CN114107949A - 配备有自由基部的基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明作为基板处理装置可以包括：腔室，用于对基板进行处理；以及，自由基部，通过对所供应的第1气体进行处理而生成第2气体并将上述第2气体供应到上述腔室中。供应到腔室中的第2气体可以与在生成上述基板的沉积膜时所产生的工程副产物进行结合并从上述腔室与上述工程副产物一起排出。自由基部可以利用远程等离子体将上述第1气体处理成第2气体，第2气体可以是在等离子体环境下对上述第1气体进行离子化的气体或在等离子体环境下在上述第1气体中形成自由基的气体。第2气体可以通过与基板处理工程中投入到腔室中的其他工程气体独立的气体管路投入到上述腔室中。

Description

配备有自由基部的基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种利用自由基对基板进行处理的基板处理装置。
背景技术
作为半导体元件的膜形成技术，物理气相沉积(PVD，Physical VaporDeposition)以及化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)因为半导体元件的集成度的增加而在适用于制造纳米级超集成元件方面存在局限性。因为原子层沉积(ALD，Atomic Layer Deposition)可以在具有复杂形状的3维结构中沉积形成均匀度非诚出色的纳米级别的薄膜，因此作为制造纳米级半导体元件的必要技术而备受人们的瞩目。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在利用原子层沉积(ALD)方式在基板上沉积膜时有效地从腔室对所形成的原子膜成分之外的沉积副产物进行去除的基板处理装置。
本发明作为基板处理装置，可以包括：腔室，用于对基板进行处理；以及，自由基部，通过对所供应的第1气体进行处理而生成第2气体并将上述第2气体供应到上述腔室中。
供应到腔室中的第2气体可以与在生成上述基板的沉积膜时所产生的工程副产物进行结合并从上述腔室与上述工程副产物一起排出。
自由基部可以利用远程等离子体将上述第1气体处理成第2气体，第2气体可以是在等离子体环境下对上述第1气体进行离子化的气体或在等离子体环境下在上述第1气体中形成自由基的气体。
第2气体可以通过与基板处理工程中投入到腔室中的其他工程气体独立的气体管路投入到上述腔室中。
本发明可以通过独立的工程提供与在原子膜沉积工程之后所残留的工程副产物结合的第2气体。工程副产物可以是氯，第1气体可以是氢气，第2气体可以通过自由基部供应到腔室内部。
因为通过自由基部供应的第2气体是与其他工程气体独立地进行供应，因此可以减少高温所导致的沉积膜的损伤以及根据腔室内的加热方式的方向性所导致的损伤。
自由基部可以通过远程等离子体对第1气体进行加热。
在通过远程等离子体对氢气进行加热时，可以形成具有高密度的离子化度的氢自由基，而且可以确保优秀的各向同性。此外，因为是通过自由基部经由独立的管路向腔室供应第2气体，因此可以减少因为腔室内的电极而导致的污染。
借助于微波的氢的自由基化与其他方法相比可以具有高密度的离子化度，而且可以确保优秀的各向同性。此外，因为在膜的垂直方向等的方向性较低，因此即使是在形成极薄的超薄膜的情况下也可以减少对膜的损伤并借此均匀地形成膜。
可以将通过远程等离子体方式激励的氢自由基排出到排气口，并仅在必要的情况下打开阀门供应到腔室内部。在如上所述的情况下，可以使远程等离子体发生器持续工作并将通过远程等离子体激励的氢自由基稳定地供应到腔室内部。
附图说明
图1是对包括适用本发明的自由基部的基板处理装置进行图示的示意图。
图2是对图1中的自由基部的另一实施例进行图示的示意图。
图3是适用本发明的自由基部的截面图。
图4是对适用本发明的基板处理装置的工程周期进行图示的示意图。
图5是对图4的另一实施例进行图示的示意图。
图6是对图4的又一实施例进行图示的示意图。
图7是对适用本发明的气体反应粉末捕获部的一实施例进行图示的示意图。
符号说明
200：腔室，210：喷淋头，220：基板支撑台，240：排气口，242：排气压力调节部，250：收集器，300：自由基部，301：外壳，302：振荡部，303：透过孔，304：空间部，305：进气口，306：出气口，410：自由基管路，420：自由基分支管路，500：气体反应粉末捕获部，510：粉末捕获用外壳部，511：第1滑动插入部，512：第2滑动插入部，520：气体加热部，530：气体冷却部，531：第1气体冷却部，531a：第1粉末捕获用板，531b：第1冷却用管道，531c：第1粉末捕获用网筛，532：第2气体冷却部，532a：第2粉末捕获用板，532b：第2冷却用管道，532c：第2粉末捕获用网筛，533：第3气体冷却部，533a：第3粉末捕获用板，533b：第3冷却用管道，533c：第3粉末捕获用网筛，111、112、113、114、115：气体供应源，121、122、123、124、125：流量调节部，131、132、133、134、135、136、137：阀门，231、232、233、234：投入口，W：基板。
具体实施方式
适用本发明的基板处理装置可以是原子膜沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)装置。基板处理装置可以包括：腔室200，用于执行在基板W上沉积膜的工程；以及，自由基部300，用于向腔室200供应第2气体。
腔室200可以包括：支撑台220，用于对基板W进行支撑；以及，喷淋头210，用于将从基板处理装置供应的气体提供到腔室200内部空间。
可以为了原子膜沉积而提供源气体，而且可以提供与源气体发生化学反应的反应气体。可以通过使源气体与反应气体发生化学反应而形成所需要的原子膜层，而且为了将反应之后所残留的成分从腔室200通过排气口240排出，可以向腔室200投入净化气体。
可以从基板处理装置向腔室200内部投入源气体，源气体可以在基板W上沉积一层。为了防止不必要的源气体沉积在基板W上，可以将经过特定的时间之后将净化气体投入到腔室200中。因为净化气体与源气体或反应气体之间的化学反应水准应该较低，因此作为净化气体可以提供与其他化学物种的反应性较低的成分。
在通过投入净化气体降低腔室200内部的源气体浓度之后，可以将反应气体投入到腔室200中。所投入的反应气体可以与沉积在基板W上的源气体的沉积成分发生反应。源气体的原子膜可以被通过源气体与反应气体之间的化学反应而生成的成分替换。上述被替换的新的膜成分可以是需要沉积到基板W上的目标成分。在完成目标膜的沉积之后所剩余的在反应中使用之后残留的成分可以再次通过净化气体从腔室200中排出。
因此，形成1层沉积膜的1个周期可以包括源气体投入、第1净化气体投入、反应气体投入以及第2净化气体投入。通过如上所述的方式，可以在每1个周期沉积形成1层原子沉积膜，从而根据使用者所需要的厚度对沉积膜的厚度进行调节。
净化气体可以在1个周期内持续供应，或者在投入源气体的期间内暂时停止供应，或者在投入反应气体的期间内暂时停止供应，或者在投入源气体之后立即投入或在投入反应气体之后立即投入。在源气体之后所供应的第1净化气体以及在反应气体之后供应的第2净化气体可以是不同类型的气体。
作为一实施例，源气体可以是四氯化碳(TiCl4)，反应气体可以是氨(NH3)，净化气体可以是氮(N2、N3)，所需要的沉积膜可以是TiN沉积膜。在上述化学反应之后，可能会有残留成分存在。在上述化学反应之后所残留的成分可能是氯(Cl)。
因为在化学反应之后所残留的成分，可能会导致所沉积的膜的电导率的下降，而且可能会因为腐蚀腔室200内部的构成物而导致其耐久性的下降。腔室200可以包括沿着基板W的水平方向扩展构成的收集器250。因为在化学反应之后所残留的成分可能会导致用于在工程期间内供气体停留的收集器250以及用于对腔室200内部的气体进行排出的排气口240的腐蚀，因此可能需要快速地对其进行去除。
为了对从排气口240排出的排出气体的压力进行调节并使排出气体维持一定的压力，可以配备排气压力调节部242。
排气压力调节部242可以是公知的气体排出用调节器，也可以包括用于对压力进行调节的外部安全阀。
为了对在化学反应之后所残留的成分进行去除，可以提供第2气体。第2气体可以与在反应之后所残留的成分快速结合，并与在利用反应气体对基板W进行处理之后所投入的净化气体一起从腔室200内部进行去除。第1气体可以是氢气。
用于对在源气体与反应气体进行主反应之后所残留的成分进行处理的第2气体可以被添加到净化空气中一起供应，也可以通过添加与净化气体独立的工程进行供应。作为一实施例，在为了对氯进行去除而作为第1气体供应氢气的情况下，气体D可以是在净化气体中添加氢气的气体，或者可以在利用气体D的净化步骤之后再供应氢气。
在通过独立的工程提供第1气体的情况下，第1气体可以是例如气体E。在独立供应第2气体的情况下，可以通过第3投入口234将第2气体供应到腔室200中，而在与第3投入口234连接的气体管路中可以配备自由基部300。
参阅图3，自由基部300可以包括外壳301、振荡部302、透过孔303、空间部304、进气口305以及出气口306。
外壳的内部构成空间部304，在空间部304的入口以及出口上可以分别形成进气口304以及出气口306，振荡部302可以生成微波。
远程等离子体可以包括使用高频(RF)电源的电感耦合等离子体(inductivelycoupled plasma，ICP)或利用微波(microwave)的方式。
从振荡部302通过透过孔303到达空间部的微波可以在空间部304形成等离子体环境，而通过进气口305供应的第1气体可以在通过空间部304的等离子体环境的过程中转换成第2气体。
通过自由基部300供应的第2气体可以是氢汽油机，而第2气体可以通过远程等离子体方式得到加热。
被激励的氢等离子体可以与沉积膜的表面发生接触并因此导致各种缺陷的发生，从而增加了可能会导致设备性能下降的电迁移(electromigration)的抵抗性。
此外，通过使氢等离子体内的氢自由基与基板表面发生物理冲突，可以对在基板表面形成的包含氧气的污染层进行去除。
游离基或自由基(radical)是指非键不成对电子的独立存在的化学物种。在一般的分子中，通过由旋转方向相反的2个电子构成一个电子对而以稳定的状态存在，但是游离基具有非键活性电子，因此通常不稳定且具有较大的反应性。本发明的第1气体可以是氢气，而第2气体可以是氢自由基。即，第1气体可以是H2，而第2气体可以是H+。
作为将氢气激励成氢自由基的方法，可以有多种不同的方法存在。
例如，可以通过电感耦合等离子体(ICP，Inductively coupled plasma)方法或电容耦合等离子体(CCP，capacitive coupled plasma)方法、利用微波(Microwave)的等离子体化、利用射频(RF，Radio Frequency)的等离子体化，将氢气激励成氢等离子体。
但是，在通过电感耦合等离子体(ICP)、电容耦合等离子体(CCP)方式供应氢自由基的情况下，在沉积膜上可能会发生损伤并具有方向性，从而因为台阶覆盖性较差而可能难以实现均匀的膜处理。
在本发明中，可以通过远程等离子体将氢气激励成氢自由基。
借助于微波的氢的氢气的等离子体化与使用其他方式的例如借助于射频(RF)的等离子体化相比，可以具有高密度的离子化度，而且可以确保优秀的各向同性。因此，可以使氢自由基更加有效地与在反应之后所残留的成分例如氯(Cl)进行结合，而在接下来的净化步骤中，氢气可以与氯一起从腔室内部去除。
此外，因为在膜的垂直方向等的方向性较低，因此即使是在形成极薄的超薄膜的情况下也可以减少对膜的损伤并借此均匀地形成膜。
为了可以有效地对阻碍形成纯粹且均匀的沉积膜的杂质进行去除，可以向腔室中投入第2气体。第2气体可以与源气体、反应气体、净化气体的投入独立地进行投入，也可以通过与其他气体独立的加热方式进行投入。
氢气可以通过独立于腔室配备的自由基部，借助于微波被激励成氢自由基。借此，与电感耦合等离子体(ICP)、电容耦合等离子体(CCP)相比，不需要对气体进行过度加热，从而可以防止因此而导致的沉积膜的损伤等问题。
第2气体可以通过与源气体、反应气体、净化气体独立的远程等离子体进行自由基化并投入到腔室200的内部。在如上所述的情况下，即使是在腔室200内部没有电极的情况下也会发生放电，因此可以避免腔室200内部被电极污染。
借此，不需要在腔室200内部追加安装用于对因为电极而导致的异物进行去除的装置，从而简化腔室内部200内部的设计。而且，还可以减少异物对基板的影响。因为不需要为了在腔室200内部形成氢自由基而执行过度的加热过程，因此还可以减少因为高温而导致的沉积膜的损伤。
作为原子膜沉积(ALD)工程中的一种，等离子体增强型原子层沉积(PEALD，Plasmaenhanced ALD)可以利用等离子体激活反应气体并借此缩短核形成时间。
虽然可以实现具有优质的膜特性的沉积，但是因为等离子体的各向同性，可能会导致大小日益变小的元件的台阶覆盖性变差的问题。
而作为原子城沉积(ALD)工程中的另一种，热原子层沉积(Thermal ALD)可能会因为核生成时间极长且形成薄膜时的晶粒边界大小变大而导致膜特性下降的问题，但是其台阶覆盖性与等离子体增强型原子层沉积(PEALD)相比更加优秀。
因此，在通过原子层沉积(ALD)方式在基板上形成沉积膜的情况下，可以使用等离子体增强型原子层沉积(PEALD)方式或热等离子体(Thermal plasma)方式中的任一种。
通过将利用上述方式激励的第2气体借助于独立的微波进行等离子体化之后供应到腔室中，可以提升沉积膜的台阶覆盖率。
图2是对将第3投入口234配置在喷淋头210的同时还配置在收集器250、排气口240、气体反应粉末捕获部500中的至少一个的状态进行图示的示意图。
在原子层沉积(ALD)工程中，可能会因为基板W大小的增加而导致工程气体量的增加。
工程副产物的增加可能会在工程过程中对腔室200内的气体移动到排气口240的排气路径的通道流畅造成阻碍。
在原子层沉积(ALD)工程中，工程过程上的大量的气体可能会聚积在排气路径以及泵系统中，而这可能会导致泵系统的错误工作。
因为聚积在泵内部的如氧化物或金属粉末等工程副产物，可能会造成排气性能的下降并进而导致在工程进行过程中泵突然停止工作的工程系统的停机(shut-down)事故。
上述的事故是在工程的量产生产线上经常发生的事故，可能会导致工程进行过程中的大量基板W的损伤。为了防止如上所述的事故，可以在排气路径上配备用于对工程副产物进行捕获的收集器250。
收集器250可以通过安装在排气路径上而帮助顺利地对工程副产物进行排气，而且可以使得真空泵稳定工作并借此提升工程收率。
除了执行膜形成的主要工程的场所即腔室之外，相当于对工程副产物进行排出的路径的收集器250以及排气口240也可能会因为氯的残留而发生腐蚀现象。
第2气体可以通过不经由腔室的分支气体管路直接从自由基部投入到收集器250以及排气口240中。借此，可以在原子层沉积(ALD)工程过程中将氯完全排出到外部。
通过自由基部300排出的第1气体或第2气体可以通过自由基管路410供应到腔室200中。在自由基管路410中，可以配备用于对供应到腔室200中的第2气体的供应压力进行调节的第6阀门136。
通过第6阀门136对压力进行调节的第2气体可以通过第3投入口233供应到腔室200中并通过喷淋头210喷射到基板W上。
此外，还可以追加配备用于将在自由基部300中生成的第2气体供应到排气口240、收集器250、气体反应粉末捕获部500中的至少一个的自由基分支管路420。
气体反应粉末捕获部500可以起到根据腔室200内部的未反应物质的温度变化以粉末(Powder)形态进行过滤的作用。气体反应粉末捕获部500可以在排气口240的一部分形成。
自由基分支管路420的一端部可以配置在位于自由基管路410上的第6阀门136与自由基部300之间。
在自由基分支管路420通过第4投入口234向排气口240投入第2气体的情况下，自由基分支管路420的另一端部可以配置在排气口上的排气压力调节部242的下游一侧。
借此，可以避免被投入到自由基分支管路420的另一端部的气体对通过排气压力调节部242调节的腔室200的排气压力造成影响。
在自由基分支管路420上可以配备第7阀门137，第7阀门137可以对通过自由基分支管路420排出的氢自由基的排出压力进行调节并维持在一定的压力以上。
第7阀门137可以是公知的气体排出用调节器，也可以包括用于对压力进行调节的外部安全阀。
因为在沉积膜时需要会从基板处理装置向腔室200内部供应多种不同的气体，因此在基板处理装置中可能会包括多种不同的气体。
在气体供应源110中可以配备各种特定气体，而各种特定气体可以包括源气体、反应气体、净化气体以及第1气体。
作为一实施例，可以从基板处理装置通过两个投入口向腔室200内部投入气体。
基板处理装置可以包括：气体供应源110，用于供应各种特定气体；流量调整部，用于精密地对气体流量进行调整；以及，阀门，用于在各个周期的所需要的时间内供应或中断供应气体。
流量调整部可以利用质量流量控制器构成。
作为一实施例，投入到第1投入口230的气体可以包含气体A以及气体B，而投入到第2投入口的气体可以包含气体C以及气体D。气体A至气体D可以分别是不同类型的气体。
例如，气体A可以是源气体，而气体C可以是反应气体。气体B以及气体D可以是净化气体。气体E可以是第1气体或第2气体。气体B与气体D可以相同。
用于将源气体以及反应气体供应到腔室中的气体管路可以为了避免各个气体管路之间的污染而以不相互重叠的方式通过不同的气体管路投入到腔室200中。
净化气体可以通过与第1投入口230、第2投入口232独立的投入口即第3投入口投入到腔室200中。
净化气体可以与源气体管路或反应气体管路连接并经由第1投入口230或第2投入口232通过相同的管路投入到腔室200中。
在膜沉积工程中，可能不需要连续地供应源气体或反应气体。在阀门关闭的期间内，停留在供应到腔室中的气体管路内部的气体可能很难维持均匀的温度。
在完成各个源气体或反应气体的投入之后，可以对腔室200内部的源气体或反应气体进行去除，而残留在源气体或反应气体的供应管路内部的源气体或反应气体可以利用净化气体进行去除。
在源气体的投入步骤或反应气体的投入步骤之后执行的净化步骤中，因为阀门关闭而残留在源气体管路或反应气体管路内部的气体也会被供应到腔室200中，但是在净化步骤期间内可以与腔室200内部的源气体或反应气体一起排出到排气口240。因此，在形成沉积膜时可以分别以均匀的温度准备源气体或反应气体。
图1是对基板处理装置的一实施例进行图示的示意图，根据使用者的设计，气体供应源的数量可以发生变化，而且气体的类型以及各个气体供应源的气体的分配也可以不同。
借助于气体供应源，可以将特定气体投入到气体管路中，而借助于流量调节部，可以对进入到腔室200内部的气体的量进行调节。
借助于在连接到各个气体供应源111至115的管路中配备的阀门131至136，可以在工程进行过程中对腔室200内部的气体的进出进行调节。
在气体E为第1气体或第2气体的情况下，可以借助于阀门135、136在通过第3投入口234投入到腔室200内部之前通过自由基部300。
接下来，将对膜沉积工程的一实施例逐步进行介绍。沉积形成一层原子膜层的步骤，可以由5个步骤构成。
在第1步骤中，可以打开与源气体供应源111连接的管路的第1阀门131，从而将源气体(气体A)投入到腔室200内部并沉积到基板W上。
在第2步骤中，可以关闭与源气体供应源111连接的管路的第1阀门131，从而将第1净化气体(气体B)通过第1投入口230投入到腔室内部。投入到腔室中的第1净化气体(气体B)可以将腔室200内部的源气体(气体A)通过排气口240排出到外部。
在关闭与源气体供应源111连接的管路的第1阀门131之后，可以打开与净化气体(气体B)的供应源112连接的管路的第2阀门132。
或者，第2阀门132可以仅在第1阀门131打开的期间内关闭，而在第1阀门131被关闭的剩余的工程期间内维持打开状态。
在第3步骤中，可以打开与反应气体供应源113连接的第3阀门133，从而将反应气体(气体C)投入到腔室200中，而通过源气体(气体A)与反应气体(气体C)之间的化学反应，可以替换成所需要的膜成分。
在第4步骤中，可以为了有效地对在形成沉积膜的化学反应之后所残留的成分进行去除而将第2气体投入到腔室200中。第2气体与其他气体不同，可以借助于自由基部300通过远程等离子体进行自由基化。
第1气体可以通过微波等离子体化被高密度化并以没有各向同性的状态的第2气体投入到腔室200中。第2气体可以与在化学反应之后所残留的成分结合，并通过净化步骤排出到排气口240。
第2气体可以在第3步骤之后为了对在反应之后所残留的成分进行去除而仅在特定的期间内通过阀门135、136投入到腔室200中。或者，第1气体可以在沉积膜的整个工程期间内投入到腔室200中，而阀门135、136可以在整个工程期间内维持打开的状态。
可以将位于自由基部300与气体供应源110之间的阀门定义为第5阀门135，并将位于自由基部300与腔室200之间的阀门定义为第6阀门136。
在第2气体仅在特定的期间内供应到腔室200中的情况下，从第1步骤至第3步骤中可以关闭第5阀门135以及第6阀门136。
在供应反应气体之后，可以通过打开第5阀门135而将第1气体供应到自由基部300中，而在供应第1气体的同时，可以通过同步接通自由基部300而将第1气体转换成第2气体，并通过打开第6阀门136而将第2气体供应到腔室200中。
打开第5阀门135的时间、借助于自由基部300对气体进行转换的时间以及打开第6阀门136的时间节能会有精密的差异，但是在借助于自由基部300的气体转换在瞬间发生的情况下，可以假定上述三个时间是同时发生。
在第1气体(源气体，气体A)在整个工程期间内持续供应的情况下，在源气体、净化气体、反应气体以及净化气体按顺序供应的整个工程期间内，第5阀门以及第6阀门136可以维持打开的状态。
在第1气体被供应到腔室200中且在供应反应气体之后的特定期间内自由基部300被同步接通时，可以生成第2气体并在特定期间内将第2气体供应到腔室200中。
在特定的期间内将第2气体投入到腔室200中的情况下，可以在投入期间内使自由基部300工作。在整个工程期间内将第1气体投入到腔室200中的情况下，可以在第3步骤与第5步骤之间使自由基部300工作。
在第5步骤中，可以关闭与反应气体供应源113连接的管路的第3阀门133，从而将净化气体(气体C)通过第2投入口232投入到腔室中。被投入到腔室中的净化气体可以通过排气口240将反应气体排出到外部。
在关闭第3阀门133之后，可以打开与第2净化气体(气体B)的供应源114连接的管路的第4阀门134。第4阀门134可以仅在第3阀门133打开的期间内关闭，而在第3阀门133被关闭的情况下第4阀门134可以维持打开状态。
第4步骤以及第5步骤的顺序，可以根据净化气体的投入时间决定。
在净化气体仅在供应源气体之后或供应反应气体之后间歇性地供应的情况下，在形成源气体与反应气体的膜之后，只有利用第2净化气体对所剩余的成分进行去除，才可以避免对接下来的下一个周期造成影响。
因此，在间歇性地供应净化气体的情况下，可以在第4步骤之后执行第5步骤。
但是，为了维持腔室内部的一定的气体压力，在除周期内的特定时间之外的大部分期间内将净化气体供应到腔室中的情况下，也可以在第5步骤之后执行第4步骤。
通过第1步骤至第5步骤，可以完成均匀的1个周期的沉积膜过程。因为第4步骤是用于有效地对氯进行去除的步骤，因此在工程设计上，在只需要在多次形成沉积膜之后借助于氢自由基进行去除就足够的情况下，可以断续性地执行第4步骤。
在断续性地供应氢自由基的情况下，可能难以利用远程等离子体供应氢气并在实际的半导体制造工程中使用。
在利用远程等离子体对氢气进行自由基化之后，很可能会通过再结合而重新转换成氢气。自由基部300在达到一定压力以上时，可能会因为无法进行等离子体点火而导致其无法执行正常的功能。
在如原子层沉积(ALD)工程等为了将氢自由基气体供应到腔室200内部而打开自由基部300并在对氢自由基进行存储之后供应的概念中，可能会因为自由基部300的内部压力的增加而导致自由基部300的工作中断的问题。因此，可能无法稳定地利用远程等离子体对供应到腔室200内部的氢自由基进行激励。
因为对压力敏感的自由基部300的特性，自由基排出口的直径可以是25mm至60mm。在将氢自由基气体断续性地供应到腔室200内部的情况下，或者在没有氢自由基排出的时间较长的情况下，可以停止自由基部300的工作。
因此，在需要将自由基分支管路420连接到腔室200的排气口240而将通过自由基部300借助于远程等离子体激励的氢自由基排出到排气口240并将氢自由基供应到腔室200内部的情况下，可以通过打开第6阀门136而将氢自由基供应到腔室200的内部。
在原子层沉积(ALD)薄膜沉积工程中，可以在第6阀门136被关闭的状态下通过自由基部300将氢自由基排出到排气口240，而在需要将氢自由基供应到腔室200内部的情况下，可以通过打开第6阀门136而将氢自由基供应到沉积用腔室部100的内部，从而防止自由基部300停止工作的事故。借此，可以将借助于断续供应的远程等离子体激励的氢自由基稳定地供应到腔室200的内部。
在图4以及图5中，对在第5步骤之后执行第4步骤的情况进行了说明。
参阅图4，第1气体可以在包括源气体的供应时间、反应气体的供应时间以及净化气体的供应时间在内的的整体时间内连续供应。
在连续供应第1气体的乱序供应期间内，自由基部可以间歇性地工作。第2气体可以在自由基部的间歇工作期间内生成。
在如上所述的情况下，可以稳定地维持腔室中的整体气体的压力，而且可以稳定地维持腔室内的第1气体或第2气体的分压。借此，可以防止因为整体气体压力以及构成气体分压的变化而导致的沉积膜的均匀度下降的问题。
参阅图5，源气体以及反应气体可以依次供应到腔室中，而且可以将用于排出源气体或反应气体的金瓜气体喷射到腔室中。
净化气体可以包括第1净化气体以及第2净化气体。
第1净化气体可以在供应源气体之后供应到腔室中，而第2净化气体可以在供应反应气体之后供应到腔室中。
第1气体可以在供应反应气体之后供应第2净化气体的时间之后被供应到自由基部300中。自由基部300可以在将第1气体供应到自由基部300中的时间点上同步接通(ON)，从而借助于微波生成第2气体。
这属于第1气体的供应时间、接通自由基部的时间以及第2气体的供应时间全部一致的实施例，在如上所述的情况下可以将自由基效果极大化。
此外，参阅图5，可以通过将源气体、第1净化气体、反应气体以及第2净化气体依次喷射到腔室200中而构成第1周期，而且可以重复执行与第1周期相同的第2周期。
第1气体可以在完成第1周期的第2净化气体的供应之后开始供应到自由基部中，并在开始第2周期的源气体供应之前停止供应到自由基部300中。自由基部300可以与第1气体的供应时间同步地生成第2气体。
当将基板处理比喻成洗发时，如果反应气体之后的第2净化气体的喷射相当于洗发露，则通过将第2气体的供应时间设定在第2周期之间，可以在充分持续洗发露效果之后再达成护发素效果。
借此，图4以及图5中的实施例具有可以在时间上对与反应气体相关的第2净化气体的功能以及第2气体的自由基效果进行分配的优点。如上所述的优点，在第4步骤之后执行第5步骤的情况下也可以达成。
作为本发明的另一实施例，可以配备有位于排气口240上，根据腔室200内部的未反应物质的温度变化以粉末(Powder)形态进行过滤的气体反应粉末捕获部500。
自由基分支管路420的另一端部可以通过连接到气体反应粉末捕获部500中而将氢自由基排出到气体反应粉末捕获部500的内部。
气体反应粉末捕获部500可以通过供应借助于远程等离子体激励的高反应性的氢自由基而增加捕获(Trap)效率并降低所捕获到的粉末(Powder)内部的Cl含量，从而通过减少对气体反应粉末捕获部500的内部部件的腐蚀而提升部件的耐久性并借此确保长期稳定工作。
图7是对气体反应粉末捕获部500的一实施例进行图示的截面图。
参阅图7，气体反应粉末捕获部500可以包括粉末捕获用外壳部510，气体加热部520以及多个气体冷却部530。
粉末捕获用外壳部510可供排气口240以及自由基分支管路420的另一端部连接。
气体加热部520可以在粉末捕获用外壳部510的内部配置在上部一侧，从而对通过排气口240流入的排出气体以及通过自由基分支管路420流入的氢自由基进行加热。
气体冷却部530可以通过以间隔一定距离的状态配置在气体加热部520的下部一侧而对气体进行冷却，并以曲折的形态形成可供气体通过的气体排出通道，而且可以配备用于对粉末进行捕获的多个粉末捕获用微孔。
粉末捕获用外壳部510可以包括可供气体加热部520以及多个气体冷却部530滑移插入到内部的第1滑动插入部511以及多个第2滑动插入部512。
第1滑动插入部511以及第2滑动插入部512为粉末捕获用外壳部510的正面或侧面开放的形态，可供气体加热部520以及多个气体冷却部530分别滑动移动并结合到内部。
排气口240可以连接到粉末捕获用外壳部510的上侧面，而自由基分支管路420可以在粉末捕获用外壳部510的一侧面配置在上部一侧。
气体加热部520可以对通过排气口240流入的排出气体以及通过自由基分支管路420流入的氢自由基进行加热而确保两种气体可以顺利地发生反应。
多个气体冷却部530可以在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第1粉末捕获用微孔。
多个气体冷却部530可以包括第1气体冷却部531、第2气体冷却部532以及第3气体冷却部533。
第1气体冷却部531可以在一侧包括用于形成曲折形态的气体通道的第1气体通道用开放部。
第2气体冷却部532可以配置在第1气体冷却部531的下部一侧，而且可以在另一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第2粉末捕获用微孔，而在一侧可以包括用于形成曲折形态的气体通道的第2气体通道用开放部。
第3气体冷却部533可以配置在第2气体冷却部532的下部一侧，而且可以在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第3粉末捕获用微孔，而在另一侧可以包括用于形成曲折形态的气体通道的第3气体通道用开放部。
第1气体冷却部531可以在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第1粉末捕获用微孔。
第1气体冷却部531可以在另一侧以相互间隔一定距离的形态配置包括用于形成曲折形态的气体通道的第1气体通道用开放部的一对第1粉末捕获用板531a。
第1气体冷却部531可以采用在第1粉末捕获用板531a之间配置可供冷却水循环的第1冷却用管道531b的结构。
第2气体冷却部532可以在另一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第2粉末捕获用微孔。
第2气体冷却部532可以在另一侧以相互间隔一定距离的形态配置包括用于形成曲折形态的气体通道的第2气体通道用开放部的一对第2粉末捕获用板532a。第2气体冷却部532可以采用在第2粉末捕获用板532a之间配置可供冷却水循环的第2冷却用管道532b的结构。
第3气体冷却部533可以在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第3粉末捕获用微孔。
第3气体冷却部533可以在另一侧以相互间隔一定距离的形态配置包括用于形成曲折形态的气体通道的第3气体通道用开放部的一对第3粉末捕获用板533a。第3气体冷却部533可以采用在第3粉末捕获用板533a之间配置可供冷却水循环的第3冷却用管道533b的结构。
用于向第1冷却用管道531b、第2冷却用管道532b以及第3冷却用管道533b循环供应冷却水的冷却水供应部的结构，可以利用冷却水循环结构或冷却水供应结构进行各种变形。
第1气体冷却部531还包括在一对第1粉末捕获用板531a之间配置在一侧的第1粉末捕获用网筛531c，第2气体冷却部532还包括在一对第2粉末捕获用板532a之间配置在另一侧的第2粉末捕获用网筛532c，而第3气体冷却部533还包括在一对第3粉末捕获用板533a之间配置在一侧的第3粉末捕获用网筛533c。
第1粉末捕获用网筛531c用于对通过第1粉末捕获用微孔的气体中所包含的粉末进行捕获，第2粉末捕获用网筛532c用于对通过第2粉末捕获用微孔的气体中所包含的粉末进行捕获，而第3粉末捕获用网筛533c用于对通过第3粉末捕获用微孔的气体中所包含的粉末进行捕获。
第1粉末捕获用网筛531c、第2粉末捕获用网筛532c以及第3粉末捕获用网筛533c可以通过配置在一对粉末捕获用板之间而对通过粉末捕获用微孔的气体中所包含的粉末进行捕获而提升粉末捕获效率，并大幅增加粉末的捕获量。
第1气体冷却部531、第2气体冷却部532以及第3气体冷却部533可以分别利用一对粉末捕获用板以及配置在其之间的粉末捕获用网筛对粉末进行捕获。
在所捕获的粉末达到预先设定的量以上时，各个冷却部可以周期性地从粉末捕获用外壳部510分离并在去除所捕获到的粉末之后再重新结合到粉末捕获用外壳部510中重新使用。
一对第1粉末捕获用板531a、一对第2粉末捕获用板532a以及一对第3粉末捕获用板533a可以以之间的空间沿着外侧周围开放的形态形成，从而使得位于之间的第1粉末捕获用网筛531c、第2粉末捕获用网筛532c以及第3粉末捕获用网筛533c的外侧周围分别开放。
在将第1气体冷却部531、第2气体冷却部532以及第3气体冷却部533周期性地从粉末捕获用外壳部510分离的情况下，第1气体冷却部531至第3气体冷却部533可以在去除通过第1粉末捕获用网筛531c的外侧周围以及第2粉末捕获用网筛532c的外侧周围捕获的粉末之后再重新结合到粉末捕获用外壳部510中。

Claims (13)

1.一种基板处理装置，其特征在于，
腔室，用于对基板进行处理；以及，
自由基部，通过对所供应的第1气体进行处理而生成第2气体并将上述第2气体供应到上述腔室中；
其中，供应到上述腔室中的上述第2气体与在生成上述基板的沉积膜时所产生的工程副产物进行结合并从上述腔室与上述工程副产物一起排出，
上述自由基部利用远程等离子体将上述第1气体处理成第2气体，
上述第2气体是在等离子体环境下对上述第1气体进行离子化的气体或在等离子体环境下在上述第1气体中形成自由基的气体，
上述第2气体通过与上述基板处理工程中投入到上述腔室中的其他工程气体独立的气体管路投入到上述腔室中。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述自由基部包括外壳、振荡部、透过孔、空间部、进气口以及出气口中的至少一个，
上述外壳的内部构成上述空间部，在上述空间部的入口以及出口上分别形成上述进气口以及出气口，
上述振荡部生成微波，从上述振荡部通过上述透过孔到达上述空间部的上述微波在上述空间部形成等离子体环境，
通过上述入口供应的上述第1气体在通过上述空间部的等离子体环境的过程中转换成上述第2气体。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述第1气体为氢气，
上述第2气体为在微波等离子体环境下形成的氢自由基。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
配备用于在上述基板上沉积膜的源气体以及反应气体，
配备用于对上述源气体或上述反应气体进行排出的净化气体，
上述第1气体在包括上述源气体的供应时间、反应气体的供应时间以及净化气体的供应时间在内的的整体时间内连续供应到上述腔室，
在将上述第1气体连续供应到上述腔室的期间内上述自由基部间歇性地工作，
通过上述自由基部的间歇工作而生成的上述第2气体被间歇性地供应到上述腔室中。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
将用于在上述基板上沉积膜的源气体以及反应气体依次供应到上述腔室中，
将用于对上述源气体或上述反应气体进行排出的净化气体喷射到上述腔室中，
上述第1气体在供应上述反应气体之后供应上述净化气体的时间之后被供应到上述自由基部中，
上述自由基部在与上述第1气体的供应时间同步的时间点上被接通，从而借助于微波生成上述第2气体。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
通过将源气体、第1净化气体、反应气体以及第2净化气体依次喷射到腔室中而构成第1周期，
重复执行与上述第1周期相同的第2周期，
上述第1气体在完成第1周期的第2净化气体的供应之后开始供应到上述自由基部中，并在开始上述第2周期的源气体供应之前停止供应到上述自由基部中，
上述自由基部与上述第1气体的供应时间同步生成上述第2气体。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
将用于在上述基板上沉积膜的源气体以及反应气体依次供应到上述腔室中，
将用于对上述源气体或上述反应气体进行排出的净化气体喷射到上述腔室中，
上述第1气体在供应上述反应气体之后被供应到上述自由基部中，
上述自由基部在与上述第1气体的供应时间同步的时间点上被接通，从而生成并供应上述第2气体，
在供应上述第2气体之后再供应上述净化气体。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在假定配备于供应到上述自由基部的气体管路上的阀门为第5阀门，配备于上述自由基部与上述腔室之间的气体管路上的阀门为第6阀门时，
在上述第1基板处理工程中的第1时间内同步打开或关闭上述第5阀门以及上述第6阀门，并在上述第1时间内将上述自由基部同步接通，
或在上述第1基板处理工程中始终打开上述第5阀门以及上述第6阀门，并在第2时间内将上述自由基部同步接通。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
将用于在上述基板上沉积膜的源气体以及反应气体依次供应到上述腔室中，
将用于对上述源气体或上述反应气体进行排出的净化气体喷射到上述腔室中，
上述源气体为TiCl4，上述反应气体为NH3，上述净化气体为N2或N3，上述工程副产物为Cl。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述腔室中配备有可供在形成上述沉积膜之后所残留的成分停留的收集器，并配备有用于将上述腔室内部的气体排出到上述腔室外部的排气口，
在上述排气口中配备有用于将在上述腔室的内部未反应的物质以粉末形态进行过滤的气体反应粉末捕获部，
还配备有用于将从上述自由基部排出的气体直接喷射到上述收集器、排气口、气体反应粉末捕获部中的某一个的自由基分支管路。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述腔室中配备有用于将上述腔室内部的气体排出到上述腔室外部的排气口，
还配备有用于将从上述自由基部排出的气体供应到上述腔室中的自由基管路，
在上述自由基管路中配备有用于对从上述自由基部排出的气体的压力进行调节的第6阀门，
还配备有用于将从上述自由基部排出的气体直接供应到上述排气口中的自由基分支管路，
上述自由基分支管路的一端位于上述第6阀门与上述自由基部之间，而另一端连接到上述排气口，
在上述排气口中配备有用于对上述腔室的排出压力进行调节的排气压力调节部，
上述自由基分支管路的另一端在上述排气口上位于与上述排气压力调节部相比的下游。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
配备有用于将上述腔室内部的气体排出到上述腔室外部的排气口，
还配备有位于上述排气口中且用于将在上述腔室的内部未反应的物质根据温度变化以粉末形态进行过滤的气体反应粉末捕获部，
还配备有用于将从上述自由基部排出的气体直接供应到上述排气口中的自由基分支管路，
上述气体反应粉末捕获部包括：
粉末捕获用外壳部，可供上述排气口以及上述氢自由基分支管路的另一端部连接；
气体加热部，在上述粉末捕获用外壳部的内部配置在上部一侧，从而对通过上述气体排气部流入的排出气体以及通过氢自由基分支管路流入的氢自由基进行加热；以及，
多个气体冷却部，通过以间隔一定距离的状态配置在上述气体加热部的下部一侧而对气体进行冷却，并以曲折的形态形成可供气体通过的气体排出通道，而且配备用于对粉末进行捕获的多个粉末捕获用微孔，
在上述粉末捕获用外壳部中配备有可供上述气体加热部滑移插入到内部的上述第1滑动插入部，以及可供多个上述气体冷却部滑移插入到内部的多个第2滑动插入部。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，
多个上述气体冷却部包括：
第1气体冷却部，在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第1粉末捕获用微孔，而在另一侧包括用于形成曲折形态的气体通道的第1气体通道用开放部；
第2气体冷却部，位于上述第1气体冷却部的下部一侧，在另一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第2粉末捕获用微孔，而在一侧包括用于形成曲折形态的气体通道的第2气体通道用开放部；以及，
第3气体冷却部，位于上述第2气体冷却部的下部一侧，在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个第3粉末捕获用微孔，而在另一侧包括用于形成曲折形态的气体通道的第3气体通道用开放部；
上述第1气体冷却部以及上述第3气体冷却部在一侧包括用于对粉末进行捕获的多个粉末捕获用微孔，而在另一侧以相互间隔一定距离的形态配置包括用于形成曲折形态的气体通道的气体通道用开放部的一对粉末捕获用板，
采用在粉末捕获用板之间配置可供冷却水循环的冷却用管道的结构，
上述第2气体冷却部在另一侧包括用于对粉末进行捕获的多个粉末捕获用微孔，而在另一侧以相互间隔一定距离的形态配置包括用于形成曲折形态的气体通道的气体通道用开放部的一对粉末捕获用板，采用在粉末捕获用板之间配置可供冷却水循环的冷却用管道的结构，
上述第1气体冷却部、上述第2气体冷却部以及上述第3气体冷却部在一对上述粉末捕获用板之间配置用于对通过上述粉末捕获用微孔的气体内所包含的粉末进行捕获的粉末捕获用网筛。
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