KR20180045977A - 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180045977A
KR20180045977A KR1020160140307A KR20160140307A KR20180045977A KR 20180045977 A KR20180045977 A KR 20180045977A KR 1020160140307 A KR1020160140307 A KR 1020160140307A KR 20160140307 A KR20160140307 A KR 20160140307A KR 20180045977 A KR20180045977 A KR 20180045977A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
side wall
processing chamber
external injection
gas
Prior art date
Application number
KR1020160140307A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102660954B1 (ko
Inventor
임태화
김태환
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020160140307A priority Critical patent/KR102660954B1/ko
Publication of KR20180045977A publication Critical patent/KR20180045977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102660954B1 publication Critical patent/KR102660954B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법에 관한 기술이다. 본 실시예의 플라즈마 처리 장치는 처리 챔버, 및 상기 처리 챔버의 측벽에 위치되며, 고주파 전원부, 플라즈마 가스 공급부 및 원료 가스 공급부가 연결되어, 내부에서 플라즈마 에천트를 발생시켜 상기 처리 챔버에 제공하는 적어도 하나의 외부 주입부를 포함할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법{Plasma Processing Apparatus And Method of Cleaning Native Oxide Using The Same}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외부에서 플라즈마 에천트를 생성하여 챔버내에 직접 주입하는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정 중, 반도체 기판 구조체의 표면에 의도치 않은 자연 산화막이 발생될 수 있다. 이와 같은 자연 산화막은 처리 공간내에 잔류하는 불순물들을 트랩하거나 후속 공정을 방해하는 요소가 될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서 고품질의 막질을 형성하기 위하여, 자연 산화막의 제거는 필수적이다.
한편, 낸드 플래시 메모리 소자는 적층된 복수의 절연막, 및 상기 복수의 절연막내에 형성되는 수직 홀을 구비할 수 있다. 상기 수직 홀은 상기 적층된 복수의 절연막의 두께 및 고집적 밀도로 인해 상당한 어스펙트 비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
상기 수직 홀 형성후, 수직 홀에 의해 노출된 반도체 기판 표면에 자연 산화막이 발생될 수 있다. 콘택 효율을 위하여, 수직 홀 저부의 자연 산화막은 반드시 제거되어야 하며, 현재 높은 어스펙트 비를 고려하여, 플라즈마를 이용한 클리닝 공정으로 상기 자연 산화막을 제거하고 있다.
그런데, 상술한 바와 같이, 수직 홀의 어스펙트 비가 상당히 크기 때문에, 수직 홀 바닥부에 발생된 자연 산화막을 제거하기 위하여, 플라즈마 파워를 높이거나 장시간 동안 플라즈마 클리닝 공정을 진행하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 높은 파워하에서 장시간 동안 플라즈마 처리를 진행하는 경우, 반도체 기판 결과물 표면은 플라즈마 데미지를 입게 된다.
본 발명은 반도체 소자의 플라즈마 데미지 없이 선택적으로 자연 산화막을 제거할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리 챔버, 및 상기 처리 챔버의 측벽에 위치되며 고주파 전원부, 플라즈마 가스 공급부 및 원료 가스 공급부가 연결되어, 내부에서 플라즈마 에천트를 발생시켜 상기 처리 챔버에 제공하는 적어도 하나의 외부 주입부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 산화막 제거 방법은, 처리 챔버, 및 상기 처리 챔버 외부의 측벽에 위치되어 플라즈마 에천트를 생성하는 외부 주입부를 포함하는 플라즈마 처리 장치에서 자연 산화막을 제거하는 방법으로서, 상기 외부 주입부에 고주파 전압, 플라즈마 가스 및 원료 가스를 공급하여, 상기 플라즈마 에천트를 생성하는 단계; 및 30 내지 50 파스칼(Pa)의 압력을 유지하며 복수의 웨이퍼가 적재된 배치 타입 처리 챔버내에 상기 플라즈마 에천트를 공급하는 단계를 포함한다.
플라즈마 처리 챔버 외부에서 최적화된 플라즈마 에천트를 생성하여 처리 챔버 내부로 제공되기 때문에, 라디칼의 라이프 타임을 연장시킬 수 있다. 또한, 처리 챔버는 배치 챔버로 구성하면서, 식각 처리에 최적화될 수 있도록 저압 상태를 유지하도록 설정하므로써, 플라즈마 에천트의 평균 자유 행로를 연장시켜, 식각률을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 챔버의 측벽부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 외주 주입부를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용하여 낸드 플래시 메모리 장치의 자연 산화막을 제거하는 공정을 설명하기 위한 각 공정 별 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 플라즈마 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 간접 플라즈마 장치는, 처리 챔버(101) 및 적어도 하나의 외부 주입부(110a,110b)를 포함할 수 있다.
상기 처리 챔버(101)는 복수의 웨이퍼(w)가 처리될 수 있는 배치(batch) 타입 챔버일 수 있다.
적어도 하나의 외부 주입부(110a,110b)는 처리 챔버(101)의 일 측벽에 나란히 설치될 수 있다. 외부 주입부(110a,110b)가 복수 개 구비되는 경우, 상기 외부 주입부(110a,110b)들은 일정 등 간격을 가지고 이격 배치될 수 있다. 이와 같은 외부 주입부(110a,110b)는 고주파 전원부(120)와 연결되어, 상기 고주파 전원부(120)로부터 플라즈마 파워를 제공받을 수 있다.
외부 주입부(110a,110b)는 플라즈마 가스 공급부(130) 및 원료 가스 공급부(140)와 각각 연결되어, 플라즈마 가스 및 원료 가스를 제공받을 수 있다. 외부 주입부(110a,110b)는 외부로부터 제공되는 플라즈마 파워 전압 하에서, 플라즈마 가스 및 원료 가스의 반응에 의해, 플라즈마 식각 가스, 다시 말해 플라즈마 에천트(etchant)를 생성할 수 있다. 또한, 외부 주입부(110a,110b)에서 생성된 플라즈마 에천트는 상기 처리 챔버(101) 내부로 공급되어, 웨이퍼 상의 오염물, 예컨대, 자연 산화막을 제거할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 처리 챔버(101)는 복수의 웨이퍼들(W)이 처리될 수 있는 배치 타입 구조를 갖는다. 처리 챔버(101)의 외측벽부(102)에 상기 외부 주입부(110a,110b)가 연결될 삽입 홈(103)이 구비될 수 있다. 처리 챔버(101)의 측벽부(102) 내부에 상기 삽입 홈(103)과 연통되는 분사홈(105)을 구비할 수 있다. 분사홈(105)은 상기 측벽부(102)의 길이 방향으로 연장되는 메인 홈(106)과 상기 메인 홈(106)으로부터 분기되며 상기 측벽부(102)의 폭 방향으로 연장되는 복수의 서브 홈(107)으로 구성될 수 있다. 상기 서브 홈(107)은 예를 들어, 웨이퍼(w) 각각과 대응되도록 설치될 수 있다. 외부 주입부(110a,110b)의 위치 및 분사홈(105)의 구조에 의해 각 웨이퍼에 플라즈마 에천트가 고르게 전달될 수 있다.
외부 주입부(110a,110b)는 예컨대, 실린더 형태로 구성될 수 있으며, 원료 가스 중 하나인 불소(F)에 내성을 갖는 사파이어 재질로 형성될 수 있다. 실질적인 실린더 형태를 갖는 상기 외부 주입부(110a,110b)는 양측 단부(110-1, 110-2)를 가질 수 있다. 양측 단부(110-1, 110-2) 중 일측 단부(110-1)에 플라즈마 가스 공급부(130)가 공급관(151)을 통해 연결될 수 있다. 상기 공급관(151) 상에 공지의 밸브(152)가 설치되어, 플라즈마 가스 공급부(130)로부터 제공되는 플라즈마 가스를 선택적으로 단속할 수 있다. 또한, 상기 밸브(152)의 구비 없이, 상기 플라즈마 가스 공급부(130)의 온/오프를 선택적으로 제어할 수도 있다. 상기 플라즈마 가스는 예를 들어, N2 및 NH3 가스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 외부 주입부(110a,110b)의 일측 단부(110-1)에 고주파 전원부(120)가 더 연결되어, 상기 외부 주입부(110a,110b)에 파워를 제공할 수 있다. 고주파 전원부(120)는 예를 들어, 1.5 내지 3GHz, 보다 상세하게는, 2.45GHz의 마이크로웨이브(microwave) 및 3 내지 10kW의 파워, 보다 상세하게 5 내지 7kW의 파워를 상기 외부 주입부(110a,110b)내에 제공할 수 있다.
한편, 외부 주입부(110a,110b)의 타측 단부(110), 즉, 외부 주입부(110a,110b)의 출구부는 공급관(153)을 통해 상기 처리 챔버(101)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 외부 주입부(110a,110b)와 연결되는 공급관(153)은 상기 처리 챔버(101)의 측벽에 설치된 삽입공(103)에 삽입,고정될 수 있다. 외부 주입부(110a,110b)와 연결되는 상기 공급관(153)은 상기 삽입공(103)에 삽입 및 탈착이 가능하게 설계될 수 있다.
또한, 원료 가스 공급부(140)는 추가의 공급관(155)을 통해 외부 주입부(110a,110b)의 소정 부분, 예컨대, 외부 주입부(110a,110b)의 출구부 부근에 연결될 수 있다. 상기 원료 가스 공급부(140)와 연결된 공급관(155)상에도 밸브(156)가 설치되어, 상기 원료 가스를 선택적으로 제공할 수 있다. 또한, 밸브(156)의 구비 없이 상기 원료 가스 공급부(140)의 온/오프 동작을 제어할 수도 있다. 본 실시예에서, 자연 산화막을 제거하기 위한 원료 가스로는 NF3 및 NH3 가스가 이용될 수 있다.
이와 같이 외부 주입부(110a,110b)에 2.45GHz의 마이크로웨이브 및 3 내지 10KW의 파워가 제공되는 상태에서 상기 플라즈마 가스가 제공되면, 상기 외부 주입부(110a,110b) 내부에서 상기 플라즈마 가스인 N2 가스 및 NH3 가스는 N+ 및 H+ 원자 상태로 여기된다. 외부 주입부(110a,110b)내의 N+원자 및 H+원자는 원료 가스 공급부(140)로부터 제공되는 NF3 및 NH3 가스와 플라즈마 반응을 일으켜, 상기 외부 주입부(110a,110b)내에 NHxFy 형태의 플라즈마 에천트가 생성된다.
이와 같은 플라즈마 에천트는 상기 배치 타입 형태의 처리 챔버(101)내에 주입되어, 자연 산화막을 제거하기 위한 플라즈마 클리닝 처리가 진행된다.
일반적으로 처리 챔버내에서 플라즈마 에천트가 생성되는 경우, 지속적으로 플라즈마 파워를 인가하기 어렵기 때문에, 일시적으로 플라즈마 파워를 인가한 상태에서 플라즈마 에천트를 생성하고 있다. 이에 따라, 처리 챔버 내부에서 생성되는 플라즈마 라디컬들은 라이프 타임(life time)이 짧은 편이다.
하지만, 본 실시예와 같이, 처리 챔버로부터 독립된 외부 주입장치에서 플라즈마 에천트를 별도로 생성하는 경우, 챔버 내부의 환경에 대한 고려 없이 충분한 파워 및 주파수를 제공할 수 있으므로, 연장된 라이프 타임을 갖는 플라즈마 라디컬을 생성할 수 있다.
또한, 플라즈마 생성 조건과 별개로, 처리 챔버 내부의 조건을 클리닝 공정에 맞게 최적화할 수 있다. 예컨대, 처리 챔버 내부에서 플라즈마 에천트를 생성하는 경우, 플라즈마 파워는 물론, 압력 또한 플라즈마 에천트 생성에 영향을 미칠 수 있다. 한편, 본 실시예와 같이, 플라즈마 에천트가 외부로부터 주입되는 경우, 플라즈마 에천트의 발생률과 상관없이 챔버 내부의 압력을 저압으로 유지할 수 있다. 처리 챔버 내부의 압력을 낮추는 경우, 플라즈마 에천트의 이온 충돌 에너지가 증대되어, 플라즈마 에천트의 평균 자유 행로(Mean free path)를 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 어스펙트 비가 높은 수직 홀의 바닥부까지 플라즈마 에천트들이 효과적으로 전달되어, 클리닝 효율이 개선된다.
또한, 종래의 리모트 플라즈마 장치의 경우, 별도의 리모트 플라즈마 장치에서 플라즈마 가스를 생성하고, 챔버 내부의 혼합부에서 상기 플라즈마 가스와 원료 가스를 별도로 혼합시켜 플라즈마 에천트를 생성한다. 하지만, 본 실시예의 경우, 플라즈마 에천트 자체를 외부 주입부에서 자체 생성하므로, 챔버 내부에 별도의 혼합부를 설치할 필요가 없다.
또한, 반도체 장치는, 플라즈마 영역과 증착 또는 세정이 일어나는 영역(기판 상부 영역) 사이에 라디컬의 활동성을 개선하기 위한 구조가 요구된다.
대부분의 장비들은 플라즈마 영역과 기판 상부 영역 사이의 라디컬의 활동성을 개선할 수 있도록, 챔버의 구조, 샤워 해드의 구조, 플라즈마 방전, 임피던스 매칭, RPS 플라즈마 메커니즘, 플라즈마 변수들을 조정하는 등 복잡한 과정이 요구된다. 하지만, 본 발명과 같이 외부 주입 장치로부터 직접적으로 에천트가 공정 챔버내에 도입되기 때문에, 장비 내부 구조의 다양하게 변경할 필요가 없이 간단한 방법으로 라디컬의 라이프 타임을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예의 처리 챔버는 배치 타입으로 구성되기 때문에, 싱글 타입 챔버에 비해 장시간의 공정이 소요될 수 있지만, 다수의 웨이퍼가 동시에 처리되기 때문에, 전체적인 쓰루풋(throughput) 측면에서는 매우 유리하다. 이에 따라, 기존의 배치 타입 챔버에서 설정된 시간 보다 더 충분한 시간으로 플라즈마 클리닝 공정을 진행하여도, 플라즈마 데미지의 위험이 거의 없으며, 나아가 싱글 타입에 비해 쓰루풋을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 자연 산화막을 완벽히 제거할 수 있다.
아울러, 본 실시예의 외부 주입부를 사파이어 물질로 형성함에 따라, 불소 성분은 물론 그 밖의 다른 성분들과의 반응을 감소시킬 수 있어, 교체 주기를 연장할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(100a)는 제 1 내지 제 4 외부 주입부(110a,110b,110c,110d)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 외부 주입부(110a,110b)는 처리 챔버(101)의 일측벽에 설치될 수 있고, 제 3 및 제 4 외부 주입부(110c,110d)는 처리 챔버(101)의 일측벽과 마주하는 타측벽에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 외부 주입부(110a)는 제 3 외부 주입부(110c)와 마주하도록 설치될 수 있고, 제 2 외부 주입부(110b)는 제 4 외부 주입부(110d)와 마주하도록 설치될 수 있다. 각각의 외부 주입부(110a, 110b, 110c, 110d)는 고주파 전원부(120), 플라즈마 가스 공급부(130) 및 원료 가스 공급부(140)와 각각 연결될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 3 및 제 4 외부 주입부(110c,110d)는 처리 챔버(101)의 타측벽에 위치되되, 제 3 외부 주입부(110c)는 제 1 및 2 외부 주입부(110a,110b) 사이의 영역과 대응하는 타측벽부에 위치될 수 있고, 제 4 외부 주입부(110d)는 제 2 외부 주입부(110b)의 하부에 해당하는 상기 타측벽부에 위치될 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치의 자연 산화막 제거 방법을 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 반도체 기판(200) 상부에 제 1 절연막(210) 및 제 2 절연막(220)을 교대로 복수 회 증착하여, 절연 구조물을 형성한다.
도 8을 참조하면, 상기 절연 구조물(220)의 소정 부분을 식각하여, 수직 홀(H)을 형성한다. 상기 수직 홀(H)을 형성하는 과정, 수직 홀(H)이 형성된 후 웨이퍼를 이송하는 과정, 및 수직 홀(H) 형성 공정 이후 후속 공정을 진행하기 위한 대기 상태에서 수직 홀(H)의 바닥부에서 자연 산화막(220)이 발생될 수 있다.
도 9를 참조하여, 수직 홀(H)이 형성된 반도체 웨이퍼들을 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 처리 챔버(101, 도 1 내지 도 6 참조)내에 장입한다.
이때, 상기 처리 챔버(101)의 일측벽에 상술하였듯이 플라즈마 에천트를 별도 생성하기 위한 적어도 하나의 외부 주입부(110a, 110b, 110c, 110d)가 장착되어 있다.
외부 주입부(110a,110b, 110c,110d)에서 웨이퍼상에 직접 적용될 수 있는 플라즈마 에천트를 생성할 수 있도록, 1. 5 내지 3GHz의 주파수 및 3 내지 10Kw의 파워를 제공한 상태에서, 플라즈마 가스로서 N2 가스 및 NH3 가스를 400 내지 600 sccm 공급하고, 원료 가스로서 NF3 가스를 40 내지 60 sccm 만큼 공급한다. 이에 따라, 상기 외부 주입부(110a,110b,110c,110d) 내부에서 NHxFy 형태의 플라즈마 에천트를 생성한다.
이와 같은 플라즈마 에천트는 처리 챔버(101) 내부에 제공될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(101)내에 도입된 플라즈마 에천트(230)는 수직 홀(H)의 바닥부까지 자유롭게 이동하여, 자연 산화막(220)을 제거할 수 있다. 상기 플라즈마 에천트(230)는 상술한 바와 같이 최적화된 환경의 외부 주입부(110a,110b,110c,110d)내에서 별도로 생성된 후, 챔버(101)내에 도입되기 때문에, 기존의 챔버 내에서 생성된 플라즈마 에천트(230)에 비해 라이프 타임이 길어 장시간 동안 클리닝 동작을 진행할 수 있다.
또한, 상기 처리 챔버(101) 내부를 저압 상태, 예컨대 10 내지 100Pa, 보다 상세히는 30 내지 50 Pa를 유지시키므로써, 플라즈마 에천트(230)의 평균 이동 경로를 연장할 수 있다. 상기 처리 챔버(101)는 저압 상태를 유지할 수 있도록 약 30,000 내지 100,000L/min 유량으로 배기시킬 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 에천트(230)의 활동성이 개선되어 자연 산화막의 식각률(제거율)이 개선될 수 있다.
또한, 배치 타입 챔버내에서 진행되기 때문에, 장시간 플라즈마 공정을 진행하여도 데미지에 대한 영향이 거의 없다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
101 : 처리 챔버 110a, 110b, 110c, 110d : 외부 주입부
120 : 플라즈마 가스 공급부 130 : 원료 가스 공급부
200 : 반도체 기판 210: 제 1 절연막
215 : 제 2 절연막 220 : 자연 산화막
230 : 플라즈마 에천트

Claims (16)

  1. 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버의 측벽에 위치되며, 고주파 전원부, 플라즈마 가스 공급부 및 원료 가스 공급부가 연결되어, 내부에서 플라즈마 에천트를 발생시켜 상기 처리 챔버에 제공하는 적어도 하나의 외부 주입부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 복수의 웨이퍼가 처리되는 배치 타입 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 챔버의 측벽에 상기 외부 주입부가 연결되는 삽입공이 구비되며,
    상기 챔버 측벽 내부에 상기 삽입공과 연통되는 분사홈을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분사홈은 상기 챔버 측벽의 길이 방향으로 연장되는 메인홈과,
    상기 메인홈으로부터 분기되며 상기 웨이퍼에 대응되도록 연장되는 서브 홈을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 주입부는 상기 고주파 전원부로부터 1 내지 3 GHz 주파수 및 3 내지 10Kw의 플라즈마 파워를 제공받도록 구성되는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스 공급부에서 제공되는 플라즈마 가스는 N2 가스 및 NH3 가스를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급부에서 제공되는 원료 가스는 NF3 가스 및 NH3 가스인 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 주입부는 양측 단부를 갖는 실린더 형태로 구성되고,
    상기 양측 단부 중 일측 단부에 상기 고주파 전원부 및 플라즈마 가스 공급부가 연결되고,
    상기 양측 단부 중 타측 단부 주변에 상기 원료 가스 공급부가 연결되는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 주입부는 사파이어 재질로 구성되는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 주입부가 복수 개 구비되는 경우, 상기 복수 개의 외부 주입부는 상기 처리 챔버의 일측벽에 등간격으로 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 일측벽 및 상기 일측벽에 대응되는 타측벽을 포함하고,
    상기 외부 주입부가 복수 개 구비되는 경우, 상기 복수 개의 외부 주입부는 상기 처리 챔버의 일측벽 및 타측벽에 각각에 설치되되, 상기 일측벽 및 상기 타측벽에 각각에 위치되는 상기 외부 주입부는 상호 대응하도록 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 일측벽 및 상기 일측벽에 대응되는 타측벽을 포함하고,
    상기 외부 주입부가 복수 개 구비되는 경우, 상기 복수 개의 외부 주입부는 상기 처리 챔버의 일측벽 및 타측벽에 각각 외부 주입부가 설치되되, 상기 일측벽 및 상기 타측벽에 각각에 위치되는 상기 외부 주입부는 상호 대응하지 않는 위치에 각각 설치되는 플라즈마 처리 장치.
  13. 처리 챔버, 및 상기 처리 챔버 외부의 측벽에 위치되어 플라즈마 에천트를 생성하는 외부 주입부를 포함하는 플라즈마 처리 장치에서 자연 산화막을 제거하는 방법으로서,
    상기 외부 주입부에 고주파 전압, 플라즈마 가스 및 원료 가스를 공급하여, 상기 플라즈마 에천트를 생성하는 단계; 및
    30 내지 50 파스칼(Pa)의 압력을 유지하며 복수의 웨이퍼가 적재된 배치 타입 처리 챔버내에 상기 플라즈마 에천트를 공급하는 단계를 포함하는 자연 산화막 제거 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 외부 주입부는 상기 고주파 전원을 제공하는 고주파 전원부와 연결되며,
    상기 고주파 전원부로부터 1. 5 내지 3GHz의 주파수 및 3 내지 10Kw의 파워를 제공받는 자연 산화막 제거 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스는 N2 가스 및 NH3 가스를 포함하는 자연 산화막 제거 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 원료 가스는 NF3 가스를 포함하는 자연 산화막 제거 방법.
KR1020160140307A 2016-10-26 2016-10-26 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법 KR102660954B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160140307A KR102660954B1 (ko) 2016-10-26 2016-10-26 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160140307A KR102660954B1 (ko) 2016-10-26 2016-10-26 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180045977A true KR20180045977A (ko) 2018-05-08
KR102660954B1 KR102660954B1 (ko) 2024-04-26

Family

ID=62187502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160140307A KR102660954B1 (ko) 2016-10-26 2016-10-26 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102660954B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022149777A1 (ko) * 2021-01-06 2022-07-14 주성엔지니어링(주) 기판 처리 방법

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0167064B1 (ko) * 1995-09-22 1999-02-01 김광호 플라즈마 식각방법 및 장치
KR20050111202A (ko) * 2004-05-21 2005-11-24 삼성전자주식회사 리모트 플라즈마 발생 튜브의 표면 세정 방법과 이를이용하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR20060073835A (ko) * 2004-12-24 2006-06-29 삼성전자주식회사 다원화된 가스 유량계를 갖는 저압화학기상증착 장치
US20070105392A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Raymond Joe Batch photoresist dry strip and ash system and process
US20080200038A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-21 Toshiyuki Ikeuchi Heat processing method and apparatus for semiconductor process
KR20110000861A (ko) * 2009-06-29 2011-01-06 (주)울텍 플라즈마를 이용한 저압 화학 기상 증착 장비
JP2013539210A (ja) * 2010-08-06 2013-10-17 グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド 増加した使用寿命を有するプロセスガス導管および関連方法
JP2014207435A (ja) * 2013-03-21 2014-10-30 東京エレクトロン株式会社 バッチ式縦型基板処理装置および基板保持具
KR20140142160A (ko) * 2013-06-03 2014-12-11 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
KR20150091769A (ko) * 2014-02-04 2015-08-12 주성엔지니어링(주) 기판처리장치

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0167064B1 (ko) * 1995-09-22 1999-02-01 김광호 플라즈마 식각방법 및 장치
KR20050111202A (ko) * 2004-05-21 2005-11-24 삼성전자주식회사 리모트 플라즈마 발생 튜브의 표면 세정 방법과 이를이용하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR20060073835A (ko) * 2004-12-24 2006-06-29 삼성전자주식회사 다원화된 가스 유량계를 갖는 저압화학기상증착 장치
US20070105392A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Raymond Joe Batch photoresist dry strip and ash system and process
US20080210273A1 (en) * 2005-11-08 2008-09-04 Tokyo Electron Limited Batch photoresist dry strip and ash system and process
US20080200038A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-21 Toshiyuki Ikeuchi Heat processing method and apparatus for semiconductor process
KR20110000861A (ko) * 2009-06-29 2011-01-06 (주)울텍 플라즈마를 이용한 저압 화학 기상 증착 장비
JP2013539210A (ja) * 2010-08-06 2013-10-17 グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド 増加した使用寿命を有するプロセスガス導管および関連方法
JP2014207435A (ja) * 2013-03-21 2014-10-30 東京エレクトロン株式会社 バッチ式縦型基板処理装置および基板保持具
KR20140142160A (ko) * 2013-06-03 2014-12-11 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
KR20150091769A (ko) * 2014-02-04 2015-08-12 주성엔지니어링(주) 기판처리장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022149777A1 (ko) * 2021-01-06 2022-07-14 주성엔지니어링(주) 기판 처리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102660954B1 (ko) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI481316B (zh) 使用重力誘發氣體擴散分離控制式(gigdsc)電漿處理次系統的基板處理方法
TWI642104B (zh) 蝕刻方法及電漿處理裝置
US9966274B2 (en) Method of generating plasma in remote plasma source and method of fabricating semiconductor device using the same method
KR102483741B1 (ko) 진보된 패터닝 프로세스에서의 스페이서 퇴적 및 선택적 제거를 위한 장치 및 방법들
US9640385B2 (en) Gate electrode material residual removal process
KR101772723B1 (ko) 플라즈마 처리 방법
TW201738925A (zh) 用以提高基板處理系統之電漿中的電子密度位準之系統及方法
US20150083580A1 (en) Plasma processing method
KR102099408B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치
US20100224587A1 (en) Plasma etching method, plasma etching apparatus and computer-readable storage medium
KR20150128582A (ko) 에칭 방법
KR102363778B1 (ko) 에칭 방법
KR102513051B1 (ko) 에칭 방법
TW201727737A (zh) 使用對於電漿功率位準起反應之雙模態處理氣體組成物的電漿蝕刻方法與系統
KR102429615B1 (ko) 에칭 방법
KR102549146B1 (ko) 복잡한 3-d 구조체들을 에칭하기 위한 압력 퍼지 에칭 방법
US20160300738A1 (en) Plasma Generation and Control Using a DC Ring
KR20210061937A (ko) 막을 에칭하는 방법 및 플라즈마 처리 장치
US10109459B1 (en) Substrate treating apparatus, substrate treating method, and plasma generating unit
US20170236731A1 (en) Systems and methods for selectively etching film
KR102660954B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 자연 산화막 제거 방법
US11501976B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
CN111755357A (zh) 等离子体蚀刻装置和等离子体蚀刻方法
US20190198300A1 (en) Chamber conditioning and removal processes
KR20050001831A (ko) 플라즈마 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant