KR20150090495A - Apparatus and Method for treating substrate - Google Patents

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KR20150090495A
KR20150090495A KR1020140011201A KR20140011201A KR20150090495A KR 20150090495 A KR20150090495 A KR 20150090495A KR 1020140011201 A KR1020140011201 A KR 1020140011201A KR 20140011201 A KR20140011201 A KR 20140011201A KR 20150090495 A KR20150090495 A KR 20150090495A
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박완재
함용현
이학주
한규영
김정동
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세메스 주식회사
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Abstract

Provided in an embodiment of the present invention are an apparatus and a method for etching a substrate. The substrate treating method comprises generating plasma for a substrate having a silicon nitride layer, an organic layer formed on the silicon nitride layer, and a photosensitive layer provided on the organic layer and having an etching pattern to etch the organic layer from an etching gas, while the etching gas contains a gas except for oxygen. The etching gas includes a methane gas thereby improving etching selection ratio of the organic layer for the nitride layer.

Description

기판처리장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE [0002]

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 식각 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for processing a substrate, and more particularly, to an apparatus and a method for etching a substrate.

반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서 사진, 식각, 박막 증착, 이온주입, 그리고 세정 등 다양한 공정들이 수행된다. 이러한 공정들 중 식각, 박막 증착, 그리고 세정 공정에는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치가 사용된다.In the process of manufacturing a semiconductor device, various processes such as photolithography, etching, thin film deposition, ion implantation, and cleaning are performed. Among these processes, a substrate processing apparatus using plasma is used for etching, thin film deposition, and cleaning processes.

이 중 플라즈마를 이용하여 식각 처리 공정에는 식각하고자 하는 박막 및 이 박막 상에 식각 패턴을 가지는 감광막이 형성된 기판 상으로 식각 가스를 공급하여 그 박막을 식각 처리한다. 그러나 식각공정을 수행하는 과정 중에 원치 않은 박막이 식각된다. 특히 실리콘 질화막, 유기막, 하드마스크막, 그리고 식각패턴을 가지는 감광막이 순차적으로 형성되는 기판에 산소가스로부터 플라즈마를 발생시켜 유기막을 식각 처리하는 경우에는 실리콘 질화막과 유기막이 함께 식각 처리된다. 도1은 산소가스를 이용하여 유기막을 식각 처리하는 기판을 보여주는 단면도이다. 도1을 참조하면, 산소가스는 유기막(M2)뿐만 아니라 감광막(M4), 하드마스크막(M3), 실리콘 질화막(M1)을 모두 식각처리한다. 감광막(M4)은 상부면이 식각되며, 하드마스크막(M3)은 그 내측면이 식각 처리된다. 이에 따라 식각하고자 하는 패턴 사이즈가 증가된다. 또한 산소가스에 의해 실리콘 질화막(M1)이 산화되어 실리콘 질화막(M1)의 고유 특성을 변형시킨다.In the etching process using the plasma, an etching gas is supplied to a thin film to be etched and a substrate on which a photoresist having an etching pattern is formed, and the thin film is etched. However, unwanted thin films are etched during the etching process. In particular, when a plasma is generated from oxygen gas on a substrate in which a silicon nitride film, an organic film, a hard mask film, and a photoresist film having an etching pattern are sequentially formed, and the organic film is etched, the silicon nitride film and the organic film are etched together. 1 is a cross-sectional view showing a substrate on which an organic film is etched using oxygen gas. Referring to FIG. 1, the oxygen gas etches the photoresist M 4 , the hard mask film M 3 , and the silicon nitride film M 1 as well as the organic film M 2 . The top surface of the photoresist film M 4 is etched, and the inner surface of the hard mask film M 3 is etched. As a result, the pattern size to be etched is increased. Further, the silicon nitride film (M 1 ) is oxidized by the oxygen gas to modify the intrinsic characteristics of the silicon nitride film (M 1 ).

이를 해결하기 위해 산소가스를 제외하고, 플루오르 탄소(CHxFy: CHF3, CH2F2, CH3F)를 이용하여 유기막을 식각처리한다. 그러나 이는 실리콘 질화막이 산화되는 것을 방지할 수 있으나, 유기막과 실리콘 질화막 간의 낮은 선택비로 인해 실리콘 질화막이 유기막과 함게 식각 처리된다.In order to solve this problem, the organic film is etched by using fluorine carbon (CHxFy: CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F) except oxygen gas. However, this can prevent the silicon nitride film from being oxidized, but the silicon nitride film is etched with the organic film due to a low selectivity ratio between the organic film and the silicon nitride film.

한국 공개 특허 번호: 제2003-0096412호Korean Patent Publication No. 2003-0096412

본 발명에는 질화막에 대한 유기막의 식각 선택비를 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for improving the etch selectivity of an organic film to a nitride film.

또한 본 발명은 질화막 상에 형성된 유기막을 식각 처리 시 질화막이 산화되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for preventing the nitride film from being oxidized by etching the organic film formed on the nitride film.

또한 본 발명은 하드마스크막에 대한 유기막의 식각 선택비를 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides an apparatus and a method for improving the etch selectivity of an organic film to a hard mask film.

본 발명의 실시예는 기판을 식각 처리하는 장치 및 방법를 제공한다. 기판처리방법으로는 실리콘 질화막, 상기 실리콘 질화막 상에 형성된 유기막, 상기 유기막 상에 제공되며 식각 패턴이 형성된 감광막을 가지는 기판에 대해 식각 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 상기 유기막을 식각하되, 상기 식각 가스는 산소 이외의 가스를 포함한다. Embodiments of the present invention provide an apparatus and method for etching a substrate. The substrate processing method includes: etching a substrate having a silicon nitride film, an organic film formed on the silicon nitride film, and a photoresist film provided on the organic film and having an etching pattern, the plasma being generated from an etching gas to etch the organic film, Includes a gas other than oxygen.

상기 식각 가스는 메탄 가스를 포함할 수 있다. 상기 식각 가스는 질소 가스 및 아르곤 가스 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 메탄 가스는 상기 식각 가스의 30% 이하로 제공될 수 있다. 상기 유기막은 산소 또는 탄소를 포함하고, 상기 유기막과 상기 감광막 사이에는 상기 식각 패턴이 형성된 하드마스크막이 더 제공될 수 있다.The etching gas may include methane gas. The etching gas may further include at least one of nitrogen gas and argon gas. The methane gas may be supplied at 30% or less of the etching gas. The organic layer may include oxygen or carbon, and a hard mask layer may be further provided between the organic layer and the photoresist layer.

기판처리장치는 내부에 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 처리공간에서 실리콘 질화막, 상기 실리콘 질화막 상에 형성된 유기막, 상기 유기막 상에 제공되며 식각 패턴이 형성된 포토레지스트막을 가지는 기판을 지지하는 기판지지유닛, 상기 처리공간에 식각 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 처리공간에 제공된 식각 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 식각 가스는 산소 이외의 가스를 포함한다. The substrate processing apparatus includes a chamber for providing a processing space therein, a silicon nitride film in the processing space, an organic film formed on the silicon nitride film, a substrate support for supporting a substrate having a photoresist film provided on the organic film, A gas supply unit for supplying an etching gas to the processing space, and a plasma source for generating a plasma from the etching gas provided in the processing space, wherein the etching gas includes a gas other than oxygen.

상기 가스공급유닛은 제1가스가 제공되는 제1가스 저장부, 제2가스가 제공되는 제2가스 저장부, 그리고 상기 제1가스 및 상기 제2가스가 상기 처리공간에 공급되도록 상기 제1가스 저장부 및 상기 제2가스 저장부 각각을 상기 챔버에 연결하는 가스공급라인을 포함하되, 상기 제1가스는 메탄 가스를 포함하고, 상기 제2가스는 질소 가스와 아르곤 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The gas supply unit includes a first gas reservoir to which a first gas is supplied, a second gas reservoir to which a second gas is supplied, and a second gas reservoir to which the first gas and the second gas are supplied, And a gas supply line connecting each of the first gas reservoir and the second gas reservoir to the chamber, wherein the first gas comprises methane gas and the second gas comprises at least one of nitrogen gas and argon gas .

본 발명의 실시예에 의하면, 식각가스는 메탄가스를 포함하며, 이는 질화막에 대한 유기막의 식각 선택비를 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the etching gas includes methane gas, which can improve the etch selectivity of the organic film to the nitride film.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 식각가스는 메탄가스를 포함하며, 이는 유기막을 식각 처리 시 질화막에 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the etching gas includes methane gas, which can prevent an oxide film from being formed on the nitride film when the organic film is etched.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 식각가스는 메탄가스를 포함하며, 이는 하드마스크막에 대한 유기막의 식각 선택비를 향상시킬 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the etching gas includes methane gas, which can improve the etch selectivity of the organic film to the hard mask film.

도1은 산소가스를 이용하여 유기막을 식각 처리하는 기판을 보여주는 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도3은 도2의 배플을 보여주는 평면도이다.
도4는 도2의 기판처리장치를 이용하여 기판 상에 형성된 유기막을 식각 처리하는 과정을 보여주는 단면도이다.
도5는 다양한 종류의 식각 가스를 이용하여 식각 처리 시 유기막과 실리콘 질화막 간의 식각 선택비를 보여주는 표이다.
도6은 도2의 기판처리장치의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate on which an organic film is etched using oxygen gas.
2 is a sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing the baffle of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of etching an organic film formed on a substrate using the substrate processing apparatus of FIG. 2. FIG.
5 is a table showing etching selectivity ratios between an organic film and a silicon nitride film in an etching process using various kinds of etching gases.
Fig. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the substrate processing apparatus of Fig. 2;

본 발명의 실시예는 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.The embodiments of the present invention can be modified into various forms and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Accordingly, the shapes of the components and the like in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer description.

본 발명의 실시예에서는 공정가스를 이용하여 기판을 식각하는 기판처리장치 및 방법에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 공정을 수행하는 장치라면 다양하게 적용 가능하다.In an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus and method for etching a substrate using a process gas will be described. However, the present invention is not limited thereto, and various apparatuses can be applied as long as the apparatus is a device that performs a process using plasma.

이하, 도2 내지 도6을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Figs. 2 to 6. Fig.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다. 도2를을 참조하면, 기판처리장치(10)는 챔버(100), 기판지지유닛(200), 가스공급유닛(300), 플라즈마소스(400), 그리고 배플(500)을 포함한다.2 is a sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2, the substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100, a substrate support unit 200, a gas supply unit 300, a plasma source 400, and a baffle 500.

챔버(100)는 내부에 기판(W)이 처리되는 처리공간을 제공한다. 챔버(100)는 원통 형상으로 제공된다. 챔버(100)의 일측벽에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반입 또는 반출되는 통로로서 기능한다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(150)이 형성된다. 배기홀(150)은 배기라인을 통해 감압부재(160)에 연결된다. 감압부재(160)는 배기라인을 통해 배기홀(150)로 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 플라즈마는 진공압에 의해 챔버(100)의 외부로 배출된다. The chamber 100 provides a processing space in which the substrate W is processed. The chamber 100 is provided in a cylindrical shape. An opening 130 is formed in one side wall of the chamber 100. The opening 130 functions as a passage through which the substrate W is carried in or out. The chamber 100 is made of a metal material. For example, the chamber 100 may be provided with an aluminum material. An exhaust hole 150 is formed in the bottom surface of the chamber 100. The exhaust hole 150 is connected to the pressure reducing member 160 through the exhaust line. The pressure-reducing member 160 provides vacuum pressure to the exhaust hole 150 through the exhaust line. The by-products generated during the process and the plasma remaining in the chamber 100 are discharged to the outside of the chamber 100 by the vacuum pressure.

기판지지유닛(200)은 처리공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판지지유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판지지유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.The substrate supporting unit 200 supports the substrate W in the processing space. The substrate support unit 200 may be provided with an electrostatic chuck 200 that supports the substrate W using electrostatic force. Optionally, the substrate support unit 200 can support the substrate W in a variety of ways, such as mechanical clamping.

정전척(200)은 유전판(210), 포커스링(250), 그리고 베이스(230)를 포함한다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판의 상면에는 핀홀들(216)이 형성된다. 핀홀(216)은 복수 개로 제공된다. 예컨대 핀홀들(216)은 3 개로 제공되며, 서로 간에 동일 간격으로 이격되게 위치될 수 있다. 유전판(210)의 내부에는 하부전극(212)이 설치된다. 하부전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 하부전극(212)은 인가된 전력(미도시)으로부터 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 일 예에 의하면, 하부전극은 모노폴라 전극으로 제공될 수 있다. 유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 하부전극(212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(210)은 세라믹 재질로 제공될 수 있다. The electrostatic chuck 200 includes a dielectric plate 210, a focus ring 250, and a base 230. The substrate W is directly placed on the upper surface of the dielectric plate 210. The dielectric plate 210 is provided in a disc shape. The dielectric plate 210 may have a smaller radius than the substrate W. [ Pinholes 216 are formed on the upper surface of the dielectric plate. A plurality of pinholes 216 are provided. For example, the pinholes 216 may be provided in three, and may be spaced at equal intervals from each other. A lower electrode 212 is provided inside the dielectric plate 210. A power source (not shown) is connected to the lower electrode 212, and receives power from a power source (not shown). The lower electrode 212 provides an electrostatic force such that the substrate W is attracted to the dielectric plate 210 from the applied power (not shown). According to one example, the lower electrode may be provided as a mono polar electrode. Inside the dielectric plate 210, a heater 214 for heating the substrate W is provided. The heater 214 may be positioned below the lower electrode 212. The heater 214 may be provided as a helical coil. For example, the dielectric plate 210 may be provided in a ceramic material.

베이스(230)는 유전판(210)을 지지한다. 베이스(230)는 유전판(210)의 아래에 위치되며, 유전판(210)과 고정결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(210)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(230)의 내부에는 냉각유로(232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 베이스에는 외부에 위치된 고주파 전원(234)과 연결된다. 고주파 전원(234)은 베이스(230)에 전력을 인가한다. 베이스(230)에 인가된 전력은 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마가 베이스(230)를 향해 이동되도록 안내한다. 베이스(230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.The base 230 supports the dielectric plate 210. The base 230 is positioned below the dielectric plate 210 and is fixedly coupled to the dielectric plate 210. The upper surface of the base 230 has a stepped shape such that its central region is higher than the edge region. The central portion of the upper surface of the base 230 has an area corresponding to the bottom surface of the dielectric plate 210. A cooling passage 232 is formed in the base 230. The cooling channel 232 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The cooling channel 232 may be provided in a spiral shape inside the base 230. And is connected to a high-frequency power supply 234 located outside the base. The high frequency power supply 234 applies power to the base 230. The power applied to the base 230 guides the plasma generated in the chamber 100 to be moved toward the base 230. The base 230 may be made of a metal material.

포커스링(250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(250)은 내측링(252) 및 외측링(254)을 포함한다. 내측링(252)은 유전판(210)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측링(252)을 베이스(230)의 가장자리영역에 위치된다. 내측링(252)의 상면은 유전판(210)의 상면과 동일한 높이를 가지도록 제공된다. 내측링(252)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 예컨대, 내측링(252)은 도전성 재질로 제공될 수 있다. 외측링(254)은 내측링(252)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외측링(254)은 베이스(230)의 가장자리영역에서 내측링(252)과 인접하게 위치된다. 외측링(254)의 상면은 내측링(252)의 상면에 비해 그 높이가 높게 제공된다. 외측링(254)은 절연 물질로 제공될 수 있다.The focus ring 250 focuses the plasma onto the substrate W. [ The focus ring 250 includes an inner ring 252 and an outer ring 254. The inner ring 252 is provided in an annular ring shape surrounding the dielectric plate 210. The inner ring 252 is located in the edge region of the base 230. [ The upper surface of the inner ring 252 is provided so as to have the same height as the upper surface of the dielectric plate 210. The inner surface of the upper surface of the inner ring 252 supports the bottom edge region of the substrate W. [ For example, the inner ring 252 may be provided with a conductive material. The outer ring 254 is provided in an annular ring shape surrounding the inner ring 252. The outer ring 254 is positioned adjacent to the inner ring 252 in the edge region of the base 230. The upper surface of the outer ring 254 is provided with a higher height than the upper surface of the inner ring 252. The outer ring 254 may be provided with an insulating material.

가스공급유닛(300)은 기판지지유닛(200)에 지지된 기판(W) 상으로 공정가스를 공급한다. 가스공급유닛(300)은 공정가스 저장부(350), 가스공급라인(330), 그리고 가스유입포트(310)를 포함한다. 공정가스 저장부(350)는 메탄가스 저장부(351), 질소가스 저장부(352), 그리고 아르곤가스 저장부(353)를 포함한다. 메탄가스 저장부(351)에는 메탄가스(CH4)가 제공되고, 질소가스 저장부(352)에는 질소가스(N2)가 제공되며, 아르곤가스 저장부(353)에는 아르곤가스(Ar)가 제공된다. 메탄가스(CH4), 질소가스(N2), 그리고 아르곤가스(Ar) 각각은 서로 상이한 종류의 가스로 제공된다. 가스공급라인(330)은 메탄가스 저장부(351), 질소가스 저장부(352), 그리고 아르곤가스 저장부(353) 각각을 가스유입포트(310)에 연결한다. 공정가스 저장부(350)에 제공된 메탄가스(CH4), 질소가스(N2), 그리고 아르곤가스(Ar) 각각은 가스공급라인(330)을 통해 가스유입포트(310)로 공급된다. 가스공급라인(330)에는 제1밸브(351a), 제2밸브(352a), 제3밸브(353a), 그리고 공정밸브(360a)가 설치된다. 제1밸브(351a)는 메탄가스(CH4)의 공급통로를 개폐하고, 제2밸브(352a)는 질소가스(N2)의 공급통로를 개폐하며, 제3밸브(353a)는 아르곤가스(Ar)의 공급통로를 개폐한다. 일 예에 의하면, 공정가스는 메탄가스(CH4), 질소가스(N2), 그리고 아르곤가스(Ar)가 서로 혼합된 식각 가스로 제공될 수 있다. 메탄가스는 공정가스의 30% 이하로 제공될 수 있다. The gas supply unit 300 supplies the process gas onto the substrate W supported by the substrate support unit 200. The gas supply unit 300 includes a process gas storage unit 350, a gas supply line 330, and a gas inlet port 310. The process gas storage unit 350 includes a methane gas storage unit 351, a nitrogen gas storage unit 352, and an argon gas storage unit 353. The methane gas (CH 4 ) is supplied to the methane gas storage unit 351, the nitrogen gas (N 2 ) is supplied to the nitrogen gas storage unit 352, and the argon gas Ar is supplied to the argon gas storage unit 353 / RTI > Methane gas (CH 4 ), nitrogen gas (N 2 ), and argon gas (Ar), respectively, are provided as gases of different kinds. The gas supply line 330 connects the methane gas storage part 351, the nitrogen gas storage part 352 and the argon gas storage part 353 to the gas inlet port 310, respectively. The methane gas (CH 4 ), the nitrogen gas (N 2 ), and the argon gas (Ar) provided in the process gas storage unit 350 are respectively supplied to the gas inlet port 310 through the gas supply line 330. The gas supply line 330 is provided with a first valve 351a, a second valve 352a, a third valve 353a, and a process valve 360a. The first valve 351a opens and closes the supply passage of the methane gas CH 4 and the second valve 352 a opens and closes the supply passage of the nitrogen gas N 2 and the third valve 353 a opens and closes the supply passage of the argon gas Ar). According to one example, the process gas may be provided as an etch gas in which methane gas (CH 4 ), nitrogen gas (N 2 ), and argon gas (Ar) are mixed with each other. Methane gas can be provided in less than 30% of the process gas.

플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)로는 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나(410) 및 외부전원(430)을 포함한다. 안테나(410)는 챔버(100)의 외측 상부에 배치된다. 안테나(410)는 복수 회 감기는 나선 형상으로 제공되고, 외부전원(430)과 연결된다. 안테나(410)는 외부전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 전력이 인가된 안테나(410)는 챔버(100)의 처리공간에 방전공간을 형성한다. 방전공간 내에 머무르는 공정가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.The plasma source 400 excites the process gas into the plasma state within the chamber 100. As the plasma source 400, an inductively coupled plasma (ICP) source may be used. The plasma source 400 includes an antenna 410 and an external power source 430. An antenna 410 is disposed on the outer side of the chamber 100. The antenna 410 is provided in a spiral shape in multiple turns and is connected to an external power supply 430. The antenna 410 receives power from the external power supply 430. The powered antenna 410 forms a discharge space in the processing space of the chamber 100. The process gas staying in the discharge space can be excited into a plasma state.

배플(500)은 처리공간에서 플라즈마가 영역 별로 균일하게 배기되게 한다. 도3는 도2의 배플을 보여주는 평면도이다. 배플(500)은 처리공간에서 챔버(100)의 내측벽과 지지유닛(400)의 사이에 위치된다. 배플(500)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(500)에는 복수의 관통홀들(502)이 형성된다. 관통홀들(502)은 상하방향으로 제공된다. 관통홀들(502)은 배플(500)의 원주방향을 따라 제공된다. 관통홀(502)은 슬릿 형상을 가지도록 제공된다. 관통홀(502)은 배플(500)의 반경방향을 향하는 길이방향을 가지도록 제공된다.The baffle 500 allows the plasma to be evenly exhausted in the processing space. 3 is a top view showing the baffle of FIG. The baffle 500 is positioned between the inner wall of the chamber 100 and the support unit 400 in the process space. The baffle 500 is provided in an annular ring shape. A plurality of through holes 502 are formed in the baffle 500. The through holes 502 are provided in the vertical direction. The through holes 502 are provided along the circumferential direction of the baffle 500. The through hole 502 is provided to have a slit shape. The through hole 502 is provided so as to have a radial direction lengthwise direction of the baffle 500.

다음은 상술한 기판처리장치를 이용하여 기판(W)을 식각 처리하는 과정을 설명한다. 본 실시예에는 실리콘 질화막(SiN), 유기막, 하드마스크막, 그리고 식각패턴을 가지는 감광막이 아래에서부터 순차적으로 형성된 기판(W)을 식각 처리하는 과정을 설명한다. 도4는 도2의 기판처리장치를 이용하여 기판 상에 형성된 유기막을 식각 처리하는 과정을 보여주는 단면도이다. 도4를 참조하면, 정전척(200)에 기판(W)이 놓이면, 정전척(200)은 기판(W)을 정전흡착한다. 기판(W)이 정전척(200)에 고정되면, 안테나(410)에는 전력이 인가된다. 안테나(410)에 의해 챔버(100)의 처리공간은 방전공간이 형성된다. 제1밸브(351a), 제2밸브(352a), 그리고 제3밸브(353a)는 개방되고, 방전공간에는 메탄가스, 질소가스, 그리고 아르곤가스가 혼합되어 공급된다. 제1밸브(351a)는 메탄가스, 질소가스, 그리고 아르곤가스의 전체 혼합유량에 대해 메탄 가스가 30%를 넘지 않도록 조절된다. Next, a process of etching the substrate W using the above-described substrate processing apparatus will be described. In this embodiment, a process of etching a substrate W having a silicon nitride film (SiN), an organic film, a hard mask film, and a photoresist film having an etch pattern sequentially formed from below will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of etching an organic film formed on a substrate using the substrate processing apparatus of FIG. 2. FIG. Referring to FIG. 4, when the substrate W is placed on the electrostatic chuck 200, the electrostatic chuck 200 electrostatically adsorbs the substrate W. When the substrate W is fixed to the electrostatic chuck 200, electric power is applied to the antenna 410. The processing space of the chamber 100 by the antenna 410 forms a discharge space. The first valve 351a, the second valve 352a, and the third valve 353a are opened, and methane gas, nitrogen gas, and argon gas are mixed and supplied to the discharge space. The first valve 351a is controlled so that the methane gas does not exceed 30% of the total mixed flow rate of the methane gas, the nitrogen gas, and the argon gas.

상술한 실시예에는 메탄가스(CH4), 질소가스(N2), 그리고 아르곤가스(Ar)를 포함하는 식각가스를 이용하여 기판(W) 상에 형성된 유기막(M2)을 식각 처리한다. 이는 실리콘 질화막(M1,SiN)의 식각없이 유기막만(M2)을 식각 처리하여 실리콘 질화막(M1,SiN)에 대한 유기막(M2)의 식각 선택비를 높힐 수 있다. 도5는 다양한 식각가스를 사용 시 실리콘 질화막(SiN)에 대한 유기막의 식각 선택비를 보여준다. 도5를 참조하면, 선A는 산소가스(O2) 및 질소가스(N2)를 포함하는 식각가스에 플루오르탄소(CHxFy: CHF3, CH2F2, CH3F) 또는 메탄가스(CH4)를 혼합하여 기판을 식각 처리 시 실리콘 질화막(SiN)에 대한 유기막의 식각 선택비를 보여주는 그래프이다. The organic film M 2 formed on the substrate W is etched by using an etching gas containing methane gas (CH 4 ), nitrogen gas (N 2 ), and argon gas (Ar) . This can nophil the etching selectivity of the silicon nitride film is an organic film (M 2) for the silicon nitride layer (M 1, SiN) by etching process a (M 2), only the organic layer without etching of (M 1, SiN). Figure 5 shows the etch selectivity of the organic film to the silicon nitride film (SiN) using various etch gases. Referring to Figure 5, line A represents the etching gas containing oxygen gas (O 2) and nitrogen gas (N 2) fluorinated carbon (CHxFy: CHF 3, CH 2 F 2, CH 3 F) or methane (CH 4 ) are mixed with each other to determine the etching selectivity of the organic film to the silicon nitride film (SiN) in the etching treatment of the substrate.

산소가스(O2) 및 질소가스(N2)를 포함하는 식각가스에 플루오르 탄소(CHxFy)를 혼합하여 유기막을 식각 처리하는 경우에는 그 식각 선택비가 100 이하로 제공되며, 이는 유기막과 실리콘 질화막(SiN)을 함께 식각 처리한다. In the case of etching the organic film by mixing fluorine carbon (CHxFy) with an etching gas containing oxygen gas (O 2 ) and nitrogen gas (N 2 ), the etch selectivity is provided to be 100 or less, (SiN) are etched together.

또한 산소가스(O2) 및 질소가스(N2)를 포함하는 식각가스에 메탄가스(CH4)를 혼합하여 기판(W)을 식각 처리하는 경우에는 실리콘 질화막(SiN)에 대한 유기막의 식각 선택비가 식각가스에 플루오르탄소를 혼합하여 기판을 식각 처리하는 경우보다 증가된다 그러나 산소가스(O2)는 실리콘 질화막(SiN) 상에 산화막을 형성하여 실리콘 질화막(SiN)의 고유 특성을 변질시킨다.In the case of etching the substrate W by mixing methane gas (CH 4 ) into the etching gas containing oxygen gas (O 2 ) and nitrogen gas (N 2 ), the etching selectivity of the organic film to the silicon nitride film (SiN) However, the oxygen gas (O 2 ) forms an oxide film on the silicon nitride film (SiN) to change the inherent characteristics of the silicon nitride film (SiN).

이와 달리 선B는 질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)를 포함하는 식각가스에 플루오르탄소(CHF3, CH2F2, CH3F) 또는 메탄가스(CH4)를 혼합하여 기판(W)을 식각 처리 시 유기막과 실리콘 질화막(SiN) 간의 식각 선택비를 보여주는 그래프이다. Alternatively, line B may be formed by mixing fluorocarbon (CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F) or methane gas (CH 4 ) with an etching gas containing nitrogen gas (N 2 ) and argon gas (Ar) W) is etched with the etching selectivity between the organic film and the silicon nitride film (SiN).

질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)를 포함하는 식각가스에 플루오르 탄소(CHxFy)를 혼합하여 유기막을 식각 처리하는 경우에는 그 식각 선택비가 매우 낮게 제공된다. 이로 인해 질소가스(N2), 아르곤가스(Ar), 그리고 플루오르탄소(CHxFy)를 포함하는 식각가스는 유기막과 실리콘 질화막(SiN)을 함께 식각 처리한다. 이는 실리콘 질화막(SiN)에 대한 유기막의 식각 선택비를 향상시키기 위해 사용되는 식각 가스로 부적합하다. When the organic film is etched by mixing fluorine carbon (CHxFy) with an etching gas containing nitrogen gas (N 2 ) and argon gas (Ar), the etch selectivity is very low. As a result, the etching gas containing nitrogen gas (N 2 ), argon gas (Ar), and fluorine carbon (CHxFy) etches the organic film and the silicon nitride film (SiN) together. This is unsuitable as the etch gas used to improve the etch selectivity of the organic film to the silicon nitride film (SiN).

이와 달리 질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)를 포함하는 식각가스에 메탄가스(CH4)를 혼합하여 유기막을 식각 처리하는 경우에는 그 식각 선택비가 1100 내지 1200으로 제공된다. 이는 산소가스(O2) 및 플루오르탄소(CHxFy)를 사용하여 유기막을 식각 처리하는 경우보다 실리콘 질화막(SiN)에 대한 유기막의 식각 선택비가 매우 높게 제공된다. 뿐만 아니라 질소가스(N2), 아르곤 가스(Ar), 그리고 메탄가스(CH4)을 포함하는 식각가스에는 산소가스(O2)가 제공되지 않으므로 실리콘 질화막(SiN)을 산화시키지 않으므로, 실리콘 질화막(SiN)의 고유 특성을 유지할 수 있다.Alternatively, when the organic film is etched by mixing methane gas (CH 4 ) in an etching gas containing nitrogen gas (N 2 ) and argon gas (Ar), the etch selectivity is provided at 1100 to 1200. This provides a very high etching selectivity ratio of the organic film to the silicon nitride film (SiN) than when the organic film is etched using oxygen gas (O 2 ) and fluorine carbon (CHxFy). Not only does not oxidize the nitrogen gas (N 2), argon gas (Ar), and methane gas (CH 4) silicon nitride (SiN) etching gas is not provided by the oxygen gas (O 2) including a silicon nitride film (SiN) can be maintained.

상술한 실시예에는 공정 가스는 메탄가스(CH4), 질소가스(N2), 그리고 아르곤 가스(Ar)를 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나 공정가스는 메탄가스(CH4)에 질소가스(N2) 또는 아르곤(Ar)를 포함하도록 제공될 수 있다. 도6과 같이, 가스공급유닛(300)의 공정가스저장부(350)는 메탄가스 저장부(351) 및 질소가스 저장부(352)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 가스공급유닛(300)의 공정가스저장부(350)는 메탄가스 저장부(351) 및 아르곤가스 저장부(353)를 포함할 수 있다. In the above-described embodiment, the process gas is described as containing methane gas (CH 4 ), nitrogen gas (N 2 ), and argon gas (Ar). However, the process gas may be provided to contain nitrogen gas (N 2 ) or argon (Ar) in methane gas (CH 4 ). As shown in FIG. 6, the process gas storage unit 350 of the gas supply unit 300 may include a methane gas storage unit 351 and a nitrogen gas storage unit 352. Alternatively, the process gas storage unit 350 of the gas supply unit 300 may include a methane gas storage unit 351 and an argon gas storage unit 353.

M1: 실리콘 질화막 M2: 유기막
M4: 감광막 351: 메탄가스 저장부
352: 질소가스 저장부 353: 아르곤가스 저장부M 1 : silicon nitride film M 2 : organic film
M 4 : photosensitive film 351: methane gas storage part
352: nitrogen gas storage part 353: argon gas storage part

Claims (7)

기판을 처리하는 방법에 있어서,
실리콘 질화막, 상기 실리콘 질화막 상에 형성된 유기막, 상기 유기막 상에 제공되며 식각 패턴이 형성된 감광막을 가지는 기판에 대해 식각 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 상기 유기막을 식각하되,
상기 식각 가스는 산소 이외의 가스를 포함하는 기판 처리 방법.A method of processing a substrate,
A plasma is generated from an etching gas on a substrate having a silicon nitride film, an organic film formed on the silicon nitride film, and a photoresist film provided on the organic film and having an etching pattern formed thereon,
Wherein the etching gas comprises a gas other than oxygen. 제1항에 있어서,
상기 식각 가스는 메탄 가스를 포함하는 기판 처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the etch gas comprises methane gas. 제2항에 있어서,
상기 식각 가스는 질소 가스 및 아르곤 가스 중 적어도 하나를 더 포함하는 기판 처리 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the etch gas further comprises at least one of nitrogen gas and argon gas. 제3항에 있어서,
상기 메탄 가스는 상기 식각 가스의 30% 이하로 제공되는 기판 처리 방법.The method of claim 3,
Wherein the methane gas is provided at 30% or less of the etch gas. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기막은 산소 또는 탄소를 포함하고,
상기 유기막과 상기 감광막 사이에는 상기 식각 패턴이 형성된 하드마스크막이 더 제공되는 기판 처리 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the organic film comprises oxygen or carbon,
Wherein a hard mask film having the etching pattern is further provided between the organic film and the photoresist film. 내부에 처리공간을 제공하는 챔버와;
상기 처리공간에서 실리콘 질화막, 상기 실리콘 질화막 상에 형성된 유기막, 상기 유기막 상에 제공되며 식각 패턴이 형성된 포토레지스트막을 가지는 기판을 지지하는 기판지지유닛과;
상기 처리공간에 식각 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 처리공간에 제공된 식각 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 식각 가스는 산소 이외의 가스를 포함하는 기판 처리 장치.A chamber for providing a processing space therein;
A substrate supporting unit for supporting a substrate having a silicon nitride film in the processing space, an organic film formed on the silicon nitride film, and a photoresist film provided on the organic film and having an etched pattern formed thereon;
A gas supply unit for supplying etching gas to the processing space;
And a plasma source for generating a plasma from the etching gas provided in the processing space,
Wherein the etching gas comprises a gas other than oxygen. 제6항에 있어서,
상기 가스공급유닛은,
제1가스가 제공되는 제1가스 저장부와;
제2가스가 제공되는 제2가스 저장부와;
상기 제1가스 및 상기 제2가스가 상기 처리공간에 공급되도록 상기 제1가스 저장부 및 상기 제2가스 저장부 각각을 상기 챔버에 연결하는 가스공급라인을 포함하되,
상기 제1가스는 메탄 가스를 포함하고,
상기 제2가스는 질소 가스와 아르곤 가스 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.

The method according to claim 6,
The gas supply unit includes:
A first gas reservoir to which a first gas is supplied;
A second gas reservoir to which a second gas is supplied;
And a gas supply line connecting each of the first gas storage and the second gas storage to the chamber so that the first gas and the second gas are supplied to the processing space,
Wherein the first gas comprises methane gas,
Wherein the second gas comprises at least one of nitrogen gas and argon gas.

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