(57)【要約】  本発明は、シリコン基板に形成された酸化物又は窒化物を除去するドライ洗浄方法であって、チャンバーの内部に配置された状態で加熱されたシリコン基板に前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化させる反応生成物の生成段階と、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが形成されたシリコン基板に加熱された熱伝達ガスを供給して、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物の除去段階とを含む。本発明によれば、基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するために、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行うことができ、生産性とハードウェア安定性を改善することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に形成された酸化物又は窒化物を除去するドライ洗浄方法であって、
チャンバーの内部に配置されたシリコン基板に前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化させる反応生成物の生成段階と；
前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが形成されたシリコン基板に加熱された熱伝達ガスを供給して、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物の除去段階と；を含む、ドライ洗浄方法。
【請求項２】
前記熱伝達ガスは、少なくともＨ２Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項３】
前記熱伝達ガスの加熱温度は、２００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項４】
前記反応生成物の生成段階は、
前記シリコン基板を前記チャンバーの内部のチャック（ｃｈｕｃｋ）に配置する段階と；
少なくともＮＦ３を含む第１反応ガスをプラズマ処理して、前記シリコン基板に供給する段階と；
少なくともＮＨ３を含む第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、前記シリコン基板に供給する段階と；を含むことを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項５】
前記第２反応ガスは、加熱された状態で供給され、
前記第２反応ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項４に記載のドライ洗浄方法。
【請求項６】
前記反応生成物の除去段階では、
前記チャンバーに備えられたシャワーヘッドを介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立的な経路を介してＮ２又はＡｒを含むガスを供給することを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項７】
前記チャックの温度は、常温〜１００℃に制御されることを特徴とする請求項４に記載のドライ洗浄方法。
【請求項８】
前記シャワーヘッドの加熱温度は、１００℃〜２００℃であることを特徴とする請求項６に記載のドライ洗浄方法。
【請求項９】
前記チャンバーの内部壁面の加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項１０】
前記反応生成物の生成段階及び前記反応生成物の除去段階は、一つのチャンバーでインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式で連続的に行われることを特徴とする請求項１に記載のドライ洗浄方法。
【請求項１１】
シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するドライ洗浄装置であって、
チャンバーの内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板が配置されるチャック（ｃｈｕｃｋ）と；
前記チャックを加熱するチャック加熱部と；
プラズマ発生のためのＲＦ電源が印加され、第１ガス供給路が備えられたＲＦ電極と；
前記ＲＦ電源の接地端に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いて前記ＲＦ電極から離隔しており、第２ガス供給路及び前記第２ガス供給路と物理的に区分された第３ガス供給路が備えられたシャワーヘッドと；
前記シャワーヘッドに供給されるガスを加熱するガス加熱部と；を含み、
前記シリコン基板は、前記チャック加熱部により加熱されるチャックの加熱温度に対応して加熱され、
前記第１ガス供給路を通過した少なくともＮＦ３を含む第１反応ガスが前記ＲＦ電源によりプラズマ処理されて、前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給され、少なくともＮＨ３を含む第２反応ガスが前記第３ガス供給路を介してプラズマ処理されない状態で前記シリコン基板に供給されて、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化し、
前記ガス加熱部により加熱された熱伝達カスが前記第３ガス供給路を介して前記シリコン基板に噴射されて、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される、ドライ洗浄装置。
【請求項１２】
前記熱伝達ガスは、少なくともＨ２Ｏを含むことを特徴とする請求項１１に記載のドライ洗浄装置。
【請求項１３】
前記熱伝達ガスの加熱温度は、２００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項１１に記載のドライ洗浄装置。
【請求項１４】
前記第２反応ガスは、加熱された状態で供給され、
前記第２反応ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項１１に記載のドライ洗浄装置。
【請求項１５】
前記シャワーヘッドの第３ガス供給路を介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立して、前記第１ガス供給路と前記第２ガス供給路を介してＮ２又はＡｒを含むガスが供給されることを特徴とする請求項１１に記載のドライ洗浄装置。
【請求項１６】
前記チャックの温度は、常温〜１００℃に制御されることを特徴とする請求項１１に記載のドライ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インシチュードライ洗浄方法及び装置に関する。より具体的に、本発明は、基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するために、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行うことができ、生産性とハードウェア安定性を改善できるインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）ドライ洗浄方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置回路が次第に高集積化及び高微細化されるに伴い、ポリシリコン、シリコン酸化物、そして窒化物など異種パターン間に高い選択比の特性を示すエッチング及び洗浄技術が要求されている。
【０００３】
一般的に、ウェットエッチング技術は、パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）除去特性に優れているが、高縦横比（Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ）パターンにおける表面張力による洗浄能力の低下及び原子レベル（ａｔｏｍｉｃ  ｌｅｖｅｌ）の微細エッチングのための選択比の制御が難しいという問題を有している。また、ドライエッチング技術は、ウェハーに入射するイオン衝撃（Ｉｏｎ  Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）に起因して、エッチング後にウェハーの表面に損傷層（Ｄａｍａｇｅ  ｌａｙｅｒ）が生成されるので、これを除去するための後続工程が必要であるという問題がある。
【０００４】
最近になって、このような問題点を解決する代替技術として、ガス反応又はラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）反応によりシリコン酸化物又は窒化物をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）固体層に変化させ、このように生成されたヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層を加熱して除去するドライ洗浄技術が導入された。
【０００５】
しかしながら、ドライ洗浄技術は、他の技術に比べて除去速度が低くて、一定の厚さ以上の薄膜を除去する場合には、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成する反応段階と、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する熱処理段階を反復進行しなければならないが、これによって、既存のウェット及びドライエッチングに比べて生産性が顕著に劣るという問題点がある。
【０００６】
図１は、従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術を説明するための図である。
【０００７】
図１を参照すると、従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術は、反応チャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させた後、基板を熱処理チャンバーに移送して１２０度以上加熱されたチャックに配置することによって、チャックから基板への熱伝導を利用して温度でヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを蒸発させて除去する技術であって、この技術によれば、一定の厚さ以上の酸化物又は窒化物を除去するための反復進行時に移送装置のボトルネック（ｂｏｔｔｌｅ  ｎｅｃｋ）現象が発生して、生産性が低下するという問題点がある。
【０００８】
図２は、従来のＩｎ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術を説明するための図である。
【０００９】
図２を参照すると、従来のＩｎ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術は、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させる反応とヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する熱処理を同時に進める技術であって、従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式よりボトルネック問題は改善されるが、熱処理のためにチャックを加熱されたシャワーヘッドに近接させる過程を行わなければならないので、チャックを含む下部モジュールの重量によるムービング（ｍｏｖｉｎｇ）速度の制限と反復進行による故障などに起因して時間当たり生産台数（Ｕｎｉｔ  Ｐｅｒ  Ｈｏｕｒ，ＵＰＨ）、平均故障間隔（Ｍｅａｎ  Ｔｉｍｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｆａｉｌｕｒｅ，ＭＴＢＦ）を含んで全般的な生産性が低下するという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許公開第１０〜２００９−００７１３６８号公報（公開日：２００９年０７月０１日、名称：基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体）
【特許文献２】韓国特許登録第１０〜０７８４６６１号公報（登録日：２００７年１２月０５日、名称：半導体素子の製造方法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するために、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行うことができ、生産性とハードウェア安定性を改善できるインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）ドライ洗浄方法及び装置を提供することを技術的課題とする。
【００１２】
具体的に、本発明は、チャックを固定した状態でシャワーヘッドを介して加熱された熱伝達ガスをシリコン基板に直接噴射してヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを気化させて除去することによって、工程速度を高め、故障発生率を減らして、従来技術の生産性低下及びハードウェア不安定性を改善できるインシチュードライ洗浄方法及び装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような技術的課題を解決するための本発明は、シリコン基板に形成された酸化物又は窒化物を除去するドライ洗浄方法であって、チャンバーの内部に配置されたシリコン基板に前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化させる反応生成物の生成段階と、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが形成されたシリコン基板に加熱された熱伝達ガスを供給して、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物除去段階とを含む。
【００１４】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記熱伝達ガスは、少なくともＨ２Ｏを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記熱伝達ガスの加熱温度は、２００℃〜１０００℃であることを特徴とする。
【００１６】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記反応生成物の生成段階は、前記シリコン基板を前記チャンバーの内部のチャック（ｃｈｕｃｋ）に配置する段階と、少なくともＮＦ３を含む第１反応ガスをプラズマ処理して、前記シリコン基板に供給する段階と、少なくともＮＨ３を含む第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、前記シリコン基板に供給する段階とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記第２反応ガスは、加熱された状態で供給され、前記第２反応ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記反応生成物の除去段階では、前記チャンバーに備えられたシャワーヘッドを介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立的な経路を介してＮ２又はＡｒを含むガスを供給することを特徴とする。
【００１９】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記チャックの温度は、常温〜１００℃に制御されることを特徴とする。
【００２０】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記シャワーヘッドの加熱温度は、１００℃〜２００℃であることを特徴とする。
【００２１】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記チャンバーの内部壁面の加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする。
【００２２】
本発明によるドライ洗浄方法において、前記反応生成物の生成段階及び前記反応生成物の除去段階は、一つのチャンバーでインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式で連続的に行われることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するドライ洗浄装置であって、チャンバーの内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板が配置されるチャック（ｃｈｕｃｋ）と、前記チャックを加熱するチャック加熱部と、プラズマ発生のためのＲＦ電源が印加され、第１ガス供給路が備えられたＲＦ電極と、前記ＲＦ電源の接地端に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いて前記ＲＦ電極から離隔しており、第２ガス供給路及び前記第２ガス供給路と物理的に区分された第３ガス供給路が備えられたシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに供給されるガスを加熱するガス加熱部とを含み、前記シリコン基板は、前記チャック加熱部により加熱されるチャックの加熱温度に対応して加熱され、前記第１ガス供給路を通過した少なくともＮＦ３を含む第１反応ガスが前記ＲＦ電源によりプラズマ処理されて、前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給され、少なくともＮＨ３を含む第２反応ガスが前記第３ガス供給路を介してプラズマ処理されない状態で前記シリコン基板に供給されて、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化し、前記ガス加熱部により加熱された熱伝達カスが前記第３ガス供給路を介して前記シリコン基板に噴射されて、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される。
【００２４】
本発明によるドライ洗浄装置において、前記熱伝達ガスは、少なくともＨ２Ｏを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明によるドライ洗浄装置において、前記熱伝達ガスの加熱温度は、２００℃〜１０００℃であることを特徴とする。
【００２６】
本発明によるドライ洗浄装置において、前記第２反応ガスは、加熱された状態で供給され、前記第２反応ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする。
【００２７】
本発明によるドライ洗浄装置において、前記シャワーヘッドの第３ガス供給路を介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立して、前記第１ガス供給路と前記第２ガス供給路を介してＮ２又はＡｒを含むガスが供給されることを特徴とする。
【００２８】
本発明によるドライ洗浄装置において、前記チャックの温度は、常温〜１００℃に制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するために、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行うことができ、生産性とハードウェア安定性を改善できるインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）ドライ洗浄方法及び装置が提供される効果がある。
【００３０】
具体的に、チャックを固定した状態でシャワーヘッドを介して加熱された熱伝達ガスをシリコン基板に直接噴射して、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを気化させて除去することによって、工程速度を高め、故障発生率を減らして、従来技術の生産性低下及びハードウェア不安定性を改善できるインシチュードライ洗浄方法及び装置が提供される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術を説明するための図である。
【図２】図２は、従来のＩｎ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例によるドライ洗浄装置を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法と装置の例示的な動作を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法と装置の例示的な動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書に開示されている本発明の概念による実施形態について特定の構造的又は機能的説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明するための目的で例示されたものであって、本発明の概念による実施形態は、多様な形態で実施され得、本明細書に説明された実施形態に限定されない。
【００３３】
本発明の概念による実施形態は、多様な変更を加えることができ、色々な形態を有することができるので、実施形態を図面に例示し、本明細書で詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明の概念による実施形態を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物、又は代替物を含む。
【００３４】
第１又は第２等の用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され得るが、前記構成要素は、前記用語により限定されるべきものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで、例えば本発明の概念による権利範囲から外れないまま、第１構成要素は、第２構成要素と命名され得、同様に、第２構成要素は、第１構成要素にも命名され得る。
【００３５】
任意の構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、又は「接続されて」いると言及された場合には、当該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てもよいが、中間にさらに他の構成要素が存在してもよいものと理解されなければならない。他方で、任意の構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、又は「直接接続されて」いると言及されたときには、中間にさらに他の構成要素が存在しないものと理解されなければならない。構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち「〜の間に」と「すぐに〜の間に」又は「〜に隣り合う」と「〜に直接隣り合う」等も、同様に解釈されなければならない。
【００３６】
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されるものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に相異に意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は、本明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分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ものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分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あらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
【００３７】
相異に定義されない限り、技術的又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、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同じ意味を示す。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解すべきであり、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味と解されない。
【００３８】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３９】
図３は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法を示す図であり、図４は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法が行われる装置の例示的な構成を示す図であり、図５及び図６は、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法の例示的な動作を説明するための図である。
【００４０】
図３〜図６を参照すると、本発明の一実施例によるドライ洗浄方法は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する方法であって、反応生成物の生成段階Ｓ１００と、反応生成物除去段階Ｓ３００とを含む。
【００４１】
反応生成物の生成段階Ｓ１００では、チャンバー１０の内部に配置されたシリコン基板４０にシリコン酸化物又はシリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して反応を誘導することによって、シリコン酸化物又はシリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化させる過程が行われる。すなわち、反応生成物の生成段階Ｓ１００が行われた後、シリコン基板４０の表面に存在したシリコン酸化物又はシリコン窒化物の全部又は一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層に置換される。
【００４２】
例えば、反応生成物の生成段階Ｓ１００は、段階Ｓ１１０、段階Ｓ１２０、段階Ｓ１３０、段階Ｓ１４０、段階Ｓ１５０を含んで構成され得る。
【００４３】
段階Ｓ１１０では、シリコン基板４０をチャンバー１０内部のチャック２０に配置する過程が行われる。例えば、シリコン基板４０は、図示しない移送装置によりチャンバー１０内部のチャック２０に移送されて配置され得る。また、シリコン基板４０は、常温又は加熱された状態であり得、このための構成としては、チャック加熱部３０を利用してシリコン基板４０が配置されるチャック２０が常温〜１００℃の温度を有するように制御することができる。シリコン基板４０は、チャック２０に接触した状態に配置されるので、チャック２０の加熱温度に対応する温度に加熱される。
【００４４】
段階Ｓ１２０では、第１反応ガスをプラズマ生成領域に注入する過程が行われる。例えば、第１反応ガスは、少なくともＮＦ３を含むことができ、より具体的には、ＮＦ３、Ｏ２、Ｈｅ、Ａｒを含むことができる。例えば、このような第１反応ガスは、チャンバー１０の上端からプラズマ生成領域に注入され得、このために、チャンバー１０の上部領域に配置されたＲＦ電極６０には、第１反応ガスの注入経路を提供する第１ガス供給路６２が備えられる。
【００４５】
段階Ｓ１３０では、ＲＦ電源５０を印加してプラズマ生成領域にプラズマを生成する過程が行われる。例えば、チャンバー１０の内部には、プラズマ生成領域を間に置いて上側にＲＦ電極６０が配置され、下側に後述するシャワーヘッド７０が配置され得、ＲＦ電源５０の正極は、ＲＦ電極６０に電気的に連結され、負極は、シャワーヘッド７０に電気的に連結され得る。ＲＦ電源５０が印加される場合、ＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に注入された第１反応ガスがプラズマ反応によりラジカル化されて、シャワーヘッド７０に備えられた第２ガス供給路７２を介してシリコン基板４０に供給される。
【００４６】
段階Ｓ１４０では、第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、シャワーヘッド７０に直接注入して、シリコン基板４０に供給する過程が行われる。例えば、プラズマ生成領域の下側に配置されるシャワーヘッド７０には、ラジカル化した第１反応ガスが通過する経路を提供する第２ガス供給路７２の以外に、さらに、第２反応ガス及び後述する熱伝達ガスが注入される通路を提供する第３ガス供給路７４が備えられ、第２ガス供給路７２と第３ガス供給路７４は、物理的に区分される経路を有するように構成され得る。例えば、第２反応ガスは、少なくともＮＨ３を含むことができ、より具体的には、ＮＨ３、Ｈ２を含むことができる。
【００４７】
例えば、第２反応ガスは、１００℃〜１０００℃の温度に加熱された状態で供給されるように構成され得る。このように構成する理由を説明すれば、次の通りである。一般的に、シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物の除去のために、ＮＦ３と不活性ガスをプラズマ反応領域に注入してフルオルラジカルを生成し、ＮＨ３又はＨ２ガスは、プラズマを経ることなく、シャワーヘッドを介してシリコン基板に供給する。この際、水素の活性化程度は、フルオルラジカルにより影響を受けることになるが、このような方法は、水素活性化の効率が低く、制御が難しいという問題を有している。図６に示されたように、本発明の一実施例は、プラズマ処理されずに注入されるＮＨ３又はＨ２のような第２反応ガスの温度を制御することによって、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層の生成に必要な水素活性化の水準を向上させることができ、微細温度の可変を通した精密制御が可能になる。
【００４８】
段階Ｓ１５０では、プラズマ処理された第１反応ガスとプラズマ処理されない第２反応ガスが、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物と反応して、反応生成物としてヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成される過程が行われる。例えば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムは、固体層として生成され得、シリコン基板４０の表面に存在したシリコン酸化物又はシリコン窒化物の全部又は一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層に置換され得る。
【００４９】
シリコン基板４０にシリコン酸化物が形成されている場合を例にあげて、プラズマ処理されて供給される第１反応ガスに含有されたラジカル成分とプラズマ処理されずに供給される第２反応ガスのガス成分の反応によりシリコン酸化物がヘキサフルオロケイ酸アンモニウムに変化する過程を反応式で説明すると、次の通りである。
【００５０】
２ＮＨ４Ｆ（ｇ）＋４ＨＦ（ｇ）＋ＳｉＯ２＝（ＮＨ４）２ＳｉＦ６（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ
【００５１】
反応生成物の除去段階Ｓ３００では、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成されたシリコン基板４０に加熱された熱伝達ガスを供給して、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する過程が行われる。
【００５２】
例えば、熱伝達ガスは、少なくとも加熱されたＨ２Ｏを含むことができ、より具体的には、加熱されたＨ２Ｏ、Ｎ２を含むことができる。
【００５３】
このような熱伝達ガスの加熱温度は、２００℃〜１０００℃でありうる。熱伝達ガスの加熱温度をこのように構成すると、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを効果的に気化させて除去することができる。
【００５４】
例えば、反応生成物の除去段階Ｓ３００では、チャンバー１０に備えられたシャワーヘッド７０を介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立的な経路を介してＮ２又はＡｒを含むガスを供給することができる。
【００５５】
加熱された熱伝達ガスによりヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが気化して除去される過程を反応式で説明すると、次の通りである。
【００５６】
（ＮＨ４）２ＳｉＦ６（ｇ）＝ＳｉＦ４（ｇ）＋２ＮＨ３（ｇ）＋２ＨＦ（ｇ）
【００５７】
先立って、図１を参照して説明した従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術は、反応チャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させた後、基板を熱処理チャンバーに移送して１２０度以上に加熱されたチャックに配置することによって、チャックから基板への熱伝導を利用して温度でヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを蒸発させて除去する技術であって、この技術によれば、一定の厚さ以上の酸化物又は窒化物を除去するための反復進行時に移送装置のボトルネック（ｂｏｔｔｌｅ  ｎｅｃｋ）現象が発生して、生産性が低下するという問題点がある。
【００５８】
また、図２を参照して説明した従来のＩｎ−ｓｉｔｕ方式のドライ洗浄技術は、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させる反応とヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する熱処理を同時に進める技術であって、従来のＥｘ−ｓｉｔｕ方式よりボトルネック問題は改善されるが、熱処理のためにチャックを加熱されたシャワーヘッドに近接させる過程を行わなければならないので、チャックを含む下部モジュールの重量によるムービング（ｍｏｖｉｎｇ）速度の制限と反復進行による故障などに起因して時間当たり生産台数（Ｕｎｉｔ  Ｐｅｒ  Ｈｏｕｒ，ＵＰＨ）、平均故障間隔（Ｍｅａｎ  Ｔｉｍｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｆａｉｌｕｒｅ，ＭＴＢＦ）を含んで全般的な生産性が低下するという問題点がある。
【００５９】
しかしながら、本発明の一実施例によれば、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行い、チャックを固定した状態でシャワーヘッドを介して加熱された熱伝達ガスをシリコン基板に噴射してヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去するので、工程速度が速くなり、故障発生率が顕著に減少して、従来技術の生産性低下及びハードウェア不安定性を改善することができる。
【００６０】
例えば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する過程で、シリコン基板４０が接触配置されるチャック２０は、加熱された状態であり得、これによれば、シリコン基板４０は、チャック２０の加熱温度に対応する温度で加熱されるので、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムの除去効率を高めることができる。
【００６１】
例えば、シャワーヘッド７０の加熱温度は、１００℃〜２００℃であり得、チャンバー１０内部壁面の加熱温度は、８０℃〜１００℃でありうる。
【００６２】
先立って説明したことがあるが、本発明の一実施例に従って、反応生成物の生成段階Ｓ１００及び反応生成物の除去段階Ｓ３００は、一つのチャンバーでインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式で連続的に行われることができる。
【００６３】
図４は、本発明の一実施例によるドライ洗浄装置を示す図であり、図５及び図６は、本発明の一実施例によるドライ洗浄装置の例示的な動作を説明するための図である。
【００６４】
図４〜図６を参照すると、本発明の一実施例は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するドライ洗浄装置であって、チャンバー１０、チャック２０、チャック加熱部３０、ＲＦ電極６０、シャワーヘッド７０及びガス加熱部８０を含む。図４〜図６に示された構成要素以外にも、他の構成要素がドライ洗浄装置に含まれ得るが、本発明の特徴と関連性の低い構成要素は、図４〜図６で省略したことを明らかにする。また、本発明の一実施例によるドライ洗浄装置は、先立って詳細に説明したドライ洗浄方法を行う例示的な装置構成であって、方法に対する説明が装置にも適用され得ることを明らかにする。
【００６５】
チャンバー１０は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する全体工程が行われる空間を提供する。
【００６６】
チャック２０は、チャンバー１０の内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板４０が配置される構成要素である。
【００６７】
チャック加熱部３０は、チャック２０を加熱する構成要素である。
【００６８】
ＲＦ電極６０は、チャンバー１０内部の上部領域に配置されており、プラズマ発生のためのＲＦ電源５０が印加され、第１ガス供給路６２が備えられている。
【００６９】
シャワーヘッド７０は、ＲＦ電源５０の接地端に電気的に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いてＲＦ電極６０から離隔しており、第２ガス供給路７２及び第２ガス供給路７２と物理的に区分された第３ガス供給路７４が備えられている。シャワーヘッド７０は、ＲＦ電源５０の接地端に連結されて接地されているので、シリコン基板４０に注入されるイオン（Ｉｏｎ）成分は、最大限抑制しつつ、反応性ラジカル成分だけを通過させることができる。
【００７０】
ＲＦ電源５０が印加される場合、ＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に注入された第１反応ガスがプラズマ反応によりラジカル化して、シャワーヘッド７０に備えられた第２ガス供給路７２を介してシリコン基板４０に供給される。
【００７１】
ガス加熱部８０は、シャワーヘッド７０に供給されるガスを加熱する構成要素である。
【００７２】
本発明の一実施例によるドライ洗浄装置のこのような構成下で、シリコン基板４０は、チャック加熱部３０により加熱されるチャック２０の加熱温度に対応して加熱される。
【００７３】
また、第１ガス供給路６２を通過した少なくともＮＦ３を含む第１反応ガスがＲＦ電源５０によりプラズマ処理されて、第２ガス供給路７２を経てシリコン基板４０に供給され、少なくともＮＨ３を含む第２反応ガスが第３ガス供給路７４を介してプラズマ処理されない状態でシリコン基板４０に供給されて、シリコン酸化物又はシリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化する。
【００７４】
また、ガス加熱部８０により加熱された熱伝達ガスが第３ガス供給路７４を介してシリコン基板４０に噴射されて、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが気化して除去される。
【００７５】
例えば、シャワーヘッド７０の第３ガス供給路７４を介して供給される加熱された熱伝達ガスの供給経路とは独立して、第１ガス供給路６２と前記第２ガス供給路７２を介してプラズマ処理されないＮ２又はＡｒを含むガスが供給され得る。
【００７６】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去するために、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成させ除去する工程を行うことができ、生産性とハードウェア安定性を改善できるインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）ドライ洗浄方法及び装置が提供される効果がある。
【００７７】
具体的に、チャックを固定した状態でシャワーヘッドを介して加熱された熱伝達ガスをシリコン基板に直接噴射してヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを気化させて除去することによって、工程速度を高め、故障発生率を減らして、従来技術の生産性低下及びハードウェア不安定性を改善できるインシチュードライ洗浄方法及び装置が提供される効果がある。
【符号の説明】
【００７８】
１０  チャンバー
２０  チャック（ｃｈｕｃｋ）
３０  チャック加熱部
４０  シリコン基板
５０  ＲＦ電源
６０  ＲＦ電極
６２  第１ガス供給路
７０  シャワーヘッド
７２  第２ガス供給路
７４  第３ガス供給路
８０  ガス加熱部
Ｓ１００  反応生成物の生成段階
Ｓ２００  反応生成物の除去段階
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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