KR20230068080A - 원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버, 가스 분사부, 기판 지지부 및 상기 가스 분사부와 연결되는 원격 플라즈마 발생기를 포함하는 기판처리장치의 원격 플라즈마 발생기로서, 상기 기판을 처리하는 공정가스를 활성화하기 위해 내부에 플라즈마에 의해 가스를 활성화 하기 위한 활성화 공간이 형성된 반응기; 상기 반응기에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부; 상기 활성화 공간으로 제1 공정가스를 공급하기 위한 제1 공정가스 공급부; 상기 활성화 공간으로 제2 공정가스를 공급하기 위한 제2 공정가스 공급부; 상기 제1 공정가스 공급부 및 제2 공정가스 공급부를 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 기판을 처리하는 동안에는 상기 플라즈마 발생부를 동작시키며, 상기 제1 공정가스 공급부를 통해 제1 공정가스를 공급함과 동시에 제2 공정가스 공급부를 통해 제1 온도의 제2 공정가스를 공급하도록 제어하며, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는 상기 반응기 내부의 이물질을 승화시키기 위해 상기 제1 공정가스는 공급하지 않고, 제2 온도의 상기 제2 공정가스를 공급하도록 제어할 수 있다.

Description

원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Remote Plasma Generator, apparatus and method for processing substrate}
본 발명은 원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ALE(Atomic Layer Etching) 공정에서 리모트 플라즈마 발생기(RPG, Remote Plasma Generator) 내부에 형성되는 염(鹽) 성분이 포함된 이물질을 승화시켜서 제거할 수 있게 하는 원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 ALE 공정은, 리모트 플라즈마 발생기(RPG)를 이용하여 NH4F와 NH3(HF)3 등의 염(鹽) 성분을 Si, Metal, High K 계열의 Oxide, Nitride, Carbide Thin Film 등의 표면 클리닝과 원자층 수준의 제거 등에 널리 사용되고 있다.
통상적으로는 ALE 공정의 원사이클 공정 시퀀스(1-Cycle Process Sequence)는 웨이퍼(Wafer) 등의 기판 로딩, 리모트 플라즈마 발생기의 기판 처리 상태, 염 형성, 플라즈마 Off, 승화(Sublimation) 등의 과정을 반복함으로써 표면 클리닝 및 에칭 두께 등을 조절할 수 있다.
그러나, ALE 공정은, 염을 형성하는 온도가 섭씨 50도 이하로 낮아야 하는 동시에 승화 온도는 섭씨 80도 이상으로 높아야 하기 때문에 매엽식 설비의 경우, 빠른 속도로 2개의 공정에 필요한 온도를 안정적으로 변화 및 유지할 수 없었다.
즉, 종래에는 온도가 서로 다른 2개의 독립된 챔버가 필요한 것으로서, 섭씨 50도 이하로 유지되는 저온 챔버에서 주로 염이 형성될 수 있고, 반대로 섭씨 80도 이상의 온도를 유지하고 있는 고온 챔버로 이동해야만 염 성분의 승화가 가능하다.
따라서, 저온 챔버는 상대적으로 염 성분의 생성물 흡착에 취약할 수 밖에 없었고, 특히 리모트 플라즈마 생성기의 내부는 플라즈마 Off인 경우, 항상 순환되는 냉매에 의해 급속하게 냉각되어 염 성분의 이물질들이 적층될 수 있다.
이러한, 염 성분의 이물질들은 반응 가스들의 플럭스(Flux)와 부분적인 압력(Partial Pressure)을 변화시켜서 플라즈마 환경에 영향을 미치고 염 형성의 재현성에 문제를 일으켜, 맵프로파일(Map Profile) 및 사이클 당 에칭율(Etch Rate per Cycle, EPC)에 악영향을 초래할 수 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 OFF 상태인 아이들 모드에서 반응기에 이물질 승화 온도 이상의 온도로 가열된 불활성가스를 공급하여 반응기 내부에 형성될 수 있는 염(鹽) 성분이 포함된 화이트 파우더(White Powder)를 승화시켜서 제거할 수 있고, 고온의 불활성 가스의 경로가 공정가스의 경로와 동일하게 함으로써 경로상의 모든 화이트 파우더를 완벽하게 제거할 수 있으며, 고온의 불활성가스를 이용하여 직접적으로 이물질에 열을 전달할 수 있어서 열효율이 높고, 이로 인하여 맵프로파일이나 사이클 당 에칭율을 향상시킬 수 있으며, 양질의 제품(기판)을 생산할 수 있게 하는 원격 플라즈마 발생기와, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원격 플라즈마 발생기는, 기판을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버, 가스 분사부, 기판 지지부 및 상기 가스 분사부와 연결되는 원격 플라즈마 발생기를 포함하는 기판처리장치의 원격 플라즈마 발생기로서, 상기 기판을 처리하는 공정가스를 활성화하기 위해 내부에 플라즈마에 의해 가스를 활성화 하기 위한 활성화 공간이 형성된 반응기; 상기 반응기에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부; 상기 활성화 공간으로 제1 공정가스를 공급하기 위한 제1 공정가스 공급부; 상기 활성화 공간으로 제2 공정가스를 공급하기 위한 제2 공정가스 공급부; 상기 제1 공정가스 공급부 및 제2 공정가스 공급부를 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 기판을 처리하는 동안에는 상기 플라즈마 발생부를 동작시키며, 상기 제1 공정가스 공급부를 통해 제1 공정가스를 공급함과 동시에 제2 공정가스 공급부를 통해 제1 온도의 제2 공정가스를 공급하도록 제어하며, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는 상기 반응기 내부의 이물질을 승화시키기 위해 상기 제1 공정가스는 공급하지 않고, 제2 온도의 상기 제2 공정가스를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1 공정가스는 NF3, NH3 및 이들의 조합으로 이루어진 가스이고, 상기 제2 공정가스는 불활성 가스일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 이물질은 염(鹽) 성분이 포함된 파우더(Powder)일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1 공정가스 공급부는, 제1 공정가스 공급관; 상기 제1 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제1 공정가스의 흐름을 단속하는 제1 밸브; 및 상기 제1 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제1 공정가스를 저장하는 제1 공정가스 저장소;를 포함하고, 상기 제2 공정가스 공급부는, 제2 공정가스 공급관; 상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스의 흐름을 단속하는 제2 밸브; 상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스를 저장하는 제2 공정가스 저장소; 및 상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스를 가열하는 온도 조절부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는, 상기 온도 조절부에 가열 제어 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는 상기 온도 조절부를 동작시켜서 상기 제2 공정가스의 온도를 섭씨 35도 이상으로 승온시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 플라즈마 발생부는, 전체적으로 파이프 형상의 반응 본체의 측면에 안테나 코일이 설치되는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버; 상기 내부 공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부; 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 한에 기재된 원격 플라즈마 발생기;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 방법은, (a) 공정 챔버의 내부 공간으로 기판을 로딩하는 단계; (b) 플라즈마 발생부에 전력을 인가하여 반응기 내부의 활성화 공간에 플라즈마를 형성하고, 플라즈마 상태의 제1 공정가스 및 제1 온도의 제2 공정가스를 상기 내부 공간에 공급하는 단계; (c) 상기 플라즈마 발생부의 전력을 차단하고, 처리된 상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 트랜스퍼 모듈 또는 외부로 언로딩하는 단계; 및 (d) 상기 반응기에 적층된 이물질을 승화시킬 수 있도록 상기 반응기의 상기 활성화 공간에 제2 온도의 상기 제2 공정가스를 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 플라즈마 OFF 상태인 아이들 모드에서 반응기에 이물질 승화 온도 이상의 온도로 가열된 불활성가스를 공급하여 반응기 내부에 형성될 수 있는 염(鹽) 성분이 포함된 화이트 파우더(White Powder)를 승화시켜서 제거할 수 있고, 고온의 불활성 가스의 경로가 공정가스의 경로와 동일하게 함으로써 경로상의 모든 화이트 파우더를 완벽하게 제거할 수 있으며, 고온의 불활성가스를 이용하여 직접적으로 이물질에 열을 전달할 수 있어서 열효율이 높고, 이로 인하여 맵프로파일이나 사이클 당 에칭율을 향상시킬 수 있으며, 양질의 제품(기판)을 생산할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기 및 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 원격 플라즈마 발생기의 기판을 처리하는 동안의 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 원격 플라즈마 발생기의 아이들 모드 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 기존의 원격 플라즈마 발생기에서 이물질이 적층된 경우의 맵프로파일을 나타내는 그래프들이다.
도 6은 본 발명의 원격 플라즈마 발생기에 적용된 제2 공정가스의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기(100) 및 기판 처리 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1000)는, 기판(1)을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버(C)와, 상기 내부 공간에 제1 공정가스(G1) 및 제2 공정가스(G2)를 분사하는 가스 분사부(SH)와, 상기 기판(1)을 지지하는 기판 지지부(S) 및 상기 제1 공정가스(G1)를 플라즈마(P) 상태로 여기시키는 원격 플라즈마 발생기(100)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기(100)는, 기판을 처리하는 동안에는, 상기 공정 챔버(C)에 플라즈마(P) 상태의 상기 제1 공정가스(G1)를 공급할 수 있다.
도 2는 도 1의 원격 플라즈마 발생기(100)의 기판을 처리하는 동안의 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기(100)는, 내부에 플라즈마에 의해 가스를 활성화하기 위한 활성화 공간(A)이 형성되는 반응기(10)와, 상기 반응기(10)를 이루는 반응 본체(11)에 설치되고, 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부(12)와, 상기 반응기(10)와 연결되고, 기판을 처리하는 동안에는, 상기 활성화 공간(A)에 플라즈마(P)를 형성하기 위해 제1 공정가스(G1) 및 제1 온도의 제2 공정가스(G2)를 공급하는 제1 공정가스 공급부(20) 및 상기 반응기(10)와 연결되고, 기판을 처리하지 않는 동안, 상기 활성화 공간(A)에 이물질(S)이 형성되는 것을 방지하기 위해 제2 온도의 제2 공정가스(G2)를 공급하는 제2 공정가스 공급부(30)를 포함할 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 반응기(10)는 전체적으로 파이프 형상의 반응 본체(11)의 측면에 안테나 코일(12)이 설치되는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 반응기(10) 및 안테나 코일(12)은 ICP 타입에만 국한되지 않는 것으로서, 이외에도 CCP(Capactior Coupled Plasma) 타입, TCP(Transformer Coupled Plasma) 타입 등 다양한 형태의 플라즈마 소스 장치들이 적용될 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공정가스 공급부(20)는, 제1 공정가스 공급관(21)과, 상기 제1 공정가스 공급관(21)에 설치되고, 상기 제1 공정가스(G1)의 흐름을 단속하는 제1 밸브(V1) 및 상기 제1 공정가스 공급관(21)에 설치되고, 상기 제1 공정가스(G1)를 저장하는 제1 공정가스 저장소(22)를 포함할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 제1 공정가스 공급부(20)는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 제1 공정가스(G1)의 온도나, 압력이나, 유량 등을 조절할 수 있도록 각종 온도계, 온도 제어 장치, 압력계, 압력 제어 장치, 유량계, 유량 제어 장치 등 각종 부수 장치들이 추가로 설치될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 공정가스 공급부(30)은, 상기 이물질(S)이 승화될 수 있도록 상기 제2 공정가스(G2)를 이물질 승화 온도 이상의 가열 온도로 공급할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제2 공정가스 공급부(30)는, 제2 공정가스 공급관(31)과, 상기 제2 공정가스 공급관(31)에 설치되고, 상기 제2 공정가스(G2)의 흐름을 단속하는 제2 밸브(V2)와, 상기 제2 공정가스 공급관(31)에 설치되고, 상기 제2 공정가스(G2)를 저장하는 제2 공정가스 저장소(32) 및 상기 제2 공정가스 공급관(31)에 설치되고, 상기 제2 공정가스(G2)를 가열하는 온도 조절부(33)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정가스(G1)는 상기 제1 공정가스는 NF3, NH3 및 이들의 조합으로 이루어진 가스이고, 상기 제2 공정가스(G2)는 불활성 가스일 수 있다. 더욱 바람직하기로는 상기 제2 공정가스(G2)는 공정에 영향을 주지 않는 아르곤(Ar) 가스가 적용될 수 있다.
또한, 상기 이물질(S)은 섭씨 35도 이상에서 승화되어 제거될 수 있는 염(鹽) 성분이 포함된 화이트 파우더(White Powder)일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 이물질은 염 성분에만 반드시 국한되지 않는 것으로서, 이외에도 각종 이물질들이 모두 해당될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 온도 조절 장치(33)는 상기 제2 공정가스(G2)를 이물질 승화 온도 이상으로 미리 예열하거나 실시간으로 즉시 가열할 수 있는 카트리지 히터 등의 각종 히터 장치가 모두 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기(100)는, 상기 기판을 처리하는 동안에는, 상기 반응기(10)에 상기 제1 공정가스(G1) 및 제1 온도의 상기 제2 공정가스(G1)가 모두 공급될 수 있도록 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)에 모두 개방 제어 신호를 인가하며, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는, 상기 반응기(10)에 상기 제1 공정가스(G1)는 공급되지 않고, 제2 온도의 상기 제2 공정가스(G2)만 공급될 수 있도록 상기 제1 밸브(V1)에 차단 제어 신호를 인가하고, 상기 제2 밸브(V2)에만 개방 제어 신호를 인가하는 제어부(40)를 더 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 제어부(40)는, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는, 상기 제2 공정가스(G2)를 이물질 승화 온도 이상의 가열 온도로 가열하여 상기 이물질(S)이 승화될 수 있도록 상기 온도 조절부(33)에 가열 제어 신호를 인가하는 것도 가능하다.
여기서, 예컨대, 상기 온도 조절부(33)의 상기 가열 온도는 상기 이물질 승화 온도인 섭씨 35도 이상일 수 있다.
반면에 너무 높은 온도인 경우, ALE 공정에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 시뮬레이션 및 반복적인 실험 결과, 상기 가열 온도는 섭씨 35도 내지 섭씨 180도일 수 있다.
도 3은 도 1의 원격 플라즈마 발생기(100)의 아이들 모드 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원격 플라즈마 발생기(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판을 처리하는 동안(기판 처리 상태 상태)인 경우, 상기 제1 공정가스 공급부(20)를 이용하여 상기 활성화 공간(A)에 플라즈마(P)를 형성하기 위해 제1 공정가스(G1)를 공급할 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판을 처리하지 않는 동안(플라즈마 OFF 상태)인 경우, 상기 제2 공정가스 공급부(30)를 이용하여 상기 활성화 공간(A)에 이물질(S)이 형성되는 것을 방지하기 위해 고온의 제2 공정가스(G2)를 공급할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는, 상기 반응기(10)의 기판을 처리하지 않는 상태를 판별하고, 상기 기판(1)을 처리하지 않는 상태에는, 상기 제2 밸브(V2)에 지속적으로 개방 제어 신호를 인가하고, 상기 온도 조절부(33)를 가열할 수 있다.
그러므로, 기판을 처리하지 않는 플라즈마 OFF 상태에서 상기 반응기(10)에 이물질 승화 온도 이상의 온도로 가열된 아르곤 등의 불활성가스인 제2 공정가스(G2)를 공급하여 상기 반응기(10) 내부에 형성될 수 있는 염(鹽) 성분이 포함된 화이트 파우더(White Powder)를 승화시켜서 제거할 수 있고, 고온의 불활성 가스의 경로가 공정가스의 경로와 동일하게 함으로써 경로상의 모든 화이트 파우더를 완벽하게 제거할 수 있으며, 고온의 불활성가스를 이용하여 직접적으로 이물질(S)에 열을 전달할 수 있어서 열효율이 높고, 이로 인하여 맵프로파일이나 사이클 당 에칭율을 향상시킬 수 있으며, 양질의 제품(기판)을 생산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법은, (a) 공정 챔버(C)의 내부 공간(B)으로 기판(1)을 로딩하는 단계와, (b) 플라즈마 발생부(12)에 전력을 인가하여 반응기(10) 내부의 활성화 공간에 플라즈마(P)를 형성하고, 플라즈마 상태의 제1 공정가스(G1) 및 제1 온도의 제2 공정가스(G2)를 상기 내부 공간에 공급하는 단계와, (c) 상기 플라즈마 발생부(12)의 전력을 차단하고, 처리된 상기 기판(1)을 상기 공정 챔버(C)로부터 트랜스퍼 모듈 또는 외부로 언로딩하는 단계 및 (d) 상기 반응기(10)에 적층된 이물질을 승화시킬 수 있도록 상기 반응기(10)의 상기 활성화 공간(A)에 제2 온도의 상기 제2 공정가스(G2)를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5는 기존의 원격 플라즈마 발생기에서 이물질이 적층된 경우의 맵프로파일을 나타내는 그래프들이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 기존의 반응기(10)의 내부에 이물질 형성이 없거나 적을 경우, 맵프로파일(Map Profile)은 Pristine Sample과 동일하고 두께 변화만 있으나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, ALE 공정이 진행됨에 따라 플라즈마 생성 영역의 노즐 주변부 인근에 하얀색의 이물질이 형성될 수 있고, 누적 공정 횟수가 증가됨에 따라 이물질 적층에 Process Gas Flux 및 Partial Pressure가 변화되고, 플라즈마 환경을 변화시키고, 이로 인하여 도 5의 (c)의 오른쪽 맵프로파일에 도시된 바와 같이, 표면이 열화되어 제거율 제어가 불가능해지는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 원격 플라즈마 발생기에 적용된 제2 공정가스(G2)의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프들이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, Open Innovation Lab 설비에서 Thermal SiO2 Surface에 염 형성 후, 섭씨 30도부터 70도까지 승화 반응을 수행했었고, in-situ Ellipsometry를 이용하여 실시간 모니터링 결과, Thin Film Surface에 형성된 염은 온도가 낮을수록 두께가 두꺼우며, 온도가 증가할수록 염 형성 및 동시에 염이 제거됨을 알 수 있었다. 즉, 임계적으로는 섭씨 35도 이상의 온도에서는 염 형성 속도보다 염 제거 속도가 더 빠른 것을 알 수 있었다.
이와 동일한 방법으로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, Thin Film Surface에 형성된 염을 50℃와 100℃에서 승화 반응을 수행한 결과, Sublimation 온도가 증가됨에 따라 염이 제거되는 속도는 차이가 있었으나, 섭씨 50도 이하의 낮은 온도에서도 Sublimation Time이 충분히 주어지면 염이 모두 제거됨을 알 수 있었다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기판
10: 반응기
A: 활성화 공간
11: 반응 본체
12: 안테나 코일
G1: 제1 공정가스
G2: 제2 공정가스
P: 플라즈마
S: 이물질
20: 제1 공정가스 공급부
21: 제1 공정가스 공급관
V1: 제1 밸브
22: 제1 공정가스 저장소
30: 제2 공정가스 공급부
31: 제2 공정가스 공급관
V2: 제2 밸브
32: 제2 공정가스 저장소
33: 온도 조절부
40: 제어부
C: 공정 챔버
B: 내부 공간
100: 원격 플라즈마 발생기
1000: 기판 처리 장치

Claims (9)

  1. 기판을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버, 가스 분사부, 기판 지지부 및 상기 가스 분사부와 연결되는 원격 플라즈마 발생기를 포함하는 기판처리장치의 원격 플라즈마 발생기로서,
    상기 기판을 처리하는 공정가스를 활성화하기 위해 내부에 플라즈마에 의해 가스를 활성화 하기 위한 활성화 공간이 형성된 반응기;
    상기 반응기에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부;
    상기 활성화 공간으로 제1 공정가스를 공급하기 위한 제1 공정가스 공급부;
    상기 활성화 공간으로 제2 공정가스를 공급하기 위한 제2 공정가스 공급부;
    상기 제1 공정가스 공급부 및 제2 공정가스 공급부를 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는
    상기 기판을 처리하는 동안에는 상기 플라즈마 발생부를 동작시키며, 상기 제1 공정가스 공급부를 통해 제1 공정가스를 공급함과 동시에 제2 공정가스 공급부를 통해 제1 온도의 제2 공정가스를 공급하도록 제어하며,
    상기 기판을 처리하지 않는 동안에는 상기 반응기 내부의 이물질을 승화시키기 위해 상기 제1 공정가스는 공급하지 않고, 제2 온도의 상기 제2 공정가스를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 원격 플라즈마 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공정가스는 NF3, NH3 및 이들의 조합으로 이루어진 가스이고,
    상기 제2 공정가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는, 원격 플라즈마 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이물질은 염(鹽) 성분이 포함된 파우더(Powder)인, 원격 플라즈마 발생기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 공정가스 공급부는,
    제1 공정가스 공급관;
    상기 제1 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제1 공정가스의 흐름을 단속하는 제1 밸브; 및
    상기 제1 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제1 공정가스를 저장하는 제1 공정가스 저장소;를 포함하고,
    상기 제2 공정가스 공급부는,
    제2 공정가스 공급관;
    상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스의 흐름을 단속하는 제2 밸브;
    상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스를 저장하는 제2 공정가스 저장소; 및
    상기 제2 공정가스 공급관에 설치되고, 상기 제2 공정가스를 가열하는 온도 조절부;를 포함하는, 원격 플라즈마 발생기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판을 처리하지 않는 동안에는, 상기 온도 조절부에 가열 제어 신호를 인가하는, 원격 플라즈마 발생기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판을 처리하지 않는 동안에는 상기 온도 조절부를 동작시켜서 상기 제2 공정가스의 온도를 섭씨 35도 이상으로 승온시키는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는, 전체적으로 파이프 형상의 반응 본체의 측면에 안테나 코일이 설치되는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입인, 원격 플라즈마 발생기.
  8. 기판을 처리하기 위한 내부 공간이 형성된 공정 챔버;
    상기 내부 공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부;
    상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및
    청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 한에 기재된 원격 플라즈마 발생기;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. (a) 공정 챔버의 내부 공간으로 기판을 로딩하는 단계;
    (b) 플라즈마 발생부에 전력을 인가하여 반응기 내부의 활성화 공간에 플라즈마를 형성하고, 플라즈마 상태의 제1 공정가스 및 제1 온도의 제2 공정가스를 상기 내부 공간에 공급하는 단계;
    (c) 상기 플라즈마 발생부의 전력을 차단하고, 처리된 상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 트랜스퍼 모듈 또는 외부로 언로딩하는 단계; 및
    (d) 상기 반응기에 적층된 이물질을 승화시킬 수 있도록 상기 반응기의 상기 활성화 공간에 제2 온도의 상기 제2 공정가스를 공급하는 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
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