KR20210045294A - 기판처리방법 - Google Patents

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KR20210045294A
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김영준
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

본 발명은 기판처리방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판의 박막 내 불순물 제거 및 박막의 특성을 개선하는 기판처리방법에 관한 것이다.
본 발명은, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 뒤, 상기 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 과정을 복수회 반복하여 수행하는 변압단계와; 상기 변압단계 이후에 상기 기판에 박막을 형성하는 박막형성단계를 포함하는 기판처리방법을 개시한다.

Description

기판처리방법{Processing method for substrate}
본 발명은 기판처리방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판의 박막 내 불순물 제거 및 박막의 특성을 개선하는 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리방법은 증착을 통한 막을 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
그런데, 종래에는 기판의 박막 형성 후 막 내 불순물 제거 및 막의 특성을 개선하기 위하여 업계에서 특별히 선호하거나 완벽하게 검증되었다고 특히 잘 알려진 기술이 없었다.
특히, 3차원 반도체 소자들, 높은 종횡비(High Aspect Ratio)를 갖는 기판들의 등장에 따라 스텝 커버리지(Step coverage)의 규격을 만족하기 위해 막 증착 온도를 보다 저온화하거나 불순물의 함량이 높은 소스를 필연적으로 사용하게 된 탓에 막 내의 불순물 제거가 더욱 어려워지고 있는 실정이다.
따라서, 막 형성 후 막 특성의 열화없이도 막 내에 존재하는 불순물을 제거하여 막의 특성을 개선할 수 있는 기판처리방법이 요구되고 있다.
또한, 최근에는 소자가 차지하는 평면공간을 더욱 줄이고자 하는 기술들이 더욱 발전하게 되었다. 예를 들어, 트랜지스터의 채널 영역을 기판에 평면적(planer)으로 형성하지 않고, 기판 내에 골을 형성하여 이차원적인 채널형상을 만드는 기술이나, 기판 위에 수직적으로 쌓은 구조물을 이용하는 기술 등이 점차 일반화되고 있다. 특히 낸드 플래쉬(NAND Flash) 메모리의 경우에는 이진 정보를 저장하는 메모리 셀 트랜지스터를 수 백 단씩 수직적으로 쌓기도 한다.
집적회로 소자를 제조하기 위해서는 필수적으로 여러 종류의 박막을 기판 위에 반복적으로 만들어야 한다. 박막 형성은, 박막의 종류에 따라 서로 다른 원료가스, 반응가스 및 캐리어가스 등을 화학반응이 일어날 챔버 내로 공급하여 적절한 온도와 압력을 가하여 원하는 두께의 박막을 형성한다.
소자의 크기가 크기가 점점 작아질수록 상대적으로 소자에 형성되는 박막도 더 얇아지는 경향이 있다. 이 같이 얇은 박막을 기판 표면에 형성하기 위해서는 기판 표면에 존재하는 극히 미량의 불완전성, 예컨대 챔버 내부에 남아있던 미량의 염소(Cl), 실리콘과 약한 결합을 이루고 있는 질소 등과 같은 원소들이 기판 표면에 남아있어 오염원이 되어 불완전성을 야기할 수 있다.
기판 표면에 존재하는 불완전성의 종류는 다양하다. 실리콘 원자들 가운데 미량이 미결합(dangling bond) 상태로 남아 있거나, 공유결합이 완전하지 못한 상태로 존재하고 있음도 불완전성에 해당한다. 이러한 불완전성은 추후 박막의 형성에 지대한 영향을 미친다. 예를 들어 실리콘 기판에서는 실리콘 원자들이 산소원자와 결합하여야 할 곳에 이들 불완전성 불순물이 차지하여 완전한 실리콘 산화막(SiO2, Silicon Dioxide)이 되는 원소결합을 이루지 못하므로 결국 막질에 영향을 미친다.
다른 불완전성은 실리콘의 결정 구조의 결함(defect), 예를 들어 그레인 바운더리(grain boundary)와 같은 결함들이 기판 표면으로 드러나는 경우이다.
또 다른 불완전성은 챔버 내에 잔류하고 남은 가스로부터 기인하는 특정한 원소들(예컨대 염소(Cl)등)에 기인한다. 심지어 염소(Cl)등의 원소는 산화막이나 TiN과 같은 금속박막을 형성하고 난 뒤라도 이들 박막의 격자(lattice) 사이로 점차 이동하는데 주로 실리콘 기판과의 경계면으로 이동하여 결국 기판 표면의 불완전성에 기여하게 된다. 이상적으로는 박막을 이루는 모든 Ti 원소가 남김없이 N 원소와 결합되어야 하지만, 이런 환원 반응에도 불구하고 일부 Cl(염소) 원소가 산화막 과 TiN 층 사이의 경계면에 남아 자리잡고 있어서 오염 불순물이 된다. 이 불순물들은 결국 소자의 특성을 빠르게 열화(劣化)시킨다. 예를 들어 트랜지스터의 문턱전압(Threshold Voltage,Vt)의 특성 변화를 가져오고, 커패시터에서는 정전용량(capacitance)의 값들의 산포가 넓어진다든가, 소자의 내압(耐壓) 특성이 나빠진다든가 하는 문제가 생긴다.
전술하여 설명한 기판 표면의 불완전성 등이 소자의 집적도가 높을수록 더욱 큰 문제로 대두되었으므로 이러한 경향에 맞추어 더욱 더 양질을 가진 깨끗한 기판 표면이나 박막의 표면이 필요하게 된다. 이를 위해서는 기판에 박막을 형성하기 이전 또는 하나의 박막 위에 다른 박막을 입히기 이전이라도 특별한 전처리(pretreatment) 기술이 요구된다.
대부분의 박막 형성과정에서는 성막 전에 박막이 형성될 곳의 표면을 미리 깨끗하게 처리하는 이른 바 전처리(pretreatment) 과정을 거친다는 사실은 잘 알려져 있다. 전처리는 박막 형성 이전에 기판 표면의 불완전성을 미리 제거하여 박막의 전기적, 물리적 특성에 끼치는 영향을 최소화하고자 하는 것이다.
이러한 전처리 방법에는 화학적인 방법, 기계적인 방법 및 두 가지 방법을 결합한 기계화학적인 방법 등이 있다.
전처리 과정을 거침에도 불구하고 점점 미세화된 소자 구조탓에 전처리의 효과가 점차 감소하고 있는데, 특히 3차원 구조의 소자 구조에는 이 같은 전처리 효과 반감 현상이 더욱 뚜렷하다. 예를 들어, BCAT(Buried Channel Array Transistor)의 경우와 같이 기판 내부로 종횡비가 큰 홈을 파서 이 홈의 내부를 트랜지스터의 채널 영역으로 활용하고자 하는 경우에는 이 홈 내부에 절연 박막, 즉 게이트 산화막을 먼저 형성한 다음에 게이트 물질을 채워 넣는다. 이때 매립된(buried) 형태의 홈을 형성하기 위해서는 대개의 반도체 제조 과정이 그렇듯이 포토 마스킹 및 표면 식각의 기법이 동원된다.
식각된 실리콘과 같은 반도체 표면은 불안정하여 전처리 과정으로서 오존(O3)과 불화수소(HF) 등을 이용하여 표면 산화 및 처리의 과정을 거치기도 한다.
이러한 전처리 과정을 거쳐도 실리콘 기판에 높은 종횡비가 형성될 경우에는 여전히 표면에 미량의 불완전성이 남아 박막의 특성이 보다 빨리 나빠지는 원인이 된다.
또한, 대부분의 박막 형성과정에서는 반응 후 남은 여러가지 불순물들이 잔류하게 되는데, 이 같은 잔류물에는 원료가스로부터 환원된 원소나 포토레지스트(Photo Resist)와 같은 유기물이 포함될 수 있다. 또한 박막 형성과정에서 박막을 형성하는 원소들의 결합이 완전하지 못하여, 일부 데미지(damage)를 입은 상태로 박막이 형성되어 있을 수도 있다. 이러한 불순물이나 데미지(damage)는 소자의 물리적, 전기적 특성에 악영향을 미쳐 결국에는 전체 제품의 신뢰성이 저감되게 작용할 수밖에 없다. 예를 들어 게이트 박막 내의 이온 불순물이나 데미지(damage)는 트랜지스터의 문턱전압(Threshold Voltage,Vt)을 변화시킨다던지, 정전용량(capacitance)의 값들의 산포가 넓어진다든가, 소자의 내압(耐壓) 특성이 나빠진다든가 하는 결과를 가져오는 문제가 생긴다.
박막에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 종래의 방법은 박막 형성 후에 박막의 표면을 화학처리하는 방식이 있고, 표면의 일부를 기계화학적으로 갈아내는 방식도 있으나 그 어느 것도 도 1의 불순물 농도 분포에서 나타내었듯이 박막 표면의 불순물 제거에만 효과가 있을 뿐, 박막 내부의 불순물 제거에는 그리 효과적이지 못하였다.
그러므로, 기판에 형성되는 박막 전체의 질은 어느때보다도 중요하게 요구되고 있다. 특히 박막의 두께가 두꺼워질수록 박막 내부 불순물 제거 또한 강력히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판의 박막 형성 전 박막 내 불순물 제거 및 박막 특성을 개선할 수 있는 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 개선된 박막의 특성으로 인하여 보다 향상된 신뢰성을 갖는 기판을 제공할 수 있는 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 챔버 내의 기판 위에 원하는 박막을 형성하기 위한 기판처리방법으로서, 상기 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시키는 제1단계; 상기 제1단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시키는 제2단계; 상기 제2단계 이후에 상기 원하는 박막을 형성하는 제3단계를 포함하는 기판처리방법을 개시한다.
상기 제1단계는, 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 중 하나의 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
상기 제1단계 및 상기 제2단계가 적어도 1회 이상 반복 처리될 수 있다.
본 발명은, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 뒤, 상기 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 과정을 복수회 반복하여 수행하는 변압단계와; 상기 변압단계 이후에 기판에 박막을 형성하는 박막형성단계를 포함하며, 상기 변압단계는, 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 상승시킴으로써, 가압가스를 상기 기판의 불순물과 반응시켜 부산물을 형성하는 부산물형성단계와; 상기 부산물형성단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로부터 제2압력으로 하강시킴으로써, 상기 부산물을 상기 기판의 표면 또는 상기 기판의 외부로 이동시키는 부산물이동단계와; 상기 부산물이동단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제2압력으로부터 상압보다 작은 제3압력으로 하강시킴으로써, 상기 챔버 내부 공간에 존재하는 부산물을 상기 챔버 외부로 배출하는 부산물배출단계를 포함하는 기판처리방법을 개시한다.
상기 부산물형성단계는, 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 상승시키는 압력상승단계와, 상기 압력상승단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 소정시간동안 유지하는 고압유지단계를 포함할 수 있다.
상기 변압단계는, 상기 챔버 내를 섭씨 400도 이상 섭씨 800도 이하의 범위 내 온도로 가열할 수 있다.
상기 제2압력은, 상압일 수 있다.
상기 변압단계는, 상기 부산물이동단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제2압력으로 소정시간동안 유지하는 압력유지단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 박막형성단계는, 상기 변압단계가 수행되는 상기 챔버 내에서 상기 기판에 박막을 형성할 수 있다.
상기 변압단계 이후에 상기 기판을 상기 변압단계가 수행되는 상기 챔버와 연결된 이송챔버를 통해 별도의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 추가로 포함하며, 상기 박막형성단계는, 상기 별도의 챔버 내로 반송된 상기 기판에 박막을 형성할 수 있다.
상기 변압단계 이후에 상기 기판을 상기 변압단계가 수행되는 상기 기판처리장치의 상기 챔버로부터 별도의 기판처리장치의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 추가로 포함하며, 상기 박막형성단계는, 상기 별도의 기판처리장치의 챔버 내로 반송된 상기 기판에 박막을 형성할 수 있다.
상기 박막은, 비금속원소 또는 금속원소를 포함하되, 단일 원소로 이루어진 막, 둘 이상의 원소로 이루어진 막 또는 서로 다른 이종의 막이 복합으로 형성될 수 있다.
상기 변압단계는, 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 중 하나의 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
상기 챔버는, 상기 기판이 한 장씩 처리되는 매엽식 또는 상기 기판이 여러 장씩 동시에 처리되는 배치식일 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은, 기판의 박막 형성 전 기판 표면을 처리함으로써, 기판 표면의 불완전성을 감소시켜 박막의 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 박막의 물리적, 전기적 특성 및 통계적인 산포의 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 높은 종횡비를 가지도록 식각 또는 적층된 구조를 가지는 기판에서도 박막의 불완전성을 크게 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 박막의 특성을 개선하기 위하여 기판 표면을 처리함으로써, 종래 고온의 열처리 과정에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 효과적으로 박막의 불완전성 개선이 가능한 바 공정효율이 증대되는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 기판에 존재하는 불순물을 효과적으로 제거함으로써, 종래 고온 또는 고에너지의 열처리 과정에 비해 상대적은 낮은 온도 및 에너지를 통해 박막의 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는, 본 발명을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 장치를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명의 명세서에서, 반도체 기판 위에 형성되는 박막은 물질의 종류와 형태가 각각 다를 수 있어 "층"이라는 접미어를 붙일 수도 있음을 알아야 한다.
이는 반도체 기술의 특징에 기인한 것으로서, 포토리쏘그래피(photolithography) 기술을 사용한 마스킹(masking) 및 식각(etching), 확산(diffusion), 증착(deposition), 이온 주입(ion implantation), 스퍼터링(sputtering) 등의 기술로 다양한 종류와 형태의 구조를 반도체 기판을 가지고서 만들기 때문이다.
예를 들어 박막 그 자체가 매립(buried)되거나, 적층(stacked)될 수도 있고, 기판 표면, 박막 위에도 다른 물질들이 매립(buried)이나 적층(stacked)의 구조를 가지도록 제조될 수도 있기 때문이다.
그러므로 예를 들어 "산화박막"과 "산화층", "금속박막"과 "금속층", "반도체"와 "실리콘" 등이나 이와 유사한 표현들은 본 발명의 기술적 사상에 따라 적절한 범위에서 서로 균등적으로 해석되거나, 때로는 변형 예로서 해석되어야 한다.
본 발명의 명세서에서 "챔버", "리액터(Reactor)", "반응챔버", "퍼니스(furnace)" 등의 용어들도 특정한 형태나 구조를 한정하는 것이 아니라 단지 반도체 웨이퍼에 성막, 식각 등 잘 알려진 집적회로 공정을 밀폐된 공간에서 시행하는 장치, 또는 이와 유사한 장치인 의미로 해석되어야 하며 경우에 따라 이들 용어는 서로 섞어서(interchangeably) 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 반도체 기판을 처리하는 과정에서 발생하는 여러 표면들의 불완전성을 개선하고자 하는 것이므로 "표면"이라고 함은 단지 반도체 기판의 표면만을 의미하는 것이 아니라 경우에 따라서는 반도체 기판 위에 형성된 박막의 표면(surface)이나 경계면(boundary)일 수 있음을 알아야 한다.
또한 본 발명의 기술적인 사상에 따라, "표면"이라 함은 광학적으로 관찰되는 "경계면" 만을 의미하는 것이 아니라, 박막이나 반도체 기판으로의 일정 깊이까지 의미할 수도 있음은 본 발명의 표면처리 특성에 기인한 것이므로 본 발명의 명세서 전반에서 이를 당연하게 받아들여져야 한다.
본 발명에 따른 기판처리방법에 대한 이해를 돕기 위하여 도 1을 참고로 하여 BCAT(Buried Channel Array Transistor)의 게이트를 형성하는 방법을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
BCAT 기법으로 게이트 전극(300)을 만들기 위해서는 반도체 기판(100), 예들 들면 실리콘 결정으로 이루어진 기판을 식각하여 골을 판 뒤 산화막(200)- 게이트 전극(300)층을 순차적으로 형성한다.
게이트 전극(300)은 대개 증착의 방법을 이용하는데, 전극물질로 TiN(질화티타늄)을 채택하여 사용하는 경우, TiCl4 와 N2 또는 NH3 원료가스를 기판이 놓여있는 반응 챔버 내로 주입하여 고온에서 증착 반응을 일으키는 방법을 주로 많이 사용한다.
이는, N2 또는 NH3 가스가 챔버 내부의 고온분위기에서 Ti를 질화시키는 것인데 Ti 원소는 N 원소와 결합하여 TiN 박막이 기판 위에 형성되고, 반응 후 남은 가스는 H2 또는 HCl로 환원되어 회수된다.
이때 회수 가스의 배기는 챔버의 압력이 상압보다 높을 경우에는 챔버에 연결된 배기 밸브를 오픈하여 자연배기를 할 수도 있고, 배기 펌프를 이용하여 강제적인 배기를 할 수도 있다.
전술하여 설명한 바와도 같이 TiCl4 가스를 이용하여 게이트 전극(300)을 형성하는 경우에는 환원반응 후에도 채 배출되지 못한 미량의 염소(Cl)가 산화막으로 침투하여 잔류할 수 있다.
더 나아가, 아주 얇은 실리콘의 계면부근에도 잔류하여 불순물이 될 수 있다.(도 1의 확대부분)
또한, 이들 불순물뿐만 아니라 TiN 박막 형성이전부터 존재했거나, 형성 과정에서도 새로이 생긴 기판 표면의 불완전성을 개선하기 위하여 본 발명의 연구자들은 새로운 방법을 창안하였다.
즉, 원하는 종류의 박막을 형성하기 이전에 기판을 색다른 방법으로 전처리하여 어닐(anneal)한 것이다.
베어(bare) 상태의 기판에다 오존(O3)과 불화수소(HF) 등을 이용하여 표면 산화 및 처리의 과정을 거친 이후나 이전 또는 이러한 처리과정이 없었더라도, 챔버 내를 적절한 기체의 분위기로 가압한 뒤에 다시 감압하는 이른바 변압을 통한 전처리방법을 개발하였다.
또한 전술한 전처리 뿐만 아니라, 기판에 하나의 박막층이 형성된 후와 다른 하나의 박막층이 형성되기 전의 기간 동안 상기 변압단계를 통해 기판을 처리할 수 있다.
이러한 방법들을 통하여 실리콘 계면 격자에서 불순물이나 기타 원인으로 인한 불완전성을 효과적으로 제거할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 기판처리방법에 대한 제1실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리방법은, 챔버 내의 기판 위에 원하는 박막을 형성하기 위한 기판처리방법으로서, 상기 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시키는 제1단계; 상기 제1단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시키는 제2단계;상기 제2단계 이후에 상기 원하는 박막을 형성하는 제3단계를 포함한다.
이때, 상기 제1단계는, 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시키는 단계로서, 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 제1단계는, 가압가스를 이용하여 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시킬 수 있으며, 예를 들면, 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 중 하나의 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
한편, 상기 제1단계는, 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시킴으로써, 가압가스가 기판 표면 및 내부에 존재하는 불순물과 결합하여 부산물을 형성하도록 할 수 있으며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 제2단계는, 제1단계 이후에 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시키는 단계로서, 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 제2단계는, 제1단계 이후에 가압가스의 투입량을 감소시켜 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시키거나, 챔버의 배기량을 조절함으로써 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 제2단계는, 제1단계를 통해 형성된 부산물을 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동시킬 수 있으며, 더 나아가 상압보다 낮은 저압으로 챔버 내를 형성함으로써 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동한 부산물을 챔버 외부로 배출할 수 있다.
이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편 상기 제1단계와 제2단계를 통해 전술한 바와 같이 부산물을 배출하는 효과를 야기할 수 있으며, 더 나아가 기판, 즉 박막 또는 베어상태의 기판 표면을 처리하는 효과 또한 얻을 수 있다.
더 나아가, 상기 제1단계 및 상기 제2단계가 적어도 1회 이상 반복 처리됨으로써, 효과를 극대화할 수 있다.
상기 제3단계는, 제2단계 이후에 원하는 박막을 형성하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 제3단계는, 종래 개시된 어떠한 형태의 박막형성 방법이 적용될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 제2단계를 거친 박막 또는 베어한 상태의 기판 위에 증착을 통해 박막을 형성할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 기판처리방법에 대한 제2실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
전술한 제1실시예의 설명과정에서 생략한 부분은 후술하는 제2실시예와 동일하게 적용가능한 것이므로, 이하 제2실시예의 설명 내용이 전술한 제1실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 기판처리방법은, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 뒤, 상기 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 과정을 복수회 반복하여 수행하는 변압단계와; 상기 변압단계 이후에 상기 기판에 박막을 형성하는 박막형성단계를 포함한다.
상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 뒤, 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 단계로서, 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 상승 또는 하강시키기 위하여 공급되는 가압가스의 공급량을 조절함으로써, 챔버 내의 압력을 제어할 수 있으며, 다른 예로서, 챔버 내의 배기를 조절함으로써 챔버 내의 압력을 제어할 수 있다.
이때, 가압가스의 챔버 내 공급량과 배기량을 함께 조절하여 챔버 내의 압력을 제어할 수 있음은 또한 물론이다.
상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력이 되도록, 즉 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시키고, 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력이 되도록, 즉 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 과정을 복수회 반복하여 수행할 수 있다.
상기 변압단계는, 보다 구체적으로 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시키고, 제1압력보다 작은 제2압력으로 하강시킨 뒤, 뒤이어 제2압력 및 상압보다 작은 제3압력으로 하강시킬 수 있다.
이 경우, 상기 제1압력, 제2압력 및 제3압력은 다양한 범위의 압력범위가 적용될 수 있다.
예로서, 제1압력은, 1기압(760Torr) 초과 10기압 이하의 범위 내 값을 가질 수 있다.
또한, 제2압력은 상압, 즉 1기압(760Torr)일 수 있으며, 제3압력은 0.01Torr 이상 1기압(760Torr) 미만의 범위 내 값을 가질 수 있다.
한편 상기 변압단계는, 섭씨 400도 이상 섭씨 800도 이하의 범위 내 온도로 가열된 챔버 내에서 수행될 수 있다.
즉, 상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 상승 및 하강시킬 뿐만 아니라, 동시에 챔버 내를 섭씨 400도 이상 섭씨 800도 이하의 범위 내 온도로 가열하여 변압을 수행함으로써, 불순물 제거가 활발히 일어나도록 유도할 수 있다.
또한, 상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로 상승시키고 상압보다 작은 제3압력으로 하강시키는 과정을 하나의 사이클로하여 해당 사이클을 N회 반복 수행할 수 있다.
이러한 반복수행을 통해 기판 표면 또는 제2박막층을 형성하기 전에 제1박막층에 존재하는 불순물이나 불완전성은 보다 높은 완성도로 처리될 수 있다.
구체적으로, 상기 변압단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로 상승시킴으로써, 가압가스를 기판의 불순물과 반응시켜 부산물을 형성하는 부산물형성단계와; 부산물형성단계 이후에 챔버 내의 압력을 제1압력으로부터 제2압력으로 하강시킴으로써, 부산물을 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동시키는 부산물이동단계와; 부산물이동단계 이후에 챔버 내의 압력을 제2압력으로부터 상압보다 작은 제3압력으로 하강시킴으로써, 챔버 내부 공간에 존재하는 부산물을 챔버 외부로 배출하는 부산물배출단계를 포함한다.
또한, 상기 변압단계는, 부산물이동단계 이후에 챔버 내의 압력을 제2압력으로 소정시간동안 유지하는 압력유지단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 부산물형성단계는, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력, 보다 바람직하게는 1기압 초과 10기압 이하의 범위 내 압력이되도록 상기 챔버 내의 압력을 상승시킴으로써, 가압가스를 기판의 불순물과 반응시켜 부산물을 형성하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 부산물형성단계는, 가압가스의 공급량 및 배기량의 제어 중 적어도 하나를 통해 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 부산물형성단계는, 가압가스가 기판의 표면 뿐만 아니라 내부 깊숙한 곳까지 침투 가능하도록 할 수 있으며, 기판의 표면 및 내부까지 침투한 가압가스를 이용해 기판에 존재하는 불순물과 반응시켜 부산물을 형성할 수 있다.
이때, 가압가스는 종래 개시된 어떠한 형태의 가스도 적용 가능하며, 예로서 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 등과 같은 원소를 하나 이상 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 기판 표면의 불순물이 염소(Cl)라면 가압가스로는 수소(H2) 가스가 유리한데 이는 가압단계에서 염화수소(HCl)로 환원되기 때문이다.
일예로서, 수소가스를 가압가스로 하는 부산물형성단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
가압으로 인해 챔버 내로 투입한 수소가스는, 수소분자의 밀도가 증가할 뿐만 아니라, 챔버 내의 수소분자 기체들의 움직임이 더욱 빨라지게 된다.
특히, 수소는 원소 가운데 가장 가벼워서 기판의 표면의 굴곡진 구조에도 골고루 잘 퍼질 수 있어 종횡비가 깊은 골의 측벽이나 저면의 불순물과의 반응이 보다 손쉽게 이루어져 부산물 형성에 유리하다.
구체적으로, 챔버 내를 수소(H2)를 이용하여 가압하게 되면, 가해준 조건에 따라 비교적 가벼운 원자인 수소는 실리콘 원자의 표면, 즉 기판의 표면뿐만 아니라 실리콘 격자 구조의 표면으로부터 어느 정도의 깊이, 즉 기판의 내부까지 침투 가능하다.
한편, 불순물인 염소(Cl)는 실리콘 원자와 약한 결합상태를 이루고 있는 상태이므로, 수소 원자가 기판의 표면 및 내부에 침투하면 염소(Cl)와 환원반응이 일어날 수 있다.
이로써, 상기 부산물형성단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로 상승시킴으로써, 기판에 남아있는 미량의 불순물인 염소(Cl)와 수소(H)의 반응을 촉진할 수 있으며, 결과적으로 그에 따른 부산물인 염화수소(HCl)를 형성할 수 있다.
한편 전술한 실시예는 부산물형성단계의 수행과정과 작용을 설명하기 위한 예시일 뿐, 해당 가스에 한정되는 것은 아니고, 반응을 통해 부산물을 형성할 수 있는 가스면 어떠한 가스도 적용 가능하다.
즉, 상기 변압단계의 조건이나 횟수, 온도범위, 투입하는 가스 원소의 종류 등은 형성될 박막의 종류나 두께, 공정의 종류 등에 따라 가변적일 수 있다.
상기 부산물형성단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로 상승시키는 압력상승단계와, 압력상승단계 이후에 챔버 내의 압력을 제1압력으로 소정시간동안 유지하는 고압유지단계를 포함할 수 있다.
상기 압력상승단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로 상승시키는 단계로서, 상압으로부터 미리 설정된 상압보다 큰 제1압력으로 챔버 내의 압력을 상승시킬 수 있다.
한편, 다른 예로서, 변압단계의 전체 사이클이 반복 수행되는 경우에는, 후술하는 부산물배출단계가 완료된 상태에서 압력상승단계가 수행되는 바, 챔버 내의 압력을 상압보다 낮은 저압으로부터 미리 설정된 상압보다 큰 제1압력으로 챔버 내의 압력을 상승시킬 수 있다.
상기 고압유지단계는, 압력상승단계 이후에 챔버 내의 압력을 제1압력으로 소정시간동안 유지하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 고압유지단계는, 압력상승단계를 통해 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 상태에서 압력을 유지하는 단계로서, 가압가스의 공급량 및 배기량 중 적어도 하나의 제어를 통해 압력을 유지할 수 있다.
이 경우, 상기 고압유지단계는, 압력상승단계 이후에 챔버 내의 압력을 고압인 제1압력으로 소정시간 동안 유지함으로써, 가압가스의 기판의 표면으로의 접근 및 내부로의 침투가 활발히 유지되도록 할 수 있다.
즉, 상기 고압유지단계는, 가압가스의 양을 충분히 챔버 내에 공급하고 실리콘 결정 원자들의 열진동이 충분히 증가하여 기판 또는 박막에 위치하는 불순물들과 가압가스가 반응하는 환경을 유지할 수 있다.
따라서, 상기 고압유지단계는, 가압가스가 불순물과 반응하여 부산물을 충분히 형성할 수 있도록 챔버 내의 환경을 유지할 수 있다.
상기 부산물이동단계는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 부산물형성단계 이후에 챔버 내의 압력을 제1압력으로부터 제2압력으로 하강시킴으로써, 부산물을 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동시키는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 부산물이동단계는, 투입되는 가압가스의 공급량 및 챔버 내의 배기량 중 적어도 하나의 제어를 통해 챔버 내의 압력을 제1압력으로부터 제2압력으로 하강시킬 수 있다.
챔버 내의 급격한 압력 하강에 따라 부산물형성단계를 통해 형성된 부산물이 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 부산물이동단계는, 부산물형성단계를 통해 형성된 부산물 중 기판의 내부에 위치한 부산물은 기판의 표면으로 이동시키고, 기판의 표면에 위치한 부산물은 기판의 외부로 방출하는 아웃개싱(Out-gassing)이 일어날 수 있다.
한편 상기 부산물이동단계는, 챔버 내의 압력을 제1압력으로부터 미리 설정된 압력으로 하강시킬 수 있으며, 이때의 미리 설정된 압력은 상압, 즉 대기압일 수 있다.
보다 구체적으로, 가압가스가 수소가스이고 불순물이 염소(Cl)인 경우를 예로서 설명하면 다음과 같다.
일예로서, 상기 부산물이동단계는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 부산물형성단계를 통해 형성된 부산물인 염화수소(HCl)을 부산물이동단계를 통해 기판의 표면 또는 기판의 표면 외부로 이동시킬 수 있다.
상기 압력유지단계는, 부산물이동단계 이후에 챔버 내의 압력을 제2압력으로 소정시간동안 유지하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
예를 들면, 상기 압력유지단계는, 부산물이동단계를 통해 챔버 내의 압력이 제1압력으로부터 제2압력으로 하강한 상태에서 챔버 내의 압력을 제2압력으로 소정시간동안 유지할 수 있다.
이때, 상기 압력유지단계는, 챔버 내의 압력을 상압 또는 상압보다 큰 제2압력으로 소정시간 동안 유지할 수 있다.
상기 부산물배출단계는, 부산물이동단계 이후에 챔버 내의 압력을 제2압력으로부터 상압보다 작은 제3압력으로 하강시킴으로써, 챔버 내부 공간에 존재하는 부산물을 챔버 외부로 배출하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
상기 부산물배출단계는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 부산물이 챔버 외부로 배출됨으로써, 결과적으로 기판에 존재하던 불순물을 최종적으로 제거하는 단계일 수 있다.
상기 부산물배출단계는, 챔버 내부공간을 펌핑함으로써, 챔버 내의 압력을 제2압력으로부터 상압보다 낮은 제3압력, 보다 바람직하게는 0.01Torr 이상 1기압(760Torr) 미만으로 하강시킬 수 있으며, 이와 같은 챔버 내의 압력 하강을 통해 챔버 내에 존재하는 부산물이 챔버 외부로 배출되도록 할 수 있다.
즉, 상기 부산물배출단계는, 부산물이동단계를 통해 기판의 표면 또는 기판의 외부로 이동한 부산물을 내부공간에 대한 펌핑이 수행됨으로써 챔버 외부로 배출되도록 할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 변압단계의 유효성을 확인하기 위한 실험에 대하여 설명하면 다음과 같다.
예컨대 텅스텐(W) 박막을 증착(deposition)의 방법으로 형성하는 경우에 일부 성막-변압처리를 반복하는 것이 박막 저항율이 수십퍼센트 정도 개선되고, 박막의 내압 특성이 개선됨을 확인하였다.
또한. B2H6 또는 SiH4를 이용하여 씨딩(seeding)후 WF2를 이용하여 텅스텐 박막을 증착하는 경우에도 일부 성막-변압처리를 반복하는 것이 박막 저항율이 수십퍼센트 정도 개선되고, 박막의 내압 특성이 개선됨을 확인하였다.
이러한 개선의 정도는 온도, 압력의 변화 정도, 변화 싸이클의 적용 등의 조건에 따라 가변될 수 있다.
한편, 위와 같은 실험결과는 첨단 반도체 제품은 수 십억개의 소자가 내재되어 있으므로 비록 불과 1 내지 2퍼센트 혹은 그 이하의 특성 개선도 생산성에 미치는 영향이 커서 유의미하다.
특히 Cl(염소) 잔류물과 같이 음이온 상태의 불순물들은 트랜지스터 문턱전압에 악영향을 끼쳐 동작 속도와 신뢰성에 영향이 나타나므로 최대한 제거되어야 하므로, 위와 같은 실험결과를 통해 본 발명의 유효성을 충분히 확인하였다.
또한, 본 발명에 따른 변압단계는, 전술한 바와 같은 불순물 제거에 따른 효과 뿐만 아니라, 다양한 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킴으로써, 실리콘 결정 원자들의 열진동이 증가하고, 증가한 열진동에 의해 실리콘 표면 원자와 약한 결합을 이루고 있던 불순물은 제거되고, 기판 표면이 재결정화(recrystallize) 또는 마이그레이션(migration) 현상이 촉진되어 어닐링(annealing) 효과를 얻을 수 있다.
이러한 재결정화는 박막을 이루는 원소들 사이의 분자결합을 더욱 강하게 만들어 주게 되어 설사 불순물들이 남아 있다하더라도, 다시 기판 표면과 반응하여 들러붙는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베어(bare) 상태의 기판의 표면을 평탄하게 처리하고 일부 파티클 제거, 실리콘의 댕글링본드를 제거하기 위하여 활용될 수 있다.
상기 박막형성단계는, 변압단계 이후에 기판에 박막을 형성하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.
이때 형성되는 박막은, 비금속원소 또는 금속원소를 포함하되, 단일 원소로 이루어진 막, 둘 이상의 원소로 이루어진 막 또는 서로 다른 이종의 막이 복합으로 형성된 막 등 종래 개시된 어떠한 형태의 박막도 적용 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 박막은, 금속성산화물, 금속성질화물, 금속성산질화물, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물, 금속막, 단일막, 복합막, 이중막 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 박막형성단계는, 변압단계를 반복 수행한 이후의 기판 또는 미리 형성된 박막 위에 박막을 형성할 수 있으며, 기판 또는 박막의 표면처리가 완료되고 불순물이 충분히 제거된 상태에서 박막을 형성하는 바, 그 효과가 증대될 수 있다.
한편, 상기 박막형성단계는, 변압단계와 인시츄(in-situ) 방식으로 수행될 수 있다.
즉, 상기 박막형성단계는, 변압단계가 수행되는 챔버 내에서 연이어 기판에 박막을 형성할 수 있다.
다른 예로서, 변압단계 이후에 기판을 변압단계가 수행되는 챔버와 연결된 이송챔버를 통해 별도의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 박막형성단계는, 기판반송단계를 통해 변압단계가 수행되는 챔버와 연결된 이송챔버를 통해 별도의 챔버로 반송된 상태에서 기판에 박막을 형성할 수 있다.
즉, 변압단계가 수행된 상태에서 별도의 대기압 노출없이 진공상태 하에서 변압단계가 수행된 챔버로부터 이송챔버를 통해 동일한 기판처리장치 내 별도의 챔버 내로 이송되어 박막을 형성할 수 있다.
한편, 다른 예로서, 변압단계 이후에 기판을 변압단계가 수행되는 기판처리장치로부터 별도의 기판처리장치의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 박막형성단계는, 별도의 기판처리장치의 챔버 내로 반송된 기판에 박막을 형성할 수 있다.
즉, 상기 박막형성단계는, 엑시츄(ex-situ) 방식으로서, 변압단계가 수행되는 기판처리장치로부터 별도의 기판처리장치 내 챔버로 반송되어 기판에 박막을 형성할 수 있다.
위와 같은 기판처리방법을 수행하기 위한 기판처리장치에 대하여, 첨부한 도3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리방법을 수행하기 위한 기판처리장치(500)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(510)와 챔버(510) 내에 가압가스를 공급하기 위한 공급수단(520), 챔버(510) 내를 배기 또는 펌핑하기 위한 배기수단(530) 및 공급수단(520) 및 배기수단(530)을 제어함으로써 챔버(510) 내의 압력을 조절하기 위한 제어기(540)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(510)는, 기판이 한 장씩 처리되는 매엽식 장치일 수 있으며, 기판처리장치(500)는 적어도 하나의 챔버와 이송모듈, 로드락챔버를 포함할 수 있으며, 클러스터 방식 인라인 방식 등 다양한 실시예가 적용될 수 있다.
또한, 상기 챔버(510)는 기판이 여러 장씩 동시에 처리되는 배치식 장치일 수 있으며, 이 또한, 기판처리장치가 적어도 하나의 배치식 종형챔버를 포함하고 이송모듈, 로드포트를 포함할 수 있다.
상기 공급수단(520)은, 챔버(510)와 공급라인(524)을 통하여 연결되어 챔버(510) 내에 가압가스를 공급하기 위한 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공급수단(520)은, 필요한 가압가스를 저장하는 저장장치(521), 저장장치(521)를 통해 저장된 가압가스를 챔버(510)로 공급하기 위한 공급조절밸브(523)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공급수단(520)은, 가압가스의 원활한 공급을 위해 선택적으로 가압펌프(522)를 추가로 포함할 수도 있다.
상기 배기수단(530)은, 챔버(510)와 배기라인(534)를 통하여 연결되어 챔버(510) 내를 배기 또는 펌핑하기 위한 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 배기수단(530)은, 챔버(510) 내를 펌핑하기 위한 배기펌프(532) 및 챔버(510) 내의 배기량을 조절하기 위한 배기조절밸브(533)를 포함할 수 있다.
상기 제어기(540)는, 가압가스 공급시 펌핑에 관한 사항과 밸브의 개폐여부, 개폐의 정도 및 개폐 시간 등이 조절하기 위해 가압펌프(522)나 공급조절밸브(523)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기(540)는, 배기시 펌핑에 관한 사항과 밸브의 개폐여부, 개폐의 정도 및 개폐 시간 등이 조절하기 위해 배기펌프(532)나 배기조절밸브(533)를 제어한다.
때로는 자연 배기의 방법을 이용하기 위해 배기시 배기펌프(532)나 배기조절밸브(533)을 인위적으로 조절하지 않을 수 있고, 배기펌프가 필요치 않을 수도 있다.
또한, 상기 제어기(540)는, 공급수단(520)과 배기수단(530)을 위해 미리 설정된 수치나 미리 설정된 프로그램이 포함될 수 있다.
예컨대, 각종 펌프가 작동하는 시간, 각종 밸브가 개폐여부나 개폐시간, 개폐의 정도 등이 수치화되어 저장될 수 있고, 이들 수치에 따라 적절한 제어가 가능하도록 이진화된 프로그램이 저장될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 기판처리방법을 통한 추가적인 효과는 다음과 같다.
본 발명의 여러 장점 가운데서, 가장 가벼운 원소인 수소를 이용하여 변압 방식을 적용할 때에는 특히 3차원 구조의 반도체 소자 제조에 더욱 유리하다.
가벼운 수소 분자는 종횡비가 큰 골(trench) 내부로 무리없이 침투할 수 있고, 가압 또는 감압의 과정은 반도체 기판에 형성된 소자의 구조물의 깊이나 높이에 상관없이 같은 압력이 가해지게 되므로 특히 3차원 구조의 반도체 소자 제조에 유리하다.
본 발명의 여러 장점 가운데 다른 하나는 박막 내의 오염물의 상태에 따라서 가압에 사용되는 가스의 종류를 선택할 수 있다는 점이다.
예를 들어 수소뿐만 아니라 산소 등 다른 원소를 이용할 수도 있다.
파악되는 불순물의 종류에 따라 이들 불순물과 환원반응을 일으켜 불순물 제거에 도움이 되는 원소이면 어느 것이나 본 발명의 변압 방식에 적용하여 어닐할 수 있다.
본 발명의 여러 장점 가운데 다른 하나는 변압과정의 가압에 쓰이는 가스가 보다 수직적으로 들어가고 나온다는 점이다.
이러한 장점은 매우 중요하다. 일반적인 전처리 과정에서는 전처리 가스가 수평적으로 흐르는 경향이 있고, 또 전처리의 효과는 박막 표면으로부터 시작되어 점차 박막 내부로 전달되는 경향이 있어 종횡비가 큰 골의 깊은 저면과 얕은 저면의 전처리 효과가 차이날 수 있다.
그러나 본 발명의 경우에는 변압의 효과로 인해 박막의 수직 방향으로의 어닐 효과도 균일해질 뿐만 아니라 큰 골의 깊은 저면의 어닐 품질도 보다 균일해지는 장점이있다. 이로 인해 박막 전체의 어닐 품질 산포가 최소화된다.
본 발명의 다른 장점은, 박막 원소들의 열진동을 더욱 활성화시켜 박막원소들의 재결정화를 촉진하고, 이 과정에서 결정의 그레인 크기(grain size)가 바람직하게 변화되어 박막의 누설전류나, 저항율 등의 전기적, 물리적 특성이 개선된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 기판 200: 산화막
300: 게이트전극

Claims (14)

  1. 챔버 내의 기판 위에 원하는 박막을 형성하기 위한 기판처리방법으로서,
    상기 챔버 내의 압력을 상압보다 상승시키는 제1단계;
    상기 제1단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상압 이하로 하강시키는 제2단계;
    상기 제2단계 이후에 상기 원하는 박막을 형성하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계는,
    수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 중 하나의 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계 및 상기 제2단계가 적어도 1회 이상 반복 처리되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 챔버 내의 압력을 상압보다 큰 제1압력으로 상승시킨 뒤, 상기 제1압력으로부터 상압보다 작은 압력으로 하강시키는 과정을 복수회 반복하여 수행하는 변압단계와;
    상기 변압단계 이후에 기판에 박막을 형성하는 박막형성단계를 포함하며,
    상기 변압단계는,
    상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 상승시킴으로써, 가압가스를 상기 기판의 불순물과 반응시켜 부산물을 형성하는 부산물형성단계와;
    상기 부산물형성단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로부터 제2압력으로 하강시킴으로써, 상기 부산물을 상기 기판의 표면 또는 상기 기판의 외부로 이동시키는 부산물이동단계와;
    상기 부산물이동단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제2압력으로부터 상압보다 작은 제3압력으로 하강시킴으로써, 상기 챔버 내부 공간에 존재하는 부산물을 상기 챔버 외부로 배출하는 부산물배출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부산물형성단계는,
    상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 상승시키는 압력상승단계와, 상기 압력상승단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제1압력으로 소정시간동안 유지하는 고압유지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 변압단계는,
    상기 챔버 내를 섭씨 400도 이상 섭씨 800도 이하의 범위 내 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2압력은,
    상압인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 변압단계는,
    상기 부산물이동단계 이후에 상기 챔버 내의 압력을 상기 제2압력으로 소정시간동안 유지하는 압력유지단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 박막형성단계는,
    상기 변압단계가 수행되는 상기 챔버 내에서 상기 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 변압단계 이후에 상기 기판을 상기 변압단계가 수행되는 상기 챔버와 연결된 이송챔버를 통해 별도의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 추가로 포함하며,
    상기 박막형성단계는,
    상기 별도의 챔버 내로 반송된 상기 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 변압단계 이후에 상기 기판을 상기 변압단계가 수행되는 기판처리장치의 상기 챔버로부터 별도의 기판처리장치의 챔버로 반송하는 기판반송단계를 추가로 포함하며,
    상기 박막형성단계는,
    상기 별도의 기판처리장치의 챔버 내로 반송된 상기 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 박막은,
    비금속원소 또는 금속원소를 포함하되, 단일 원소로 이루어진 막, 둘 이상의 원소로 이루어진 막 또는 서로 다른 이종의 막이 복합으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  13. 청구항 4 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변압단계는,
    수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 중 하나의 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 기판이 한 장씩 처리되는 매엽식 또는 상기 기판이 여러 장씩 동시에 처리되는 배치식인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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