 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 하우징(100)은 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다.
하우징(100)의 내측벽은 플라즈마(P)에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있는 소재로 코팅될 수 있다. 예컨대, 하우징(100)의 내측벽은 세라믹과 같은 유전체 막으로 코팅될 수 있다. 하우징(100)은 접지될 수 있다. 하우징(100)에는 기판(W)이 처리 공간(A21)으로부터 반출되거나, 처리 공간(A21)으로 기판(W)이 반입되는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구(미도시)는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 차폐될 수 있다.
하우징(100)의 바닥면에는 배기 홀(110)이 형성된다. 배기 홀(110)은 배기 유닛(120)과 연결될 수 있다. 배기 유닛(120)은 처리 공간(A21)을 유동하는 파티클, 공정 부산물 등을 배출한다. 배기 유닛(120)은 처리 공간(A21)의 압력을 조절할 수 있다. 배기 유닛(120)은 배기 라인(122)과 감압 부재(124)를 포함할 수 있다. 배기 라인(122)의 일단은 배기 홀(110)과 연결되고, 배기 라인(122)의 타단은 감압 부재(124)와 연결될 수 있다. 감압 부재(124)는 펌프일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 음압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
지지 유닛(200)은 처리 공간(A21) 내부에 위치한다. 지지 유닛(200)은 처리 공간(A21)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(Electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 척킹(Chucking)할 수 있는 ESC일 수 있다. 지지 유닛(200)은 지지된 기판(W)을 가열할 수 있다.
지지 유닛(200)은 몸체(210), 정전 전극(220), 그리고 히터(230)를 포함할 수 있다. 몸체(210)는 기판(W)을 지지한다. 몸체(210)는 상면에 기판(W)을 지지하는 지지면을 가진다. 몸체(210)의 상면에는 기판(W)이 안착된다. 몸체(210)는 유전체(Dielectric substance)로 제공될 수 있다. 몸체(210)는 원판 형상의 유전판으로 제공될 수 있다. 일 예로, 몸체(210)는 세라믹 소재로 제공될 수 있다. 몸체(210)의 내부에는 후술하는 정전 전극(220)과 히터(230)가 매설될 수 있다.
정전 전극(220)은 상부에서 바라볼 때, 기판(W)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 정전 전극(220)은 히터(230)보다 상부에 배치될 수 있다. 정전 전극(220)은 제1전원(220a)과 전기적으로 연결된다. 제1전원(220a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 정전 전극(220)과 제1전원(220a) 사이에는 제1스위치(220b)가 설치된다. 정전 전극(220)은 제1스위치(220b)의 온/오프에 의해 제1전원(220a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1스위치(220b)가 온(ON) 되면, 정전 전극(220)에는 직류 전류가 인가된다. 정전 전극(220)에 전류가 인가되면, 정전 전극(220)에는 기판(W)을 척킹시킬 수 있는 정전기력에 의한 전계를 형성할 수 있다. 전계는 기판(W)에 몸체(210)를 향하는 방향으로 척킹되는 인력을 전달할 수 있다. 이에, 기판(W)은 몸체(210)에 흡착된다.
히터(230)는 기판(W)을 가열한다. 히터(230)는 몸체(210)의 상면에 지지된 기판(W)을 가열할 수 있다. 히터(230)는 몸체(210)의 온도를 상승시켜 기판(W)을 가열한다. 히터(230)는 제2전원(230a)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)와 제2전원(230a) 사이에는 제2스위치(230b)가 설치된다. 히터(230)는 제2스위치(230b)의 온/오프에 의해 제2전원(230a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(230)는 제2전원(230a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 발열한다.
발생된 열은 몸체(210)를 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 공정에 요구되는 온도로 유지될 수 있다. 또한, 히터(230)는 기판(W)이 처리되는 동안 기판(W)으로부터 분리되는 불순물(예컨대, 산화막)이 기판(W)에 재부착되는 것을 방지할 수 있도록, 몸체(210)의 온도를 높일 수 있다. 히터(230)는 텅스텐과 같은 발열체일 수 있다. 다만, 히터(230)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니고, 공지된 발열체로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
비록 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따르면 히터(230)는 나선 형상의 코일로 복수 개가 제공될 수 있다. 히터(230)는 몸체(210)의 서로 다른 영역에 각각 제공될 수 있다. 예컨대, 몸체(210)의 중앙 영역을 가열하는 히터(230)와 몸체(210)의 가장자리 영역을 가열하는 히터(230)가 각각 제공될 수 있고, 이들 히터(230)들은 서로 간에 독립적으로 발열 정도를 조절할 수 있다.
상술한 예에서는 몸체(210) 내에 히터(230)가 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 몸체(210) 내에는 히터(230)가 제공되지 않을 수도 있다.
샤워 헤드(300)는 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 후술하는 이온 블로커(400)와 처리 공간(A21) 사이에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 챔버(10)의 내부 공간을 상부의 제1구역(A1)과 하부의 제2구역(A2)으로 구획할 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(300)와 하우징(100)이 서로 조합되어 형성된 공간은 처리 공간(A21)으로 규정될 수 있다. 또한, 샤워 헤드(300)와 후술하는 이온 블로커(400)가 서로 조합되어 형성된 공간은 믹싱 공간(A12)으로 규정될 수 있다.
샤워 헤드(300)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(300)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 샤워 헤드(300)는 스테인리스 스틸의 재질로 제공될 수 있다.
샤워 헤드(300)에는 통공(302)이 형성될 수 있다. 통공(302)은 복수 개 제공될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)의 상면으로부터 하면까지 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)를 관통하여 형성될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 상부의 믹싱 공간(A12)에서 하부의 처리 공간(A21)으로 유체를 연통시킬 수 있다.
샤워 헤드(300)에는 하부 가스 주입구(310)가 형성될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 후술하는 제2가스 라인(622)과 연결될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 후술하는 흡착 플레이트(700)에 형성된 가스 홀(710)과 연통할 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 믹싱 공간(A12)을 향해 후술하는 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 믹싱 공간(A12)과 연통될 수 있으나, 처리 공간(A21)과는 연통되지 않도록 구성될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 복수의 통공(302)들 사이에 배치될 수 있다. 즉, 하부 가스 주입구(310)는 복수의 통공(302)과 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다.
가열 부재(HE)는 샤워 헤드(300)의 상부에 배치될 수 있다. 가열 부재(HE)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가지는 히터일 수 있다. 가열 부재(HE)는 믹싱 공간(A12)의 온도를 상승시킬 수 있다. 가열 부재(HE)는 열을 발생시켜 믹싱 공간(A12)의 온도를 높여 이온이 제거된 플라즈마(P)와 제2가스(G2)의 믹싱 효율을 높일 수 있다.
이온 블로커(400)는 샤워 헤드(300)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 이온 블로커(400)는 가열 부재(HE)의 상부에 배치될 수 있다. 이온 블로커(400)는 샤워 헤드(300)와 후술하는 상부 전극(500)의 사이에 배치될 수 있다. 이온 블로커(400)는 제1구역(A1)을 상부의 플라즈마 형성 공간(A11)과 하부의 믹싱 공간(A12)으로 구획할 수 있다. 예컨대, 이온 블로커(400), 샤워 헤드(300), 그리고 가열 부재(HE)가 서로 조합되어 형성된 공간은 믹싱 공간(A12)으로 규정될 수 있다. 또한, 이온 블로커(400), 후술하는 흡착 플레이트(700), 그리고 가열 부재(HE)가 서로 조합되어 형성된 공간이 믹싱 공간(A12)으로 규정될 수 있다.
이온 블로커(400)는 접지될 수 있다. 이온 블로커(400)는 후술하는 상부 전극(500)과 서로 대향 전극으로 기능할 수 있다. 이에, 이온 블로커(400)는 상부 전극(500)과 함께 플라즈마(P)를 형성하는 플라즈마 소스로 기능할 수 있다.
이온 블로커(400)에는 홀(402)이 형성될 수 있다. 홀(402)은 이온 블로커(400)의 상단과 하단을 관통할 수 있다. 플라즈마 형성 공간(A11)에 형성된 플라즈마(P)는 홀(402)을 통해 플라즈마 형성 공간(A11)으로부터 믹싱 공간(A12)으로 유동할 수 있다. 이온 블로커(400)는 홀(402)을 통과하는 플라즈마(P)에 포함된 이온(또는 전자) 그리고 라디칼(R) 중 이온과 전자를 흡수할 수 있다. 이에, 플라즈마(P)에 포함되는 성분 중 라디칼(R)만이 이온 블로커(400)를 통과할 수 있다. 이온 블로커(400)는 이온의 통과를 막는(Block) 기능을 할 수 있다.
상부 전극(500)은 판 형상을 가질 수 있다. 상부 전극(500)은 챔버(10)의 내부 공간의 상부에 위치할 수 있다. 상부 전극(500)은 이온 블로커(400)의 위에 배치될 수 있다. 상부 전극(500)은 이온 블로커(400)와 마주보게 배치될 수 있다. 상부 전극(500)과 이온 블로커(400) 사이에는 절연 소재로 제공되는 절연 부재(DR)가 배치될 수 있다. 절연 부재(DR)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다. 절연 부재(DR)는 이온 블로커(400)와 상부 전극(500)을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상부 전극(500), 절연 부재(DR), 그리고 이온 블로커(400)는 서로 조합되어 형성된 공간은 플라즈마 형성 공간(A11)으로 규정될 수 있다.
상부 전극(500)에는 전원 모듈(510)이 제공될 수 있다. 전원 모듈(510)은 상부 전극(500)에 전력을 인가할 수 있다. 전원 모듈(510)은 상부 전원(512)과 상부 전원 스위치(514)를 포함할 수 있다. 상부 전원(512)은 RF 소스로 제공될 수 있다. 상부 전원(512)은 상부 전극(500)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 상부 전극(500)과 상부 전원(512) 사이에는 임피던스 매쳐(미도시)가 제공될 수 있다. 상부 전원 스위치(514)의 온/오프에 따라 상부 전극(500)에는 고주파 전류가 인가된다. 상부 전극(500)에 고주파 전류가 인가되면, 대향 전극으로서 기능하는 이온 블로커(400)와 상부 전극(500) 사이에는 전계가 형성된다. 이에, 플라즈마 형성 공간(A11)에서 후술하는 제1가스(G1)를 여기시켜 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
상부 전극(500)에는 상부 가스 주입구(520)가 형성될 수 있다. 상부 가스 주입구(520)는 적어도 하나 이상 제공될 수 있다. 상부 가스 주입구(520)는 후술하는 제1가스 라인(612)과 연결될 수 있다. 상부 가스 주입구(520)는 플라즈마 형성 공간(A11)을 향해 제1가스(G1)를 공급할 수 있다.
가스 공급 유닛(600)은 챔버(10)의 내부 공간으로 가스를 공급한다. 예컨대, 가스 공급 유닛(600)은 플라즈마 형성 공간(A11)으로 제1가스(G1)를 공급하고, 믹싱 공간(A12)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(600)은 제1가스 공급 유닛(610)과 제2가스 공급 유닛(620)을 포함할 수 있다. 이하에서는 제1가스 공급 유닛(610)이 공급하는 가스를 제1가스(G1)라 정의하고, 제2가스 공급 유닛(620)이 공급하는 가스를 제2가스(G2)라 정의한다. 제1가스(G1)는 공정 가스로 불릴 수 있다. 제2가스(G2)는 처리 가스로 불릴 수 있다.
제1가스 공급 유닛(610)은 플라즈마 형성 공간(A11)으로 제1가스(G1)를 공급한다. 제1가스 공급 유닛(610)은 상부 전극(500)과 이온 블로커(400)의 사이 공간인 플라즈마 형성 공간(A11)으로 제1가스(G1)를 공급할 수 있다. 제1가스 공급 유닛(610)은 제1가스 라인(612)과 제1가스 공급원(614)을 포함할 수 있다.
제1가스 라인(612)은 제1가스 공급원(614)과 상부 가스 주입구(520)를 서로 연결한다. 제1가스 라인(612)의 일단은 복수 개의 상부 가스 주입구(520)와 각각 연결되고, 제1가스 라인(612)의 타단은 제1가스 공급원(614)과 연결될 수 있다.
제1가스 공급원(614)은 제1가스 라인(612)을 통해 플라즈마 형성 공간(A11)으로 제1가스(G1)를 공급한다. 제1가스(G1)는 불소(플루오린) 계열의 원소를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1가스(G1)는 삼불화질소(NF3) 또는 불소(F2) 가스일 수 있다. 선택적으로, 제1가스(G1)는 Ar, H2, 또는 He 중 어느 하나, 또는 복수를 더 포함할 수 있다. 플라즈마 형성 공간(A11)으로 공급된 제1가스(G1)는 상부 전극(500)과 이온 블로커(400)에 의해 여기될 수 있다.
제2가스 공급 유닛(620)은 믹싱 공간(A12)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(620)은 이온 블로커(400)와 샤워 헤드(300)의 사이 공간인 믹싱 공간(A12)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 예컨대, 제2가스 공급 유닛(620)은 이온 블로커(400)와 후술하는 흡착 플레이트(700)의 사이 공간인 믹싱 공간(A12)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(620)은 제2가스 라인(622)과 제2가스 공급원(624)을 포함할 수 있다.
제2가스 라인(622)은 제2가스 공급원(624)과 하부 가스 주입구(310)를 서로 연결한다. 제2가스 라인(622)의 일단은 복수 개의 하부 가스 주입구(310)와 각각 연결되고, 제2가스 라인(622)의 타단은 제2가스 공급원(624)과 연결될 수 있다.
제2가스 공급원(624)은 제2가스 라인(622)을 통해 믹싱 공간(A12)으로 제2가스(G2)를 공급한다. 제2가스(G2)는 수소 계열의 원소를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2가스(G2)는 암모니아(NH3) 가스일 수 있다. 선택적으로, 제2가스(G2)는 H2, 또는 He 등의 불활성 가스를 더 포함할 수 있다. 제2가스(G2)에 포함되는 불활성 가스는 캐리어 가스로 기능할 수 있다. 믹싱 공간(A12)으로 공급된 제2가스(G2)는 라디칼(R)과 반응하여 에천트(E)를 형성할 수 있다.
도 2는 도 1의 샤워 헤드와 흡착 플레이트를 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트에 대해 상세히 설명한다.
흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)와 결합될 수 있다. 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)의 상면에 결합될 수 있다. 흡착 플레이트(700)의 하면은 샤워 헤드(300)의 상면과 면접할 수 있다. 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)로부터 탈부착 가능하게 제공될 수 있다. 흡착 플레이트(700)는 대체로 원판 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 흡착 플레이트(700)는 얇은 두께를 가지는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 흡착 플레이트(700)는 상부에서 바라볼 때, 대체로 샤워 헤드(300)와 대응되는 형상을 가질 수 있고, 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)와 대응되는 직경을 가질 수 있다.
흡착 플레이트(700)는 코팅될 수 있다. 흡착 플레이트(700)의 표면은 특정 라디칼(R)을 흡착하는 재질로 코팅될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 형성 공간(A11)에서 발생된 플라즈마(P)에 포함되는 라디칼(R)은 흡착 플레이트(700)의 표면에 흡착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 흡착 플레이트(700)의 표면은 Ni(니켈)을 포함하는 재질로 코팅될 수 있다. 선택적으로, 흡착 플레이트(700)의 표면은 Ti(티타늄)을 포함하는 재질로 코팅될 수도 있다. 흡착 플레이트(700)의 표면에 코팅된 재질은 샤워 헤드(300)의 재질과 상이한 재질로 제공될 수 있다.
흡착 플레이트(700)는 믹싱 공간(A12)을 유동하는 자외광(UV)을 포함하는 성분을 흡수할 수 있다. 또한, 흡착 플레이트(700)는 자외광(UV)을 포함하는 성분이 믹싱 공간(A12)으로부터 처리 공간(A21)으로 유동하는 것을 차단할 수 있다. 흡착 플레이트(700)에 의해 라디칼(R)이 흡착되는 상세한 메커니즘은 후술한다.
흡착 플레이트(700)에는 가스 홀(710)과 관통 홀(720)이 형성될 수 있다. 가스 홀(710)은 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 가스 홀(710)은 흡착 플레이트를 상하 방향으로 관통할 수 있다. 가스 홀(710)은 하부 가스 주입구(310)와 연통할 수 있다. 가스 홀(710)은 흡착 플레이트(700)가 샤워 헤드(300)에 결합된 위치에서, 하부 가스 주입구(310)와 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 가스 홀(710)은 하부 가스 주입구(310)로부터 공급되는 제2가스(G2)를 믹싱 공간(A12)으로 유동시킬 수 있다.
관통 홀(720)은 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 관통 홀(720)은 복수 개 제공될 수 있다. 관통 홀(720)은 흡착 플레이트(700)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 형성될 수 있다. 관통 홀(720)은 상부에서 바라볼 때, 샤워 헤드(300)에 형성된 통공(302)과 중첩되게 위치할 수 있다. 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경보다 상대적으로 크게 제공될 수 있다. 선택적으로, 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경과 대응되게 제공될 수 있다. 믹싱 공간(A12)에서 형성된 에천트(E)는 관통 홀(720)을 통과하여 처리 공간(A21)으로 공급될 수 있다. 또한, 믹싱 공간(A12)을 유동하는 라디칼(R)은 관통 홀(720)을 통과하여 처리 공간(A21)으로 공급될 수 있다. 이에 대한 상세한 메커니즘은 후술한다.
상술한 예에서는 샤워 헤드(300)의 상면에 흡착 플레이트(700)가 결합되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)의 상하면에 각각 결합될 수 있다. 선택적으로, 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)의 하면에 결합될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서 수행될 수 있다.
이하에서 설명하는 기판 처리 방법에 사용되는 기판(W)은 제1막과 제2막을 가질 수 있다. 제1막은 실리콘 산화막(예를 들어, SiO2)일 수 있다. 또한, 제2막은 폴리 실리콘막, 질화막 등 기판(W)에 형성되는 다양한 막일 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위함이고, 기판(W)에는 다양한 막이 적층되어 형성될 수 있다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치에서 제1가스를 여기시켜 플라즈마 형성 공간에 플라즈마가 형성되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1가스 공급 유닛(610)은 제1가스(G1)를 플라즈마 형성 공간(A11)에 공급한다. 제1가스(G1)는 상부 전극(500)에 형성된 상부 가스 주입구(520)를 통해 플라즈마 형성 공간(A11)으로 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1가스(G1)는 불소를 포함할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 형성 공간(A11)에 공급되는 제1가스(G1)는 삼불화질소(NF3) 가스를 포함하는 가스일 수 있다. 또한, 플라즈마 형성 공간(A11)에는 비활성 가스가 더 공급될 수 있다. 플라즈마 형성 공간(A11)에 공급된 비활성 가스는 캐리어 가스로 기능할 수 있다.
플라즈마 형성 공간(A11)에 공급된 제1가스(G1)는 고주파 전력이 인가된 상부 전극(500)과 접지된 이온 블로커(400)에 의해 플라즈마(P)로 여기된다. 즉, 제1가스(G1)는 플라즈마(P) 상태로 전이됨에 따라 이온, 전자, 그리고 라디칼로 분해된다. 일 예로, 삼불화질소(NF3) 가스가 플라즈마(P) 상태로 전이됨에 따라, 플라즈마 형성 공간(A11)에는 F 라디칼이 형성될 수 있다.
플라즈마 형성 공간(A11)에 형성된 플라즈마(P)는 접지된 이온 블로커(400)에 형성된 홀(402)을 통해 믹싱 공간(A12)으로 유동한다. 플라즈마(P)는 홀(402)을 통과하는 과정에서 플라즈마(P)의 성분 중 이온과 전자가 흡수된다. 플라즈마(P)는 이온 블로커(400)를 통과하면서 플라즈마(P)에 포함되는 이온, 전자, 그리고 라디칼 중 라디칼만이 믹싱 공간(A12)으로 공급될 수 있다. 이에, 믹싱 공간(A12)에는 F 라디칼만이 공급될 수 있다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치에서 믹싱 공간에 제2가스를 공급하여 에천트를 형성하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4의 A부분을 확대하여 기판 처리 장치에서 믹싱 공간을 유동하는 라디칼 중 일부가 흡착 플레이트에 흡착되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 제2가스 공급 유닛(620)은 믹싱 공간(A12)에 제2가스(G2)를 공급한다. 제2가스(G2)는 샤워 헤드(300)에 형성된 하부 가스 주입구(310), 그리고 흡착 플레이트(700)에 형성된 가스 홀(710)을 따라 믹싱 공간(A12)으로 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2가스(G2)는 수소를 포함할 수 있다. 예컨대, 믹싱 공간(A12)에 공급되는 제2가스(G2)는 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 가스일 수 있다. 또한, 믹싱 공간(A12)에는 비활성 가스가 더 공급될 수 있다. 믹싱 공간(A12)에 공급된 비활성 가스는 캐리어 가스로 기능할 수 있다.
믹싱 공간(A12)에 공급된 라디칼(R) 중 일부 성분은 믹싱 공간(A12)에 공급된 제2가스(G2)와 반응할 수 있다. 예컨대, 믹싱 공간(A12)에 공급된 암모니아(NH3) 가스와 믹싱 공간(A12)을 유동하는 F 라디칼이 반응하여 에천트(E)를 형성할 수 있다. 예컨대, 에천트(E)는 NH4F(ammonium fluoride)일 수 있다. 선택적으로, 에천트(E)는 NH4F.HF(ammonium hydrogen fluoride)일 수 있다.
믹싱 공간(A12)에서 생성된 에천트(E)는 믹싱 공간(A12)으로부터 처리 공간(A21)으로 유동한다. 에천트(E)는 처리 공간(A21)에 위치하는 기판(W) 상에 작용할 수 있다. 기판(W)에 형성된 제1막과 제2막 중 제1막과 에천트(E)가 서로 작용할 수 있다. 예컨대, NH4F는 기판(W)에 형성된 실리콘 산화막(예컨대, SiO2)와 반응하여 (NH4)2SiF6의 반응물을 생성할 수 있다. 생성된 반응물은 기판(W)으로부터 제거될 수 있다. 이에, 처리 공간(A21)으로 공급된 에천트(E)는 기판(W)에 형성된 제1막에 작용하여 제1막을 기판(W)으로부터 제거할 수 있다.
또한, 믹싱 공간(A12)에 공급된 라디칼(R) 중 다른 일부 성분은 믹싱 공간(A12)의 하부에 위치하는 흡착 플레이트(700)의 표면과 접촉된다. 흡착 플레이트(700)의 표면과 접촉된 라디칼(R)은 흡착 플레이트(700)에 흡착될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(700)의 표면은 니켈(Ni)로 제공될 수 있다. 흡착 플레이트(700)의 표면에서 수소를 포함하는 비활성 가스로부터 유래된 수소 이온이 흡착되고, 수소 이온은 다시 F 라디칼과 결합될 수 있다. 이에, 흡착 플레이트(700)에 믹싱 공간(A12)을 유동하는 F 라디칼 중 일부 성분이 흡착될 수 있다. 흡착된 F 라디칼은 믹싱 공간(A12)에서 그 위치가 고정된다. 이에, 흡착 플레이트(700)에 흡착된 F 라디칼은 처리 공간(A21)으로 유동되지 못한다. 즉, 흡착 플레이트(700)가 F 라디칼을 흡착함으로써, 처리 공간(A21)에 공급되어 기판(W)에 작용하는 F 라디칼의 수를 줄일 수 있다.
믹싱 공간(A12)에 공급된 라디칼(R) 중 또 다른 일부 성분은 흡착 플레이트(700)의 표면에 흡착되지 않고, 제2가스(G2)와 반응하지 않을 수 있다. 즉, 믹싱 공간(A12)에 공급된 라디칼(R) 중 또 다른 일부 성분은 믹싱 공간(A12)으로부터 처리 공간(A21)으로 유동할 수 있다. 예컨대, 처리 공간(A21)으로 공급된 F 라디칼은 기판(W)에 형성된 제1막과 제2막 중 제2막과 반응할 수 있다. 일 예로, F 라디칼은 기판(W)에 형성된 폴리 실리콘막과 반응하여 SiF4의 반응물을 생성할 수 있다. 생성된 반응물은 기판(W)으로부터 제거될 수 있다. 이에, 처리 공간(A21)으로 공급된 라디칼은 기판(W)에 형성된 제2막에 작용하여 제2막을 기판(W)으로부터 제거할 수 있다.
일반적으로 기판(W)에는 자연 산화막을 포함한 다양한 막이 적층되어 형성될 수 있다. 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 다양한 공정에서는 저마다의 적합한 선택비가 요구된다. 선택비는 기판(W)에 형성된 막들의 식각 정도에 따라 결정된다. 기판(W)에 형성된 막들은 에천트(E)와 라디칼(R)에 의해 식각될 수 있다. 에천트(E)에 의해 식각되는 대상과 라디칼(R)에 의해 식각되는 대상이 상이하다.
이에, 본 발명의 상술한 실시예에 의하면, 플라즈마(P)에 포함되는 라디칼(R)을 흡착 플레이트(700)를 이용하여 흡착함으로써, 기판(W)에 작용하는 수를 감소시킬 수 있다. 이에, 기판(W)에 라디칼(R)이 상대적으로 적게 작용할 수 있다. 이에 반해, 믹싱 공간(A12)에서 라디칼(R)과 제2가스(G2)가 반응하여 생성된 에천트(E)가 기판(W)에 상대적으로 많이 작용할 수 있다. 이에, 기판(W) 상에 형성된 막들 중 라디칼(R)에 의해 식각되는 막(예컨대, 제2막)과 에천트(E)에 의해 식각되는 막(예컨대, 제1막)의 선택비를 수월하게 조절할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 흡착 플레이트(700)의 표면이 니켈(Ni) 재질로 코팅되어 플라즈마(P)에 포함되는 F 라디칼을 흡착하는 것을 예로 들어 설명하였다. 일 예에 따른 흡착 플레이트(700)는 샤워 헤드(300)로부터 탈착 가능하게 제공될 수 있다. 또한, 흡착 플레이트(700)의 표면의 재질은 흡착해야 되는 라디칼의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이에, 다양한 공정에서 요구하는 기판(W)의 선택비에 따라 이에 적합한 재질로 코팅된 흡착 플레이트(700)로 교체함으로써, 선택비를 원활히 조절할 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 추가적으로 설명하는 경우 외에는 상술한 기판 처리 장치의 구성과 대부분 유사하게 제공된다. 이에, 내용의 중복을 피하기 위해 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 6은 도 1의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 샤워 헤드(300)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(300)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 샤워 헤드(300)는 스테인리스 스틸의 재질로 제공될 수 있다.
샤워 헤드(300)에는 통공(302)이 형성될 수 있다. 통공(302)은 복수 개 제공될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)의 상면으로부터 하면까지 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)를 관통하여 형성될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 상부의 믹싱 공간(A12)에서 하부의 처리 공간(A21)으로 유체를 연통시킬 수 있다.
이온 블로커(400)에는 홀(402)과 중부 가스 주입구(410)가 형성될 수 있다. 홀(402)은 이온 블로커(400)의 상단과 하단을 관통할 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 중구 가스 주입구(410)는 복수 개 제공될 수 있다. 복수 개의 중부 가스 주입구(410)들은 각각 제2가스 라인(622)과 연결될 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 믹싱 공간(A12)을 향해 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 믹싱 공간(A12)과 연통할 수 있으나, 상부의 플라즈마 형성 공간(A11)과는 연통되지 않도록 구성될 수 있다.
흡착 플레이트(700)에는 관통 홀(720)이 형성될 수 있다. 관통 홀(720)은 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 관통 홀(720)은 복수 개 제공될 수 있다. 관통 홀(720)은 흡착 플레이트(700)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 형성될 수 있다. 관통 홀(720)은 상부에서 바라볼 때, 샤워 헤드(300)에 형성된 통공(302)과 중첩되게 위치할 수 있다. 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경보다 상대적으로 크게 제공될 수 있다. 선택적으로, 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경과 대응되게 제공될 수 있다.
도 7은 도 1의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 샤워 헤드(300)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(300)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 샤워 헤드(300)는 스테인리스 스틸의 재질로 제공될 수 있다.
샤워 헤드(300)에는 통공(302)이 형성될 수 있다. 통공(302)은 복수 개 제공될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)의 상면으로부터 하면까지 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 복수의 통공(302)들은 샤워 헤드(300)를 관통하여 형성될 수 있다. 복수의 통공(302)들은 상부의 믹싱 공간(A12)에서 하부의 처리 공간(A21)으로 유체를 연통시킬 수 있다.
샤워 헤드(300)에는 하부 가스 주입구(310)가 형성될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 복수 개 제공될 수 있다. 복수의 하부 가스 주입구(310)들은 후술하는 제1분기 라인(626)과 각각 연결될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 흡착 플레이트(700)에 형성된 가스 홀(710)과 연통할 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 믹싱 공간(A12)을 향해 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 믹싱 공간(A12)과 연통될 수 있으나, 처리 공간(A21)과는 연통되지 않도록 구성될 수 있다. 하부 가스 주입구(310)는 복수의 통공(302)들 사이에 배치될 수 있다. 즉, 하부 가스 주입구(310)는 복수의 통공(302)과 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다.
이온 블로커(400)에는 홀(402)과 중부 가스 주입구(410)가 형성될 수 있다. 홀(402)은 이온 블로커(400)의 상단과 하단을 관통할 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 중구 가스 주입구(410)는 복수 개 제공될 수 있다. 복수 개의 중부 가스 주입구(410)들은 후술하는 제2분기 라인(627)과 각각 연결될 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 믹싱 공간(A12)을 향해 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 중부 가스 주입구(410)는 믹싱 공간(A12)과 연통할 수 있으나, 상부의 플라즈마 형성 공간(A11)과는 연통되지 않도록 구성될 수 있다.
제2가스 공급 유닛(620)은 제2가스 라인(622)과 제2가스 공급원(624)을 포함할 수 있다. 제2가스 라인(622)은 메인 라인(625), 제1분기 라인(626), 그리고 제2분기 라인(627)으로 구성될 수 있다. 메인 라인(625)의 일단은 제2가스(G2)를 공급하는 제2가스 공급원(624)과 연결된다. 메인 라인(625)의 타단은 제1분기 라인(626)과 제2분기 라인(627)으로 분기될 수 있다. 제1분기 라인(626)은 하부 가스 주입구(310)와 연결될 수 있다. 메인 라인(625)과 제1분기 라인(626)을 거쳐 하부 가스 주입구(310)로 공급된 제2가스(G2)는 믹싱 공간(A12)으로 공급될 수 있다. 제2분기 라인(627)은 중부 가스 주입구(410)와 연결될 수 있다. 메인 라인(625)과 제2분기 라인(627)을 거쳐 중부 가스 주입구(410)로 공급된 제2가스(G2)는 믹싱 공간(A12)으로 공급될 수 있다.
흡착 플레이트(700)에는 가스 홀(710)과 관통 홀(720)이 형성될 수 있다. 가스 홀(710)은 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 가스 홀(710)은 흡착 플레이트를 상하 방향으로 관통할 수 있다. 가스 홀(710)은 하부 가스 주입구(310)와 연통할 수 있다. 가스 홀(710)은 흡착 플레이트(700)가 샤워 헤드(300)에 결합된 위치에서, 하부 가스 주입구(310)와 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 가스 홀(710)은 하부 가스 주입구(310)로부터 공급되는 제2가스(G2)를 믹싱 공간(A12)으로 유동시킬 수 있다.
관통 홀(720)은 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 관통 홀(720)은 복수 개 제공될 수 있다. 관통 홀(720)은 흡착 플레이트(700)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 형성될 수 있다. 관통 홀(720)은 상부에서 바라볼 때, 샤워 헤드(300)에 형성된 통공(302)과 중첩되게 위치할 수 있다. 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경보다 상대적으로 크게 제공될 수 있다. 선택적으로, 관통 홀(720)의 직경은 통공(302)의 직경과 대응되게 제공될 수 있다.
상술한 실시예와 달리, 하부 가스 주입구(310)는 샤워 헤드(300)의 가장자리 영역에만 형성될 수 있다. 또한, 중부 가스 주입구(410)는 이온 블로커(400)의 중앙 영역에만 형성될 수 있다.
도 6과 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 믹싱 공간(A12)에서 제2가스(G2)와 라디칼(R)이 효율적으로 반응할 수 있다. 이에, 기판(W)에 작용하는 라디칼(R)의 양보다 기판(W)에 작용하는 에천트(E)의 양을 상대적으로 증가시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 챔버
200 : 지지 유닛
300 : 샤워 헤드
400 : 이온 블로커
500 : 상부 전극
600 : 가스 공급 유닛
610 : 제1가스 공급 유닛
620 : 제2가스 공급 유닛
700 : 흡착 플레이트
P : 플라즈마
R : 라디칼
E : 에천트
A11 : 플라즈마 형성 공간
A12 : 믹싱 공간
A21 : 처리 공간
G1 : 제1가스
G2 : 제2가스

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부 공간을 가지는 챔버;
    상기 내부 공간을 상부의 제1구역과 하부의 제2구역으로 구획하고, 복수의 통공이 형성된 샤워 헤드;
    상기 제2구역에 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 제1구역으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 가스를 여기시켜 상기 제1구역에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스; 및
    상기 샤워 헤드에 결합되는 흡착 플레이트를 포함하되,
    상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼을 흡착하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트의 표면은 상기 샤워 헤드와 상이한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스는 불소 원소를 포함하고,
    상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재질은 Ni(니켈) 또는 Ti(티타늄)을 포함하고,
    상기 흡착 플레이트는 상기 불소 라디칼을 흡착하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스는 수소 이온을 더 포함하고,
    상기 흡착 플레이트는 상기 가스 중 수소 이온을 흡착하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는,
    상기 샤워 헤드의 상면에 접촉되도록 배치되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는,
    상기 샤워 헤드로부터 탈착 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트에는 복수의 관통 홀이 형성되고,
    상기 관통 홀은,
    상부에서 바라볼 때, 상기 통공과 중첩되게 위치하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 샤워 헤드의 상부에 배치되어 상기 제1구역을 상부의 플라즈마 형성 공간과 하부의 믹싱 공간으로 구획하고, 접지되는 이온 블로커; 및
    상기 이온 블로커의 상부에 배치되어 전력이 인가되는 상부 전극을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 플라즈마 형성 공간으로 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛; 및
    상기 믹싱 공간으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하고,
    상기 플라즈마 소스는 상기 제1가스를 여기시켜 상기 플라즈마를 형성하고,
    상기 이온 블로커는 상기 플라즈마 형성 공간에 형성된 상기 플라즈마에 포함되는 이온을 포획하여 상기 믹싱 공간으로 라디칼을 통과시키는 기판 처리 장치.
  11. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부 공간을 가지는 챔버;
    상기 내부 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛;
    고주파 전력이 인가되는 상부 전극;
    상기 상부 전극 아래에 배치되며, 접지되는 이온 블로커;
    상기 이온 블로커의 아래에, 그리고 상기 지지 유닛의 상부에 배치되어 복수의 통공이 형성된 샤워 헤드;
    상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이의 공간으로 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛;
    상기 이온 블로커와 상기 샤워 헤드 사이의 공간으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛; 및
    상기 샤워 헤드 상면에 제공된 흡착 플레이트를 포함하되,
    상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이의 영역은 상기 제1가스로부터 플라즈마가 형성되는 플라즈마 형성 공간으로 제공되고,
    상기 이온 블로커와 상기 샤워 헤드 사이의 영역은 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼과 상기 제2가스가 반응하여 에천트를 형성하는 믹싱 공간으로 제공되고,
    상기 샤워 헤드 아래에는 상기 에천트에 의해 기판이 처리되는 기판 처리 영역으로 제공되고,
    상기 흡착 플레이트의 표면은,
    상기 제1가스와 제2가스에 포함되는 특정 이온, 그리고 상기 라디칼을 흡착할 수 있는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 특정 이온은 수소 이온을 포함하고,
    상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 재질은 Ni(니켈) 또는 Ti(티타늄)을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는 상기 샤워 헤드로부터 탈착 가능하게 제공되고,
    상기 흡착 플레이트에는 복수의 관통 홀이 형성되고,
    상기 관통 홀은 상부에서 바라볼 때, 상기 통공과 중첩되게 위치하고,
    상기 관통 홀의 직경은 상기 통공의 직경보다 크게 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제1막 및 상기 제1막과 상이한 제2막이 형성된 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    제1가스를 여기시켜 챔버 내 제1공간에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 포함되는 이온을 차단하여 라디칼을 상기 챔버 내 제2공간으로 유동시키되,
    상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 일부 성분은 상기 제2공간 내에 제공된 흡착 플레이트의 표면에 흡착되어 제거되는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 다른 일부 성분은 상기 제2공간으로 공급되는 제2가스와 반응하여 에천트를 형성하고,
    상기 제2공간으로 공급된 상기 라디칼 중 또 다른 일부 성분은 상기 기판이 위치하는 제3공간으로 유동하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에천트는,
    상기 제3공간으로 공급되어 상기 제1막과 상기 제2막 중 상기 제1막을 제거하는 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3공간으로 유동된 상기 라디칼은 상기 제1막과 상기 제2막 중 상기 제2막을 제거하는 기판 처리 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트의 표면은,
    상기 라디칼을 흡착할 수 있는 재질로 코팅된 기판 처리 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1막은 산화막을 포함하고,
    상기 제1가스는 불소를 포함하고,
    상기 제2가스는 암모니아를 포함하고,
    상기 라디칼은 불소 라디칼을 포함하는 기판 처리 방법.
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