KR20190121253A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20190121253A
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유키히로 모리
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판 처리 장치의 예시들은 스테이지, 상기 스테이지를 둘러싸며, 상기 스테이지의 측면과 외측 주변 링 사이에 갭이 제공되는 상기 외측 주변 링, 상기 갭의 하측으로부터 상기 갭의 상측까지 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 유닛, 및 상기 스테이지 상에 제공되는 상부 전극을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing apparatus and substrate processing method}
기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관련된 예시들이 설명된다.
반도체 또는 액정의 제조 방법에서, 기판의 외측 주변부가 클램프로 고정되거나(clamped), 이송 로봇의 손이 기판의 후면과 기계적 접촉되는 동안 기판이 이송된다. 그 결과로, 실리콘 또는 동류물의 기판이 긁혀지고 미세 입자들의 발생을 유발한다. 더욱이 기판 상에 박막이 형성될 때, 기판의 측면부 주위로 뻗어나가며(creep) 여기에 퇴적되는 막이, 앞선 기판 이송 동안의 접촉에 기인하여 필-오프(peel off)되고, 이는 미세 입자들의 발생을 유발한다. 특히, 인장 방향으로 스트레스를 갖는 막은 기판을 필-오프하는 경향이 있다.
추가적으로, 기판의 후면의 외측 주변부 주위로 뻗어나가는 전도성 막은 후속 단계에서 기판 상에 수행될 정전기 흡착을 방해하거나, 종방향으로 기판을 통해 전파하는 암전류를 생성하고, 이는 구성요소들에 손상을 유발한다. 이러한 문제점들은 고도로 집적화된 장치들 내에 전기적 결함들을 유발하고 수율(yield)을 현저하게 감소시킨다.
기판의 외측 주변부와의 물리적 접촉에 의해 발생하는 입자들을 방지하거나 감소시키기 위하여, 기판의 외측 주변부에서 막을 선택적으로 제거하는 방법이 사용된다. 특허 문헌 1(JP 2011-511437A)은 이러한 방법의 예시로서 기판의 사면(bevel) 에지부 상에서 박막을 식각하도록 구성된 플라즈마 식각 처리 챔버를 개시한다.
특허 문헌 1 내에 개시된 식각 챔버 내에서, 기판의 후면 측에 반응 가스를 효율적으로 가이드하는 것이 불가능하며, 이에 따라 기판의 후면 상에서 막을 제거하는 것이 어렵다. 그러므로 기판의 측면 또는 후면 상의 막이 반응 챔버 내에서 필-오프되는 경우가 존재하며, 이에 따라 입자들이 발생한다. 더욱이, 특허 문헌 1 내에 개시된 장치에서, 반응 가스는 기판의 표면 상에 형성되는 구성요소들을 보호하기 위하여 잔류할 필요가 있는 표면 측 상의 막 상으로 돌고, 따라서 표면 측 상의 막의 막 두께가 감소하여, 외측 주변부에서의 구성요소들의 수율이 감소한다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들을 극복하기 위한 것이다.
여기에서 설명되는 일부 예시들은 전술한 문제점들을 다룰 수 있다. 여기에서 설명되는 일부 예시들은, 기판의 측면 또는 후면 상의 막의 필-오프에 의해 유발되는 입자들의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공할 수 있다.
일부 예시들에서, 기판 처리 장치는 스테이지, 상기 스테이지를 둘러싸는 한편 상기 스테이지의 측면과 외측 주변 링 사이에 갭이 제공되는 상기 외측 주변 링, 및 상기 갭의 하측으로부터 상기 갭의 상측까지 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 유닛, 및 상기 스테이지 상에 제공되는 상부 전극을 포함할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치의 예시를 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 상부 전극 및 배기 덕트를 나타내는 평면도이다.
도 3은 기판 처리 방법을 나타내는 다이어그램이다.
도 4는 기판의 확대도이다.
도 5a는 가스 밀도의 시뮬레이션 결과를 나타내는 다이어그램이다.
도 5b는 가스 밀도의 시뮬레이션 결과를 나타내는 다이어그램이다.
도 6은 Paschen의 법칙에 의해 주어지는 곡선들을 나타낸다.
도 7은 플라즈마 처리 이후의 기판의 이상적인 단면도이다.
도 8은 기판의 후면 측 상의 막 두께 분포를 나타낸다.
도 9는 기판의 상면 측 상의 막 두께 분포를 나타낸다.
도 10은 다른 예시에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 다른 예시에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 다른 예시에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 13은 플라즈마 처리를 나타내는 다이어그램이다.
도 1은 기판 처리 장치의 예시를 나타내는 다이어그램이다. 기판 처리 장치(10)는 스테이지(12)를 포함한다. 스테이지(12)는 예를 들어 금속 물질을 챔버에 연결함에 의해 또는 동류물에 의해 접지될 수 있는 금속 물질에 의해 구성될 수 있다. 300 mm 웨이퍼가 스테이지(12) 상에 놓여질 때, 스테이지(12)의 직경(X1)은 300 mm보다 작도록 설정된다. 300 mm 이외의 기판들은 스테이지(12) 상에 놓여질 수 있으나, 스테이지(12)의 직경(X1)은 스테이지(12) 상에 놓여질 기판의 직경보다 작도록 설정된다.
이러한 스테이지(12)는 외측 주변 링(14)에 의해 둘러싸인다. 외측 주변 링(14)은 외측 주변 링(14)과 스테이지(12)의 측면 사이의 갭(16)을 제공하는 한편 스테이지(12)를 둘러싼다. 따라서, 갭(16)은 평면도에서 환형을 갖는다. 갭(16)은 스테이지(12)의 하측으로부터 스테이지(12)의 상측까지 가스 공급을 가능하게 한다. 위에서 설명된 바와 같은 가스 공급은 예를 들어 가스 공급 유닛(가스 소스)(15)에 의해 수행될 수 있다. 가스 공급 유닛(15)은 갭(16)의 하측으로부터 갭(16)의 상측까지 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(15)에 의해 공급될 가스는 기판 상에 형성되는 막을 식각하기 위한 가스 또는 막 형성을 위해 사용되는 가스이다. 가스 공급 유닛(15)은 예를 들어 O2 가스와 같은 반응 가스를 공급한다. O2 가스를 함유하는 가스는 반응 가스로서 사용될 수 있다. 식각 또는 막 형성을 가능하게 하는 임의의 반응 가스가 사용될 수 있다.
외측 주변 링(14)은 예를 들어 금속 물질을 챔버에 연결함에 의해 또는 동류물에 의해 접지되는 금속 물질에 의해 구성될 수 있다. 배기 덕트(18)는 외측 주변 링(14) 상에 제공된다. 배기 덕트(18)는 평면도에서 스테이지(12)를 둘러싸기 위하여 그러한 환형을 갖는다. 배기 덕트(18)는, 배기 덕트(18)에 의해 둘러싸이는 공간 내의 가스가 외부로 배기되는 배기 통로를 제공한다. 배기 덕트(18)에 의해 둘러싸이는 공간 내의 가스는 예를 들어 스테이지(12) 상의 가스이다. 스테이지(12) 상의 가스 등은 배기 덕트(18)의 인렛(18b)으로부터 환형 채널(18a)까지 안내되고, 외부로 배기된다.
상부 전극(20)이 배기 덕트(18) 상에 실장된다. 상부 전극(20)은 그 전체로서 스테이지(12) 상에 제공된다. 상부 전극(20)은 제1 부분(20A), 제1 부분(20A)을 둘러싸는 제2 부분(20B), 및 제2 부분(20B)을 둘러싸는 제3 부분(20C)을 포함한다. 제1 부분(20A), 제2 부분(20B), 및 제3 부분(20C)은 예를 들어 금속 또는 전도체로 형성된다. 제1 부분(20A)은 스테이지(12)를 대면하는 제1 바닥면(20a)을 갖는다. 제2 부분(20B)은 제2 바닥면(20b)을 갖는다. 스테이지(12)의 상면으로부터 제1 바닥면(20a)까지의 높이 사이의 거리는 y1에 의해 표현된다. 스테이지(12)의 상면으로부터 제2 바닥면(20b)까지의 높이 사이의 거리는 y2에 의해 표현된다. 거리 y2는 거리 y1보다 더 크다. 그러므로, 제2 바닥면(20b)은 제1 바닥면(20a)보다 더 높은 위치에 존재한다. 제3 부분(20C)의 제3 바닥면(20c)은 배기 덕트(18) 상에 장착되고, 여기에서 상부 전극(20)의 위치가 정착되고, 거리 y1 및 거리 y2가 고정된다.
제1 바닥면(20a)의 직경(X2)은 예를 들어 스테이지(12)의 직경(X1)보다 10 mm 더 큰 값으로부터 스테이지(12)의 직경(X1)보다 10 mm 더 작은 값까지의 범위 내에서 설정될 수 있다. 도 1에는 제1 바닥면(20a)의 직경(X2)이 스테이지(12)의 직경(X1)보다 더 작은 것이 도시된다. 플라즈마가 주로 제2 바닥면(20b)과 스테이지(12) 각각, 및 외측 주변 링(14) 사이에 생성되기 때문에, 플라즈마의 범위는 제1 바닥면(20a)의 직경을 조절함에 의해 확장되거나 제한될 수 있다.
고주파 파워 소스가 상부 전극(20)에 연결된다. 고주파 파워 소스는 플라즈마를 생성하기 위하여 필수적인 고주파 파워를 상부 전극(20)에 공급한다. 예를 들어, 상부 전극(20)에 2 MHz 내지 60 MHz의 주파수 범위에서 100 와트 내지 2000 와트 범위의 파워가 공급된다.
상부 전극 스루홀(20d)은 상부 전극(20)을 관통하도록 상부 전극(20) 내에 형성된다. 상부 전극 스루홀(20d)은 스테이지(12)의 중심 바로 위에 제공될 수 있다. 예를 들어, 불활성 가스는, 챔버의 외부까지 불활성 가스 공급 유닛(가스 소스)(30)을 제공함에 의해 상부 전극 스루홀(20d)의 상측으로부터 상부 전극 스루홀(20d)의 하측까지 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 상부 전극 스루홀들(20d)이 상부 전극(20) 내에 형성될 수 있다.
도 2는 상부 전극(20) 및 배기 덕트(18)를 나타내는 평면도이다. 배기 덕트(18)의 환형 채널 내의 가스가 배기 펌프(32)에 의해 외부로 배기된다. 갭(16)은 도 2 내의 절단선들에 의해 표현되고, 갭(16)은 평면도에서 환형을 갖는다. 위에서 설명한 가스 공급 유닛(15)은 전체 갭(16)에 실질적으로 균일한 압력 하에서 가스를 공급한다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치(10)를 사용한 기판 처리 방법을 나타내는 다이어그램이다. 이러한 예시에서, 기판의 측면 및 후면 상의 막들이 제거된다. 우선, 기판(40)이 스테이지(12) 상에 놓여진다. 도 4는 도 3의 기판(40)의 확대도이다. 기판(40)은 중앙부(40A)와, 중앙부(40A)를 에워싸는 인클로징부(enclosing portion)(40B)를 포함한다. 인클로징부(40B)는 중앙부(40A)를 환형으로 에워싸기 위한 일부분이다. 다른 각도로부터 볼 때, 기판(40)은 상면(40a), 측면(40b), 및 하면(40c)을 포함한다. 막(50)은 기판(40) 상에 형성된다. 막(50)은 중앙부(40A)의 상면 상의 제1 막(50A), 인클로징부(40B)의 상면 상의 제2 막(50B), 인클로징부(40B)의 측면 상의 제3 막(50C), 및 인클로징부(40B)의 후면 상의 제4 막(50D)을 갖는다.
일반적인 막 형성에 있어서, 기판(40)의 하면(40c) 상의 막 형성은 의도되지 않는다. 그러나 예를 들어 ALD(원자층 퇴적) 또는 동류물의 경우에, 가스 분자들이 하면(40c)과 서셉터 사이의 갭 내로 침투하고, 막이 하면(40C) 상에 형성되기 쉽다. 그 결과로, 인클로징부(40B)의 하면(40c) 상에 제4 막(50D)이 존재하는 한편, 중앙부(40A)의 하면(40c) 상에 막이 존재하지 않는다.
도 2로 돌아가면, 기판(40)의 중앙부(40A)만이 스테이지(12) 상에 놓여진다. 인클로징부(40B)는 스테이지(12)의 외부로 돌출된다. 300 mm의 웨이퍼가 기판(40)으로서 사용될 때, 스테이지(12)의 직경(X1)을 300 mm보다 작게 설정함에 의해 인클로징부(40B)는 스테이지(12) 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 인클로징부(40B)가 스테이지(12) 외부로 돌출하도록 형성함에 의해, 인클로징부(40B)는 갭(16) 바로 위에 위치한다.
후속적으로, 처리는 플라즈마 처리로 진행된다. 플라즈마 처리에서, 불활성 가스 공급 유닛(30)에 의해 불활성 가스가 상부 전극 스루홀(20d)의 상측으로부터 하향 공급되는 한편, 반응 가스는 가스 공급 유닛(15)에 의해 갭(16)의 하측으로부터 상향 공급된다. 가스 공급 유닛(15)으로부터 갭(16)의 하측으로부터 상향 공급되는 반응 가스는 인클로징부(40B) 주위에서 인클로징부(40B)의 하측으로부터 흐르고, 인렛(18b)을 관통하며, 이후 환형 채널(18a)로부터 배기된다. 더욱이, 불활성 가스 공급 유닛(30)에 의해 상부 전극 스루홀(20d)의 상측으로부터 하향 공급되는 불활성 가스는 기판(40)의 중심 바로 위의 위치로부터 반경 방향으로 펼쳐지고, 제1 바닥면(20a) 및 기판(40) 사이의 공간을 통과하여, 인렛(18b)으로부터 환형 채널(18a)로 들어가고, 이후 배기된다.
고주파 파워는 위에서 설명한 바와 같이 가스 흐름이 형성되는 상태 하에서 상부 전극(20)에 인가된다. 그 결과로, 플라즈마(42)가 인클로징부(40B)의 후면 측 상에 및 인클로징부(40B)의 측면 측 상에 생성되고, 이에 의해 인클로징부(40B)에 플라즈마 처리가 가해진다. 인클로징부(40B)가 스테이지(12) 외부로 돌출하기 때문에, 인클로징부(40B)의 후면이 반응 가스에 의해 생성되는 플라즈마에 효율적으로 노출된다.
(가스 흐름에 대한 고려사항)
도 5a 및 도 5b는 가스 밀도의 시뮬레이션 결과들을 나타내는 다이어그램들이다. 도 5a는 2 slm의 N2 가스가 스테이지(12)의 표면을 따라 반경 방향으로 흐르는 불활성 가스로서 사용되고, 1.5 slm의 O2 가스가 인클로징부(40B)의 하측으로부터 공급되는 반응 가스로서 사용될 때, 가스 흐름의 양상을 나타내는 다이어그램이다. 이러한 경우에, 반응 가스는 기판(40)의 후면에 효율적으로 공급될 수 있고, 또한 반응 가스가 기판(40)의 표면까지 흐르는 것이 억제될 수 있다. 반면에, 도 5b는 반응 가스가 스테이지(12)의 상측으로부터 흐르도록 형성될 때, 가스 밀도를 나타낸다. 이러한 경우에, 반응 가스로서의 O2 가스는 기판(40)의 후면까지 충분히 공급되지 않는다.
도 5a 및 도 5b의 경우들 모두에서, 기판(40)의 중앙측으로부터 외측 주변 측까지 불활성 가스를 공급함에 의해, 반응 가스가 기판(40)의 상면(40a)에 도달하는 것이 방지될 수 있다. 그러나 반응 가스가 기판(40)의 상부측으로부터 공급되는 경우와 비교할 때, 기판(40)의 하부측으로부터 반응 가스를 공급함에 의해 반응 가스는 기판(40)의 후면 상으로 더욱 효율적으로 공급될 수 있다.
(플라즈마 생성 영역에 대한 고려사항)
도 3은 플라즈마(42)가 인클로징부(40B) 주위에만 형성되고 중앙부(40A) 바로 위에 플라즈마가 형성되지 않는 것을 나타낸다. 중앙부(40A) 바로 위의 위치까지 반응 가스의 상당한 공급이 억제되는 때조차도, 불활성 가스에 의해 유발되는 Ar 플라즈마가 이러한 부분에서 존재한다면 제1 막(50A)은 영향 받을 것이다.
위의 상황을 방지하거나 경감하기 위하여, 제1 바닥면(20a) 및 중앙부(40A) 사이의 거리(y3)는 Paschen의 법칙에 기초하여 방전이 발생하지 않는 거리까지 설정될 수 있다. 플라즈마의 점화 전압은 예를 들어 도 6에 도시된 것과 같이 Paschen의 법칙에 따른다. 도 6에서, p는 반응기 내의 압력을 나타내고, d는 전극들 사이의 간격을 나타낸다. 점화 전압 VB는 p와 d의 곱, pd의 함수이다. 그러므로, 도 3에 도시된 바와 같이 인클로징부(40B) 및 제2 바닥면(20b) 사이의 거리(y4)가 플라즈마의 점화를 위한 최적 값으로 설정되는 한편 제1 바닥면(20a) 및 중앙부(40A) 사이의 거리(y3)를 감소시키거나 증가시킴에 의해 플라즈마의 점화가 억제되고, 이에 의해 일부 예시들에서 플라즈마를 선택적으로 생성하는 것을 가능하게 한다. 즉, 인클로징부(40B) 주위에 플라즈마를 생성하는 한편 중앙부(40A) 바로 위에서 플라즈마의 발생은 억제될 수 있다. 위에서 설명된 것과 같이, 제1 바닥면(20a) 및 스테이지(12) 사이의 갭은 불활성 가스의 공급을 위하여 사용되고, 또한 플라즈마의 생성을 억제하는 것이 가능하기 위하여 설정될 수 있다. 제1 바닥면(20a)과 스테이지(12) 사이의 플라즈마 생성을 억제함에 의해, 기판(40)의 상면 상에 형성되는 제1 막(50A)은 적어도 어느 정도까지는 식각되거나 변경되는 것이 방지될 수 있다.
플라즈마 처리는 가스 흐름에 대한 앞서 말한 고려사항 및 플라즈마 생성 영역에 대한 앞서 말한 고려사항에 기초하여 수행된다. 도 7은 플라즈마 처리 이후의 기판(40)의 이상적인 단면도이다. 제3 막(50C) 및 제4 막(50D)은 플라즈마 처리에 의해 제거되는 한편, 제1 막(50A) 및 제2 막(50B)이 잔류한다. 그 결과, 막은 기판(40)의 상면(40a) 상에만 잔류할 수 있다.
도 8 및 도 9는 기판의 후면 측 및 표면 측 상에 플라즈마 처리 이전 및 이후의 막 두께를 표현하는 실험 데이터들을 나타낸다. 실험 데이터는, 비정질 카본 코팅이 상부에 형성되는 300 mm의 실리콘 기판을 295 mm의 외측 직경을 갖는 스테이지 상에 위치시키는 단계, 및 산소 플라즈마에 의해 외측 주변 막을 제거하는 단계에 의해 얻어진다. O2는 산소 플라즈마를 생성하기 위하여 1 mm의 폭을 갖는 갭(16)으로부터 공급된다. O2는 평면도에서 환형인 갭(16)으로부터 실질적으로 균일한 밀도에서 공급된다. 도 3에서 거리(y3)는 2 mm로 설정되고 거리(y4)는 18 mm로 설정된다. 기판(40)의 인클로징부(40B) 주위에만 플라즈마를 생성하기 위하여 13.56 MHz 및 500 W의 고주파 파워가 상부 전극(20)에 적용된다. 공급되는 산소의 유량은 1 L/min으로 설정되고, 스테이지(12)의 온도는 150℃로 설정되고, 반응 압력은 400 Pa로 설정된다.
도 8은 기판의 후면 측 상의 막 두께 분포를 나타낸다. "식각 이전"의 데이터로부터, 식각 이전의 후면의 외측 주변 면에 더 가까운 부분에 더욱 두꺼운 막이 존재한다는 점이 명백하다. "O2 상부측 공급"의 데이터는, 인클로징부(40B)의 상부측으로부터 산소 가스를 공급하는 동안 플라즈마 처리를 수행함에 의해 얻어진다. "O2 하부측 공급"의 데이터는 인클로징부(40B)의 하부측으로부터 산소 가스를 공급하는 동안 플라즈마 처리를 수행함에 의해 얻어진다. 즉, "O2 하부측 공급"의 데이터는 도 3의 예시에 대응된다. 기판의 후면 상의 막이 "O2 상부측 공급"의 경우조차도 일부 정도까지 제거될 수 있을지라도, "O2 상부측 공급"의 경우보다 "O2 하부측 공급"의 경우에 기판의 후면 상의 막이 더욱 많이 제거될 수 있다는 점이 명백하다.
도 9는 기판의 상부면 측 상의 막 두께 분포를 나타낸다. 기판의 상부면 측 상의 막은 소자를 위하여 필수적인 막이고, 따라서 막 상의 식각이 억제되어야 한다. "O2 하부측 공급"의 경우에, "식각 이전"의 경우에 비교할 때, 막 두께의 양 감소는 억제될 수 있다. 반면에, "O2 상부측 공급"의 경우에, 막 두께의 양 감소는 "식각 이전"의 경우보다 더 크다.
도 8 및 도 9의 결과들로부터, 도 1 및 도 3의 구성들에 따라 반응 가스가 인클로징부(40B)의 하부측으로부터 공급될 때, 기판의 상측으로부터 반응 가스가 공급되는 경우와 비교할 때, 후면 상의 막이 더욱 효율적으로 제거될 수 있고, 또한 상면의 내부에 대한 영향이 감소될 수 있다.
이러한 예시의 기판 처리 장치에 따르면, 플라즈마 처리 동안에, 오직 인클로징부(40B)만이 플라즈마 처리가 가해지고, 상당한 플라즈마 처리가 중앙부(40A)에 작용하지 않는다. 앞서 설명한 "가스 흐름에 대한 고려사항" 및 "플라즈마 생성 영역에 대한 고려사항"에 기초하여 플라즈마 처리를 수행함에 의해, 기판의 측면 및 후면 상의 막들을 제거하는 한편 기판의 상면 상의 막에 대한 영향이 억제될 수 있다.
도 10은 다른 예시에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 배기 덕트(18)에 대한 인렛(18c)이 도 1의 인렛(18b)보다 더 높은 위치에 제공된다. 배기 덕트(18)에 대한 인렛은 임의의 장소에서 제공될 수 있다. 플라즈마를 생성하기 위하여 사용되는 반응 가스 및 불활성 가스는 배기 덕트(18) 없이 외부로 배기될 수 있다.
도 11은 다른 예시에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 상부 전극(20)의 제1 부분(20D)은 절연체로 형성되고, 제2 부분(20B)은 금속 또는 전도체로 형성된다. 그 결과, 불활성 가스에 의해 기판의 상면측까지 반응 가스가 확산하는 것을 억제하는 한편 기판의 상면 상의 플라즈마 생성이 억제될 수 있다.
도 12는 다른 예시에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 제2 바닥면(20b)은 제1 바닥면(20a)보다 더 낮은 위치에 배치된다. 제1 바닥면(20a)의 위치는 도 1의 제1 바닥면(20a)의 위치보다 더 높도록 설정되는 한편, 제2 바닥면(20b)의 위치는 도 1의 제2 바닥면(20b)과 동일하도록 설정된다. 이러한 경우에, 제1 바닥면(20a) 및 스테이지(12) 사이의 거리는 도 6에서의 pd 값을 증가시키기 위하여 충분히 증가되며, 이에 의해 점화 전압(VB)이 증가되고, 스테이지(12) 바로 위의 플라즈마 생성이 억제될 수 있다. 도 13은 도 12의 기판 처리 장치를 사용한 플라즈마 처리를 나타내는 다이어그램이다. 거리(y3)을 증가시킴에 의해, 제1 바닥면(20a) 바로 아래의 플라즈마의 생성은 억제될 수 있고, 플라즈마는 제2 바닥면(20b) 바로 아래에 생성될 수 있다.
앞서 말한 예시들에서, 기판의 측면 및 후면 상의 막들의 식각이 주로 설명되었다. 그러나 위에서 설명된 기판 처리 장치에 의해 기판의 측면 및 후면 상에 막들이 형성될 수 있다. 내부 스트레스를 갖는 스트레스 막이 기판의 측면 및 후면 상에 제공될 때, 스트레스막은 기판으로부터 쉽게 필-오프될 수 있고 입자들이 될 수 있는 위험이 존재한다. 그러므로 위에서 설명한 바와 같이 스트레스 막의 스트레스를 완화하기 위하여, 스트레스 완화 막이 위에서 설명한 기판 처리 장치를 사용함에 의해 스트레스 막 상에 형성될 수 있다. 스트레스 막은 예를 들어 로우-k 막 함유 카본과 같은 카본계 막이다. 카본계 막은 인장 스트레스를 가지며, 쉽게 필-오프된다. 이러한 경우에, 스트레스 완화 막은 위에서 설명된 기판 처리 장치를 사용하여 실리콘-계 막에 의해 스트레스 막 상에 형성되고, 이에 의해 스트레스가 완화될 수 있고 막 필-오프가 억제될 수 있다.
인클로징부(40B)의 주위에서 방전을 용이하게 하나 중앙부(40A) 주위에서 방전을 어렵게 할 수 있는 다른 형상을 갖는 개조된 상부 전극이 존재할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 불활성 가스가 기판의 상면의 중심 바로 위의 위치로부터 반경 방향으로 흐르도록 형성되는 동안 플라즈마 처리를 수행함에 의해, 반응 가스가 기판의 외측 주변 측으로부터 기판의 내부까지 확산되는 것이 적어도 어느 정도까지 방지될 수 있다. 그러, 기판(40)의 중앙부(40A) 바로 위에서 플라즈마의 생성이 억제될 때, 불활성 가스의 공급 및 불활성 가스를 위하여 요구되는 구성이 생략될 수 있다.

Claims (17)

  1. 스테이지;
    상기 스테이지를 둘러싸는 한편 상기 스테이지의 측면과 외측 주변 링(outer peripheral ring) 사이에 갭이 제공되는, 상기 외측 주변 링;
    상기 갭의 하측으로부터 상기 갭의 상측까지 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 유닛; 및
    상기 스테이지 상에 제공되는 상부 전극을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 전극은 상기 스테이지를 대면하는 제1 바닥면을 갖는 제1 부분과, 상기 제1 부분을 둘러싸며 제2 바닥면을 갖는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 금속으로 형성되고,
    상기 제2 바닥면은 상기 제1 바닥면보다 더 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 바닥면은 상기 스테이지의 직경보다 10 mm 더 큰 값으로부터 상기 스테이지의 직경보다 10 mm 더 작은 값까지 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 기판의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 스테이지 및 상기 외측 주변 링은 접지되고,
    고주파 파워 소스가 상기 상부 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 외측 주변 링 상에 제공되고 평면도에서 상기 스테이지를 둘러싸는 배기 덕트를 더 포함하고,
    상기 배기 덕트는, 상기 배기 덕트에 의해 둘러싸이는 공간 내의 가스가 외부로 배기되는 배기 통로(exhaust passage)를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 상부 전극을 관통하는 상부 전극 스루홀(through-hole)이 상기 스테이지의 중심 바로 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 상부 전극 스루홀의 상측으로부터 하방으로 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분은 절연체로 형성되고, 상기 제2 부분은 전도체로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 바닥면은 상기 제1 바닥면보다 더 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 스테이지 상에, 중앙부와 상기 중앙부를 에워싸기 위한 인클로징부(enclosing portion)를 포함하는 기판의 상기 중앙부만을 위치시키는 단계; 및
    상기 인클로징부의 하측으로부터 상기 인클로징부의 주변까지 반응 가스를 공급하는 동안 상기 스테이지 상의 상부 전극에 고주파 파워를 인가하고, 이에 의해 상기 인클로징부 상에서 플라즈마 처리를 수행하기 위하여 상기 인클로징부의 후면측 상에 및 상기 인클로징부의 측면측 상에 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판의 상면의 중심 바로 위의 위치로부터 불활성 가스가 반경 방향으로 흐르게 하는 동안 상기 플라즈마 처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리가 상기 인클로징부 상에서만 수행되고 상기 플라즈마 처리가 상기 중앙부 상에 작용하지 않도록 상기 플라즈마 처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 이전에, 제1 막이 상기 중앙부의 상면 상에 존재하고, 제2 막이 상기 인클로징부의 상면 상에 존재하고, 제3 막이 상기 인클로징부의 측면 상에 존재하고, 제4 막이 상기 인클로징부의 후면 상에 존재하며,
    상기 플라즈마 처리 동안에, 상기 제3 막과 상기 제4 막이 제거되는 한편 상기 제1 막과 상기 제2 막이 남는(left) 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 이전에, 제1 막이 상기 중앙부의 상면 상에 존재하고, 제2 막이 상기 인클로징부의 상면 상에 존재하고, 제3 막이 상기 인클로징부의 측면 상에 존재하고, 제4 막이 상기 인클로징부의 후면 상에 존재하며,
    상기 제3 막과 상기 제4 막은 내부 스트레스를 갖는 막인 스트레스 막이며,
    상기 플라즈마 처리 동안에 상기 스트레스 막 상에 스트레스 완화 막(stress relaxing film)이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 반응 가스는 O2 가스를 함유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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