KR20230015004A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230015004A
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plasma
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gas
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KR1020210096242A
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Inventor
엄영제
박완재
구준택
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 정의하는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 척 - 상기 척에는 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극이 제공됨 - ; 상부 전극; 및 상기 상부 전극과 상기 처리 공간 사이에 배치되는 이온 블로커를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온 주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 웨이퍼 등의 기판 상에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리 액, 처리 가스들이 사용되며, 공정 진행 중에는 파티클, 그리고 공정 부산물이 발생한다.
도 1은 처리 공정이 일부 수행된 기판의 모습을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 처리 공정이 일부 수행된 기판(W) 상에는 막(L)이 형성되고, 식각 등의 처리를 통해 막(L)을 관통하는 홀(H, 또는 패턴이라고도 함)이 형성되어 있을 수 있다. 막(L)은 질화물(Nitride), 산화물(Oxide), 또는 금속(예컨대, 텅스텐)과 같은 소재로 이루어져 있을 수 있다.
기판(W)을 처리하는 과정에서, 기판(W) 상에는 다양한 불순물이 부착되어 있을 수 있다. 예컨대, 불순물은 카본을 포함하는 유기(Organic) 불순물(OP)일 수 있고, 카본을 포함하지 않는 무기(In-Organic) 불순물(IOP)일 수 있다. 기판(W) 상에는 유기 불순물(OP), 무기 불순물(IOP)이 모두 부착되어 있을 수도 있고, 경우에 따라서는 유기 불순물(OP)이 부착되어 있을 수도 있다. 또한, 이러한 불순물들은 기판(W) 상에 형성되어 있는 홀(H) 내에 부착되어 있을 수도 있다.
일반적으로 이러한 홀(H)에 부착된 불순물들을 제거하기 위해, 기판(W) 상으로 약액을 공급한다. 그러나, 최근 기판(W) 상에 형성되는 패턴의 조밀화, 홀(H)의 종횡비(Aspect Ratio, AR)가 높아짐에 따라, 홀(H) 내로 약액이 적절히 침투하지 못하여 기판(W) 상에 부착된 불순물들이 적절히 제거되지 못할 수 있다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 부착된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 부착된 불순물의 종류에 따라 처리 모드를 달리하여 기판 상에 부착된 불순물의 제거 효율을 개선할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 정의하는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 척 - 상기 척에는 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극이 제공됨 - ; 상부 전극; 및 상기 상부 전극과 상기 처리 공간 사이에 배치되는 이온 블로커를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 이온 블로커는 접지되어 상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이 공간인 플라즈마 공간에서 발생된 플라즈마로부터 이온을 제거할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈; 상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈; 및 상기 하부 전극 또는 상기 상부 전극에 의해 플라즈마로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛; 및 상기 이온 블로커와 상기 상부 전극의 사이 공간인 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 이온 블로커와 상기 처리 공간 사이에 배치되는, 샤워 헤드를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1가스 공급 유닛은, 상기 샤워 헤드와 상기 이온 블로커의 사이 공간인 믹싱 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1가스 공급 유닛은, 상기 이온 블로커에 형성된 가스 공급구와 연결되는 제1가스 라인; 및 상기 샤워 헤드에 형성된 가스 주입구와 연결되는 제2가스 라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급구, 그리고 상기 가스 주입구는, 상기 믹싱 공간을 향해 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급구, 그리고 상기 가스 주입구는, 상기 믹싱 공간의 서로 상이한 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급구는, 상기 믹싱 공간의 중앙 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성되고, 상기 가스 주입구는, 상기 믹싱 공간의 가장자리 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 주입구는, 상기 믹싱 공간으로는 통하지만, 상기 처리 공간으로는 통하지 않도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급구는, 상기 믹싱 공간으로는 통하지만, 상기 플라즈마 공간으로는 통하지 않도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하고, 상기 제1모드는, 상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제2모드는, 상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제3모드는, 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드일 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 정의하는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 정전 척; 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극; 상기 하우징보다 상부에 배치되는 이온 블로커; 상기 이온 블로커와 대향되게 배치되는 상부 전극 - 상기 상부 전극은 상기 이온 블로커와 상기 상부 전극의 사이 공간인 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마 공간은 상기 처리 공간과 유체 연통됨 - ; 상기 하부 전극 또는 상기 상부 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈; 및 상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하고, 상기 제1모드는, 상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제2모드는, 상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제3모드는, 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 유닛이 O, H2, NF3, He, Ar, NH3 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제2모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 유닛이 Ar, Xe, NH3, H2, N2, O, NF3, F2, He 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제3모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 He, Ar, Xe, NH3, H2, N2, O, NF3, F2 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 패턴이 형성된 기판을 처리하는 장치에 있어서, 처리 공간을 정의하는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 정전 척 - 상기 정전 척에는 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극이 제공됨 - ; 상기 하우징보다 상부에 배치되어, 상기 처리 공간을 정의하는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드보다 상부에 배치되며, 상기 샤워 헤드와 함께 믹싱 공간을 정의하는 이온 블로커; 상기 이온 블로커보다 상부에 배치되며, 상기 이온 블로커와 함께 플라즈마 공간을 정의하는 상부 전극 - 상기 상부 전극은 상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시킴 - ; 상기 믹싱 공간으로 공정 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛; 및 상기 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈; 상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈; 및 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 기판 상에 잔류하는 불순물의 종류에 따라 제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 제2가스 공급 유닛을 제어하고, 상기 제1모드는, 상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제2모드는, 상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고, 상기 제3모드는, 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 부착된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 부착된 불순물의 종류에 따라 처리 모드를 달리하여 기판 상에 부착된 불순물의 제거 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 처리 공정이 일부 수행된 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치가 기판을 처리시 선택할 수 있는 처리 모드의 모습을 도식화 한 도면이다.
도 4는 도 3의 제1모드의 제1라디칼 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 제1모드의 제2라디칼 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 제2모드의 이온 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 3의 이온 처리 공정이 수행되는 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 3의 제2모드의 라디칼 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 3의 라디칼 처리 공정이 수행되는 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 3의 제3모드의 이온 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 기판(W)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 부착된 불순물을 제거할 수 있다. 기판 처리 장치(10)에 반입되는 기판(W)은 처리 공정이 일부 수행된 기판(W)이 반입될 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)에 반입되는 기판(W)은, 식각 공정, 사진 공정 등이 수행된 기판(W)이 반입되어 있을 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)에 반입된 처리 대상인 기판(W)은, 앞서 도 1를 참조하여 설명한 기판(W)과 동일 또는 유사한 상태(즉, 유기 불순물(OP)과 무기 불순물(IOP)이 모두 부착된 상태로 기판 처리 장치(10)에 반입될 수 있다. 이와 달리, 기판(W) 상에 유기 불순물(OP)만이 부착된 상태로 기판 처리 장치(10)에 반입될 수도 있다.
기판 처리 장치(10)는, 하우징(100), 척(200), 샤워 헤드(300), 가열 부재(400), 이온 블로커(500), 절연 부재(DR), 상부 전극(600, 제2전극의 일 예), 가스 공급 유닛(700, 800), 배기 유닛(900), 그리고 제어기(1000)를 포함할 수 있다.
하우징(100)과 샤워 헤드(300)는 서로 조합되어, 기판(W)이 처리되는 공간인 처리 공간(A1, 제1공간의 일 예)을 정의할 수 있다. 또한, 샤워 헤드(300), 가열 부재(400), 그리고 이온 블로커(500)는 서로 조합되어 이온(I)이 제거된 플라즈마(P)와 제1가스 공급 유닛(700)이 공급하는 제1공정 가스(G1)를 서로 믹싱하는 공간인 믹싱 공간(A3, 제3공간의 일 예)을 정의할 수 있다. 또한, 이온 블로커(500), 절연 부재(DR), 상부 전극(600)은 서로 조합되어, 플라즈마(P)가 발생되는 공간인 플라즈마 공간(A2, 제2공간의 일 예)을 정의할 수 있다. 또한, 처리 공간(A1), 플라즈마 공간(A2), 그리고 믹싱 공간(A3)을 정의하는데 관여하는 구성들을 통칭하여 챔버라 부를 수도 있다.
하우징(100)은 처리 공간(A1)을 정의할 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 후술하는 샤워 헤드(300)와 서로 조합되어 처리 공간(A1)을 정의할 수 있다. 하우징(100)은 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 하우징(100)의 내측 벽은, 후술하는 플라즈마(P)에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있는 소재로 코팅될 수 있다. 예컨대, 하우징(100)의 내측 벽은 세라믹과 같은 유전체 막으로 코팅될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 접지될 수 있다. 또한, 하우징(100)에는 기판(W)이 처리 공간(A1)에 반입되거나, 처리 공간(A1)으로부터 반출될 수 있도록 개구(미도시)가 형성되어 있을 수 있다. 개구는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 차폐될 수 있다.
척(200)은 처리 공간(A1)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 척(200)은 기판(W)을 가열할 수 있다. 또한, 척(200)은 기판(W)을 정전기력을 이용하여 척킹(Chucking)할 수 있는 ESC일 수 있다. 척(200)은 지지 판(210), 정전 전극(220), 히터(230), 그리고 하부 전극(240, 제1전극의 일 예)을 포함할 수 있다.
지지 판(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 판(210)은 기판(W)을 지지하는 지지 면을 가질 수 있다. 지지 판(210)은 유전체로 제공될 수 있다. 예컨대, 지지 판(210)은 세라믹 소재로 제공될 수 있다. 지지 판(210) 내에는 정전 전극(220)이 제공될 수 있다. 정전 전극(220)은 상부에서 바라볼 때, 기판(W)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 정전 전극(220)에 전력이 인가되면, 정전 전극(220)은 기판(W)을 척킹 시킬 수 있는 정전기력에 의한 전계를 형성할 수 있다. 전계는 기판(W)이 지지 판(210)을 향하는 방향으로 척킹되도록하는 인력을 기판(W)에 전달할 수 있다. 또한, 전계는, 후술하는 이온(I)이 기판(W)을 향해 직진으로 유동(즉, 이온(I)이 이방성을 가지도록)하게 할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10), 예컨대 척(200)은 정전 전극(220)에 전력을 인가하는 제1전원 모듈(222, 224)을 포함할 수 있다. 제1전원 모듈(222, 224)은 정전 전극 전원(222) 및 정전 전극 스위치(224)를 포함할 수 있다. 정전 전극 스위치(224)의 온/오프에 따라 정전 전극(220)에는 전력이 인가될 수 있다.
히터(230)는 기판(W)을 가열할 수 있다. 히터(230)는 지지 판(210)의 온도를 상승시켜 기판(W)을 가열할 수 있다. 또한, 히터(230)에 전력이 인가되면 히터(230)는 열을 발생시킬 수 있다. 히터(230)는 텅스텐과 같은 발열체 일 수 있다. 그러나, 히터(230)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니고 공지된 히터(230)로 다양하게 변형될 수 있다. 히터(230)는 기판(W)이 처리되는 동안 기판(W)으로부터 분리되는 불순물(예컨대, Si-폴리머)이 홀(H)에 재부착되는 것을 방지할 수 있도록, 지지 판(210)의 온도를 높일 수 있다. 예컨대, 히터(230)는 지지 판(210)의 온도를 85 ℃ 내지 130 ℃로 제어할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10), 예컨대 척(200)은 히터(230)에 전력을 인가하는 제2전원 모듈(232, 234)을 포함할 수 있다. 제2전원 모듈(232, 234)은 히터 전원(232) 및 히터 전원 스위치(234)를 포함할 수 있다. 히터 전원 스위치(234)의 온/오프에 따라 히터(230)에는 전력이 인가될 수 있다.
하부 전극(240)은 처리 공간(A1)에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 하부 전극(240)은 판 형상을 가질 수 있다. 하부 전극(240)은 후술하는 샤워 헤드(300)와 서로 대향되는 전극일 수 있다. 하부 전극(240)에 전력이 인가되면, 하부 전극(240)은 처리 공간(A1)에 전계를 형성하며, 형성된 전계는 처리 공간(A1)으로 유입(공급)되는 공정 가스(G1, G2)를 여기시켜 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(10), 예컨대 척(200)은 하부 전극(240)에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈(242, 244)을 포함할 수 있다. 하부 전원 모듈(242, 244)은 RF 소스인 하부 전원(242) 및 하부 전원 스위치(244)를 포함할 수 있다. 하부 전원 스위치(244)의 온/오프에 따라 하부 전극(240)에는 전력이 인가될 수 있다.
샤워 헤드(300)는 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 후술하는 이온 블로커(500)와 처리 공간(A1) 사이에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 접지될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 접지되어 상술한 하부 전극(240)과 서로 대향 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 샤워 헤드(300)에는 복수의 홀(302)이 형성될 수 있다. 홀(302)은 샤워 헤드(300)의 상면으로부터 하면까지 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 홀(302)은 샤워 헤드(300)를 관통하여 형성될 수 있다. 홀(302)은 처리 공간(A1) 후술하는 플라즈마 공간(A2)을 서로 유체 연통시킬 수 있다. 또한, 홀(302)은 처리 공간(A1)과 후술하는 믹싱 공간(A3)을 서로 유체 연통시킬 수 있다.
또한, 샤워 헤드(300)에는 가스 주입구(304)가 형성될 수 있다. 가스 주입구(304)는 후술하는 제2가스 라인(706)과 연결될 수 있다. 가스 주입구(304)는 믹싱 공간(A3)을 향해 제1공정 가스(G1)를 공급하도록 구성될 수 있다. 가스 주입구(304)는 믹싱 공간(A3)의 가장자리 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 가스 주입구(304)는 믹싱 공간(A3)으로는 통하지만(또한, 간접적으로 플라즈마 공간(A2)과 통하지만), 처리 공간(A1)으로는 통하지 않도록 구성될 수 있다.
가열 부재(400)는 샤워 헤드(300)의 상부에 배치될 수 있다. 가열 부재 (400)는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 링 히터일 수 있다. 가열 부재(400)는 열을 발생시켜 믹싱 공간(A3)의 온도를 높여 이온(I)이 제거된 플라즈마(P)와 제1공정 가스(G1)가 믹싱되는 것이 보다 효과적으로 이루어 질 수 있게 도울 수 있다.
이온 블로커(500)는 플라즈마 공간(A2)과 믹싱 공간(A3)을 구획(더 나아가서는 플라즈마 공간(A2)과 처리 공간(A1)을 간접적으로 구획)할 수 있다. 이온 블로커(500)는 상부 전극(600)과 처리 공간(A1) 사이에 배치될 수 있다.
이온 블로커(500)는 가열 부재(400)의 상부에 배치될 수 있다. 이온 블로커(500)는 접지될 수 있다. 이온 블로커(500)는 접지되어, 플라즈마 공간(A2)에서 발생된 플라즈마(P)가 믹싱 공간(A3), 더 나아가 처리 공간(A1)으로 유입시, 플라즈마(P)가 포함하는 이온(I)을 제거할 수 있다. 요컨대, 플라즈마 공간(A2)에서 발생된 플라즈마(P)는, 이온 블로커(500)를 거치면서 이온(I)이 제거되므로, 실질적으로 라디칼(R)만을 포함하게 될 수 있다.
또한, 이온 블로커(500)는 접지되어 후술하는 상부 전극(600)과 서로 대향 전극으로서 기능할 수 있다. 이온 블로커(500)에는 복수의 통공(502)들이 형성될 수 있다. 통공(502)들은 이온 블로커(500)를 관통하여 형성될 수 있다. 통공(502)들은 플라즈마 공간(A2)과 믹싱 공간(A3)을 유체 연통시킬 수 있다. 통공(502)들은 플라즈마 공간(A2)과 처리 공간(A1)을 유체 연통시킬 수 있다.
또한, 이온 블로커(500)에는 가스 공급구(504)가 형성되어 있을 수 있다. 가스 공급구(504)는 후술하는 제1가스 라인(704)과 연결될 수 있다. 가스 공급구(504)는 믹싱 공간(A3)으로 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 가스 공급구(504)는 믹싱 공간(A3)의 중앙 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 가스 공급구(504)는 믹싱 공간(A3)으로는 통하지만(또한, 간접적으로 처리 공간(A1)과 통하지만), 플라즈마 공간(A2)으로는 통하지 않도록 구성될 수 있다.
상부 전극(600)은 판 형상을 가질 수 있다. 상부 전극(600)은 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상부 전극(600)에는, 기판 처리 장치(10)가 가지는 상부 전원 모듈(602, 604)이 전력을 인가할 수 있다. 상부 전원 모듈(602, 604)은 RF 소스인 상부 전원(602) 및 하부 전원 스위치(604)를 포함할 수 있다. 상부 전원 스위치(602)의 온/오프에 따라 상부 전극(600)에는 전력이 인가될 수 있다. 상부 전극(600)에 전력이 인가되면, 대향 전극으로서 기능하는 이온 블로커(500)와 상부 전극(600) 사이에 전계가 형성되고, 이에 플라즈마 공간(A2)에서 후술하는 제2공정 가스(G2)를 여기하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 상부 전극(600)과 이온 블로커(500) 사이에는 절연 소재로 제공되는 절연 부재(DR)가 배치될 수 있다. 절연 부재(DR)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다.
가스 공급 유닛(700, 800)은 플라즈마(P) 상태로 여기되는 공정 가스(G1, G2)를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(700, 800)는 제1가스 공급 유닛(700), 그리고 제2가스 공급 유닛(800)을 포함할 수 있다. 이하에서는, 제1가스 공급 유닛(700)이 공급하는 공정 가스를, 제1공정 가스(G1)라 하고, 제2가스 공급 유닛(800)이 공급하는 공정 가스를, 제2공정 가스(G2)라 한다.
제1가스 공급 유닛(700)은 믹싱 공간(A3)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 제1가스 공급 유닛(700)은 믹싱 공간(A3)으로 공정 가스를 주입하여, 처리 공간(A1)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 제1가스 공급 유닛(700)은 제1가스 공급원(701), 메인 가스 라인(703), 제1가스 라인(704) 및 제2가스 라인(706)을 포함할 수 있다. 메인 가스 라인(703)의 일 단은 제1가스 공급원(701)과 연결될 수 있고, 메인 가스 라인(703)의 타 단은 제1가스 라인(704) 및 제2가스 라인(706)으로 분기될 수 있다. 제1가스 라인(704)은 상술한 가스 공급구(504)와 연결될 수 있다. 또한, 제2가스 라인(706)은 상술한 가스 주입구(304)와 연결될 수 있다.
제1가스 공급 유닛(700)이 공급하는 제1공정 가스(G1)는 He, Ar, Xe, NH3, H2, N2, O, NF3, F2 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
제2가스 공급 유닛(800)은 플라즈마 공간(A2)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(800)은 플라즈마 공간(A2)으로 공정 가스를 주입하여, 믹싱 공간(A2), 그리고 처리 공간(A1)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(800)은 제2가스 공급원(801), 그리고 가스 채널(803)을 포함할 수 있다. 가스 채널(803)의 일 단은 제2가스 공급원(801)과 연결되고, 타 단은 플라즈마 공간(A2)과 연통될 수 있다.
제2가스 공급 유닛(800)이 공급하는 제2공정 가스(G2)는 NF3, F2, He, Ar, Xe, H2, N2 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
배기 유닛(900)은 처리 공간(A1)에 공급된 공정 가스(G1, G2), 공정 부산물 등을 배출할 수 있다. 배기 유닛(900)은 처리 공간(A1)의 압력을 조절할 수 있다. 배기 유닛(900)은 감압 부재(902), 그리고 감압 라인(904)을 포함할 수 있다. 감압 부재(902)는 펌프일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 감압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
제어기(1000)는 기판 처리 장치(10), 구체적으로 기판 처리 장치(10)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(10)는 가스 공급 유닛(700, 800), 제1전원 모듈(222, 224), 제2전원 모듈(232, 234), 감압 부재(902), 하부 전원 모듈(242, 244), 상부 전원 모듈(602, 604) 등을 제어할 수 있다. 제어기(1000)는 기판 처리 장치(10)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(10)에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은, 상술한 기판 처리 장치(10)에 의해 수행될 수 잇다. 또한, 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행하기 위하여 제어기(1000)는 기판 처리 장치(10)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다.
이하에서는, 제1가스 공급 유닛(700)이 공급하는 공정 가스를 제1공정 가스(G1)라 하고, 제2가스 공급 유닛(800)이 공급하는 공정 가스를 제2공정 가스(G2)라 한다. 또한, 처리 공간(A1)에서 공정 가스가 여기되어 발생되는 플라즈마를 제1플라즈마(P1)라 하고, 플라즈마 공간(A2)에서 공정 가스가 여기되어 발생하는 플라즈마를 제2플라즈마(P2)라 한다. 플라즈마 공간(A2)에서 발생되는 제2플라즈마(P2)가 처리 공간(A1)으로 유입되는 경우, 이온 블로커(500)에 의해 이온이 제거되므로, 제2플라즈마(P2)는 이온이 제거된 플라즈마를 의미할 수 있다. 또한, 처리 공간(A1)에서 발생하는 제1플라즈마(P1)은 이온 블로커(500)에 의해 이온이 제거되지 않으므로, 제1플라즈마(P1)는 이온을 포함하는 플라즈마를 의미할 수 있다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치가 기판을 처리시 선택할 수 있는 처리 모드의 모습을 도식화 한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제어기(1000)는 선행 공정(PT)의 종류에 따라, 기판 처리 장치(10)의 처리 모드를 선택할 수 있다. 예컨대, 제어기(1000)는 선행 공정(PT)의 종류에 따라, 제1모드(M1), 제2모드(M2), 그리고 제3모드(M3) 중 어느 하나의 모드를 선택하여 기판 처리 장치(10)가 기판(W)을 처리하도록 기판 처리 장치(10)의 하부 전원 모듈(242, 244), 상부 전원 모듈(602, 604), 그리고 가스 공급 유닛(700, 800)을 제어할 수 있다.
예컨대, 선행 공정(PT)이 기판(W)을 식각하는 식각 공정인 경우, 기판(W) 상에는 유기 불순물(OP)과 무기 불순물(IOP) 모두가 부착되어 있을 수 있다. 이에, 선행 공정(PT)이 식각 공정인 경우에는, 후술하는 제1모드(M1) 또는 제2모드(M2)로 기판 처리 장치(10)가 기판(W)을 처리할 수 있다.
이와 달리, 선행 공정(PT)이 감광액 및 현상액을 공급하여 기판(W)을 처리하는 사진 공정인 경우, 기판(W) 상에는 유기 불순물(OP)이 부착되어 있을 수 있다. 이에, 선행 공정(PT)이 사진 공정인 경우, 후술하는 제3모드(M3)로 기판 처리 장치(10)가 기판(W)을 처리할 수 있다.
제1모드(M1)는 플라즈마 공간(A2)에서 플라즈마를 발생시켜, 이온이 제거된 플라즈마를 기판(W)으로 전달하여 기판(W)을 처리하는 공정(즉, 라디칼을 이용하여 기판(W)을 처리하는 공정)인 제1라디칼 공정(M11), 그리고 제2라디칼 공정(M12)이 수행되는 모드일 수 있다. 제1라디칼 공정(M11), 그리고 제2라디칼 공정(M12)은 교번 및 반복하여 수행될 수 있다. 제1모드(M1)는 유기 불순물 및 무기 불순물을 모두 제거할 수 있는 모드일 수 있다.
제2모드(M2)는 처리 공간(A1)에서 플라즈마를 발생시켜, 이온이 포함된 플라즈마를 기판(W)으로 전달하여 기판(W)을 처리하는 공정인 이온 처리 공정(M21)이 수행되고, 또한 플라즈마 공간(A2)에서 플라즈마를 발생시켜 이온이 제거된 플라즈마를 기판(W)으로 전달하여 기판(W)을 처리하는 공정(즉, 라디칼을 이용하여 기판(W)을 처리하는 공정)인 라디칼 처리 공정(M22)이 수행되는 모드일 수 있다. 이온 처리 공정(M21) 및 라디칼 처리 공정(M22)은 교번 및 반복하여 수행될 수 있다. 제2모드(M2)는 유기 불순물 및 무기 불순물을 모두 제거할 수 있는 모드일 수 있다.
제3모드(M3)는 처리 공간(A1)에서 플라즈마를 발생시켜, 이온이 포함된 플라즈마를 기판(W)으로 전달하여 기판(W)을 처리하는 공정인 이온 처리 공정 만을 수행할 수 있다. 제3모드(M3) 유기 불순물을 제거할 수 있는 모드일 수 있다.
도 4는 도 3의 제1모드의 제1라디칼 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1라디칼 공정(M11)시 제2가스 공급 유닛(800)은 플라즈마 공간(A2)으로 제2공정 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2공정 가스(G2)는 H2, NH3, NF3, O 중 적어도 하나 이상과, He, Ar 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상부 전극(600)은 플라즈마 공간(A2)에 전계를 형성할 수 있다. 플라즈마 공간(A2)에서 발생된 제2플라즈마(P2)는 이온 블로커(500)를 거쳐 흐르면서 이온(I)이 제거되고, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 처리 공간(A1)으로 유입되어 기판(W)에 전달될 수 있다.
제2공정 가스(G2)가 수소(H)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CH4 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 제2공정 가스(G2)가 산소(O)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CO2 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 제2공정 가스(G2)가 수소(F)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CF4 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 즉, 제1라디칼 공정(M11)은 기판(W) 상의 유기 불순물(OP)을 제거할 수 있다.
도 5는 도 3의 제1모드의 제2라디칼 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2라디칼 공정(M12)시 제1가스 공급 유닛(700)은 믹싱 공간(A3)으로 제1공정 가스(G1)를 공급하고, 제2가스 공급 유닛(800)은 플라즈마 공간(A2)으로 제2공정 가스(G2)를 공급할 수 있다. 상부 전극(600)은 플라즈마 공간(A2)에 전계를 형성할 수 있다.
제1공정 가스(G1)는 NH3를 포함할 수 있다. 제2공정 가스(G2)는 NF3 및 He와 Ar 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 플라즈마 공간(A2)에서 발생된 제2플라즈마(P2)는 이온 블로커(500)를 거쳐 흐르면서 이온(I)이 제거되고, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 믹싱 공간(A3)에서 제1공정 가스(G1)와 만나 혼합될 수 있다. 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 제1공정 가스(G1)와 믹싱된 상태로 처리 공간(A1)으로 유입될 수 있다.
제2공정 가스(G2)가 NF3를 포함하고, 제1공정 가스(G1)가 NH3를 포함하면, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)와 제1공정 가스(G1)는 서로 반응하여 NH4F를 생성할 수 있다. NH4F가 처리 공간(A1)으로 유입되어 기판(W)으로 전달되면, 기판 상에 부착된 무기 불순물(IOP)인 SiO2는 NH4F와 서로 반응하여 (NH4-)2SiF6 형태 기판(W)으로부터 분리될 수 있다.
도 6은 도 3의 제2모드의 이온 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 이온 처리 공정(M21)시 제1가스 공급 유닛(700)은 믹싱 공간(A3)으로 제1공정 가스(G1)를 공급할 수 있다.
제1공정 가스(G1)는 He, Ar, Xe 중 적어도 어느 하나, 그리고 NH3, H2, N2, O, NF3, F2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1공정 가스(G1)가 처리 공간(A1)에 유입되면, 처리 공간(A1)에서 하부 전극(240)이 발생시키는 전계에 의해 제1공정 가스(G1)는 제1플라즈마(P1)로 여기될 수 있다.
제1공정 가스(G1)는 NH3를 포함할 수 있다. 제2공정 가스(G2)는 NF3 및 He와 Ar 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 플라즈마 공간(A2)에서 발생된 제2플라즈마(P2)는 이온 블로커(500)를 거쳐 흐르면서 이온(I)이 제거되고, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 믹싱 공간(A3)에서 제1공정 가스(G1)와 만나 혼합될 수 있다. 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 제1공정 가스(G1)와 믹싱된 상태로 처리 공간(A1)으로 유입될 수 있다.
제2공정 가스(G2)가 NF3를 포함하고, 제1공정 가스(G1)가 NH3를 포함하면, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)와 제1공정 가스(G1)는 서로 반응하여 NH4F를 생성할 수 있다. NH4F가 처리 공간(A1)으로 유입되어 기판(W)으로 전달되면, 기판 상에 부착된 무기 불순물(IOP)인 SiO2는 NH4F와 서로 반응하여 (NH4-)2SiF6 형태 기판(W)으로부터 분리될 수 있다.
또한, 이온 처리 공정(M21)이 수행되는 동안, 기판(W)은 정전 전극(220)에 의해 척킹될 수 있다. 정전 전극(220)에 전력이 인가되면, 기판(W) 상에는 아래를 향하는 방향으로 잡아 당기는 힘을 발생시키는 전계가 형성될 수 있다. 이러한 전계는 기판(W)을 척킹(Chucking)할 뿐만 아니라, 후술하는 이온(I)이 이방성의 상태(즉, 이온(I)이 아래를 향하는 방향으로 수직하게 유동하는 상태)를 가지게 할 수도 있다.
처리 공간(A1)에서 발생되는 제1플라즈마(P1)는 이온 블로커(500)를 거치지 않고, 처리 공간(A1)에서 직접적으로 발생하게 되므로, 이온(I)을 포함할 수 있다. 제1플라즈마(P1)가 포함하는 이온(I)은 극성을 가지므로, 정전 전극(220)이 형성하는 정전기력에 의해 이방성을 가지게 될 수 있다. 이에, 도 7 도시된 바와 같이 이온(I)은 홀(H) 내로 진입하여 유기 불순물(OP) 및/또는 무기 불순물(IOP)에 전달될 수 있다.
불순물들은 막(L), 홀(H), 기판(W)에 대하여 돌출되어 있을 것이므로, 무기 불순물(IOP)은 막(L), 홀(H), 기판(W)에 비하여 상대적으로 이온(I)에 의해 물리적으로 더 처리될 수 있다. 즉, 이온(I)에 의해 처리된 영역과 처리되지 않은 영역 사이에 차이가 선택비 차이를 발생시킬 수 있다.
또한, 제1공정 가스(G1)가 수소(H)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CH4 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 제1공정 가스(G1)가 산소(O)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CO2 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 제1공정 가스(G1)가 수소(F)를 포함하는 공정 가스인 경우, 기판(W) 상의 카본(C)은 수소 라디칼과 반응하여, CF4 형태로 기판(W)으로부터 분리될 수 있다. 즉, 제1라디칼 공정(M11)은 기판(W) 상의 유기 불순물(OP)을 화학적으로 제거할 수 있다.
도 8은 도 3의 제2모드의 라디칼 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
라디칼 처리 공정(M22)시 제1가스 공급 유닛(700)은 믹싱 공간(A3)으로 제1공정 가스(G1)를 공급하고, 제2가스 공급 유닛(800)은 플라즈마 공간(A2)으로 제2공정 가스(G2)를 공급할 수 있다. 플라즈마 공간(A2)에는 상부 전극(600)이 전계를 형성할 수 있다.
제2공정 가스(G2)는 NF3, F2 중 적어도 어느 하나, 그리고 He, Ar, Xe, H2, N2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1공정 가스(G1)는 NF3, 그리고 F2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
플라즈마 공간(A2)에서 발생된 제2플라즈마(P2)는 이온 블로커(500)를 거쳐 흐르면서 이온(I)이 제거되고, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 믹싱 공간(A3)에서 제1공정 가스(G1)와 만나 혼합될 수 있다. 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)는 제1공정 가스(G1)와 믹싱된 상태로 처리 공간(A1)으로 유입될 수 있다.
제2공정 가스(G2)가 NF3를 포함하고, 제1공정 가스(G1)가 NH3를 포함하면, 이온이 제거된 제2플라즈마(P2)와 제1공정 가스(G1)는 서로 반응하여 NH4F를 생성할 수 있다. NH4F가 처리 공간(A1)으로 유입되어 기판(W)으로 전달되면, 기판 상에 부착된 무기 불순물(IOP)인 SiO2는 NH4F와 서로 반응하여 (NH4-)2SiF6 형태 기판(W)으로부터 분리될 수 있다.
또한, 이온(I)이 제거된 제2플라즈마(P2)에는 중성인 라디칼(R)만이 존재하고, 라디칼(R)은 등방성을 가진다. 이에, 도 9에 도시된 바와 같이, 이온(I)에 의해 물리적으로 선 처리된 무기 불순물(IOP)들을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
도 10은 도 3의 제3모드의 이온 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 제3모드(M3)에는 기판 처리 장치(10)가 이온 처리 공정을 수행할 수 있다. 이온 처리 공정은 앞서 설명한 이온 처리 공정(M21)과 동일 또는 유사할 수 있으므로, 반복되는 설명은 생략한다.
이온(I)을 포함하는 제1플라즈마(P1)로 기판(W)을 처리하는 동안에는, 척(200)의 온도는 50 ℃ 내지 150 ℃, 보다 바람직 하게는 85 ℃ 내지 130 ℃로 제어될 수 있다. 또한, 이온(I)을 포함하는 제1플라즈마(P1)로 기판(W)을 처리하는 동안, 처리 공간(A1)의 압력은 배기 유닛(900)에 의해 5 mTorr 내지 150 mTorr, 보다 바람직하게는 10 m Torr 내지 100m Torr로 제어될 수 있다. 또한. 제1처리 단계(S20)가 수행되는 동안, 하부 전극(240)에는 50 W 내지 1500 W, 보다 바람직하게는 100 W 내지 1000 W가 인가될 수 있다. 또한, 이온(I)을 포함하는 제1플라즈마(P1)로 기판(W)을 처리하는 동안, 공급되는 공정 가스, 예컨대 NH3를 포함하는 공정 가스는 50 sccm 내지 1000 sccm, 보다 바람직하게는 100 sccm 내지 1000 sccm으로 처리 공간(A1)에 공급될 수 있다.
이온(I)이 제거된 제2플라즈마(P2)로 기판을 처리하는 동안에는, 척(200)의 온도는 50 ℃ 내지 150 ℃, 보다 바람직 하게는 85 ℃ 내지 130 ℃로 제어될 수 있다. 또한, 이온(I)이 제거된 제2플라즈마(P2)로 기판을 처리하는 동안, 처리 공간(A1)의 압력은 배기 유닛(900)에 의해 0.5 Torr 내지 15 Torr, 보다 바람직하게는 1 Torr 내지 10 Torr로 제어될 수 있다. 또한. 제2처리 단계(S40)가 수행되는 동안, 상부 전극(600)에는 20 W 내지 500 W, 보다 바람직하게는 50 W 내지 500 W가 인가될 수 있다. 또한, 이온(I)이 제거된 제2플라즈마(P2)로 기판을 처리하는 동안 가 수행되는 동안 공급되는 공정 가스, 예컨대 NH3를 포함하는 공정 가스는 50 sccm 내지 1500 sccm, 보다 바람직하게는 100 sccm 내지 1000 sccm으로 믹싱 공간(A3)에 공급될 수 있다. 또한, 이온(I)이 제거된 제2플라즈마(P2)로 기판을 처리하는 동안, 예컨대 NF3를 포함하는 공정 가스는 5 sccm 내지 800 sccm, 보다 바람직하게는 10 sccm 내지 500 sccm으로 플라즈마 공간(A3)에 공급될 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.
기판 처리 장치 : 10
하우징 : 100
처리 공간 : 102
배기 홀 : 104
척 : 200
지지 판 : 210
정전 전극 : 220
정전 전극 전원 : 222
정전 전극 스위치 : 224
히터 : 230
히터 전원 : 232
히터 전원 스위치 : 234
하부 전극 : 240
하부 전원 : 242
하부 전원 스위치 : 244
샤워 헤드 : 300
홀 : 302
가스 주입구 : 304
가열 부재 : 400
이온 블로커 : 500
통공 : 502
가스 공급구 : 504
절연 부재 : DR
상부 전극 : 600
상부 전원 : 602
상부 전원 스위치 : 604
제1가스 공급 유닛 : 700
제1가스 공급원 : 701
메인 가스 라인 : 703
제1가스 라인 : 704
제2가스 라인 : 706
제2가스 공급 유닛 : 800
제2가스 공급원 : 801
가스 채널 : 803
배기 유닛 : 900
감압 부재 : 902
감압 라인 : 904

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 정의하는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 척 - 상기 척에는 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극이 제공됨 - ;
    상부 전극; 및
    상기 상부 전극과 상기 처리 공간 사이에 배치되는 이온 블로커를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온 블로커는 접지되어 상기 상부 전극과 상기 이온 블로커 사이 공간인 플라즈마 공간에서 발생된 플라즈마로부터 이온을 제거하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈;
    상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈; 및
    상기 하부 전극 또는 상기 상부 전극에 의해 플라즈마로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛; 및
    상기 이온 블로커와 상기 상부 전극의 사이 공간인 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온 블로커와 상기 처리 공간 사이에 배치되는, 샤워 헤드를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1가스 공급 유닛은,
    상기 샤워 헤드와 상기 이온 블로커의 사이 공간인 믹싱 공간으로 공정 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1가스 공급 유닛은,
    상기 이온 블로커에 형성된 가스 공급구와 연결되는 제1가스 라인; 및
    상기 샤워 헤드에 형성된 가스 주입구와 연결되는 제2가스 라인을 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스 공급구, 그리고 상기 가스 주입구는,
    상기 믹싱 공간을 향해 공정 가스를 공급하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가스 공급구, 그리고 상기 가스 주입구는,
    상기 믹싱 공간의 서로 상이한 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급구는,
    상기 믹싱 공간의 중앙 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성되고,
    상기 가스 주입구는,
    상기 믹싱 공간의 가장자리 영역에 공정 가스를 공급하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 가스 주입구는,
    상기 믹싱 공간으로는 통하지만, 상기 처리 공간으로는 통하지 않도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 가스 공급구는,
    상기 믹싱 공간으로는 통하지만, 상기 플라즈마 공간으로는 통하지 않도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하고,
    상기 제1모드는,
    상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제2모드는,
    상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제3모드는,
    상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드인, 기판 처리 장치.
  14. 기판 처리 장치에 있어서,
    처리 공간을 정의하는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 정전 척;
    상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극;
    상기 하우징보다 상부에 배치되는 이온 블로커;
    상기 이온 블로커와 대향되게 배치되는 상부 전극 - 상기 상부 전극은 상기 이온 블로커와 상기 상부 전극의 사이 공간인 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마 공간은 상기 처리 공간과 유체 연통됨 - ;
    상기 하부 전극 또는 상기 상부 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈; 및
    상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈을 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하고,
    상기 제1모드는,
    상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제2모드는,
    상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제3모드는,
    상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드인, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 유닛이 O, H2, NF3, He, Ar, NH3 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는, 기판 처리 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제2모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 유닛이 Ar, Xe, NH3, H2, N2, O, NF3, F2, He 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는, 기판 처리 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제3모드로 기판을 처리시 상기 가스 공급 He, Ar, Xe, NH3, H2, N2, O, NF3, F2 중 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는, 기판 처리 장치.
  19. 패턴이 형성된 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 정의하는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 정전 척 - 상기 정전 척에는 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 하부 전극이 제공됨 - ;
    상기 하우징보다 상부에 배치되어, 상기 처리 공간을 정의하는 샤워 헤드;
    상기 샤워 헤드보다 상부에 배치되며, 상기 샤워 헤드와 함께 믹싱 공간을 정의하는 이온 블로커;
    상기 이온 블로커보다 상부에 배치되며, 상기 이온 블로커와 함께 플라즈마 공간을 정의하는 상부 전극 - 상기 상부 전극은 상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시킴 - ;
    상기 믹싱 공간으로 공정 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛; 및
    상기 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하부 전극에 전력을 인가하는 하부 전원 모듈;
    상기 상부 전극에 전력을 인가하는 상부 전원 모듈; 및
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    기판 상에 잔류하는 불순물의 종류에 따라 제1모드, 제2모드, 그리고 제3모드 중 어느 하나의 모드로 기판을 처리하도록 상기 하부 전원 모듈, 상기 상부 전원 모듈, 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 제2가스 공급 유닛을 제어하고,
    상기 제1모드는,
    상기 플라즈마 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제2모드는,
    상기 플라즈마 공간과 상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드이고,
    상기 제3모드는,
    상기 처리 공간에서 플라즈마를 발생시키는 모드인, 기판 처리 장치.
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