特許 7041431 基板処理方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-15

(45)【発行日】2022-03-24

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220316BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220316BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 645C

H01L21/302 101B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020206462

(22)【出願日】2020-12-14

【審査請求日】2020-12-14

(31)【優先権主張番号】10-2020-0161819

(32)【優先日】2020-11-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】519362963

【氏名又は名称】ピーエスケー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】シン，ヒー－ウン

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１１３００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１８３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５２２０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－７３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６４２０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｂ０８Ｂ ３／０８－３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する方法において、
チャンバーが有する処理空間に水、そしてアルコールを含む処理流体を供給し、前記処理流体からプラズマを発生させて前記基板上に形成されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含む薄膜を除去する基板処理方法。

【請求項2】

前記薄膜は、
ＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）であり、
前記アルコールは、
メタノール（ＭｅＯＨ）又はエタノール（ＥｔＯＨ）である請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記処理流体は、
液状の前記水、そして前記アルコールが前記チャンバーの外部に配置された気化器（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）で気化されて前記処理空間に注入される請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記基板は、
前記基板上にパターンが形成された状態に前記処理空間に搬入され、
前記パターンは、
前記薄膜を含む請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記薄膜は、
ハードマスク（Ｈａｒｄｍａｓｋ）である請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記処理空間は、
前記基板が処理される間に、前記基板が処理される前、又は前記基板が処理された後に排気ユニットによって排気される請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

基板上に形成されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含む薄膜を除去する処理する装置において、
処理空間を有するチャンバーと、
前記処理空間で基板を支持するチャックと、
前記チャックの上部に配置されるバッフルと、
前記処理空間に気化された水、そしてアルコールを含む処理流体を供給する流体供給ユニットと、
前記チャック、そして前記バッフルの中で少なくともいずれか１つと連結され、前記処理流体からプラズマを発生させる高周波電源と、を含む基板処理装置。

【請求項8】

前記流体供給ユニットは、
気化器と、
前記気化器で水を供給する第１処理流体供給源と、
前記気化器でアルコールを供給する第２処理流体供給源と、を含む請求項７に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記薄膜は、
ＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）であり、
前記第２処理流体供給源が供給する前記アルコールは、
メタノール（ＭｅＯＨ）又はエタノール（ＥｔＯＨ）である請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記装置は、
前記処理空間に残留する不純物及び／又は前記処理流体を排気する排気ユニットをさらに含む請求項７乃至請求項９のいずれかの一項に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は基板処理方法及び基板処理装置に係る。

【背景技術】

【0002】

プラズマはイオンやラジカル、そして電子等から成されたイオン化されたガス状態を言い、非常に高い温度や、強い電界、或いは高周波電磁界（ＲＦ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ）によって生成される。半導体素子の製造工程はプラズマを利用して基板の上の膜質を除去するアッシング又は蝕刻工程を含む。アッシング又は蝕刻工程はプラズマに含有されたイオン及びラジカル粒子が基板上の膜質と衝突又は反応することによって遂行される。

【0003】

プラズマを利用して基板を処理する装置は基板上の薄膜を除去するのに使用されることができる。例えば、基板処理装置が除去する薄膜は基板上に形成されたハードマスク（Ｈａｒｄｍａｓｋ）である。一般的なハードマスクの中でアモルファスカーボン（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）物質を含むハードマスクの場合、このようなハードマスクはカーボンベース（Ｃａｒｂｏｎ Ｂａｓｅ）の物質であるので、Ｏ_２、Ｎ_２等のドライガス（Ｄｒｙ Ｇａｓ）の組合を通じて基板から容易に除去され、チャンバーから容易に排出されることができる。

【0004】

しかし、ハードマスクの中でアモルファスカーボン（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）物質にホウ素（Ｂｏｒｏｎ）が高いレベルに添加（Ｄｏｐｉｎｇ）された場合には、カーボン物質を除いた、添加されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）部分は上述したドライガスのみで適切な除去が難しい。これに、特許文献１では、Ｈ_２Ｏ Ｖａｐｏｒを使用してハードマスクに添加されたホウ素部分を除去するプロセスを提案している。

【0005】

しかし、このようなプロセスはハードマスクに添加されたホウ素部分を除去する効率を改善するのに限界がある。具体的に、ハードマスクに添加されたホウ素部分に対して追加的な除去効率を高めるためには、基板を処理する工程温度を高くするか、或いはＨ_２Ｏ ＶａｐｏｒのＦｌｏｗ Ｃａｐａｃｉｔｙを向上させなければならない。しかし、工程温度ｍｐ上昇、そしてＨ_２Ｏ ＶａｐｏｒのＦｌｏｗ Ｃａｐａｃｉｔｙを向上させることは技術的に限界があるだけでなく、期待される改善幅も小さい。また、単純に工程温度の上昇及びＨ_２Ｏ ＶａｐｏｒのＦｌｏｗ Ｃａｐａｃｉｔｙを大きくする場合、基板処理に作用する他の処理因子に影響を与える可能性がある。

【0006】

また、発明者は長い間に実験の末に、ホウ素が高いレベルに添加されたハードマスクを除去する基板処理装置が有するチャンバー内に、ハードマスクを除去する過程で発生する副産物（Ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ）がチャンバー内から適切に排出されない問題点を発見した。具体的に、図１はＢＡＣＬが形成されない基板をプラズマを利用して基板を処理する装置に処理する場合、発生する工程副産物の量を分析したグラフであり、図２はＢＡＣＬが形成された基板をプラズマを利用して基板を処理する装置に処理する場合、発生する工程副産物の量を分析したグラフである。

【0007】

図１と図２では工程流体でＨ_２、Ａｒ、そしてＨ_２Ｏを利用し、ＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）は上述したホウ素が高いレベルに添加されたハードマスクの一例である。また、ＢＡＣＬはＨ_２と反応してＣＨ_４を生成し、Ｂ_２Ｏ_３に変化することができる。また、Ｂ_２Ｏ_３はＨ_２Ｏと反応して工程副産物であるＢ（ＯＨ）_３を生成することができる。

【0008】

図１と図２を互いに比較して見れば、ＢＡＣＬが形成されない基板（例えば、Ｂａｒｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ）を基板処理装置が処理する場合より、ＢＡＣＬが形成された基板を基板処理装置が処理する場合にさらに多い量の工程副産物であるＢ（ＯＨ）_３が発生することが分かる。

【0009】

また、図１を参照すれば、ＢＡＣＬが形成されない基板を基板処理装置が処理する場合にも、Ｂ（ＯＨ）_３が発生することが分かる。これと関連して、発明者は図３に図示されたように基板処理装置のチャンバーでプラズマを発生させなく、注入される工程流体の種類に応じて発生する工程副産物（Ｂ（ＯＨ）_３））の量を分析した。図３ではチャンバーにＢＡＣＬが形成されない基板を搬入した。図３を参照すれば、Ｐｌａｓｍａ Ｏｆｆ、Ｖａｐｏｒ Ｏｎ条件でＨ_２Ｏを基板処理装置のチャンバーに注入した場合に、Ｂ（ＯＨ）_３のＰｅａｋが発生することが分かる。

【0010】

図１乃至３を総合して見れば、ＢＡＣＬが形成された基板をＨ_２Ｏを工程流体で使用してＢＡＣＬ膜を除去する場合、工程副産物（Ｂ（ＯＨ）_３）が発生される点、チャンバー内空間にＢ_２Ｏ_３又はＢ（ＯＨ）_３が残留することができる点等が分かる。また、Ｂ_２Ｏ_３がＨ_２Ｏと反応して生成するＢ（ＯＨ）_３は相対的に高い沸点及び融点を有することを理由として基板から工程副産物（Ｂ（ＯＨ）_３）が適切に除去されないことを類推することができる。また、アモルファスカーボン（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）物質にホウ素（Ｂｏｒｏｎ）が高いレベルに添加（Ｄｏｐｉｎｇ）されたハードマスクの場合には、カーボン物質を除いた、添加されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）部分を除去するのにより多い時間が所要されることを類推することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】米国特許公開第２０１６／００６４２０９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の目的は基板上に形成された薄膜（例えば、ハードマスク）を効果的に除去し、チャンバー内の処理空間に工程副産物が残留することを最小化し、チャンバー内の処理空間に残留する工程副産物を効果的に排出することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。

【0013】

本発明が解決しようとする課題が上述した課題に限定されることはなく、言及されなかった課題は本明細書及び添付された図面から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるべきである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は基板を処理する方法を提供する。基板を処理する方法は、チャンバーが有する処理空間に水、そしてアルコールを含む処理流体を供給し、前記処理流体からプラズマを発生させて前記基板上に形成されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含む薄膜を除去することができる。

【0015】

一実施形態によれば、前記薄膜は、ＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）であり、前記アルコールは、メタノール（ＭｅＯＨ）又はエタノール（ＥｔＯＨ）である。

【0016】

一実施形態によれば、前記処理流体は、液状の前記水、そして前記アルコールが前記チャンバーの外部に配置された気化器（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）で気化されて前記処理空間に注入されることができる。

【0017】

一実施形態によれば、前記基板は、前記基板上にパターンが形成された状態に前記処理空間に搬入され、前記パターンは前記薄膜を含むことができる。

【0018】

一実施形態によれば、前記薄膜は、ハードマスク（Ｈａｒｄｍａｓｋ）である。

【0019】

一実施形態によれば、前記処理空間は、前記基板が処理される間に、前記基板が処理される前、又は前記基板が処理された後に排気ユニットによって排気されることができる。

【0020】

また、本発明は基板上に形成されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含む薄膜を除去する処理する装置を提供する。基板処理装置は、処理空間を有するチャンバーと、前記処理空間で基板を支持するチャックと、前記チャックの上部に配置されるバッフルと、前記処理空間に気化された水、そしてアルコールを含む処理流体を供給する流体供給ユニットと、前記チャック、そして前記バッフルの中で少なくともいずれか１つと連結され、前記処理流体からプラズマを発生させる高周波電源と、を含むことができる。

【0021】

一実施形態によれば、前記流体供給ユニットは、気化器と、前記気化器に水を供給する第１処理流体供給源と、前記気化器にアルコールを供給する第２処理流体供給源と、を含むことができる。

【0022】

一実施形態によれば、前記薄膜はＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）であり、前記第２処理流体供給源が供給する前記アルコールは、メタノール（ＭｅＯＨ）又はエタノール（ＥｔＯＨ）である。

【0023】

一実施形態によれば、前記装置は、前記処理空間に残留する不純物及び／又は前記処理流体を排気する排気ユニットをさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一実施形態によれば、基板を効率的に処理することができる。

【0025】

また、本発明の一実施形態によれば、基板上に形成された薄膜（例えば、ハードマスク）を効果的に除去することができる。

【0026】

また、本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間に工程副産物が残留することを最小化することができる。

【0027】

また、本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間に残留する工程副産物を効果的に排出することができる。

【0028】

本発明の効果が上述した効果によって限定されることはなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】ＢＡＣＬが形成されない基板をプラズマを利用して基板を処理する装置に処理する場合、発生する工程副産物の量を分析したグラフである。

【図2】ＢＡＣＬが形成された基板をプラズマを利用して基板を処理する装置に処理する場合、発生する工程副産物の量を分析したグラフである。

【図3】基板処理装置のチャンバー内に注入される工程流体の種類に応じて発生する工程副産物の量を分析したグラフである。

【図4】本発明の一実施形態による基板処理装置が処理する基板の形状を示す図面である。

【図5】本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す図面である。

【図6】図５の基板処理装置によって処理される基板の処理メカニズムを示す図面である。

【図7】基板を処理する過程で発生する工程副産物の構造式を示す図面である。

【図8】図７の工程副産物がアルコールと反応して生成される物質の構造式の一例を示す図面である。

【図9】図７の工程副産物がアルコールと反応して生成される物質の構造式の他の例を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

下では添付した図面を参考として本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。また、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明することにおいて、関連された公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができていると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、類似な機能及び作用をする部分に対しては図面の全体に亘って同一な符号を使用する。

【0031】

ある構成要素を‘含む’ということは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。具体的に、“含む”又は“有する”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることがであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないことと理解されなければならない。

【0032】

単数の表現は文脈の上に明確に異なりに表現しない限り、複数の表現を含む。また、図面で要素の形状及びサイズ等はより明確な説明のために誇張されることができる。

【0033】

第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲から離脱されないまま、第１構成要素は第２構成要素と称されることができ、類似に第２構成要素とも第１構成要素と称されることができる。

【0034】

ある構成要素が他の構成要素に“連結されて”あるか、或いは“接続されて”いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、又は接続されているが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解されるべきである。反面に、ある構成要素が他の構成要素に“直接連結されて”いるか、或いは“直接接続されて”いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないことと理解されるべきである。構成要素間の関係を説明する他の表現、即ち“～間に”と“すぐ～間に”又は“～に隣接する”と“～に直接隣接する“等も同様に解析されなければならない。

【0035】

異なりに定義されない限り、技術的であるか、或いは科学的な用語を含んで、ここで使用されるすべての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同一な意味である。一般的に使用される事前に定義されていることと同一の用語は関連技術の文脈の上に有する意味と一致する意味であることと解析されるべきであり、本出願で明確に定義しない限り、理想的であるか、或いは過度に形式的な意味として解釈されない。

【0036】

以下では、図４乃至図９を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0037】

図４は本発明の一実施形態による基板処理装置が処理する基板の形状を示す図面である。図４を参照すれば、本発明の一実施形態による基板処理装置１０が処理する基板Ｗはシリコンウエハである。また、基板Ｗ上には第１膜Ｆ１、そして第２膜Ｆ２が形成されることができる。第１膜Ｆ１、そして第２膜Ｆ２は薄膜の除去工程で除去される膜である。第１膜Ｆ１、そして第２膜Ｆ２は薄膜の除去工程でパターンを形成することができ、薄膜の除去工程を経た第２膜Ｆ２はハードマスク（Ｈａｒｄｍａｓｋ）と称されることができる。

【0038】

また、第２膜Ｆ２は、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含むＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）である。また、第２膜Ｆ２はホウ素（Ｂｏｒｏｎ）が高いレベルに添加（Ｄｏｐｉｎｇ）されたＢＡＣＬ（Ｂｏｒｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）である。基板Ｗは上部に上述したパターンが形成された状態（例えば、上述したＢＡＣＬであるハードマスクが提供された状態）として後述するチャンバー１００の処理空間１０２に搬入されることができる。基板Ｗ上に形成されたパターンは第２膜Ｆを含むことができる。

【0039】

図５は本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す図面である。図５を参照すれば、本発明の一実施形態による基板処理装置１０は基板Ｗ上に形成された第２膜Ｆ２であるハードマスク（Ｈａｒｄｍａｓｋ）を除去する薄膜の除去工程を遂行することができる。

【0040】

図５を参照すれば、本発明の一実施形態による基板処理装置１０はチャンバー１００、チャック２００、バッフル３００、流体供給ユニット４００、ガス供給ユニット５００、排気ユニット６００、電源ユニット７００、そして制御器８００を含むことができる。

【0041】

チャンバー１００は処理空間１０２を有することができる。チャンバー１００は接地されることができる。チャンバー１００が有する処理空間１０２は基板Ｗ上に形成されたハードマスクを除去する薄膜の除去工程が遂行される空間である。チャンバー１００の一側には基板Ｗが処理空間１０２に搬入又は基板Ｗが処理空間１０２から搬出される搬入口（未図示）が形成されることができる。搬入口はドア（図示せず）によって選択的に開閉されることができる。また、チャンバー１００の底面には後述する排気ユニット６００と連結される排気ホール１０４が形成されることができる。

【0042】

また、チャンバー１００には冷却部材１１０が提供されることができる。冷却部材１１０はチャンバー１００の温度を調節することができる。冷却部材１１０は処理空間１０２の温度を調節することができる。冷却部材１１０は冷却流体を供給する冷却流体供給源と連結された流路である。冷却部材１１０に供給される冷却流体は、冷却水であるか、或いは冷却ガスである。しかし、これに限定されることではなく、冷却部材１１０はチャンバー１００に冷熱を伝達することができる公知された記載に多様に変形されることができる。

【0043】

チャック２００は処理空間１０２で基板Ｗを支持することができる。チャック２００は支持板２１０、昇降部材２２０、そして加熱部材２３０を含むことができる。支持板２１０は基板Ｗが安着される案着面を有することができる。支持板２１０は上部から見る時、大体に円板形状を有することができる。また、支持板２１０内には電極が提供されることができる。支持板２１０内に提供される電極は接地されることができる。

【0044】

昇降部材２２０は支持板２１０を上下方向に移動させることができる。昇降部材２２０は支持板２１０を上下方向に移動させて、処理空間１０２で支持される基板Ｗの高さを変更することができる。

【0045】

また、支持板２１０内には加熱部材２３０が提供されることができる。加熱部材２３０はヒーターである。加熱部材２３０は加熱電源（図示せず）から電力が供給されて加熱されるヒーターである。加熱部材２３０は加熱電源から電力が供給されて支持板２１０に支持される基板Ｗの温度を調節することができる。

【0046】

バッフル３００は処理空間１０２に工程ガス及び／又は処理流体を供給することができる。バッフル３００は内部空間３０２を有する筒形状に提供されることができる。また、バッフル３００の下面には工程ガス及び／又は処理流体が流れる噴射ホール３０４が形成されることができる。バッフル３００の上部には後述する流体供給ライン４４０、そしてガス供給ライン５３０が連結される注入ポートが形成されることができる。流体供給ライン４４０が供給する処理流体、そしてガス供給ライン５３０が供給する工程ガスは注入ポートを通じて内部空間３０２に流入されることができる。内部空間３０２に流入された工程ガス及び／又は処理流体は噴射ホール３０４を通じて処理空間１０２に流入されることができる。また、バッフル３００の下面は縁領域の下面が中央領域の下面面より低い段差付けた形状を有することができる。これに、バッフル３００はチャンバー１００の上部に形成された開口に挿入されて設置されることができる。また、バッフル３００は接地されることができる。

【0047】

流体供給ユニット４００は処理空間１０２に処理流体を供給することができる。流体供給ユニット４００が供給する処理流体は水（Ｈ_２０）又はアルコール等を含むことができる。アルコールはメタノール（ＭｅＯＨ、第１アルコールの一例）、又はエタノール（ＥｔＯＨ、第２アルコールの一例）である。また、流体供給ユニット４００は処理流体供給源４１０、気化器（４２０、Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）、流量調節部材４３０、そして流体供給ライン４４０を含むことができる。

【0048】

処理流体供給源４１０は第１処理流体供給源４１１、そして第２処理流体供給源４１２を含むことができる。第１処理流体供給源４１１は気化器４２０に水（Ｈ_２Ｏ）を含む処理流体を気化器４２０に伝達することができる。また、第２処理流体供給源４１２はアルコールを含む処理流体を気化器４２０に伝達することができる。第２処理流体供給源４１２が気化器４２０に伝達するアルコールはメタノール（ＭｅＯＨ）又はエタノール（ＥｔＯＨ）である。

【0049】

また、処理流体供給源４１０は液状の処理流体を気化器４２０に伝達することができる。気化器４２０では伝達された処理流体を高温に加熱する等の方式に処理流体を気化された状態に変化させることができる。気化器４２０で気化された状態に変化された高温の処理流体はバッフル３００と連結される流体供給ライン４４０を通じてバッフル３００に伝達されることができる。また、バッフル３００に伝達された処理流体は噴射ホール３０４を通じて処理空間１０２に注入されることができる。また、流量調節部材４３０はバッフル３００に伝達される処理流体の単位時間当たり供給流量を変更することができる。流量調節部材４３０はレギュレータ（Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）であるか、或いは流量調節バルブである。しかし、これに限定されることではなく、流量調節部材４３０は処理流体の単位時間当たり供給流量を変更することができる公知された装置で多様に変形されることができる。

【0050】

ガス供給ユニット５００は処理空間１０２に工程ガスを供給することができる。ガス供給ユニット５００が処理空間１０２に供給する工程ガスは、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈ_２、Ｏ_２、Ｏ＊の中で少なくとも１つ以上を含むことができる。

【0051】

ガス供給ユニット５００はガス供給源５１０、流量制御部材５２０、そしてガス供給ライン５３０を含むことができる。

【0052】

ガス供給源５１０はガス供給ライン５３０を通じてバッフル３００に工程ガスを供給することができる。バッフル３００に供給された工程ガスは噴射ホール３０４を通じて処理空間１０２に供給されることができる。ガス供給源５１０は第１ガス供給源５１１、第２ガス供給源５１２、そして第３ガス供給源５１３を含むことができる。第１ガス供給源５１１は窒素（Ｎ２）ガスを供給することができる。第２ガス供給源５１２はアルゴン（Ａｒ）ガスを供給することができる。第３ガス供給源５１３は水素（Ｈ_２）ガスを供給することができる。また、ガス供給源５１０が供給する工程ガスの単位時間当たり供給流量は流量制御部材５２０によって調節されることができる。例えば、流量制御部材５２０は第１流量制御部材５２１、第２流量制御部材５２２、そして第３流量制御部材５２３を含むことができる。また、第１ガス供給源５１１が供給する工程ガスの単位時間当たり供給流量はガス供給ライン５３０に設置される第１流量制御部材５２１によって調節されることができる。また、第２ガス供給源５１２が供給する工程ガスの単位時間当たり供給流量はガス供給ライン５３０に設置される第２流量制御部材５２２によって調節されることができる。また、第３ガス供給源５１３が供給する工程ガスの単位時間当たり供給流量はガス供給ライン５３０に設置される第３流量制御部材５２３によって調節されることができる。流量制御部材５２０はレギュレータであるか、或いは流量調節バルブである。しかし、これに限定されることではなく、流量制御部材５２０は工程ガスの単位時間当たり供給流量を調節する公知された装置で多様に変形されることができる。

【0053】

排気ユニット６００は処理空間１０２を排気することができる。排気ユニット６００は基板Ｗが処理される前、基板Ｗが処理された後、基板Ｗが処理される間にの中で少なくとも１つ以上の時期に処理空間１０２を排気することができる。排気ユニット６００は処理空間１０２を排気して、処理空間１０２に供給された工程ガス、処理流体、基板Ｗを処理する過程で発生されることができる副産物（又は不純物）を処理空間１０２の外部に排出することができる。排気ユニット６００は排気ホール１０４と連結される排気ライン６０２、そして排気ライン６０２に減圧を提供する排気部材６０４を含むことができる。排気部材６０４はポンプである。しかし、これに限定されることではなく、排気部材６０４は処理空間１０２に減圧を提供して処理空間１０２を排気する公知された装置で多様に変形されることができる。

【0054】

電源ユニット７００は処理空間１０２に電界を発生させることができる。電源ユニット７００は処理空間１０２に電界を発生させて、処理空間１０２に供給される工程ガス又は処理流体からプラズマを発生させることができる。電源ユニット７００は高周波電源７０２、そして整合器７０４を含むことができる。高周波電源７０２はＲＦ電源である。整合器７０４は高周波電源７０２に対する整合を遂行することができる。

【0055】

制御器８００は基板処理装置１０を制御することができる。制御器８００は基板処理装置１０が基板Ｗ上の薄膜を除去する薄膜の除去工程を遂行できるように基板処理装置１０を制御することができる。例えば、制御器８００は冷却部材１１０、昇降部材２２０、加熱部材２３０、加熱部材２３０に電力を伝達する加熱電源、流体供給ユニット４００、ガス供給ユニット５００、排気ユニット６００、そして電源ユニット７００の中で少なくとも１つ以上を制御することができる。また、制御器８００は基板処理装置１０の制御を実行するマイクロプロセッサー（コンピュータ）で成されるプロセスコントローラと、オペレータが基板処理装置１０を管理するためにコマンド入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等に成されるユーザインターフェイスと、基板処理装置１０で実行される処理をプロセスコントローラの制御で実行するための制御プログラムや、各種データ及び処理条件に応じて各構成部に処理を実行させるためのプログラム、即ち処理レシピが格納された格納部を具備することができる。また、ユーザインターフェイス及び格納部はプロセスコントローラに接続されていることができる。処理レシピは記憶部の中で記憶媒体に記憶されていることができ、記憶媒体は、ハードディスクであってもよく、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性ディスクや、フラッシュメモリ等の半導体メモリ一であってもよい。

【0056】

図６は図５の基板処理装置によって処理される基板の処理メカニズムを示す図面である。具体的に、図６は基板Ｗ上に形成された薄膜（例えば、ＢＡＣＬ）が除去されるメカニズム（Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を示す図面である。図６を参照すれば、基板Ｗは処理空間１０２に基板Ｗ上にＢＡＣＬである第２膜Ｆ２が提供された状態に搬入されることができる。基板Ｗ上に提供されたＢＡＣＬはガス供給ユニット５００が供給する工程ガス（例えば、Ｏ＊、Ｏ_２、Ｈ_２）と反応して主にＣＯ、ＣＯ_２、ＣＨ_４を含む第１工程副産物を発生させることができる。ＢＡＣＬがガス供給ユニット５００が供給する工程ガスと反応した後には、基板Ｗ上にＳｏｌｉｄ Ｂｏｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ（Ｂ_２Ｏ_３）が残っていることができる。このようなＳｏｌｉｄ Ｂｏｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ（Ｂ_２Ｏ_３）は流体供給ユニット４００が供給するＨ_２Ｏと反応して主にＢ（ＯＨ）_３を含む第２工程副産物を発生させることができる。このような処理メカニズムは連続的、同時多発的、そして反復的に進行されることができる。

【0057】

また、流体供給ユニット４００及びガス供給ユニット５００がＯ＊、Ｏ_２、又はＨ_２、そしてＨ_２Ｏのみを処理空間１０２に供給する場合には第２工程副産物（Ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ）は基板Ｗから適切に除去されないか、或いはチャンバー１００の処理空間１０２に残留することができる。これは、第２工程副産物は大気圧で相対的に高い沸点及び融点を有し、第２工程副産物が水に対する溶解度が相対的に低いためである。

【0058】

具体的に、第２工程副産物が主に含むＢ（ＯＨ）_３は沸点が３００°Ｃ、そして融点が１７１°Ｃである、即ち、第２工程副産物は大気圧では固体状態に存在し、気化させるのに非常に難しい物質であるので、単純な排気ユニット６００の排気のみでは基板Ｗ又は処理空間１０２から除去されるのが難しい。即ち、第２工程副産物は水（Ｈ_２Ｏ）に対する溶解度が相対的に低いので、基板Ｗ又は処理空間１０２から除去されることが難しい。

【0059】

したがって、本発明の一実施形態による基板処理方法は処理空間１０２にアルコール（例えば、メタノール又はエタノール）を注入して上述した問題を解消した。例えば、処理空間１０２にアルコールが注入されれば、アルコールはＢ（ＯＨ）_３を主に含む第２工程副産物のエステル化反応（Ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を誘導することに応じて揮発性を有するホウ酸塩（Ｂｏｒａｔｅ）類を生成する。揮発性を有するホウ酸塩（Ｂｏｒａｔｅ）類は基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。

【0060】

例えば、第２工程副産物が主に含むＢ（ＯＨ）_３は図７に図示されたような構造式を有するようにされる。このようなＢ（ＯＨ）_３がアルコールと反応する反応式は以下の通りである。
Ｂ（ＯＨ）_３＋３ＲＯＨ⇔Ｂ（ＯＲ）_３＋３Ｈ_２Ｏ

【0061】

この時、Ｒがメチル（Ｍｅｔｈｙｌ）基である場合、エステルの名称はｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅになり、そのエステルの構造式は図８に図示された通りである。

【0062】

ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは大気圧で相対的に低い沸点及び融点を有する。具体的に、ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅの沸点は沸点が６９°Ｃ、そして融点がが－３４°Ｃである。即ち、ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは大気圧では液体状態に存在し、ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは沸点が３００°ＣであったＢ（ＯＨ）_３と比較する時、気化させるのが非常に容易であることが分かる。ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅが気化されるのに容易であるので、処理空間１０２の温度を少し高めても、排気ユニット６００を通じてｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。

【0063】

この時、Ｒがエチル（ｅｔｈｙｌ）基である場合、エステルの名称はｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅになり、そのエステルの構造式は図９に図示されたことと同一である。ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは大気圧で相対的に低い沸点及び融点を有する。即ち、ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは大気圧上では液体状態に存在し、ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは沸点が３００°ＣであったＢ（ＯＨ）_３と比較する時、気化させるのが非常に容易であることが分かる。ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅが気化されるのに容易であるので、処理空間１０２の温度を少し高めても、排気ユニット６００を通じてｔｒｉｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅは基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。

【0064】

また、メタノール又はエタノールは、水と比較する時、Ｂ（ＯＨ）_３に対して相対的に高い溶解度を有する。例えば、２５°Ｃでエタノールの場合には、９．４ｇ／１００ｍＬ、メタノールの場合、１７．４ｇ／１００ｍＬに水と比較する時、基板各々の１．６倍、そして３．１倍の溶解度を有する。即ち、処理空間１０２に注入されるアルコールはＢ（ＯＨ）_３を溶解させ、Ｂ（ＯＨ）_３が溶解されたアルコールは排気ユニット６００を通じて基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。

【0065】

即ち、本発明の一実施形態による基板処理装置が基板を処理する方法では、処理空間１０２にアルコールを注入することによって、アルコールがＢＡＣＬを除去する過程で発生される第２工程副産物のＢ（ＯＨ）_３に対する溶解度を増加させる。Ｂ（ＯＨ）_３が溶解されたアルコールは基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。また、処理空間１０２にアルコールを注入することによって、アルコールがＢＡＣＬを除去する過程で発生される第２工程副産物のＢ（ＯＨ）_３に対するエステル化反応を誘導する。これに、揮発性が強いホウ酸塩（Ｂｏｒａｔｅ）類を生成し、揮発性が強いホウ酸塩（Ｂｏｒａｔｅ）類は基板Ｗ又は処理空間１０２から容易に除去されることができる。これに、本発明の一実施形態によれば、基板上に形成された薄膜（例えば、ハードマスク）を効果的に除去することができる。また、本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間に工程副産物が残留することを最小化することができる。また、本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間に残留する工程副産物を効果的に排出することができる。また、本発明の一実施形態によれば本発明の基板を効率的に処理することができる。

【0066】

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は本発明の好ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されなければならない。

【符号の説明】

【0067】

Ｗ 基板
Ｆ１ 第１膜
Ｆ２ 第２膜
１０ 基板処理装置
１００ チャンバー
１０２ 処理空間
１０４ 排気ホール
１０６ 冷却部材
２００ チャック
２１０ 支持板
２２０ 昇降部材
２３０ 加熱部材
３００ バッフル
３０２ 内部空間
３０４ 噴射ホール
４００ 流体供給ユニット
４１０ 処理流体供給源
４１１ 第１処理流体供給源
４１２ 第２処理流体供給源
４２０ 気化器
４３０ 流量調節部材
４４０ 流体供給ライン
５００ ガス供給ユニット
５１０ ガス供給源
５１１ 第１ガス供給源
５１２ 第２ガス供給源
５１３ 第３ガス供給源
５２０ 流量制御部材
５２１ 第１流量制御部材
５２２ 第２流量制御部材
５２３ 第３流量制御部材
５３０ ガス供給ライン
６００ 排気ユニット
６０２ 排気ライン
６０４ 排気部材
７００ 電源ユニット
７０２ 高周波電源
７０４ 整合器
８００ 制御器

【要約】

【課題】基板上に形成された薄膜（例えば、ハードマスク）を効果的に除去し、チャンバー内の処理空間に工程副産物が残留することを最小化し、チャンバー内の処理空間に残留する工程副産物を効果的に排出することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】本発明は基板を処理する方法を提供する。基板を処理する方法は、チャンバーが有する処理空間に水、そしてアルコールを含む処理流体を供給し、前記処理流体からプラズマを発生させて前記基板上に形成されたホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を含む薄膜を除去することができる。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】