KR20210098242A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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황철주
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Abstract

본 발명은 챔버; 상기 챔버의 내부의 반응공간에 하나 이상의 기판이 안치되며 회전 가능하게 설치된 기판지지부;상기 반응공간의 제1영역에 소스가스와 상기 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하기 위한 제1가스분사부;상기 제1가스분사부에 상기 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급원;상기 제1가스분사부에 상기 제1퍼지가스를 공급하기 위한 제1퍼지가스 공급원;상기 제1영역과 공간적으로 분리되며 상기 반응공간의 제2영역에 상기 소스가스와 반응하는 리액턴트가스와 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하기 위한 제2가스분사부;상기 제2가스분사부에 상기 리액턴트가스를 공급하기 위한 리액턴트가스 공급원; 및 상기 제2가스분사부에 상기 제2퍼지가스를 공급하기 위한 제2퍼지가스 공급원;을 포함하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판에 대한 증착공정, 식각공정 등과 같은 처리공정을 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
기판에 박막을 형성하거나 박막을 제거하는 공정은 기판 상에 특정 물질을 형성하기 위한 가스나 선별적으로 제거하기 위한 가스나 이에 상응하는 물질을 공급하여 이뤄진다. 특히 박막을 형성하는 공정은 특정 물질을 형성하기 위한 소스가스와 리액턴트가스를 공급하여 이뤄질 수 있으며, 이 경우 소스가스와 리액턴트가스는 기판 상에 동시에 공급되거나 시차를 두고 순차적으로 공급될 수 있다.
반도체 소자 제조 공정이 미세 공정으로 진입함에 따라서, 기판 표면에 형성된 미세 패턴에 균일한 박막을 형성하거나 패턴을 형성하기 위한 다양한 방법들이 적용되고 있고, 그 중에 한 방법이 원자층증착방법 이다. 원자층증착방법(ALD, Atomic Layer Deposition)은 소스(Source) 가스와 리액턴트(Reactant) 가스의 반응으로 형성되는 박막을 기판 상에 형성하기 위해서, 소스가스와 리액턴트가스를 동시에 공급하지 않고, 소스가스와 리액턴트가스를 시차를 두고 공급하여 기판 표면에서의 반응만 유도하는 방법이다. 먼저 기판 상에 소스가스를 공급하여 소스가스가 기판의 표면에 흡착되도록 한 뒤, 나머지 소스가스는 퍼지가스를 이용하여 제거할 수 있다. 그 다음으로 기판 상에 리액턴트가스를 공급하여 기판 표면에 흡착된 소스가스와 반응하도록 한 뒤, 나머지 리액턴트가스는 퍼지가스를 이용하여 제거할 수 있다. 리액턴트가스를 공급하는 단계에서 소스가스와 리액턴트가스의 반응으로 기판 표면에 원자층 또는 단일층의 박막을 형성하게 된다. 이런 절차를 원하는 두께까지 반복하여 기판 표면에 소정의 두께를 가진 박막을 형성할 수 있다.
그러나, 원자층증착방법은 소스가스와 리액턴트가스의 반응이 기판 표면에서만 일어나게 되므로, 박막이 증착되는 속도는 일반적인 화학기상증착방법(CVD, Chemical Vapor Deposition) 등에 비해서는 낮다는 단점이 있다.
또한, 동일한 공정공간에 소스가스가 공급되고, 공급된 소스가스를 퍼지하고, 리액턴트가스를 공급하고, 리액턴트가스를 퍼지하는 단계를 빠른 시간에 반복하는 공정은 시간이 오래 걸리는 단점이 있고, 빠르게 공정을 반복하다 보면, 공급된 소스가스나 리액턴트가스가 완전히 공정공간에서 챔버 외부로 배출(퍼지)하지 못해 원자층 박막이 되지 않고 두 가스가 만나서 화학적 증착 CVD 박막이 되는 단점이 있다.
소스가스나 리액턴트가스를 빠르게 공급할 수 있는 방법과 소스가스나 리액턴트가스의 원자층증착공정(ALD)시에 상기 두 가스가 공정에서 혼합되지 않는 구조와 순수한 원자층(Pure ALD)막이 이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공간상에서 소스가스와 리액턴트가스가 혼합되지 않는 공정 챔버를 제공하는 것을 기술적인 과제로 한다.
또한, 원자층증착방법(ALD)으로 박막을 형성할 때, 소스 가스를 흡착하고, 동일 공간에서 퍼지 가스로 RF 플라즈마를 생성하여 흡착막의 막질을 향상시키는 장치 및 방법을 기술적인 과제로 한다.
또한, 기판 상의 순수한 원자층증착공정을 이용한 막(Pure ALD layer)을 형성하여 소정의 박막을 치밀화하거나 막질을 개선하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적인 과제로 한다.
또한, 소스가스 공간과 리액턴트가스 공간을 분리하는 퍼지가스 공간에서, 리액턴트가스 공간에서 소스가스 공간으로 빠르게 이동하는 기판에 남아있는 리액턴트가스의 제거와 생성된 박막 내의 불순물을 빠르게 제거하기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부의 일부에 플라즈마를 동시에 공급하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적인 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는
챔버; 상기 챔버의 내부의 반응공간에 하나 이상의 기판이 안치되며 회전 가능하게 설치된 기판지지부; 상기 반응공간의 제1영역에 소스가스와 상기 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하기 위한 제1가스분사부; 상기 제1가스분사부에 상기 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급원; 상기 제1가스분사부에 상기 제1퍼지가스를 공급하기 위한 제1퍼지가스 공급원; 상기 제1영역과 공간적으로 분리되며 상기 반응공간의 제2영역에 상기 소스가스와 반응하는 리액턴트가스와 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하기 위한 제2가스분사부; 상기 제2가스분사부에 상기 리액턴트가스를 공급하기 위한 리액턴트가스 공급원; 및 상기 제2가스분사부에 상기 제2퍼지가스를 공급하기 위한 제2퍼지가스 공급원; 을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1가스분사부는, 상기 소스가스를 분사하는 복수의 소스가스 분사홀; 및 상기 제1퍼지가스를 분사하는 복수의 제1퍼지가스 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는, 상기 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀; 상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제2 전극부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1가스분사부는 상기 제1퍼지가스를 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1가스분사부는 상기 제1퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제1 전극부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀과 상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀을 포함하고, 상기 소스가스, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스 및 상기 제2퍼지가스를 순서대로 분사하되, 상기 제1퍼지가스를 플라즈마로 분사하고, 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트 분사홀 또는 상기 제2퍼지가스 분사홀 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 제2퍼지가스를 분사 후에 트리트먼트가스를 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2가스분사부는 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀과 상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀과 상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 분사홀 또는 상기 제2퍼지가스 분사홀 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원을 포함하고, 상기 소스가스, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 상기 제2퍼지가스, 상기 트리트먼트가스를 순서대로 분사하되, 상기 트리트먼트가스를 플라즈마로 분사하고, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1전극부와 제2전극부는 각각 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 각각 상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1영역과 상기 제2영역의 사이의 제3영역에서 제3퍼지가스를 분사하는 제3가스분사부; 및 상기 제3가스분사부에 상기 제3퍼지가스를 분사하는 제3퍼지가스 공급원; 을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3 퍼지가스는 플라즈마 상태로 분사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3가스분사부는 상기 제3퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제3전극부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제3전극부 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 상기 제3퍼지가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스는 리모트(remote) 플라즈마 발생장치에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은 챔버 내부의 반응공간의 제1영역에 제1기판이 위치하고, 상기 제1영역과 공간적으로 분리되는 상기 반응공간의 제2영역에 제2기판을 위치하도록 상기 챔버 내부에 배치되는 기판지지부 위에 상기 제1기판과 상기 제2기판을 각각 안치하는 단계; 상기 제1영역에서 상기 제1기판에 소스가스를 분사하여 상기 제1기판 상에 상기 제1소스가스를 흡착시키는 소스흡착단계; 상기 제1소스가스가 흡착된 제1기판을 상기 제2영역에 위치하도록 상기 기판지지부를 회전시키는 제1회전단계; 상기 제2영역에서 상기 제1기판에 리액턴트가스를 분사하여 상기 제1기판 상에 흡착된 제1소스가스와 반응하여 박막을 형성하는 박막형성단계; 및 상기 박막이 형성된 제1기판을 상기 제1영역에 위치하도록 상기 기판지지부를 회전시키는 제2회전단계;를 포함하고, 상기 소스흡착단계, 상기 제1회전단계, 상기 박막형성단계 및 상기 제2회전단계를 복수 회 반복하여 설정된 두께의 박막을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 소스흡착단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하는 소스퍼지단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함하고, 상기 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고, 상기 리액턴트가스와 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리액턴트가스퍼지단계 이후에 상기 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계; 및 상기 리액턴트가스퍼지단계 이후에 상기 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함하고, 상기 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 및 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1영역에 배치된 제1전극부; 및 상기 제2영역에 배치된 제2전극부;
를 포함하고, 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부는 각각 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 각각 상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 또는 상기 트리트먼트가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서, 상기 제1영역과 상기 제2영역을 분할하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서, 상기 제1기판에 흡착된 제1소스가스를 추가로 퍼지하거나, 상기 제1기판에 형성된 리액턴트가스를 추가로 퍼지하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서, 상기 제1영역과 상기 제2영역을 분할하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 소스흡착단계에서 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하고, 상기 박막형성단계에서 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고, 상기 제1영역에서 상기 제1기판에 소스가스를 분사하는 것과 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하는 것은 동시에 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 소스흡착단계에서 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하고, 상기 박막형성단계에서 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고, 상기 제2영역에서 상기 제1기판에 리액턴트가스를 분사하는 것과 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것은 동시에 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판처리장치는 챔버 내의 공정공간을 소스가스 분사공간과 리액턴트가스 분사공간으로 완전히 분할 할 수 있는 퍼지가스 분사공간을 통해 순수한 원자층(Pure ALD) 박막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 소스가스 분사공간, 리액턴트가스 분사공간 및 퍼지가스 분사공간에 플라즈마를 생성하여 기판 위에 생성된 흡착된 막 및 ALD 박막 내부에 있는 불순물을 제거와 양질의 ALD 박막과 순수한 원자층(Pure ALD)을 형성 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치에 있어서 챔버의 리드(Lid)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치에 있어서 챔버의 상부 리드(Lid)를 설명하기 위한 도 1의 A'-A' 선을 기준으로 나타낸 개략적인 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"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.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면일 수 있다. 도 2는 챔버의 상면을 절단하고 상부에서 상부 리드를 바라본 평면도일 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판처리장치는 챔버의 내부에 공정공간(1)이 있을 수 있다. 챔버의 공정공간(1) 상부에는 상부 리드, 챔버의 공정공간(1) 하부에는 기판지지부(600)가 있을 수 있다. 기판지지부(600)에는 하나 이상의 기판, 즉 다수의 기판이 회전 가능하게 설치된 기판지지부(600) 상부에 일정한 간격 또는 짝을 이루어 배치 될 수 있다.
기판지지부(600)상부에는 제1영역(10)에 제1기판(601)이 배치될 수 있으며, 제1기판(601)은 복수의 기판일 수 있다. 제1기판(601)은 제1웨이퍼(601a), 제2웨이퍼(601b)로 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고, 제1영역(10)에만 3장, 4장의 웨이퍼가 배치 될 수 있다. 제2영역(20)에 제2기판(602)이 배치될 수 있으며, 제2기판(602)은 복수의 기판일 수 있다. 제2기판(602)은 제3웨이퍼(602a), 제4웨이퍼(602b)로 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 제2영역(20)에만 3장, 4장의 복수의 웨이퍼가 배치 될 수 있다.
챔버 내부의 공정공간(1)은 제1영역(10), 제2영역(20), 제3영역(30)으로 공간이 분리 될 수 있다.
제1영역(10)에는 소스가스 공급원(500)에서 소스가스 가스라인(500a)를 통해 소스가스가 제1영역(10)으로 분사되기 위한 제1가스분사부(100)가 배치될 수 있고, 제1퍼지가스 공급원(510)에서 제1퍼지가스라인(510a)를 통해 제1퍼지가스가 제1영역(10)으로 분사되기 위한 제1가스분사부(100)가 배치될 수 있다.
공정공간(1)에서 제1영역(10)과 공간적으로 분리되는 제2영역(20)에는 소스가스와 반응하는 리액턴트가스를 리액턴트가스 공급원(900)에서 공급하고, 공급된 리액턴트 가스는 리액턴트가스라인(900a)를 통해 제2가스분사부(200)로 연결되어 제2가스분사부(200)에서 제2영역(20)으로 분사될 수 있으며, 제2퍼지가스 공급원(910)에서 제2퍼지가스라인(910a)를 통해 공급된 제2퍼지가스는 제2가스분사부(200)로 연결되어 제2가스분사부(200)에서 제2영역(20)으로 분사될 수 있다. 또한, 공간상에 잔류하는 리액턴트가스를 제2영역(10)에서 퍼지하기 위해 제2퍼지가스를 분사할 수 있다. 제1가스분사부(100)와 제2가스분사부(200)는 상부 리드에 결합될 수 있다.
챔버 내의 공정공간(1)을 제1영역(10)과 제2영역(20)으로 둘로 나누는 제3영역(30)이 있을 수 있다. 제3영역(30)은 제1영역(10) 내에 있는 소스가스와 제2영역(20) 내에 있는 리액턴트가스가 혼합되지 않도록 챔버 내의 공정공간(1)을 제1영역(10)과 제2영역(20)으로 퍼지가스로 공간분할 할 수 있다. 제3영역(30)에는 제3퍼지가스를 분사하는 제3가스분사부(300)가 배치될 수 있고, 제3퍼지가스 공급원(미도시)은 제3퍼지가스라인(미도시)를 통해 제3가스분사부(300)에 연결되어, 제3영역(30)에 제3퍼지가스를 분사할 수 있다. 제3가스분사부(300)도 상부 리드에 결합될 수 있다.
챔버 전극 구조를 자세하게 볼 수 있는 도면은 도 3일 수 있다.
제1영역(10)에 소스가스와 제1퍼지가스를 분사하는 제1가스분사부(100), 제2영역(20)에 리액턴트가스와 제2퍼지가스를 분사하는 제2가스분사부(200) 및 제3영역(30)에 제3퍼지가스를 분사하는 제3가스분사부(300)를 포함 할 수 있다.
제1영역(10)에 소스가스와 제1퍼지가스를 분사하는 제1가스분사부(100)는 제1전극부(210)를 포함한다. 제1전극부(210)는 제1전극(210c)과 제2전극(220c)를 포함할 수 있다. 제1전극(210c)과 제2전극(220c)은 전위차를 가지고 있고, 제1전극(210c)과 제2전극(220c)의 사이에 소스가스 또는 제1퍼지가스를 통과 시켜 소스가스 또는 제1퍼지가스를 플라즈마화하여 제1영역(10)에 분사 될 수 있다.
제1가스분사부(100) 내는 제1유로(540), 제2유로(550)가 설치 될 수 있으며, 제1유로(540)와 제2유로(550)의 가스유로의 구조는 긴홀 모양의 관 형태인 건드릴 구조의 유로일 수 있다. 제1유로(540)와 제2유로(550)은 제1전극(210c)에 내부에 관통되어 형성되고, 제1유로(540)은 기판 방향으로 돌출된 돌출부(미도시)의 끝의 소스가스 분사홀(520)에서 소스가스가 분사 될 수 있다. 돌출부의 끝에 형성된 소스가스 분사홀(520)과 제1유로(540)는 연결되어 있으며, 소스가스 공급원(500)에서 제1유로(540)로 소스가스가 공급되어 복수의 소스가스 분사홀(520)로 연결되어 제1영역(10)에 소스가스를 분사 할 수 있다. 제2유로(550)은 제2전극(220c) 상부 방향의 공간으로 분사되는 복수의 제1퍼지가스 분사홀(530)로 분사 될 수 있다. 제2전극(220c) 상부 공간으로 분사되는 복수의 제1퍼지가스 분사홀(530)은 제2유로(550)와 연결되고, 제1퍼지가스 공급원(510) 에서 제2유로(550)로 제1퍼지가스가 공급되어 복수의 제1퍼지가스 분사홀(530)로 연결되어 제1영역(10)에 제1퍼지가스를 분사 할 수 있다. 이때, 전위차를 가지는 제1전극(210c)과 제2전극(220c)의 사이에 제1퍼지가스를 통과 시켜 제1퍼지가스를 플라즈마 상태로 제1영역(10)에 분사 할 수 있다. 제1가스분사부(100)는 소스가스 또는 제1퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마화 하여 제1영역(10)에 분사 할 수 있다. 플라즈마화된 소스가스와 제1퍼지가스를 동시에 제1영역(10)에 분사 할 수 있고, 플라즈마화된 소스가스 또는 제1퍼지가스를 각각 제1영역(10)에 분사할 수 있다. 제1유로(540)내부에 파티클 등의 클리닝을 위해 제1유로(540)에도 제1퍼지가스가 공급될 수 있다. 반대로, 제1유로(540)에는 제1퍼지가스가 공급되고, 제2유로(550)에는 소스가스가 분사될 수 있다. 또는 제1유로(540)와 제2유로(550) 에 동시에 소스가스 또는 제1퍼지가스가 제1영역(10)으로 분사 될 수 있다.
리액턴트가스와 제2퍼지가스를 분사하는 제2가스분사부(200)에는 제2전극부(220)를 포함하고 있다. 제2전극부(220)는 제1전극(210a)과 제2전극(220a)를 포함할 수 있다. 제1전극(210a)과 제2전극(220a)은 전위차를 가지고 있고, 제1전극(210a)과 제2전극(220a)의 사이에 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스를 통과 시켜 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스를 플라즈마 상태로 제2영역(20)에 분사 할 수 있다.
제2가스분사부(200) 내는 제3유로(940), 제4유로(950)가 설치 될 수 있다. 제3유로(940)와 제4유로(950)는 긴홀 모양의 관 형태인 건드릴 구조의 유로 일 수 있다. 제3유로(940)와 제4유로(550)은 제1전극(210a)에 관통되고, 제3유로(940)은 기판 방향으로 돌출된 돌출부(미도시)의 끝의 리액턴트가스 분사홀(920)로 분사 될 수 있다. 돌출부의 끝의 리액턴트가스 분사홀(920)에 연결되는 제3유로(940)는 리액턴트가스 공급원(900)에서 제3유로(940)로 가스가 공급되어 복수의 리액턴트가스 분사홀(920)로 연결되어 제2영역(20)에 리액턴트가스를 분사 할 수 있다. 이때, 전위차를 가지는 제1전극(210a)과 제2전극(220a)의 사이에 리액턴트가스를 통과 시켜 리액턴트가스를 플라즈마 상태로 제2영역(20)에 분사 할 수 있다. 또한, 제4유로(950)은 제2전극(220a) 상부 공간으로 분사되는 복수의 제2퍼지가스 분사홀(930)로 분사 될 수 있다. 제2전극(220a) 상부 방향의 공간으로 분사되는 복수의 제2퍼지가스 분사홀(930)은 제4유로(950)와 연결되고, 제2퍼지가스 공급원(910) 에서 제4유로(950)로 제2퍼지가스가 공급되어 복수의 제2퍼지가스 분사홀(930)로 연결되어 제2영역(20)에 제2퍼지가스를 분사 할 수 있다. 이때, 전위차를 가지는 제1전극(210a)과 제2전극(220a)의 사이에 제2퍼지가스를 통과 시켜 제2퍼지가스를 플라즈마 상태로 제2영역(20)에 분사 할 수 있다. 제2가스분사부(200)는 리액턴트가스, 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마화 하여 제2영역(20)에 분사 할 수 있다. 플라즈마화된 리액턴트가스와 제2퍼지가스를 동시에 제2영역(20)에 분사 할 수 있고, 플라즈마화된 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스를 각각 제2영역(20)에 분사할 수 있다. 제3유로(940)내부에 파티클 등의 클리닝을 위해 제3유로(940)에도 제2퍼지가스가 공급되어 제2영역(20)으로 분사 될 수 있다. 반대로, 제4유로(950)에는 리액턴트가스가 공급되고, 제3유로(940)에는 제2퍼지가스가 분사될 수 있다. 또는 제3유로(940)과 제4유로(950)에 동시에 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스가 제2영역(20)으로 분사 될 수 있다.
제2가스분사부(200)는 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀(920)과 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀(930)을 포함하고, 소스가스, 제1퍼지가스, 리액턴트가스 및 제2퍼지가스를 순서대로 분사하되, 제1퍼지가스를 플라즈마로 분사하고, 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사 할 수 있다. 제2가스분사부(200)는 리액턴트 분사홀(920) 또는 제2퍼지가스 분사홀(930) 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원(960)에서 공급되는 트리트먼트가스가 제2영역(20)으로 분사 될 수 있다. 제2가스분사부(200)는 제2퍼지가스를 분사 후에 트리트먼트가스를 플라즈마화하여 제2영역(20)에 분사 할 수 있다.
제2가스분사부(200)는 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀(920)과 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀(930)과 제2가스분사부(200)는 리액턴트가스 분사홀 또는 제2퍼지가스 분사홀(930) 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원(960)을 포함하고, 소스가스, 제1퍼지가스, 리액턴트가스, 제2퍼지가스, 트리트먼트가스를 순서대로 분사하되, 트리트먼트 가스를 플라즈마로 분사하고, 제1퍼지가스, 리액턴트가스, 또는 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사 할 수 있다.
제1영역(10)과 제2영역(20)의 사이의 제3영역(30)에서 제3퍼지가스를 분사하는 제3가스분사부(300)에는 제3전극부(220)를 포함하고 있다. 제2전극부(220)는 제1전극(210a)과 제2전극(220a)를 포함할 수 있다. 제1전극(210a)과 제2전극(220a)은 전위차를 가지고 있고, 제1전극(210a)과 제2전극(220a)의 사이에 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스를 통과 시켜 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스를 플라즈마 상태로 제2영역(20)에 분사 할 수 있다.
제3가스분사부(300) 내는 제5유로(310), 제6유로(320)가 설치 될 수 있다. 제5유로(310)와 제6유로(320)는 긴홀 모양의 관형태인 건드릴 구조의 유로 일 수 있다. 제5유로(310)와 제6유로(320)은 제1전극(210b)에 관통되어, 제3영역(30)으로 분사될 수 있다. 제3가스분사부에 제3퍼지가스를 분사하는 제3퍼지가스 공급원(미도시)을 포함 할 수 있다. 제3가스분사부에는 제3전극부(230)를 포함하고, 전위차를 가지는 제1전극(210b)과 제2전극(220b)의 사이에 제3퍼지가스를 통과 시켜 제3퍼지가스를 플라즈마 상태로 제3영역(30)에 분사 할 수 있다. 제3퍼지가스는 제5유로(310)와 제6유로(320) 중 하나를 통해 제3영역(30)에 분사될 수도 있고, 제5유로(310)와 제6유로(320) 중 하나의 유로에서만 제3퍼지가스가 분사 될 수 있다. 제3가스분사부는 전위차를 가지는 제1전극(210b)과 제2전극(220b)의 사이에 제3퍼지가스를 통과 시켜 제3퍼지가스를 플라즈마 상태로 제3영역(30)에 분사 할 수 있다. 제3가스분사부(300)는 제3퍼지가스를 플라즈마화 하여 제3영역(30)에 분사 할 수 있다. 제1퍼지가스 또는 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스 또는 제3퍼지가스는 리모트(remote) 플라즈마 발생장치(미도시)에 연결돼있을 수 있다.
제2영역(20)의 제2가스분사부(200)에 연결된 제2전극부(220)에는 제1RF전원(702)과 그라운드(접지)가 연결될 수 있고, 제2전극부(220)의 제1전극(210a) 또는 제2전극(220a)에 제1RF전원(702) 또는 그라운드(접지)가 선택적으로 연결 될 수 있다.
제3영역(30)의 제3가스분사부(300)에 연결된 제3전극부(230)에는 제3RF전원(706)과 그라운드(접지)가 연결될 수 있고, 제3전극부(230)의 제1전극(210b) 또는 제2전극(220b)에 제3RF전원(706) 또는 그라운드(접지)가 선택적으로 연결 될 수 있다.
제1영역(10)의 제1전극(210c), 제2영역(20)의 제1전극(210a), 제3영역의 제1전극(210b)에는 기판지지부(600) 방향으로 적어도 한 개 이상인 다수의 돌출전극(미도시)이 형성될 수 있다.
챔버 외부의 리모트 플라즈마(Remote plasma)장치(미도시)에 연결될 수 있다. 이에 따라서, 이온화된 가스 또는 활성종(Radical)을 제1영역(10)과 제2영역(20)으로 분사할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제3가스분사부(300)는 퍼지가스를 제3영역(30)에 분사하는 것이다. 제3가스분사부(300)는 제1구역(302), 제2구역(304), 제3구역(306)으로 나누어 퍼지가스를 제3영역(30)으로 분사 할 수 있다.
제1구역(302)과 제2구역(304) 제3구역(306)에는 제3퍼지가스가 분사될 수 있고, 제3퍼지가스가 플라즈마화된 가스가 분사될 수 있다. 제3구역(306)은 리드의 중앙에 위치하여 센터 퍼지가스를 분사할 수 있다.
제1플라즈마 분사부(302a)는 이온화된 가스 또는 활성종(Radical)을 분사할 수 있게 리모트 플라즈마(Remote plasma)장치(미도시)에 연결 될 수 있다.
상기 제1가스분사부(100)에서 제1영역(10)으로 공급되는 소스가스는 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 실리콘(Si) 또는 알루미늄(Al) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 티타늄(Ti)을 포함하여 이루어지는 소스가스(SG)는 사염화티타늄(TiCl4) 가스 등이 될 수 있다. 그리고, 실리콘(Si) 물질을 함유하는 소스가스(SG)는 실란(Silane; SiH4) 가스, 디실란(Disilane; Si2H6) 가스, 트리실란(Trisilane; Si3H8) 가스, TEOS(Tetraethylorthosilicate) 가스, DCS(Dichlorosilane) 가스, HCD(Hexachlorosilane) 가스, TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 가스, 또는 TSA(Trisilylamine) 가스 등이 될 수 있다.
상기 제2가스분사부(200)에서 제2영역(20)으로 공급되는 리액턴트가스는 수소(H2) 가스, 질소(N2) 가스, 산소(O2)가스, 아산화질소(N2O) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 증기(H2O) 가스, 또는 오존(O3) 가스 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 리액턴트가스에는 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 제논(Ze) 가스, 또는 헬륨(He) 가스 등으로 이루 어진 퍼지가스가 혼합될 수 있다.
또한, 제1영역(10), 제2영역(20), 제3영역(30)에서 플라즈마를 생성하는 가스는 수소(H2) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스, 산소(O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 또는 암모니아 가스(NH3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1영역(10), 제2영역(20), 제3영역(30)으로 공급되는 퍼지가스는 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 제논(Ze) 가스, 또는 헬륨(He) 가스 등이 공급될 수 있다. 이들은 불활성 가스일 수 있다.
제1퍼지가스는 제1영역(10)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 제1가스분사부(100)에는 제1퍼지가스 분사홀(530)이 설치될 수 있다. 제1전극부(210)를 통해 제1영역(10)에 플라즈마화된 퍼지가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 제1영역(10)에서 기판에 소스가스가 흡착된 후에 기판지지부(600)가 회전하기 전에 기판에 제1전극부(210)의 제1퍼지가스 분사홀(530)은 제1영역(10) 기판 상부에 플라즈마화된 퍼지가스를 분사 할 수 있다. 즉, 제1퍼지가스 분사홀(530)의 플라즈마화된 퍼지가스를 이용하여 기판에 흡착된 소스에 대해서 Pre-Treatment 처리를 실시할 수 있다. 이에 따라, 기판에 흡착된 소스가스의 내부에 있는 불순물을 제거함으로써, 기판에 증착된 박막의 품질을 향상시키는데 기여할 수 있다. 정지된 기판지지부(600)은 소스가스 흡착단계 이후 기판지지부(600)이 제2영역(20)으로 제1회전 단계를 실시 할 수 있다.
챔버 내부의 반응공간(1)의 제1영역(10)에 제1기판(601)이 위치하고, 제1영역(10)과 공간적으로 분리되는 반응공간(1)의 제2영역(20)에 제2기판(602)을 위치하도록 챔버 내부에 배치되는 기판지지부(600) 위에 제1기판(601)과 제2기판(302)을 각각 안치하는 단계를 실시 할 수 있다. 이후, 제1영역(10)에서 제1기판(601)에 소스가스를 분사하여 제1기판(601) 상부에 제1소스가스를 흡착시키는 소스흡착단계를 실시 할 수 있다. 제1소스가스가 흡착된 제1기판(601)을 상기 제2영역(20)에 위치하도록 기판지지부(600)를 회전시키는 제1회전단계를 실시 할 수 있다. 제2영역(20)에서 제1기판(601)에 리액턴트가스를 분사하여 제1기판(601) 상부에 흡착된 제1소스가스와 반응하여 박막을 형성하는 박막형성단계 및 박막이 형성된 제1기판(601)을 제1영역(10)에 위치하도록 기판지지부(600)를 회전시키는 제2회전단계를 포함하여 실시 할 수 있다. 소스흡착단계, 제1회전단계, 박막형성단계 및 제2회전단계를 복수 회 반복하여 설정된 두께의 박막을 형성할 때까지 실시 할 수 있다.
소스흡착단계 이후에 제1영역(10) 및 제1기판(601) 상부 및 제1기판(601)의 패턴 내부에 존재하는 제1기판(601)에 흡착되지 않은 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하는 소스퍼지단계를 포함하여 실시할 수 있다. 박막형성단계 이후에 제2영역(20) 및 제1기판(601) 상부 및 제1기판(601) 패턴 내부에 존재하는 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함하여 실시할 수 있다. 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하여 실시 할 수 있다. 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하여 실시 할 수 있다. 박막형성단계 이후에 제1기판(601) 상에 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함할 수 있고, 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고, 리액턴트가스와 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사 할 수 있다. 리액턴트가스퍼지단계 이후에 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함할 수 있다. 또한, 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사할 수 있다.
박막형성단계 이후에 제1기판(601) 상에 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 실시할 수 있고, 리액턴트가스퍼지단계 이후에 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함할 수 있고, 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고, 제1퍼지가스, 리액턴트가스, 및 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사할 수 있다.
제1전극(210c, 210a, 230c)과 제2전극(220c, 220a, 230b) 사이에 각각 제1퍼지가스 또는 리액턴트가스 또는 제2퍼지가스 또는 제3퍼지가스 또는 트리트먼트가스를 분사하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 기판지지부(600)의 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계는 제1영역과 제2영역을 분할하기 위해서 제3퍼지가스를 분사할 수 있다. 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서, 제1기판(601)에 흡착된 제1소스가스를 추가로 퍼지하거나, 제1기판(601)에 형성된 리액턴트가스를 추가로 퍼지하기 위해서 제3퍼지가스를 분사할 수 있고, 제3퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사할 수 있다.
소스흡착단계에서 제2영역(20)에서 제2기판(20)에 리액턴트가스를 분사하고, 박막형성단계에서 상기 제1영역(10)에서 제2기판(20)에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고, 제1영역(10)에서 제1기판(601)에 소스가스를 분사하는 것과 제2영역(20)에서 상기 제2기판(602)에 리액턴트가스를 분사하는 것은 동시에 발생되어 실시 할 수 있다. 소스흡착단계에서 제2영역(20)에서 제2기판(602)에 리액턴트가스를 분사하고, 박막형성단계에서 제1영역(10)에서 제2기판(602)에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고, 제2영역(20)에서 제1기판(601)에 리액턴트가스를 분사하는 것과 제1영역(10)에서 제2기판(20)에 소스가스를 분사하는 것은 동시에 발생되어 실시 할 수 있다.
제2영역(20)의 제2퍼지가스를 분사할 수 있으며, 제2전극부(220)가 설치되어 제2퍼지가스를 플라즈마화하여 제2영역(20)에 분사 할 수 있다. 이에 따라, 제2영역(20)에서 기판에 흡착된 소스가스와 리액턴트가스가 반응하여 원자층증착법(ALD)으로 박막이 증착된 후에 제2퍼지가스를 플라즈마화하여 Post-Treatment 처리를 실시할 수 있다. 이에 따라, 기판에 증착된 박막의 내부에 있는 불순물을 제거함으로써, 기판에 증착된 박막에 대한 치밀화를 도모할 수 있다. 따라서, 기판에 증착된 박막에 대한 품질을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는 기판을 제1영역(10)에서 정지하여 소스가스를 흡착시키고, 기판지지부(600)의 회전을 통해 제1영역(10)에서 제2영역(20)으로 기판지지부(600)을 회전시키고 제2영역(20)에서 기판지지부(600)을 정지하여 리액턴트가스를 증착시키고, 기판지지부(600)을 회전시켜 제2영역(20)을 거쳐 다시 제1영역(10)으로 반복적으로 이동시키면서 기판에 대해 처리공정을 수행할 수 있다.
이 경우, 기판지지부(600)는 회전부(미도시)에 의해 회전할 수 있다. 회전부가 기판지지부(600)를 회전시키는 과정을 살펴보면, 다음과 같다.
우선, 회전부는 제1기판(601)과 제2기판(602)이 제1영역(10) 및 제2영역(20)에 위치하면 기판지지부(600)를 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 제1영역(10)에서는 기판이 정지된 상태에서 기판에 소스가스를 흡착시키는 흡착공정이 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1가스분사부(100)가 제1영역(10)에 소스가스를 분사할 수 있다. 기판지지부(600)이 정지된 상태에서 흡착공정이 후 제1영역(10)에 제1퍼지가스가 분사될 수 있으며, 제1퍼지가스는 플라즈마화된 퍼지가스 일 수 있다. 플라즈마화된 제1퍼지가스를 통해 제1기판(601)은 흡착된 소스가스에 Pre-Treatment를 실시할 수 있으며, 이후 또는 동시에 제1영역(10)에 남아있는 불필요한 소스가스를 제1퍼지가스를 통해 챔버 외부로 퍼지 또는 배기 할 수 있다.
불필요한 소스가스의 퍼지 또는 배기가 완료되면, 회전부(미도시)는 기판이 제1영역(10)에서 커튼퍼지인 제3영역(30)을 거쳐 제2영역(20)으로 이동하도록 기판지지부(600)를 회전시킬 수 있다. 이 경우, 회전부는 기판이 제3영역(30)의 제1구역(302)을 통과할 때 기판지지부(600)를 정지시키지 않고 연속적으로 회전시킬 수 있다. 제1기판(601)이 제1구역(302)을 통과할 때, 퍼지가스 또는 플라즈마화된 퍼지가스에 노출될 수 있다.
다음, 기판이 제2영역(20)에 위치하면, 회전부는 기판지지부(600)를 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 제2영역(20)에서는 기판이 정지된 상태에서 기판에 흡착된 소스가스와 제2가스분사부(200)가 분사한 리액턴트가스가 반응하여 박막이 증착되는 증착공정이 이루어질 수 있다. 제2가스분사부(200)의 제2전극부(220)를 이용하여 리액턴트가스를 활성화시켜서 제2영역(20)에 분사할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 기판처리장치는 저온 공정에 적합하게 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 기판처리장치는 반도체 High-K공정에 적합하게 구현될 수 있다. 제2가스분사부(200)는 리액턴트가스를 활성화시키지 않은 상태로 제2영역(20)에 분사할 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 기판처리장치는 고온 공정에 적합하게 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 기판처리장치는 반도체 High Temperature Nitride 공정에 적합하게 구현될 수 있다. 증착공정이 완료되면, 제2영역(20)에 제2퍼지가스가 분사될 수 있으며, 제2퍼지가스는 플라즈마화된 퍼지가스 일 수 있다. 플라즈마화된 제2퍼지가스를 통해 제1기판(601)은 증착 박막에 플라즈마화된 가스를 분사할 수 있으며, 이후 또는 동시에 제2영역(20)에 남아있는 불필요한 리액턴트가스를 제1퍼지가스를 통해 챔버 외부로 퍼지 또는 배기 할 수 있다. 이후 다시 한번 박막의 불순물을 제거하기 위한 트리트먼트가스를 제1기판(601)의 박막 상부에 분사하여 Post-Treatment를 실시 할 수 있다.
기판지지부(600)가 정지된 상태에서 증착공정과 트리트먼트 공정이 완료되면, 회전부는 기판이 제2영역(20)에서 제2구역(304)을 거쳐 제1영역(10)으로 이동하도록 기판지지부(600)를 회전시킬 수 있다. 이 경우, 회전부는 기판이 제2구역(304)을 통과할 때 기판지지부(600)를 정지시키지 않고 연속적으로 회전시킬 수 있다. 기판이 제2구역(304)을 통과할 때, 제2플라즈마 분사부(304b)가 분사한 퍼지가스를 이용하여 제1영역(10)과 제2영역(20)의 영역을 분리 할 수 있으며, 필요에 따라서는 플라즈마화된 퍼지가스가 분사 될 수 있다.
아울러, 제1영역(10), 제2영역(20) 모두에서 플라즈마를 이용하지 않고 기판에 대한 처리공정을 수행할 수 있다. 제2영역(20)에서 열처리(Thermal) 공정을 수행함으로써 고온의 공정을 구현하는 것이 가능하다. 이 경우, 제2영역(20)에서는 고온의 공정과 리액턴트가스 분사가 병행하여 이루어질 수 있다. 이에 따라, 고유전 물질 등의 스텝커버리지를 개선할 수 있다. 또한, 고온의 공정과 원자층증착방법(ALD)을 병행하도록 구현됨으로써, 원자층증착방법(ALD)만으로 박막을 증착하는 것과 대비할 때 박막의 두께를 더 증대시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.
기판지지부(600), 제1기판(601): 제1웨이퍼(601a), 제2웨이퍼(601b)
제2기판(602): 제3웨이퍼(602a), 제2웨이퍼(602b)
제1영역(10), 제1가스분사부(100)
소스가스 공급원(500), 제1퍼지가스 공급원(510)
소스가스 분사홀(520), 제1퍼지가스 분사홀(530)
제1유로(540), 제2유로(550)
제2영역(20), 제2가스분사부(200)
리액턴트가스 공급원(900), 제2퍼지가스 공급원(910)
리액턴트가스 분사홀(920), 제2퍼지가스 분사홀(930)
제3유로(940), 제4유로(950)
제1전극부(210), 제2전극부(220)
제3영역(30),
제3가스분사부(300), 제1구역(302), 제2구역(304), 제3구역(306)
제5유로(310), 제6유로(320)
RF전원(700): 제1RF전원(702), 제2RF전원(704), 제3RF전원(705)

Claims (34)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부의 반응공간에 하나 이상의 기판이 안치되며 회전 가능하게 설치된 기판지지부;
    상기 반응공간의 제1영역에 소스가스와 상기 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하기 위한 제1가스분사부;
    상기 제1가스분사부에 상기 소스가스를 공급하기 위한 소스가스 공급원;
    상기 제1가스분사부에 상기 제1퍼지가스를 공급하기 위한 제1퍼지가스 공급원;
    상기 제1영역과 공간적으로 분리되며 상기 반응공간의 제2영역에 상기 소스가스와 반응하는 리액턴트가스와 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하기 위한 제2가스분사부;
    상기 제2가스분사부에 상기 리액턴트가스를 공급하기 위한 리액턴트가스 공급원; 및
    상기 제2가스분사부에 상기 제2퍼지가스를 공급하기 위한 제2퍼지가스 공급원;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1가스분사부는,
    상기 소스가스를 분사하는 복수의 소스가스 분사홀; 및
    상기 제1퍼지가스를 분사하는 복수의 제1퍼지가스 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는,
    상기 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀;
    상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제2 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1가스분사부는 상기 제1퍼지가스를 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1가스분사부는 상기 제1퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제1 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀과 상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀을 포함하고,
    상기 소스가스, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스 및 상기 제2퍼지가스를 순서대로 분사하되,
    상기 제1퍼지가스를 플라즈마로 분사하고,
    상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 분사홀 또는 상기 제2퍼지가스 분사홀 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 제2퍼지가스를 분사 후에 트리트먼트가스를 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스를 분사하는 복수의 리액턴트가스 분사홀과 상기 제2퍼지가스를 분사하는 복수의 제2퍼지가스 분사홀과 상기 제2가스분사부는 상기 리액턴트가스 분사홀 또는 상기 제2퍼지가스 분사홀 중 어느 하나에 연결된 트리트먼트가스 공급원을 포함하고,
    상기 소스가스, 상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 상기 제2퍼지가스, 상기 트리트먼트가스를 순서대로 분사하되,
    상기 트리트먼트가스를 플라즈마로 분사하고,
    상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상을 플라즈마로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    제1전극부와 제2전극부는 각각 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 각각 상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제1영역과 상기 제2영역의 사이의 제3영역에서 제3퍼지가스를 분사하는 제3가스분사부; 및
    상기 제3가스분사부에 상기 제3퍼지가스를 분사하는 제3퍼지가스 공급원;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3퍼지가스는 플라즈마 상태로 분사되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3가스분사부는 상기 제3퍼지가스를 플라즈마화 하기 위한 제3전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    제3전극부 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 상기 제3퍼지가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 제4항, 제6항, 제8항, 제10항, 제11항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스는 리모트(remote) 플라즈마 발생장치에 연결된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 챔버 내부의 반응공간의 제1영역에 제1기판이 위치하고,
    상기 제1영역과 공간적으로 분리되는 상기 반응공간의 제2영역에 제2기판을 위치하도록 상기 챔버 내부에 배치되는 기판지지부 위에 상기 제1기판과 상기 제2기판을 각각 안치하는 단계;
    상기 제1영역에서 상기 제1기판에 소스가스를 분사하여 상기 제1기판 상에 제1소스가스를 흡착시키는 소스흡착단계;
    상기 제1소스가스가 흡착된 제1기판을 상기 제2영역에 위치하도록 상기 기판지지부를 회전시키는 제1회전단계;
    상기 제2영역에서 상기 제1기판에 리액턴트가스를 분사하여 상기 제1기판 상에 흡착된 제1소스가스와 반응하여 박막을 형성하는 박막형성단계; 및
    상기 박막이 형성된 제1기판을 상기 제1영역에 위치하도록 상기 기판지지부를 회전시키는 제2회전단계;를 포함하고,
    상기 소스흡착단계, 상기 제1회전단계, 상기 박막형성단계 및 상기 제2회전단계를 복수 회 반복하여 설정된 두께의 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 소스흡착단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 소스가스를 퍼지하기 위한 제1퍼지가스를 분사하는 소스퍼지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계를 포함하고,
    상기 제1퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고,
    상기 리액턴트가스와 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 리액턴트가스퍼지단계 이후에 상기 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 박막형성단계 이후에 상기 제1기판 상에 상기 리액턴트가스를 퍼지하기 위한 제2퍼지가스를 분사하는 리액턴트가스퍼지단계; 및
    상기 리액턴트가스퍼지단계 이후에 상기 박막을 트리트먼트하기 위한 트리트먼트가스를 분사하는 트리트먼트가스분사단계를 포함하고,
    상기 트리트먼트가스는 플라즈마로 형성하여 분사하고,
    상기 제1퍼지가스, 상기 리액턴트가스, 및 상기 제2퍼지가스 중 적어도 하나 이상은 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  27. 제21항, 제22항, 제23항, 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 제1영역에 배치된 제1전극부; 및 상기 제2영역에 배치된 제2전극부;
    를 포함하고,
    상기 제1전극부 및 상기 제2전극부는 각각 전위차를 가지는 제1전극과 제2전극으로 구성되며,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 각각 상기 제1퍼지가스 또는 상기 리액턴트가스 또는 상기 제2퍼지가스 또는 상기 트리트먼트가스를 분사하여 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  28. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서,
    상기 제1영역과 상기 제2영역을 분할하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  29. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서,
    상기 제1기판에 흡착된 제1소스가스를 추가로 퍼지하거나,
    상기 제1기판에 형성된 리액턴트가스를 추가로 퍼지하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제3퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 제1회전단계 또는 상기 제2회전단계에서,
    상기 제1영역과 상기 제2영역을 분할하기 위해서 제3퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 제3퍼지가스는 플라즈마로 형성하여 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 소스흡착단계에서 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하고,
    상기 박막형성단계에서 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고,
    상기 제1영역에서 상기 제1기판에 소스가스를 분사하는 것과 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하는 것은 동시에 발생되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  34. 제18항에 있어서,
    상기 소스흡착단계에서 상기 제2영역에서 상기 제2기판에 리액턴트가스를 분사하고,
    상기 박막형성단계에서 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것을 더 포함하고,
    상기 제2영역에서 상기 제1기판에 리액턴트가스를 분사하는 것과 상기 제1영역에서 상기 제2기판에 소스가스를 분사하는 것은 동시에 발생되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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