KR20220005201A - Wafer processing apparatus and thin film deposition method using the same - Google Patents

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Abstract

In accordance with the present invention, provided are a substrate treatment apparatus capable of forming a thin film having a uniform thickness and a dense film quality at a low temperature, and a thin film deposition method using the same. In accordance with an embodiment, the substrate treatment apparatus includes: a chamber having a plurality of treatment spaces provided therein; substrate support parts which are formed in the plurality of treatment spaces, respectively, and in which substrates are separately placed; a gas spray part matched with each of the plurality of treatment spaces, and installed in the chamber to be opposed to each of the substrate support parts such that process gas is sprayed onto the substrate support parts; a substrate transfer part transferring a substrate from one of the plurality of treatment spaces to another treatment space; a laser anneal part installed in the chamber to be opposed to the substrate support part matched with at least one of the plurality of treatment spaces so as to radiate a laser beam to the substrate placed on the substrate support part; a power supply part connected with the gas spray part to provide high-frequency power; and a control part controlling the laser anneal part such that the laser anneal part performs annealing by radiating the laser beam to the substrate during a procedure in which the substrate transfer part transfers the substrate from a first treatment space among the plurality of treatment spaces, which is adjacent to one side of a second treatment space in which the laser anneal part is installed, to a third treatment space, which is adjacent to the other side of the second treatment space, via the second treatment space.

Description

기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법{WAFER PROCESSING APPARATUS AND THIN FILM DEPOSITION METHOD USING THE SAME}Substrate processing apparatus and thin film deposition method using the same

본 발명은 박막 형성 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film forming technique, and more particularly, to a substrate processing apparatus and a thin film deposition method using the same.

반도체 집적소자의 크기가 점점 작아지고 형상이 복잡해짐에 따라 단차(Step coverage)가 높고 종횡비(Aspect ratio)가 큰 하부 구조 상에 균일하고 얇은 두께의 박막을 형성하기 위한 기술이 요구되고 있다.As the size of the semiconductor integrated device becomes smaller and the shape becomes more complicated, a technology for forming a uniform and thin thin film on the lower structure having a high step coverage and a large aspect ratio is required.

이에 따라 화학기상증착 반응을 이용하면서 전구체와 반응체를 시분할로 주입하여 기판 표면에서 이루어지는 자기제어반응을 이용하여 박막의 두께를 정확히 조절하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 방식이 이용되고 있다. 그리고, 전구체와 반응체의 반응 속도를 향상시키고 증착 박막의 막질을 개선하기 위해 ALD 공정에 플라즈마 기술을 적용한 플라즈마 ALD 기술이 개발되었다.Accordingly, an atomic layer deposition (ALD) method is used that precisely controls the thickness of a thin film using a self-controlled reaction that takes place on the substrate surface by injecting a precursor and a reactant in time division while using a chemical vapor deposition reaction. . In addition, in order to improve the reaction rate between the precursor and the reactant and to improve the film quality of the deposited thin film, a plasma ALD technology in which the plasma technology is applied to the ALD process has been developed.

그럼에도 불구하고 반도체 패턴의 미세화 및 조밀화에 따라 패턴의 오목부, 측벽, 상단부에 균일한 두께의 박막을 증착하는 것은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.Nevertheless, as the semiconductor pattern is refined and densified, depositing a thin film with a uniform thickness on the concave portion, sidewall, and upper portion of the pattern still remains a problem to be solved.

본 발명의 실시예는 저온에서 두께가 균일하고 막질이 치밀한 박막을 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법을 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An aspect of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of forming a thin film having a uniform thickness and a dense film quality at a low temperature and a thin film deposition method using the same.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 방법은 챔버 상부의 가스공급부를 통해 제1소스가스를 공급하여 기판 상에 상기 제1소스가스를 흡착시키는 흡착 단계; 상기 제1소스가스의 공급을 중단하고, 환원가스를 공급하면서 상기 가스공급부에 고주파 전원를 인가하여 플라즈마를 생성시켜 상기 제1소스가스를 환원시키는 환원 단계; 제2소스가스를 공급하여 상기 제1소스가스와 상기 제2소스가스를 반응시키는 성막 단계; 및 상기 기판에 레이저광을 조사하여 어닐링을 수행하는 레이저 어닐링 단계를 포함할 수 있다. A method for depositing a thin film according to an embodiment of the present invention includes: an adsorption step of supplying a first source gas through a gas supply unit at an upper portion of a chamber to adsorb the first source gas onto a substrate; a reduction step of stopping the supply of the first source gas and reducing the first source gas by applying a high-frequency power to the gas supply unit while supplying the reducing gas to generate plasma; a film forming step of supplying a second source gas to react the first source gas with the second source gas; and a laser annealing step of performing annealing by irradiating laser light to the substrate.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버; 상기 복수의 처리공각 각각에 형성되어 각각 기판이 안착되는 기판지지부; 상기 복수의 처리공간 각각에 대응하고, 상기 기판지지부 상으로 공정가스를 분사하도록 각각의 상기 기판지지부에 대향되게 상기 챔버에 설치된 가스분사부; 상기 복수의 처리공간 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 상기 기판을 이송하는 기판이송부; 상기 복수의 처리공간 중 적어도 하나 이상의 처리공간에 대응하는 상기 기판지지부에 안착된 상기 기판에 레이저광을 조사하도록 상기 기판지지부에 대향되게 상기 챔버에 설치된 레이저어닐부; 상기 가스분사부와 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부; 및 상기 기판이송부가 상기 복수의 처리공간 중 상기 레이저어닐부가 설치된 제2처리공간의 일측에 인접한 제1처리공간에서 상기 제2처리공간의 타측에 인접한 제3처리공간으로 상기 제2처리공간을 경유하여 상기 기판을 이송시키는 동안 상기 레이저어닐부는 이송중인 상기 기판에 레이저광을 조사하여 어닐링을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber having a plurality of processing spaces therein; a substrate support unit formed in each of the plurality of processing holes to receive a substrate; a gas injection unit corresponding to each of the plurality of processing spaces and installed in the chamber opposite to each of the substrate supporting units to inject a process gas onto the substrate supporting unit; a substrate transfer unit for transferring the substrate from one processing space to another processing space among the plurality of processing spaces; a laser annealing unit installed in the chamber opposite to the substrate supporting unit to irradiate the laser beam to the substrate seated on the substrate supporting unit corresponding to at least one processing space among the plurality of processing spaces; a power supply unit connected to the gas injection unit to provide high-frequency power; and the substrate transfer unit moves the second processing space from a first processing space adjacent to one side of the second processing space in which the laser annealing unit is installed among the plurality of processing spaces to a third processing space adjacent to the other side of the second processing space. The laser annealing unit may include a control unit controlling the annealing to be performed by irradiating a laser light to the substrate being transferred while the substrate is transferred via the .

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버; 상기 처리공간 내에서 회전 가능하도록 구비되며, 상면에 기판이 안착되는 복수의 기판안착홈이 형성된 기판지지부; 상기 기판지지부와 대향되도록 상기 처리공간 상부에 배치되며, 상기 기판지지부를 향해 서로 다른 가스를 공급하되, 복수의 가스 분사 영역을 갖도록 원주 방향으로 복수의 가스 분사 유닛이 배치되는 가스분사부; 상기 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나는 상기 기판안착홈 상으로 레이저광을 조사하도록 상기 챔버 상부에 설치되는 레이저어닐부; 상기 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나 이상에 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부; 및 상기 기판지지부의 회전에 의해 상기 복수의 가스 분사 영역을 지나면서 상기 기판 상에 박막이 증착된 후, 상기 기판들이 회전 이동하면서 상기 레이저어닐부를 거치는 동안 상기 기판에 레이저광을 조사하여 상기 기판을 스캔하면서 어닐링을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber having a plurality of processing spaces therein; a substrate support portion provided to be rotatable in the processing space and having a plurality of substrate seating grooves formed on an upper surface of the substrate to be seated; a gas ejection unit disposed above the processing space to face the substrate support unit, and supplying different gases to the substrate support unit, the plurality of gas ejection units being disposed in a circumferential direction to have a plurality of gas ejection regions; At least one of the plurality of gas injection units may include: a laser annealing unit installed on the upper part of the chamber to irradiate a laser beam onto the substrate seating groove; a power supply unit connected to at least one of the plurality of gas injection units to provide high frequency power; and after a thin film is deposited on the substrate while passing through the plurality of gas injection regions by the rotation of the substrate support unit, the substrate is irradiated with laser light while passing through the laser annealing unit while the substrates are rotated and moved to irradiate the substrate. It may include a control unit that controls to perform annealing while scanning.

상술한 과제의 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 하부 패턴이 형성된 기판 상에 두께가 균일하고 막질이 치밀한 박막을 형성할 수 있는 효과가 있다. The present invention based on the means for solving the above problems has an effect of forming a thin film having a uniform thickness and a dense film quality on a substrate having a lower pattern formed thereon.

또한, 조밀하고 미세한 하부 패턴 상에 550℃ 이하의 저온 공정을 통해 우수하고 균일한 막질의 박막을 형성할 수 있어 후속 공정의 신뢰성을 개선할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to form a thin film of excellent and uniform film quality through a low-temperature process of 550° C. or less on the dense and fine lower pattern, thereby improving the reliability of the subsequent process.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 1에 도시된 I-I'절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법의 변형예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 5에 도시된 I-I'절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention taken along line I-I' shown in FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4A is a timing diagram for explaining a thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4B and 4C are timing diagrams for explaining a modified example of a thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
5 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention taken along line I-I' shown in FIG. 5 .
7 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using a substrate processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of description. Like reference numerals refer to like elements throughout.

후술하는 본 발명의 실시예는 저온에서 두께가 균일하고 막질이 치밀한 박막을 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법을 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 저온(예컨대, 상온 내지 550℃ 범위)에서 박막을 형성하되, 고온(예컨대, 550℃ 이상)에서 형성된 박막에 준하거나, 또는 그 이상의 두께 균일성 및 치밀한 막질을 구현할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법을 제공하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법은 단위사이클을 복수회 반복 수행하여 박막을 증착하되, 단위사이클이 레이저 어닐링 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 참고로, 후술하는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 시간분할방식의 원자층 증착 및 레이저 어닐링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다. 그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치는 공간분할방식의 원자층 증착 및 레이저 어닐링이 가능한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다. An embodiment of the present invention, which will be described later, is to provide a substrate processing apparatus capable of forming a thin film having a uniform thickness and a dense film quality at a low temperature, and a thin film deposition method using the same. Specifically, the embodiment of the present invention forms a thin film at a low temperature (eg, in the range of room temperature to 550 ℃), but has a thickness uniformity and dense film quality equal to or higher than a thin film formed at a high temperature (eg, 550 ℃ or more) An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that can be implemented and a thin film deposition method using the same. To this end, the substrate processing apparatus and the thin film deposition method using the same according to an embodiment of the present invention deposit a thin film by repeatedly performing a unit cycle a plurality of times, and the unit cycle may be configured to include a laser annealing step. For reference, a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, which will be described later, relates to a substrate processing apparatus capable of time division atomic layer deposition and laser annealing, and a thin film deposition method using the same. Further, the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention relates to a substrate processing apparatus capable of space-division atomic layer deposition and laser annealing, and a thin film deposition method using the same.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus and a thin film deposition method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 1에 도시된 I-I'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. And, FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention taken along line I-I' shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 시간분할방식의 원자층 증착 및 레이저 어닐링이 가능하도록 구성된 것으로, 내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버(100), 복수의 처리공각 각각에 형성되어 각각 기판(10)이 안착되는 기판지지부(150), 기판지지부(150) 상으로 공정가스를 분사하도록 각각의 기판지지부(150)에 대향되게 챔버(100)에 설치된 가스분사부(130), 복수의 처리공간 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 기판(10)을 이송하는 기판이송부(300), 복수의 처리공간 중 적어도 하나 이상의 처리공간에 대응하는 기판지지부(150)에 안착된 기판(10)에 레이저광을 조사하도록 기판지지부(150)에 대향되게 챔버(100)에 설치된 레이저어닐부(140), 가스분사부(130)와 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급기(400) 및 각 구성을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 1 and 2, the substrate processing apparatus according to the first embodiment is configured to enable time-division atomic layer deposition and laser annealing, and a chamber 100 having a plurality of processing spaces therein; It is formed in each of the plurality of processing holes and is installed in the chamber 100 opposite to each of the substrate support 150 and the substrate support 150 on which the substrate 10 is seated, and the process gas is sprayed onto the substrate support 150 . The gas injection unit 130 , the substrate transfer unit 300 for transferring the substrate 10 from one processing space to another processing space among the plurality of processing spaces, and a substrate corresponding to at least one processing space among the plurality of processing spaces The laser annealing unit 140 installed in the chamber 100 opposite to the substrate supporting unit 150 to irradiate the laser beam to the substrate 10 seated on the supporting unit 150, and connected to the gas injection unit 130 to supply high-frequency power. It may include a power supply 400 to provide and a control unit for controlling each configuration.

제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 일측에 기판(10)이 출입하는 하나 이상의 게이트(111), 적어도 2개 이상의 처리공간 예컨대, 제1처리공간(S1) 내지 제4처리공간(S4)이 형성된 챔버(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1처리공간(S1) 내지 제3처리공간(S3)은 기판(10) 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 공간으로 사용될 수 있고, 제4처리공간(S4)은 기 형성된 박막의 막질을 향상시키는 후처리 공간 예컨대, 레이저 어닐링 공간으로 사용될 수 있다. 한편, 게이트(111)는 로딩게이트(112) 및 언로딩게이트(113)을 포함할 수 있고, 로딩게이트(112)에 인접한 제1처리공간(S1)은 기판(10)을 챔버(100) 내부로 로딩을 위한 로딩영역으로도 사용될 수 있고, 언로딩게이트(113)에 인접한 제2처리공간(S2)은 기판(10)을 챔버(100) 외부로 언로딩하기 위한 언로딩영역으로도 사용될 수 있다.The substrate processing apparatus according to the first embodiment includes one or more gates 111 through which the substrate 10 enters and exits on one side, and at least two or more processing spaces, for example, a first processing space S1 to a fourth processing space S4. The formed chamber 100 may be included. Here, the first processing space ( S1 ) to the third processing space ( S3 ) may be used as a thin film deposition space for forming a thin film on the substrate 10 , and the fourth processing space ( S4 ) is the film quality of the pre-formed thin film. It can be used as a post-processing space, for example, a laser annealing space, to improve Meanwhile, the gate 111 may include a loading gate 112 and an unloading gate 113 , and the first processing space S1 adjacent to the loading gate 112 holds the substrate 10 inside the chamber 100 . The second processing space S2 adjacent to the unloading gate 113 may be used as a loading area for loading into the furnace, and may also be used as an unloading area for unloading the substrate 10 to the outside of the chamber 100 . have.

기판(10)은 증착, 식각 등 기판처리가 수행되는 구성으로 반도체 제조용기판, LCD 제조용기판, OLED 제조용기판, 태양전지 제조용기판, 투명 글라스기판 등 다양한 재질 및 형상을 갖는 기판을 사용할 수 있다. The substrate 10 is a configuration in which substrate processing such as deposition and etching is performed, and substrates having various materials and shapes, such as a substrate for semiconductor manufacturing, a substrate for LCD manufacturing, a substrate for OLED manufacturing, a substrate for solar cell manufacturing, and a transparent glass substrate, can be used.

챔버(100)는 기판처리를 위한 기판처리공간을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다. 일례로, 챔버(100)는 상측에 개구가 형성된 챔버본체(110), 챔버본체(110)의 개구에 탈착가능하게 결합되어 챔버본체(110)와 함께 기판처리공간을 형성하는 상부리드(120), 제1처리공간(S1) 내지 제4처리공간(S4) 각각에 대응하도록 배치되어 상면에 기판(10)이 안착되는 기판안착면(152)이 형성된 기판지지부(150), 제1처리공간(S1) 내지 제3처리공간(S3)에 대응하도록 상부리드(120)에 형성된 가스분사부(130), 제4처리공간(S4)에 대응하도록 상부리드(120)에 형성된 레이저어닐부(140)를 포함할 수 있다. 제1처리공간(S1) 내지 제4처리공간(S4)는 챔버(100) 내에서 서로 완전히 분리된 공간은 아니지만, 공간적으로 구분되는 처리공간일 수 있다.The chamber 100 is configured to form a substrate processing space for substrate processing, and various configurations are possible. For example, the chamber 100 includes a chamber body 110 having an opening formed on the upper side, and an upper lid 120 that is detachably coupled to the opening of the chamber body 110 to form a substrate processing space together with the chamber body 110 . , the first processing space (S1) to the fourth processing space (S4) disposed to correspond to each of the substrate support portion 150, the first processing space ( S1) to the gas injection unit 130 formed in the upper lid 120 to correspond to the third processing space (S3), the laser annealing unit 140 formed in the upper lid 120 to correspond to the fourth processing space (S4) may include The first processing space S1 to the fourth processing space S4 are not completely separated from each other in the chamber 100 , but may be spatially separated processing spaces.

복수의 기판지지부(150) 각각은 상면에 적어도 하나의 기판(10)이 안착되도록 전체적으로 평판 형상을 가지며, 가스분사부(130)에 대향하여 수평 방향으로 설치될 수 있다. 지지축(154)은 기판지지부(150) 후면에 수직 결합되며, 챔버(100) 저부의 관통공을 통해 외부의 구동부(미도시)와 연결되어 기판지지부(150)를 승강 및 회전시키도록 구성될 수 있다. 기판지지부(150)의 내부에는 히터(미도시)가 구비되어 상부에 안착된 기판(10)의 온도를 조절할 수 있다. 참고로, 기판지지부(150)는 챔버(100) 내부에 플라즈마를 생성하기 위한 전극(예컨대, 제2전극)으로 작용할 수도 있다. Each of the plurality of substrate support units 150 has a flat plate shape as a whole so that at least one substrate 10 is seated on an upper surface thereof, and may be installed in a horizontal direction to face the gas injection unit 130 . The support shaft 154 is vertically coupled to the rear surface of the substrate support unit 150, and is connected to an external driving unit (not shown) through a through hole at the bottom of the chamber 100 to elevate and rotate the substrate support unit 150. can A heater (not shown) is provided inside the substrate support 150 to control the temperature of the substrate 10 seated thereon. For reference, the substrate support 150 may act as an electrode (eg, a second electrode) for generating plasma in the chamber 100 .

복수의 가스분사부(130) 각각은 챔버본체(110) 상부에 기판지지부(150)와 대향하도록 상부리드(120)에 설치될 수 있다. 가스분사부(130)는 가스 공급기(200)로부터 공급되는 다양한 공정가스를 챔버(100) 내부로 분사할 수 있다. 가스분사부(130)는 샤워헤드 타입, 인젝터 타입, 노즐 타입 등 다양한 방식의 가스분사부(130) 중에서 선택될 수 있다. 참고로, 가스분사부(130)는 챔버(100) 내부에 플라즈마를 생성하기 위한 전극(예컨대, 제1전극)으로 작용할 수 있다.Each of the plurality of gas injection units 130 may be installed on the upper lid 120 to face the substrate support unit 150 on the upper chamber body 110 . The gas injector 130 may inject various process gases supplied from the gas supply 200 into the chamber 100 . The gas ejection unit 130 may be selected from among various types of gas ejection units 130 such as a showerhead type, an injector type, and a nozzle type. For reference, the gas injection unit 130 may act as an electrode (eg, a first electrode) for generating plasma in the chamber 100 .

레이저어닐부(140)는 저온(예컨대, 550℃ 이하)에서 형성된 박막의 막질을 향상시키기 위한 것으로, 상부리드(120)에 결합된 레이저투광부(142) 및 레이저투광부(142) 상에 형성되어 어닐링을 위한 레이저광을 기판(10)에 조사하는 레이저조사부(144)를 포함할 수 있다. The laser annealing unit 140 is for improving the film quality of a thin film formed at a low temperature (eg, 550° C. or less), and is formed on the laser transmitting unit 142 and the laser transmitting unit 142 coupled to the upper lead 120 . It may include a laser irradiation unit 144 for irradiating laser light for annealing to the substrate 10 .

레이저조사부(144)는 다양한 파장 대역의 레이저광을 사용할 수 있고, 단일 파장 대역을 단독으로 사용하거나, 또는 서로 다른 둘 이상의 파장 대역을 혼합하여 사용할 수 있다. 레이저조사부(144)는 레이저 조사 면적을 제어하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 일례로, 레이저조사부(144)는 라인형상을 갖는 레이저광을 조사할 수 있고, 조사되는 레이저광의 길이는 기판(10)의 직경보다 클 수 있다. 라인형상을 갖는 레이저광은 기판(10)의 이송방향과 교차할 수 있다. 레이저조사부(144)는 300nm 내지 550nm 범위의 파장을 갖는 레이저광을 발진 및 조사할 수 있다. The laser irradiation unit 144 may use laser light of various wavelength bands, and may use a single wavelength band alone, or may use a mixture of two or more different wavelength bands. The laser irradiation unit 144 may include means for controlling the laser irradiation area. For example, the laser irradiation unit 144 may irradiate laser light having a line shape, and the length of the irradiated laser light may be greater than the diameter of the substrate 10 . The laser beam having a line shape may cross the transfer direction of the substrate 10 . The laser irradiation unit 144 may oscillate and irradiate a laser beam having a wavelength in the range of 300 nm to 550 nm.

레이저투광부(142)는 가스분사부(130)에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 상부리드(120)에 결합되어 레이저조사부(144)를 지지하도록 구성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 기존 가스분사부(130)를 대체하여 상부리드(120)에 장착될 수 있다. 레이저투광부(142)는 레이저조사부(144)에서 조사되는 레이저광을 손실없이 투광시킬 수 있는 물질 예컨대, 사파이어 글라스로 구성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 레이저조사부(144)에서 조사되는 레이저광을 집광 또는 확산시킬 수 있다. 이를 위해, 레이저투광부(142)는 내부 또는 표면에 집광 또는 확산을 위한 소정의 패턴이 형성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 기 설정된 파장을 갖는 레이저광만 선택적으로 투과시킬 수 있도록 구성될 수 있다. The laser light projecting unit 142 may have a shape corresponding to the gas injection unit 130 , and may be coupled to the upper lead 120 to support the laser irradiation unit 144 . The laser light projection unit 142 may be mounted on the upper lid 120 to replace the existing gas injection unit 130 . The laser transmitting unit 142 may be made of a material capable of transmitting the laser light irradiated from the laser transmitting unit 144 without loss, for example, sapphire glass. The laser light projecting unit 142 may condense or diffuse the laser light irradiated from the laser irradiation unit 144 . To this end, a predetermined pattern for condensing or diffusion may be formed inside or on the surface of the laser light transmitting unit 142 . The laser light transmitting unit 142 may be configured to selectively transmit only laser light having a preset wavelength.

제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 각각의 가스분사부(130)에 연결된 가스 공급기(200)를 포함할 수 있고, 가스 공급기(200)는 가스 공급원(210), 밸브(220) 및 가스 공급라인(230)을 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus according to the first embodiment may include a gas supply 200 connected to each gas injection unit 130 , and the gas supply 200 includes a gas supply source 210 , a valve 220 , and a gas supply. line 230 .

가스 공급원(210)은 복수의 가스 공급원을 포함할 수 있다. 일례로, 가스 공급원(210)은 제1공정가스, 제2공정가스, 제3공정가스, 제4공정가스 및 제5공정가스를 각각 공급하는 제1가스 공급원(211), 제2가스 공급원(213), 제3가스 공급원(215), 제4가스 공급원(217) 및 제5가스 공급원(219)을 포함할 수 있다.The gas source 210 may include a plurality of gas sources. For example, the gas supply source 210 includes a first gas supply source 211, a second gas supply source ( 213 ), a third gas source 215 , a fourth gas source 217 , and a fifth gas source 219 may be included.

밸브(220)는 가스 공급원(210)과 가스 공급라인(230) 간에 설치되어 각 공정가스가 가스 공급라인(230)으로 공급되거나 차단되도록 할 수 있다. 밸브(220)는 제1가스 공급원(211) 내지 제5가스 공급원(219)과 제1가스 공급라인(231) 내지 제5가스 공급라인(239) 간에 각각 접속되는 제1밸브 내지 제5밸브를 포함할 수 있다.The valve 220 may be installed between the gas supply source 210 and the gas supply line 230 to supply or block each process gas to the gas supply line 230 . The valve 220 includes first to fifth valves respectively connected between the first gas supply source 211 to the fifth gas supply source 219 and the first gas supply line 231 to the fifth gas supply line 239 . may include

제1공정가스는 제1소스가스일 수 있고, 제2공정가스는 캐리어가스 예컨대, 제1소스가스를 위한 캐리어가스일 수 있다. 또한, 제3공정가스는 제2소스가스일 수 있고, 제4공정가스 및 제5공정가스는 각각 퍼지가스 및 환원가스일 수 있다.The first process gas may be a first source gas, and the second process gas may be a carrier gas, for example, a carrier gas for the first source gas. In addition, the third process gas may be a second source gas, and the fourth process gas and the fifth process gas may be a purge gas and a reducing gas, respectively.

제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(10)이 안착되고, 방사형으로 배치된 복수의 기판안착블레이드(310)들을 포함하며, 회전을 통해 복수의 처리공간들 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 기판(10)을 이송하는 기판이송부(300)를 포함할 수 있다. The substrate processing apparatus according to the first embodiment includes a plurality of substrate seating blades 310 on which the substrate 10 is seated, radially arranged, and rotates from one processing space to another in one processing space among the plurality of processing spaces. It may include a substrate transfer unit 300 for transferring the substrate 10 to the processing space.

기판이송부(300)는 챔버(100)에 설치되며, 기판(10)이 안착되는 복수의 기판안착블레이드(310)의 회전을 통해 복수의 처리공간들 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 기판(10)을 이송할 수 있다. 예를 들어, 기판이송부(300)는 복수의 기판지지부(150)들에 대응되는 개수로 형성되며, 상면에 기판(10)이 안착되는 안착영역이 형성된 복수의 기판안착블레이드(310)들, 복수의 기판안착블레이드(310)들이 방사형으로 결합되는 블레이드결합몸체부(330) 및 블레이드결합몸체부(330)에 결합되어 블레이드결합몸체부(330)를 지지하며, 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전가능하고, 상하로 이동가능하게 설치되는 회전지지축(320)을 포함할 수 있다. 회전지지축(320)은 기판안착블레이드(310)들이 방사형으로 결합되는 블레이드결합몸체부(330)를 지지하고, 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전가능하며, 상하로 이동가능하게 설치될 수 있다. 기판안착블레이드(310)들이 기판(10)을 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 회전을 통해 이송하도록 할 수 있다.The substrate transfer unit 300 is installed in the chamber 100, and through rotation of the plurality of substrate seating blades 310 on which the substrate 10 is mounted, from one processing space to another processing space among the plurality of processing spaces. The substrate 10 may be transferred. For example, the substrate transfer unit 300 is formed in a number corresponding to the plurality of substrate support units 150, and a plurality of substrate seating blades 310 having a seating area on which the substrate 10 is mounted is formed on the upper surface, A plurality of substrate seating blades 310 are coupled to the blade coupling body part 330 and the blade coupling body part 330 to which the blade coupling body part 330 is radially coupled to support the blade coupling body part 330, about a rotation axis perpendicular to the ground. It is rotatable and may include a rotation support shaft 320 that is installed to be movable up and down. The rotation support shaft 320 supports the blade coupling body 330 to which the substrate seating blades 310 are radially coupled, is rotatable about a rotation axis perpendicular to the ground, and can be installed to be movable up and down. . The substrate seating blades 310 may rotate and transfer the substrate 10 from one processing space to another processing space.

제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 전원 공급기(400)를 포함할 수 있다. 전원 공급기(400)는 기 설정된 주파수 대역을 갖는 고주파 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 전원 공급기(400)는 정합기를 포함할 수 있고, 정합기를 통해 고주파 전원의 출력 임피던스와 챔버(100) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 고주파 전원이 챔버(100)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.The substrate processing apparatus according to the first embodiment may include a power supply 400 . The power supply 400 may be configured to provide a high frequency power having a preset frequency band as a plasma power source. In addition, the power supply 400 may include a matching device, and the output impedance of the high frequency power supply and the load impedance in the chamber 100 are matched with each other through the matching device to eliminate the return loss caused by the high frequency power being reflected from the chamber 100 . can be configured to

전원 공급기(400)는 중심 주파수가 27.12 MHz 이상, 또는 60 MHz 이상인 고주파 전원을 제공할 수 있다. 중심 주파수가 13.56 MHz인 고주파 전원을 공급하는 경우 패턴 상에 형성되는 박막의 치밀도가 패턴 상부에 비해 패턴 하부측에서 무르게 나타나는 반면, 중심 주파수가 27.12 MHz 이상인 고주파 전원을 공급하는 경우 패턴의 상부 및 하부에 걸쳐 전체적으로 치밀하고 균일한 막질의 박막이 형성될 수 있다.The power supply 400 may provide a high frequency power source having a center frequency of 27.12 MHz or higher, or 60 MHz or higher. When high-frequency power with a center frequency of 13.56 MHz is supplied, the density of the thin film formed on the pattern appears softer on the lower side of the pattern than on the upper side of the pattern. A thin film of a dense and uniform film quality may be formed over the entire lower portion.

제어부는 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착시 기판지지부(150), 가스분사부(130), 기판이송부(300), 레이저어닐부(140) 및 전원 공급기(400) 각각의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부는 기판이송부(300)가 복수의 처리공간 중 레이저어닐부가 설치된 제4처리공간(S4)의 일측에 인접한 제3처리공간(S3)에서 제4처리공간(S4)의 타측에 인접한 제2처리공간(S2)으로 제4처리공간(S4)을 경유하여 기판(10)을 이송시키는 동안 레이저어닐부(140)가 이송중인 기판(10)에 레이저광을 조사하여 기판(10)을 스캔하면서 레이저 어닐링을 수행하도록 제어할 수 있다.The controller may control the respective operations of the substrate support unit 150 , the gas injection unit 130 , the substrate transfer unit 300 , the laser annealing unit 140 , and the power supply 400 when thin film deposition using the substrate processing apparatus. . In particular, the control unit controls the substrate transfer unit 300 adjacent to the other side of the fourth processing space S4 in the third processing space S3 adjacent to one side of the fourth processing space S4 in which the laser annealing unit is installed among the plurality of processing spaces. While the substrate 10 is transferred to the second processing space S2 via the fourth processing space S4, the laser annealing unit 140 irradiates a laser beam to the transferred substrate 10 to heat the substrate 10. It can be controlled to perform laser annealing while scanning.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 그리고, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법의 변형예를 설명하기 위한 타이밍도이다. 3 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4A is a timing diagram for explaining a thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4B and 4C are timing diagrams for explaining a modified example of the thin film deposition method using the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 기판 처리 장치에서 박막을 형성하기 위하여 챔버(100) 내의 온도를 저온, 예를 들어 550℃ 이하, 바람직하게는 400℃ 이하로 설정하고, 압력을 1~10 Torr로 설정한 상태에서, 기판지지부(150)에 기판(10)을 안착시킨다. 이때, 기판이송부(300)를 통해 제1처리공간(S1) 내지 제4처리공간(S4) 각각의 기판지지부(150)에 기판(10)을 안착시킬 수 있다. 그리고, 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만든 후, 가스분사부(130)를 통해 공정가스 예컨대, 캐리어가스 및 제1소스가스를 주입한다.1 to 4A , the temperature in the chamber 100 is set to a low temperature, for example, 550° C. or less, preferably 400° C. or less, in order to form a thin film in the substrate processing apparatus according to the first embodiment. And, in a state in which the pressure is set to 1 to 10 Torr, the substrate 10 is seated on the substrate support unit 150 . In this case, the substrate 10 may be seated on the substrate support unit 150 of each of the first processing spaces S1 to S4 through the substrate transfer unit 300 . Then, after making the inside of the chamber 100 in a vacuum state, a process gas, for example, a carrier gas and a first source gas are injected through the gas injection unit 130 .

이에 따라서, 제1소스가스가 기판(10) 표면에 흡착된다. 흡착 공정 후 제1소스가스 및 캐리어가스의 공급은 중단되고, 흡착 후 잔여가스는 1차 퍼지 공정을 통해 제거될 수 있다. 퍼지가스로는 아르곤가스를 단독으로 사용하거나, 또는 아르곤가스와 질소가스를 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Accordingly, the first source gas is adsorbed to the surface of the substrate 10 . After the adsorption process, the supply of the first source gas and the carrier gas is stopped, and the residual gas after adsorption may be removed through the first purge process. As the purge gas, argon gas may be used alone or a mixture of argon gas and nitrogen gas may be used, but is not limited thereto.

제1소스가스는 실리콘 함유 가스일 수 있다. 실리콘 함유 가스로는 클로린(chlorine, Cl) 또는 아이오딘(iodine, I)과 같은 할로겐(halogen) 원소를 포함하는 할로겐화물(Halide) 계열의 실리콘 함유 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 할로겐화물 계열의 실리콘 함유 가스로는 디클로로실란(Dichlorosilane, H2SiCl2, DCS), 헥사클로로디실란(Hexachlorodisilane, Cl6Si2, HCDS), 디아이오도실란(Diiodosilane, SiH2I2, DIS), 메틸트라이클로로실란(Methyltrichlorosilane, CH3Cl3Si), 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane, Si(CH3)2Cl2) 및 클로로트리메틸실란(chlorotrimethylsilane, C3H9ClSi)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 실리콘 함유 가스로는 암모니아(NH3)에서 하나 이상의 수소가 알킬(alkyl) 또는 방향족 고리(aromatic ring)로 치환된 작용기를 포함한 질소 화합물인 아민(amine) 계열의 실리콘 함유 가스를 사용할 수도 있다. 아민 계열의 실리콘 함유 가스로는 디이소프로필아미노실란(Diisopropylaminosilane, H3Si[N{(CH)(CH3)2}], DIPAS), 비스다이에틸아미노실란(Bisdiethylaminosilane, H2Si((N(C2H5)2)2, BDEAS) 및 비스타셜부틸아미노실란(Bistertbutylaminosilane, [(CH3)3CNH]2SiH2, BTBAS)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The first source gas may be a silicon-containing gas. As the silicon-containing gas, a halide-based silicon-containing gas including a halogen element such as chlorine (Cl) or iodine (I) may be used. For example, as a halide-based silicon-containing gas, dichlorosilane (H 2 SiCl 2 , DCS), hexachlorodisilane (Cl 6 Si 2 , HCDS), diiodosilane (Diiodosilane, SiH 2 I 2 ) , DIS), methyltrichlorosilane (Methyltrichlorosilane, CH 3 Cl 3 Si), dimethyldichlorosilane (Dimethyldichlorosilane, Si(CH 3 ) 2 Cl 2 ) and chlorotrimethylsilane (chlorotrimethylsilane, C 3 H 9 ClSi) from the group consisting of Any one selected or a mixture of two or more may be used. In addition, as the silicon-containing gas, an amine-based silicon-containing gas that is a nitrogen compound including a functional group in which one or more hydrogens are substituted with an alkyl or an aromatic ring in ammonia (NH 3 ) may be used. As an amine-based silicon-containing gas, Diisopropylaminosilane (Diisopropylaminosilane, H 3 Si[N{(CH)(CH 3 ) 2 }], DIPAS), Bisdiethylaminosilane, H 2 Si((N(C 2 H 5 ) 2 ) 2 , BDEAS) and Bistertbutylaminosilane (Bistertbutylaminosilane, [(CH 3 ) 3 CNH] 2 SiH 2 , BTBAS) may be used in combination with any one or two or more selected from the group consisting of.

한편, 도 4a에서는 흡착 공정시 제1소스가스와 함께 환원가스가 공급되는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 변형예로서, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 흡착 공정시 환원가스를 공급하지 않을 수도 있다. Meanwhile, although FIG. 4A illustrates a case in which a reducing gas is supplied together with the first source gas during the adsorption process, the present invention is not limited thereto. As a modification, as shown in FIGS. 4B and 4C , the reducing gas may not be supplied during the adsorption process.

제1소스가스를 퍼지한 후, 환원가스를 공급하면서 전원 공급기(400)에 의해 가스분사부(130)에 고주파 전원을 인가하여 제1소스가스에 대한 환원 공정을 수행한다. 환원 공정을 통해 환원 가스와 제1소스가스 내의 불순물 예컨대, 할로겐 및 수소가 탈리되어 외부로 배출될 수 있다. 환원가스는 수소 함유 가스일 수 있다. 제1소스가스의 환원 공정시 제1소스가스 내의 불순물을 미리 제거함에 의하여 후속 공급되는 제2소스가스와의 반응성을 향상시킬 수 있다.After purging the first source gas, a reduction process is performed on the first source gas by applying a high-frequency power to the gas injection unit 130 by the power supply 400 while supplying the reducing gas. Through the reduction process, impurities in the reducing gas and the first source gas, such as halogen and hydrogen, may be desorbed and discharged to the outside. The reducing gas may be a hydrogen-containing gas. During the reduction process of the first source gas, by removing impurities in the first source gas in advance, reactivity with the second source gas to be subsequently supplied may be improved.

이후, 퍼지가스로 공급하여 2차 퍼지 공정을 수행할 수 있다. 2차 퍼지 공정은 1차 퍼지 공정과 동일한 퍼지가스를 사용할 수 있다. Thereafter, a second purge process may be performed by supplying the purge gas. The second purge process may use the same purge gas as the first purge process.

환원 공정을 수행한 후, 반응가스로 제2소스가스를 공급하여 성막 공정을 수행할 수 있다. 제2소스가스 공급시에는 환원가스가 함께 공급될 수 있고, 전원 공급기(400)에 의한 고주파 전원의 인가를 차단할 수 있다. 제2소스가스 공급시 환원가스를 함께 공급함에 따라 제1소스가스에 포함된 불순물과 환원가스의 반응에 의해 불순물이 탈리되어 제1소스가스와 제2소스가스의 반응성을 향상시킬 수 있다. 제2소스가스는 암모니아 함유 가스 중에서 선택될 수 있고, 제1소스가스와 제2소스가스의 반응에 의해 실리콘질화막(SiN)이 형성될 수 있다. 암모니아 함유 가스는 다른 질소 함유 가스(예를 들어, N2)에 비해 분해가 용이하여 제2소스가스로 적용하는 경우 성막 효율을 향상시킬 수 있다.After the reduction process is performed, the film forming process may be performed by supplying the second source gas as a reaction gas. When the second source gas is supplied, the reducing gas may be supplied together, and the application of the high frequency power by the power supply 400 may be blocked. When the second source gas is supplied, as the reducing gas is supplied together, the impurities are desorbed by a reaction between the impurities contained in the first source gas and the reducing gas, thereby improving the reactivity of the first source gas and the second source gas. The second source gas may be selected from ammonia-containing gas, and a silicon nitride layer (SiN) may be formed by a reaction between the first source gas and the second source gas. Ammonia-containing gas is easier to decompose compared to other nitrogen-containing gases (eg, N 2 ), so that when applied as a second source gas, film formation efficiency can be improved.

성막 공정 후에는 제2소스가스의 공급을 중단하고 3차 퍼지 공정을 통해 반응 부산물 및 미반응 가스를 제거할 수 있다. 3차 퍼지 공정은 1차 및 2차 퍼지 공정과 동일한 퍼지가스를 사용할 수 있다.After the film forming process, the supply of the second source gas may be stopped and the reaction byproducts and unreacted gas may be removed through the third purge process. The third purge process may use the same purge gas as the first and second purge processes.

제1소스가스의 환원 공정시 환원가스를 공급함에 의해 제1소스가스 내의 불순물이 환원가스와 결합 또는 탈리되어 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 제2소스 가스를 공급하는 성막 공정시 불순물이 1차로 제거된 제1소스가스와 제2소스가스의 반응성이 향상된다. 또한, 제2소스 가스 공급시에도 환원가스를 함께 공급하므로 제1소스가스에 함유된 불순물이 더욱 탈리되어 반응성이 더욱 향상될 수 있다.By supplying the reducing gas during the reduction process of the first source gas, impurities in the first source gas may be combined with or desorbed from the reducing gas and discharged to the outside. Accordingly, the reactivity of the first source gas and the second source gas from which impurities are primarily removed during the film forming process of supplying the second source gas is improved. In addition, since the reducing gas is also supplied when the second source gas is supplied, impurities contained in the first source gas are further desorbed, so that the reactivity can be further improved.

이어서, 기판이송부(300)를 이용하여 제1처리공간(S1) 내지 제3처리공간(S3) 각각의 기판지지부(150)에 안착된 기판(10)을 상승시킨 후, 적어도 1회 이상 제4처리공간(S4) 상부에 마련된 레이저어닐부(140)를 지나치도록 기판이송부(300)를 회전시킨다. 즉, 최초 제1처리공간(S1)에 위치하였던 기판(10)은 제2처리공간(S2), 제3처리공간(S3) 및 제4처리공간(S4)을 순차적으로 지나쳐 원래 위치인 제1처리공간(S1)으로 복귀하도록 기판이송부(300)를 회전시킬 수 있다. 이때, 제4처리공간(S4)를 지나치면서 레이저어닐부(140)에서 조사되는 레이저광에 의하여 레이저 어닐링이 수행되면서 기 형성된 실리콘질화막의 막질을 향상시킬 수 있다.Then, the substrate 10 seated on the substrate support unit 150 of each of the first processing spaces S1 to S3 is raised by using the substrate transfer unit 300, and then at least once or more 4 The substrate transfer unit 300 is rotated to pass the laser annealing unit 140 provided on the upper portion of the processing space S4. That is, the substrate 10 initially positioned in the first processing space S1 passes through the second processing space S2 , the third processing space S3 , and the fourth processing space S4 sequentially to sequentially pass through the first processing space S1 , which is the original position. The substrate transfer unit 300 may be rotated to return to the processing space S1 . In this case, while laser annealing is performed by the laser light irradiated from the laser annealing unit 140 while passing through the fourth processing space S4, the film quality of the pre-formed silicon nitride film may be improved.

본 발명은 550℃ 이하의 저온에서 원자층 증착 방식으로 박막을 형성하는 과정에서 복수회 레이저 어닐링을 진행함에 따라 박막의 표면 온도를 고온(예컨대, 600℃ 이상)으로 높여 박막내 불순물을 제거함과 동시에 각 원소들간 결합도를 높여 종래 고온 원자층 증착 방식으로 형성된 박막에 준하거나, 그 이상의 막질 특성을 확보할 수 있다. 아울러, 고종횡비를 갖는 패턴이 형성된 기저층 상에 증착 대상 박막을 형성함에 있어서, 균일한 두께 및 막질을 갖는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 레이저 어닐링을 적용함에 따라 레이저광이 조사되는 박막의 표면 온도만을 상승시켜줌에 따라 기판(10)에 손상 발생하는 것을 방지할 수 있다. The present invention increases the surface temperature of the thin film to a high temperature (eg, 600° C. or higher) by performing laser annealing multiple times in the process of forming a thin film by atomic layer deposition at a low temperature of 550° C. or less to remove impurities in the thin film and at the same time By increasing the degree of bonding between elements, it is possible to secure film quality characteristics equivalent to or higher than those of a thin film formed by a conventional high-temperature atomic layer deposition method. In addition, in forming the deposition target thin film on the base layer on which the pattern having a high aspect ratio is formed, a thin film having a uniform thickness and film quality may be formed. In addition, as laser annealing is applied, only the surface temperature of the thin film to which the laser light is irradiated increases, thereby preventing damage to the substrate 10 from occurring.

또한, 본 발명은 550℃ 이하의 저온에서 박막을 형성하기 위해 제1소스가스를 공급한 이후에 환원가스와 함께 플라즈마를 생성하여 제1소스가스 내 불순물을 제거하고, 후속하여 제2소스가스를 공급하여 제1소스가스 및 제2소스가스가 반응함에 의해 성막이 이루어진다. 이때, 환원 공정을 포함하는 전구간에서 환원가스를 공급함에 의해 제1소스가스 내의 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 한편, 도 4에서는 레이저 어닐링 공정시에는 환원가스를 공급하지 않는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 변형예로서, 레이저 어닐링 공정시에도 퍼지가스와 더불어 환원가스를 공급할 수 있다. In addition, the present invention removes impurities in the first source gas by generating a plasma together with a reducing gas after supplying the first source gas to form a thin film at a low temperature of 550° C. or less, and subsequently generating the second source gas A film is formed by supplying the first source gas and the second source gas to react. In this case, impurities in the first source gas can be easily removed by supplying the reducing gas in the entire section including the reduction process. Meanwhile, although FIG. 4 illustrates a case in which a reducing gas is not supplied during the laser annealing process, the present invention is not limited thereto. As a modification, a reducing gas may be supplied together with the purge gas during the laser annealing process.

실리콘질화막 형성시 공급되는 할로겐화물 계열 또는 아민 계열의 제1소스가스는 불순물(염소, 수소)를 함유하고 있으며, 이를 이용하여 실리콘질화막을 성막하는 경우 박막 내의 불순물 농도에 비례하여 박막의 치밀성이 낮고 스텝 커버리지 특성이 열악하다. 따라서, 기판 표면에 형성된 패턴의 상단부, 측벽 및 하단부 따라 컨포멀(conformal)한 두께를 가짐과 동시에 치밀한 박막을 형성하기 어렵다. 특히, 패턴 측벽에 형성되는 박막의 두께가 균일하지 않고 치밀하지 않으면 후속 식각 공정시에 일정한 식각률을 담보할 수 없다. The first source gas of halide-based or amine-based source gas supplied when forming a silicon nitride film contains impurities (chlorine, hydrogen). The step coverage characteristic is poor. Therefore, it is difficult to form a dense thin film while having a conformal thickness along the upper end, sidewall, and lower end of the pattern formed on the substrate surface. In particular, if the thickness of the thin film formed on the sidewall of the pattern is not uniform and not dense, a constant etch rate cannot be guaranteed during the subsequent etching process.

하지만, 본 발명에서는 제1소스가스의 환원 공정을 포함하는 전구간에서 환원 가스를 지속적으로 충분히 공급하기 때문에 치밀한 막질의 실리콘질화막을 형성할 수 있고, 특히 패턴 측벽에 형성되는 박막의 치밀성이 증대되어 스텝 커버리지 특성을 확보할 수 있다.However, in the present invention, since the reducing gas is continuously supplied sufficiently in the entire section including the reduction process of the first source gas, a dense silicon nitride film can be formed, and in particular, the compactness of the thin film formed on the sidewall of the pattern is increased. Coverage characteristics can be secured.

이상에서 설명한 흡착 및 환원 공정을 포함하는 제1공정을 기 설정된 L회(L은 1 이상의 자연수) 반복 수행한 후, 성막 공정을 포함하는 제2공정을 기 설정된 M회(M은 1 이상의 자연수) 반복 수행할 수 있다. 그리고, 제1공정, 제2공정 및 레이저 어닐링 공정을 기 설정된 N회(N은 1 이상의 자연수) 반복 수행하여 균일하고 치밀한 막질의 박막을 형성할 수 있다.After the first process including the adsorption and reduction process described above is repeatedly performed L times (L is a natural number greater than or equal to 1), the second process including the film forming process is repeated M times (M is a natural number greater than or equal to 1) can be repeated. In addition, the first process, the second process, and the laser annealing process may be repeatedly performed N preset times (N is a natural number equal to or greater than 1) to form a uniform and dense thin film.

한편, 도 4a에 도시된 타이밍도를 기반으로 하는 실시예에서는 흡착 공정, 환원 공정 및 성막 공정 모두에 환원 가스가 공급되는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 도 4b에 도시된 타이밍도를 기반으로 하는 제1변형예에서는 환원가스가 환원 공정 및 성막 공정시에만 공급될 수 있다. 또한, 도 4c에 도시된 타이밍도를 기반으로 하는 제2변형예에서는 환원가스가 환원 공정 이후에 지속적으로 공급될 수도 있다.Meanwhile, in the embodiment based on the timing diagram shown in FIG. 4A, the case in which the reducing gas is supplied to all of the adsorption process, the reduction process, and the film formation process is exemplified, but the present invention is not limited thereto. Specifically, in the first modification based on the timing diagram shown in FIG. 4B , the reducing gas may be supplied only during the reduction process and the film forming process. In addition, in the second modification based on the timing diagram shown in Fig. 4c, the reducing gas may be continuously supplied after the reduction process.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 도 5에 도시된 I-I'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 제1실시예에 따른 기판 처리 장치와 동일하거나, 또는 유사한 기능을 수행하는 구성에 대해 동일한 도면부호를 사용하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 5 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. And, FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention taken along line I-I' shown in FIG. 5 . Hereinafter, for convenience of description, the same reference numerals are used for components that are the same as or perform similar functions as those of the substrate processing apparatus according to the first embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 기판 처리 장치는 공간분할방식의 원자층 증착 및 레이저 어닐링이 가능하도록 구성된 것으로, 내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버(100), 기판(10)이 복수의 처리공간 사이를 이동할 수 있도록 회전이 가능하고 복수의 처리공간 각각에 대응하도록 방사형으로 기판(10)이 안착되는 복수의 기판안착홈(156)이 형성된 기판지지부(150), 기판지지부(150)와 대향되도록 복수의 처리공간 상부에 배치되며, 기판지지부(150)를 향해 서로 다른 가스를 공급하되, 복수의 가스 분사 영역을 갖도록 원주 방향으로 복수의 가스 분사 유닛이 배치되는 가스분사부(130), 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나는 기판안착홈(156) 상으로 레이저광을 조사하도록 챔버(100) 상부에 설치되는 레이저어닐부(140), 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나 이상에 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급기(400) 및 각 구성을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 5 and 6, the substrate processing apparatus according to the second embodiment is configured to enable space-division atomic layer deposition and laser annealing, and a chamber 100 having a plurality of processing spaces therein; The substrate support unit 150 is rotatable so that the substrate 10 can move between the plurality of processing spaces and has a plurality of substrate seating grooves 156 on which the substrate 10 is mounted radially to correspond to each of the plurality of processing spaces. , disposed above the plurality of processing spaces to face the substrate support unit 150 , and supplying different gases toward the substrate support unit 150 , in which a plurality of gas injection units are disposed in a circumferential direction to have a plurality of gas injection regions At least one of the gas injection unit 130 and the plurality of gas injection units is a laser annealing unit 140 installed on the upper part of the chamber 100 so as to irradiate a laser beam onto the substrate seating groove 156, and among the plurality of gas injection units. It may include a power supply 400 connected to at least one or more to provide high-frequency power and a control unit for controlling each configuration.

제2실시예에 따른 기판 처리 장치는 일측에 기판(10)이 출입하는 하나 이상의 게이트(111), 복수의 처리공간들 예컨대, 제1처리공간(S1) 내지 제8처리공간(S8)이 형성된 챔버(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1처리공간(S1) 내지 제6처리공간(S6) 및 제8처리공간(S8)은 기판(10) 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 공간으로 사용될 수 있고, 제7처리공간(S7)은 기 형성된 박막의 막질을 향상시키는 후처리 공간 예컨대, 레이저 어닐링 공간으로 사용될 수 있다. 한편, 게이트(111)에 인접한 제1처리공간(S1)은 기판(10)을 챔버(100) 내부로 로딩 또는 언로딩하기 위한 로딩/언로딩영역으로도 사용될 수 있다. In the substrate processing apparatus according to the second embodiment, one or more gates 111 through which the substrate 10 enters and exits on one side, and a plurality of processing spaces, for example, a first processing space S1 to an eighth processing space S8 are formed on one side. It may include a chamber 100 . Here, the first processing space S1 to the sixth processing space S6 and the eighth processing space S8 may be used as a thin film deposition space for forming a thin film on the substrate 10, and the seventh processing space ( S7) may be used as a post-processing space for improving the film quality of a pre-formed thin film, for example, a laser annealing space. Meanwhile, the first processing space S1 adjacent to the gate 111 may also be used as a loading/unloading region for loading or unloading the substrate 10 into the chamber 100 .

챔버(100)는 기판처리를 위한 기판처리공간을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다. 일례로, 챔버(100)는 상측에 개구가 형성된 챔버본체(110), 챔버본체(110)의 개구에 탈착가능하게 결합되어 챔버본체(110)와 함께 기판처리공간을 형성하는 상부리드(120), 기판처리공간 내 복수의 처리공간들 각각에 대응하도록 배치되어 상면에 기판(10)이 안착되는 기판안착홈(156)이 형성된 기판지지부(150), 제7처리공간(S7)에 대응하도록 상부리드(120)에 형성된 레이저어닐부(140) 및 제7처리공간(S7)을 제외한 나머지 처리공간들에 대응하도록 상부리드(120)에 형성된 복수의 가스 분사 유닛을 구비한 가스분사부(130)를 포함할 수 있다. The chamber 100 is configured to form a substrate processing space for substrate processing, and various configurations are possible. For example, the chamber 100 includes a chamber body 110 having an opening formed on the upper side, and an upper lid 120 that is detachably coupled to the opening of the chamber body 110 to form a substrate processing space together with the chamber body 110 . , the upper portion to correspond to the substrate support unit 150, the seventh processing space (S7), disposed to correspond to each of the plurality of processing spaces in the substrate processing space, and having a substrate seating groove 156 on the upper surface of which the substrate 10 is seated. The gas injection unit 130 having a plurality of gas injection units formed in the upper lid 120 to correspond to the remaining processing spaces except for the laser annealing unit 140 formed in the lead 120 and the seventh processing space S7. may include

기판지지부(150)는 상면에 각각의 처리공간들에 대응하도록 형성된 기판안착홈(156) 내에 기판(10)이 안착될 수 있고, 전체적으로 평판 형상을 가지며, 가스분사부(130)에 대향하여 수평 방향으로 설치될 수 있다. 지지축(154)은 기판지지부(150) 후면에 수직 결합되며, 챔버(100) 저부의 관통공을 통해 외부의 구동부(미도시)와 연결되어 기판지지부(150)를 승강 및 회전시키도록 구성될 수 있다. 박막 증착 공정시 지지축(154)을 중심으로 기판지지부(150)가 회전하면서 원자층 증착 방식의 박막 증착 및 레이저 어닐링을 수행할 수 있다. 기판지지부(150)의 내부에는 히터(미도시)가 구비되어 상부에 안착된 기판(10)의 온도를 조절할 수 있다. The substrate support unit 150 can seat the substrate 10 in the substrate seating groove 156 formed on the upper surface to correspond to each processing space, has a flat plate shape as a whole, and faces the gas injection unit 130 horizontally. direction can be installed. The support shaft 154 is vertically coupled to the rear surface of the substrate support unit 150, and is connected to an external driving unit (not shown) through a through hole at the bottom of the chamber 100 to elevate and rotate the substrate support unit 150. can During the thin film deposition process, while the substrate support 150 rotates about the support shaft 154 , the atomic layer deposition method of thin film deposition and laser annealing may be performed. A heater (not shown) is provided inside the substrate support 150 to control the temperature of the substrate 10 seated thereon.

가스분사부(130)는 챔버본체(110) 상부에 기판지지부(150)와 대향하도록 설치될 수 있다. 가스분사부(130)는 가스 공급기(200)로부터 공급되는 다양한 공정가스를 챔버(100) 내부로 분사할 수 있다. 가스분사부(130)는 샤워헤드 타입, 인젝터 타입, 노즐 타입 등 다양한 방식의 가스분사부(130) 중에서 선택될 수 있다. 가스분사부(130)는 기판지지부(150)를 향해 서로 다른 가스를 공급할 수 있고, 복수의 가스 분사 영역을 갖도록 원주 방향으로 복수의 가스 분사 유닛이 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 가스 분사 영역 각각은 복수의 처리공간 각각에 대응할 수 있다. 참고로, 가스분사부(130)를 구성하는 복수의 가스 분사 유닛 각각은 복수의 처리공간 각각의 내부에 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로 작용할 수 있다.The gas injection unit 130 may be installed on the chamber body 110 to face the substrate support unit 150 . The gas injector 130 may inject various process gases supplied from the gas supply 200 into the chamber 100 . The gas ejection unit 130 may be selected from among various types of gas ejection units 130 such as a showerhead type, an injector type, and a nozzle type. The gas injection unit 130 may supply different gases toward the substrate support unit 150 , and a plurality of gas injection units may be disposed in a circumferential direction to have a plurality of gas injection regions. Here, each of the plurality of gas injection regions may correspond to each of the plurality of processing spaces. For reference, each of the plurality of gas injection units constituting the gas injection unit 130 may act as an electrode for generating plasma in each of the plurality of processing spaces.

복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 어느 하나에는 기판안착홈(156) 상으로 레이저광을 조사하는 레이저어닐부(140)가 설치될 수 있다. 레이저어닐부(140)는 저온(예컨대, 550℃ 이하)에서 형성된 박막의 막질을 향상시키기 위한 것으로, 상부리드(120)에 결합된 레이저투광부(142) 및 레이저투광부(142) 상에 형성되어 어닐링을 위한 레이저광을 기판(10)에 조사하는 레이저조사부(144)를 포함할 수 있다. A laser annealing unit 140 for irradiating laser light onto the substrate seating groove 156 may be installed in at least one of the plurality of gas injection units. The laser annealing unit 140 is for improving the film quality of a thin film formed at a low temperature (eg, 550° C. or less), and is formed on the laser transmitting unit 142 and the laser transmitting unit 142 coupled to the upper lead 120 . It may include a laser irradiation unit 144 for irradiating laser light for annealing to the substrate 10 .

레이저조사부(144)는 다양한 파장 대역의 레이저광을 사용할 수 있고, 단일 파장 대역을 단독으로 사용하거나, 또는 서로 다른 둘 이상의 파장 대역을 혼합하여 사용할 수 있다. 레이저조사부(144)는 레이저 조사 면적을 제어하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 일례로, 레이저조사부(144)는 라인형상을 갖는 레이저광을 조사할 수 있고, 조사되는 레이저광의 길이는 기판(10)의 직경보다 클 수 있다. 라인형상을 갖는 레이저광은 기판(10)의 이송방향(또는 회전방향)과 교차할 수 있다. 레이저조사부(144)는 300nm 내지 550nm 범위의 파장을 갖는 레이저광을 발진 및 조사할 수 있다. The laser irradiation unit 144 may use laser light of various wavelength bands, and may use a single wavelength band alone, or may use a mixture of two or more different wavelength bands. The laser irradiation unit 144 may include means for controlling the laser irradiation area. For example, the laser irradiation unit 144 may irradiate laser light having a line shape, and the length of the irradiated laser light may be greater than the diameter of the substrate 10 . The laser beam having a line shape may intersect the transfer direction (or rotation direction) of the substrate 10 . The laser irradiation unit 144 may oscillate and irradiate a laser beam having a wavelength in the range of 300 nm to 550 nm.

레이저투광부(142)는 가스분사부(130)에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 상부리드(120)에 결합되어 레이저조사부(144)를 지지하도록 구성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 기존 가스분사부(130)를 대체하여 상부리드(120)에 장착될 수 있다. 레이저투광부(142)는 레이저조사부(144)에서 조사되는 레이저광을 손실없이 투광시킬 수 있는 물질 예컨대, 사파이어 글라스로 구성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 레이저조사부(144)에서 조사되는 레이저광을 집광 또는 확산시킬 수 있다. 이를 위해, 레이저투광부(142)는 내부 또는 표면에 집광 또는 확산을 위한 소정의 패턴이 형성될 수 있다. 레이저투광부(142)는 기 설정된 파장을 갖는 레이저광만 선택적으로 투과시킬 수 있도록 구성될 수 있다. The laser light projecting unit 142 may have a shape corresponding to the gas injection unit 130 , and may be coupled to the upper lead 120 to support the laser irradiation unit 144 . The laser light projection unit 142 may be mounted on the upper lid 120 to replace the existing gas injection unit 130 . The laser transmitting unit 142 may be made of a material capable of transmitting the laser light irradiated from the laser transmitting unit 144 without loss, for example, sapphire glass. The laser light projecting unit 142 may condense or diffuse the laser light irradiated from the laser irradiation unit 144 . To this end, a predetermined pattern for condensing or diffusion may be formed inside or on the surface of the laser light transmitting unit 142 . The laser light transmitting unit 142 may be configured to selectively transmit only laser light having a preset wavelength.

도면에 도시하지는 않았지만, 제2실시예에 따른 기판 처리 장치는 각각의 가스분사부(130)에 연결된 가스 공급기를 포함할 수 있고, 가스 공급기는 가스 공급원, 밸브 및 가스 공급라인을 포함할 수 있다(도 1 참조). 가스 공급원은 복수의 가스 공급원을 포함할 수 있다. 일례로, 가스 공급원은 제1공정가스, 제2공정가스, 제3공정가스, 제4공정가스 및 제5공정가스를 각각 공급하는 제1가스 공급원, 제2가스 공급원, 제3가스 공급원, 제4가스 공급원 및 제5가스 공급원을 포함할 수 있다. 밸브는 가스 공급원과 가스 공급라인 간에 설치되어, 각 공정가스가 가스 공급라인으로 공급되거나 차단되도록 할 수 있다. 밸브는 제1가스 공급원 내지 제5가스 공급원과 제1가스 공급라인 내지 제5가스 공급라인에 각각 접속되는 제1밸브 내지 제5밸브를 포함할 수 있다.Although not shown in the drawings, the substrate processing apparatus according to the second embodiment may include a gas supply connected to each gas injection unit 130 , and the gas supply may include a gas supply source, a valve, and a gas supply line. (See Fig. 1). The gas source may include a plurality of gas sources. For example, the gas supply source is a first gas supply source, a second gas supply source, a third gas supply source, It may include a fourth gas source and a fifth gas source. The valve may be installed between the gas supply line and the gas supply line, so that each process gas is supplied or blocked to the gas supply line. The valve may include first to fifth valves respectively connected to the first to fifth gas supply lines and the first to fifth gas supply lines.

제1공정가스는 제1소스가스일 수 있고, 제2공정가스는 캐리어가스 예컨대, 제1소스가스를 위한 캐리어가스일 수 있다. 또한, 제3공정가스는 제2소스가스일 수 있고, 제4공정가스 및 제5공정가스는 각각 퍼지가스 및 환원가스일 수 있다. 일례로, 제1가스 공급원 및 제2가스 공급원은 제1처리공간(S1)의 가스분사부(130)에 연결될 수 있고, 제3가스 공급원은 제5처리공간(S5)의 가스분사부(130)에 연결될 수 있다. 제4가스 공급원 및 제5가스 공급원은 제7처리공간(S7)을 제외한 나머지 처리공간들 각각에 대응하는 가스분사부(130) 모두 연결될 수 있다. The first process gas may be a first source gas, and the second process gas may be a carrier gas, for example, a carrier gas for the first source gas. In addition, the third process gas may be a second source gas, and the fourth process gas and the fifth process gas may be a purge gas and a reducing gas, respectively. For example, the first gas supply source and the second gas supply source may be connected to the gas injection unit 130 of the first processing space S1 , and the third gas supply source may be the gas injection unit 130 of the fifth processing space S5 . ) can be connected to Both the fourth gas supply source and the fifth gas supply source may be connected to the gas injection unit 130 corresponding to each of the remaining processing spaces except for the seventh processing space S7 .

제2실시예에 따른 기판 처리 장치는 전원 공급기(400)를 포함할 수 있다. 전원 공급기(400)는 복수의 처리공간들 중 환원 공정이 진행되는 제3처리공간(S3)의 가스분사부(130)에 연결될 수 있다. 전원 공급기(400)는 기 설정된 주파수 대역을 갖는 고주파 전원을 플라즈마 전원 소스로 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 전원 공급기(400)는 정합기를 포함할 수 있고, 정합기를 통해 고주파 전원의 출력 임피던스와 챔버(100) 내의 부하 임피던스를 상호 매칭시켜 고주파 전원이 챔버(100)로부터 반사됨에 따른 반사 손실을 제거하도록 구성될 수 있다.The substrate processing apparatus according to the second embodiment may include a power supply 400 . The power supply 400 may be connected to the gas injection unit 130 of the third processing space S3 in which the reduction process is performed among the plurality of processing spaces. The power supply 400 may be configured to provide a high frequency power having a preset frequency band as a plasma power source. In addition, the power supply 400 may include a matching device, and the output impedance of the high frequency power supply and the load impedance in the chamber 100 are matched with each other through the matching device to eliminate the return loss caused by the high frequency power being reflected from the chamber 100 . can be configured to

전원 공급기(400)는 중심 주파수가 27.12 MHz 이상, 또는 60 MHz 이상인 고주파 전원을 제공할 수 있다. 중심 주파수가 13.56 MHz인 고주파 전원을 공급하는 경우 패턴 상에 형성되는 박막의 치밀도가 패턴 상부에 비해 패턴 하부측에서 무르게 나타나는 반면, 중심 주파수가 27.12 MHz 이상인 고주파 전원을 공급하는 경우 패턴의 상부 및 하부에 걸쳐 전체적으로 치밀하고 균일한 막질의 박막이 형성될 수 있다.The power supply 400 may provide a high frequency power source having a center frequency of 27.12 MHz or higher, or 60 MHz or higher. When high-frequency power with a center frequency of 13.56 MHz is supplied, the density of the thin film formed on the pattern appears softer on the lower side of the pattern than on the upper side of the pattern. A thin film of a dense and uniform film quality may be formed over the entire lower portion.

제어부는 기판지지부(150), 가스분사부(130), 레이저어닐부(140) 및 전원 공급기(400) 각각의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부는 기판지지부(150)가 회전하여 복수의 처리공간 중 레이저어닐부(140)가 설치된 제7처리공간(S7)의 일측에 인접한 제6처리공간(S6)에서 제7처리공간(S7)의 타측에 인접한 제8처리공간(S8)으로 제7처리공간(S7)을 경유하여 기판(10)을 이송시키는 동안 레이저어닐부(140)가 이송중인 기판(10)에 레이저광을 조사하여 기판(10)을 스캔하면서 레이저 어닐링을 수행하도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부는 기판지지부(150)의 회전에 의해 복수의 가스 분사 영역을 지나면서 기판(10) 상에 박막이 증착된 후, 기판(10)이 회전 이동하면서 레이저어닐부(140)를 거치는 동안 기판(10)에 레이저광을 조사하여 기판(10)을 스캔하면서 어닐링을 수행하도록 제어할 수 있다.The control unit may control the respective operations of the substrate support unit 150 , the gas injection unit 130 , the laser annealing unit 140 , and the power supply 400 . In particular, the control unit controls the substrate support unit 150 to rotate in the sixth processing space S6 adjacent to one side of the seventh processing space S7 in which the laser annealing unit 140 is installed among the plurality of processing spaces in the seventh processing space S7 . ) while transferring the substrate 10 to the eighth processing space (S8) adjacent to the other side via the seventh processing space (S7), the laser annealing unit 140 irradiates a laser beam to the substrate 10 being transferred. The laser annealing may be performed while scanning the substrate 10 . In other words, after the thin film is deposited on the substrate 10 while passing through the plurality of gas injection regions by the rotation of the substrate support unit 150 , the control unit passes through the laser annealing unit 140 while the substrate 10 is rotationally moved. While scanning the substrate 10 by irradiating laser light to the substrate 10, annealing may be performed.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 7 is a flowchart illustrating a thin film deposition method using a substrate processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 기판 처리 장치에서 박막을 형성하기 위하여 챔버(100) 내의 온도를 저온, 예를 들어 550℃ 이하, 바람직하게는 400℃ 이하로 설정하고, 압력을 1~10 Torr로 설정한 상태에서, 기판지지부(150)에 기판(10)을 안착시킨다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1처리공간(S1)에 안착된 기판(10)에 박막을 형성하는 예시하여 설명하기로 한다.5 to 7 , in order to form a thin film in the substrate processing apparatus according to the second embodiment, the temperature in the chamber 100 is set to a low temperature, for example, 550° C. or less, preferably 400° C. or less. And, in a state in which the pressure is set to 1 to 10 Torr, the substrate 10 is seated on the substrate support unit 150 . Hereinafter, for convenience of description, the formation of a thin film on the substrate 10 seated in the first processing space S1 will be exemplified.

이어서, 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만든 후, 제1처리공간(S1)의 가스분사부(130)를 통해 공정가스 예컨대, 캐리어가스 및 제1소스가스를 주입한다. 이에 따라서, 제1소스가스가 기판(10) 표면에 흡착된다. 제1소스가스는 실리콘 함유 가스일 수 있다. 실리콘 함유 가스로는 할로겐(halogen) 원소를 포함하는 할로겐화물(Halide) 계열의 실리콘 함유 가스 또는 아민 계열의 실리콘 함유 가스를 사용할 수 있다. Then, after making the inside of the chamber 100 in a vacuum state, a process gas, for example, a carrier gas and a first source gas, is injected through the gas injection unit 130 of the first processing space S1 . Accordingly, the first source gas is adsorbed to the surface of the substrate 10 . The first source gas may be a silicon-containing gas. As the silicon-containing gas, a halide-based silicon-containing gas including a halogen element or an amine-based silicon-containing gas may be used.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)을 제2처리공간(S2)으로 이송한 다음, 제2처리공간(S2)의 가스분사부(130)를 통해 퍼지가스를 주입하는 1차 퍼지 공정을 진행한다. 흡착 후 잔여가스는 1차 퍼지 공정을 통해 제거될 수 있다. 퍼지가스로는 아르곤가스를 단독으로 사용하거나, 또는 아르곤가스와 질소가스를 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. After a preset time has elapsed, the substrate support unit 150 is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the second processing space S2 , and then the gas injection unit 130 of the second processing space S2 is moved. The first purge process of injecting a purge gas through the After adsorption, the residual gas may be removed through the primary purge process. As the purge gas, argon gas may be used alone or a mixture of argon gas and nitrogen gas may be used, but is not limited thereto.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)을 제3처리공간(S3)으로 이송한 다음, 제3처리공간(S3)의 가스분사부(130)를 통해 환원가스를 공급하면서 전원 공급기(400)에 의해 가스분사부(130)에 고주파 전원을 인가하여 제1소스가스에 대한 환원 공정을 수행한다. 환원 공정을 통해 환원 가스와 제1소스가스 내의 불순물 예컨대, 할로겐 및 수소가 탈리되어 외부로 배출될 수 있다. 환원가스는 수소 함유 가스일 수 있다. 제1소스가스의 환원 공정시 제1소스가스 내의 불순물을 미리 제거함에 의하여 후속 공급되는 제2소스가스와의 반응성을 향상시킬 수 있다.After a preset time has elapsed, the substrate support unit 150 is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the third processing space S3 , and then the gas injection unit 130 of the third processing space S3 is moved. While supplying a reducing gas through the power supply 400, a high-frequency power is applied to the gas injection unit 130 to perform a reduction process for the first source gas. Through the reduction process, impurities in the reducing gas and the first source gas, such as halogen and hydrogen, may be desorbed and discharged to the outside. The reducing gas may be a hydrogen-containing gas. During the reduction process of the first source gas, by removing impurities in the first source gas in advance, reactivity with the second source gas to be subsequently supplied may be improved.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)을 제4처리공간(S4)으로 이송한 다음, 제4처리공간(S4)의 가스분사부(130)를 통해 퍼지가스를 주입하는 2차 퍼지 공정을 진행한다. 2차 퍼지 공정은 1차 퍼지 공정과 동일한 퍼지가스를 사용할 수 있다. After a preset time has elapsed, the substrate support unit 150 is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the fourth processing space S4, and then the gas injection unit 130 of the fourth processing space S4 is moved. A second purge process of injecting a purge gas through the The second purge process may use the same purge gas as the first purge process.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)을 제5처리공간(S5)으로 이송한 다음, 제5처리공간(S5)의 가스분사부(130)를 통해 반응가스인 제2소스가스를 공급하여 성막 공정을 수행한다. 제2소스가스 공급시에는 환원가스가 함께 공급될 수 있다. 제2소스가스 공급시 환원가스를 함께 공급함에 따라 제1소스가스에 포함된 불순물과 환원가스의 반응에 의해 불순물이 탈리되어 제1소스가스와 제2소스가스의 반응성을 향상시킬 수 있다. 제2소스가스는 암모니아 함유 가스 중에서 선택될 수 있고, 제1소스가스와 제2소스가스의 반응에 의해 실리콘질화막(SiN)이 형성될 수 있다. 암모니아 함유 가스는 다른 질소 함유 가스(예를 들어, N2)에 비해 분해가 용이하여 제2소스가스로 적용하는 경우 성막 효율을 향상시킬 수 있다.After a preset time has elapsed, the substrate support unit 150 is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the fifth processing space S5 , and then the gas injection unit 130 of the fifth processing space S5 is moved. A second source gas, which is a reaction gas, is supplied through the film to perform a film formation process. When the second source gas is supplied, a reducing gas may be supplied together. When the second source gas is supplied, as the reducing gas is supplied together, the impurities are desorbed by a reaction between the impurities contained in the first source gas and the reducing gas, thereby improving the reactivity of the first source gas and the second source gas. The second source gas may be selected from ammonia-containing gas, and a silicon nitride layer (SiN) may be formed by a reaction between the first source gas and the second source gas. Ammonia-containing gas is easier to decompose compared to other nitrogen-containing gases (eg, N 2 ), so that when applied as a second source gas, film formation efficiency can be improved.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)을 제6처리공간(S6)으로 이송한 다음, 제6처리공간(S6)의 가스분사부(130)를 통해 퍼지가스를 주입하는 3차 퍼지 공정을 진행한다. 3차 퍼지 공정을 통해 반응 부산물 및 미반응 가스를 제거할 수 있다. 3차 퍼지 공정은 1차 및 2차 퍼지 공정과 동일한 퍼지가스를 사용할 수 있다.After a preset time has elapsed, the substrate support unit 150 is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the sixth processing space S6, and then the gas injection unit 130 of the sixth processing space S6 is moved. A third purge process of injecting a purge gas through the Reaction by-products and unreacted gases may be removed through the third purge process. The third purge process may use the same purge gas as the first and second purge processes.

제1소스가스의 환원 공정시 환원가스를 공급함에 의해 제1소스가스 내의 불순물이 환원가스와 결합 또는 탈리되어 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 제2소스 가스를 공급하는 성막 공정시 불순물이 1차로 제거된 제1소스가스와 제2소스가스의 반응성이 향상된다. 또한, 제2소스 가스 공급시에도 환원가스를 함께 공급하므로 제1소스가스에 함유된 불순물이 더욱 탈리되어 반응성이 더욱 향상될 수 있다.By supplying the reducing gas during the reduction process of the first source gas, impurities in the first source gas may be combined with or desorbed from the reducing gas and discharged to the outside. Accordingly, the reactivity of the first source gas and the second source gas from which impurities are primarily removed during the film forming process of supplying the second source gas is improved. In addition, since the reducing gas is also supplied when the second source gas is supplied, impurities contained in the first source gas are further desorbed, so that the reactivity can be further improved.

기 설정된 시간이 지난 후, 기판지지부(150)를 시계방향으로 회전시켜 기판(10)이 제7처리공간(S7)을 지나 제8처리공간(S8)로 이송시키는 동안 제7처리공간에 마련된 레이저어닐부(140)를 통해 기판(10) 전면에 레이저광을 조사하는 레이저 어닐링 공정을 수행한다. 이때, 제7처리공간(S7)를 지나치면서 레이저어닐부(140)에서 조사되는 레이저에 의하여 기 형성된 실리콘질화막의 막질을 향상시킬 수 있다.After the preset time has elapsed, the laser provided in the seventh processing space is rotated clockwise to transfer the substrate 10 to the eighth processing space S8 through the seventh processing space S7 by rotating the substrate support unit 150 clockwise. A laser annealing process of irradiating laser light to the entire surface of the substrate 10 through the annealing unit 140 is performed. In this case, the film quality of the silicon nitride film previously formed by the laser irradiated from the laser annealing unit 140 while passing through the seventh processing space S7 may be improved.

레이저 어닐링 공정이 완료되어 기판(10)이 제8처리공간(S8)에 도달하면, 제8처리공간(S6)의 가스분사부(130)를 통해 퍼지가스를 주입하는 4차 퍼지 공정을 진행한다. 4차 퍼지 공정을 반응 부산물을 제거함과 동시에 기판(10) 온도 안정화시킬 수 있다. 4차 퍼지 공정은 1차 및 2차 퍼지 공정과 동일한 퍼지가스를 사용할 수 있다.When the laser annealing process is completed and the substrate 10 reaches the eighth processing space S8, a fourth purge process of injecting a purge gas through the gas injection unit 130 of the eighth processing space S6 is performed. . In the fourth purge process, the temperature of the substrate 10 may be stabilized while removing reaction byproducts. The fourth purge process may use the same purge gas as the first and second purge processes.

본 발명은 550℃ 이하의 저온에서 원자층 증착 방식으로 박막을 형성하면서 레이저 어닐링을 진행함에 따라 순차적으로 박막의 표면 온도를 고온(예컨대, 600℃ 이상)으로 높여 박막내 불순물을 제거함과 동시에 각 원소들간 결합도를 높여 종래 고온 원자층 증착 방식으로 형성된 박막에 준하거나, 그 이상의 막질 특성을 확보할 수 있다. 아울러, 고종횡비를 갖는 패턴이 형성된 기저층 상에 증착 대상 박막을 형성함에 있어서, 균일한 두께 및 막질을 갖는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 레이저 어닐링을 적용함에 따라 레이저가 조사되는 박막의 표면 온도만을 상승시켜줌에 따라 기저층 및 기판에 손사잉 발생하는 것을 방지할 수 있다. The present invention sequentially increases the surface temperature of the thin film to a high temperature (eg, 600° C. or higher) while forming a thin film by atomic layer deposition at a low temperature of 550° C. By increasing the degree of bonding between the two, it is possible to secure film quality properties comparable to or higher than those of a thin film formed by a conventional high-temperature atomic layer deposition method. In addition, in forming the deposition target thin film on the base layer on which the pattern having a high aspect ratio is formed, a thin film having a uniform thickness and film quality may be formed. In addition, as laser annealing is applied, only the surface temperature of the thin film to which the laser is irradiated increases, thereby preventing damage to the base layer and the substrate from occurring.

또한, 본 발명은 550℃ 이하의 저온에서 박막을 형성하기 위해 제1소스가스를 공급한 이후에 환원가스와 함께 플라즈마를 생성하여 제1소스가스 내 불순물을 제거한다. 후속하여 제2소스가스를 공급하여 제1소스가스 및 제2소스가스가 반응함에 의해 성막이 이루어진다. 이때, 환원 공정을 포함하는 전구간에서 환원가스를 공급함에 의해 제1소스가스 내의 불순물을 용이하게 제거할 수 있다.In addition, the present invention removes impurities in the first source gas by generating a plasma together with a reducing gas after supplying the first source gas to form a thin film at a low temperature of 550° C. or less. Subsequently, a second source gas is supplied so that the first source gas and the second source gas react to form a film. In this case, impurities in the first source gas can be easily removed by supplying the reducing gas in the entire section including the reduction process.

실리콘질화막 형성시 공급되는 할로겐화물 계열 또는 아민 계열의 제1소스가스는 불순물(염소, 수소)를 함유하고 있으며, 이를 이용하여 실리콘질화막을 성막하는 경우 박막 내의 불순물 농도에 비례하여 박막의 치밀성이 낮고 스텝 커버리지 특성이 열악하다. 따라서, 기판 표면에 형성된 패턴의 상단부, 측벽 및 하단부 따라 컨포멀(conformal)한 두께를 가짐과 동시에 치밀한 박막을 형성하기 어렵다. 특히, 패턴 측벽에 형성되는 박막의 두께가 균일하지 않고 치밀하지 않으면 후속 식각 공정시에 일정한 식각률을 담보할 수 없다. The first source gas of halide-based or amine-based source gas supplied when forming a silicon nitride film contains impurities (chlorine, hydrogen). The step coverage characteristic is poor. Therefore, it is difficult to form a dense thin film while having a conformal thickness along the upper end, sidewall, and lower end of the pattern formed on the substrate surface. In particular, if the thickness of the thin film formed on the sidewall of the pattern is not uniform and not dense, a constant etch rate cannot be guaranteed during the subsequent etching process.

하지만, 본 발명에서는 제1소스가스의 환원 공정을 포함하는 전구간에서 환원 가스를 지속적으로 충분히 공급하기 때문에 치밀한 막질의 실리콘질화막을 형성할 수 있고, 특히 패턴 측벽에 형성되는 박막의 치밀성이 증대되어 스텝 커버리지 특성을 확보할 수 있다.However, in the present invention, since the reducing gas is continuously supplied sufficiently in the entire section including the reduction process of the first source gas, a dense silicon nitride film can be formed, and in particular, the compactness of the thin film formed on the sidewall of the pattern is increased. Coverage characteristics can be secured.

한편, 이상에서 설명한 흡착 및 환원 공정을 포함하는 제1공정, 성막 공정을 포함하는 제2공정 및 레이저 어닐링 공정을 기 설정된 N회(N은 1 이상의 자연수) 반복 실시하여 원하는 균일하고 치밀한 막질의 박막을 형성할 수 있다.On the other hand, the first process including the adsorption and reduction process described above, the second process including the film forming process, and the laser annealing process are repeatedly performed N times (N is a natural number greater than or equal to 1) to obtain a desired uniform and dense film quality. can form.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications are possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. .

10 : 기판 100 : 챔버
110 : 챔버본체 120 : 상부리드
111 : 게이트 130 : 가스분사부
140 : 레이저어닐부 142 : 레이저투광부
144 : 레이저조사부 150 : 기판지지부
152 : 기판안착면 154 : 지지축
156 : 기판안착홈 200 : 가스 공급기
300 : 기판이송부 310 : 기판안착블레이드
320 : 회전지지출 330 : 블레이드결합몸체부
400 : 전원 공급기
10: substrate 100: chamber
110: chamber body 120: upper lead
111: gate 130: gas injection unit
140: laser annealing unit 142: laser light projecting unit
144: laser irradiation unit 150: substrate support unit
152: substrate seating surface 154: support shaft
156: substrate seating groove 200: gas supply
300: substrate transfer unit 310: substrate seating blade
320: rotation support 330: blade coupling body part
400: power supply

Claims (20)

챔버 상부의 가스공급부를 통해 제1소스가스를 공급하여 기판 상에 상기 제1소스가스를 흡착시키는 흡착 단계;
상기 제1소스가스의 공급을 중단하고, 환원가스를 공급하면서 상기 가스공급부에 고주파 전원를 인가하여 플라즈마를 생성시켜 상기 제1소스가스를 환원시키는 환원 단계;
제2소스가스를 공급하여 상기 제1소스가스와 상기 제2소스가스를 반응시키는 성막 단계; 및
상기 기판에 레이저광을 조사하여 어닐링을 수행하는 레이저 어닐링 단계
를 포함하는 박막 증착 방법.
an adsorption step of supplying a first source gas through a gas supply unit above the chamber to adsorb the first source gas on a substrate;
a reduction step of stopping the supply of the first source gas and reducing the first source gas by applying a high-frequency power to the gas supply unit while supplying the reducing gas to generate plasma;
a film forming step of supplying a second source gas to react the first source gas with the second source gas; and
Laser annealing step of performing annealing by irradiating laser light on the substrate
A thin film deposition method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 흡착 단계와 상기 환원 단계를 포함하는 제1공정을 기 설정된 L회(여기서, L은 1 이상의 자연수) 반복 수행한 후, 상기 성막 공정을 포함하는 제2공정을 기 설정된 M회(여기서, M은 1 이상의 자연수) 반복 수행하며, 상기 제1공정, 상기 제2공정 및 상기 레이저 어닐링 공정을 기 설정된 N회(여기서, N은 1 이상의 자연수) 반복 수행하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
After repeatedly performing the first process including the adsorption step and the reduction step L times (here, L is a natural number greater than or equal to 1), the second process including the film forming process is repeated M times (here, M is a natural number equal to or greater than 1) is repeatedly performed, and the first process, the second process, and the laser annealing process are repeatedly performed N preset times (where N is a natural number equal to or greater than 1).
제1항에 있어서,
상기 성막 단계는 상기 제2소스가스와 함께 상기 환원가스를 공급하면서 수행하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
The film forming step is a thin film deposition method performed while supplying the reducing gas together with the second source gas.
제3항에 있어서,
상기 흡착 단계는 상기 제1소스가스와 함께 상기 환원가스를 공급하면서 수행하는 박막 증착 방법.
4. The method of claim 3,
The adsorption step is a thin film deposition method performed while supplying the reducing gas together with the first source gas.
제1항에 있어서,
상기 성막 단계에서 상기 고주파 전원을 차단하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
A method for depositing a thin film in which the high-frequency power is cut off in the film-forming step.
제1항에 있어서,
상기 환원 단계는 중심 주파수 대역이 27.12MHz이상인 고주파 전원을 인가하여 상기 플라즈마를 생성하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
The reduction step is a thin film deposition method of generating the plasma by applying a high frequency power having a center frequency band of 27.12 MHz or more.
제1항에 있어서,
상기 제1소스가스는 실리콘 함유 가스를 포함하고, 상기 제2소스가스는 암모니아 함유 가스를 포함하며, 상기 환원 가스는 수소 함유 가스를 포함하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
The first source gas includes a silicon-containing gas, the second source gas includes an ammonia-containing gas, and the reducing gas includes a hydrogen-containing gas.
제1항에 있어서,
상기 챔버 내부의 온도는 상온 내지 550℃ 범위로 설정되는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
A thin film deposition method in which the temperature inside the chamber is set in the range of room temperature to 550°C.
제1항에 있어서,
상기 레이저 어닐링 단계는 300nm 내지 550nm 범위의 파장을 갖되, 단일 파장 또는 서로 다른 둘 이상의 파장을 갖는 레이저광을 이용하여 수행하는 박막 증착 방법.
According to claim 1,
The laser annealing step has a wavelength in the range of 300nm to 550nm, a thin film deposition method performed by using a laser beam having a single wavelength or two or more different wavelengths.
내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버;
상기 복수의 처리공각 각각에 형성되어 각각 기판이 안착되는 기판지지부;
상기 복수의 처리공간 각각에 대응하고, 상기 기판지지부 상으로 공정가스를 분사하도록 각각의 상기 기판지지부에 대향되게 상기 챔버에 설치된 가스분사부;
상기 복수의 처리공간 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 상기 기판을 이송하는 기판이송부;
상기 복수의 처리공간 중 적어도 하나 이상의 처리공간에 대응하는 상기 기판지지부에 안착된 상기 기판에 레이저광을 조사하도록 상기 기판지지부에 대향되게 상기 챔버에 설치된 레이저어닐부;
상기 가스분사부와 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부; 및
상기 기판이송부가 상기 복수의 처리공간 중 상기 레이저어닐부가 설치된 제2처리공간의 일측에 인접한 제1처리공간에서 상기 제2처리공간의 타측에 인접한 제3처리공간으로 상기 제2처리공간을 경유하여 상기 기판을 이송시키는 동안 상기 레이저어닐부는 이송중인 상기 기판에 레이저광을 조사하여 상기 기판을 스캔하면서 어닐링을 수행하도록 제어하는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치.
a chamber having a plurality of processing spaces therein;
a substrate support unit formed in each of the plurality of processing holes to receive a substrate;
a gas injection unit corresponding to each of the plurality of processing spaces and installed in the chamber opposite to each of the substrate supporting units to inject a process gas onto the substrate supporting unit;
a substrate transfer unit for transferring the substrate from one processing space to another processing space among the plurality of processing spaces;
a laser annealing unit installed in the chamber opposite to the substrate supporting unit to irradiate a laser beam to the substrate seated on the substrate supporting unit corresponding to at least one processing space among the plurality of processing spaces;
a power supply unit connected to the gas injection unit to provide high-frequency power; and
The substrate transfer unit passes from a first processing space adjacent to one side of the second processing space in which the laser annealing unit is installed among the plurality of processing spaces to a third processing space adjacent to the other side of the second processing space via the second processing space A control unit for controlling the laser annealing unit to perform annealing while scanning the substrate by irradiating laser light to the substrate being transferred while the substrate is being transferred
A substrate processing apparatus comprising a.
내부에 복수의 처리공간이 마련된 챔버;
상기 처리공간 내에서 회전 가능하도록 구비되며, 상면에 기판이 안착되는 복수의 기판안착홈이 형성된 기판지지부;
상기 기판지지부와 대향되도록 상기 처리공간 상부에 배치되며, 상기 기판지지부를 향해 서로 다른 가스를 공급하되, 복수의 가스 분사 영역을 갖도록 원주 방향으로 복수의 가스 분사 유닛이 배치되는 가스분사부;
상기 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나는 상기 기판안착홈 상으로 레이저광을 조사하도록 상기 챔버 상부에 설치되는 레이저어닐부;
상기 복수의 가스 분사 유닛 중 적어도 하나 이상에 연결되어 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부; 및
상기 기판지지부의 회전에 의해 상기 복수의 가스 분사 영역을 지나면서 상기 기판 상에 박막이 증착된 후, 상기 기판들이 회전 이동하면서 상기 레이저어닐부를 거치는 동안 상기 기판에 레이저광을 조사하여 상기 기판을 스캔하면서 어닐링을 수행하도록 제어하는 제어부
를 포함하는 기판처리장치.
a chamber having a plurality of processing spaces therein;
a substrate support portion provided to be rotatable in the processing space and having a plurality of substrate seating grooves formed on an upper surface of the substrate to be seated;
a gas injection unit disposed above the processing space to face the substrate support unit, and supplying different gases to the substrate support unit, the plurality of gas injection units being disposed in a circumferential direction to have a plurality of gas injection regions;
At least one of the plurality of gas injection units may include: a laser annealing unit installed on the upper part of the chamber to irradiate a laser beam onto the substrate seating groove;
a power supply unit connected to at least one of the plurality of gas injection units to provide high frequency power; and
After the thin film is deposited on the substrate while passing through the plurality of gas injection regions by rotation of the substrate support, the substrate is irradiated with laser light while passing through the laser annealing unit while the substrates are rotationally moved to scan the substrate. A control unit that controls to perform annealing while
A substrate processing apparatus comprising a.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 레이저어닐부는,
상기 기판지지부와 중첩되도록 상기 챔버에 설치되고, 레이저광을 투광시키는 레이저투광부; 및
상기 레이저투광부 아래 상기 기판지지부를 향해 레이저광을 조사하도록 상기 레이저투광부 상에 설치된 레이저조사부
를 포함하는 기판 처리 장치.
12. The method of claim 10 or 11,
The laser annealing unit,
a laser light projecting unit installed in the chamber to overlap the substrate support unit and projecting laser light; and
A laser irradiator installed on the laser emitting part to irradiate a laser beam toward the substrate support part under the laser emitting part
A substrate processing apparatus comprising a.
제12항에 있어서,
상기 레이저투광부는 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저광을 집광 또는 확산시키는 기판 처리 장치.
13. The method of claim 12,
The laser projecting unit is a substrate processing apparatus for condensing or diffusing the laser light irradiated from the laser irradiation unit.
제12항에 있어서,
상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저광은 300nm 내지 550nm 범위의 파장을 갖되, 단일 파장 또는 서로 다른 둘 이상의 파장을 갖는 기판 처리 장치.
13. The method of claim 12,
The laser beam irradiated from the laser irradiation unit has a wavelength in the range of 300 nm to 550 nm, a substrate processing apparatus having a single wavelength or two or more different wavelengths.
제12항에 있어서,
상기 레이저조사부에서 조사된 레이저광은 상기 기판의 직경보다 긴 길이를 갖는 라인형상을 갖는 기판 처리 장치.
13. The method of claim 12,
The laser beam irradiated from the laser irradiation unit has a line shape having a length longer than the diameter of the substrate.
제10항에 있어서,
상기 기판이송부는,
상기 복수의 처리공간에 대응되는 개수로 형성되며, 상면에 상기 기판이 안착되는 안착영역이 형성된 복수의 기판안착블레이드;
상기 복수의 기판안착블레이드가 방사형으로 결합되는 블레이드결합몸체부; 및
상기 블레이드결합몸체부에 결합되어 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전 및 상하 이동이 가능하게 설치되는 회전지지축
을 포함하는 기판 처리 장치.
11. The method of claim 10,
The substrate transfer unit,
a plurality of substrate seating blades formed in a number corresponding to the plurality of processing spaces and having a seating area on an upper surface of which the substrate is mounted;
a blade coupling body to which the plurality of substrate seating blades are radially coupled; and
A rotation support shaft coupled to the blade coupling body and installed to be able to rotate and move up and down about a rotation axis perpendicular to the ground
A substrate processing apparatus comprising a.
제10항에 있어서,
상기 제어부는 처리 대상 기판이 제공됨에 따라 제1소스가스를 상기 기판 상에 흡착시키고, 환원가스를 이용한 플라즈마에 의해 흡착된 상기 제1소스가스를 환원시키는 환원 공정 이후, 제2소스가스를 공급하여 성막 공정을 수행한 다음, 상기 기판이송부를 통해 상기 기판을 상기 복수의 처리공간 중 어느 하나의 처리공간에서 다른 처리공간으로 이송하면서 레이저 어닐링 공정을 수행하도록 제어하는 기판 처리 장치.
11. The method of claim 10,
The control unit adsorbs a first source gas on the substrate as the substrate to be processed is provided, and supplies a second source gas after a reduction process of reducing the first source gas adsorbed by plasma using a reducing gas. After performing the film forming process, the substrate processing apparatus controls the laser annealing process to be performed while transferring the substrate from one of the plurality of processing spaces to another processing space through the substrate transfer unit.
제17항에 있어서,
상기 제어부는 상기 흡착 및 환원 공정을 포함하는 제1공정을 기 설정된 L회(여기서, L은 1 이상의 자연수) 반복 수행한 후, 상기 성막 공정을 포함하는 제2공정을 기 설정된 M회(여기서, M은 1 이상의 자연수) 반복 수행하며, 상기 제1공정, 상기 제2공정 및 상기 레이저 어닐링 공정을 기 설정된 N회(여기서, N은 1 이상의 자연수) 반복하도록 제어하는 기판 처리 장치.
18. The method of claim 17,
The control unit repeats the first process including the adsorption and reduction process L times (here, L is a natural number equal to or greater than 1) preset L times, and then repeats the second process including the film formation process M times (here, M is a natural number equal to or greater than 1) is repeatedly performed, and the first process, the second process, and the laser annealing process are controlled to be repeated N preset times (where N is a natural number equal to or greater than 1).
제17항에 있어서,
상기 제1소스가스, 상기 제2소스가스 및 상기 환원가스는 각각 실리콘 함유 가스, 암모니아 함유 가스 및 수소 함유 가스를 포함하고, 상기 제어부는 상기 환원 공정과 더불어서 상기 흡착 또는/및 상기 성막 공정시에도 상기 환원가스가 공급되도록 제어하는 기판 처리 장치.
18. The method of claim 17,
The first source gas, the second source gas, and the reducing gas include a silicon-containing gas, an ammonia-containing gas and a hydrogen-containing gas, respectively, and the control unit is configured to perform the adsorption and/or film formation in addition to the reduction process. A substrate processing apparatus for controlling the supply of the reducing gas.
제17항에 있어서,
상기 제어부는 상기 챔버 내의 온도가 상온 내지 550℃ 범위를 갖도록 제어하는 기판 처리 장치.
18. The method of claim 17,
The control unit is a substrate processing apparatus for controlling the temperature in the chamber to be in the range of room temperature to 550 ℃.
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