KR20150065025A - 기판 처리 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
기판 처리 방법에 따르면, 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 상기 제 1 플라즈마와 상기 제 2 플라즈마를 기판으로 개별적으로 제공한다. 따라서, 적어도 2개의 리모트 플라즈마 소스들 각각이 기판을 처리하는데 최적화된 서로 다른 공정 조건들 하에서 발생된 적어도 2개의 플라즈마들을 이용해서 처리된 기판은 원하는 형상을 갖게 될 수 있다.
Description
본 발명은 기판 처리 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플라즈마를 이용해서 기판을 처리하는 방법, 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 식각 장치는 반도체 기판을 수용하는 식각 챔버, 복수개의 반응 가스들로부터 플라즈마를 발생시키는 리모트 플라즈마 소스, 및 플라즈마를 반도체 기판으로 분사하는 샤워 헤드를 포함한다.
관련 기술에 따르면, 플라즈마는 하나의 공정 조건하에서 발생된다. 예를 들어서, 하나의 압력, 온도, 파워 등을 반응 가스들에 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.
이로 인하여, 반응 가스들 각각으로부터 반도체 기판을 정확하게 식각할 수 있는 원하는 플라즈마를 발생시킬 수 있는 공정 조건들이 서로 다르기 때문에, 상기 플라즈마를 이용해서 식각된 반도체 기판 상의 패턴은 원하는 형상을 가질 수가 없다.
또한, 플라즈마 내의 이온들도 반도체 기판으로 제공되므로, 반도체 기판 상의 막이 이온들에 의해 손상될 수도 있다.
본 발명은 원하는 기판 처리 능력을 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 방법을 수행하기 위한 장치도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 상기 제 1 플라즈마와 상기 제 2 플라즈마를 기판으로 개별적으로 제공한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 플라즈마를 생성하는 단계는 제 1 공정 조건하에서 상기 제 1 플라즈마를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 2 플라즈마를 생성하는 단계는 상기 제 1 공정 조건과 다른 제 2 공정 조건하에서 상기 제 2 플라즈마를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 방법은 상기 제 1 플라즈마 내의 복수개의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 1 성분만을 추출하는 단계, 상기 제 2 플라즈마 내의 복수개의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 2 성분만을 추출하는 단계, 및 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분을 상기 기판으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 플라즈마로부터 상기 제 1 성분만을 추출하는 단계는 상기 제 1 플라즈마 내의 상기 성분들 중에서 상기 제 1 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 1 추출공으로 상기 제 1 플라즈마를 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 2 플라즈마로부터 상기 제 2 성분만을 추출하는 단계는상기 제 2 플라즈마 내의 상기 성분들 중에서 상기 제 2 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 2 추출공으로 상기 제 2 플라즈마를 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 성분은 상기 기판을 식각하기 위한 제 1 라디칼을 포함할 수 있다. 상기 제 2 성분은 상기 기판을 식각하기 위한 제 2 라디칼을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 방법은 상기 추출된 제 1 성분과 상기 추출된 제 2 성분으로부터 상기 기판을 처리하는데 사용되는 이온들을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이온들을 발생시키는 단계는 상기 추출된 제 1 및 제 2 성분들에 바이어스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 방법은 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성하는 단계, 및 상기 제 3 플라즈마를 상기 제 1 및 제 2 플라즈마와는 독립적으로 상기 기판으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 방법은 상기 제 3 플라즈마 내의 복수개의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 3 성분만을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 기판 처리 장치는 처리 챔버, 제 1 리모트 플라즈마 소스, 제 2 리모트 플라즈마 소스, 제 1 샤워 헤드 및 제 2 샤워 헤드를 포함한다. 처리 챔버는 기판을 수용한다. 제 1 리모트 플라즈마 소스는 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 2 리모트 플라즈마 소스는 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 제 1 샤워 헤드는 상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 제 1 리모트 플라즈마 소스에 연결되어, 상기 제 1 플라즈마를 상기 기판으로 분사한다. 제 2 샤워 헤드는 상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 제 2 리모트 플라즈마 소스에 연결되어, 상기 제 2 플라즈마를 상기 기판으로 분사한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 샤워 헤드는 상기 제 1 플라즈마 내의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 1 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 1 추출공을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 2 샤워 헤드는 상기 제 2 플라즈마 내의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 2 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 2 추출공을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 제 1 및 제 2 샤워 헤드들로부터 분사된 상기 제 1 및 제 2 플라즈마들에 바이어스를 인가하여 상기 분사된 상기 제 1 및 제 2 플라즈마들로부터 상기 기판을 처리하는데 사용되는 이온들을 발생시키는 바이어스 인가부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성하는 제 3 리모트 플라즈마 소스, 및 상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 제 3 리모트 플라즈마 소스에 연결되어 상기 제 3 플라즈마를 상기 기판으로 분사하는 제 3 샤워 헤드를 더 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 적어도 2개의 리모트 플라즈마 소스들 각각이 기판을 처리하는데 최적화된 서로 다른 공정 조건들 하에서 적어도 2개의 플라즈마들을 각각 발생시킨다. 따라서, 이러한 플라즈마들을 이용해서 처리된 기판은 원하는 형상을 갖게 될 수 있다. 또한, 플라즈마 내의 성분들 중에서 기판을 손상시키는 성분을 배제시키고 기판을 처리하는데 사용되는 성분만을 추출하게 되므로, 기판의 손상을 억제할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 제 1 샤워 헤드와 제 2 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 장치의 제 1 샤워 헤드, 제 2 샤워 헤드 및 제 3 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 장치의 제 1 샤워 헤드와 제 2 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 장치의 제 1 샤워 헤드, 제 2 샤워 헤드 및 제 3 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 장치의 제 1 샤워 헤드와 제 2 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 처리 챔버(110), 스테이지(120), 제 1 리모트 플라즈마 소스(130), 제 2 리모트 플라즈마 소스(132), 제 1 샤워 헤드(140), 제 2 샤워 헤드(150) 및 바이어스 인가부(170)를 포함한다.
본 실시예에서, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마 식각 장치를 포함한다. 따라서, 기판 처리 장치(100)는 반도체 기판 상에 형성된 막을 플라즈마를 이용해서 식각한다. 다른 실시예로서, 기판 처리 장치(100)는 유리 기판 상에 형성된 막을 플라즈마를 이용해서 식각할 수도 있다.
처리 챔버(110)는 반도체 기판을 수용한다. 본 실시예에서, 기판 처리 장치(100)가 플라즈마 식각 장치이므로, 처리 챔버(110)는 식각 챔버를 포함한다.
스테이지(120)는 처리 챔버(110)의 저면에 배치된다. 반도체 기판은 스테이지(120)의 상부면에 안치된다.
제 1 리모트 플라즈마 소스(130)는 처리 챔버(110)의 외부에 배치된다. 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)는 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 본 실시예에서, 기판 처리 장치(100)가 플라즈마 식각 장치이므로, 제 1 반응 가스는 식각 가스를 포함한다.
또한, 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)는 제 1 공정 조건하에서 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 1 공정 조건은 제 1 반응 가스로부터 반도체 기판 상의 막을 식각하는 제 1 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다. 따라서, 제 1 공정 조건은 제 1 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제 1 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다.
제 1 플라즈마는 복수개의 성분들을 포함한다. 복수개의 성분들 중에서 제 1 성분이 반도체 기판 상의 막을 식각하는데 주로 사용된다. 예를 들어서, 제 1 플라즈마는 제 1 라디칼(R1), 제 1 이온(I1), 전자, 자외선 등을 포함할 수 있다. 제 1 라디칼(R1)은 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다. 반면에, 제 1 이온(I1)은 반도체 기판 상의 막을 이방성으로 식각한다. 반도체 기판 상의 막을 식각하는데는 제 1 라디칼(R1)이 주로 사용된다. 제 1 이온(I1), 전자, 자외선 등은 반도체 기판 상의 막에 손상을 주게 된다. 따라서, 제 1 플라즈마로부터 제 1 이온(I1), 전자, 자외선 등은 배제시키는 것이 바람직하다.
제 2 리모트 플라즈마 소스(132)는 처리 챔버(110)의 외부에 배치된다. 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)는 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 본 실시예에서, 기판 처리 장치(100)가 플라즈마 식각 장치이므로, 제 2 반응 가스는 식각 가스를 포함한다.
또한, 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)는 제 1 공정 조건과 다른 제 2 공정 조건하에서 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 제 1 반응 가스와 제 2 반응 가스는 서로 상이하므로, 제 2 반응 가스로부터 반도체 기판 상의 막을 식각하는 제 2 플라즈마를 생성하는데 최적화된 제 2 공정 조건은 제 1 공정 조건과 상이하다. 따라서, 제 2 공정 조건은 제 2 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제 2 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다.
제 2 플라즈마는 복수개의 성분들을 포함한다. 복수개의 성분들 중에서 제 2 성분이 반도체 기판 상의 막을 식각하는데 주로 사용된다. 예를 들어서, 제 2 플라즈마는 제 2 라디칼(R2), 제 2 이온(I2), 전자, 자외선 등을 포함할 수 있다. 제 2 라디칼(R2)은 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다. 반면에, 제 2 이온(I2)은 반도체 기판 상의 막을 이방성으로 식각한다. 반도체 기판 상의 막을 식각하는데는 제 2 라디칼(R2)이 주로 사용된다. 제 2 이온(I2), 전자, 자외선 등은 반도체 기판 상의 막에 손상을 주게 된다. 따라서, 제 2 플라즈마로부터 제 2 이온(I2), 전자, 자외선 등은 배제시키는 것이 바람직하다.
제 1 샤워 헤드(140)는 처리 챔버(110)의 내부 공간의 상부에 배치된다. 제 1 샤워 헤드(140)는 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)에 연결된다. 따라서, 제 1 샤워 헤드(140)는 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)에서 발생된 제 1 플라즈마를 스테이지(120)에 안치된 반도체 기판으로 분사한다.
본 실시예에서, 제 1 샤워 헤드(140)는 복수개의 제 1 추출공(142)들을 갖는다. 또한, 제 1 추출공(142)들과 연통된 내부 통로를 갖는 분사관(144)이 제 1 샤워 헤드(140)의 하부면으로부터 연장된다. 제 1 추출공(142)들은 제 1 라디칼(R1)만을 통과시키고 제 1 이온(I1), 전자 등은 통과시키지 않는 크기를 갖는다. 따라서, 제 1 플라즈마가 제 1 추출공(142)들을 통해서 흐르게 되면, 제 1 라디칼(R1)만이 제 1 추출공(142)을 통해서 반도체 기판으로 제공된다. 반면에, 제 1 이온(I1), 전자 등은 제 1 추출공(142)을 통과하지 못하므로, 제 1 이온(I1), 전자 등은 반도체 기판으로 제공되지 않게 된다. 따라서, 반도체 기판 상의 막이 제 1 이온(I1), 전자 등에 의해 손상되는 것이 방지된다. 제 1 추출공(142)의 크기는 제 1 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제 1 추출공(142)과 분사관(144)의 내부 통로를 통해서 제 1 라디칼(R1)이 반도체 기판으로 분사되므로, 제 1 추출공(142)이 제 1 샤워 헤드(140)의 분사공에 해당된다.
제 2 샤워 헤드(150)는 처리 챔버(110)의 내부 공간의 상부에 배치된다. 제 2 샤워 헤드(150)는 제 1 샤워 헤드(140)의 하부에 배치된다. 제 2 샤워 헤드(150)는 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)에 연결된다. 따라서, 제 2 샤워 헤드(150)는 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)에서 발생된 제 2 플라즈마를 스테이지(120)에 안치된 반도체 기판으로 분사한다.
본 실시예에서, 제 2 샤워 헤드(150)는 복수개의 제 2 추출공(152)들을 갖는다. 제 2 추출공(152)들은 제 2 라디칼(R2)만을 통과시키고 제 2 이온(I2), 전자 등은 통과시키지 않는 크기를 갖는다. 따라서, 제 2 플라즈마가 제 2 추출공(152)들을 통해서 흐르게 되면, 제 2 라디칼(R2)만이 제 2 추출공(152)을 통해서 반도체 기판으로 제공된다. 반면에, 제 2 이온(I2), 전자 등은 제 2 추출공(152)을 통과하지 못하므로, 제 2 이온(I2), 전자 등은 반도체 기판으로 제공되지 않게 된다. 따라서, 반도체 기판 상의 막이 제 2 이온(I2), 전자 등에 의해 손상되는 것이 방지된다. 제 2 추출공(152)의 크기는 제 2 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제 2 추출공(152)을 통해서 제 2 라디칼(R2)이 반도체 기판으로 분사되므로, 제 2 추출공(152)이 제 2 샤워 헤드(150)의 분사공에 해당된다.
또한, 제 2 샤워 헤드(150)는 제 1 샤워 헤드(140)의 분사관(144)이 관통하는 복수개의 관통공(154)들을 갖는다. 제 1 라디칼(R1)은 분사관(144)을 통해서 반도체 기판으로 분사된다. 제 2 라디칼(R2)은 제 2 추출공(152)을 통해서 반도체 기판으로 분사된다. 이와 같이, 제 1 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)은 미리 혼합되지 않고 별도의 경로들을 통해서 개별적으로 반도체 기판으로 제공되므로, 제 1 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)을 독립적으로 제어할 수가 있게 된다. 결과적으로, 반도체 기판 상의 막에 대한 식각 공정을 정밀하게 제어할 수가 있게 된다.
부가적으로, 반도체 기판 상의 막을 이방성으로 식각할 필요가 있을 수도 있다. 이러한 경우, 기판 처리 장치(100)는 바이어스 인가부(170)를 더 포함한다. 바이어스 인가부(170)는 스테이지(120)에 전기적으로 연결된다. 바이어스 인가부(170)는 제 1 및 제 2 샤워 헤드(140, 150)들로부터 분사된 제 1 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)에 바이어스를 인가하여, 제 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)로부터 이온들을 발생시킨다. 이온들이 반도체 기판 상의 막에 적용되어, 상기 막을 이방성으로 식각한다.
도 3은 도 1의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 단계 ST200에서, 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)가 제 1 공정 조건하에서 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 1 플라즈마는 제 1 라디칼(R1), 제 1 이온(I1) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 공정 조건은 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다.
단계 ST202에서, 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)가 제 2 공정 조건하에서 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 제 2 플라즈마는 제 2 라디칼(R2), 제 2 이온(I2) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제 2 공정 조건은 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다.
단계 ST204에서, 제 1 플라즈마는 제 1 샤워 헤드(140)로 유입된다. 제 1 플라즈마가 제 1 샤워 헤드(140)의 제 1 추출공(142)으로 유입되면, 제 1 라디칼(R1)만이 제 1 추출공(142)을 통과하게 된다. 반면에, 제 1 이온(I1)은 제 1 추출공(142)을 통과하지 못한다. 따라서, 제 1 라디칼(R1)만이 분사관(144)을 통해서 스테이지(120) 상에 안치된 반도체 기판으로 분사되어, 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다.
단계 ST206에서, 제 2 플라즈마는 제 2 샤워 헤드(150)로 유입된다. 제 2 플라즈마가 제 2 샤워 헤드(150)의 제 2 추출공(152)으로 유입되면, 제 2 라디칼(R2)만이 제 2 추출공(152)을 통과하게 된다. 반면에, 제 2 이온(I2)은 제 2 추출공(152)을 통과하지 못한다. 따라서, 제 2 라디칼(R2)만이 제 2 추출공(152)을 통해서 스테이지(120) 상에 안치된 반도체 기판으로 분사되어, 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다.
본 실시예에서, 제 1 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)은 개별적으로 반도체 기판으로 제공되므로, 제 1 라디칼(R1)과 제 2 라디칼(R2)을 독립적으로 정밀하게 제어할 수가 있다. 따라서, 반도체 기판 상의 막에 대한 식각도가 개선될 수 있다. 또한, 이온들은 반도체 기판으로 제공되지 않으므로, 이온에 의한 반도체 기판 상의 막 손상이 방지된다.
부가적으로, 단계 ST208에서, 바이어스 인가부(170)가 제 1 및 제 2 라디칼(R1, R2)에 바이어스를 인가하여, 제 1 및 제 2 라디칼(R1, R2)로부터 이온들을 발생시킨다. 이온들이 반도체 기판 상의 막에 제공되어, 상기 막을 이방성으로 식각한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 장치의 제 1 샤워 헤드, 제 2 샤워 헤드 및 제 3 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따른 기판 처리 장치(100a)는 제 3 리모트 플라즈마 소스와 제 3 샤워 헤드를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)는 처리 챔버(110)의 외부에 배치된다. 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)는 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성한다. 본 실시예에서, 기판 처리 장치(100)가 플라즈마 식각 장치이므로, 제 3 반응 가스는 식각 가스를 포함한다.
또한, 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)는 제 1 및 제 2 공정 조건들과 다른 제 3 공정 조건하에서 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성한다. 제 3 반응 가스는 제 1 및 제 2 반응 가스들과 상이하므로, 제 3 반응 가스로부터 반도체 기판 상의 막을 식각하는 제 3 플라즈마를 생성하는데 최적화된 제 3 공정 조건은 제 1 및 제 2 공정 조건들과 상이하다. 따라서, 제 3 공정 조건은 제 3 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제 3 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다.
제 3 플라즈마는 복수개의 성분들을 포함한다. 복수개의 성분들 중에서 제 3 성분이 반도체 기판 상의 막을 식각하는데 주로 사용된다. 예를 들어서, 제 3 플라즈마는 제 3 라디칼(R3), 제 3 이온(I3), 전자, 자외선 등을 포함할 수 있다. 제 3 라디칼(R3)은 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다. 반면에, 제 3 이온(I3)은 반도체 기판 상의 막을 이방성으로 식각한다.
제 3 샤워 헤드(160)는 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)에 연결된다. 본 실시예에서, 제 3 샤워 헤드(160)는 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)로부터 처리 챔버(110)의 내부 공간으로 진입된 관 형상을 갖는다. 제 3 샤워 헤드(160)는 제 1 샤워 헤드(140)와 제 2 샤워 헤드(150)를 관통하여 처리 챔버(110)의 내부 공간으로 진입한다. 따라서, 제 1 샤워 헤드(140)와 제 2 샤워 헤드(150)는 제 3 샤워 헤드(160)가 통과하는 관통공(146, 156)들을 갖는다.
본 실시예에서, 제 3 샤워 헤드(160)의 내경은 제 3 라디칼(R3)만을 통과시키고 제 3 이온(I3), 전자 등은 통과시키지 않는 크기를 갖는다. 따라서, 제 3 플라즈마가 제 3 샤워 헤드(160)들을 통해서 흐르게 되면, 제 3 라디칼(R3)만이 제 3 샤워 헤드(160)를 통해서 반도체 기판으로 제공된다. 반면에, 제 3 이온(I3), 전자 등은 제 3 샤워 헤드(160)를 통과하지 못하므로, 제 3 이온(I3), 전자 등은 반도체 기판으로 제공되지 않게 된다. 제 3 샤워 헤드(160)의 내경 크기는 제 3 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다.
도 6은 도 4의 장치를 이용해서 기판을 처리하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 단계 ST300에서, 제 1 리모트 플라즈마 소스(130)가 제 1 공정 조건하에서 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성한다. 제 1 플라즈마는 제 1 라디칼(R1), 제 1 이온(I1) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 공정 조건은 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다.
단계 ST302에서, 제 2 리모트 플라즈마 소스(132)가 제 2 공정 조건하에서 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성한다. 제 2 플라즈마는 제 2 라디칼(R2), 제 1 이온(I2) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제 2 공정 조건은 제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다.
단계 ST304에서, 제 3 리모트 플라즈마 소스(134)가 제 3 공정 조건하에서 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성한다. 제 3 플라즈마는 제 3 라디칼(R3), 제 3 이온(I3) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제 3 공정 조건은 제 3 반응 가스로부터 제 3 플라즈마를 생성하는데 최적화된 공정 조건이다.
단계 ST306에서, 제 1 플라즈마는 제 1 샤워 헤드(140)로 유입된다. 제 1 플라즈마가 제 1 샤워 헤드(140)의 제 1 추출공(142)으로 유입되면, 제 1 라디칼(R1)만이 제 1 추출공(142)을 통과하게 된다. 반면에, 제 1 이온(I1)은 제 1 추출공(142)을 통과하지 못한다. 따라서, 제 1 라디칼(R1)만이 분사관(144)을 통해서 스테이지(120) 상에 안치된 반도체 기판으로 분사되어, 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다.
단계 ST308에서, 제 2 플라즈마는 제 2 샤워 헤드(150)로 유입된다. 제 2 플라즈마가 제 2 샤워 헤드(150)의 제 2 추출공(152)으로 유입되면, 제 2 라디칼(R2)만이 제 2 추출공(152)을 통과하게 된다. 반면에, 제 2 이온(I2)은 제 2 추출공(152)을 통과하지 못한다. 따라서, 제 2 라디칼(R2)만이 제 2 추출공(152)을 통해서 스테이지(120) 상에 안치된 반도체 기판으로 분사되어, 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다.
단계 ST310에서, 제 3 플라즈마는 제 3 샤워 헤드(160)로 유입된다. 제 3 플라즈마가 제 3 샤워 헤드(160) 내로 유입되면, 제 3 라디칼(R3)만이 제 3 샤워 헤드(160)를 통과하게 된다. 반면에, 제 3 이온(I3)은 제 3 샤워 헤드(160)를 통과하지 못한다. 따라서, 제 3 라디칼(R3)만이 제 3 샤워 헤드(160)를 통해서 스테이지(120) 상에 안치된 반도체 기판으로 분사되어, 반도체 기판 상의 막을 등방성으로 식각한다.
본 실시예에서, 제 1 라디칼(R1), 제 2 라디칼(R2) 및 제 3 라디칼(R1)은 개별적으로 반도체 기판으로 제공되므로, 제 1 라디칼(R1), 제 2 라디칼(R2) 및 제 3 라디칼(R3)을 독립적으로 정밀하게 제어할 수가 있다. 따라서, 반도체 기판 상의 막에 대한 식각도가 개선될 수 있다. 또한, 이온들은 반도체 기판으로 제공되지 않으므로, 이온에 의한 반도체 기판 상의 막 손상이 방지된다.
부가적으로, 단계 ST312에서, 바이어스 인가부(170)가 제 1 내지 제 3 라디칼(R1, R2, R3)에 바이어스를 인가하여, 제 1 내지 제 3 라디칼(R1, R2, R3)로부터 이온들을 발생시킨다. 이온들이 반도체 기판 상의 막에 제공되어, 상기 막을 이방성으로 식각한다.
본 실시예들에서는, 2가지 또는 3가지 반응 가스들이 사용되고, 이에 따라 2개 또는 3개의 리모트 플라즈마 소스와 샤워 헤드가 사용된 것으로 예시하였다. 다른 실시예로서, 적어도 4가지 이상의 반응 가스들이 사용될 수 있고, 이에 따라 적어도 4개 이상의 리모트 플라즈마 소스와 샤워 헤드가 사용될 수 있다. 즉, 리모트 플라즈마 소스와 샤워 헤드의 수는 반응 가스의 수에 대응하여 변경될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 기판 처리 장치가 식각 장치인 것으로 예시하였다. 다른 실시예로서, 기판 처리 장치는 세정 장치, 증착 장치 등을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 리모트 플라즈마 소스들 각각이 기판을 처리하는데 최적화된 서로 다른 공정 조건들 하에서 적어도 2개의 플라즈마들을 각각 발생시킨다. 따라서, 이러한 플라즈마들을 이용해서 처리된 기판은 원하는 형상을 갖게 될 수 있다. 또한, 플라즈마 내의 성분들 중에서 기판을 손상시키는 성분을 배제시키고 기판을 처리하는데 사용되는 성분만을 추출하게 되므로, 기판의 손상을 억제할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 처리 챔버
120 ; 스테이지
130 ; 제 1 리모트 플라즈마 소스 132 ; 제 2 리모트 플라즈마 소스
134 ; 제 3 리모트 플라즈마 소스 140 ; 제 1 샤워 헤드
142 ; 제 1 추출공 150 ; 제 2 샤워 헤드
152 ; 제 2 추출공 160 ; 제 3 샤워 헤드
170 ; 바이어스 인가부
130 ; 제 1 리모트 플라즈마 소스 132 ; 제 2 리모트 플라즈마 소스
134 ; 제 3 리모트 플라즈마 소스 140 ; 제 1 샤워 헤드
142 ; 제 1 추출공 150 ; 제 2 샤워 헤드
152 ; 제 2 추출공 160 ; 제 3 샤워 헤드
170 ; 바이어스 인가부
Claims (10)
- 제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성하는 단계;
제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 플라즈마와 상기 제 2 플라즈마를 기판으로 개별적으로 제공하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플라즈마를 생성하는 단계는 제 1 공정 조건하에서 상기 제 1 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 플라즈마를 생성하는 단계는 상기 제 1 공정 조건과 다른 제 2 공정 조건하에서 상기 제 2 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플라즈마 내의 복수개의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 1 성분만을 추출하는 단계;
상기 제 2 플라즈마 내의 복수개의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 2 성분만을 추출하는 단계; 및
상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분을 상기 기판으로 제공하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 플라즈마로부터 상기 제 1 성분만을 추출하는 단계는 상기 제 1 플라즈마 내의 상기 성분들 중에서 상기 제 1 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 1 추출공으로 상기 제 1 플라즈마를 흐르게 하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 플라즈마로부터 상기 제 2 성분만을 추출하는 단계는 상기 제 2 플라즈마 내의 상기 성분들 중에서 상기 제 2 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 2 추출공으로 상기 제 2 플라즈마를 흐르게 하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 성분은 상기 기판을 식각하기 위한 제 1 라디칼을 포함하고, 상기 제 2 성분은 상기 기판을 식각하기 위한 제 2 라디칼을 포함하는 기판 처리 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 추출된 제 1 성분과 상기 추출된 제 2 성분으로부터 상기 기판을 처리하는데 사용되는 이온들을 발생시키는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 이온들을 발생시키는 단계는 상기 추출된 제 1 및 제 2 성분들에 바이어스를 인가하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
- 기판을 수용하는 처리 챔버;
제 1 반응 가스로부터 제 1 플라즈마를 생성하는 제 1 리모트 플라즈마 소스;
제 2 반응 가스로부터 제 2 플라즈마를 생성하는 제 2 리모트 플라즈마 소스;
상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 제 1 리모트 플라즈마 소스에 연결되어, 상기 제 1 플라즈마를 상기 기판으로 분사하는 제 1 샤워 헤드; 및
상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 제 2 리모트 플라즈마 소스에 연결되어, 상기 제 2 플라즈마를 상기 기판으로 분사하는 제 2 샤워 헤드를 포함하는 기판 처리 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 샤워 헤드는 상기 제 1 플라즈마 내의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 1 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 1 추출공을 갖고,
상기 제 2 샤워 헤드는 상기 제 2 플라즈마 내의 성분들 중에서 상기 기판을 처리하는데 사용되는 제 2 성분만을 통과시키는 크기를 갖는 제 2 추출공을 갖는 기판 처리 장치. - 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 샤워 헤드들로부터 분사된 상기 제 1 및 제 2 플라즈마들에 바이어스를 인가하여 상기 분사된 제 1 및 제 2 플라즈마들로부터 상기 기판을 처리하는데 사용되는 이온들을 발생시키는 바이어스 인가부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
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