KR20210103596A - 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법은, 실리콘 구조물이 형성된 기판을 챔버 내부에 배치하는 단계와; 상기 기판을 설정 온도, 설정 압력 및 설정 시간 하에서 수소 라디칼에 노출시키는 단계를 포함한다.

Description

실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치{METHOD FOR RECOVERING SURFACE OF SILICON STRUCTURE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 부품을 제조하는 과정에서 웨이퍼의 표면에 미세 구조물을 형성한다. 일반적으로 미세 구조물은 기재를 식각하여 형성하는데, 이 과정에서 구조물은 거친 표면을 갖게 된다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 실리콘 구조물의 표면 러프니스를 효과적으로 개선할 수 있는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 공정 처리 시에 챔버 내 진공 수준을 낮출 수 있는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 공정 처리시에 파티클 발생이 저감될 수 있는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법은, 실리콘 구조물이 형성된 기판을 챔버 내부에 배치하는 단계와; 상기 기판을 설정 온도, 설정 압력 및 설정 시간 하에서 수소 라디칼에 노출시키는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 설정 온도는 상기 웨이퍼가 섭시 400도 이상으로 가열될 수 있는 온도일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 설정 압력은 상기 챔버 내부가 10Torr 이하일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 설정 압력은 상기 챔버 내부가 1Torr 이상일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 설정 시간은 1분 이상 10분 이하일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 실리콘 구조물은 단결정 Si로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소 라디칼은 수소 가스가 플라즈마로 여기되어 생성된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판을 상기 수소 라디칼에 노출 시키는 단계와 동시에 또는 설정 시간 이후에 상기 챔버 내부를 배기하는 단계를 더 포함하는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와; 상기 처리 공간에 제공되며, 처리될 기판이 놓여지고, 상기 처리될 기판을 가열하는 히터를 포함하는 지지 유닛과; 상기 공정 챔버에서 필요로 하는 라디칼을 생성하는 플라즈마 여기부와;상기 리모트 플라즈마 여기부로부터 생성된 라디칼을 상기 공정 챔버내로 균일하게 분사되도록 하는 샤워 헤드와; 상기 공정챔버 처리 공간의 압력과, 상기 히터와, 상기 처리될 기판의 처리 시간을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 라디칼은 수소 라디칼이고, 상기 처리될 기판은 실리콘 구조물이 형성된 것이다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 실리콘 성분을 포함하는 부품을 포함하지 않는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 처리될 기판이 섭씨 400도 이상으로 가열되도록 상기 히터를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 내부 공간의 압력을 1Torr이상으로 유지할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 처리될 기판이 상기 라디칼에 1분 이상 10분 이하로 노출되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 처리될 기판의 실리콘 구조물은 단결정 실리콘일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 유닛을 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 처리될 기판이 상기 라디칼에 노출되는 동시에 또는 설정 시간 이후에 상기 처리 공간의 분위기가 배기되도록 상기 배기 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 실리콘 구조물의 표면 러프니스를 효과적으로 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공정 처리 시에 챔버 내 진공 수준을 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공정 처리시에 파티클 발생이 저감될 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 실리콘 구조물이 형성된 기판의 표면 러프니스를 개선하는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 3은 일 실시 예에 따라, 표면의 러프니스가 개선되기 전의 실리콘 구조물을 도시한 것이다.
도 4는 일 실시 예에 따라, 표면의 러프니스가 개선된 실리콘 구조물을 도시한 것이다.
도 5는 일 실시 예에 따라, 실리콘 구조물 표면의 반응을 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지형태로 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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 챔버(2100), 지지 유닛(2200), 샤워 헤드(2300) 및 플라스마 여기부(2400), 배기 배플(2500), 진공 펌프(2600)를 포함한다.
챔버(2100)는 공정 처리가 수행되는 처리 공간(2101)을 제공한다. 챔버(2100)는 바디(2110)와 밀폐 커버(2120)를 가진다. 바디(2110)는 상면이 개방되며 내부에 처리 공간(2101)이 형성된다. 바디(2110)의 측벽에는 기판(W)이 출입하는 개구(미도시)가 형성되며, 개구는 슬릿 도어(slit door)(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 개폐 부재는 챔버(2100) 내에서 기판(W) 처리가 수행되는 동안 개구를 폐쇄하고, 기판(W)이 챔버(2100) 내부로 반입될 때와 챔버(2100) 외부로 반출될 때 개구를 개방한다. 개구가 개방된 상태에서 기판(W) 이송을 위한 로봇의 핸드부(미도시)가 챔버(2100) 내부로 출입한다.
바디(2110)의 바닥면에는 배기홀(2102)이 형성된다. 배기홀(2102)은 배기 라인(2140)과 연결된다. 배기 라인(2140)는 진공 펌프(2600)과 연결된다. 배기 라인(2140)을 통한 배기로, 처리 공간(2101)은 상압보다 낮은 압력(예컨대, 진공)으로 유지될 수 있다. 그리고, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 처리 공간(2101) 내부에 존재하는 가스는 배기 라인(2140)을 통해 외부로 배출된다.
밀폐 커버(2120)는 바디(2110)의 상부벽과 결합하며, 바디(2110)의 개방된 상면을 덮어 바디(2110) 내부를 밀폐시킨다. 밀폐 커버(2120)의 상부에는 플라스마 여기부(2400)가 위치될 수 있다. 밀폐 커버(2120)에는 확산공간(2121)이 형성된다. 확산공간(2121)은 상부보다 하부가 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 확산공간(2121)은 역 깔때기 형상을 가질 수 있다.
지지 유닛(2200)은 챔버(2100) 내부에 위치된다. 지지 유닛(2200)의 상면에는 처리될 기판(W)이 놓여진다. 지지 유닛(2200)은 지지판(2210), 리프트핀(미도시), 히터(2220), 지지축(2230)을 포함한다. 또한, 지지 유닛(2200)의 내부에는 냉각 유체가 순환하는 냉각 유로(미도시)가 형성될 수 있다. 냉각 유체는 냉각 유로를 따라 순환하며 지지 유닛(2200)를 냉각한다.
지지판(2210)은 소정의 두께를 가지며, 기판(W) 보다 큰 반경을 갖는 원판으로 제공될 수 있다. 지지판(2210)의 상면에는 기판(W)이 놓이는 홈이 제공될 수 있다. 지지판(2210)의 홈을 형성하는 내벽은, 지지판(2210)의 중심을 향해 하향 경사지도록 제공될 수 있다.
리프트핀(미도시)은 복수개로 제공되며 지지판(2210)에 제공된 리프트핀 홀(미도시)에 각각 제공된다. 복수개의 리프트핀(미도시)은 리프트핀 홀을 따라 상하방향으로 이동하며, 기판(W)을 지지판(2210)에 로딩하거나 지지판(2210)으로부터 기판(W)을 언로딩 한다.
히터(2220)는 지지판(2210)의 내부에 제공된다. 일 실시 예에 의하면, 일 예에 의하면, 히터(222)는 전기 저항으로 발열되는 저항선, 유체가 유동하는 유로 등으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 히터(2220)는 나선 형상의 코일로 제공되며, 균일한 간격으로 지지판(2210) 내부에 매설된다. 히터(2220)는 외부 전원과 연결되며, 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 히터(2220)에 의해 발생된 열은 지지판(2210)을 통해 기판(W)에 전도된다. 히터(2220)는 기판(W)을 기 설정된 온도로 가열한다. 히터(2220)는 기판(W)을 섭씨 400도 이상으로 가열할 수 있다.
지지축(2230)은 지지판(2210)의 하부에 위치하며, 지지판(2210)을 지지한다.
또한, 지지 유닛(2200)에는 플라즈마에 의한 기판(W) 처리 정도를 조절하기 위해 바이어스 전원(2210)으로부터 전력이 인가될 수 있다. 바이어스 전원(2210)이 인가하는 전력은 라디오 주파수(radio frequency, RF) 전원일 수 있다. 지지 유닛(2200)는 바이어스 전원(2210)이 공급하는 전력에 의해 쉬즈를 형성하고, 그 영역에서 고밀도의 플라즈마를 형성하여 공정 능력을 향상시킬 수 있다.
샤워 헤드(2300)는 바디(2110)의 상부벽에 결합된다. 샤워 헤드(2300)는 원판 형상으로, 지지 유닛(2200)의 상면과 나란하게 배치될 수 있다. 샤워 헤드(2300)는 표면이 산화 처리된 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(2300)에는 분배홀(2310)들이 형성된다. 분배홀(2310)들은 균일한 라디칼 공급을 위해 동심의 원주상에 일정 간격으로 형성될 수 있다. 확산공간(2121)에서 확산된 플라스마는 분배홀(2310)들에 유입된다. 이때 전자 또는 이온 등과 같은 하전 입자는 샤워 헤드(2300)에 갇히고, 라디칼과 같이 전하를 띄지 않는 중성 입자들은 분배홀(2310)들을 통과하여 기판(W)으로 공급된다. 또한, 샤워 헤드는 접지되어 전자 또는 이온이 이동되는 통로를 형성할 수 있다.
플라스마 여기부(2400)는 플라스마를 생성하여, 챔버(2100)로 공급한다. 플라스마 여기부(2400)는 챔버(2100)의 상부에 제공될 수 있다. 플라즈마 여기부는 리모트 타입 플라즈마 여기부, 용량 결합 플라즈마 여기부, 유도결합 플라즈마 여기부 등으로 제공될 수 있다. 이하, 리모트 타입 플라즈마 여기부를 예로 들어 설명한다.
플라스마 여기부(2400)는 발진기(2410), 도파관(2420), 유전체 관(2430) 및 가스 공급부(2440)를 포함한다.
발진기(2410)는 전자기파를 발생시킨다. 도파관(2420)은 발진기(2410)와 유전체 관(2430)을 연결하며, 발진기(2410)에서 발생된 전자기파가 유전체 관(2430) 내부로 전달되는 통로를 제공한다.
가스 공급부(2440)는 챔버(2100)의 상부로 공정 가스를 공급한다. 일 실시 예에 있어서, 공정 가스는 수소 가스 일 수 있다. 일 실시 예에 있어서 공정 가스는 캐리어 가스와 함께 공급될 수 있다. 일 실시 예에 있어서 캐리어 가스는 아르곤(Ar)일 수 있다.
유전체 관(2430) 내부로 공급된 공정 가스는 전자기파에 의해 플라스마 상태로 여기된다. 플라스마 상태의 가스는 유전체 관(2430)을 거쳐 확산공간(2121)으로 유입된다.
배기 배플(2500)은, 링 형상의 판형으로 제공된다. 배기홀(2501)들은 배기 배플(2500)의 외측 영역에 상하 방향을 관통하도록 제공된다. 배기 배플(2500)은 지지판(2210)을 둘러 싸도록 공정 챔버(2100) 내측면에 고정된다.
진공펌프(2600)는, 처리 공간(2101) 내부를 강제 배기한다. 진공펌프(2600)는, 배기라인(2140)과 연통된다. 진공펌프(2600)에 의해 흡입되는 처리 공간(2101)의 분위기는 배기 배플(2500)을 통과해 배기라인(2140)으로 도달하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 Si를 포함하는 소재, 예컨대 쿼츠 등을 포함하지 않는다.
도 2는 일 실시 예에 따라 실리콘 구조물이 형성된 기판의 표면 러프니스를 개선하는 방법을 도시한 플로우차트이다. 도 2를 참조하여, 일 실시 예에 따라 실리콘 구조물이 형성된 기판의 표면 러프니스를 개선하는 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 실리콘 구조물이 형성된 기판의 표면 러프니스를 개선하기 위해 장치(100)가 동작하는 것은 제어기(미도시)에 의해 장치(100)가 제어됨에 따라 이루어진다. 예컨대 제어기(미도시)는 공정챔버 처리 공간의 압력을 제어하기 위하여 진공 펌프(2600)의 동작을 제어할 수 있고, 기판(W)의 온도를 제어하기 위하여 히터(2220)를 제어할 수 있으며, 기판(W)의 처리 시간인 수소 라디칼에 대한 노출 시간을 제어하기 위하여, 장치의 구성 전반을 제어할 수 있다.
먼저 상술하여 설명한 기판 처리 장치(100)의 지지 유닛(2220)에 실리콘 구조물이 형성된 기판(W)을 배치한다(S110). 이후, 기판(W)을 설정 온도, 설정 압력 및 설정 시간 하에서 수소 라디칼에 노출킨다(S120). 상기 설정 온도는 섭씨 400도 이상 섭씨 1000도 이하이고, 설정 압력은 10Torr 이하, 바람직하게는 1Torr 이상이다. 또한, 설정 시간은 1분 이상 10분 이하이다.
만약, 섭씨 400도 이하에서 기판을 처리하는 경우, 러프니스 개선 효과가 일어나지 않으며, 섭씨 1000도 이상이 되는 경우 기판의 열화가 발생할 수 있다. 설정 압력은 10Torr 이하이면 충분하다. 이는 종래에 요구되는 진공 수준인 100mTorr이하보다 현저히 완화된 진공 수준이다. 만약, 1분 이하로 라디칼에 노출시키는 경우 러프니스 개선 효과가 충분히 일어나지 않으며, 10분 이상으로 라디칼에 노출시키는 경우 기판을 고온으로 가열함에 따른 열화가 발생할 수 있어 불리하다.
기판(W)을 수소 라디칼에 노출 시키는 단계(S120)와 동시에 또는 설정 시간 이후에 챔버 내부를 배기한다(S130). 설정 시간은 30초 일 수 있다. 바람직하게는 설정 시간은 1분 일 수 있다. 기판(W)을 수소 라디칼에 노출 시키는 단계(S120)와 챔버 내부를 배기하는 단계(S130)는 동시에 또는 순차적으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 기판(W)을 수소 라디칼에 노출 시키는 단계(S120)가 설정 시간(예컨대, 1분 이상 10분 이하)동안 진행된 이후, 챔버 내부를 배기하는 단계(S130)가 진행될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따라, 표면의 러프니스가 개선되기 전의 실리콘 구조물을 도시한 것이고, 도 4는 일 실시 예에 따라, 표면의 러프니스가 개선된 실리콘 구조물을 도시한 것이고, 도 5는 일 실시 예에 따라, 실리콘 구조물 표면의 반응을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여, 기판의 표면 러프니스 개선 원리에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 러프니스 개선의 대상이 되는 표면은 실리콘 구조물로서, 그 화학식은 Si로 표현된다. 일 예에 있어서, 실리콘 구조물은 단결정 실리콘이며, 다결정 실리콘이어도 무방하다. Si는 수소 라디칼(H*)과 반응하여 [화학식 1]과 같은 반응을 거쳐 반응물을 생성한다. 참고로 반응 과정에서 발생하는 SiHn은 기체가 아니다.
[화학식 1]
Si(s) + H* -> SiHn -> Si(s) + H2(g)
본 발명의 실시 예에 있어서, 실리콘 구조물은 순수한 실리콘 결정인 것이 바람직하지만, 경우에 따라서, 산화됨에 따라 그 표면은 SiO2를 포함할 수 있다. 이 경우 SiO2는 수소 라디칼(H*)과 반응하여 [화학식 2]과 같은 반응을 거쳐 반응물을 생성한다. 참고로 반응 과정에서 발생하는 SiOnHn은 기체가 아니다.
[화학식 2]
SiO2(s) + H* -> SiOnHn -> Si(s) + H2(g) + H2O(g) + O2(g)
본 발명의 실시 예에 있어서, 실리콘 구조물은 순수한 실리콘 결정인 것이 바람직하지만, 경우에 따라서, 질화됨에 따라 그 표면은 SiN을 포함할 수 있다. 이 경우 SiN는 수소 라디칼(H*)과 반응하여 [화학식 3]과 같은 반응을 거쳐 반응물을 생성한다. 참고로 반응 과정에서 발생하는 SiNnHn은 기체가 아니다.
[화학식 3]
SiN(s) + H* -> SiNnHn -> Si(s) + H2(g) + NH3(g) + N2(g)
본 발명의 발명자들은 상술한 [화학식 1], [화학식 2], [화학식 3]과 같은 반응으로부터 실리콘 구조물의 표면에서 Si의 마이그레이션(Migration)이 일어나는 것을 발견하였다. 본 발명의 설명에 있어서, Si의 마이그레이션(Migration)이란 도 5를 통해 참조되듯 Si가 깍여 나가는 것이 아닌, 돌출된 표면의 Si가 함몰된 표면으로 이동하여 메움으로써 표면의 러프니스가 개선되는 것으로 정의한다.
상술한 실시 예에 의하면, 고 밀도 리모트 플라즈마(High Density Remote Plasma(>10xE13/cm3))로 부터 생성된 H Radical을 이용하여 실리콘 구조물(예컨대, 패턴)의 Si표면 러프니스를 개선할 수 있으며, 특히 Fin-FET 패턴의 Si 형상을 개선할 수 있다. 예컨대, 마이크로 플라즈마 발생 장치의 경우 안테나에서 멀어짐에 따라 플라즈마 밀도(Plasma Density)가 급격히 낮아지는 경향이 있는데 이와 비교하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 의할 경우, 10xE13/cm3 이상의 플라즈마 밀도(Plasma Density)를 형성한 상태에서 수소 가스를 플라즈마로 여기함에 따라 수소 라디칼(H radical)의 생성비율을 급격히 증가시킬 수 있음으로서, 실리콘 구조물의 표면 러프니스를 개선하기 위한 재료인 수소 라디칼을 다량으로 효과적으로 발생시킴에 따라, 실리콘 구조물의 Si Migration 효과의 극대화를 기대할 수 있다.
또한, 3D Fin-FET 구조에서 GAA(Gate All Around) 구조로 변경이 되어도 실리콘 구조물의 표면 러프니스 및 Si Migration을 구현할 수 있다.
또한, 리모트 플라즈마로 생성된 수소 라디칼(H radical)을 이용하여 금속막(Metal film)의 비저항(Rs) 개선 효과 기대할 수도 있다.
또한, 공정 챔버 내부가 Si를 포함하는 부품 예컨대, 쿼츠(Quartz; SiO2)를 포함하지 않는 구조로서, 장치의 부품과 수소 라디칼과의 반응에 의한 식각 현상이 없음에 따라, MTBP 개선을 기대할 수 있다.
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.

Claims (15)

  1. 실리콘 구조물이 형성된 기판을 챔버 내부에 배치하는 단계와;
    상기 기판을 설정 온도, 설정 압력 및 설정 시간 하에서 수소 라디칼에 노출시키는 단계를 포함하는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 설정 온도는 상기 기판이 섭시 400도 이상으로 가열될 수 있는 온도인 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 설정 압력은 상기 챔버 내부가 10Torr 이하인 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 설정 압력은 상기 챔버 내부가 1Torr 이상인 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 설정 시간은 1분 이상 10분 이하인 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 실리콘 구조물은 단결정 Si로 구성되는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 수소 라디칼은 수소 가스가 플라즈마로 여기되어 생성된 것인 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 수소 라디칼에 노출 시키는 단계와 동시에 또는 설정 시간 이후에 상기 챔버 내부를 배기하는 단계를 더 포함하는 실리콘 구조물 표면 러프니스 개선 방법.
  9. 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간에 제공되며, 처리될 기판이 놓여지고, 상기 처리될 기판을 가열하는 히터를 포함하는 지지 유닛과;
    상기 공정 챔버에서 필요로 하는 라디칼을 생성하는 플라즈마 여기부와;
    상기 플라즈마 여기부로부터 생성된 라디칼을 상기 공정 챔버내로 균일하게 분사되도록 하는 샤워 헤드와;
    상기 공정 챔버 처리 공간의 압력과, 상기 히터와, 상기 처리될 기판의 처리 시간을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 라디칼은 수소 라디칼이고,
    상기 처리될 기판은 실리콘 구조물이 형성된 것인 기판 처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 실리콘 성분을 포함하는 부품을 포함하지 않는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리될 기판이 섭씨 400도 이상으로 가열되도록 상기 히터를 제어하는 기판 처리 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리 공간의 압력을 1Torr이상으로 유지하는 기판 처리 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리될 기판이 상기 라디칼에 1분 이상 10분 이하로 노출되도록 제어하는 기판 처리 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 처리될 기판의 실리콘 구조물은 단결정 실리콘인 기판 처리 장치.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 처리될 기판이 상기 라디칼에 노출되는 동시에 또는 설정 시간 이후에 상기 처리 공간의 분위기가 배기되도록 상기 배기 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050098860A (ko) * 2003-02-07 2005-10-12 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 반도체 기판 및 그 제조방법
JP2008094649A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd 石英ガラス基板の表面処理方法及び水素ラジカルエッチング装置
KR20160027925A (ko) * 2014-08-29 2016-03-10 램 리써치 코포레이션 고 종횡비의 구조체들의 콘택 세정
KR102006519B1 (ko) * 2012-06-27 2019-08-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050098860A (ko) * 2003-02-07 2005-10-12 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 반도체 기판 및 그 제조방법
JP2008094649A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd 石英ガラス基板の表面処理方法及び水素ラジカルエッチング装置
KR102006519B1 (ko) * 2012-06-27 2019-08-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
KR20160027925A (ko) * 2014-08-29 2016-03-10 램 리써치 코포레이션 고 종횡비의 구조체들의 콘택 세정

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