KR20200059419A - Method for treating substrate and apparatus for treating substrate - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a substrate processing method. In one embodiment, the substrate processing method comprises: a step of carrying in a substrate having a contact hole formed in an insulation layer; a step of providing a first processing gas to remove a natural oxide film; a step of providing a second processing gas supplied by being discharged in a plasma state to oxidize a damaged layer formed in the contact hole; a step of providing a third processing gas to remove the oxidized damaged layer; and a step of carrying out the processed substrate. According to the present invention, the contact hole can be effectively cleaned.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{METHOD FOR TREATING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}Substrate processing method and substrate processing apparatus {METHOD FOR TREATING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘택홀을 세정하는 방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for cleaning a contact hole.

콘택홀 형성을 위한 건식 식각 공정에서 콘택홀의 하부막 예를 들어, 실리콘 내지 폴리실리콘 등의 표면이 강한 이온 충격(ion bombardment)을 받아 손상층(damaged layer)이 형성된다. 이러한 건식 식각에 따른 손상은 실리콘 등의 격자 구조를 왜곡시켜서 그 만큼 전기 전도도를 감소시키게 된다. 그러므로 손상층이 남아 있는 콘택에 대해서는 콘택의 우수한 전기적 특성을 기대하기 어렵다. 따라서, 콘택홀 세정 공정시 상기 손상층의 제거도 요구된다.In a dry etching process for forming a contact hole, a surface of the contact hole, such as silicon or polysilicon, is subjected to strong ion bombardment to form a damaged layer. The damage due to the dry etching distorts the lattice structure of silicon or the like, thereby reducing electrical conductivity. Therefore, it is difficult to expect excellent electrical properties of the contact for the contact with the damaged layer remaining. Therefore, it is also required to remove the damaged layer during the contact hole cleaning process.

본 발명은 콘택홀을 효과적으로 세정할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of effectively cleaning a contact hole.

본 발명은 기판 처리 공정에서 CD사이즈가 작고, 높은 종횡비를 갖는 콘택홀을 효과적으로 세정할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of effectively cleaning contact holes having a small CD size and a high aspect ratio in a substrate processing process.

본 발명은 기판 처리 효율이 높은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus having high substrate processing efficiency.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to this, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에서 기판 처리 방법은, 절연층에 콘택홀이 형성된 기판을 반입하는 단계와; 제1 공정 가스를 제공하여 자연산화막을 제거하는 단계와; 플라스마 상태로 방전되어 공급되는 제2 공정 가스를 제공하여 상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와; 제3 공정 가스를 제공하여 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계와; 상기 처리된 기판을 반출하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method for processing a substrate. In one embodiment, the substrate processing method includes the steps of bringing in a substrate having a contact hole formed on an insulating layer; Providing a first process gas to remove the natural oxide film; Oxidizing a damaged layer formed in the contact hole by providing a second process gas discharged and supplied in a plasma state; Providing a third process gas to remove the oxidized damaged layer; And carrying out the processed substrate.

일 실시 예에서, 상기 제1 공정 가스는, 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the first process gas may be any one or more of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 제2 공정 가스는, 산소 포함 가스일 수 있다.In one embodiment, the second process gas may be an oxygen-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 제3 공정 가스는, 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the third process gas may be any one or more of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 단계들은 단일의 처리 장치 내에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the steps can be performed within a single processing device.

일 실시 예에서, 상기 콘택홀은 건식 식각 방법으로 식각하여 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the contact hole may be formed by etching using a dry etching method.

일 실시 예에서, 상기 손상층을 산화시키는 단계와 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계 중 하나 이상의 단계는 복수회 반복 수행될 수 있다.In one embodiment, one or more of the steps of oxidizing the damaged layer and removing the oxidized damaged layer may be repeated multiple times.

일 실시 예에서, 상기 손상층은 실리콘막에 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the damage layer may be formed on a silicon film.

일 실시 예에서, 상기 절연층은 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment, the insulating layer may be a silicon nitride film.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 방법은, 절연층에 콘택홀이 형성된 기판을 반입하는 단계와; 상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와; 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계를 포함한다.In addition, the substrate processing method according to another aspect of the present invention, the step of bringing in a substrate having a contact hole formed in the insulating layer; Oxidizing the damage layer formed in the contact hole; And removing the oxidized damaged layer.

일 실시 예에서, 상기 콘택홀은 건식 식각 방법으로 식각하여 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the contact hole may be formed by etching using a dry etching method.

일 실시 예에서, 기판의 상기 손상층을 노출시키기 위해, 제1 공정 가스를 제공하여 상기 손상층의 상층에 형성된 자연산화막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, in order to expose the damaged layer of the substrate, the method may further include removing a natural oxide film formed on the upper layer of the damaged layer by providing a first process gas.

일 실시 예에서, 상기 제1 공정 가스는, 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the first process gas may be any one or more of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 손상층 산화 단계는, 제2 공정 가스를 상기 손상층에 공급하여 이루어지질 수 있다.In one embodiment, the step of oxidizing the damaged layer may be performed by supplying a second process gas to the damaged layer.

일 실시 예에서, 상기 제2 공정 가스는 플라스마 상태로 방전되어 공급될 수 있다.In one embodiment, the second process gas may be supplied discharged in a plasma state.

일 실시 예에서, 상기 제2 공정 가스는 가열된 기판의 영역에 공급되거나, 가열되어 공급될 수 있다.In one embodiment, the second process gas may be supplied to a region of the heated substrate, or may be heated and supplied.

일 실시 예에서, 상기 제2 공정 가스는 산소를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the second process gas may include oxygen.

일 실시 예에서, 상기 제2 공정 가스는 수증기와 캐리어 가스의 혼합 가스로 제공될 수 있다.In one embodiment, the second process gas may be provided as a mixed gas of water vapor and carrier gas.

일 실시 예에서, 상기 손상층 산화 단계는, 기판 지지면으로부터 이격된 상태에서 가열되며 이루어질 수 있다.In one embodiment, the step of oxidizing the damaged layer may be performed while being heated while being spaced from the substrate support surface.

일 실시 예에서, 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계는, 제3 공정 가스를 상기 산화된 손상층에 공급하여 이루어 질 수 있다.In one embodiment, the step of removing the oxidized damaged layer may be achieved by supplying a third process gas to the oxidized damaged layer.

일 실시 예에서, 상기 제3 공정 가스는, 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the third process gas may be any one or more of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 손상층은 실리콘막에 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the damage layer may be formed on a silicon film.

일 실시 예에서, 상기 절연층은 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment, the insulating layer may be a silicon nitride film.

또한 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에서 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버와; 상기 처리 공간에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 부재와; 플라스마가 생성되는 방전 공간을 가지며, 플라스마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라스마 발생 유닛과; 상기 방전 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 제어기를 포함하고, 상기 가스 공급 유닛은, 질소 가스, 수소 가스, 암모니아 가스, 산소 포함 가스, 및 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상의 가스를 저장하는 하나 이상의 저장 부재와; 상기 플라스마 발생 유닛과 하나 이상의 저장 부재를 연결하며, 상기 저장 부재의 가스를 상기 방전 공간으로 공급하는 제1 가스 공급 라인과; 상기 하나 이상의 저장 부재 중 상기 산소 포함 가스를 저장하는 저장 부재, 또는 수증기를 발생시키는 증기 발생 부재과 연결되어 산소 포함 가스 또는 수증기를 상기 방전 공간으로 공급하는 제2 가스 공급 라인을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 지지 부재에 지지된 콘택홀이 형성되어 반입된 기판에 대하여, 질소 가스 및 수소 가스의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상을 제공하여 자연산화막을 제거하는 단계와; 산소 포함 가스 또는 수증기를 플라스마 상태로 방전시켜 제공하여 상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와; 질소 가스 및 수소 가스의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상을 제공하여 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계를 수행하도록 제어한다.In addition, the present invention provides an apparatus for processing a substrate. In one embodiment, the substrate processing apparatus includes a process chamber in which a processing space is formed; A support member positioned in the processing space and supporting a substrate; A plasma generating unit having a discharge space in which plasma is generated, and supplying plasma to the processing space; A gas supply unit supplying gas to the discharge space; A controller, wherein the gas supply unit includes: one or more storage members for storing any one or more of nitrogen gas, hydrogen gas, ammonia gas, oxygen-containing gas, and fluorine-containing gas; A first gas supply line connecting the plasma generating unit and one or more storage members, and supplying the gas of the storage member to the discharge space; A storage member for storing the oxygen-containing gas among the one or more storage members, or a second gas supply line connected to a steam generating member for generating water vapor to supply oxygen-containing gas or water vapor to the discharge space, wherein the controller , A method of removing a natural oxide film by providing any one or more of a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas or a fluorine-containing gas to a substrate on which a contact hole supported by the support member is formed and brought in; Oxidizing the damaged layer formed in the contact hole by providing oxygen-containing gas or water vapor in a plasma state; It is controlled to perform the step of removing the oxidized damaged layer by providing at least one of a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas or a fluorine-containing gas.

일 실시 예에서, 상기 증기 발생 부재는 캐리어 가스 공급 부재와 연결될 수 있다.In one embodiment, the steam generating member may be connected to a carrier gas supply member.

일 실시 예에서, 상기 지지 부재는 히터를 포함하고, 상기 히터는 상기 손상층 산화를 위해 상기 기판을 가열할 수 있다.In one embodiment, the support member includes a heater, and the heater may heat the substrate for oxidation of the damage layer.

일 실시 예에서, 상기 지지 부재는 리프트핀을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 손상층 산화 단계에서 상기 기판이 상기 지지 부재의 상면으로부터 이격된 상태에서 가열되도록 상기 리프트핀을 상승 구동시킬 수 있다.In one embodiment, the support member includes a lift pin, and the controller may drive the lift pin upward so that the substrate is heated while being spaced apart from the upper surface of the support member in the step of oxidizing the damaged layer.

일 실시 예에서, 상기 기판의 상면으로 보조 가스를 공급하는 보조 가스 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 보조 가스는 가열되어 제공되며, 상기 손상층 산화를 위해 상기 기판을 가열하는 보조 가스 공급할 수 있다.In one embodiment, further comprising an auxiliary gas supply unit for supplying an auxiliary gas to the upper surface of the substrate, the auxiliary gas is provided by heating, it is possible to supply an auxiliary gas for heating the substrate for the damage layer oxidation.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 손상층을 산화시키는 단계와 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계 중 하나 이상의 단계가 복수회 반복 수행되도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the controller may control one or more steps of oxidizing the damaged layer and removing the oxidized damaged layer to be repeatedly performed a plurality of times.

일 실시 예에서, 상기 손상층은 실리콘막에 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the damage layer may be formed on a silicon film.

일 실시 예에서, 상기 절연층은 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment, the insulating layer may be a silicon nitride film.

본 발명에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, 콘택홀을 효과적으로 세정할 수 있다.According to the substrate processing method and the substrate processing apparatus according to the present invention, it is possible to effectively clean the contact hole.

본 발명에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, CD사이즈가 작고, 높은 종횡비를 갖는 콘택홀을 효과적으로 세정할 수 있다.According to the substrate processing method and the substrate processing apparatus according to the present invention, a contact hole having a small CD size and a high aspect ratio can be effectively cleaned.

본 발명에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, 기판 처리 효율이 높다.According to the substrate processing method and the substrate processing apparatus according to the present invention, the substrate processing efficiency is high.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and the effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 자연산화막을 제거할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 자연산화막을 제거할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 16는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 손상층을 산화시킬 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 17는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 손상층을 산화시킬 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 18는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 산화된 손상층을 제거할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 산화된 손상층을 제거할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a process flow diagram according to an embodiment of the present invention.
3 to 13 are views sequentially showing processes of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing an operating method when removing a natural oxide film in the substrate processing apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing an operating method when removing a natural oxide film according to another embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus of FIG.
FIG. 16 is a view showing an operating method when oxidizing a damage layer according to an embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus of FIG. 1.
17 is a view showing an operation method in the substrate processing apparatus of FIG. 1 when oxidizing a damaged layer according to another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a view showing an operating method when removing an oxidized damaged layer according to an embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus of FIG. 1.
19 is a view showing an operating method when removing an oxidized damaged layer according to another embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus of FIG. 1.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. [0025] 본 발명의 실시예는 여러가지 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. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the following examples. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings has been exaggerated to emphasize a clearer explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 공정 처리 유닛(100), 플라스마 발생 유닛(200), 그리고 가스 공급 유닛(300)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 1000 includes a process processing unit 100, a plasma generation unit 200, and a gas supply unit 300.

공정 처리 유닛(100)은 기판(W) 처리가 수행되는 공간을 제공하고, 플라스마 발생 유닛(200)은 기판(W) 처리 공정에 사용되는 플라스마를 발생시키고, 플라스마를 다운 스트림(Down Stream) 방식으로 기판(W)으로 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 플라스마 발생을 위한 가스를 플라스마 발생 유닛(200)에 공급한다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명하도록 한다.The process processing unit 100 provides a space in which the substrate W processing is performed, and the plasma generation unit 200 generates plasma used in the substrate W processing process, and the plasma is down-stream. To the substrate W. The gas supply unit 300 supplies gas for plasma generation to the plasma generation unit 200. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

공정 처리 유닛(100)는 공정 챔버(110), 지지 부재(140), 그리고 샤워 헤드(150)를 포함한다.The process processing unit 100 includes a process chamber 110, a support member 140, and a shower head 150.

공정 챔버(110)는 기판(W) 처리가 수행되는 처리공간(TS)을 제공한다. 공정 챔버(110)는 바디(120)와 밀폐 커버(130)를 가진다. The process chamber 110 provides a processing space TS in which the substrate W processing is performed. The process chamber 110 has a body 120 and a hermetic cover 130.

바디(120)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 바디(120)의 측벽에는 기판(W)이 출입하는 개구(미도시)가 형성되며, 개구는 슬릿 도어(slit door)(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐된다. 개폐 부재는 공정 챔버(110) 내에서 기판(W) 처리가 수행되는 동안 개구를 폐쇄하고, 기판(W)이 공정 챔버(110) 내부로 반입될 때와 공정 챔버(110) 외부로 반출될 때 개구를 개방한다. 바디(120)의 하부벽에는 배기홀(121)이 형성된다. 배기홀(121)은 배기 라인(170)과 연결된다. 배기 라인(170)을 통해 공정 챔버(110)의 내부 압력이 조절되고, 공정에서 발생된 반응 부산물이 공정 챔버(110) 외부로 배출된다.The body 120 has an upper surface open and a space formed therein. An opening (not shown) through which the substrate W enters and exits is formed on the sidewall of the body 120, and the opening is opened and closed by an opening and closing member such as a slit door (not shown). The opening / closing member closes the opening during the processing of the substrate W in the process chamber 110, and when the substrate W is brought into the process chamber 110 and when it is taken out of the process chamber 110 Open the opening. An exhaust hole 121 is formed on the lower wall of the body 120. The exhaust hole 121 is connected to the exhaust line 170. The internal pressure of the process chamber 110 is controlled through the exhaust line 170, and reaction by-products generated in the process are discharged to the outside of the process chamber 110.

밀폐 커버(130)는 바디(120)의 상부벽과 결합하며, 바디(120)의 개방된 상면을 덮어 바디(120) 내부를 밀폐시킨다. 밀폐 커버(130)의 상단은 플라스마 공급부(200)와 연결된다. 밀폐 커버(130)에는 확산공간(DS)이 형성된다. 플라스마 공급부(200)에서 유입된 플라스마는 확산공간(DS)에서 확산되며 샤워 헤드(150)로 이동한다.The sealing cover 130 is coupled to the upper wall of the body 120, and covers the open upper surface of the body 120 to seal the interior of the body 120. The upper end of the sealing cover 130 is connected to the plasma supply unit 200. A diffusion space DS is formed in the closed cover 130. The plasma introduced from the plasma supply unit 200 diffuses in the diffusion space DS and moves to the shower head 150.

밀폐 커버(130)의 상부에는 보조 가스 공급 유닛(135)가 결합된다. 보조 가스 공급 유닛은(135) 설정 온도로 가열된 보조 가스를 공급한다. 보조 가스는 불활성 가스로 제공된다. 예를 들어, 보조 가스는 질소 가스 등일 수 있다. 보조 가스 공급 유닛(135)은 샤워 헤드(150)의 위쪽에 형성된 확산공간(DS)에 연결되도록 위치될 수 있다. 보조 가스 공급 유닛(135)을 통해 공급된 보조 가스는 샤워 헤드(150)를 통해 기판 방향으로 균일하게 공급될 수 있다.The auxiliary gas supply unit 135 is coupled to the upper portion of the sealing cover 130. The auxiliary gas supply unit 135 supplies auxiliary gas heated to a set temperature. The auxiliary gas is provided as an inert gas. For example, the auxiliary gas may be nitrogen gas or the like. The auxiliary gas supply unit 135 may be positioned to be connected to the diffusion space DS formed above the shower head 150. The auxiliary gas supplied through the auxiliary gas supply unit 135 may be uniformly supplied to the substrate through the shower head 150.

지지 부재(140)는 처리공간(TS)에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 부재(140)는 정전력에 의해 기판(W)을 흡착하는 정전 척(Electro Static Chuck)이 제공될 수 있다. 지지 부재(140)에는 리프트 홀(미도시)들이 형성될 수 있다. 리프트 홀들에는 리프트 핀(145, 도 16 참조)들이 각각 제공된다. 리프트 핀(145)들은 기판(W)이 지지 부재(140)상에 로딩/언로딩되는 경우, 리프트 홀들을 따라 승강한다. The support member 140 is positioned in the processing space TS and supports the substrate W. The support member 140 may be provided with an electrostatic chuck that adsorbs the substrate W by constant power. Lift holes (not shown) may be formed in the support member 140. The lift holes are provided with lift pins 145 (see FIG. 16), respectively. The lift pins 145 elevate along the lift holes when the substrate W is loaded / unloaded on the support member 140.

지지 부재(140) 내부에는 히터(141)가 제공된다. 히터(141)는 기판(W)을 가열하여 공정온도로 유지시킨다.A heater 141 is provided inside the support member 140. The heater 141 heats the substrate W to maintain the process temperature.

지지 부재(140)의 내부에는 전극(미도시)이 제공된다. 전극(미도시)는 전원(147)과 연결된다. 전원(147)은 지지 부재(140)에 고주파 전력 또는 마이크로파 전력을 인가한다.An electrode (not shown) is provided inside the support member 140. The electrode (not shown) is connected to the power source 147. The power source 147 applies high-frequency power or microwave power to the support member 140.

샤워 헤드(150)는 바디(120)와 밀폐 커버(130)의 사이에서 바디(120)의 상부벽과 결합한다. 샤워 헤드(150)는 원판 형상으로 제공되며, 지지 부재(140)의 상면과 나란하게 배치된다. 샤워 헤드(150)는 지지 부재(140)와 마주하는 면이 평평하게 제공된다. 샤워 헤드(150)는 기판(W)보다 넓은 면적으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(150)에는 홀(151)들이 형성된다. 확산공간(DS)에서 확산된 플라스마 가스는 홀(151)들을 통과하여 기판(W)으로 공급된다.The shower head 150 is coupled to the upper wall of the body 120 between the body 120 and the sealing cover 130. The shower head 150 is provided in a disc shape, and is arranged in parallel with the upper surface of the support member 140. The shower head 150 is provided with a flat surface facing the support member 140. The shower head 150 may be provided with a larger area than the substrate W. Holes 151 are formed in the shower head 150. The plasma gas diffused in the diffusion space DS passes through the holes 151 and is supplied to the substrate W.

플라스마 발생 유닛(200)은 공정 챔버(110) 상부에 위치하며, 가스를 방전시켜 플라스마 가스를 생성한다. 플라스마 발생부(200)는 반응기(211), 가스 주입 포트(212), 유도 코일(215), 그리고 전원(217)을 포함한다.The plasma generating unit 200 is located above the process chamber 110 and discharges gas to generate plasma gas. The plasma generator 200 includes a reactor 211, a gas injection port 212, an induction coil 215, and a power source 217.

반응기(211)는 원통 형상으로, 상면 및 하면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 반응기(211)의 내부는 가스가 방전되는 방전공간(ES)으로 제공된다. 반응기(211)의 상단에는 가스 주입 포트(212)가 결합한다. The reactor 211 has a cylindrical shape, and the upper and lower surfaces are opened and a space is formed therein. The interior of the reactor 211 is provided as a discharge space (ES) in which gas is discharged. The gas injection port 212 is coupled to the top of the reactor 211.

가스 주입 포트(212)는 가스 공급 유닛(300)과 연결되며, 가스가 공급된다. 가스 주입 포트(212)의 저면에는 유도공간(IS)이 형성된다. 유도 공간(IS)은 역깔때기 형상을 가지며, 방전 공간(ES)과 연통된다. 유도공간(IS)으로 유입된 가스는 확산되며 방전 공간(ES)으로 제공된다.The gas injection port 212 is connected to the gas supply unit 300, and gas is supplied. An induction space IS is formed on the bottom surface of the gas injection port 212. The induction space IS has an inverted funnel shape and communicates with the discharge space ES. Gas introduced into the induction space IS diffuses and is provided to the discharge space ES.

유도 코일(215)은 반응기(211)의 둘레를 따라 반응기(211)에 복수 회 감긴다. 유도 코일(215)의 일단은 전원(217)과 연결되고, 타단은 접지된다. 전원(217)은 유도 코일(215)에 고주파 전력 또는 마이크로파 전력을 인가한다.The induction coil 215 is wound around the reactor 211 multiple times along the perimeter of the reactor 211. One end of the induction coil 215 is connected to the power source 217, and the other end is grounded. The power supply 217 applies high-frequency power or microwave power to the induction coil 215.

가스 공급 유닛(300)는 방전 공간(ES)으로 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)는 제1가스 공급 라인(310), 제2 가스 공급 라인(320), 가스 저장 부재(330), 증기 발생 부재(340), 그리고 순수 공급 라인(350), 그리고 캐리어 가스 공급 부재(345)를 포함한다.The gas supply unit 300 supplies gas to the discharge space ES. The gas supply unit 300 includes a first gas supply line 310, a second gas supply line 320, a gas storage member 330, a steam generating member 340, and a pure water supply line 350, and a carrier gas It includes a supply member (345).

제1 가스 공급 라인(310)은 일단이 가스 주입 포트(212)와 연결되고, 타단이 가스 저장 부재(330)와 연결된다. 제1 가스 공급 라인(310)은 가스 저장 부재(330)에 저장된 가스를 방전 공간(ES)으로 공급한다. 제1 가스 공급 라인(310)을 통해 공급되는 가스는 NH3, N2, H2, 불소 포함 가스(예: NF3, NF3CH4) 중 적어도 어느 하나의 가스를 포함할 수 있다. 가스 저장 부재(330)는 가스를 개별적으로 저장하는 복수의 저장 부재(331, 332, 333,...)를 가질 수 있다.The first gas supply line 310 has one end connected to the gas injection port 212 and the other end connected to the gas storage member 330. The first gas supply line 310 supplies gas stored in the gas storage member 330 to the discharge space ES. The gas supplied through the first gas supply line 310 may include at least one of NH3, N2, H2, and fluorine-containing gas (eg, NF3, NF3CH4). The gas storage member 330 may have a plurality of storage members 331, 332, 333, ... for individually storing gas.

일 실시 예에 있어서, 제1 저장 부재(331)는 N2를 저장한다. 제2 저장 부재(332)는 H2를 저장한다. 제3 저장 부재(333)는 불소 포함 가스(예: NF3, NF3CH4)를 저장한다. 가스 저장 부재(330)는 상술한 이 경우, 제1 가스 공급 라인(310)의 끝단은 복수 갈래로 분리되며, 저장 부재(331, 332, 333...)들과 각각 연결될 수 있다. 이와 달리, 공급되는 가스는 상술한 가스들이 혼합된 혼합 가스로 제공되며, 하나의 저장 부재에 저장될 수 있다.In one embodiment, the first storage member 331 stores N2. The second storage member 332 stores H2. The third storage member 333 stores fluorine-containing gas (eg, NF3, NF3CH4). In the above-described case, the gas storage member 330 is divided into a plurality of ends of the first gas supply line 310, and may be connected to the storage members 331, 332, 333 ..., respectively. Alternatively, the supplied gas is provided as a mixed gas in which the above-described gases are mixed, and may be stored in one storage member.

제2 가스 공급 라인(320)은 제1 가스 공급 라인(310)으로부터 분기되며, 일단이 제1 가스 공급 라인(310)과 연결된다. 일 예에 있어서, 제2 가스 공급 라인(320)은 산소 포함 가스(예: O2)를 저장하는 제4 저장 부재(334)에 연결되는 분기 라인(321)을 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 제2 가스 공급 라인(322)은 증기 발생 부재(340)와 연결되는 분기 라인(322)을 포함할 수 있다. 증기 발생 부재(340)는 순수 공급 라인(350)과 연결되며, 순수 공급 라인(350)으로부터 순수(DI-water)를 공급받는다. 증기 발생 부재(340)는 순수를 가열하여 증기 상태로 상태 변화시키며, 발생된 수증기를 제2 가스 공급 라인(320)으로 공급한다. 제2 가스 공급 라인(320)은 산소 포함 가스 또는 수증기를 선택적으로 공급할 수 있다. 제2 가스 공급 라인은 저장 부재(334) 또는 증기 발생 부재(340) 중 하나와 선택적으로 연결될 수 있다.The second gas supply line 320 is branched from the first gas supply line 310, and one end is connected to the first gas supply line 310. In one example, the second gas supply line 320 may include a branch line 321 connected to a fourth storage member 334 for storing an oxygen-containing gas (eg, O2). In one example, the second gas supply line 322 may include a branch line 322 connected to the steam generating member 340. The steam generating member 340 is connected to the pure water supply line 350 and receives DI-water from the pure water supply line 350. The steam generating member 340 heats pure water to change the state to a steam state, and supplies the generated water vapor to the second gas supply line 320. The second gas supply line 320 may selectively supply oxygen-containing gas or water vapor. The second gas supply line may be selectively connected to either the storage member 334 or the steam generating member 340.

캐리어 가스 공급 부재(345)는 증기 발생 부재(340)에 접속된다. 캐리어 가스 공급 부재(345)는 증기 발생 부재(340)에 캐리어 가스를 공급한다. 일예로 캐리어 가스는 아르곤 가스이다.The carrier gas supply member 345 is connected to the steam generating member 340. The carrier gas supply member 345 supplies the carrier gas to the steam generating member 340. In one example, the carrier gas is argon gas.

제1 가스 공급 라인(310)으로부터 제2 가스 공급 라인(320)이 분기되는 지점과 가스 저장 부재(330) 사이 구간에서, 제1 가스 공급 라인(310)에는 제1 밸브(361)가 설치된다. 제1 밸브(361)는 제1 가스 공급 라인(310)을 개폐하며, 가스의 공급을 조절한다.A first valve 361 is installed in the first gas supply line 310 in a section between the point at which the second gas supply line 320 branches from the first gas supply line 310 and the gas storage member 330. . The first valve 361 opens and closes the first gas supply line 310 and controls the supply of gas.

제2 가스 공급 라인(320)에는 제2 밸브(362)가 설치된다. 제2 밸브(362)는 제2 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 산소 포함 가스 또는 수증기의 공급을 조절한다.A second valve 362 is installed in the second gas supply line 320. The second valve 362 opens and closes the second gas supply line 320 and regulates the supply of oxygen-containing gas or water vapor.

이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of processing a substrate using the above-described substrate processing apparatus will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 흐름도를 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 도면이다.Figure 2 shows a process flow diagram according to an embodiment of the present invention. 3 to 13 are views sequentially showing processes of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기판 처리 방법은, 기판 상에 형성된 절연층에 콘택홀이 형성된 기판을 장치 내부로 반입하여, 자연 산화막을 제거하는 단계(S110)와, 콘택홀의 손상층을 산화시키는 단계(S120)와, 산화된 손상층을 제거하는 단계(S130)를 포함한다. 필요에 따라 손상층을 산화시키는 단계(S140)와 산화된 손상층을 제거하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. S140단계 또는 S150단계 중 하나 이상은 반복되어 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2, the substrate processing method includes bringing a substrate having a contact hole into an insulating layer formed on the substrate and removing the natural oxide film (S110) and oxidizing the damaged layer of the contact hole ( S120), and removing the oxidized damaged layer (S130). If necessary, the step of oxidizing the damaged layer (S140) and removing the oxidized damaged layer (S150) may be further included. One or more of steps S140 or S150 may be performed repeatedly.

도 3을 참조하면, 기판(10)의 상면에 절연층(20)이 형성되고, 절연층(20)에 콘택홀(25)이 형성된 기판을 도시한다. 기판(10)은 실리콘막이고, 절연층(20)은 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 콘택홀(25)은 건식 식각 방법으로 식각하여 형성된다. 콘택홀(25)의 하부에는 건식 식각시 발생된 잔류물(residue)(미도시)이 잔류할 수 있다. 콘택홀(25)의 하부는 강한 이온 충격을 받아 손상층(15)이 형성된다. 콘택홀(25)이 형성된 후, 기판의 이송 과정에서 공기 중에 노출될 때 콘택홀(25) 하부이자 손상층(15)의 상면에 자연 산화막(30)이 형성된다. Referring to FIG. 3, an insulating layer 20 is formed on an upper surface of the substrate 10 and a contact hole 25 is formed on the insulating layer 20. The substrate 10 may be a silicon film, and the insulating layer 20 may be a silicon nitride film. The contact hole 25 is formed by etching using a dry etching method. Residues (not shown) generated during dry etching may remain below the contact hole 25. The lower portion of the contact hole 25 is subjected to strong ion bombardment to form the damage layer 15. After the contact hole 25 is formed, a natural oxide film 30 is formed on the lower surface of the contact hole 25 and the upper surface of the damage layer 15 when exposed to air in the process of transferring the substrate.

도 4를 참조하면, 자연 산화막을 제거하는 단계(S110)를 수행하는 모습이 도시된다. 자연 산화막은 제1 공정 가스를 제공하여 이루어진다. 제1 공정 가스는, N2 및 H2의 혼합 가스, NH3 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 공정 가스는 플라즈마 상태로 방전되어 제공될 수 있다. 자연 산화막을 제거하는 단계(S110)는, XXtorr 내지 XXtorr의 압력 조건, X℃ 내지 XXX℃의 온도 조건에서 수행된다.Referring to FIG. 4, a state in which the step of removing the natural oxide layer (S110) is performed is illustrated. The natural oxide film is made by providing a first process gas. The first process gas may be any one or more of N2 and H2 mixed gas, NH3 or fluorine-containing gas. The first process gas may be provided by being discharged in a plasma state. The step of removing the natural oxide film (S110) is performed under pressure conditions of XXtorr to XXtorr and temperature conditions of X ° C to XXX ° C.

도 5를 참조하면, 자연 산화막이 제거되고 손상층(15)이 노출된 상태의 기판을 도시한다. Referring to FIG. 5, a substrate in which the natural oxide film is removed and the damage layer 15 is exposed is illustrated.

도 6을 참조하면, 손상층(15)을 산화시키는 단계(S120)를 도시한다. 손상층(15)의 산화는 제2 공정 가스를 제공하여 이루어진다. 제2 공정 가스는, 산소 포함 가스 또는 수증기이다. 수증기는 캐리어 가스와 혼합되어 공급될 수 있다. 제2 공정 가스는 플라즈마 상태로 방전되어 제공된다. 손상층을 산화시키는 단계(S120)는, XXtorr 내지 XXtorr의 압력 조건, X℃ 내지 XXX℃의 온도 조건에서 수행된다. 손상층(15)이 산화되는 단계에서, 기판을 가열할 수 있다. 기판이 가열될 때 기판은 기판 지지면으로부터 이격된 상태에서 가열될 수 있다. 기판의 가열은 기판의 상면으로 가열되어 제공되는 보조 가스에 의해 행해질 수 있다. 기판은 X℃ 내지 XXX℃의 온도로 가열된다.Referring to FIG. 6, an operation (S120) of oxidizing the damage layer 15 is illustrated. The oxidation of the damage layer 15 is achieved by providing a second process gas. The second process gas is oxygen-containing gas or water vapor. Water vapor can be supplied mixed with the carrier gas. The second process gas is provided by being discharged in a plasma state. Step (S120) of oxidizing the damaged layer is performed under pressure conditions of XXtorr to XXtorr and temperature conditions of X ° C to XXX ° C. In the step where the damage layer 15 is oxidized, the substrate can be heated. When the substrate is heated, the substrate may be heated while being spaced from the substrate support surface. Heating of the substrate may be performed by an auxiliary gas provided by heating to the upper surface of the substrate. The substrate is heated to a temperature of X ° C to XXX ° C.

도 7을 참조하면, 손상층(15)이 산화되어 발생된 산화된 손상층(15a)을 포함하는 상태의 기판을 도시한다.Referring to FIG. 7, a substrate in a state including an oxidized damage layer 15a generated by oxidation of the damage layer 15 is shown.

도 8을 참조하면, 산화된 손상층(15a)을 제거하는 단계(S130)를 도시한다. 산화된 손상층(15a)의 제거는 제3 공정 가스를 제공하여 이루어진다. 제3 공정 가스는, N2 및 H2의 혼합 가스, NH3 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상일 수 있다. 제3 공정 가스는 플라즈마 상태로 방전되어 제공될 수 있다. 산화된 손상층을 제거하는 단계(S130)는, XXtorr 내지 XXtorr의 압력 조건, X℃ 내지 XXX℃의 온도 조건에서 수행된다.Referring to FIG. 8, a step (S130) of removing the oxidized damaged layer 15a is illustrated. Removal of the oxidized damaged layer 15a is accomplished by providing a third process gas. The third process gas may be any one or more of a mixed gas of N2 and H2, an NH3 or fluorine-containing gas. The third process gas may be provided discharged in a plasma state. The step of removing the oxidized damaged layer (S130) is performed under pressure conditions of XXtorr to XXtorr and temperature conditions of X ° C to XXX ° C.

도 9를 참조하면, 손상층(15)이 S130단계를 거쳐 제거된 상태의 기판을 도시한다. 손상층(15)은 S130단계를 통해 처리된 이후에 일부 제거되지 않은 손상층(15b)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the substrate in which the damage layer 15 has been removed through step S130 is illustrated. The damage layer 15 may include a damage layer 15b that is not partially removed after being processed through step S130.

도 10을 참조하면, 잔존하는 손상층(15b)을 산화시키는 단계(S140)를 도시한다. 손상층(15b)의 산화는 S120단계와 마찬가지로 제2 공정 가스를 제공하여 이루어진다. 또한, 손상층(15b)의 산화는 S120단계와 마찬가지로 기판을 가열하여 기판과 산소의 반응성을 높일 수 있다. Referring to FIG. 10, an operation (S140) of oxidizing the remaining damaged layer 15b is illustrated. Oxidation of the damage layer 15b is performed by providing a second process gas as in step S120. In addition, the oxidation of the damage layer 15b may increase the reactivity of oxygen with the substrate by heating the substrate as in step S120.

도 11을 참조하면, S140단계를 통해 산화된 손상층(15c)을 포함하는 상태의 기판을 도시한다.Referring to FIG. 11, a substrate in a state including the damaged layer 15c oxidized through step S140 is illustrated.

도 12를 참조하면, 산화된 손상층(15c)을 제거하는 단계(S150)를 도시한다. 산화된 손상층(15a)의 제거는 제3 공정 가스를 제공하여 이루어진다.Referring to FIG. 12, a step (S150) of removing the oxidized damaged layer 15c is illustrated. Removal of the oxidized damaged layer 15a is accomplished by providing a third process gas.

도 13을 참조하면, 콘택홀(25)의 세정이 완료된 상태의 기판을 도시한다. 콘택홀(25) 하부의 손상층(15)이 제거됨에 따라, 후속 공정으로 수행되는 배리어 금속 등을 스퍼터링(sputtering) 하는 공정에 있어서, 그 막이 콘택홀(25) 내부에서 단선 되는 부분이 없게 된다. 또한, CVD 공정을 이용하여 콘택홀(25)을 매몰하는 경우 에도, 보이드(void)의 발생을 방지한다.Referring to FIG. 13, a substrate in a state where cleaning of the contact hole 25 is completed is illustrated. As the damage layer 15 under the contact hole 25 is removed, in the process of sputtering a barrier metal or the like performed in a subsequent process, there is no part where the film is disconnected inside the contact hole 25. . In addition, even when the contact hole 25 is buried using a CVD process, generation of voids is prevented.

도 14는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 자연산화막을 제거하는 단계(S110)를 수행할 때 장치의 운용 방법을 나타낸 도면이다.14 is a diagram illustrating a method of operating a device in the substrate processing apparatus of FIG. 1 when performing a step (S110) of removing a natural oxide film according to an embodiment of the present invention.

제1 공정 가스는 N2와 H2의 혼합 가스로 제공될 수 있다. 이때, 제1 가스 공급 라인(310)의 제1 밸브(361)가 개방된다. 제1 저장 부재(331) 및 제2 저장 부재(332)와 제1 가스 공급 라인(310)을 연결하는 밸브가 개방된다. 제3 저장 부재(333)와 제1 공급 라인(310)을 잇는 밸브와, 제2 가스 공급 라인(320)의 제2 밸브(362)는 폐쇄된다. 제1 공정 가스가 제1 가스 공급 라인을 거쳐 방전공간(ES)으로 유입된다. 제1 공정 가스가 방전 공간(ES)을 통과하는 동안, 전원(217)으로부터 유도 코일(215)에 전력이 인가된다. 인가된 전력은 방전 공간(ES)에 유도 전기장을 형성하며, 제1 공정 가스는 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 이온과 라디칼로 분해되어 기판의 자연 산화막(30)을 제거한다.The first process gas may be provided as a mixed gas of N2 and H2. At this time, the first valve 361 of the first gas supply line 310 is opened. The valve connecting the first storage member 331 and the second storage member 332 and the first gas supply line 310 is opened. The valve connecting the third storage member 333 and the first supply line 310 and the second valve 362 of the second gas supply line 320 are closed. The first process gas is introduced into the discharge space ES through the first gas supply line. While the first process gas passes through the discharge space ES, electric power is applied from the power source 217 to the induction coil 215. The applied electric power forms an induction electric field in the discharge space ES, and the first process gas obtains energy necessary for ionization from the electric field and is decomposed into ions and radicals to remove the natural oxide film 30 of the substrate.

도 15는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 자연산화막을 제거하는 단계(S110)를 수행할 때 장치의 운용 방법을 나타낸 도면이다. 제1 공정 가스는 N2와 H2와 NF3의 혼합가스로 제공될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제1 공정 가스는 NH3를 더 포함하여 공급될 수 있다.15 is a diagram illustrating a method of operating a device in the substrate processing apparatus of FIG. 1 when performing a step (S110) of removing a natural oxide film according to another embodiment of the present invention. The first process gas may be provided as a mixed gas of N2, H2 and NF3. Although not shown, the first process gas may be supplied further including NH3.

도 16는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 손상층을 산화키는 단계(S120, S140)를 수행할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating an operation method when performing the steps (S120, S140) of oxidizing a damaged layer in the substrate processing apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

제2 공정 가스는 산소 포함 가스로 제공될 수 있다. 일 예에 있어서, 산소 포함 가스는 O2, H2O, O3, N2O 또는 CO2등 O* 또는 OH* 라디칼을 생성하는 가스이다. The second process gas may be provided as an oxygen-containing gas. In one example, the oxygen-containing gas is a gas that generates O * or OH * radicals such as O2, H2O, O3, N2O, or CO2.

도 16을 참조하면, 손상층을 산화시키는 단계를 수행함에 있어서, 제2 공정 가스는 산소로 제공된다. 제2 가스 공급 라인(320)의 제2 밸브(362)가 개방된다. 그리고 제4 저장 부재(334)와 제2 공급 라인(350)을 잇는 밸브가 개방된다. 증기 발생 부재(340)와 제2 가스 공급 라인(320)을 연결하는 밸브가 폐쇄된다. 제1 밸브(361)는 폐쇄된다. 제2 공정 가스가 제1 가스 공급 라인(350)을 거쳐 방전공간(ES)으로 유입된다. 제2 공정 가스가 방전 공간(ES)을 통과하는 동안, 전원(217)으로부터 유도 코일(215)에 전력이 인가된다. 인가된 전력은 방전 공간(ES)에 유도 전기장을 형성하며, 제2 공정 가스는 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 이온과 O* 라디칼로 분해되어 기판의 손상층(15)과 반응하여 기판의 손상층(15)을 산화시킨다.Referring to FIG. 16, in performing the step of oxidizing the damage layer, the second process gas is provided as oxygen. The second valve 362 of the second gas supply line 320 is opened. Then, a valve connecting the fourth storage member 334 and the second supply line 350 is opened. The valve connecting the steam generating member 340 and the second gas supply line 320 is closed. The first valve 361 is closed. The second process gas flows into the discharge space ES through the first gas supply line 350. While the second process gas passes through the discharge space ES, electric power is applied from the power source 217 to the induction coil 215. The applied power forms an induction electric field in the discharge space ES, and the second process gas obtains energy necessary for ionization from the electric field, decomposes into ions and O * radicals, reacts with the damage layer 15 of the substrate to damage the substrate The layer 15 is oxidized.

손상층(15)을 산화시키는데 있어서, 제2 공정 가스의 공급 전, 공급 중 또는 공급 후 기판을 가열할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 기판은 지지 부재(140)에 제공되는 히터(141)에 의해 가열될 수 있다. 기판은 리프트핀(145)에 의해 상승되어 지지 부재(140)의 상면으로부터 이격될 수 있다. 복사열을 이용하여 기판을 가열함에 따라 기판에 열이 고르게 제공될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 기판은 보조 가스에 의해 가열될 수 있다. 보조 가스는 가열되어 제공된다. 보조 가스는 보조 가스 공급 유닛(135)로부터 공급받을 수 있다.In oxidizing the damage layer 15, the substrate can be heated before, during or after the supply of the second process gas. In one embodiment, the substrate may be heated by a heater 141 provided on the support member 140. The substrate may be raised by the lift pin 145 and spaced apart from the upper surface of the support member 140. As the substrate is heated using radiant heat, heat may be uniformly provided to the substrate. In other embodiments, the substrate may be heated by an auxiliary gas. The auxiliary gas is provided by heating. The auxiliary gas may be supplied from the auxiliary gas supply unit 135.

도시되지 않았으나, 기판은 지지 부재(140)의 상면에 접촉한 상태에서 가열될 수 있다.Although not shown, the substrate may be heated in contact with the upper surface of the support member 140.

도 17는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 손상층을 산화시키는 단계(S120, S140)를 수행할 때 운용 방법을 나타낸 도면이다. FIG. 17 is a diagram illustrating an operation method when performing the steps (S120, S140) of oxidizing a damage layer according to another embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus of FIG. 1.

도 17을 참조하면, 손상층을 산화시키는 단계를 수행함에 있어서, 제2 공정 가스는 수증기로 제공된다. 수증기는 캐리어 가스와 함께 공급된다. 제2 가스 공급 라인(320)의 제2 밸브(362)가 개방된다. 그리고 증기 발생 부재(340)와 제2 가스 공급 라인(320)을 연결하는 밸브가 개방된다. 캐리어 가스 공급 부재(345)와 증기 발생 부재(340)를 잇는 라인의 밸브가 개방된다. 제4 저장 부재(334)와 제2 가스 공급 라인(320)을 잇는 밸브와, 제1 밸브(361)는 폐쇄된다. 증기 발생 부재(340)는 순수 공급 라인(350)으로부터 순수를 공급받아 가열하여 수증기를 발생시킨다. 증기 발생 부재(340)는 캐리어 가스 공급 부재(345)로부터 캐리어 가스를 공급받는다. 캐리어 가스가 제2 공정 가스는 제1 가스 공급 라인을 거쳐 방전공간(ES)으로 유입된다. 제2 공정 가스가 방전 공간(ES)을 통과하는 동안, 전원(217)으로부터 유도 코일(215)에 전력이 인가된다. 인가된 전력은 방전 공간(ES)에 유도 전기장을 형성하며, 제2 공정 가스는 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 이온과 OH* 또는 O*라디칼로 분해되어 기판의 손상층(15)을 산화시킨다.Referring to FIG. 17, in performing the step of oxidizing the damaged layer, the second process gas is provided as water vapor. Water vapor is supplied with the carrier gas. The second valve 362 of the second gas supply line 320 is opened. And the valve connecting the steam generating member 340 and the second gas supply line 320 is opened. The valve of the line connecting the carrier gas supply member 345 and the steam generating member 340 is opened. The valve connecting the fourth storage member 334 and the second gas supply line 320 and the first valve 361 are closed. The steam generating member 340 receives pure water from the pure water supply line 350 and heats it to generate water vapor. The steam generating member 340 receives the carrier gas from the carrier gas supply member 345. The carrier gas is introduced into the discharge space ES through the first gas supply line. While the second process gas passes through the discharge space ES, electric power is applied from the power source 217 to the induction coil 215. The applied electric power forms an induction electric field in the discharge space ES, and the second process gas obtains energy necessary for ionization from the electric field and decomposes into ions and OH * or O * radicals to oxidize the damage layer 15 of the substrate. .

도 18은 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라 산화된 손상층을 제거하는 단계(S130, S150)를 수행할 때 장치의 운용 방법을 나타낸 도면이다.18 is a diagram illustrating a method of operating a device in the substrate processing apparatus of FIG. 1 when performing steps S130 and S150 of removing an oxidized damaged layer according to an embodiment of the present invention.

제3 공정 가스는 N2와 H2의 혼합 가스로 제공될 수 있다. 제3 공정 가스는 제1 공정 가스와 동일한 성분으로 제공될 수 있다. 제3 공정 가스를 공급하기 위하여, 제1 가스 공급 라인(310)의 제1 밸브(361)가 개방된다. 제1 저장 부재(331) 및 제2 저장 부재(332)와 제1 가스 공급 라인(310)을 연결하는 밸브가 개방된다. 제3 저장 부재(333)와 제1 공급 라인(310)을 잇는 밸브와, 제2 가스 공급 라인(320)의 제2 밸브(362)는 폐쇄된다. 제3 공정 가스가 제1 가스 공급 라인을 거쳐 방전공간(ES)으로 유입된다. 제1 공정 가스가 방전 공간(ES)을 통과하는 동안, 전원(217)으로부터 유도 코일(215)에 전력이 인가된다. 인가된 전력은 방전 공간(ES)에 유도 전기장을 형성하며, 제3 공정 가스는 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 이온과 라디칼로 분해되어 기판의 산화된 손상층(15a, 15c)을 제거한다.The third process gas may be provided as a mixed gas of N2 and H2. The third process gas may be provided with the same components as the first process gas. To supply the third process gas, the first valve 361 of the first gas supply line 310 is opened. The valve connecting the first storage member 331 and the second storage member 332 and the first gas supply line 310 is opened. The valve connecting the third storage member 333 and the first supply line 310 and the second valve 362 of the second gas supply line 320 are closed. The third process gas is introduced into the discharge space ES through the first gas supply line. While the first process gas passes through the discharge space ES, electric power is applied from the power source 217 to the induction coil 215. The applied electric power forms an induction electric field in the discharge space ES, and the third process gas obtains energy required for ionization from the electric field and decomposes into ions and radicals to remove the oxidized damaged layers 15a and 15c of the substrate.

도 19는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서, 본 발명의 산화된 손상층을 제거하는 단계(S130, S150)를 수행할 때 장치의 운용 방법을 나타낸 도면이다. 제3 공정 가스는 N2와 H2와 NF3의 혼합가스로 제공될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제3 공정 가스는 NH3를 더 포함하여 공급될 수 있다.19 is a view showing a method of operating the device in the substrate processing apparatus of FIG. 1 when performing the steps (S130, S150) of removing the oxidized damaged layer of the present invention. The third process gas may be provided as a mixed gas of N2, H2 and NF3. Although not shown, the third process gas may be supplied further including NH3.

도시하지 않았지만, 제1 공정 가스, 제2 공정 가스, 또는 제3 공정 가스는 리모트 플라즈마 가스로 제공될 수 있다.Although not shown, the first process gas, the second process gas, or the third process gas may be provided as a remote plasma gas.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 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 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이 며, 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 above detailed description is to illustrate the present invention. In addition, the above-mentioned content represents and describes a preferred embodiment of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications and environments. That is, it is possible to change or modify the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the disclosed contents, and / or the scope of the art or knowledge in the art. The described embodiments describe the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are possible. Therefore, the detailed description of the above invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. In addition, the appended claims should be construed to include other embodiments.

1000: 기판 처리 장치(1000),
100: 공정 처리 유닛, 200: 플라스마 발생 유닛,
300: 가스 공급 유닛, 10: 기판,
20: 절연층, 25: 콘택홀,
30: 자연산화막, 15: 손상층.1000: substrate processing apparatus 1000,
100: process processing unit, 200: plasma generating unit,
300: gas supply unit, 10: substrate,
20: insulating layer, 25: contact hole,
30: natural oxide film, 15: damaged layer.

Claims (20)

기판을 처리하는 방법에 있어서,
절연층에 콘택홀이 형성된 기판을 공정 처리 유닛 내로 반입하는 단계와;
플라즈마 상태의 제1 공정 가스를 제공하여 상기 콘택홀 상에 형성된 자연산화막을 제거하는 단계와;
플라스마 상태의 제2 공정 가스를 상기 기판에 제공하여 상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와;
플라즈마 상태의 제3 공정 가스를 상기 기판에 제공하여 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계와;
상기 처리된 기판을 상기 공정 처리 유닛으로부터 반출하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.In the method of processing the substrate,
Bringing the substrate having the contact hole formed on the insulating layer into the process processing unit;
Removing a natural oxide film formed on the contact hole by providing a first process gas in a plasma state;
Providing a second process gas in a plasma state to the substrate to oxidize the damage layer formed in the contact hole;
Providing a third process gas in a plasma state to the substrate to remove the oxidized damaged layer;
And removing the processed substrate from the process processing unit. 제1 항에 있어서,
상기 제1 공정 가스는 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 공정 가스는 산소 포함 가스인 기판 처리 방법.According to claim 1,
The first process gas includes either a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas,
The second process gas is an oxygen-containing gas substrate processing method. 제1 항에 있어서,
상기 제3 공정 가스는 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 공정 가스는 산소 포함 가스인 기판 처리 방법.According to claim 1,
The third process gas includes either a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas,
The second process gas is an oxygen-containing gas substrate processing method. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 손상층을 산화시키는 단계와 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계는 복수회 반복 수행되는 기판 처리 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The step of oxidizing the damaged layer and removing the oxidized damaged layer are repeatedly performed a plurality of times. 제1 항에 있어서,
상기 손상층은 실리콘막에 형성된 것인 기판 처리 방법.According to claim 1,
The damage layer is a substrate processing method that is formed on a silicon film. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
절연층에 콘택홀이 형성된 기판을 반입하는 단계와;
상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와;
상기 산화된 손상층을 제거하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.In the method of processing the substrate,
Bringing in a substrate having a contact hole formed in the insulating layer;
Oxidizing the damage layer formed in the contact hole;
And removing the oxidized damaged layer. 제6 항에 있어서,
상기 콘택홀은 건식 식각 방법으로 식각하여 형성된 것인 기판 처리 방법.The method of claim 6,
The contact hole is a substrate processing method that is formed by etching by a dry etching method. 제6 항에 있어서,
기판의 상기 손상층을 노출시키기 위해, 질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상으로 제공되는 제1 공정 가스를 제공하여 상기 손상층의 상층에 형성된 자연산화막을 제거하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.The method of claim 6,
In order to expose the damage layer of the substrate, further comprising the step of removing the natural oxide film formed on the top layer of the damage layer by providing a first process gas provided in any one or more of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas Substrate processing method. 제6 항에 있어서,
상기 손상층 산화 단계는, 산소를 포함하는 제2 공정 가스를 상기 손상층에 공급하여 이루어지는 기판 처리 방법.The method of claim 6,
The step of oxidizing the damaged layer is performed by supplying a second process gas containing oxygen to the damaged layer. 제9 항에 있어서,
상기 제2 공정 가스는 수증기와 캐리어 가스의 혼합 가스로 제공되는 기판 처리 방법.The method of claim 9,
The second process gas is a substrate processing method provided as a mixed gas of water vapor and carrier gas. 제6 항 내지 제10 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 손상층을 산화시키는 단계와 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계는 복수회 반복 수행되는 기판 처리 방법.The method according to any one of claims 6 to 10,
The step of oxidizing the damaged layer and removing the oxidized damaged layer are repeatedly performed a plurality of times. 제6 항에 있어서,
상기 손상층 산화 단계는, 기판 지지면으로부터 이격된 상태에서 가열되며 이루어지는 기판 처리 방법.The method of claim 6,
The step of oxidizing the damaged layer is performed while being heated while being spaced apart from the substrate support surface. 제6 항에 있어서,
상기 산화된 손상층을 제거하는 단계는,
질소 및 수소의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상으로 제공되는 제3 공정 가스를 상기 산화된 손상층에 공급하여 이루어지는 기판 처리 방법.The method of claim 6,
The step of removing the oxidized damaged layer,
A substrate processing method comprising supplying a third process gas provided as at least one of a mixed gas of nitrogen and hydrogen or a fluorine-containing gas to the oxidized damaged layer. 제10 항에 있어서,
상기 손상층은 실리콘막에 형성된 것인 기판 처리 방법.The method of claim 10,
The damage layer is a substrate processing method that is formed on a silicon film. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버와;
상기 처리 공간에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 부재와;
플라스마가 생성되는 방전 공간을 가지며, 플라스마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라스마 발생 유닛과;
상기 방전 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
제어기를 포함하고,
상기 가스 공급 유닛은,
질소 가스, 수소 가스, 암모니아 가스, 산소 포함 가스, 및 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상의 가스를 저장하는 하나 이상의 저장 부재와;
상기 플라스마 발생 유닛과 하나 이상의 저장 부재를 연결하며, 상기 저장 부재의 가스를 상기 방전 공간으로 공급하는 제1 가스 공급 라인과;
상기 하나 이상의 저장 부재 중 상기 산소 포함 가스를 저장하는 저장 부재, 또는 수증기를 발생시키는 증기 발생 부재과 연결되어 산소 포함 가스 또는 수증기를 상기 방전 공간으로 공급하는 제2 가스 공급 라인을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 지지 부재에 지지된 콘택홀이 형성되어 반입된 기판에 대하여,
질소 가스 및 수소 가스의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상을 상기 처리 공간으로 제공하여 상기 기판 상의 자연산화막을 제거하는 단계와;
산소 포함 가스 또는 수증기를 플라스마 상태로 방전시켜 상기 처리 공간으로 제공하여 상기 콘택홀에 형성된 손상층을 산화시키는 단계와;
질소 가스 및 수소 가스의 혼합 가스 또는 불소 포함 가스 중 어느 하나 이상을 상기 처리 공간으로 제공하여 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계를 수행하도록 제어하는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing a substrate,
A process chamber in which a processing space is formed;
A support member positioned in the processing space and supporting a substrate;
A plasma generating unit having a discharge space in which plasma is generated, and supplying plasma to the processing space;
A gas supply unit supplying gas to the discharge space;
Including a controller,
The gas supply unit,
At least one storage member for storing any one or more of nitrogen gas, hydrogen gas, ammonia gas, oxygen-containing gas, and fluorine-containing gas;
A first gas supply line connecting the plasma generating unit and one or more storage members, and supplying the gas of the storage member to the discharge space;
A storage member for storing the oxygen-containing gas among the one or more storage members, or a second gas supply line connected to a steam generating member for generating water vapor to supply oxygen-containing gas or water vapor to the discharge space,
The controller,
With respect to the substrate brought into the contact hole supported by the support member is formed,
Removing a natural oxide film on the substrate by providing at least one of a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas or a fluorine-containing gas to the processing space;
Oxidizing a damaged layer formed in the contact hole by discharging oxygen-containing gas or water vapor in a plasma state to the processing space;
A substrate processing apparatus for controlling to perform the step of removing the oxidized damaged layer by providing at least one of a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas or a fluorine-containing gas to the processing space. 제15 항에 있어서,
상기 증기 발생 부재는 캐리어 가스 공급 부재와 연결되는 기판 처리 장치.The method of claim 15,
The vapor generating member is a substrate processing apparatus connected to the carrier gas supply member. 제15 항에 있어서,
상기 지지 부재는 히터를 포함하고,
상기 제어기는 상기 손상층 산화를 위해 상기 기판이 가열되도록 상기 히터를 제어하는 기판 처리 장치.The method of claim 15,
The support member includes a heater,
The controller controls the heater so that the substrate is heated to oxidize the damaged layer. 제15 항에 있어서,
상기 지지 부재는 리프트핀을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 손상층 산화 단계에서 상기 기판이 상기 지지 부재의 상면으로부터 이격된 상태에서 가열되도록 상기 리프트핀을 상승 구동시키는 기판 처리 장치.The method of claim 15,
The support member includes a lift pin,
The controller,
A substrate processing apparatus for driving the lift pin upward so that the substrate is heated in a state spaced apart from an upper surface of the support member in the damage layer oxidation step. 제15 항에 있어서,
상기 기판의 상면으로 보조 가스를 공급하는 보조 가스 공급 유닛을 더 포함하고,
상기 제어기는 가열된 상기 보조 가스를 상기 처리 공간에 공급하여, 상기 손상층 산화를 위해 상기 기판을 가열하는 기판 처리 장치.The method of claim 15,
Further comprising an auxiliary gas supply unit for supplying an auxiliary gas to the upper surface of the substrate,
The controller supplies the heated auxiliary gas to the processing space, thereby heating the substrate for oxidation of the damaged layer. 제15 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 손상층을 산화시키는 단계와 상기 산화된 손상층을 제거하는 단계를 복수회 반복 수행되도록 제어하는 기판 처리 장치.The method of claim 15,
The controller,
A substrate processing apparatus for controlling the step of oxidizing the damaged layer and removing the oxidized damaged layer to be repeatedly performed a plurality of times.
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