JP2023001073A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板を効率的に処理することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを処理する内部空間が形成される工程チャンバー１００と、内部空間をプラズマ発生空間５２０と処理空間１０２に分割するイオンブロッカー５３０と、処理空間で基板を支持する基板支持ユニット２００と、処理空間を排気する排気ユニットと、イオンブロッカーより上部に位置され、イオンブロッカーを透過して基板にアニールのためのエネルギーを伝達するアニールソースと、プラズマ発生空間に工程ガスを供給する、ガス供給管３１０及びバルブ部材３１１を含むガス供給ユニットと、を含む。イオンブロッカーは、円板形状のマイクロ波が透過可能である素材からなり、複数の貫通ホールが形成された本体と、本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下に提供される透明伝導膜と、を含む。【選択図】図１
Description
本発明は基板処理装置及び基板処理方法に関する。
基板の処理工程にはプラズマが利用されることができる。例えば、蝕刻、蒸着、又はドライクリーニング工程にプラズマが使用されることができる。プラズマは非常に高い温度や、強い電界或いは高周波電磁界（ＲＦ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ）によって生成され、プラズマはイオンや電子、ラジカル等から成されたイオン化されたガス状態を言う。プラズマを利用したドライクリーニング、アッシング、又は蝕刻工程はプラズマに含まれたイオン又はラジカル粒子が基板と衝突することによって遂行される。これらの中でドライクリーニング工程は基板上に形成された自然酸化膜等を除去するための工程であって、除去しようとする薄膜の厚さが蝕刻工程に比べて非常に薄い。したがって、ラジカル、イオン、そして電子を全て多量含むプラズマで基板を処理する時、薄膜の高い蝕刻率によって基板上で除去しようとする自然酸化膜のみならず、その下部膜も損傷される。これを防止するために、特許文献１には接地されたイオンブロッカーを利用して電子とイオンを除いたラジカルのみを主に含むプラズマを利用して基板を処理する装置が開示される。
そして、半導体素子を製造するためには、半導体ウエハで改質処理、アニーリング処理等の各種の熱処理を繰り返す。そして、半導体素子が高密度化、多層化及び高集積化することにつれ、その仕様が年ごとに難しくなっているので、これらの各種の熱処理した半導体ウエハ面内で均一性の向上及び膜質向上が要求される。
半導体素子の製造過程でプラズマを利用する装置とアニーリング装置の間を移動する段階が伴われ、装置間の移動時間に応じてＵＰＨに影響が発生する。
本発明の一目的は基板を効率的に処理することができる基板処理装置を提供することにある。
本発明の一目的は基板の上の半導体素子製造において、単位時間当たり生産量（ＵＰＨ）を高めることができる基板処理装置を提供することにある。
本発明一目的は設備のフットプリントを減少させることができる基板処理装置を提供することにある。
本発明一目的は設備のフットプリントを減少させることができる基板処理装置を提供することにある。
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。
本発明は基板を処理する装置を提供する。一実施形態において、基板を処理する装置は、基板を処理する内部空間が形成される工程チャンバーと、前記内部空間をプラズマ発生空間と処理空間に分割するイオンブロッカーと、前記処理空間で基板を支持する基板支持ユニットと、前記処理空間を排気する排気ユニットと、前記イオンブロッカーより上部に位置され、前記イオンブロッカーを透過して前記基板にアニールのためのエネルギーを伝達するアニールソースと、前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、前記イオンブロッカーは、円板形状のマイクロ波が透過可能である素材で提供され、複数の貫通ホールが形成された本体と、前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下に提供される透明伝導膜と、を含む。
一実施形態において、前記透明伝導膜は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成されたことであり得る。
一実施形態において、前記イオンブロッカーは接地されることができる。
一実施形態において、前記本体はクォーツ素材で提供されることができる。
一実施形態において、前記アニールソースは、前記プラズマ発生空間の一側に配置されるアンテナ、前記アンテナと前記プラズマ発生空間との間に位置する透過板を有するアンテナユニット、及び前記アンテナユニットに設定されたマイクロ波を印加するマイクロ波印加ユニットで成されることができる。
一実施形態において、前記アニールソースは、ランプ又はレーザーを伝達するための光学系であり得る。
一実施形態において、前記プラズマ発生空間に印加された工程ガスをプラズマに励起させるエネルギーを前記プラズマ発生空間に印加するプラズマソースと、制御器と、をさらに含み、前記制御器は、前記基板が前記処理空間が搬入され、前記処理空間が第１雰囲気に転換されれば、前記ガス供給ユニット及び前記プラズマソースを制御して、前記プラズマ発生空間で前記工程ガスをプラズマに励起させて第１工程を遂行することができる。
一実施形態において、制御器をさらに含み、前記制御器は、前記基板が前記基板支持ユニットに続いて維持される状態で、前記ガス供給ユニットによる工程ガス供給を遮断し、前記アニールソースを制御して前記基板に前記アニールのためのエネルギーを印加することができる。
一実施形態において、前記アニールのためのエネルギーは第１マイクロ波であり得る。
一実施形態において、前記透明伝導膜がＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）素材で提供される場合、前記第１厚さは１μｍであり得る。
本発明は基板を処理する方法を提供する。一実施形態において、基板を処理する方法は、工程ガスをプラズマに励起し、前記プラズマの中でイオンをブロッキングするイオンブロッカーを通過したラジカルで基板を処理する第１工程と、前記イオンブロッカーを透過した第１エネルギーを前記基板に印加する第２工程と、を含み、前記イオンブロッカーは光透過、熱透過及びマイクロ波透過が可能である素材で提供する。
一実施形態において、前記第１工程と前記第２工程は１つのチャンバーで行われることができる。
一実施形態において、前記イオンブロッカーは接地されることができる。
一実施形態において、円板形状の光透過、熱透過、及びマイクロ波透過可能である素材で提供される本体と、前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下にコーティングされる透明伝導膜と、を含むことができる。
一実施形態において、前記透明伝導膜は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成されたことであり得る。
一実施形態において、前記透明伝導膜がＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）素材で提供される場合、前記第１厚さは１μｍであり得る。
一実施形態において、前記第１エネルギーの印加は前記工程ガスの供給が遮断された状態で行われることができる。
一実施形態において、前記第１エネルギーは前記基板をアニールすることができる。
一実施形態において、前記本体はクォーツ素材で提供されることができる。
本発明の他の観点による基板処理装置は、基板を処理する内部空間が形成される工程チャンバーと、円板形状に複数の貫通ホールが形成され、接地され、前記内部空間をプラズマ発生空間と処理空間に分割するイオンブロッカーと、前記処理空間で基板を支持する基板支持ユニットと、前記処理空間を排気する排気ユニットと、前記イオンブロッカーより上部に配置されるアンテナ板、前記アンテナ板の下部に位置する透過板を有するアンテナユニットと、前記アンテナユニットに設定されたマイクロ波を印加するマイクロ波印加ユニットと、前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、前記イオンブロッカーは、クォーツ素材で提供される本体と、前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下にコーティングされ、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成された透明伝導膜と、を含む。
本発明の実施形態によれば、基板を効率的に処理することができる。
本発明の実施形態によれば、基板の上の半導体素子製造において、単位時間当たり生産量（ＵＰＨ）を高めることができる。
本発明の実施形態によれば、設備のフットプリントを減少させることができる。
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。
以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、本発明の望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。
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。
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。
用語“及び／又は”は該当列挙された項目の中でいずれか１つ及び１つ以上のすべての組合を含む。また、本明細書で“連結される”という意味はＡ部材とＢ部材が直接連結される場合のみならず、Ａ部材とＢ部材との間にＣ部材が介在されてＡ部材とＢ部材が間接連結される場合も意味する。
本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されることとして解釈されてはならない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されることである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されている。
図１は本発明の一実施形態による基板処理装置を示す断面図である。図１を参照して説明する。基板処理装置１０は工程チャンバー１００、基板支持ユニット２００、マイクロ波印加ユニット４００、制御器６００、そして排気バッフル７００を含む。
工程チャンバー１００は内部に基板Ｗが処理される処理空間１０２を提供する。工程チャンバー１００は円形の筒形状に提供される。工程チャンバー１００は金属材質で提供される。例えば、工程チャンバー１００はアルミニウム材質で提供されることができる。工程チャンバー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１３０として提供される。出入口１３０はドア１４０によって開閉可能である。工程チャンバー１００の底面には排気ポート１５０が設置される。排気ポート１５０は工程チャンバー１００の中心軸と一致するように位置される。排気ポート１５０は処理空間１０２に発生された副産物が工程チャンバー１００の外部に排出される排出口１５０として機能する。
基板支持ユニット２００は処理空間で基板Ｗを支持する。基板支持ユニット２００は静電気力を利用して基板Ｗを支持する静電チャックＥＳＣで提供されることができる。選択的に、基板支持ユニット２００は機械的なクランピングのような様々な方式に基板Ｗを支持することができる。
支持ユニット２００が静電チャックＥＳＣで提供される例を説明する。支持ユニット２００は誘電板２１０、フォーカスリング２５２、エッジリング２５４、そして下部電極２３０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は円板形状に提供される。誘電板２１０は基板Ｗより小さい半径を有することができる。誘電板２１０の内部にはチャッキング電極２１２が設置される。チャッキング電極２１２には電源（図示せず）が連結され、電源（図示せず）から電圧が印加される。チャッキング電極２１２は印加された電圧から基板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を加熱するヒーター２１４が設置される。ヒーター２１４はチャッキング電極２１２の下に位置されることができる。ヒーター２１４は螺旋形状のコイルで提供されることができる。例えば、誘電板２１０はセラミック材質で提供されることができる。
下部電極２３０は誘電板２１０を支持する。下部電極２３０は誘電板２１０の下に位置され、誘電板２１０と固定結合される。下部電極２３０の上面はその中央領域が縁領域に比べて高くなるように段差付けた形状を有する。下部電極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。下部電極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提供される。冷却流路２３２は下部電極２３０の内部で螺旋形状に提供されることができる。下部電極２３０には外部に位置された高周波電源が接続されるか、或いは接地されることができる。高周波電源は下部電極２３０に電力を印加し、基板に入射するイオンエネルギーを制御することができる。下部電極２３０は金属材質で提供されることができる。
フォーカスリング２５２はプラズマを基板Ｗに集中させる。フォーカスリング２５２は誘電板２１０を囲む環状のリング形状に提供される。フォーカスリング２５２は誘電板２１０の縁領域に位置される。例えば、フォーカスリング２５０は導電性材質で提供されることができる。フォーカスリング２５２の上面は段差を有するように提供されることができる。フォーカスリング２５２の上面内側部は誘電板２１０の上面と同一な高さを有するように提供されて、基板Ｗの底面縁領域を支持する。
エッジリング２５４はフォーカスリング２５２を囲む環状のリング形状に提供される。エッジリング２５４は下部電極２３０の縁領域でフォーカスリング２５２と隣接するように位置される。エッジリング２５４の上面はフォーカスリング２５２の上面に比べてその高さが高く提供される。エッジリング２５４は絶縁物質で提供されることができる。
マイクロ波印加ユニット４００は工程チャンバー１００の反応空間１０１にマイクロ波を印加して反応空間１０１内のガスをプラズマに励起させるプラズマソースの一例として提供される。マイクロ波印加ユニット４００は工程ガスを励起させてプラズマを発生させることができる。
マイクロ波印加ユニット４００はマイクロ波電源４１０、導波管４２０、マイクロ波アンテナ４３０、誘電体板４７０、冷却板４８０、及び透過板４９０を含む。
マイクロ波電源４１０はマイクロ波を発生させる。導波管４２０はマイクロ波電源４１０に連結され、マイクロ波電源４１０で発生されたマイクロ波が伝達される通路を提供する。
導波管４２０の先端内部にはマイクロ波アンテナ４３０が位置する。マイクロ波アンテナ４３０は導波管４２０を通じて伝達されたマイクロ波を工程チャンバー１００の内部に印加する。例えば、マイクロ波アンテナ４３０はマイクロ波電源４１０が印加する電源を受けて反応空間１０１にマイクロ波を印加することができる。一例において、マイクロ波は２．４５ＧＨｚの周波数で予め定まれたパワーのマイクロ波であり得る。マイクロ波電源４１０に印加されるパワーは数乃至数十ｋＷであり得る。
マイクロ波アンテナ４３０はアンテナ板４３１、アンテナロード４３３、外部導体４３４、マイクロ波アダプター４３６、コネクタ４４１、冷却板４４３、そしてアンテナ高さ調節部４４５を含む。
アンテナ板４３１は厚さが薄い円板で提供され、複数のスロットホール４３２が形成される。スロットホール４３２をマイクロ波が透過する通路を提供する。スロットホール４３２は様々な形状に提供されることができる。スロットホール４３２は‘Ｘ’、‘＋’、‘－’等の形状に提供されることができる。スロットホール４３２は互いに組み合わせて複数のリング形状に配置されることができる。リングは同一な中心を有し、互いに異なるサイズの半径を有する。
アンテナロード４３３は円柱形状のロード（ｒｏｄ）で提供される。アンテナロード４３３はその長さ方向が上下方向に配置される。アンテナロード４３３はアンテナ板４３１の上部に位置し、下端部がアンテナ板４３１の中心に挿入固定される。アンテナロード４３３はマイクロ波をアンテナ板４３１に伝播する。
外部導体４３４は導波管４２０の尖端部の下部に位置する。外部導体４３４の内部には導波管４２０の内部空間と連結される空間が上下方向に形成される。外部導体４３４の内部にはアンテナロード４３３の一部領域が位置する。
導波管４２０の尖端部の内部にはマイクロ波アダプター４３６が位置する。マイクロ波アダプター４３６は上端部が下端部より大きい半径を有するコーン形状を有する。マイクロ波アダプター４３６の下端部には底面が開放された収容空間が形成される。
収容空間にはコネクタ４４１が位置する。コネクタ４４１はリング形状に提供される。コネクタ４４１の外側面は収容空間の内側面に相応する半径を有する。コネクタ４４１の外側面は収容空間の内側面に接触されて固定位置する。コネクタ４４１は伝導性材質で提供されることができる。アンテナロード４３３の上端部は収容空間内に位置し、コネクタ４４１の内側領域に嵌められる。アンテナロード４３３の上端部はコネクタ４４１に無理に嵌合し、コネクタ４４１を通じてマイクロ波アダプター４３６と電気的に連結される。
冷却板４４３はマイクロ波アダプター４３６の上端に結合される。冷却板４４３はマイクロ波アダプター４３６の上端部より大きい半径を有する板で提供されることができる。冷却板４４３はマイクロ波アダプター４３６より熱伝導性が優れた材質で提供されることができる。冷却板４４３は銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）材質で提供されることができる。冷却板４４３はマイクロ波アダプター４３６の冷却を促進して、マイクロ波アダプター４３６の熱変形を防止する。
アンテナ高さ調節部４４５はマイクロ波アダプター４３６とアンテナロード４３３を連結する。そして、アンテナ高さ調節部４４５はマイクロ波アダプター４３６に対するアンテナ板４３１の相対高さが変更されるようにアンテナロード４３３を移動させる。アンテナ高さ調節部４４５はボルトを含む。ボルト４４５はマイクロ波アダプター４３６の上部から下部に上下方向にマイクロ波アダプター４３６に挿入され、下端部が収容空間に位置する。ボルト４４５はマイクロ波アダプター４３６の中心領域に挿入される。ボルト４４５の下端部はアンテナロード４３３の上端部に挿入される。アンテナロード４３３の上端部にはボルト４４５の下端部が挿入及び締結されるネジ溝が所定の深さに形成される。アンテナロード４３３はボルト４４５の回転によって上下方向に移動される。例えば、ボルト４４５を時計回りに回転する場合、アンテナロード４３３は上昇し、反時計回りに回転する場合、アンテナロード４３３は下降することができる。アンテナロード４３３の移動と共にアンテナ板４３１は上下方向に移動されることができる。
誘電体板４７０はアンテナ板４３１の上部に位置する。誘電体板４７０はアルミナ、石英等の誘電体で提供される。マイクロ波アンテナ４３０で垂直方向に伝播されたマイクロ波は誘電体板４７０の半径方向に伝播される。誘電体板４７０に伝播されたマイクロ波は波長が圧縮され、共振される。共振されたマイクロ波はアンテナ板４３１のスロットホール４３２に透過される。
誘電体板４７０の上部には冷却板４８０が提供される。冷却板４８０は誘電体板４７０を冷却する。冷却板４８０はアルミニウム材質で提供されることができる。冷却板４８０は内部に形成された冷却流路（図示せず）に冷却流体を流して誘電体板４７０を冷却することができる。冷却方式は水冷式及び空冷式を含む。
アンテナ板４３１の下部には透過板４９０が提供される。透過板４９０はアルミナ、石英等の誘電体で提供される。アンテナ板４３１のスロットホール４３２を透過したマイクロ波は透過板４９０を経て工程チャンバー１００の内部に放射される。放射されたマイクロ波の電界によって工程チャンバー１００内に供給された工程ガスはプラズマ状態に励起される。透過板４９０の上面はアンテナ板４３１の底面と所定の間隔に離隔されることができる。
アンテナ高さ調節部４４５はマイクロ波アダプター４３６に対するアンテナ板４３１の相対高さが変更されるようにアンテナロード４３３を上下方向に移動させることができる。アンテナ高さ調節部４４５はアンテナロード４３３を上下方向に移動させて、アンテナ板４３１と透過板４９０との間を適切な間隔に維持させることができる。
透過板４９０とイオンブロッカー５３０との間にはプラズマ発生空間５２０が形成される。プラズマ発生空間５２０は工程ガスを供給するガス供給ユニット３００と連結される。
ガス供給ユニット３００はガス供給管３１０、バルブ部材３１１を含む。ガス供給ユニットが供給する工程ガスは単一成分のガスであるか、或いは２成分以上の混合ガスで提供されることができる。
プラズマ発生空間５２０に流入された工程ガスはマイクロ波によってプラズマ状態に遷移される。工程ガスはプラズマ状態でイオン、電子、ラジカルに分解される。プラズマはイオンブロッカー５３０を通過して処理空間１０２に移動する。
イオンブロッカー５３０は本体５３１に透明伝導膜５３２（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ；ＴＣＯ）がコーティングされて提供される。透明伝導膜５３２は第１厚さ以下に提供される。第１厚さは決定された材質に対してマイクロ波が透過可能である厚さである。第１厚さは透明伝導膜５３２で決定される材質に応じて異なる。本説明で透過可能であるということは透過性に大きい影響を及ばないことである。一例として、透明伝導膜５３２がＩＴＯで提供されれば、第１厚さは１μｍであり得る。イオンブロッカー５３０は板形状に提供される。例えば、イオンブロッカー５３０は円板形状を有することができる。図４は本発明の一実施形態によるイオンブロッカー５３０の一部分を拡大した図面である。図４をさらに参照して説明する。イオンブロッカー５３０の本体５３１はマイクロ波が透過可能である素材で提供される提供される。本体５３１の一例としてクォーツが提供されることができる。透明伝導膜５３２は本体５３１の上面にコーティングされて提供されることができる。透明伝導膜５３２は本体５３１の下面にコーティングされて提供されることができる。透明伝導膜５３２は本体５３１の上面及び下面にコーティングされて提供されることができる。透明伝導膜５３２は基板Ｗを加熱するためのマイクロ波が透過可能である厚さに提供される。一例において、透明伝導膜５３２はＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）であり得る。また、ＴＣＯはＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、ＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重に重畳によって成されることができる。イオンブロッカー５３０は接地されるように提供される。イオンブロッカー５３０はイオンはイオンブロッカー５３０を通過できないようにブロッキングし、ラジカルは通過するように機能する。また、イオンブロッカー５３０のＴＣＯはマイクロ波が透過する厚さに提供される。マイクロ波印加ユニット４００によって印加されるマイクロ波はイオンブロッカー５３０を通過することができる。
イオンブロッカー５３０には多数の貫通ホールが形成される。貫通ホールはイオンブロッカー５３０の上下方向に形成される。イオンブロッカー５３０はその底面が処理空間に露出される。イオンブロッカー５３０はプラズマ発生空間５２０と処理空間１０２との間に提供され、プラズマ発生空間５２０と処理空間１０２の境界をなす。プラズマ発生空間５２０で発生されたプラズマのラジカルはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過し、イオン及び電子はイオンブロッカー５３０によって処理空間１０２に行くことができなく、ブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）される。イオンブロッカー５３０は基板支持ユニット２００の上に位置される。イオンブロッカー５３０は誘電板２１０と対向するように位置される。イオンブロッカー５３０を通過したプラズマは工程チャンバー１００内の処理空間１０２に均一に供給される。
排気バッフル７００は処理空間でプラズマを領域別に均一に排気させる。排気バッフル７００は処理空間１０２で工程チャンバー１００の内側壁と基板支持ユニット２００との間に位置される。排気バッフル７００は環状のリング形状に提供される。排気バッフル７００には複数の貫通ホール７０２が形成される。貫通ホール７０２は上下方向に向かうように提供される。貫通ホール７０２は排気バッフル７００の円周方向に沿って配列される。貫通ホール７０２はスリット形状を有し、排気バッフル７００の半径方向に向かう長さ方向を有する。
制御器６００は基板処理装置を制御することができる。制御器６００は以下では説明する基板処理方法を基板処理装置が遂行できるように基板処理装置の減圧部材１２３、基板支持ユニット２００、ガス供給ユニット３００、そしてマイクロ波印加ユニット４００の中で少なくともいずれか１つを制御することができる。また、制御器６００は基板処理装置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、基板処理装置の稼動状況を可視化して表示するディスプレー等で成されるユーザインターフェイスと、基板処理装置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。処理レシピは格納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であってもよい。
図２は本発明の一実施形態による基板処理装置が第１工程であるプラズマ処理を行う時の動作を示す断面図である。図２を参照する。基板Ｗが処理空間１０２に搬入され、支持ユニット２００上に置かれる後、ドア１４０を閉じる。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１を開放状態に制御してプラズマ発生空間５２０に工程ガスを供給する。また、マイクロ波電源４１０をオン状態に制御して工程ガスにマイクロ波を印加し、工程ガスをプラズマに励起させる。プラズマのラジカルＲはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過して処理空間１０２に流入される。イオンはイオンブロッカー５３０にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）されて貫通ホールを通過することができない。処理空間１０２に流入されたラジカルＲは基板Ｗを処理する。
図３は本発明の一実施形態による基板処理装置が第２工程であるアニール処理を行う時の動作を示す断面図である。図３を参照する。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、マイクロ波電源４１０をオン状態に制御して基板Ｗにアニールのためのマイクロ波を伝達する。マイクロ波はイオンブロッカー５３０を通過して基板Ｗに伝達される。基板に伝達されるマイクロ波は基板Ｗに対するアニール処理が可能であるマイクロ波である。この時、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１は閉鎖状態に制御する。
図５は本発明の一実施形態（第２実施形態）による基板処理装置を示す断面図である。図５を参照して説明する。第２実施形態の説明において、第１実施形態の構成と同一であることは第１実施形態を説明した図１乃至図３を参照した説明に代わる。
プラズマ発生空間５２０は円筒型の石英チャンバー６３０によって定義される。プラズマ発生空間５２０の外部には、プラズマ発生空間５２０で磁界を生成するためのアンテナ６１０が巻かれて提供される。アンテナ６１０の一例として、シリンドリカルアンテナ（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ａｎｔｅｎｎａ）が提供される。アンテナ６１０は電源６４０と電気的に接続される。電源６４０からの電流がアンテナ６１０に流れれば、プラズマ発生空間５２０に電界が形成される。アンテナ６１０から印加された電界はプラズマ発生空間６２０に印加された工程ガスをプラズマに励起する。アンテナ６１０と電源６４０はプラズマソースとして機能する。
図６は本発明の一実施形態（第２実施形態）による基板処理装置がプラズマ処理を行う時の動作を示す断面図である。図６を参照する。基板Ｗが処理空間１０２に搬入され、支持ユニット２００上に置かれる後、ドア１４０を閉じる。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１を開放状態に制御してプラズマ発生空間５２０に工程ガスを供給する。また、アンテナ６１０に印加される電源６４０をオン状態に制御して工程ガスに磁界を印加し、工程ガスをプラズマに励起させる。プラズマのラジカルＲはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過して処理空間１０２に流入される。イオンはイオンブロッカー５３０にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）されて貫通ホールを通過することができない。処理空間１０２に流入されたラジカルＲは基板Ｗを処理する。
図７は本発明の一実施形態（第２実施形態）による基板処理装置がアニール処理を行う時の動作を示す断面図である。図７を参照する。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、マイクロ波電源４１０をオン状態に制御して基板Ｗにアニールのためのマイクロ波を伝達する。マイクロ波はイオンブロッカー５３０を通過して基板Ｗに伝達される。基板に伝達されるマイクロ波は基板Ｗに対するアニール処理が可能であるマイクロ波である。この時、電源６４０をオフ状態にし、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１は閉鎖状態に制御する。
図８は本発明の一実施形態（第３実施形態）による基板処理装置を示す断面図である。図８を参照して説明する。第３実施形態の説明において、第２実施形態の構成と同一であることは第２実施形態を説明した図５乃至図６を参照した説明に代わる。基板Ｗをアニールするための熱源としてランプ１４１０が提供される。ランプ１４１０はフラッシュランプであり得る。ランプ１４１０から発散された光を基板Ｗに向かって反射させる反射板１４１５をさらに含むことができる。
第３実施形態による基板処理方法は、処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１を開放状態に制御してプラズマ発生空間５２０に工程ガスを供給する。また、アンテナ６１０に印加される電源６４０をオン状態に制御して工程ガスに磁界を印加し、工程ガスをプラズマに励起させる。プラズマのラジカルＲはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過して処理空間１０２に流入される。イオンはイオンブロッカー５３０にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）されて貫通ホールを通過することができない。処理空間１０２に流入されたラジカルＲは基板Ｗを処理する。
基板Ｗに対するラジカルを利用した処理が完了されれば、電源６４０をオフ状態にし、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１は閉鎖状態に制御する。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ランプ１４１０をオン状態に制御して基板Ｗにアニールのための光エネルギーを伝達する。光エネルギーはイオンブロッカー５３０を通過して基板Ｗに伝達される。
図９は本発明の一実施形態（第４実施形態）による基板処理装置を示す断面図である。図９を参照して説明する。第４実施形態の説明において、第３実施形態の構成と同一であることは第３実施形態を説明した図８を参照した説明に代わる。基板Ｗをアニールするための熱源としてレーザー光学系２４００が提供される。レーザー光学系２４００はレーザー発生装置とレーザー発生装置から放出されたレーザーを基板Ｗに伝達させる光学モジュールを含む。光学モジュールは複数のレンズの組み合わせで構成されることができる。
第４実施形態による基板処理方法は、処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１を開放状態に制御してプラズマ発生空間５２０に工程ガスを供給する。また、アンテナ６１０に印加される電源６４０をオン状態に制御して工程ガスに磁界を印加し、工程ガスをプラズマに励起させる。プラズマのラジカルＲはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過して処理空間１０２に流入される。イオンはイオンブロッカー５３０にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）されて貫通ホールを通過することができない。処理空間１０２に流入されたラジカルＲは基板Ｗを処理する。
基板Ｗに対するラジカルを利用した処理が完了されれば、電源６４０をオフ状態にし、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１は閉鎖状態に制御する。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、レーザー光学系２４００をオン状態に制御して基板Ｗにアニールのための光エネルギーを伝達する。光エネルギーはイオンブロッカー５３０を通過して基板Ｗに伝達される。
図１０は本発明の一実施形態（第５実施形態）による基板処理装置を示す断面図である。図１０を参照して説明する。第５実施形態の説明において、第３実施形態の構成と同一であることは第３実施形態を説明した図８を参照した説明に代わる。工程ガスをプラズマに励起するためのプラズマソースとしてＣＣＰタイプが提供される。上部電極２６１０は透明電極を含んで、光透過、熱透過及び電子波透過が可能であることで提供される。上部電極２６１０を構成する透明電極は上述したイオンブロッカーと類似な条件で提供される。透明電極には高周波電源６４０による高周波電力が印加される。
第５実施形態による基板処理方法は、処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１を開放状態に制御してプラズマ発生空間５２０に工程ガスを供給する。また、上部電極２６１０に印加される電源６４０をオン状態に制御して工程ガスに電界を印加し、工程ガスをプラズマに励起させる。プラズマのラジカルＲはイオンブロッカー５３０の貫通ホールを通過して処理空間１０２に流入される。イオンはイオンブロッカー５３０にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）されて貫通ホールを通過することができない。処理空間１０２に流入されたラジカルＲは基板Ｗを処理する。
基板Ｗに対するラジカルを利用した処理が完了されれば、電源６４０をオフ状態にし、ガス供給ユニット３００のバルブ部材３１１は閉鎖状態に制御する。処理空間１０２の内の雰囲気が所望の雰囲気に形成されれば、ランプ１４１０をオン状態に制御して基板Ｗにアニールのための光エネルギーを伝達する。光エネルギーはイオンブロッカー５３０を通過して基板Ｗに伝達される。
本発明の実施形態を通じた構成から、ラジカルドライクリーニング（ｒａｄｉｃａｌ ｄｒｙ ｃｌｅａｎｉｎｇ）とアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を１つの工程チャンバー１００ですることができる。本発明の実施形態による基板処理装置はｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ＡＬＥ（ｔ－ＡＬＥ）に適用することができる。本発明の実施形態による基板処理装置によれば、別のアニーリングチャンバーが提供されなくとも十分であるので、設備のフットプリントを減少させることができる。そして、プラズマを利用する装置とアニーリング装置との間を移動する段階が不要であるので、装置間の移動時間が除去されて、ＵＰＨを高めることができる。
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様々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解析されなければならない。
１００ 工程チャンバー
２００ 基板支持ユニット
４００ マイクロ波印加ユニット
４１０ マイクロ波電源
４２０ 導波管
４３０ マイクロ波アンテナ
４３１ アンテナ板
４３３ アンテナロード
４３４ 外部導体
４３６ マイクロ波アダプター
４４１ コネクタ
４４３ 冷却板
４４５ アンテナ高さ調節部
４７０ 誘電体板
４８０ 冷却板
４９０ 透過板
５２０ プラズマ発生空間
５３０ イオンブロッカー
６００ 制御器
７００ 排気バッフル
２００ 基板支持ユニット
４００ マイクロ波印加ユニット
４１０ マイクロ波電源
４２０ 導波管
４３０ マイクロ波アンテナ
４３１ アンテナ板
４３３ アンテナロード
４３４ 外部導体
４３６ マイクロ波アダプター
４４１ コネクタ
４４３ 冷却板
４４５ アンテナ高さ調節部
４７０ 誘電体板
４８０ 冷却板
４９０ 透過板
５２０ プラズマ発生空間
５３０ イオンブロッカー
６００ 制御器
７００ 排気バッフル
Claims (20)
- 基板を処理する装置において、
基板を処理する内部空間が形成される工程チャンバーと、
前記内部空間をプラズマ発生空間と処理空間に分割するイオンブロッカーと、
前記処理空間で基板を支持する基板支持ユニットと、
前記処理空間を排気する排気ユニットと、
前記イオンブロッカーより上部に位置され、前記イオンブロッカーを透過して前記基板にアニールのためのエネルギーを伝達するアニールソースと、
前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、
前記イオンブロッカーは、
円板形状のマイクロ波が透過可能である素材で提供され、複数の貫通ホールが形成された本体と、
前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下に提供される透明伝導膜と、を含む基板処理装置。 - 前記透明伝導膜は、
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成される請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記イオンブロッカーは、接地される請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記本体は、クォーツ素材で提供される請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記アニールソースは、
前記プラズマ発生空間の一側に配置されるアンテナ、前記アンテナと前記プラズマ発生空間との間に位置する透過板を有するアンテナユニットと、
前記アンテナユニットに設定されたマイクロ波を印加するマイクロ波印加ユニットと、で成される請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記アニールソースは、
ランプ又はレーザーを伝達するための光学系である請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記プラズマ発生空間に印加された工程ガスをプラズマに励起させるエネルギーを前記プラズマ発生空間に印加するプラズマソースと、
制御器と、をさらに含み、
前記制御器は、
前記基板が前記処理空間が搬入され、前記処理空間が第１雰囲気に転換されれば、前記ガス供給ユニット及び前記プラズマソースを制御して、前記プラズマ発生空間で前記工程ガスをプラズマに励起させて第１工程を遂行する請求項１に記載の基板処理装置。 - 制御器をさらに含み、
前記制御器は、
前記基板が前記基板支持ユニットに続いて維持される状態で、前記ガス供給ユニットによる工程ガス供給を遮断し、前記アニールソースを制御して前記基板に前記アニールのためのエネルギーを印加する請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記アニールのためのエネルギーは、第１マイクロ波である請求項７に記載の基板処理装置。
- 前記透明伝導膜がＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）素材で提供される場合、前記第１厚さは１μｍである請求項９に記載の基板処理装置。
- 基板を処理する方法において、
工程ガスをプラズマに励起し、前記プラズマの中でイオンをブロッキングするイオンブロッカーを通過したラジカルで基板を処理する第１工程と、
前記イオンブロッカーを透過した第１エネルギーを前記基板に印加する第２工程と、を含み、
前記イオンブロッカーは、光透過、熱透過、及びマイクロ波透過が可能である素材で提供する基板処理方法。 - 前記第１工程と前記第２工程は、１つのチャンバーで行われる請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記イオンブロッカーは、接地される請求項１１に記載の基板処理方法。
- 円板形状の光透過、熱透過、及びマイクロ波透過可能である素材で提供される本体と、
前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下にコーティングされる透明伝導膜を含む請求項１１に記載の基板処理方法。 - 前記透明伝導膜は、
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成される請求項１４に記載の基板処理方法。 - 前記透明伝導膜がＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）素材で提供される場合、前記第１厚さは１μｍである請求項１４に記載の基板処理方法。
- 前記第１エネルギーの印加は、前記工程ガスの供給が遮断された状態で行われる請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記第１エネルギーは、前記基板をアニールする請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記本体は、クォーツ素材で提供される請求項１４に記載の基板処理方法。
- 基板を処理する装置において、
基板を処理する内部空間が形成される工程チャンバーと、
円板形状に複数の貫通ホールが形成され、接地され、前記内部空間をプラズマ発生空間と処理空間に分割するイオンブロッカーと、
前記処理空間で基板を支持する基板支持ユニットと、
前記処理空間を排気する排気ユニットと、
前記イオンブロッカーより上部に配置されるアンテナ板、前記アンテナ板の下部に位置する透過板を有するアンテナユニットと、
前記アンテナユニットに設定されたマイクロ波を印加するマイクロ波印加ユニットと、
前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、を含み、
前記イオンブロッカーは、
クォーツ素材で提供される本体と、
前記本体の上面又は下面の中でいずれか１つ以上に第１厚さ以下にコーティングされＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、グラフェン、ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｗｉｒｅ、及びＣＮＴの中でいずれか１つであるか、或いはそれ以上の混合物質、又は多重重畳によって成された透明伝導膜と、を含む基板処理装置。
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