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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-18
(45)【発行日】2024-03-27
(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 21/3065 20060101AFI20240319BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105Z
H01L21/302 101B
H01L21/302 301N
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022183320
(22)【出願日】2022-11-16
(65)【公開番号】P2023099471
(43)【公開日】2023-07-13
【審査請求日】2022-11-16
(31)【優先権主張番号】10-2021-0194304
(32)【優先日】2021-12-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】520236767
【氏名又は名称】サムス カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ノ、ミョンソプ
(72)【発明者】
【氏名】リ、ソン キル
(72)【発明者】
【氏名】キム、トン－フン
(72)【発明者】
【氏名】オ、トン ソプ
(72)【発明者】
【氏名】ク、チョンテク
(72)【発明者】
【氏名】パク、ワン チェ
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１５－５３１５４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０６８８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２８７８７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１５４２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５３４７０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６６１４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２１２８７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
室内基板を処理する方法であって、第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガスを基板上に供給する基板処理ステップを含む単位サイクルを少なくとも１回以上行い、
前記基板は、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含み、
前記単位サイクルにおいて前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と反応する前の工程区間の間だけ行い、
前記単位サイクルは、前記基板処理ステップの前に前記基板が前記ラジカルに露出せず、前記第２の処理ガスに露出するステップを更に含む、基板処理方法。
【請求項2】
前記単位サイクルは、更に、前記基板処理ステップの前に、前記第２の処理ガスを前記基板上に供給するチャンバ安定化ステップと、
前記基板処理ステップの後に、前記基板処理ステップで生成された処理副産物を除去する副産物除去ステップと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記基板処理ステップは、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応して、固体副産物が生成されるステップと、
前記固体副産物が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記第１の薄膜は、シリコン酸化膜を含み、前記第２の薄膜は、シリコン窒化膜を含み、前記ラジカルは、フッ素ラジカルを含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３を含み、
前記基板処理ステップは、
前記反応ガスが前記シリコン酸化膜と反応して、固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が生成されるステップと、
前記固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップと、を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルは、前記第１の処理ガスのプラズマからイオンと電子を除去した後、前記基板上に提供される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記第１の処理ガスは、ＮＦ３、Ｈ２、又はＮＨ３を含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３又はＨ２を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記第１の処理ガス又は前記第２の処理ガスは、更に、不活性ガスを含む、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項8】
第１の処理ガスのプラズマ発生空間を設けるプラズマ室と、前記プラズマ室に供給された前記第１の処理ガスをプラズマ状態に励起するように、電源を与えるプラズマ源ユニットと、
前記プラズマ室の下方に設けられ、第２の処理ガスが供給される内部空間を有する工程室と、
前記内部空間で基板を支持する支持ユニットと、
前記プラズマ室と前記工程室の間に設けられ、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルが選択的に下方に通るイオン遮断部と、
前記基板が前記内部空間において、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと前記第２の処理ガスが混合した反応ガスに露出する基板処理ステップを含む単位サイクルが、少なくとも１回以上行われるように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する制御ユニットとを含み、
前記基板は、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含み、
前記制御ユニットは、前記単位サイクル内の前記基板処理ステップを、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と反応する前の工程区間の間だけ行うように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力し、
前記制御ユニットは、前記単位サイクルが、前記基板処理ステップの前に前記基板が前記ラジカルに露出せず、前記第２の処理ガスに露出されるステップを更に含むように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する、基板処理装置。
【請求項9】
前記制御ユニットは、前記単位サイクルが、前記基板処理ステップの後に、前記基板が前記ラジカル及び前記第２の処理ガスに露出しないステップとを含むように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記制御ユニットは、前記基板処理ステップにおいて、前記工程室内の圧力よりも前記基板処理ステップの後、前記基板が前記ラジカル及び前記第２の処理ガスに露出しないステップにおける前記工程室内の圧力が相対的に低いように、前記工程室に連結されたポンプユニットを制御する制御信号を出力する、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記第１の処理ガスは、ＮＦ３、Ｈ２、又はＮＨ３を含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３、又はＨ２を含む、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記第１の薄膜は、シリコン酸化膜を含み、前記第２の薄膜は、シリコン窒化膜を含む、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項13】
更に、前記内部空間を、前記ラジカルと前記第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間と、前記基板を処理する処理空間とに区画し、前記反応ガス発生空間から前記処理空間に前記反応ガスが流動する複数の分配孔が形成されたシャワーヘッドを含む、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記工程室と前記プラズマ室は、前記イオン遮断部を挟んで、互いに当接して一体に構成される、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記プラズマ室は、前記工程室と離隔して配置されたリモートプラズマ室である、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記イオン遮断部は、前記プラズマ発生空間で発生した前記ラジカルが前記内部空間に流動する複数の貫通孔が形成される、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記イオン遮断部は、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するイオンと電子が吸収されるように接地される、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項18】
フッ素を含有する第１の処理ガスのプラズマ発生空間を提供するプラズマ室と、前記プラズマ室に供給された前記第１の処理ガスを、プラズマ状態に励起するように電
源を与えるプラズマ源ユニットと、
前記プラズマ室の下方に設けられ、アンモニアを含む第２の処理ガスが供給される内部空間を有する工程室と、
前記内部空間において、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜が形成された基板を支持する支持ユニットと、
前記プラズマ室と前記工程室の間に設けられ、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するイオンと電子が吸収され、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するフッ素ラジカルが選択的に下方に通るイオン遮断部と、
前記内部空間を、前記フッ素ラジカルと前記アンモニアを含む第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間と、前記反応ガスを用いて、前記基板を処理する処理空間とに区画し、前記反応ガス発生空間から前記処理空間に前記反応ガスが流動する複数の分配孔が形成されたシャワーヘッドと、
前記基板が前記処理空間において前記反応ガスに露出する基板処理ステップを含む単位サイクルが少なくとも１回以上行われ、前記単位サイクルにおいて、前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記シリコン酸化膜と反応し、前記シリコン窒化膜と反応する前の工程区間の間だけ行われるように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する制御ユニットとを含み、
前記制御ユニットは、前記単位サイクルが、前記基板処理ステップの前に前記基板が前記フッ素ラジカルに露出せず、前記第２の処理ガスに露出されるステップを更に含むように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する、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関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子、ディスプレイ素子などの電子装置を製造するために、基板上の酸化膜と窒化膜の間の高い選択比を有するエッチング工程を確保することが重要である。例えば、ＤＲＡＭのような半導体素子が高集積化及び大容量化することにつれ、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）工程を行うため、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の高いエッチング選択比を具現することができる基板処理方法及び基板処理装置が必要である。
【0003】
関連する先行技術としては、大韓民国公開特許公報第１０－２０１５－０１４５８２３号がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであって、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の間の高いエッチング選択比を具現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を目的とする。しかし、このような課題は例示に過ぎず、これにより本発明の範囲が限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一様態による基板処理方法は、室内基板を処理する方法であって、第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガスを基板上に供給する基板処理ステップを含む単位サイクルを少なくとも１回以上行い、前記基板は、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含むことを特徴とする。
【0006】
前記単位サイクルは、更に、前記基板処理ステップの前に、前記第２の処理ガスを前記基板上に供給するチャンバ安定化ステップと、前記基板処理ステップの後に、前記基板処理ステップで生成された処理副産物を除去する副産物除去ステップとを含む。
【0007】
前記基板処理ステップは、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応して、固体副産物が生成されるステップと、前記固体副産物が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップとを含む。
【0008】
前記第１の薄膜は、シリコン酸化膜を含み、前記第２の薄膜は、シリコン窒化膜を含み、前記ラジカルは、フッ素ラジカルを含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３を含み、前記基板処理ステップは、前記反応ガスが前記シリコン酸化膜と反応して、固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が生成されるステップと、前記固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップとを含む。
【0009】
前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルは、前記第１の処理ガスのプラズマからイオンと電子を除去した後、前記基板上に提供される。
【0010】
前記第１の処理ガスは、ＮＦ３、Ｈ２、又はＮＨ３を含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３又はＨ２を含む。さらには、前記第１の処理ガス又は前記第２の処理ガスは、更に、不活性ガスを含む。
【0011】
前記副産物除去ステップは、前記反応ガスを前記基板上に供給せず、前記室内部をポンプするステップを含む。
【0012】
前記単位サイクルにおいて前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間の間だけ行う。
【0013】
本発明の他の様態による基板処理装置は、第１の処理ガスのプラズマ発生空間を設けるプラズマ室と、前記プラズマ室に供給された前記第１の処理ガスをプラズマ状態に励起するように、電源を与えるプラズマ源ユニットと、前記プラズマ室の下方に設けられ、第２の処理ガスが供給される内部空間を有する工程室と、前記内部空間で基板を支持する支持ユニットと、前記プラズマ室と前記工程室の間に設けられ、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルが選択的に下方に通るイオン遮断部と、前記基板が前記内部空間において、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと前記第２の処理ガスが混合した反応ガスに露出する基板処理ステップを含む単位サイクルが、少なくとも１回以上行われるように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する制御ユニットとを含むことを特徴とする。
【0014】
前記基板は、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含み、前記制御ユニットは、前記単位サイクル内の前記基板処理ステップを、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間の間だけ行うように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する。
【0015】
前記制御ユニットは、前記単位サイクルが、更に、前記基板処理ステップの前に前記基板が前記ラジカルに露出せず、前記第２の処理ガスに露出するステップと、前記基板処理ステップの後に、前記基板が前記ラジカル及び前記第２の処理ガスに露出しないステップとを含むように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する。
【0016】
前記制御ユニットは、前記基板処理ステップにおいて、前記工程室内の圧力よりも、前記基板処理ステップの後、前記基板が前記ラジカル及び前記第２の処理ガスに露出しないステップにおける前記工程室内の圧力が相対的に低いように、前記工程室に連結されたポンプユニットを制御する制御信号を出力する。
【0017】
更に、前記内部空間を、前記ラジカルと前記第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間と、前記基板を処理する処理空間とに区画し、前記反応ガス発生空間から前記処理空間に前記反応ガスが流動する複数の分配孔が形成されたシャワーヘッドを含む。
【0018】
前記工程室と前記プラズマ室は、前記イオン遮断部を挟んで、互いに当接して一体に構成される。
【0019】
前記プラズマ室は、前記工程室と離隔して配置されたリモートプラズマ室である。
【0020】
前記イオン遮断部は、前記プラズマ発生空間で発生した前記ラジカルが前記内部空間に流動する複数の貫通孔が形成される。
【0021】
前記イオン遮断部は、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するイオンと電子が吸収されるように接地される。
【0022】
本発明の更に他の様態による基板処理装置は、フッ素を含有する第１の処理ガスのプラズマ発生空間を提供するプラズマ室と、前記プラズマ室に供給された前記第１の処理ガスを、プラズマ状態に励起するように電源を与えるプラズマ源ユニットと、前記プラズマ室の下方に設けられ、アンモニアを含む第２の処理ガスが供給される内部空間を有する工程室と、前記内部空間において、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜が形成された基板を支持する支持ユニットと、前記プラズマ室と前記工程室の間に設けられ、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するイオンと電子が吸収され、前記第１の処理ガスのプラズマを構成するフッ素ラジカルが選択的に下方に通るイオン遮断部と、前記内部空間を、前記フッ素ラジカルと前記アンモニアを含む第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間と、前記反応ガスを用いて、前記基板を処理する処理空間とに区画し、前記反応ガス発生空間から前記処理空間に前記反応ガスが流動する複数の分配孔が形成されたシャワーヘッドと、前記基板が前記処理空間において前記反応ガスに露出する基板処理ステップを含む単位サイクルが少なくとも１回以上行われ、前記単位サイクルにおいて、前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記シリコン酸化膜と反応し、前記シリコン窒化膜と実質的に反応する前の工程区間の間だけ行われるように、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する制御ユニットとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
本発明によると、異種薄膜間の高いエッチング選択比を具現する基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。しかし、このような効果により、本発明の範囲が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳しく説明することにする。
【0026】
本発明の実施例は、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって、本発明を更に完全に説明するために提供するものであり、下記の実施例は、他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示を更に完全にし、当業者に本発明の思想を伝達するために提供されるものである。また、図面において、各層の厚さやサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張されている。
【0027】
以下、本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例を概略的に示す図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／又は公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）によって、図示している形状の変形が予想される。そこで、本発明思想の実施例は、本明細書で示している領域の特定の形状に制限することと解析されてはいけず、例えば、製造上引き起こされる形状の変化を含めるべきである。
【0028】
図１は、本発明の一実施例による基板処理方法を示すシーケンス図であり、図２は、本発明の一実施例による基板処理方法において、時間による工程条件を示す図である。図２において、横軸に該当するｔ０～ｔ５は、各ステップが開始又は終了する時刻を表す。
【0029】
図１及び図２に示しているように、本発明の一実施例による基板処理方法は、室内の基板を処理する方法であって、第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガスを基板上に供給する基板処理ステップ（Ｓ２２）を含む単位サイクル（Ｓ２０）を、少なくとも１回以上行うことを特徴とする。
【0030】
前記第１の処理ガスは、前記反応ガスの一部を形成するラジカルを提供するためのガスである。前記第１の処理ガスをプラズマ状態に励起した後、前記プラズマからイオンと電子をフィルタリングし、ラジカルを選択的に取得する。前記第１の処理ガスは、例えば、ＮＦ３、Ｈ２、又はＮＨ３を含む。前記第１の処理ガスがＮＦ３である場合、ラジカルは、フッ素ラジカル（Ｆ＊）であり、前記第１の処理ガスがＨ２又はＮＨ３である場合、ラジカルは、水素ラジカル（Ｈ＊）である。具体的に、前記第１の処理ガスがＮＦ３である場合、前記第１の処理ガスをプラズマ状態に励起した後、前記プラズマからイオンと電子をフィルタリングし、フッ素ラジカル（Ｆ＊）を選択的に取得する。前記第２の処理ガスは、前記反応ガスを形成する工程ガスを提供するためのガスである。前記第２の処理ガスは、例えば、ＮＨ３又はＨ２を含む。具体的に、前記第１の処理ガスがＮＦ３であり、前記第２の処理ガスがアンモニア（ＮＨ３）ガスである場合、基板を処理するために、基板上に供給される前記反応ガスは、フッ素ラジカルとアンモニア（ＮＨ３）ガスが混合して形成される。
【0031】
本発明の一実施例による基板処理方法において、前記基板が、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含む場合、前記単位サイクル（Ｓ２０）において、前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間（図２のｔ３～ｔ４区間）の間だけ行うことを特徴とする。この場合、前記反応ガスは、第２の薄膜とは反応が起きず、第１の薄膜に対してのみ、反応が起きることになるので、第１の薄膜と第２の薄膜との工程選択比が高くなる。すなわち、前記反応ガスが第１の薄膜と第２の薄膜が反応する時間差を用いて、基板処理工程を行う。第２の薄膜が反応する前に、前記反応ガスの生成過程を止める動作を繰り返すことで、第１の薄膜と第２の薄膜のいずれか１つの薄膜を選択的に特定の厚さだけ処理することができる。ここで、前記反応ガスが前記第２の薄膜と反応する前とは、前記反応ガスと前記第１の薄膜の間の反応を考えると、前記反応ガスと前記第２の薄膜の間の反応が製造工程上無視することのできる程度の水準に軽微に発生する場合を含む。
【0032】
もし、基板上に前記反応ガスを供給する基板処理ステップ（Ｓ２２）を、図２に示している前記ｔ３～ｔ４区間を超えて行う場合、前記反応ガスは、第１の薄膜のみならず、反応性が相対的に低い前記第２の薄膜とも反応するので、第１の薄膜と第２の薄膜との工程選択比が相対的に低くなる。
【0033】
一方、本発明の一実施例において、前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間（図２のｔ３～ｔ４区間）の間だけ行う構成を特徴とするが、他の変形した実施例も可能である。
【0034】
前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間とは、例えば、前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と第２の薄膜の工程選択比が製造工程で有意味な水準に具現される工程区間をいう。
【0035】
具体的に、基板処理ステップが基板エッチングステップである場合、前記基板処理ステップは、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応して、第１の薄膜がエッチングされる第１のエッチング量が、前記反応ガスが前記第２の薄膜と反応して、第２の薄膜がエッチングされる第２のエッチング量の４倍以上に具現される工程区間の間だけ行うように調節することができ、厳密には、前記反応ガスが前記第１の薄膜と反応して、第１の薄膜がエッチングされる第１のエッチング量が、前記反応ガスが前記第２の薄膜と反応して、第２の薄膜がエッチングされる第２のエッチング量の１０倍以上に具現される工程区間の間だけ行うように調節することができる。すなわち、本発明の変形した実施例において、前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記第１の薄膜及び前記第２の薄膜とのエッチング選択比が１０以上となるように具現される工程区間の間だけ行うこともできる。
【0036】
本発明の一実施例による基板処理方法において、前記単位サイクル（Ｓ２０）を構成する基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応して、固体副産物が生成されるステップと、前記固体副産物が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップとを含む。この場合、前記基板処理ステップは、前記第１の薄膜に対するエッチング工程ステップと理解することができる。具体的に、前記第１の薄膜は、シリコン酸化膜を含み、前記第２の薄膜は、シリコン窒化膜を含み、前記ラジカルは、フッ素ラジカルを含み、前記第２の処理ガスは、ＮＨ３を含む場合、前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが、前記シリコン酸化膜と反応して、固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６を生成するステップと、前記固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が加熱された前記基板の温度雰囲気で昇華するステップとを含む。この場合、前記基板処理ステップは、前記シリコン酸化膜に対するエッチング工程ステップと理解することができる。固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６は、１００℃で分解して昇華される。基板が安着される支持ユニットを構成する誘電板の内部には、基板を加熱するヒータが設けられ、前記ヒータを用いて、基板の温度を前記固体副産物が昇華するように設定することができる。基板が安着される支持ユニットのチャック温度は、例えば０～１３０℃の範囲で調節される。一方、固体副産物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が生成されるステップは、以下の式で説明することができる。
【0037】
Ｆ Ｒａｄｉｃａｌ＋ＮＨ３（ｇ）＋ＳｉＯ２→ＮＨ４Ｆ．ＨＦ＋ＳｉＯ２→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６＋Ｈ２Ｏ
【0038】
本発明の一実施例による基板処理方法を構成する各ステップを具体的にみると、基板を室内に搬入（ＷＡＦＥＲ ＩＮ）して、支持ユニット上に安着した後、基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）を先に行う。基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）は、図２のステップＩに該当し、第１の処理ガスと第２の処理ガスを室内に供給することなく、不活性ガス（例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅなど）を室内に供給することができる。また、室内の圧力も、真空状態で工程圧力水準に高めて維持することができる。基板が安着される支持ユニットのチャック温度は、例えば０～１３０℃の範囲で調節される。基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）は、エッチング工程のエッチングレートの信頼度に影響するステップと理解される。
【0039】
基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）を行った後に、第２の処理ガスを前記基板上に供給するチャンバ安定化ステップ（Ｓ２１）と、基板処理ステップ（Ｓ２２）と、前記基板処理ステップで生成された処理副産物を除去する副産物除去ステップ（Ｓ２３）とを含む単位サイクル（Ｓ２０）を少なくとも１回以上行い、前記基板を室外に搬出（ＷＡＦＥＲ ＯＵＴ）する。
【0040】
第１の処理ガスを供給せず、第２の処理ガスを前記基板上に供給するチャンバ安定化ステップ（Ｓ２１）は、図２のステップII（圧力安定化ステップ）、及びステップIII（ガス安定化ステップ）に該当する。ステップII（圧力安定化ステップ）は、チャンバ工程圧力を短時間に合わせるステップであって、第２の処理ガスを基板上に供給し始める。ステップIII（ガス安定化ステップ）は、エッチングレートの信頼度に影響するステップである。
【0041】
基板処理ステップ（Ｓ２２）は、エッチング量に影響するステップであって、図２のステップＩＶ（エッチングステップ）に該当する。基板処理ステップ（Ｓ２２）を行う工程時間（ｔ３～ｔ４）の調節によって、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の間の高い選択比を具現することができることは、前述した通りである。すなわち、シリコン窒化膜が反応する前に、エッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）である前記反応ガスの生成過程を止める動作を繰り返すことで、シリコン窒化膜をエッチングしないと共に、シリコン酸化膜を十分な厚さだけエッチングすることができる。
【0042】
前記基板処理ステップで生成された処理副産物を除去する副産物除去ステップ（Ｓ２３）は、図２のステップＶ（ポンプステップ）に該当する。すなわち、副産物除去ステップ（Ｓ２３）は、前記反応ガスを前記基板上に供給せず、前記室内部をポンプするステップを含む。前記基板処理ステップで生成された処理副産物は、例えば、固相の（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が昇華した気相の物質として存在することもできる。
【0043】
本発明の一実施例による基板処理方法において、不活性ガスは、基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）、チャンバ安定化ステップ（Ｓ２１）、及び基板処理ステップ（Ｓ２２）の間、室内に供給され、室内をポンプするステップである副産物除去ステップ（Ｓ２３）では、室内に供給されない。一方、本発明の変形した実施例による基板処理方法において、不活性ガスは、基板温度を安定化するステップ（Ｓ１０）、チャンバ安定化ステップ（Ｓ２１）、基板処理ステップ（Ｓ２２）、及び室内部をポンプするステップである副産物除去ステップ（Ｓ２３）では、室内に供給される。
【0044】
以下では、前述した基板処理方法を具現する本発明の様々な実施例による基板処理装置を説明する。本実施例では、室内でプラズマを用いて、基板を、ドライクリーニング、洗浄、又はエッチング処理する基板処理装置を一例として説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、プラズマを用いて基板を処理する装置であると、様々な工程に適用可能である。
【0045】
【0046】
図３及び図４に示しているように、基板処理装置１０００Ａは、工程室１００と、支持ユニット２００と、第１の処理ガス供給ユニット３００と、第２の処理ガス供給ユニット４００と、プラズマ源ユニット６００と、ポンプユニット７００とを含む。
【0047】
工程室１００は、内部空間１０２を有する。そのうち、処理空間は、内部で基板（Ｗ）が処理される空間を供する。工程室１００は、円形の筒状である。工程室１００は、金属材質である。例えば、工程室１００は、アルミニウム材質からなる。工程室１００の一側壁には、開口１３０が形成される。開口１３０は、基板（Ｗ）が搬出入可能な出入口として働く。開口１３０は、ドア１４０により開閉可能である。
【0048】
支持ユニット２００は、内部空間１０２に設けられ、基板（Ｗ）を支持する。支持ユニット２００は、静電気力を用いて、基板（Ｗ）を支持する静電チャックとして働く。支持ユニット２００は、支持軸８１０で連結された駆動部８２０の動作により、工程室１００内にて上下方向に昇下降する。
【0049】
一実施例において、支持ユニット２００は、誘電板２１０と、フォーカスリング２５０と、ベース２３０とを含む。誘電板２１０の上面には、基板（Ｗ）が直接置かれる。誘電板２１０は、円板状である。誘電板２１０は、基板（Ｗ）よりも小さな半径を有する。誘電板２１０の内部には、内部電極２１２が設けられる。内部電極２１２には、電源（図示せず）が連結され、電源（図示せず）から電力を印加される。内部電極２１２は、印加された電力から、基板（Ｗ）が誘電板２１０に吸着されるように静電気力を提供する。誘電板２１０の内部には、基板（Ｗ）を加熱するヒータ２１４が設けられる。ヒータ２１４は、内部電極２１２の下に配置されることもできる。ヒータ２１４は、螺旋状のコイルである。例えば、誘電板２１０は、セラミックス材質からなる。
【0050】
ベース２３０は、誘電板２１０を支持する。ベース２３０は、誘電板２１０の下に位置し、誘電板２１０と固定結合される。ベース２３０の上面は、その中央領域が縁領域に比べて高いように、段差形状を有する。ベース２３０は、その上面の中央領域が誘電板２１０の底面に対応する面積を有する。ベース２３０の内部には、冷却流路２３２が形成される。冷却流路２３２は、冷却流体が循環する通路として働く。冷却流路２３２は、ベース２３０の内部で螺旋形状からなる。ベース２３０は、電気的に接地される。しかし、図示しない実施例において、ベース２３０は、外部に位置した高周波電源（図示せず）と連結可能である。ベース２３０は、金属材質からなる。
【0051】
フォーカスリング２５０は、誘電板２１０と基板（Ｗ）の外周の周辺を覆う。フォーカスリング２５０は、プラズマ（又は、ラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガス）を基板（Ｗ）に集中させる。一実施例において、フォーカスリング２５０は、内リング２５２と外リング２５４とを含む。内リング２５２の内側上部は、段差をもって形成され、段差部分に基板（Ｗ）の縁が置かれる。フォーカスリング２５０は、ウエハが置かれる静電チャック（ＥＳＣ）周辺のリングであって、エッチングによるパーティクルが発生しない範囲内で製造され、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン単結晶、又はフッ化シリコン膜（ＳｉＦ）などからなる。また、フォーカスリング２５０は、摩耗する場合に入れ替え可能である。
【0052】
プラズマ源ユニット６００は、例えば、容量結合型プラズマ源である。プラズマ源ユニット６００は、高周波電源６１０と、インピーダンス整合器６２０とを含む。
【0053】
工程室１００の上部に提供されるプラズマ室５００は、ガスのプラズマ発生空間５３５を提供する。上部電極５３０とイオン遮断部５４０は、互いに対向して配置され、上部電極５３０が、イオン遮断部５４０の上部に配置される。イオン遮断部５４０は、一種のシャワーヘッドとして理解される。上部電極５３０とイオン遮断部５４０の間には、プラズマ発生空間５３５が形成される。工程室１００の内部空間１０２は、イオン遮断部５４０により、プラズマ室５００のプラズマ発生空間５３５と区別される。プラズマ発生空間５３５の側面には、絶縁体からなる側壁リング５８０が設けられる。上部電極５３０とイオン遮断部５４０と側壁リング５８０は、互いに組み合わせて、内部にプラズマ発生空間５３５を形成する。プラズマ発生空間５３５は、第１の処理ガスを供給する第１の処理供給ユニット３００に連結される。
【0054】
第１の処理ガス供給ユニット３００は、第１のガス供給源３１１と、第１のガス供給ライン３１２とを含み、第１のガス供給ライン３１２には、流量調節部材３１３、３１４と加熱部材３１５が提供される。第１のガス供給源３１１は、第１のガスを貯蔵する。第１のガスは、フッ素含有ガスである。一実施例において、第１のガスは、ＮＦ３である。第１のガス供給ライン３１２は、第１のガス供給源３１１とプラズマ室５００の間を連結する流体通路である。第１のガス供給ライン３１２は、第１のガス供給源３１１に貯蔵された第１のガスを、プラズマ室５００のプラズマ発生空間５３５に供給する。第１の処理ガス供給ユニット３００は、第１のガスと混合するガスを更に供給するために、第１のガスと異なる第２のガスを供給する第２のガス供給源３２１、又は第１のガス及び第２のガスと異なる第３のガスを供給する第３のガス供給源３３１を更に含む。第２のガス供給源３２１は、第２のガス供給ライン３２２を介して、第１のガス供給ライン３１２に連結される。第３のガス供給源３３１は、第３のガス供給ライン３３２を介して、第１のガス供給ライン３１２に連結される。第２のガス供給ライン３２２には、流量調節部材３２３が設けられる。第３のガス供給ライン３３２には、流量調節部材３３３が設けられる。第２のガスは、不活性ガスである。例えば、第２のガスは、アルゴン（Ａｒ）である。第３のガスは、第２のガスと異なる種類の不活性ガスである。例えば、第３のガスは、ヘリウム（Ｈｅ）である。第２のガス及び第３のガスのいずれか１つ以上と第１のガスの組み合わせによって、第１の処理ガスが定義される。又は、第１のガスは、単独で第１の処理ガスと定義される。第１の処理ガスは、前記実施例の他にも、更なるガスが混合した混合ガスである。
【0055】
加熱部材３１５は、第１のガス供給ライン３１２に提供される。加熱部材３１５は、第１の処理ガスを加熱する。加熱部材３１５は、制御ユニット９００により、その動作が制御され、制御ユニット９００は、加熱部材３１５が第１の処理ガスの熱分解直前の温度まで第１の処理ガスを加熱するように、加熱部材３１５を制御する。第１の処理ガスの熱分解直前の温度とは、第１の処理ガスの種類と供給ラインの圧力のような第１の処理ガスが加熱される雰囲気によって異なるが、熱分解温度（より詳しくは、熱分解が活発に起き始める温度）と十分な温度間隔（例えば、熱分解温度よりも約２０～１００℃が及ばない範囲の温度間隔）を有する温度である。一実施例において、加熱部材３１５が提供される第１のガス供給ライン３１２の圧力を読み込んで、第１の処理ガスの熱分解温度を計算し、その値と十分な温度間隔を有するように、第１の処理ガスを加熱する。例えば、第１の処理ガスがＮＦ３であると、熱分解温度が６００℃であるので、加熱部材３１５を制御して、第１の処理ガスを、５００～５８０℃まで加熱する。加熱部材３１５は、第１のガス供給ライン３１２において、第２のガス供給ライン３２２又は第３のガス供給ライン３３２が連結される上流又は下流に提供される。図面では、第１のガス供給ライン３１２において、第２のガス供給ライン３２２又は第３のガス供給ライン３３２が連結される上流に、加熱部材３１５が提供されることを実施例として示す。
【0056】
本発明の一実施例によると、乾式洗浄のような基板処理にプラズマを用いることにおいて、熱分解直前の水準に加熱された第１の処理ガスを励起することで、ラジカル生成に必要なプラズマエネルギーを縮小することができるので、プラズマ源をなす構成（例えば、電極、シャワーヘッド、絶縁体など）で発生するパーティクルを抑制し、プラズマ源をなす構成の寿命を延ばして、交替周期を延長すると共に、電界又は電磁気界プラズマ源でプラズマを発生することで、プラズマの生成とその抑制を速い速度で制御して、精度よい工程の実行が可能である。
【0057】
一方、本発明の変形した実施例では、第１のガス供給ライン３１２に加熱部材３１５を提供していない。
【0058】
上部電極５３０には、高周波電源６１０が連結される。高周波電源６１０は、上部電極５３０に高周波電力を与える。高周波電源６１０と上部電極５３０の間には、インピーダンス整合器６２０が設けられる。
【0059】
上部電極５３０とイオン遮断部５４０の間に発生した電磁場は、プラズマ発生空間５３５の内部に提供される加熱された第１の処理ガスをプラズマ状態に励起させる。プラズマ発生空間５３５に流入した加熱された第１の処理ガスは、プラズマ状態に転移される。第１の処理ガスは、プラズマ状態に転移されることにつれ、イオン、電子、ラジカルに分解される。生成されたラジカル成分は、イオン遮断部５４０を通して、内部空間１０２に移動する。
【0060】
イオン遮断部５４０は、プラズマ発生空間５３５と内部空間１０２の間に設けられ、プラズマ発生空間５３５と内部空間１０２の境界をなす。すなわち、イオン遮断部５４０は、プラズマ室５００と工程室１００の間に設けられる。イオン遮断部５４０は、導電性物質からなる。イオン遮断部５４０は、板状からなる。例えば、イオン遮断部５４０は、円板状を有する。イオン遮断部５４０には、多数の貫通孔５４１が形成される。貫通孔５４１は、イオン遮断部５４０の上下方向を横切って形成される。イオン遮断部５４０は、接地される。イオン遮断部５４０が接地されることにつれ、イオン遮断部５４０を貫通して通すプラズマ成分のうち、イオンと電子が吸収される。すなわち、イオン遮断部５４０は、イオンの通過をブロックするイオン遮断部として機能する。イオン遮断部５４０は、接地されることにつれ、プラズマ成分のうち、ラジカルのみを通過させる。
【0061】
工程室１００の内部空間１０２には、第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給ユニット４００が連結される。第２の処理ガス供給ユニット４００は、第４のガス供給源４５１と、第４のガス供給ライン４５２とを含む。第４のガス供給ライン４５２には、流量調節部材４５３、４５４が設けられる。第４のガス供給源４５１は、第４のガスを貯蔵する。第４のガスは、窒素又は水素含有ガスである。一実施例において、第４のガスは、ＮＨ３である。第４のガス供給ライン４５２は、第４のガス供給源４５１と工程室１００の間を連結する流体通路として機能する。第４のガス供給ライン４５２は、第４のガス供給源４５１に貯蔵された第４のガスを、工程室１００の内部空間１０２に供給する。第２の処理ガス供給ユニット４００は、第４のガスと混合するガスを更に供給するために、第４のガスと異なる第５のガスを供給する第５のガス供給源４６１を更に含む。第５のガス供給源４６１は、第５のガス供給ライン４６２を介して、第４のガス供給源４５１に連結される。第５のガス供給ライン４６２には、流量調節部材４６３が設けられる。第５のガスは、窒素又は水素含有ガスである。例えば、第５のガスは、Ｈ２である。第４のガス及び第５のガスの組み合わせにより、第２の処理ガスが定義される。又は、第４のガスは、単独で第２の処理ガスと定義される。第２の処理ガスは、提示された実施例の他にも、更なるガスが混合した混合ガスである。
【0062】
内部空間１０２に流入した第２の処理ガスは、第１の処理ガスから発生したプラズマと反応して、反応ガスを生成する。より詳しくは、プラズマ発生空間５３５において、第１の処理ガスから発生したプラズマのうち、イオン遮断部５４０を通したラジカルと第２の処理ガスが反応して、内部空間１０２で反応ガスを生成する。一例として、第１の処理ガスから発生したプラズマのうち、ラジカルは、フッ素ラジカル（Ｆ＊）であり、第２の処理ガスは、ＮＨ３とＨ２の混合ガスであり、反応ガスは、ＮＨ４ＦＨＦ（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）である。反応ガスは、基板上のシリコン酸化膜を除去する。
【0063】
排気バッフル７０４は、工程室１００の内部空間１０２である処理空間において、プラズマを領域別に均一に排気させる。排気バッフル７０４は、処理工間において、工程室１００の内側壁と基板支持ユニット２００の間に位置する。排気バッフル７０４は、環状のリング形状である。排気バッフル７０４には、複数の貫通孔７０２が形成される。貫通孔７０２は、上下方向に向かっている。貫通孔７０２は、排気バッフル７０４の円周方向に沿って配列される。貫通孔７０２は、スリット形状を有し、排気バッフル７０４の半径方向に向かう長手方向を有する。工程室１００の排気バッフル７０４の下流には、処理副産物を排気させる排気ポンプ７２０とポンプライン７１０を含むポンプユニット７００が設けられる。排気ポンプ７２０は、工程室１００内部に真空圧を供する。工程の実行中に発生する処理副産物、及び工程室１００内に留まる処理ガス又は反応ガスは、真空圧により、工程室１００の外に排出される。開閉弁（図示せず）は、排気ポンプ７２０より提供される排気圧を調節する。開閉弁は、排気ポートを開閉する。開閉弁は、開放位置と遮断位置に移動可能である。ここで、開放位置は、開閉弁により、排気ポートが開く位置であり、遮断位置は、開閉弁により、排気ポートが遮られる位置である。開閉弁のバルブは、制御ユニット９００により、開度が調節される。
【0064】
図４を参照して、本発明の第１の実施例による基板処理装置の動作状態を説明する。第１の処理ガス１０は、プラズマ発生空間５３５に均一に供給され、プラズマ発生空間５３５において、第１の処理ガス１０は、プラズマ（Ｐ）状態に励起される。プラズマ（Ｐ）の成分のうち、イオンと電子は、接地されたイオン遮断部５４０により吸収され、ラジカル３０は、貫通孔５４１を通して、工程室１００の内部空間１０２に流入される。流入したラジカル３０は、内部空間１０２に供給された第２の処理ガス２０と反応して、反応ガス４０（Ｒ）を形成し、反応ガス４０は、基板（Ｗ）を処理する。
【0065】
図５は、本発明の実施例による基板処理装置において、制御ユニットに連結された制御構成を示す図である。
【0066】
図５に示しているように、制御ユニット９００は、第１の処理ガス供給ユニット３００、第２の処理ガス供給ユニット４００、プラズマ源ユニット６００、及びポンプユニット７００の少なくともいずれか１つを制御する。具体的に、制御ユニット９００は、第１の処理ガス供給ユニット３００を構成する流量調節部材３１３、３１４、流量調節部材３２３、流量調節部材３３３、及び加熱部材３１５の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、第１の処理ガスのガス供給を制御することができる。制御ユニット９００は、第２の処理ガス供給ユニット４００を構成する流量調節部材４５３、４５４、及び流量調節部材４６３の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、第２の処理ガスのガス供給を制御することができる。制御ユニット９００は、プラズマ源ユニット６００を構成する高周波電源６１０及びインピーダンス整合器６２０の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、プラズマ源ユニットの電源印加を制御することができる。制御ユニット９００は、ポンプユニット７００を構成する排気ポンプ７２０及び開閉弁（図示せず）の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、工程室１００内の圧力を制御することができる。
【0067】
本発明の実施例による基板処理装置は、図１及び図２で説明した基板処理方法を行うために、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスのガス供給を制御するか、前記プラズマ源ユニットの電源印加を制御する制御信号を出力する制御ユニット９００を含む。
【0068】
例えば、前記基板が前記内部空間において、第１の処理ガスのプラズマを構成するラジカルと、第２の処理ガスが混合した反応ガスに露出する基板処理ステップを含む単位サイクルが少なくとも１回以上行われるように、さらには、図１に示している単位サイクルが少なくとも１回以上行われるように、より具体的には、前記基板が、第１の薄膜と、前記反応ガスに対する反応性が前記第１の薄膜よりも相対的に低い第２の薄膜とを含む場合、前記単位サイクル内の前記基板処理ステップは、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間の間だけ行うように、制御ユニット９００は、ｉ）第１の処理ガス供給ユニット３００を構成する流量調節部材３１３、３１４、流量調節部材３２３、流量調節部材３３３、及び加熱部材３１５の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、第１の処理ガスのガス供給を制御することができ、ｉｉ）第２の処理ガス供給ユニット４００を構成する流量調節部材４５３、４５４、及び流量調節部材４６３の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、第２の処理ガスのガス供給を制御することができ、ｉｉｉ）プラズマ源ユニット６００を構成する高周波電源６１０及びインピーダンス整合器６２０の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、プラズマ源ユニットの電源印加を制御することができる。
【0069】
さらには、制御ユニット９００は、上述した基板処理方法を行うことにおいて、前記基板処理ステップにおいて、前記工程室内の圧力よりも、前記基板処理ステップの後、前記基板が前記ラジカル及び前記第２の処理ガスに露出しないステップにおける前記工程室内の圧力が相対的に低いように、ポンプユニット７００を構成する排気ポンプ７２０及び開閉弁（図示せず）の少なくともいずれか１つを制御する制御信号を出力することで、工程室１００内の圧力を制御することができる。
【0070】
【0071】
以下、第２の実施例において、第１の実施例と異なる構成を説明し、第１の実施例と同じ構成は、その説明を省略する。第１の実施例と同じ構成は、同一の図面符号を付している。
【0072】
図６及び図７に示しているように、本発明の第２の実施例による基板処理装置１０００Ｂは、工程室１００と、支持ユニット２００と、第１の処理ガス供給ユニット３００と、第２の処理ガス供給ユニット４００と、プラズマ源ユニット６００と、ポンプユニット７００とを含み、第１の実施例と異なり、シャワーヘッド１５０を更に含む。
【0073】
シャワーヘッド１５０は、板状を有する。例えば、シャワーヘッド１５０は、円板状を有する。シャワーヘッド１５０は、イオン遮断部５４０の下方に、イオン遮断部５４０と対向して配置される。シャワーヘッド１５０は、工程室１００内の内部空間１０２を、ラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間１０３と、基板を処理する処理空間１０４とに区分して分けることができる。シャワーヘッド１５０は、前記反応ガス発生空間１０３から処理空間１０４に前記反応ガスが流動する複数の分配孔１５１を形成する。
【0074】
シャワーヘッド１５０とイオン遮断部５４０の間には、反応ガス発生空間１０３が形成される。プラズマ発生空間５３５と反応ガス発生空間１０３の側面には、絶縁体からなる側壁リング５８０が設けられる。上部電極５３０とイオン遮断部５４０と側壁リング５８０は互いに組み合わせて、内部にプラズマ発生空間５３５を形成するプラズマ室５００をなし、イオン遮断部５４０とシャワーヘッド１５０と側壁リング５８０は互いに組み合わせて、反応ガス生成室をなす。
【0075】
第２の処理ガス供給ユニット４００は、第２の処理ガスを反応ガス発生空間１０３に供給する。反応ガス発生空間１０３において、第１の処理ガスから生成されたラジカルと第２の処理ガスが反応して、反応ガスが生成される。一実施例において、第１の処理ガスから生成されたプラズマのうち、イオン遮断部５４０を通したラジカルと第２の処理ガスが反応ガス発生空間１０３で反応して、反応ガスとして生成される。
【0076】
シャワーヘッド１５０は、その底面が処理空間１０４に露出する。シャワーヘッド１５０には、複数の分配孔１５１が形成される。それぞれの分配孔１５１は、シャワーヘッド１５０の上下方向を貫通して形成される。反応ガスは、分配孔１５１を介して、処理空間１０４に供給される。例えば、シャワーヘッド１５０は、導電性材質からなり、接地して提供される。シャワーヘッド１５０は、反応ガスを処理空間１０４に吐出する。シャワーヘッド１５０は、支持ユニット２００の上部に配置される。シャワーヘッド１５０は、誘電板２１０と対向して配置される。シャワーヘッド１５０を通した反応ガスは、処理空間１０４に均一に供給されて、基板を処理する。
【0077】
本発明の第２の実施例による基板処理装置１０００Ｂにおいて、制御ユニット９００に連結された制御構成は、図５で説明した内容と同一である。
【0078】
本発明の第２の実施例による基板処理装置１０００Ｂは、第１の実施例による基板処理装置１０００Ａとは異なり、工程室１００内の内部空間１０２を、ラジカルと第２の処理ガスが混合した反応ガスを生成する反応ガス発生空間１０３と、基板を処理する処理空間１０４とに区画するので、基板を処理する処理空間１０４内で、反応ガスの均一度が改善する効果を期待することができる。
【0079】
【0080】
以下、第３の実施例において、第１の実施例又は第２の実施例と異なる構成を説明し、第１の実施例又は第２の実施例と同じ構成は、その説明を省略する。第１の実施例及び第２の実施例と同じ構成は、同一の図面符号を付している。
【0081】
本発明の第１の実施例及び第２の実施例による基板処理装置においては、工程室１００とプラズマ室５００は、イオン遮断部５４０を挟んで、互いに当接して一体に構成されることに対して、第３の実施例による基板処理装置では、プラズマ室５００は、工程室１００と離隔して配置されたリモートプラズマ室であることを特徴とする。
【0082】
図８及び図９に示しているように、工程室１００と離隔して工程室１００の上部に配置されるプラズマ室５００には、プラズマ源ユニット６００と第１の処理ガス供給ユニット３００が連結される。プラズマ源ユニット６００は、プラズマ室５００に供給された第１の処理ガスをプラズマ状態に励起するように電源を与える。プラズマ室５００は、第１の処理ガスのプラズマ発生空間５３５を提供する。プラズマ室５００で生成されたプラズマ（Ｐ）は、連結パイプ５３６を介して、イオン遮断部５４０に流動する。第２の処理ガス供給ユニット４００は、第２の処理ガスを、反応ガス発生空間１０３に供給する。反応ガス発生空間１０３において、第１の処理ガスから生成されたラジカルと第２の処理ガスが反応して、反応ガス（Ｒ）が生成される。一実施例において、第１の処理ガスから生成されたプラズマのうち、イオン遮断部５４０を通したラジカルと第２の処理ガスが反応ガス発生空間１０３で反応して、反応ガス（Ｒ）として生成される。
【0083】
シャワーヘッド１５０は、その底面が処理空間１０４に露出する。シャワーヘッド１５０には、複数の分配孔１５１が形成される。それぞれの分配孔１５１は、シャワーヘッド１５０の上下方向を貫通して形成される。反応ガスは、分配孔１５１を介して、処理空間１０４に供給される。例えば、シャワーヘッド１５０は、導電性材質からなり、接地して提供される。シャワーヘッド１５０は、反応ガスを処理空間１０４に吐出する。シャワーヘッド１５０は、支持ユニット２００の上部に配置される。シャワーヘッド１５０は、誘電板２１０と対向して配置される。シャワーヘッド１５０を通した反応ガスは、処理空間１０４に均一に供給されて、基板を処理する。
【0084】
本発明の第３の実施例による基板処理装置１０００Ｃにおいて、制御ユニット９００に連結された制御構成は、図５で説明した内容と同一である。
【0085】
本発明の第３の実施例による基板処理装置１０００Ｃは、第１の実施例及び第２の実施例による基板処理装置１０００Ａ、１０００Ｂとは異なり、プラズマ室５００が工程室１００と離隔して配置されたリモートプラズマ室であるので、プラズマ源をなす構成（例えば、電極、シャワーヘッド、絶縁体など）で発生するパーティクルによる基板の汚れを抑制し、工程室をなす構成の寿命を延ばして、交替周期を延長することができる。
【0086】
図１０は、本発明の実験例による基板処理方法において、基板処理ステップの工程時間による酸化膜と窒化膜のエッチング選択比を示すグラフである。
【0087】
図１０の左側は、本発明の第２の実施例による基板処理装置１０００Ｂを用いて、本発明の実施例による基板処理方法を適用した場合であって、基板処理ステップの工程時間による酸化膜と窒化膜のエッチング選択比を表している。具体的に、図１で説明した基板処理ステップ（Ｓ２２）の工程時間（図２のｔ３～ｔ４）を５秒適用して、単位サイクル（Ｓ２０）を繰返し実行した場合、酸化膜のエッチング量は、２３．３４Åであり、窒化膜のエッチング量は、０．０１２Åであることが分かる。
【0088】
これに対して、図１０の右側は、本発明の比較例による基板処理方法において、基板処理ステップの工程時間による酸化膜と窒化膜のエッチング選択比を表している。具体的に、図１で説明した基板処理ステップ（Ｓ２２）の工程時間（図２のｔ３～ｔ４）を１０秒適用して、単位サイクル（Ｓ２０）を繰返し実行した場合、酸化膜のエッチング量は、９２．１Åであり、窒化膜のエッチング量は、２９．５Åであることが分かる。
【0089】
すなわち、本発明の比較例による基板処理方法では、酸化膜と窒化膜のエッチング選択比が約３．１であることに対して、本発明の実施例による基板処理方法では、酸化膜と窒化膜のエッチング選択比が約１９４５であって、顕著に改善していることが確認できる。
【0090】
本発明の実施例による基板処理方法では、前記単位サイクル（Ｓ２０）において、前記基板処理ステップ（Ｓ２２）は、前記反応ガスが、前記第１の薄膜と反応し、前記第２の薄膜と実質的に反応する前の工程区間（図２のｔ３～ｔ４区間）の間だけ行い、この場合、前記反応ガスは、第２の薄膜とは反応が起きず、第１の薄膜に対してのみ反応が起きることになるので、第１の薄膜と第２の薄膜との工程選択比が高くなることが分かる。
【0091】
すなわち、本発明の実施例による基板処理方法では、前記反応ガスが第１の薄膜と第２の薄膜が反応する時間差を用いて、基板処理工程を行い、第２の薄膜が反応する前に前記反応ガスの生成過程を止める動作を繰り返すことで、第１の薄膜と第２の薄膜のいずれか１つの薄膜を選択的に特定の厚さだけ処理できることが理解される。
【0092】
前述した本発明の一実施例による基板処理方法と基板処理装置はそれぞれ、基板エッチング方法と基板エッチング装置に適用可能である。
【0093】
本発明は、図面に示している実施例を参考として説明しているが、これは、例示に過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等な他の実施例が可能であるが理解するだろう。そこで、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により決められるべきである。
【符号の説明】
【0094】
１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ： 基板処理装置
１００： 工程室
２００： 支持ユニット
３００： 第１の処理ガス供給ユニット
４００： 第２の処理ガス供給ユニット
５００： プラズマ室
６００： プラズマ源ユニット
７００： ポンプユニット
９００： 制御ユニット
１００： 工程室
２００： 支持ユニット
３００： 第１の処理ガス供給ユニット
４００： 第２の処理ガス供給ユニット
５００： プラズマ室
６００： プラズマ源ユニット
７００： ポンプユニット
９００： 制御ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
