KR20200006736A - Substrate treating apparatus and substrate treating method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a substrate treatment device and a substrate treatment method. According to one embodiment of the present invention, the substrate treatment method comprises: a step of arranging a substrate with a recess part whose lateral side is covered with tungsten in a process chamber; a step of forming a passivation layer including a tungsten oxide only on an upper area of the lateral side of the recess part by oxygen or oxygen radicals; and a step of etching the passivation layer on the upper area and the tungsten on a lower area of the lateral side of the recess part by fluorine radicals. According to the present invention, a lateral side of a recess part of a vertical structured substrate can be uniformly anisotropically etched along a vertical direction.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treating apparatus and substrate treating method}Substrate treating apparatus and substrate treating method

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직 구조 기판의 리세스부의 측면을 상하 방향을 따라 균일하게 이방성 식각하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for uniformly anisotropically etching side surfaces of a recessed portion of a vertical structure substrate along the vertical direction.

반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다. 이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 공정 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 공정 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기 시킨다. 플라스마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다. 플라스마 라디컬을 이용한 식각은 수평 방향 식각은 용이하게 할 수 있으나, 등방성 식각 특성을 가져 V-낸드(Vertical NAND)와 같이 종횡비(Aspec Ratio)가 높은 수직 구조에 대하여 식각할 경우, 수직 구조의 상부와 하부 간에 식각율 차이가 발생한다.In order to manufacture a semiconductor device, the substrate is subjected to various processes such as photolithography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning to form a desired pattern on the substrate. Among these etching processes, wet etching and dry etching are used to remove selected heating regions of the film formed on the substrate. Among them, an etching apparatus using plasma is used for dry etching. In general, in order to form a plasma, an electromagnetic field is formed in an internal space of the process chamber, and the electromagnetic field excites the process gas provided in the process chamber into a plasma state. Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like. Plasma is produced by very high temperatures or by strong electric or RF electromagnetic fields. The semiconductor device manufacturing process uses an plasma to perform an etching process. The etching process is performed by the collision of the ion particles contained in the plasma with the substrate. Etching using plasma radicals can make horizontal etching easier, but when it is etched with respect to vertical structures with high aspect ratio such as V-NAND due to the isotropic etching characteristic, the upper part of vertical structure An etch rate difference occurs between and below.

본 발명은 수직 구조 기판의 리세스부의 측면을 상하 방향을 따라 균일하게 이방성 식각할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of uniformly anisotropically etching side surfaces of a recessed portion of a vertical structure substrate along the vertical direction.

또한, 본 발명은 기판의 리세스부 측면을 식각한 후, 패시베이션층을 제거하기 위한 별도의 식각 공정이 필요 없는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method that does not require a separate etching process for removing the passivation layer after etching the recess portion side of the substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 텅스텐으로 측면이 덮인 리세스부를 가지는 기판을 공정 챔버 내에 배치하는 단계; 산소 또는 산소 라디컬에 의해, 상기 리세스부의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층을 형성하는 단계; 그리고 불소 라디컬에 의해, 상기 리세스부의 측면 중 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method comprising: placing a substrate having a recessed side covered with tungsten in a process chamber; Forming, by oxygen or oxygen radicals, a passivation layer comprising tungsten oxide only in the upper region of the side of the recess; And etching the tungsten in the lower region and the passivation layer in the upper region of the recess portion by fluorine radicals.

상기 텅스텐 산화물은 WO3 및 WO4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The tungsten oxide may comprise at least one of WO 3 and WO 4 .

상기 식각하는 단계는, 상기 불소 라디컬과 함께 산소 라디컬을 이용하여 상기 리세스부의 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.The etching may include etching the tungsten and the passivation layer of the upper region of the lower region of the recess using oxygen radical together with the fluorine radical.

상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 리세스부의 상부 측을 향하는 방향으로 상기 패시베이션층의 두께가 증가하도록 상기 텅스텐 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the passivation layer may include forming the tungsten oxide to increase the thickness of the passivation layer in the direction toward the upper side of the recess.

상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 리세스부의 수평 방향 폭이 증가할수록 상기 패시베이션층의 두께가 감소하도록 상기 텅스텐 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the passivation layer may include forming the tungsten oxide such that the thickness of the passivation layer decreases as the horizontal width of the recess increases.

상기 기판은 절연막들과 텅스텐 도전막들이 상하 방향으로 교대로 반복하여 형성된 수직 구조를 가지며, 상기 식각하는 단계는 상기 불소 라디컬에 의해 상기 텅스텐 도전막들을 이방성 식각하여 상하 방향의 노드들을 상기 절연막들에 의해 분리하는 단계를 포함할 수 있다.The substrate has a vertical structure in which insulating films and tungsten conductive films are alternately formed in an up and down direction, and the etching includes anisotropically etching the tungsten conductive films by the fluorine radical to form nodes in the vertical direction. Separating by may include.

상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 산소 또는 산소 라디컬에 의해 상기 리세스부의 상부 영역의 텅스텐을 산화시키는 단계를 포함할 수 있다.Forming the passivation layer may include oxidizing tungsten in the upper region of the recess by oxygen or oxygen radicals.

상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 산소 또는 산소 라디컬을 설정된 공급 시간 및 공급 유량으로 공정 챔버 내에 공급하여 상기 텅스텐 산화물을 형성하고, 상기 패시베이션층을 형성하는 단계와 상기 식각하는 단계를 포함하는 공정 사이클을 복수회 반복하되, 상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 공정 사이클을 반복할수록 상기 공급 시간 및 상기 공급 유량 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.Forming the passivation layer includes supplying oxygen or oxygen radicals into the process chamber at a set supply time and supply flow rate to form the tungsten oxide, forming the passivation layer and etching the process cycle. Repeating a plurality of times, the forming of the passivation layer may reduce at least one of the supply time and the supply flow rate as the process cycle is repeated.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간 내에 텅스텐으로 측면이 덮인 리세스부를 가지는 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 처리 공간 내에 상기 기판을 식각하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 리세스부의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층을 형성하도록, 상기 처리 공간 내에 산소 또는 산소 라디컬을 형성하고, 상기 리세스부의 측면 중 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하도록, 상기 처리 공간 내에 불소 라디컬을 형성하는 기판 처리 장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a process chamber having a processing space therein; A support unit for supporting a substrate having a recessed side covered with tungsten in the processing space; And a gas supply unit supplying a process gas for etching the substrate in the processing space, wherein the gas supply unit forms a passivation layer including tungsten oxide only in an upper region of the side surface of the recess portion. There is provided a substrate processing apparatus for forming oxygen or oxygen radicals in the processing space and forming fluorine radicals in the processing space to etch the tungsten in the lower region and the passivation layer in the upper region of the side of the recess.

상기 기판 처리 장치는 상기 공정 가스의 공급을 조절하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 리세스부의 수평 방향 폭이 증가할수록 상기 패시베이션층의 두께가 감소하도록, 상기 산소 또는 산소 라디컬의 공급을 제어할 수 있다.The substrate processing apparatus further includes a controller for controlling the gas supply unit to regulate the supply of the process gas, wherein the controller is configured to decrease the thickness of the passivation layer as the horizontal width of the recess increases. The supply of oxygen or oxygen radicals can be controlled.

상기 제어부는, 상기 산소 또는 산소 라디컬을 공급하는 제1 공정과, 상기 불소 라디컬을 공급하는 제2 공정을 포함하는 공정 사이클을 반복할수록, 상기 산소 또는 산소 라디컬의 공급 시간 및 공급 유량 중 적어도 하나를 감소시키도록 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.The control unit is configured to repeat the process cycles including the first step of supplying the oxygen or oxygen radical and the second step of supplying the fluorine radical, during the supply time and supply flow rate of the oxygen or oxygen radical. The gas supply unit can be controlled to reduce at least one.

본 발명의 실시예에 의하면, 수직 구조 기판의 리세스부의 측면을 상하 방향을 따라 균일하게 이방성 식각할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of uniformly anisotropically etching side surfaces of a recessed portion of a vertical structure substrate along the vertical direction.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 리세스부 측면을 식각한 후, 패시베이션층을 제거하기 위한 별도의 식각 공정이 필요 없는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, after etching the recess portion side of the substrate, there is provided a substrate processing apparatus and a substrate processing method that does not require a separate etching process for removing the passivation layer.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 공정 사이클별로 공정 가스를 공급하는 패턴을 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 공정 사이클별로 공정 가스를 공급하는 패턴을 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법의 예시도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
3 to 7 are exemplary views for explaining a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a pattern for supplying a process gas for each process cycle according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views showing a pattern for supplying a process gas for each process cycle according to another embodiment of the present invention.
11 to 13 are views illustrating a substrate processing method according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention can be modified in various forms, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of elements in the figures has been exaggerated to emphasize clearer explanations.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 텅스텐으로 측면이 덮인 리세스부를 가지는 기판을 식각하기 위한 것으로, 산소 또는 산소 라디컬에 의해 리세스부의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층을 형성하고, 불소 라디컬에 의해 리세스부의 측면 중 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각한다.A substrate processing apparatus and a substrate processing method according to an embodiment of the present invention are for etching a substrate having a recessed portion covered with tungsten, and includes only tungsten oxide in the upper region of the side of the recessed portion by oxygen or oxygen radicals. A passivation layer is formed, and tungsten in the lower region and the passivation layer in the upper region are etched by the fluorine radical.

본 발명의 실시예에 의하면, 수직 구조 기판의 리세스부의 측면을 상하 방향을 따라 균일하게 이방성 식각할 수 있으며, 기판의 리세스부 측면을 식각한 후, 패시베이션층을 제거하기 위한 별도의 식각 공정을 필요로 하지 않아, 공정 비용을 절감할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the side surface of the recess portion of the vertical structure substrate may be uniformly anisotropically etched along the vertical direction, and after etching the side surface of the recess portion of the substrate, a separate etching process for removing the passivation layer may be performed. No process cost is required.

이하에서 유도결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라스마를 생성하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라스마 방식 등 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.Hereinafter, a substrate processing apparatus for generating a plasma and etching a substrate by an inductively coupled plasma (ICP) method will be described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is applicable to various kinds of apparatuses for treating substrates using plasma, such as a conductively coupled plasma (CCP) method or a remote plasma method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 플라스마를 이용하여 기판(W)에 대한 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus may perform an etching process on the substrate W using plasma. The substrate processing apparatus includes a process chamber 100, a support unit 200, a gas supply unit 300, a plasma source 400, and an exhaust unit 500.

공정 챔버(100)는 내부에 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 공정 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다. 하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징(110)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.The process chamber 100 has a processing space for processing a substrate therein. The process chamber 100 includes a housing 110, a cover 120, and a liner 130. The housing 110 has a space in which an upper surface is opened. The inner space of the housing 110 is provided as a processing space in which a substrate processing process is performed. The housing 110 is provided of a metal material. The housing 110 may be provided of aluminum material. The housing 110 may be grounded. An exhaust hole 102 is formed in the bottom surface of the housing 110. The exhaust hole 102 is connected to the exhaust line 151. Reaction by-products generated during the process and the gas remaining in the internal space of the housing 110 may be discharged to the outside through the exhaust line (151). The inside of the housing 110 is decompressed to a predetermined pressure by the exhaust process.

커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 예를 들면, 공정 가스가 여기되는 과정에서 공정 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.The cover 120 covers the open top surface of the housing 110. The cover 120 is provided in a plate shape and seals the internal space of the housing 110. Cover 120 may include a dielectric substance window. The liner 130 is provided inside the housing 110. The liner 130 has an inner space in which the top and bottom surfaces are open. The liner 130 may be provided in a cylindrical shape. The liner 130 may have a radius corresponding to the inner side surface of the housing 110. The liner 130 is provided along the inner side of the housing 110. A support ring 131 is formed at the top of the liner 130. The support ring 131 is provided in a ring-shaped plate and protrudes out of the liner 130 along the circumference of the liner 130. The support ring 131 rests on top of the housing 110 and supports the liner 130. The liner 130 may be provided of the same material as the housing 110. The liner 130 may be provided of aluminum material. The liner 130 protects the inner surface of the housing 110. For example, an arc discharge may occur in the process chamber 100 while the process gas is excited. Arc discharge damages peripheral devices. The liner 130 protects the inner surface of the housing 110 to prevent the inner surface of the housing 110 from being damaged by arc discharge. In addition, the reaction by-products generated during the substrate processing process are prevented from being deposited on the inner wall of the housing 110. The liner 130 is less expensive than the housing 110 and is easy to replace. Thus, if the liner 130 is damaged by arc discharge, the operator can replace with a new liner 130.

지지 유닛(200)은 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척 방식으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척 방식으로 제공된 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.The support unit 200 supports the substrate in the processing space inside the process chamber 100. For example, the support unit 200 is disposed inside the housing 110. The support unit 200 supports the substrate (W). The support unit 200 may be provided in an electrostatic chuck manner in which the substrate W is absorbed by using an electrostatic force. Alternatively, the support unit 200 may support the substrate W in various ways such as mechanical clamping. Hereinafter, the supporting unit 200 provided by the electrostatic chuck will be described.

지지 유닛(200)은 지지판(220), 정전 전극(223), 유로 형성판(230), 포커스 링(240), 절연 플레이트(250) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.The support unit 200 includes a support plate 220, an electrostatic electrode 223, a flow path forming plate 230, a focus ring 240, an insulation plate 250, and a lower cover 270. The support unit 200 may be provided spaced upward from the bottom surface of the housing 110 in the process chamber 100.

지지판(220)은 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 지지판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다.The support plate 220 is located at the upper end of the support unit 200. The support plate 220 is provided as a disc-shaped dielectric substance. The substrate W is placed on the upper surface of the support plate 220. The support plate 220 is formed with a first supply passage 221 used as a passage through which the heat transfer gas is supplied to the bottom surface of the substrate W.

정전 전극(223)은 지지판(220) 내에 매설된다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착된다.The electrostatic electrode 223 is embedded in the support plate 220. The electrostatic electrode 223 is electrically connected to the first lower power source 223a. Electrostatic force acts between the electrostatic electrode 223 and the substrate W by the current applied to the electrostatic electrode 223, and the substrate W is absorbed by the support plate 220 by the electrostatic force.

유로 형성판(230)은 지지판(220)의 하부에 위치된다. 지지판(220)의 저면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 유로 형성판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.The flow path forming plate 230 is positioned below the support plate 220. The bottom surface of the support plate 220 and the top surface of the flow path forming plate 230 may be bonded by the adhesive 236. The first circulation passage 231, the second circulation passage 232, and the second supply passage 233 are formed in the passage forming plate 230. The first circulation passage 231 is provided as a passage through which the heat transfer gas circulates. The second circulation passage 232 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The second supply flow path 233 connects the first circulation flow path 231 and the first supply flow path 221. The first circulation passage 231 is provided as a passage through which the heat transfer gas circulates. The first circulation channel 231 may be formed in a spiral shape in the channel forming plate 230. Alternatively, the first circulation channel 231 may be arranged such that ring-shaped channels having different radii have the same center. Each of the first circulation passages 231 may communicate with each other. The first circulation passages 231 are formed at the same height.

제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 지지판(220) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.The first circulation passage 231 is connected to the heat transfer medium storage unit 231a through the heat transfer medium supply line 231b. The heat transfer medium storage unit 231a stores the heat transfer medium. The heat transfer medium includes an inert gas. The heat transfer medium may comprise helium (He) gas. The helium gas is supplied to the first circulation channel 231 through the supply line 231b, and is sequentially supplied to the bottom surface of the substrate W through the second supply channel 233 and the first supply channel 221. Helium gas serves as a medium to assist heat exchange between the substrate W and the support plate 220. Therefore, the temperature of the substrate W is uniform throughout.

제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각한다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. 상술한 바와 같은 이유로, 일반적으로, 포커스 링(240)의 하부는 상부에 비해 낮은 온도로 제공된다.The second circulation passage 232 is connected to the cooling fluid storage unit 232a through the cooling fluid supply line 232c. Cooling fluid is stored in the cooling fluid storage unit 232a. The cooler 232b may be provided in the cooling fluid reservoir 232a. Cooler 232b cools the cooling fluid to a predetermined temperature. Alternatively, cooler 232b may be installed on cooling fluid supply line 232c. The cooling fluid supplied to the second circulation passage 232 through the cooling fluid supply line 232c circulates along the second circulation passage 232 and cools the passage forming plate 230. The flow path forming plate 230 cools the support plate 220 and the substrate W while being cooled to maintain the substrate W at a predetermined temperature. For the same reason as described above, generally, the lower portion of the focus ring 240 is provided at a lower temperature than the upper portion.

포커스 링(240)은 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 지지판(220)을 둘러싸도록 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)은 지지판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 외측 영역을 지지한다.The focus ring 240 is disposed at an edge region of the support unit 200. The focus ring 240 has a ring shape and is provided to surround the support plate 220. For example, the focus ring 240 is disposed along the circumference of the support plate 220 to support an outer region of the substrate W.

절연 플레이트(250)는 유로 형성판(230)의 하부에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다. 하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격 되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판으로 안착시키는 리프트 핀 등이 위치할 수 있다.The insulating plate 250 is located under the flow path forming plate 230. The insulating plate 250 is provided with an insulating material, and electrically insulates the flow path forming plate 230 and the lower cover 270. The lower cover 270 is located at the lower end of the support unit 200. The lower cover 270 is spaced apart from the bottom of the housing 110 to the top. The lower cover 270 has a space where an upper surface is opened. The upper surface of the lower cover 270 is covered by the insulating plate 250. Therefore, the outer radius of the cross section of the lower cover 270 may be provided with the same length as the outer radius of the insulating plate 250. A lift pin or the like for receiving the substrate W to be conveyed from an external transport member and seating the support plate on the support plate may be located in the inner space of the lower cover 270.

하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 공정 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다.The lower cover 270 has a connecting member 273. The connection member 273 connects the outer surface of the lower cover 270 with the inner wall of the housing 110. A plurality of connection members 273 may be provided on the outer surface of the lower cover 270 at regular intervals. The connection member 273 supports the support unit 200 inside the process chamber 100. In addition, the connection member 273 is connected to the inner wall of the housing 110 to allow the lower cover 270 to be electrically grounded.

제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c) 등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.First power line 223c connected to the first lower power source 223a, the heat transfer medium supply line 231b connected to the heat transfer medium storage unit 231a, and the cooling fluid supply line 232c connected to the cooling fluid storage unit 232a. ) Extends into the lower cover 270 through the inner space of the connecting member 273.

가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간에 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)이 공급하는 가스는 기판의 처리에 사용되는 공정 가스를 포함한다. 또한, 가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내측을 세정하는데 사용되는 세정 가스를 공급할 수 있다.The gas supply unit 300 supplies gas to a processing space inside the process chamber 100. The gas supplied by the gas supply unit 300 includes a process gas used for processing the substrate. In addition, the gas supply unit 300 may supply a cleaning gas used to clean the inside of the process chamber 100.

가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 공정 챔버(100) 내부로 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 가스의 유량을 조절한다.The gas supply unit 300 includes a gas supply nozzle 310, a gas supply line 320, and a gas storage unit 330. The gas supply nozzle 310 is installed at the center of the cover 120. An injection hole is formed at the bottom of the gas supply nozzle 310. The injection hole is located under the cover 120 and supplies gas into the process chamber 100. The gas supply line 320 connects the gas supply nozzle 310 and the gas storage unit 330. The gas supply line 320 supplies the gas stored in the gas storage unit 330 to the gas supply nozzle 310. The valve 321 is installed in the gas supply line 320. The valve 321 opens and closes the gas supply line 320 and adjusts the flow rate of the gas supplied through the gas supply line 320.

플라스마 소스(400)는 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 가스로부터 플라스마를 생성한다. 플라스마 소스(400)는 공정 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공된다. 일 실시예에 따르면, 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 공정 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 공정 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 공정 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기 된다.The plasma source 400 generates plasma from the gas supplied into the processing space inside the process chamber 100. The plasma source 400 is provided outside of the processing space of the process chamber 100. According to an embodiment, an inductively coupled plasma (ICP) source may be used as the plasma source 400. The plasma source 400 includes an antenna chamber 410, an antenna 420, and a plasma power source 430. The antenna chamber 410 is provided in a cylindrical shape with an open bottom. The antenna chamber 410 is provided with a space therein. The antenna chamber 410 is provided to have a diameter corresponding to that of the process chamber 100. The lower end of the antenna chamber 410 is provided to be detachable to the cover 120. The antenna 420 is disposed inside the antenna chamber 410. The antenna 420 is provided as a spiral coil wound a plurality of times and connected to the plasma power source 430. The antenna 420 receives power from the plasma power source 430. The plasma power source 430 may be located outside the process chamber 100. The antenna 420 to which power is applied may form an electromagnetic field in the processing space of the process chamber 100. The process gas is excited in the plasma state by the electromagnetic field.

배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.The exhaust unit 500 is located between the inner wall of the housing 110 and the support unit 200. The exhaust unit 500 includes an exhaust plate 510 in which a through hole 511 is formed. The exhaust plate 510 is provided in an annular ring shape. A plurality of through holes 511 are formed in the exhaust plate 510. Process gas provided in the housing 110 passes through the through holes 511 of the exhaust plate 510 and is exhausted to the exhaust hole 102. The flow of the process gas may be controlled according to the shape of the exhaust plate 510 and the shape of the through holes 511.

지지판(220) 내에는 히터들(225)이 매설된다. 히터들(225)은 정전 전극(223)의 하부에 위치한다. 히터들(225)은 기판(W)의 상이한 영역 별로 지지 유닛(200)을 가열하기 위하여 지지판(220) 내의 상이한 영역에 제공될 수 있다.Heaters 225 are embedded in the support plate 220. The heaters 225 are located under the electrostatic electrode 223. The heaters 225 may be provided in different regions within the support plate 220 to heat the support unit 200 for different regions of the substrate W.

히터 전원 공급부(229)는 히터들(225)에 발열 전원들을 인가하기 위해 제공된다. 필터부(228)는 히터 전원 공급부(229)에 의해 공급되는 발열 전원들에서 고주파를 차단한다. 일 실시예로, 플라스마 소스(400)에 의해 13.56MHz 고주파 전원이 인가되어 플라스마가 생성되는 경우, 필터부(228)는 예를 들어 60Hz 교류(AC) 전원인 발열 전원들을 히터 케이블들(226a~d)로 통과시키고, 히터 전원 공급부(229)로 13.56MHz RF가 유입되는 것을 차단하도록 설계될 수 있다. 필터부(228)는 커패시터, 인덕터 등의 소자들(228a~d)로 제공될 수 있다.The heater power supply 229 is provided to apply exothermic powers to the heaters 225. The filter unit 228 cuts high frequency from the heating powers supplied by the heater power supply 229. In one embodiment, when a 13.56 MHz high frequency power is applied by the plasma source 400 to generate plasma, the filter unit 228 may generate heating powers, for example, 60 Hz alternating current (AC) power, from the heater cables 226a to ~. pass through d) and block 13.56 MHz RF from entering the heater power supply 229. The filter unit 228 may be provided to elements 228a to d such as a capacitor and an inductor.

복수의 히터케이블(226a~d)은 필터부(228)와 히터들(225) 간에 연결되고, 히터 전원 공급부(229)로부터 인가된 발열 전원들을 히터들(225)로 전달한다. 히터케이블들(226a~d)은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장될 수 있다. 히터들(225)은 히터케이블(226a~d)과 전기적으로 연결되며, 히터케이블(226a~d)로부터 인가되는 발열 전원(전류)에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터들(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다.The plurality of heater cables 226a to d are connected between the filter unit 228 and the heaters 225, and transfer the heating powers applied from the heater power supply unit 229 to the heaters 225. The heater cables 226a to d may extend into the lower cover 270 through the inner space of the connection member 273. The heaters 225 are electrically connected to the heater cables 226a to d, and generate heat by resisting the heating power (current) applied from the heater cables 226a to d. The generated heat is transferred to the substrate W through the support plate 220. The substrate W is maintained at a predetermined temperature by the heat generated by the heaters 225.

임피던스 조절부(227)는 복수의 히터케이블(226a~d)에 연결되고, 복수의 히터케이블(226a~d)의 임피던스를 조절하여 기판(W)의 영역 별로 처리율(예를 들어, 식각율)을 제어한다. 일 실시예에 있어서, 임피던스 조절부(227)는 복수의 히터케이블(226a~d)과 접지(ground) 사이에 각각 연결되는 가변 커패시터들(C1~C4)을 포함할 수 있다.The impedance adjusting unit 227 is connected to the plurality of heater cables 226a to d, and adjusts the impedances of the plurality of heater cables 226a to d, thereby processing rates (for example, etching rates) for each region of the substrate W. FIG. To control. In an exemplary embodiment, the impedance adjusting unit 227 may include variable capacitors C1 to C4 connected between the plurality of heater cables 226a to d and ground, respectively.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다. 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 텅스텐(30)으로 측면이 덮인 리세스부(40)를 가지는 기판을 공정 챔버 내에 배치한다(S10).2 is a flow chart of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention. 3 to 7 are exemplary views for explaining a substrate processing method according to an embodiment of the present invention. First, referring to FIGS. 2 and 3, a substrate having a recess 40 covered with tungsten 30 is disposed in a process chamber (S10).

기판은 기재(10) 상에 복수개의 절연막(20)들과, 텅스텐(30)을 포함하는 도전막들이 상하 방향으로 교대로 반복하여 형성된 수직 구조로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 수직 낸드(vertical NAND)와 같은 수직 반도체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The substrate may be provided in a vertical structure in which a plurality of insulating films 20 and conductive films including tungsten 30 are alternately repeated in the vertical direction on the substrate 10. In one embodiment, the substrate can be, but is not limited to, a vertical semiconductor, such as a vertical NAND.

라디컬을 이용한 식각은 수평 방향 에칭이 용이하나, 등방성 식각 특성을 가져 V-NAND와 같이 종횡비(Aspec Ratio)가 높은 수직 구조에 대해서는 상부와 하부간 식각율 차이로 인해 적용하기 쉽지 않다. 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 식각 속도가 빠른 리세스부(40)의 상부 영역에 텅스텐 산화물 패시베이션층(50)을 형성하여, 상/하부간 식각율 차이를 줄이고, 습식 식각으로는 도달하기 어려운 어려운 깊이까지 높은 식각율을 얻을 수 있다.Etching using radicals is easy to etch horizontally, but it is not easy to apply to vertical structures with high aspect ratio such as V-NAND due to the isotropic etching characteristic due to the difference in etching rate between upper and lower parts. In order to solve this problem, the present invention forms a tungsten oxide passivation layer 50 in the upper region of the fast etching portion 40 to reduce the etching rate difference between the upper and lower portions, and reaches the wet etching. High etch rates can be achieved up to difficult depths.

도 2 및 도 4를 참조하면, 기판이 공정 챔버 내에 배치되면, 산소 또는 산소 라디컬을 공정 챔버 내에 공급하여 리세스부(40)의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층(50)을 형성한다(S20). 산소 또는 산소 라디컬에 의해 리세스부(40)의 상부 영역의 텅스텐이 산화되어 패시베이션층(50)이 형성될 수 있다. 텅스텐 산화물은 WO3 및/또는 WO4을 포함할 수 있다.2 and 4, when the substrate is disposed in the process chamber, oxygen or oxygen radicals are supplied into the process chamber to passivate the passivation layer 50 including tungsten oxide only in the upper region of the side surface of the recess 40. To form (S20). Tungsten in the upper region of the recess 40 may be oxidized by oxygen or oxygen radicals to form the passivation layer 50. Tungsten oxide may comprise WO 3 and / or WO 4 .

리세스부(40)의 측면이 상하 방향으로 균일하게 식각되게 하기 위하여, 리세스부(40)의 상부 측을 향하는 방향으로 패시베이션층(50)의 두께가 증가하도록 텅스텐 산화물을 형성하여 패시베이션층(50)을 형성할 수 있다. 패시베이션층(50)의 두께는 공정 챔버 내 산소 또는 산소 라디컬의 압력, 산소 또는 산소 라디컬의 공급 유량 등을 조절함으로써 제어할 수 있다.In order to uniformly etch the side surface of the recess 40 in the vertical direction, tungsten oxide is formed to increase the thickness of the passivation layer 50 in the direction toward the upper side of the recess 40 so that the passivation layer ( 50). The thickness of the passivation layer 50 can be controlled by adjusting the pressure of oxygen or oxygen radicals in the process chamber, the supply flow rate of oxygen or oxygen radicals, and the like.

도 2 및 도 5를 참조하면, 리세스부(40)의 상부 영역에 패시베이션층(50)이 형성되면, 불소 라디컬을 공정 챔버 내에 공급하여, 리세스부(40)의 측면 중 하부 영역의 텅스텐(30)과 상부 영역의 패시베이션층(50)을 식각한다(S30). 이때, 불소 라디컬과 함께 산소 라디컬을 이용하여 리세스부(40)의 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층(50)을 식각할 수 있다.2 and 5, when the passivation layer 50 is formed in the upper region of the recessed portion 40, fluorine radicals are supplied into the process chamber, and the lower region of the lower side of the recessed portion 40 is provided. Tungsten 30 and the passivation layer 50 of the upper region is etched (S30). In this case, tungsten in the lower region of the recess 40 and the passivation layer 50 in the upper region may be etched using oxygen radical together with fluorine radical.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 공정 사이클별로 공정 가스를 공급하는 패턴을 보여주는 도면이다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상술한 패시베이션층 형성 단계(S20)와 식각 단계(S30)를 포함하는 공정 사이클을 식각 완료시까지 복수회 반복하여 리세스부(40)의 측면을 식각한다. 불소 라디컬에 의해 텅스텐 도전막들이 이방성 식각되어, 상하 방향의 노드들을 절연막(20)들에 의해 분리할 수 있다.8 is a view showing a pattern for supplying a process gas for each process cycle according to an embodiment of the present invention. 6 to 8, the side surface of the recess 40 is etched by repeating the above-described process cycle including the passivation layer forming step S20 and the etching step S30 until the etching is completed. . Tungsten conductive films may be anisotropically etched by fluorine radicals, and the nodes in the vertical direction may be separated by the insulating layers 20.

패시베이션층 형성 단계(S20)에서, 산소 또는 산소 라디컬은 설정된 공급 시간 및 공급 유량으로 공정 챔버 내에 공급되고, 그에 따라 리세스부(40)의 상부 영역에 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층(50)이 형성된다. 최초에 리세스부(40)의 상부 영역에 형성되는 패시베이션층(50)은 WO3를 주로 포함할 수 있다. 이후, 두번째 공정 사이클부터, 패시베이션층(50)은 주로 WO4로 형성된다.In the passivation layer forming step (S20), oxygen or oxygen radicals are supplied into the process chamber at a set supply time and supply flow rate, and thus the passivation layer 50 including tungsten oxide in the upper region of the recess 40. Is formed. The passivation layer 50 initially formed in the upper region of the recess portion 40 may mainly comprise WO 3 . Then, from the second process cycle, the passivation layer 50 is mainly formed of WO 4 .

공정 사이클을 반복할수록 리세스부(40)의 폭이 점차 커지게 되므로, 초기의 공정 사이클과 동일한 공급 시간 및 공급 유량으로 산소 또는 산소 라디컬을 공급하게 되면, 오히려 리세스부(40)의 하부 영역이 상부 영역보다 많이 식각어, 상하 방향으로 식각 균일도가 낮아질 수 있다. 이는 상하 방향으로 소자들 간에 전기적 특성의 불균일을 초래할 수 있다.Since the width of the recess 40 is gradually increased as the process cycle is repeated, when oxygen or oxygen radical is supplied at the same supply time and supply flow rate as the initial process cycle, the lower portion of the recess 40 is rather lower. Since the region is etched more than the upper region, the etching uniformity may be lowered in the vertical direction. This may cause nonuniformity of electrical properties between the devices in the vertical direction.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 공정 사이클별로 공정 가스를 공급하는 패턴을 보여주는 도면이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 공정 사이클을 반복할수록 공급 시간(T1, T2, T3) 및/또는 공급 유량(A1, A2, A3)을 감소시켜 패시베이션층(50)의 두께가 점차 감소되도록 함으로써, 공정 사이클의 반복 수행 시에 상하 방향으로 리세스부(40)의 식각 균일성을 확보할 수 있다.9 and 10 are views showing a pattern for supplying a process gas for each process cycle according to another embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 9 and 10, as the process cycle is repeated, the thickness of the passivation layer 50 is gradually reduced by decreasing the supply time T1, T2, T3 and / or the supply flow rates A1, A2, A3. By doing so, the etching uniformity of the recess 40 may be ensured in the vertical direction when the process cycle is repeatedly performed.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법의 예시도이다. 도 3 내지 도 7의 실시예에서는 패시베이션층을 먼저 형성한 후, 기판의 리세스부(40)를 식각하였으나, 도 11 내지 도 13의 도시와 같이, 리세스부의 상부 영역을 불소 라디컬에 의해 먼저 식각한 후, 도 2의 패시베이션층 형성 단계(S20)와 식각 단계(S30)를 반복 수행하여 기판의 리세스부(40)를 식각할 수도 있다. 이 경우, 최초 패시베이션층(50) 형성시부터 W04가 형성된다.11 to 13 are views illustrating a substrate processing method according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIGS. 3 to 7, after forming the passivation layer first, the recess 40 of the substrate is etched. However, as shown in FIGS. 11 to 13, the upper region of the recess is formed by fluorine radical. After etching first, the recess 40 of the substrate may be etched by repeatedly performing the passivation layer forming step S20 and the etching step S30 of FIG. 2. In this case, W0 4 is formed from the first passivation layer 50 formation.

본 발명의 실시예에 의하면, 높은 종횡비(Aspect Ratio)의 수직 구조를 가지도록 기판의 리세스부 측면을 이방성 식각할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 텅스텐 산화물 패시베이션층이 불소 라디컬, NF3 등에 의해 식각 가능하므로, 리세스부 식각 후에 패시베이션층을 제거하기 위한 습식 식각 공정을 필요로 하지 않으며, 공정 단계를 줄여 반도체 생산성을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the side of the recess portion of the substrate may be anisotropically etched so as to have a vertical structure having a high aspect ratio. In addition, according to the embodiment of the present invention, since the tungsten oxide passivation layer can be etched by fluorine radicals, NF 3, etc., it does not require a wet etching process for removing the passivation layer after the recess portion etching, and thus the process step is performed. This can increase semiconductor productivity.

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.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the above-mentioned content shows preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications may be made within the scope of the concept of the invention disclosed in the present specification, the scope equivalent to the disclosures described above, and / or the skill or knowledge in the art. The described embodiments illustrate the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various modifications required in the specific application field and use of the present invention are possible. Thus, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

10: 기재 20: 절연막
30: 텅스텐 40: 리세스부
50: 패시베이션층 60: 산소 또는 산소라디컬
70: 불소 라디컬 100: 공정 챔버
200: 지지 유닛 300: 가스 공급 유닛
400: 플라스마 소스10: base material 20: insulating film
30: tungsten 40: recessed portion
50: passivation layer 60: oxygen or oxygen radical
70: fluorine radical 100: process chamber
200: support unit 300: gas supply unit
400: plasma source

Claims (11)

텅스텐으로 측면이 덮인 리세스부를 가지는 기판을 공정 챔버 내에 배치하는 단계;
산소 또는 산소 라디컬에 의해, 상기 리세스부의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층을 형성하는 단계; 그리고
불소 라디컬에 의해, 상기 리세스부의 측면 중 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.Disposing a substrate having a recessed side covered with tungsten in the process chamber;
Forming, by oxygen or oxygen radicals, a passivation layer comprising tungsten oxide only in the upper region of the side of the recess; And
Etching the tungsten in the lower region and the passivation layer in the upper region of the side of the recess by fluorine radicals. 제1항에 있어서,
상기 텅스텐 산화물은 WO3 및 WO4 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
And the tungsten oxide comprises at least one of WO 3 and WO 4 . 제1항에 있어서,
상기 식각하는 단계는, 상기 불소 라디컬과 함께 산소 라디컬을 이용하여 상기 리세스부의 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
The etching may include etching the tungsten in the lower region of the recess and the passivation layer in the upper region by using oxygen radical together with the fluorine radical. 제1항에 있어서,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 리세스부의 상부 측을 향하는 방향으로 상기 패시베이션층의 두께가 증가하도록 상기 텅스텐 산화물을 형성하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
The forming of the passivation layer may include forming the tungsten oxide to increase the thickness of the passivation layer in a direction toward the upper side of the recess. 제1항에 있어서,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 리세스부의 수평 방향 폭이 증가할수록 상기 패시베이션층의 두께가 감소하도록 상기 텅스텐 산화물을 형성하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
The forming of the passivation layer may include forming the tungsten oxide such that the thickness of the passivation layer decreases as the horizontal width of the recess increases. 제1항에 있어서,
상기 기판은 절연막들과 텅스텐 도전막들이 상하 방향으로 교대로 반복하여 형성된 수직 구조를 가지며,
상기 식각하는 단계는 상기 불소 라디컬에 의해 상기 텅스텐 도전막들을 이방성 식각하여 상하 방향의 노드들을 상기 절연막들에 의해 분리하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
The substrate has a vertical structure in which insulating films and tungsten conductive films are alternately repeated in the vertical direction.
The etching may include anisotropically etching the tungsten conductive layers by the fluorine radical to separate nodes in the vertical direction by the insulating layers. 제1항에 있어서,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 산소 또는 산소 라디컬에 의해 상기 리세스부의 상부 영역의 텅스텐을 산화시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 1,
Forming the passivation layer comprises oxidizing tungsten in an upper region of the recess by oxygen or oxygen radicals. 제7항에 있어서,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 산소 또는 산소 라디컬을 설정된 공급 시간 및 공급 유량으로 공정 챔버 내에 공급하여 상기 텅스텐 산화물을 형성하고,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계와 상기 식각하는 단계를 포함하는 공정 사이클을 복수회 반복하되,
상기 패시베이션층을 형성하는 단계는 상기 공정 사이클을 반복할수록 상기 공급 시간 및 상기 공급 유량 중 적어도 하나를 감소시키는 기판 처리 방법.The method of claim 7, wherein
Forming the passivation layer is supplying oxygen or oxygen radicals into the process chamber at a set supply time and supply flow rate to form the tungsten oxide,
Repeating the process cycle including the step of forming the passivation layer and the etching step a plurality of times,
Forming the passivation layer reduces at least one of the supply time and the supply flow rate as the process cycle is repeated. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
상기 처리 공간 내에 텅스텐으로 측면이 덮인 리세스부를 가지는 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
상기 처리 공간 내에 상기 기판을 식각하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고,
상기 가스 공급 유닛은,
상기 리세스부의 측면 중 상부 영역에만 텅스텐 산화물을 포함하는 패시베이션층을 형성하도록, 상기 처리 공간 내에 산소 또는 산소 라디컬을 형성하고,
상기 리세스부의 측면 중 하부 영역의 텅스텐과 상부 영역의 패시베이션층을 식각하도록, 상기 처리 공간 내에 불소 라디컬을 형성하는 기판 처리 장치.A process chamber having a processing space therein;
A support unit for supporting a substrate having a recessed side covered with tungsten in the processing space; And
A gas supply unit supplying a process gas for etching the substrate in the processing space;
The gas supply unit,
Forming oxygen or oxygen radicals in the processing space so as to form a passivation layer containing tungsten oxide only in an upper region of the side surface of the recess;
And forming fluorine radicals in the processing space to etch the tungsten in the lower region and the passivation layer in the upper region of the side surfaces of the recess. 제9항에 있어서,
상기 공정 가스의 공급을 조절하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 리세스부의 수평 방향 폭이 증가할수록 상기 패시베이션층의 두께가 감소하도록, 상기 산소 또는 산소 라디컬의 공급을 제어하는 기판 처리 장치.The method of claim 9,
A control unit for controlling the gas supply unit to regulate the supply of the process gas,
And the control unit controls the supply of oxygen or oxygen radicals such that the thickness of the passivation layer decreases as the horizontal width of the recess increases. 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 산소 또는 산소 라디컬을 공급하는 제1 공정과, 상기 불소 라디컬을 공급하는 제2 공정을 포함하는 공정 사이클을 반복할수록, 상기 산소 또는 산소 라디컬의 공급 시간 및 공급 유량 중 적어도 하나를 감소시키도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 방법.The method of claim 9,
The control unit,
As the process cycle including the first step of supplying the oxygen or oxygen radical and the second step of supplying the fluorine radical is repeated, at least one of the supply time and the supply flow rate of the oxygen or oxygen radical is reduced. And control the gas supply unit.
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