KR102084530B1 - Method of forming a thin film - Google Patents

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Abstract

기판처리장치 및 기판처리방법이 개시된다. 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 기판에 소스가스를 증착하고, 기판에 증착된 소스가스를 반응가스와 반응시킨 다음, 플라즈마를 발생시켜 기판에 증착된 단일 원자층 박막에 불순물을 도핑 한다. 그러면, 기판에 수십회 공정이 진행된 수십 A의 두께의 원자층 박막에 도핑을 하는 것에 비하여, 박막의 높이 방향으로 도핑된 박막의 막질이 균일하게 향상되는 효과가 있을 수 있다.A substrate processing apparatus and a substrate processing method are disclosed. In the substrate processing apparatus and substrate processing method according to the present invention, a source gas is deposited on a substrate, the source gas deposited on the substrate is reacted with a reaction gas, and then a plasma is generated to remove impurities into a single atomic layer thin film deposited on the substrate. Doping As a result, the film quality of the thin film doped in the height direction of the thin film may be uniformly improved, compared to doping an atomic layer thin film having a thickness of several tens A, which has been processed several times.

Description

박막형성방법{Method of forming a thin film} Method of forming a thin film

본 발명은 박막의 막질을 향상시킬 수 있는 박막형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film formation method that can improve the film quality of a thin film.

반도체소자, 평판표시소자 또는 태양전지 등은, 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 등과 같은 기판에 필요한 물질을 증착하여 박막을 형성하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 증착된 박막들 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 패턴을 형성하는 식각공정 등과 같은 반도체 제조공정에 의하여 제조된다.A semiconductor device, a flat panel display device, or a solar cell is a thin film deposition process for forming a thin film by depositing a material necessary for a substrate such as a silicon wafer or glass, or exposing or hiding selected regions of thin films deposited using photosensitive materials. It is manufactured by a semiconductor manufacturing process such as a photolithography process, an etching process to remove the thin film of the selected region to form a desired pattern.

기판에 박막을 형성하는 박막증착공정은 기판측으로 소스가스 및 반응가스를 분사하여, 소스가스와 반응가스의 반응에 의하여 기판에 박막을 증착하기도 하며, 필요에 따라 플라즈마를 발생시키기도 한다.In the thin film deposition process of forming a thin film on a substrate, a source gas and a reaction gas are injected to the substrate side to deposit a thin film on the substrate by the reaction of the source gas and the reaction gas, and a plasma may be generated as necessary.

박막증착공정중의 하나인 원자층증착(ALD: Atomic Layer Deposition)공정은 기판을 처리하기 위한 공간이 분할된 공간분할 플라즈마(SDP: Space Divided Plasma) 증착장치에서 수행하기도 한다.Atomic layer deposition (ALD), one of the thin film deposition processes, may be performed in a space-divided plasma (SDP) deposition apparatus in which space for processing a substrate is divided.

종래의 기판처리장치 및 기판처리방법은, 챔버의 내부를 소스가스가 분사되는 영역과 반응가스가 분사되는 영역으로 구획 분할한 다음, 소스가스 → 퍼지가스 → 반응가스 → 퍼지가스 → 소스가스의 순으로 수십회이상 순환 가스를 분사하여, 기판에 박막을 증착한다.In the conventional substrate processing apparatus and substrate processing method, the inside of the chamber is divided into a region where the source gas is injected and a region where the reaction gas is injected, and then source gas → purge gas → reaction gas → purge gas → source gas. A circulating gas is injected at least several times to deposit a thin film on the substrate.

그 후, 기판에 수백 A 두께의 박막을 완전히 증착한 다음, 플라즈마로 박막을 도핑(Doping) 한다.Thereafter, a few hundred A thick thin film is completely deposited on the substrate, and then the thin film is doped with plasma.

상기와 같은 종래의 기판처리장치 및 기판처리방법은, 기판에 박막을 완전히 형성한 다음 박막을 도핑 하므로, 박막의 상측 부위에 비하여 하측 부위가 상대적으로 덜 도핑 될 수 있다. 이로 인해, 하측 부위의 박막의 막질의 차이가 상측 부위와 도핑 농도가 상이하게 불순물이 도핑 될 우려가 있다.In the conventional substrate processing apparatus and substrate processing method as described above, since the thin film is completely formed on the substrate and then doped the thin film, the lower portion may be relatively less doped than the upper portion of the thin film. For this reason, there exists a possibility that an impurity may be doped so that the difference of the film | membrane of the thin film of a lower part may differ in a doping density from an upper part.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것일 수 있다.An object of the present invention may be to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method that can solve all the problems of the prior art as described above.

본 발명의 다른 목적은 기판에 형성된 박막의 막질을 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것일 수 있다.Another object of the present invention may be to provide a substrate treating apparatus and a substrate treating method capable of improving the film quality of a thin film formed on a substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 실시예에 따른 박막 형성 방법은, 기판 상에 박막을 형성하는 방법으로서, 상기 기판 상에 소스가스와 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 순차적으로 분사하여 단일 원자층 박막을 형성하는 단계; 및 상기 단일 원자층 박막에 불순물을 도핑(Doping)하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법일 수 있다.The thin film forming method according to the present embodiment for achieving the above object is a method of forming a thin film on a substrate, by sequentially spraying a source gas, a first purge gas, a reaction gas and a second purge gas on the substrate Forming a single atomic layer thin film; And doping an impurity into the single atomic layer thin film.

상기 불순물을 도핑하는 단계는 상기 단일 원자층 박막에 도핑하는 도핑불순물은 금속, p형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant), 도체, 고유전체, 저유전체 중 어느 하나를 도핑하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The doping of the dopant may include doping any one of a metal, a p-type dopant, an N-type dopant, a conductor, a high dielectric material, and a low dielectric material. It may be a thin film forming method characterized in that.

상기 불순물을 도핑하는 단계는 RF 파워를 이용하여 플라즈마, 마이크로파, 자외선 중의 하나를 사용하여 도핑하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The doping of the impurities may be a method of forming a thin film, wherein the doping is performed using one of plasma, microwave, and ultraviolet light using RF power.

상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 불순물을 도핑하는 단계를 단일 사이클(Cycle)로 구성하여 상기 사이클을 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Forming the single atomic layer thin film and doping the impurity may be a thin film formation method characterized in that the cycle is repeated by configuring a single cycle (Cycle).

상기 불순물을 도핑하는 단계 전에, 상기 단일 원자층 박막의 불순물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Before the doping the impurity, it may be a thin film forming method comprising the step of removing the impurity of the single atomic layer thin film.

상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계, 상기 불순물을 제거하는 단계, 상기 불순물을 도핑하는 단계를 순차적으로 단일 사이클(Cycle)로 구성하고, 상기 사이클을 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Forming a single atomic layer thin film, removing the impurities, and doping the impurities may be sequentially formed in a single cycle, and the thin film forming method may be repeated. .

기판 상에 박막을 형성하는 방법으로서, 상기 기판 상에 소스가스와 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 제1서브 사이클로 하여 상기 제1서브 사이클을 반복하여 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계, 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑하는 단계; 및 상기 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑하는 단계를 사이클로 하여 상기 사이클을 반복하는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법 일 수 있다.A method of forming a thin film on a substrate, the method comprising repeating the first sub cycle using a source gas, a first purge gas, a reaction gas and a second purge gas as a first sub cycle on the substrate, atoms having a thickness of several to several tens A Forming a layer thin film, doping the atomic layer thin film with impurities; And repeating the cycle by forming the atomic layer thin film having the thickness of several to several tens A and the doping the impurity into the atomic layer thin film as a cycle.

상기 불순물을 도핑하는 단계는 상기 단일 원자층 박막에 도핑하는 도핑불순물은 금속, p형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant), 도체, 고유전체, 저유전체 중 어느 하나를 도핑하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The doping of the dopant may include doping any one of a metal, a p-type dopant, an N-type dopant, a conductor, a high dielectric material, and a low dielectric material. It may be a thin film forming method characterized in that.

상기 불순물을 도핑하는 단계 전에, 상기 단일 원자층 박막의 불순물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Before the doping the impurity, it may be a thin film forming method comprising the step of removing the impurity of the single atomic layer thin film.

상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계, 상기 불순물을 제거하는 단계, 상기 불순물을 도핑하는 단계를 순차적으로 단일 사이클(Cycle)로 구성하고, 상기 사이클을 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Forming a single atomic layer thin film, removing the impurities, and doping the impurities may be sequentially formed in a single cycle, and the thin film forming method may be repeated. .

기판이 탑재 지지되는 기판지지부가 설치된 챔버의 공간에서 상기 기판측으로 분사되는 소스가스와 반응가스의 반응 및 RF 파워 또는 마이크로파 또는 자외선을 이용하여 상기 기판에 박막을 형성하는 박막형성방법 에 있어서, 상기 소스가스를 상기 기판에 분사하여 흡착하는 소스공정; 상기 반응가스를 분사하고 상기 RF파워 또는 상기 마이크로파 또는 자외선 중 하나를 인가하는 반응공정; 상기 챔버의 공간에 플라즈마를 발생시켜 도핑을 하는 공정 단일 사이클로 하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법 일 수 있다.In the thin film forming method of forming a thin film on the substrate by using a reaction of the source gas and the reaction gas injected to the substrate side and the RF gas or microwave or ultraviolet light in the space of the chamber in which the substrate support is mounted on the substrate, the source A source process of spraying gas onto the substrate and adsorbing the gas; A reaction step of spraying the reaction gas and applying one of the RF power, the microwave, or ultraviolet light; It may be a thin film formation method characterized in that a single cycle of the step of doping by generating a plasma in the chamber space.

상기 소스공정 또는 반응공정 후에 퍼지가스를 분사하는 퍼지공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법 일 수 있다.And a purge step of injecting purge gas after the source process or the reaction process.

상기 불순물을 제거하는 단계는 상기 소스가스에서 기인하거나 상기 소스가스와 상기 반응가스의 불완전 반응으로 상기 단일 원자층 박막 내에 잔류하게 되는 제거불순물 중 어느 하나를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The removing of the impurities may include removing any one of impurities removed from the source gas or remaining in the single atomic layer thin film due to incomplete reaction between the source gas and the reaction gas. Can be.

상기 도핑된 박막에서 제거되어야 할 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The removal impurity to be removed from the doped thin film may be at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof. .

상기 불순물을 제거하는 단계는 이온화된 산소 이온, 이온화된 수소 이온, 이온화된 질소 이온, 이온화 된 아르곤(Ar) 이온, 이온화된 헬륨(He) 이온 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The removing of the impurities may include at least one of ionized oxygen ions, ionized hydrogen ions, ionized nitrogen ions, ionized argon (Ar) ions, and ionized helium (He) ions. Can be.

상기 불순물을 도핑하는 단계 후에, 상기 도핑된 박막의 불순물을 제거하는 제거불순물 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법 일 수 있다.After the step of doping the impurities, it may be a thin film forming method further comprising a removal impurity step of removing the impurities of the doped thin film.

상기 불순물을 도핑하는 단계 후에 상기 도핑된 박막의 불순물을 제거하는 단계는 상기 소스가스에서 기인하거나 상기 소스가스와 상기 반응가스의 불완전 반응으로 상기 단일 원자층 박막 내에 잔류하게 되는 불순물 중 어느 하나를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.Removing the impurities of the doped thin film after the step of doping the impurities removes any one of impurities originating in the source gas or remaining in the single atomic layer thin film due to incomplete reaction of the source gas and the reaction gas. It may be a thin film forming method characterized in that the step.

상기 도핑된 박막에서 제거되어야 할 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.The removal impurity to be removed from the doped thin film may be at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof. .

상기 불순물을 도핑하는 단계 후에 상기 불순물을 제거하는 단계는 상기 불순물 도핑된 불순물을 제거하는 이온은 이온화된 산소 이온, 이온화된 수소 이온, 이온화된 질소 이온, 이온화 된 아르곤(Ar) 이온, 이온화된 헬륨(He) 이온 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법 일 수 있다.After the doping of the impurities, the removing of the impurities may include ionizing oxygen ions, ionized hydrogen ions, ionized nitrogen ions, ionized argon (Ar) ions, and ionized helium. It may be a thin film forming method characterized by using any one or more of (He) ions.

본 실시예에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 기판에 소스가스를 흡착시키고 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 순차적으로 분사하여 박막을 증착하고, 기판에 증착된 박막의 불순물 도핑하는 단계를 추가하고, 상기 방법을 연속 공정을 진행하여 박막을 형성한다. 그러면, 기판에 박막이 완전하게 형성된 후 박막을 도핑하는 것에 비하여, 박막의 높이 방향으로 박막에 불순물이 균일하게 도핑되어 막질이 향상 및 순도를 높이는 효과가 있다.In the substrate treating apparatus and the substrate treating method according to the present embodiment, the source gas is adsorbed onto the substrate, the first purge gas, the reaction gas, and the second purge gas are sequentially sprayed to deposit a thin film, and the impurities of the thin film deposited on the substrate. In addition to the doping step, the method is subjected to a continuous process to form a thin film. Then, as compared with doping the thin film after the thin film is completely formed on the substrate, impurities are uniformly doped in the thin film in the height direction, thereby improving the film quality and increasing the purity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 일부 분해 사시도.
도 2는 도 1의 'A' 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 증착 방법에 의한 ALD 1공정 사이클 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 고온을 이용한 증착 방법에 의한 ALD 1 공정 사이클 그래프.
도 5는 본 발명에 불순물제거공정을 추가한 ALD 1 공정 사이클 그래프.1 is an exploded perspective view of a portion of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line 'A' of FIG.
Figure 3 is an ALD one-cycle cycle graph by the deposition method using a plasma according to the present invention.
Figure 4 is an ALD 1 process cycle graph by the deposition method using a high temperature according to the present invention.
Figure 5 is an ALD 1 process cycle graph adding an impurity removal process to the present invention.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.In the present specification, in adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even though they are displayed on different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described herein will be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms “first”, “second”, and the like are intended to distinguish one component from another. The scope of the rights shall not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the term "comprises" or "having" does not preclude the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term "at least one" should be understood to include all combinations which can be presented from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item, and the third item" means not only the first item, the second item, or the third item, but also two of the first item, the second item, and the third item, respectively. A combination of all items that can be presented from more than one.

"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term “and / or” should be understood to include all combinations that can be presented from one or more related items. For example, the meaning of "first item, second item and / or third item" means two items of first item, second item or third item as well as first item, second item or third item. It means a combination of all items that can be presented from the above.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected or installed" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected or installed to that other component. On the other hand, when a component is referred to as "directly connected or installed" to another component, it should be understood that there is no other component in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the elements, that is, "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", and the like, should be interpreted as well.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, S100, S110, S120 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 결정하여 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고, 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며, 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, an identification code (e.g., S100, S110, S120, etc.) is used for convenience of description, and the identification code is not intended to determine the order of the steps, and each step is clearly specified in context. Unless stated in order, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus and a substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 일부 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 ‘A’의 단면도이다.1 is a partially exploded perspective view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 'A' of FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 챔버(110)를 포함할 수 있으며, 챔버(110)의 내부에는 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 등과 같은 기판(S)이 투입되어 처리되는 공간이 형성될 수 있다.As shown, the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention may include a chamber 110, a space in which the substrate (S) such as a silicon wafer or glass is inserted and processed inside the chamber 110. This can be formed.

챔버(110)는 상면이 개방된 본체(111)와 본체(111)의 개방된 상단면(上端面)에 결합되는 리드(115)를 포함할 수 있다. 본체(111)와 리드(115)가 상호 결합되어 상대적으로 하측과 상측에 각각 위치되므로, 챔버(110)의 하면측은 본체(111)의 하면측에 해당하고, 챔버(110)의 상면은 리드(115)에 해당한다.The chamber 110 may include a main body 111 having an upper surface opened and a lead 115 coupled to an open top surface of the main body 111. Since the main body 111 and the lead 115 are mutually coupled to each other and positioned at the lower side and the upper side, respectively, the lower surface side of the chamber 110 corresponds to the lower surface side of the main body 111, and the upper surface of the chamber 110 is a lead ( 115).

챔버(110)의 측면에는 기판(S)을 챔버(110)로 반입하거나, 챔버(110)의 기판(S)을 외부로 반출하기 위한 기판출입구(111a)가 형성될 수 있다. 그리고, 챔버(110)의 하면에는, 기판(S)의 처리 후, 챔버(110)의 공간에 잔존하는 이물질을 포함한 가스를 외부로 배출하기 위한 배출구(111b)가 형성될 수 있다.A substrate entrance 111a may be formed at a side surface of the chamber 110 to carry the substrate S into the chamber 110 or to carry the substrate S of the chamber 110 outward. In addition, on the lower surface of the chamber 110, after the processing of the substrate S, a discharge port 111b for discharging the gas including the foreign matter remaining in the space of the chamber 110 to the outside may be formed.

챔버(110)의 내부 하면측에는 기판(S)이 탑재 지지되는 기판지지부(120)가 설치될 수 있다. 기판지지부(120)의 하면 중심부에는 구동축(130)의 상단부가 연결될 수 있고, 구동축(130)의 하단부는 챔버(110)의 하면 외측으로 돌출될 수 있다. 챔버(110)의 하면 외측에 위치된 구동축(130)의 부위에는 구동축(130)을 회전 및 승강시키기 위한 구동부(미도시)가 연결될 수 있다. 그러므로, 기판지지부(120)는 구동축(130)에 의하여 회전 및 승강될 수 있다.The substrate support part 120 on which the substrate S is mounted and supported may be installed at an inner lower surface side of the chamber 110. An upper end of the driving shaft 130 may be connected to a center of a lower surface of the substrate support 120, and a lower end of the driving shaft 130 may protrude outward from the lower surface of the chamber 110. A driving unit (not shown) for rotating and elevating the driving shaft 130 may be connected to a portion of the driving shaft 130 positioned outside the lower surface of the chamber 110. Therefore, the substrate support part 120 may be rotated and lifted by the drive shaft 130.

기판지지부(120)에는, 기판지지부(120)의 중심을 기준으로, 복수의 기판(S)이 방사상으로 탑재 지지될 수 있고, 기판지지부(120)에는 기판(S)을 가열하기 위한 히터 등과 같은 가열수단(미도시)이 설치될 수 있다.On the substrate support part 120, a plurality of substrates S may be radially mounted and supported on the center of the substrate support part 120, and the substrate support part 120 may be a heater for heating the substrate S, or the like. Heating means (not shown) may be installed.

기판지지부(120)는 서셉터(Susceptor) 등으로 마련될 수 있으며, 구동축(130)을 기준으로 자전하는 형태로 회전할 수 있다. 그러므로, 기판지지부(120)가 자전하면, 기판(S)은 구동축(130)을 기준으로 공전하는 형태로 회전할 수 있다.The substrate support unit 120 may be provided as a susceptor or the like, and may rotate in a form of rotating based on the driving shaft 130. Therefore, when the substrate support part 120 rotates, the substrate S may rotate in a manner of revolving with respect to the drive shaft 130.

기판(S)에 박막을 증착하기 위해서는, 공정가스가 챔버(110)로 공급되어야 한다. 공정가스는 소스가스와 반응가스를 포함할 수 있다. 챔버(110)의 상면에는 소스가스 및 반응가스를 각각 분사하는 소스가스 분사부(140) 및 반응가스 분사부(150)가 각각 설치될 수 있다. 소스가스 분사부(140)는 챔버(110)의 내부 제1영역(110a)의 공간에 소스가스를 분사하고, 반응가스 분사부(150)는 제2영역(110b)의 공간에 반응가스를 분사하여, 기판지지부(120)에 탑재 지지되어 기판지지부(120)와 함께 회전하는 기판(S)의 방향으로 소스가스 및 반응가스를 각각 균일하게 공급할 수 있다. 이때, 제1영역(110a)과 제2영역(110b)은 후술할 퍼지가스에 의하여 공간적으로 구획 분할될 수 있다.In order to deposit a thin film on the substrate S, a process gas must be supplied to the chamber 110. The process gas may include a source gas and a reaction gas. The upper surface of the chamber 110 may be provided with a source gas injection unit 140 and a reaction gas injection unit 150 for injecting a source gas and a reaction gas, respectively. The source gas injector 140 injects the source gas into the space of the inner first region 110a of the chamber 110, and the reaction gas injector 150 injects the reaction gas into the space of the second region 110b. Thus, the source gas and the reaction gas may be uniformly supplied in the direction of the substrate S mounted and supported on the substrate support part 120 to rotate together with the substrate support part 120. In this case, the first region 110a and the second region 110b may be spatially divided by a purge gas to be described later.

챔버(110)의 상면에는 기판지지부(120)측으로 불활성가스인 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사부(170)가 설치될 수 있다. 퍼지가스 분사부(170)는 제1영역(110a)과 제2영역(110b) 및 제3영역(110c)의 사이로 퍼지가스를 분사하여, 제1영역(110a)과 제2영역(110b) 및 제3영역(110c)을 공간적으로 구획 분리할 수 있다. 그러면, 각각의 영역의 가스들이 상호 혼합되는 것이 방지된다.A purge gas injector 170 may be installed on the upper surface of the chamber 110 to inject purge gas, which is an inert gas, toward the substrate support 120. The purge gas injector 170 injects purge gas between the first region 110a, the second region 110b, and the third region 110c, and the first region 110a and the second region 110b and The third region 110c may be spatially divided. This prevents the gases in each region from mixing with each other.

기판(S)은 기판지지부(120)의 중심을 기준으로 공전하는 형태로 회전하므로, 기판(S)이 회전하여 소스가스 분사부(140) 및 반응가스 분사부(150) 그리고, 도핑부(180)의 하측에 위치되면, 기판(S)과 소스가스 분사부(140)는 대향하는 것이 바람직하고, 기판(S)과 반응가스 분사부(150)는 대향하는 것이 바람직하다.Since the substrate S rotates in a form of revolving with respect to the center of the substrate supporter 120, the substrate S rotates so that the source gas injection unit 140, the reaction gas injection unit 150, and the doping unit 180 are rotated. When positioned below the), it is preferable that the substrate S and the source gas injection unit 140 face each other, and the substrate S and the reaction gas injection unit 150 face each other.

기판(S)의 전면(全面)으로 소스가스 및 반응가스가 각각 분사될 수 있도록, 기판지지부(120)의 반경방향을 향하는 소스가스 분사부(140) 및 반응가스 분사부(150) 및 도핑부(180)의 길이는 각각 기판(S)의 직경 보다 길거나 짧을 수 있다.The source gas injector 140 and the reactant gas injector 150 and the doping part which face the radial direction of the substrate support part 120 so that the source gas and the reactant gas may be injected onto the entire surface of the substrate S, respectively. The length of the 180 may be longer or shorter than the diameter of the substrate S, respectively.

제1영역(110a)의 소스가스 분사부(140)는 기판지지부(120)의 회전방향을 따라 소정 각도 이격되어 설치될 수 있다. 즉, 소스가스 분사부(140)는 기판지지부(120)의 중심을 기준으로, 제1영역(110a)에서 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다.The source gas injection unit 140 of the first region 110a may be spaced apart by a predetermined angle along the rotational direction of the substrate support unit 120. That is, the source gas injection unit 140 may be disposed radially in the first region 110a based on the center of the substrate support unit 120.

소스가스 분사부(140)와 반응가스 분사부(150) 및 도핑부(180)는 교호하면서 순환 반복하는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 소스가스 분사부(140) → 퍼지가스 분사부(170) → 반응가스 분사부(150) → 퍼지가스 분사부(170) → 도핑부(180) → 퍼지가스 분사부(170) → 소스가스 분사부(140)의 순으로 순차적으로 반복 순환하는 형태로 배치 및 공정이 진행 될 수 있다.The source gas injection unit 140, the reaction gas injection unit 150, and the doping unit 180 may be alternately arranged in a cyclic manner. That is, the source gas injection unit 140 → purge gas injection unit 170 → reaction gas injection unit 150 → purge gas injection unit 170 → doping unit 180 → purge gas injection unit 170 → source gas The arrangement and the process may be performed in the form of repeated circulating sequentially in the order of the injection unit 140.

그리하여, 소스가스 분사부(140)는 챔버(110)의 제1영역(110a)으로 소스가스를 분사하여 기판(S)에 소스가스가 흡착되게 할 수 있고, 퍼지가스 분사부(170)는 퍼지가스를 분사하여 기판(S)에 흡착되고 남아있는 소스가스를 제거할 수 있다. 그리고, 반응가스 분사부(150)는 챔버(110)의 제2영역(110b)으로 반응가스를 분사하여 기판(S)에 흡착된 소스가스가 기판(S)에 박막이 증착 되도록 할 수 있다. 도핑부(180)는 챔버(110)의 제3영역(110c)으로 도핑 가스를 분사하여 기판(S)의 내부에 불순물을 도핑 할 수 있다.Thus, the source gas injector 140 may inject the source gas into the first region 110a of the chamber 110 to allow the source gas to be adsorbed onto the substrate S, and the purge gas injector 170 may purge. The gas may be injected to remove the remaining source gas adsorbed onto the substrate S. In addition, the reaction gas injector 150 may inject the reaction gas into the second region 110b of the chamber 110 so that the source gas adsorbed on the substrate S may be deposited on the substrate S. The doping unit 180 may inject a doping gas into the third region 110c of the chamber 110 to dope impurities into the substrate S.

도핑불순물의 종류는 금속, p형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant), 도체, 고유전체, 저유전체일 수 있다.The doping impurities may be metal, p-type dopant, N-type dopant, conductor, high dielectric material, low dielectric material.

기판지지부(120)에 기판(S)을 탑재 지지한 상태에서 기판지지부(120)를 회전시키면, 기판(S)이 순차적으로 제1영역(110a) → 제2영역(110b)에 위치되므로, 소스가스와 반응가스의 반응에 의하여 기판(S)에 소스가스가 흡착되어 박막이 형성된다.When the substrate support part 120 is rotated while the substrate S is mounted on and supported by the substrate support part 120, the substrate S is sequentially positioned in the first area 110a → the second area 110b. The source gas is adsorbed onto the substrate S by the reaction of the gas and the reaction gas to form a thin film.

반응가스를 이용하여 박막을 증착시킬 때는 600도 ~ 900도의 고온의 온도(Thermal)에서 반응가스를 분사하여 기판(S)에 박막을 증착 시킬 수도 있고, 200도 ~ 400도의 저온의 온도에서 플라즈마(Plasma)를 이용하여 박막을 증착시킬 수 있다. 이를 위하여 제2영역(110b)측 챔버(110)의 상면에는 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 발생부(160)가 설치될 수 있다.When the thin film is deposited using the reaction gas, the thin film may be deposited on the substrate S by spraying the reaction gas at a high temperature of 600 degrees to 900 degrees, and the plasma may be deposited at a low temperature of 200 degrees to 400 degrees. Plasma) may be used to deposit thin films. To this end, a plasma generator 160 for generating plasma may be installed on the upper surface of the chamber 110 at the second region 110b.

소스가스와 반응가스 만의 반응을 이용하여 기판(S)에 박막을 형성하면, 상대적으로 증착된 막의 막질이 저하될 수 있으므로, 도핑부(180)에서 생성된 플라즈마를 이용하여 박막에 불순물을 도핑 할 수 있다. When the thin film is formed on the substrate S by using only the reaction of the source gas and the reactant gas, since the film quality of the deposited film may be lowered, the impurities may be doped into the thin film using the plasma generated by the doping unit 180. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 박막의 막질을 더욱 향상시키기 위하여, 기판(S)에 소스가스를 흡착하고, 기판(S)에 증착된 소스가스를 반응가스와 반응시킨 다음, 기판(S)에 증착된 박막의 내부를 도핑 처리할 수 있다. In order to further improve the film quality of the substrate, the substrate treating apparatus according to an embodiment of the present invention adsorbs the source gas onto the substrate S, reacts the source gas deposited on the substrate S with the reaction gas, and then The inside of the thin film deposited in (S) can be doped.

또한, 기판(s)에 제3영역(110c)의 도핑부(180)에서 생성된 플라즈마를 이용하여 박막의 막질의 고유전체와 저유전체를 도핑할 수 있다.In addition, the high dielectric material and the low dielectric material of the film may be doped using the plasma generated by the doping unit 180 of the third region 110c on the substrate s.

더 구체적으로 설명하면, 기판지지부(120)에 기판(S)을 탑재 지지한 상태에서 제1영역(110a)에 위치된 기판(S)측으로 소스가스를 분사한다. 그러면, 기판(S)에 소스가스가 흡착된다. 그 후, 기판지지부(120)가 시계 방향으로 회전하면, 기판(S)은 퍼지가스가 분사되는 영역을 통과하므로, 기판(S)에 흡착되지 않은 소스가스는 퍼지가스에 의하여 제거될 수 있다.More specifically, the source gas is injected toward the substrate S located in the first region 110a while the substrate S is mounted and supported on the substrate support 120. Then, the source gas is adsorbed to the substrate S. Thereafter, when the substrate support part 120 rotates in the clockwise direction, the substrate S passes through a region in which the purge gas is injected, so that source gas not adsorbed to the substrate S may be removed by the purge gas.

이러한 상태에서, 기판지지부(120)가 시계 방향으로 더 회전하여 기판(S)이 제2영역(110b)의 반응가스 분사부(150)의 하측에 위치되면, 기판(S)측으로 반응가스가 분사된다. 그러면, 기판(S)에 증착된 반응가스가 흡착된 소스와 반응하므로, 기판(S)에 박막이 증착 되어, 단일 원자층 박막을 형성할 수 있다.In this state, when the substrate support part 120 is further rotated in the clockwise direction so that the substrate S is positioned below the reaction gas injection part 150 of the second region 110b, the reaction gas is injected to the substrate S side. do. Then, since the reaction gas deposited on the substrate S reacts with the adsorbed source, a thin film is deposited on the substrate S, thereby forming a single atomic layer thin film.

반응가스 분사부(150)는 기판지지부(120)의 회전방향을 따라 소정 각도 이격된 제1반응가스 분사부(151)와 제2반응가스 분사부(155)로 나뉠 수가 있다. 제1반응가스 분사부(151)와 제2반응가스 분사부(155)에서는 동일한 반응가스가 분사 될 수 도 있고, 상이한 가스가 순차적으로 분사 또는 선택적으로 분사 될 수 있다. 또한, 제1반응가스 분사부(151) 및 제2반응가스 분사부(155)에서 분사되는 반응가스의 양은 기판(S)에 형성하고자 하는 박막의 특성에 따라 적절하게 조절할 수 있다.The reaction gas injector 150 may be divided into a first reaction gas injector 151 and a second reaction gas injector 155 spaced at a predetermined angle along the rotation direction of the substrate supporter 120. The same reaction gas may be injected from the first reaction gas injection unit 151 and the second reaction gas injection unit 155, or different gases may be sequentially injected or selectively injected. In addition, the amount of reaction gas injected from the first reaction gas injection unit 151 and the second reaction gas injection unit 155 may be appropriately adjusted according to the characteristics of the thin film to be formed on the substrate S.

반응 가스 증착시에 플라즈마를 이용한 증착으로 공정 단계를 설명을 하면, 소스가스 분사부(140) → 퍼지가스 분사부(170) → 반응가스 분사부(150) → 플라즈마 발생부(160) → 퍼지가스 분사부(170) → 도핑부(180)의 순서로 공정을 진행 될 수 있다. 또한, 반응 가스 증착시에 고온을 이용한 증착으로 공정 단계를 설명을 하면, 소스가스 분사부(140) → 퍼지가스 분사부(170) → 반응가스 분사부(150) → 퍼지가스 분사부(170) → 도핑부(180)의 순서로 공정을 진행 될 수 있다.When describing the process steps by deposition using plasma at the time of deposition of the reactive gas, the source gas injection unit 140 → purge gas injection unit 170 → reaction gas injection unit 150 → plasma generation unit 160 → purge gas The process may be performed in the order of the injection unit 170 → the doping unit 180. In addition, when the process step is described by the deposition using the high temperature during the deposition of the reaction gas, source gas injection unit 140 → purge gas injection unit 170 → reaction gas injection unit 150 → purge gas injection unit 170 → the process may be performed in the order of the doping unit 180.

또한, 기판지지부(120)가 제2공간(110b)에서 시계 방향으로 더 회전하여 기판(S)이 제3공간(110c)의 도핑부(180)의 하측에 위치되면, 기판(S)에 증착된 단일 원자층 박막은 제3공간(110c)에 분사된 불순물의 종류에 따라 플라즈마에 의하여 분순물이 박막에 도핑되는 단계가 된다. In addition, when the substrate support part 120 is further rotated clockwise in the second space 110b so that the substrate S is positioned below the doped part 180 of the third space 110c, the substrate support 120 is deposited on the substrate S. The single atomic layer thin film is a step in which the impurities are doped into the thin film by plasma according to the type of impurities injected into the third space (110c).

상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 불순물을 도핑하는 단계를 단일 사이클(Cycle)로 구성하여 상기 사이클을 반복 할 수 있다.The cycle may be repeated by forming the single atomic layer thin film and doping the impurities in a single cycle.

즉, 기판(S)에 박막 형성되는 단계 후에 그 다음 공정인 박막에 불순물을 도핑하는 공정을 실시하므로, 기판(S)에 박막 공정이 수십회 형성된 후의 상태에서 박막을 플라즈마로 불순물 도핑 공정을 실시하는 것에 비하여, 한 사이클(cycle)박막에 불순물 도핑이 균일하게 될 수 있다.That is, after the thin film is formed on the substrate S, a process of doping impurities into the thin film, which is the next process, is performed. Thus, the thin film is impurity doped by plasma in the state after the thin film process is formed several times. In contrast, impurity doping can be made uniform in one cycle thin film.

상기 기판(S) 상에 소스가스와 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 제1서브 사이클로 하여 상기 제1서브 사이클을 반복하여 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계를 가질 수 있으며, 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑을 하고, 상기 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑하는 단계를 사이클로 하여 상기 사이클을 반복할 수 있다.Forming an atomic layer thin film having a thickness of several to several tens A by repeating the first sub cycle using the source gas, the first purge gas, the reaction gas, and the second purge gas as the first sub cycle on the substrate S. The cycle may be repeated by doping an impurity into the atomic layer thin film, forming an atomic layer thin film having a thickness of several to several tens A, and doping an impurity into the atomic layer thin film. .

또한, 상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 불순물을 도핑하는 단계를 단일 사이클(Cycle)로 구성하여 상기 사이클을 반복 할 수 있다.In addition, the cycle may be repeated by forming the single atomic layer thin film and the doping of the impurities into a single cycle.

상기 불순물을 도핑하는 단계 전에, 상기 단일 원자층 박막의 불순물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 미리 원하지 않는 불순물을 제거하고, 원하는 불순물을 도핑하여 박막의 원하는 불순물로 순도를 높일 수 있으며, 상기 단을 원자층 박막을 증착하고, 원하지 않는 불순물을 제거하고, 원하는 불순물을 도핑하는 단계를 하나의 사이클로 반복 할 수 있다.Before the doping of the impurities, the method may include removing impurities from the single atomic layer thin film. Removing unwanted impurities in advance, and doping the desired impurities to increase the purity to the desired impurities of the thin film, the step of depositing the atomic layer thin film, removing the unwanted impurities, and doping the desired impurities in one step Can be repeated in cycles.

챔버(110)의 외측에는 플라즈마 발생부(160)로 RF(Radio Frequency) 전원 등을 인가하기 위한 전원장치(181) 및 임피던스를 정합하기 위한 매처(185)가 설치될 수 있다. 전원장치(181)는 접지될 수 있으며, 플라즈마 발생부(160)를 매개로 접지될 수 있다.Outside the chamber 110, a power supply device 181 for applying RF (Radio Frequency) power, etc., to the plasma generator 160 and a matcher 185 for matching impedance may be installed. The power supply unit 181 may be grounded and may be grounded through the plasma generator 160.

불순물 도핑 공정은 RF 파워를 이용한 플라즈마(Plasma), 마이크로파(Microwave), 자외선(ultraviolet rays, UV) 등을 이용하여 도핑 공정을 실시 할 수 있다.The impurity doping process may be performed using a plasma, microwave, ultraviolet (UV) light, etc. using RF power.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법에 대하여 도 1 내 도 4을 참조하여 설명한다.A substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은, 기판(S)을 챔버(110)에 반입하여 기판지지부(120)에 로딩할 수 있다. 즉, 복수의 기판(S)을 챔버(110)에 반입하여 기판지지부(120)에 탑재 지지할 수 있으며, 기판(S)은 기판지지부(120)가 시계 방향으로 회전함에 따라 제1영역(110a) → 제2영역(110b) → 제3영역(110c)을 순차적으로 반복하여 통과할 수 있다.As shown, in the substrate processing method according to an embodiment of the present invention, the substrate S may be loaded into the chamber 110 and loaded on the substrate support 120. That is, the plurality of substrates S may be loaded into the chamber 110 to be mounted and supported on the substrate support 120, and the substrate S may be rotated in the clockwise direction to form the first region 110a. ) → the second region 110b → may pass through the third region 110c sequentially and repeatedly.

도 3에서는, 본 실시예에 대한 기판처리방법으로 플라즈마를 이용한 공정 증착 방법에 대해 간략하게 설명의 편의를 위하여 펄스 그래프로 도시한다.In FIG. 3, a process deposition method using plasma as the substrate processing method of the present embodiment is briefly illustrated in a pulse graph for convenience of description.

기판(S)에 박막을 형성하기 위하여, 제1영역(110a)에서는 챔버(110)의 상측에 설치된 소스가스 분사부(140)에서 기판(S)측으로 소스가스를 분사할 수 있다. 그러면, 제1영역(110a)에 위치된 기판(S)에 소스가스가 흡착될 수 있다.In order to form a thin film on the substrate S, the source gas may be injected from the source gas injector 140 provided above the chamber 110 to the substrate S in the first region 110a. Then, the source gas may be adsorbed onto the substrate S positioned in the first region 110a.

그 후, 기판지지부(120)가 시계 방향으로 더 회전하면, 기판(S)은 제1영역(110a)과 제2영역(110b) 사이의 퍼지가스가 분사되는 영역을 통과하며, 기판(S)에 흡착이 안된 소스가스는 퍼지가스에 의하여 제거된다.Thereafter, when the substrate support part 120 further rotates in the clockwise direction, the substrate S passes through an area where the purge gas is injected between the first region 110a and the second region 110b, and the substrate S Source gas that is not adsorbed on is removed by purge gas.

그 후, 기판지지부(120)가 시계 방향으로 더 회전하면, 기판(S)은 반응가스 분사부(150)가 위치된 제2영역(110b)을 순차적으로 통과하며, 반응가스는 소스가스와 반응하여 박막이 증착 될 때, 플라즈마 발생부(160)에서 생성된 플라즈마에 의해 기판(S)에 단일 원자층 박막이 증착될 수 있다. 그 후, 도핑부(180)가 위치된 제3영역(110c)을 순차적으로 통과하면서, 단일 원자층 박막의 내부에 불순물을 도핑 할 수 있다.Thereafter, when the substrate support part 120 further rotates in the clockwise direction, the substrate S sequentially passes through the second region 110b in which the reaction gas injection part 150 is located, and the reaction gas reacts with the source gas. When the thin film is deposited, a single atomic layer thin film may be deposited on the substrate S by the plasma generated by the plasma generator 160. Thereafter, impurities may be doped into the single atomic layer thin film while sequentially passing through the third region 110c in which the doping unit 180 is located.

단일 원자층 박막에 불순물을 도핑 할 수 있고, 전술한 것 같이 불순물의 종류를 선택적으로 도핑 할 수 있다. 도핑불순물의 종류는 도전성 향상을 목적으로 금속, 도체 일 수 있다. 또한, 도핑불순물의 또 다른 종류는 유전율 증가하기 위한 고유전체, 저유전체 일 수 있다. 또한, 도핑불순물의 또 다른 종류는 트랜지스터의 채널용 P형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant) 일 수 있다.Impurities can be doped into a single atomic layer thin film, and the type of impurities can be selectively doped as described above. The doping impurity may be a metal or a conductor for the purpose of improving conductivity. In addition, another kind of doping impurities may be high dielectric constant, low dielectric constant for increasing the dielectric constant. Further, another type of doping impurity may be a P-type dopant or an N-type dopant for the channel of the transistor.

단일 원자층 박막의 도핑 단계의 시간은 사이클 전체 시간의 1/6이하(6Rod) 또는 1/8(8Rod)이하 일 수 있다.The time of the doping step of the single atomic layer thin film may be less than 1/6 (6 Rod) or less than 1/8 (8 Rod) of the total cycle time.

단일 원자층 박막을 형성하는 단계에서 불순물을 도핑하는 단계를 단일 사이클(cycle)로 구성하여 상기 사이클을 반복할 수 도 있다. 불순물을 도핑하는 단계의 시간은 상기 사이클의 전체 시간의 1/6이하(6Rod) 또는 1/8(8Rod)이하 일 수 있다. 6Rod는 리드(115)에 가스 분사 장치의 개수가 6개 일 수 있다. 또한 8Rod는 리드(115)에 가스 분사 장치의 개수가 8개 일 수 있다.In the step of forming a single atomic layer thin film, the step of doping impurities may be configured in a single cycle and the cycle may be repeated. The time of doping the impurities may be less than 1/6 (6 Rod) or less than 1/8 (8 Rod) of the entire time of the cycle. 6Rod may have a number of gas injection devices in the lead 115. In addition, 8Rod may have a number of gas injection devices in the lead 115.

또한, 소스가스 분사 후에 퍼지가스가 분사되고 소스가스 후에 분사되는 퍼지가스는 제1퍼지가스라고 할 수 있다, 소스가스 분사 후에 반응가스와 퍼지가스가 분사되고, 반응가스 후에 퍼지가스는 제2퍼지가스라고 할 수 있다. 따라서, 소스가스 분사후에 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 제1서브사이클로하여 증착을 할 수 있다. 한편, 박막의 불순물을 도핑하는 단계를 가질 수 있으므로, 상기 제1서브사이클 공정 이후 바로 불순물을 도핑하는 공정을 하나의 사이클로 반복하는 공정 단계를 가질 수 있다.In addition, the purge gas is injected after the source gas injection and the purge gas injected after the source gas may be referred to as the first purge gas, the reaction gas and the purge gas is injected after the source gas injection, the purge gas after the reaction gas is the second purge It can be called gas. Therefore, after the source gas injection, the first purge gas, the reaction gas, and the second purge gas can be deposited as the first subcycle. On the other hand, it may have a step of doping the impurities of the thin film, it may have a process step of repeating the process of doping the impurities immediately after the first subcycle process in one cycle.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ALD 증착공정후 도핑공정이 포함된 그래프이다. 앞서 설명한 부분은 제외하고, 도 3과 도 4의 차이점을 설명하면, RF 파워를 이용한 반응공정과 높은 열을 이용한 공정에서의 차이점이 있다. 낮은 온도에서 RF파워를 사용하기 때문에 낮은 온도의 증착 공정을 실시할 수 있으며, 높은 온도의 도4의 공정은 높은 온도의 증착 공정을 실시할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치는 단일 원자층 박막을 증착할 때 고온의 온도에서 증착의 단계를 진행 할 수 있다. 3 and 4 are graphs including the doping process after the ALD deposition process according to an embodiment of the present invention. Except for the above-described parts, the difference between FIG. 3 and FIG. 4 will be described. There are differences in the reaction process using RF power and the process using high heat. Since RF power is used at a low temperature, a low temperature deposition process may be performed, and a high temperature process of FIG. 4 may perform a high temperature deposition process. The substrate treating apparatus according to another embodiment of the present invention may proceed with the deposition step at a high temperature when depositing a single atomic layer thin film.

도 5는 본발명의 실시예에 따른 ALD 증착공정후 불순물 도핑 공정이 실시되기 전에 불순물제거 공정을 추가하여 실시 할 수 있다.5 may be performed by adding an impurity removal process before the impurity doping process is performed after the ALD deposition process according to the embodiment of the present invention.

기판(S)에 증착된 단일 원자층 박막이 플라즈마에 의하여 불순물 제거하는 공정 단계를 추가하므로, 기판(S)에 증착된 단일 원자층 박막의의 불순물이 완전하게 제거되는 등, 기판(S)에 증착된 단일 원자층 박막의 막질이 더욱 향상될 수 있다. 향상된 박막은 최종 도핑공정을 실시하므로, 불필요한 불순물을 모두 제거된 후에 원하는 불순물의 종류를 도핑 할 수 있다.Since the single atomic layer thin film deposited on the substrate S is added a process step of removing impurities by the plasma, the impurities of the single atomic layer thin film deposited on the substrate S are completely removed. The film quality of the deposited single atomic layer thin film can be further improved. Since the improved thin film performs the final doping process, it is possible to dope the desired type of impurities after removing all unnecessary impurities.

불순물제거 공정은 박막내의 카본(Carbon)계의 불순물을 제거를 위해서는 산소(O2)가스를 제3영역(110c)에 분사하여 산소 플라즈마로 막 내의 불순물을 제거 할 수 있다. 또한, 박막내의 염소(Cl)계의 불순물을 제거하기 위해서는 수소(H2)가스를 제3영역(110c)에 분사하여 수소 플라즈마로 막 내의 불순물을 제거 할 수 있다. In the impurity removal process, in order to remove carbon-based impurities in the thin film, oxygen (O 2) gas may be injected into the third region 110c to remove impurities in the film by oxygen plasma. In addition, in order to remove chlorine (Cl) -based impurities in the thin film, hydrogen (H 2) gas may be injected into the third region 110c to remove impurities in the film by hydrogen plasma.

수소, 산소, 질소 등은 불순물제거 가스 즉, 트리트먼트공정에서 트리트먼트 가스로 분사 처리 될 수 있다.Hydrogen, oxygen, nitrogen, and the like may be sprayed with a treatment gas in an impurity removal gas, that is, a treatment process.

또한, 상기 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물일 수 있다.In addition, the removal impurity may be at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof.

기판(S)의 처리란, 기판(S)의 전면(全面)에 박막을 형성하거나, 기판(S)에 금속 배선 등과 같은 패턴을 형성하거나, 상기 패턴을 덮는 형태로 기판(S)에 박막을 형성하거나, 형성된 박막의 외부의 표면의 막질의 변화 또는 형성된 박막 내부의 막질을 변화시키는 하는 것을 포함할 수 있다.In the processing of the substrate S, a thin film is formed on the entire surface of the substrate S, a pattern such as metal wiring is formed on the substrate S, or a thin film is formed on the substrate S in such a manner as to cover the pattern. It may include forming or changing the film quality of the outer surface of the formed thin film or the film quality inside the formed thin film.

또한, 상기 불순물 도핑 공정이 완료된 후에 불순물제거 공정을 추가하여 실시할 수 있다. 상기 단일 원자층 박막을 형성하는 단계를 실시하고, 상기 불순물을 제거하는 단계를 실시하고, 상기 불순물을 도핑하는 단계를 순차적으로 단일 사이클(Cycle)로 구성할 수 있으며, 순차적으로 상기 사이클을 반복 할 수 있다.In addition, after the impurity doping process is completed, an impurity removal process may be added. The step of forming the single atomic layer thin film, the step of removing the impurities, and the step of doping the impurities may be configured in a single cycle sequentially, and the cycle may be repeated sequentially Can be.

상기 불순물을 제거하는 단계는 이온화된 산소 이온, 이온화된 수소 이온, 이온화된 질소 이온, 이온화 된 아르곤(Ar) 이온, 이온화된 헬륨(He) 이온 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다. Removing the impurities may use any one or more of ionized oxygen ions, ionized hydrogen ions, ionized nitrogen ions, ionized argon (Ar) ions, ionized helium (He) ions.

도핑된 박막에서 제거되어야 할 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물일 수 있다.The removal impurity to be removed from the doped thin film may be at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof.

상기 도핑불순물은 박막에 도핑되는 불순물이고, 상기 제거불순물은 박막에서 제거 되어야 할 불순물일 수 있다.The doping impurities may be impurities doped in the thin film, and the impurities may be impurities to be removed from the thin film.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of. Therefore, the scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention.

110: 챔버
120: 기판지지부
140: 소스가스 분사부
150: 반응가스 분사부
160: 플라즈마 발생부
180: 도핑부
170: 퍼지가스 분사부110: chamber
120: substrate support
140: source gas injection unit
150: reaction gas injection unit
160: plasma generating unit
180: doping part
170: purge gas injection unit

Claims (20)

챔버 내에서 기판 상에 박막을 형성하는 방법으로서,
상기 기판 상에 소스가스와 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 순차적으로 분사하여 원자층 박막을 형성하는 단계; 및
상기 원자층 박막에 불순물을 도핑(Doping)하는 단계를 포함하고,
상기 원자층 박막을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 소스가스를 흡착시키는 공정, 및 상기 흡착된 소스가스를 상기 반응가스와 반응시켜 상기 원자층 박막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소스가스는 상기 챔버 내부의 제1 영역에 분사하고, 상기 반응가스는 상기 챔버 내부의 제2 영역에 분사하고, 상기 도핑은 상기 챔버 내부의 제3 영역에 불순물을 분사하고, 상기 기판은 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 순차적으로 이동하고,
상기 원자층 박막을 형성하는 단계와 상기 불순물을 도핑하는 단계 사이에 제1 불순물을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 불순물을 도핑하는 단계 이후에 제2 불순물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 박막 형성 방법.A method of forming a thin film on a substrate in a chamber,
Sequentially spraying a source gas, a first purge gas, a reaction gas, and a second purge gas on the substrate to form an atomic layer thin film; And
Doping an impurity (Doping) to the atomic layer thin film,
Forming the atomic layer thin film includes the step of adsorbing the source gas on the substrate, and the step of reacting the adsorbed source gas with the reaction gas to form the atomic layer thin film,
The source gas is injected into the first region inside the chamber, the reaction gas is injected into the second region inside the chamber, the doping is spraying impurities into the third region inside the chamber, and the substrate is the Sequentially move to the first region, the second region, and the third region,
Removing the first impurity between forming the atomic layer thin film and doping the impurity;
And removing the second impurity after the doping of the impurity. 제1항에 있어서,
상기 불순물을 도핑하는 단계는
상기 원자층 박막에 도핑하는 도핑불순물은 금속, p형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant), 도체, 고유전체, 및 저유전체 중 어느 하나를 도핑하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
Doping the impurity
The doping impurities doped in the atomic layer thin film is a step of doping any one of a metal, p-type dopant (dopant), N-type dopant (dopant), conductor, high dielectric, and low dielectric Way. 제1항에 있어서,
상기 불순물을 도핑하는 단계는
RF 파워를 이용하여 플라즈마, 마이크로파, 및 자외선 중의 하나를 사용하여 도핑하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
Doping the impurity
A method of forming a thin film, which is doped using one of plasma, microwave, and ultraviolet light using RF power. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 원자층 박막을 형성하는 단계, 상기 제1 불순물을 제거하는 단계, 상기 불순물을 도핑하는 단계, 및 상기 제2 불순물을 제거하는 단계를 순차적으로 단일 사이클(Cycle)로 구성하고, 상기 사이클을 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
Forming the atomic layer thin film, removing the first impurity, doping the impurity, and removing the second impurity in a single cycle, and repeating the cycle. Thin film formation method characterized in that. 챔버 내에서 기판 상에 박막을 형성하는 방법으로서,
상기 기판 상에 소스가스와 제1퍼지가스와 반응가스와 제2퍼지가스를 제1서브 사이클로 하여 상기 제1서브 사이클을 반복하여 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계;
상기 원자층 박막의 제1 불순물을 제거하는 단계;
상기 제1 불순물이 제거된 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑하는 단계;
도핑되지 않은 제2 불순물을 제거하는 단계; 및
상기 수 내지 수십 A 두께의 원자층 박막을 형성하는 단계, 상기 원자층 박막의 제1 불순물을 제거하는 단계, 상기 원자층 박막에 불순물을 도핑하는 단계, 및 상기 도핑되지 않은 제2 불순물을 제거하는 단계를 사이클로 하여 상기 사이클을 반복하는 단계; 를 포함하고,
상기 원자층 박막을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 소스가스를 흡착시키는 공정, 및 상기 흡착된 소스가스를 상기 반응가스와 반응시켜 상기 원자층 박막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소스가스는 상기 챔버 내부의 제1 영역에 분사하고, 상기 반응가스는 상기 챔버 내부의 제2 영역에 분사하고, 상기 도핑은 상기 챔버 내부의 제3 영역에 불순물을 분사하고, 상기 기판은 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 순차적으로 이동하는 박막 형성 방법.A method of forming a thin film on a substrate in a chamber,
Forming an atomic layer thin film having a thickness of several to several tens A by repeating the first sub cycle using a source gas, a first purge gas, a reaction gas, and a second purge gas as a first sub cycle on the substrate;
Removing the first impurity of the atomic layer thin film;
Doping an impurity into the atomic layer thin film from which the first impurity has been removed;
Removing the undoped second impurities; And
Forming an atomic layer thin film having a thickness of several tens of A, removing a first impurity of the atomic layer thin film, doping an impurity into the atomic layer thin film, and removing the undoped second impurity Repeating the cycle with the step as a cycle; Including,
Forming the atomic layer thin film includes the step of adsorbing the source gas on the substrate, and the step of reacting the adsorbed source gas with the reaction gas to form the atomic layer thin film,
The source gas is injected into the first region inside the chamber, the reaction gas is injected into the second region inside the chamber, the doping is spraying impurities into the third region inside the chamber, and the substrate is the The thin film forming method of sequentially moving to the first region, the second region and the third region. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 8 has been abandoned upon payment of a setup registration fee. 제7항에 있어서, 상기 불순물을 도핑하는 단계는
상기 원자층 박막에 도핑하는 도핑불순물은 금속, p형 도판트(dopant), N형 도판트(dopant), 도체, 고유전체, 및 저유전체 중 어느 하나를 도핑하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 7, wherein the doping the impurity
The doping impurities doped in the atomic layer thin film is a step of doping any one of a metal, p-type dopant (dopant), N-type dopant (dopant), conductor, high dielectric, and low dielectric Way. 삭제delete 삭제delete 기판이 탑재 지지되는 기판지지부가 설치된 챔버의 공간에서 상기 기판측으로 분사되는 소스가스와 반응가스의 반응 및 RF 파워 또는 마이크로파 또는 자외선을 이용하여 상기 기판에 박막을 형성하는 박막형성방법에 있어서,
상기 소스가스를 상기 기판에 분사하여 흡착하는 소스공정;
상기 반응가스를 분사하고 상기 RF파워 또는 상기 마이크로파 또는 자외선 중 하나를 인가하여 상기 흡착된 소스가스를 상기 반응가스와 반응시켜 상기 박막을 형성하는 반응공정;
상기 챔버의 공간에 플라즈마를 발생시켜 상기 박막에 도핑을 하는 공정을 단일 사이클로 하고,
상기 소스가스는 상기 챔버 내부의 제1 영역에 분사하고, 상기 반응가스는 상기 챔버 내부의 제2 영역에 분사하고, 상기 도핑은 상기 챔버 내부의 제3 영역에 불순물을 분사하고, 상기 기판은 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 순차적으로 이동하고,
상기 박막을 형성하는 반응공정과 상기 박막에 도핑을 하는 공정 사이에 제1 불순물을 제거하는 공정을 포함하고,
상기 박막에 도핑을 하는 공정 이후에 제2 불순물을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.In the thin film formation method of forming a thin film on the substrate by using a reaction of the source gas and the reaction gas injected to the substrate side and the RF power or microwave or ultraviolet rays in the space of the chamber in which the substrate support is mounted on the substrate,
A source step of spraying the source gas onto the substrate to absorb the source gas;
A reaction step of spraying the reaction gas and applying one of the RF power, the microwave, or ultraviolet light to react the adsorbed source gas with the reaction gas to form the thin film;
The process of doping the thin film by generating a plasma in the chamber space, a single cycle,
The source gas is injected into the first region inside the chamber, the reaction gas is injected into the second region inside the chamber, the doping is spraying impurities into the third region inside the chamber, and the substrate is the Sequentially move to the first region, the second region, and the third region,
Removing a first impurity between a reaction step of forming the thin film and a step of doping the thin film,
And removing a second impurity after the step of doping the thin film. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 12 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제11항에 있어서,
상기 소스공정 또는 반응공정 후에 퍼지가스를 분사하는 퍼지공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.The method of claim 11,
And a purge step of injecting purge gas after the source step or the reaction step. 제1항에 있어서, 상기 제1 불순물을 제거하는 단계는
상기 소스가스에서 기인하거나 상기 소스가스와 상기 반응가스의 불완전 반응으로 상기 원자층 박막 내에 잔류하게 되는 제거불순물 중 어느 하나를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein removing the first impurity
And removing any one of impurities removed from the source gas or remaining in the atomic layer thin film due to incomplete reaction between the source gas and the reaction gas. 제13항에 있어서,
상기 제1 불순물을 제거하는 단계에서 제거되어야 할 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 13,
The removal impurity to be removed in the step of removing the first impurity is at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof. Way. 제1항에 있어서, 상기 제1 불순물을 제거하는 단계는
이온화된 산소 이온, 이온화된 수소 이온, 이온화된 질소 이온, 이온화 된 아르곤(Ar) 이온, 이온화된 헬륨(He) 이온 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein removing the first impurity
A method of forming a thin film using at least one of ionized oxygen ions, ionized hydrogen ions, ionized nitrogen ions, ionized argon (Ar) ions, and ionized helium (He) ions. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 불순물을 제거하는 단계는
상기 소스가스에서 기인하거나 상기 소스가스와 상기 반응가스의 불완전 반응으로 상기 원자층 박막 내에 잔류하게 되는 불순물 중 어느 하나를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
Removing the second impurity
Removing any one of impurities originating from the source gas or remaining in the atomic layer thin film due to incomplete reaction between the source gas and the reaction gas. 제1항에 있어서,
상기 제2 불순물을 제거하는 단계에서 제거되어야 할 제거불순물은 탄소, 염소, 수소, 질소, 및 불소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소이거나, 금속이거나, 유전체이거나, 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
The removal impurity to be removed in the step of removing the second impurity is at least one element selected from carbon, chlorine, hydrogen, nitrogen, and fluorine, a metal, a dielectric, or a compound thereof. Way. 제1항에 있어서,
상기 제2 불순물을 제거하는 단계는
이온화된 산소 이온, 이온화된 수소 이온, 이온화된 질소 이온, 이온화 된 아르곤(Ar) 이온, 이온화된 헬륨(He) 이온 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 1,
Removing the second impurity
A method of forming a thin film using at least one of ionized oxygen ions, ionized hydrogen ions, ionized nitrogen ions, ionized argon (Ar) ions, and ionized helium (He) ions. 삭제delete
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