KR20230126792A - 기판처리방법 - Google Patents

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KR20230126792A
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gas
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gas containing
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KR1020220024012A
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소재욱
박창균
윤홍민
김주성
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로, 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및 상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함하는 기판처리방법에 관한 것이다.

Description

기판처리방법{Method for Processing Substrate}
본 발명은 증착공정 등과 같은 기판에 대한 처리공정을 수행하는 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 디스플레이장치, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하기 위해서는 기판 상에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 한다. 이를 위해, 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 증착공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각공정 등과 같은 기판에 대한 처리공정이 이루어진다. 이러한 기판에 대한 처리공정을 통해 기판 상에 박막이 제조될 수 있다.
여기서, 종래 기술에 따른 기판처리방법은 기판에 형성된 제1박막층과 제2박막층 중에서 상기 제1박막층 상에만 제3박막층을 형성하는 경우, 상기 제1박막층과 상기 제2박막층 전부에 상기 제3박막층을 형성하는 증착공정을 수행한 후에 상기 제2박막층 상에 형성된 상기 제3박막층의 부분만을 식각하는 식각공정을 반복적으로 수행함으로써 상기 제1박막층 상에만 상기 제3박막층을 형성하였다.
이에 따라, 종래 기술에 따른 기판처리방법은 상기 기판에 형성된 복수개의 박막층 중에서 일부의 박막층에만 선택적으로 추가적인 박막층을 형성하는 경우에 공정효율이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제는 최근에 반도체 소자, 디스플레이장치, 태양전지 등이 더 미세화될 뿐만 아니라 더 얇은 두께를 갖도록 개발됨에 따라 더욱 심화된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판에 형성된 복수개의 박막층 중에서 일부의 박막층에만 선택적으로 추가적인 박막층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로, 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및 상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 플라즈마처리를 통해 절연층 상에 고유전율층이 형성되는 것을 차단함으로써, 절연층으로부터 고유전율층을 제거하는 식각공정 없이도 전극층 상에만 고유전율층이 형성되도록 구현된다. 이에 따라, 본 발명은 절연층과 전극층 중에서 전극층 상에만 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 절연층으로부터 고유전율층을 제거하는 식각공정을 생략할 수 있으므로, 공정시간 단축을 통해 전극층 상에만 고유전율층이 형성된 기판에 대한 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행되는 기판처리장치의 일례를 나타낸 개략적인 구성도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행되는 기판처리장치의 일례에 있어서 가스를 분사하는 분사부의 개략적인 측단면도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판처리방법의 개략적인 순서도
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고, 이들 구조물 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 것이다. 상기 기판(S)은 실리콘기판, 유리기판, 메탈기판 등일 수 있다. 상기 기판(S)에는 절연층과 전극층이 형성되어 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층이 형성된 상기 기판(S)에 대해 처리공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 절연층은 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 것이고, 상기 전극층은 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법은 기판처리장치(1)를 통해 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리방법의 실시예를 설명하기에 앞서, 상기 기판처리장치(1)에 관해 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 기판처리장치(1)는 챔버(2), 기판지지부(3), 및 분사부(4)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(2)는 처리공간(100)을 제공하는 것이다. 상기 처리공간(100)에서는 상기 기판(S)에 대한 처리공정이 이루어질 수 있다. 상기 처리공간(100)은 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 챔버(2)에는 상기 처리공간(100)으로부터 가스를 배기시키는 배기구(미도시)가 결합될 수 있다. 상기 챔버(2)의 내부에는 상기 기판지지부(3)와 상기 분사부(4)가 배치될 수 있다.
상기 기판지지부(3)는 상기 기판(S)을 지지하는 것이다. 상기 기판지지부(3)는 하나의 기판(S)을 지지할 수도 있고, 복수개의 기판(S)을 지지할 수도 있다. 상기 기판지지부(3)에 복수개의 기판(S)이 지지된 경우, 한번에 복수개의 기판(S)에 대한 처리공정이 수행되어서 상기 기판(S)들 각각에 박막을 제조하는 공정이 이루어질 수 있다. 상기 기판지지부(3)는 상기 챔버(2)에 결합될 수 있다. 상기 기판지지부(3)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)를 향해 가스를 분사하는 것이다. 상기 분사부(4)는 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 분사부(4)는 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 가스를 상기 기판지지부(3)를 향해 분사할 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)에 대향되게 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 기판지지부(3)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)와 상기 기판지지부(3)의 사이에는 상기 처리공간(100)이 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 리드(미도시)에 결합될 수 있다. 상기 리드는 상기 챔버(2)의 상부를 덮도록 상기 챔버(2)에 결합될 수 있다.
상기 분사부(4)는 제1가스유로(4a), 및 제2가스유로(4b)를 포함할 수 있다.
상기 제1가스유로(4a)는 제1가스를 분사하기 위한 것이다. 상기 제1가스유로(4a)는 일측이 배관, 호스 등을 통해 상기 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 상기 제1가스유로(4a)는 타측이 상기 처리공간(100)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 상기 제1가스는, 상기 제1가스유로(4a)를 따라 유동한 후에 상기 제1가스유로(4a)를 통해 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제1가스유로(4a)는 상기 제1가스가 유동하기 위한 유로로 기능함과 아울러 상기 처리공간(100)에 상기 제1가스를 분사하기 위한 분사구로 기능할 수 있다.
상기 제2가스유로(4b)는 제2가스를 분사하기 위한 것이다. 상기 제2가스와 상기 제1가스는 서로 다른 가스일 수 있다. 예컨대, 상기 제1가스가 소스가스(Source Gas)인 경우, 상기 제2가스는 반응가스(Reactant Gas)일 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 일측이 배관, 호스 등을 통해 상기 가스저장부(40)에 연결될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 타측이 상기 처리공간(100)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 공급된 상기 제2가스는, 상기 제2가스유로(4b)를 따라 유동한 후에 상기 제2가스유로(4b)를 통해 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 상기 제2가스가 유동하기 위한 유로로 기능함과 아룰러 상기 처리공간(100)에 상기 제2가스를 분사하기 위한 분사구로 기능할 수 있다.
상기 제2가스유로(4b)와 상기 제1가스유로(4a)는 서로 공간적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스저장부(40)로부터 상기 제2가스유로(4b)로 공급된 상기 제2가스는, 상기 제1가스유로(4a)를 거치지 않고 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 가스저장부(40)로부터 상기 제1가스유로(4a)로 공급된 상기 제1가스는, 상기 제2가스유로(4b)를 거치지 않고 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)와 상기 제1가스유로(4a)는 상기 처리공간(100)에서 서로 다른 부분을 향해 가스를 분사할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 분사부(4)는 제1플레이트(41), 및 제2플레이트(42)를 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트(41)는 상기 제2플레이트(42)의 상측에 배치된 것이다. 상기 제1플레이트(41)와 상기 제2플레이트(42)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 제1가스홀(411)이 형성될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들은 각각 상기 제1가스가 유동하기 위한 통로로 기능할 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들은 상기 제1가스유로(4a)에 속할 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 제2가스홀(412)이 형성될 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 각각 상기 제2가스가 유동하기 위한 통로로 기능할 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 상기 제2가스유로(4b)에 속할 수 있다. 상기 제1플레이트(41)에는 복수개의 돌출부재(413)가 결합될 수 있다. 상기 돌출부재(413)들은 상기 제1플레이트(41)의 하면(下面)으로부터 상기 제2플레이트(42) 쪽으로 돌출될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들 각각은 상기 제1플레이트(41)와 상기 돌출부재(413)를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 제2플레이트(42)에는 복수개의 개구(421)가 형성될 수 있다. 상기 개구(421)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 개구(421)들은 상기 돌출부재(413)들 각각에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 돌출부재(413)들은 상기 개구(421)들 각각에 삽입되게 배치되는 길이로 형성될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 돌출부재(413)들은 상기 개구(421)들 각각의 상측에 배치되는 길이로 형성될 수도 있다. 상기 돌출부재(413)들은 상기 제2플레이트(42)의 하측으로 돌출되는 길이로 형성될 수도 있다. 상기 제2가스홀(412)들은 상기 제2플레이트(42)의 상면을 향해 가스를 분사하도록 배치될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 제2플레이트(42)와 상기 제1플레이트(41)를 이용하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1플레이트(41)에 RF전력 등과 같은 플라즈마전원이 인가되고, 상기 제2플레이트(42)가 접지될 수 있다. 상기 제1플레이트(41)가 접지되고, 상기 제2플레이트(42)에 플라즈마전원이 인가될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2플레이트(42)에는 복수개의 제1개구(422)와 복수개의 제2개구(423)가 형성될 수도 있다.
상기 제1개구(422)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1개구(422)들은 상기 제1가스홀(411)들 각각에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 돌출부재(413)들은 상기 제2플레이트(42)의 상면(上面)에 접촉되게 배치될 수 있다. 상기 제1가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들을 거쳐 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들은 상기 제1가스유로(4a)에 속할 수 있다.
상기 제2개구(423)들은 상기 제2플레이트(42)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2개구(423)들은 상기 제1플레이트(41)와 상기 제2플레이트(42)의 사이에 배치된 버퍼공간(43)에 연결될 수 있다. 상기 제2가스는 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들을 거쳐 상기 처리공간(100)으로 분사될 수 있다. 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들은 상기 제2가스유로(4b)에 속할 수 있다.
이와 같은 기판처리장치(1)를 통해, 본 발명에 따른 기판처리방법이 수행될 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 기판처리장치(1)가 복수개 구비된 기판처리시스템을 통해 수행될 수도 있다. 이 경우, 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 OEC(Oxide Elimination Chanber)를 이용하여 표면처리를 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용한 In-cycle Plasma Treatment를 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리장치(1)들 중에서 적어도 하나는 ALD( Atomic Layer Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 따른 증착공정을 수행하는 것일 수 있다. 상기 기판처리시스템은 이송챔버(Transfer Chamber)의 둘레를 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 클러스터 타입(Cluster type)으로 구현될 수 있다. 상기 기판처리시스템은 상기 이송챔버의 길이 방향을 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 인라인 타입(In-line Type)으로 구현될 수도 있다. 상기 기판처리시스템은 복수개의 이송챔버들이 인라인으로 연결되고, 상기 이송챔버들 각각의 둘레를 따라 상기 기판처리장치(1)들이 배치된 하이브리드 타입(Hybrid Type)으로 구현될 수도 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층이 형성된 상기 기판(S)에 대해 처리공정을 수행함으로써, 상기 전극층 상에만 고유전율(High-K) 물질로 형성된 고율전율층을 증착시킬 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 기판처리방법은 플라즈마 처리단계(S10), 선택적 흡착단계(S20), 및 선택적 증착단계(S30)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행하는 것이다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층에 대한 상기 고유전율 물질의 흡착률을 감소시킬 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율층이 형성되는 것을 차단함으로써, 상기 절연층으로부터 상기 고유전율층을 제거하는 식각공정 없이도 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 형성되도록 구현된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층과 상기 전극층 중에서 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 절연층으로부터 상기 고유전율층을 제거하는 식각공정을 생략할 수 있으므로, 공정시간 단축을 통해 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 형성된 기판(S)에 대한 생산성을 증대시킬 수 있다.
상기 기판(S) 상에 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 상기 절연층과 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 전극층이 형성된 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스로 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행함으로써, 상기 절연층 상에 상기 고유전율 물질의 흡착을 차단하는 차단층을 형성할 수도 있다. 상기 차단층은 상기 절연층 상에서 규소(Si)와 불소(F)가 포함된 Si-F 박막으로 형성됨으로써 상기 고유전율 물질의 흡착을 차단할 수 있다. 한편, 상기 절연층은 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 전극층을 이루는 물질보다 불소(F)에 대한 반응성이 더 높은 규소(Si) 등과 같은 물질을 포함한다면 질소(N) 외에 다른 물질이 포함되어 제조된 것일 수도 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 플라즈마처리를 통해 상기 절연층 상에만 상기 차단층을 형성하고, 상기 전극층 상에는 상기 차단층이 형성되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 전극층을 이루는 물질은 상기 절연층을 이루는 물질보다 불소(F)에 대한 반응성이 더 낮은 것일 수 있다. 또한, 상기 전극층을 이루는 물질은 불소(F)보다 상기 고유전율 물질에 대한 반응성이 더 높은 것일 수 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10)는 ICP 방전을 통해 상기 기판(S)에 대한 플라즈마처리를 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 상기 기판처리시스템이 갖는 기판처리장치(1)들 중에서 ICP를 이용한 In-cycle Plasma Treatment를 수행하는 기판처리장치(1)에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행된 기판(S)에 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스를 분사하는 것이다. 상기 플라즈마 처리단계(S10)를 통해 상기 절연층 상에 상기 고유전율층이 형성되는 것이 차단되므로, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 전극층 상에만 상기 고유전율 물질을 흡착시킬 수 있다. 즉, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 선택비를 이용하여 상기 전극층 상에만 상기 고유전율 물질을 흡착시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층을 형성하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사함으로써 이루어질 수 있다. 이 경우, 니오븀(Nb)이 상기 고유전율 물질에 해당할 수 있다. 상기 소스가스에 포함된 니오븀(Nb)은 상기 절연층 상에만 존재하는 불소(F)에 의해 상기 절연층 상에 흡착되지 못하고, 상기 전극층 상에만 흡착될 수 있다. 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 몬옥사이드(NbO)가 포함된 소스가스를 분사할 수도 있다. 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 몬옥사이드(NbO) 외에 NbxOy로 구성되는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사할 수도 있다. 여기서, x와 y는 각각 0보다 큰 정수이고, 서로 동일한 값이거나 서로 상이한 값일 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 상기 분사부(4)가 갖는 상기 제1가스유로(4a)를 통해 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스를 상기 기판(S) 상에 분사함으로써 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 개구(421)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 고유전율 물질이 포함된 소스가스는 상기 제1가스홀(411)들과 상기 제1개구(422)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다.
상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 분사시간을 조절함으로써, 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 더 원활하게 흡착되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀(Nb)이 상기 전극층 상에 흡착되는 제1흡착시간보다 길면서 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되는 제2흡착시간보다 짧은 분사시간동안 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 선택적 흡착단계(S20)는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스의 분사시간 조절을 통해, 상기 절연층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 함과 동시에 상기 전극층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 상기 고유전율층이 증착된 기판(S)의 품질을 더 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 선택적 증착단계(S30)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 기판(S)에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 것이다. 상기 반응가스는 상기 전극층 상에 흡착된 고유전율 물질과 반응하는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 반응가스는 오존(O3)이 포함된 반응가스일 수 있다.
상기 선택적 증착단계(S30)는 상기 분사부(4)가 갖는 상기 제2가스유로(4b)를 통해 상기 반응가스를 상기 기판(S) 상에 분사함으로써 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같는 분사부(4)의 경우, 상기 반응가스는 상기 제2가스홀(412)들과 상기 개구(421)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 분사부(4)의 경우, 상기 반응가스는 상기 제2가스홀(412)들, 상기 버퍼공간(43), 및 상기 제2개구(423)들을 거쳐 상기 기판(S)으로 분사될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 퍼지단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 것이다. 상기 퍼지단계(S40)를 통해, 상기 기판(S)에 흡착, 증착 등이 되지 못하고 남아있는 가스를 퍼지시킬 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 아르곤(Ar), 질소(N2) 등과 같은 불활성가스를 퍼지가스로 하여 상기 기판(S)에 분사할 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 이후에 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(S)에 흡착되지 못하고 남아있는 소스가스가 퍼지될 수 있다.
상기 퍼지단계(S40)는 퍼지가스를 분사하는 타이밍을 조절함으로써, 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 더 원활하게 흡착되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과하기 이전에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 퍼지단계(S40)는 니오븀(Nb)이 상기 절연층 상에 흡착되기 이전에 퍼지시킴으로써, 상기 절연층 상에 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀(Nb)이 상기 전극층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과한 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사할 수 있다. 따라서, 상기 퍼지단계(S40)는 퍼지가스를 분사하는 타이밍 조절을 통해, 상기 절연층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되지 못하도록 함과 동시에 상기 전극층 상에는 니오븀(Nb)이 흡착되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 전극층 상에만 니오븀(Nb)이 증착된 기판(S)의 품질을 더 향상시킬 수 있다.
상기 플라즈마 처리단계(S10), 상기 선택적 흡착단계(S20), 및 상기 선택적 증착단계(S30) 중에서 적어도 하나의 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제1퍼지단계(S41)를 포함할 수 있다. 상기 제1퍼지단계(S41)가 수행된 이후에, 상기 선택적 증착단계(S30)가 수행될 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 상기 선택적 증착단계(S30)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제2퍼지단계(S42)를 포함할 수 있다. 상기 제2퍼지단계(S42)가 수행된 이후에, 상기 플라즈마 처리단계(S10)에서부터 재수행될 수 있다. 상기 퍼지단계(S40)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행된 이후에 상기 기판(S)에 퍼지가스를 분사하는 제3퍼지단계(S43)를 포함할 수 있다. 상기 제3퍼지단계(S43)가 수행된 이후에, 상기 선택적 흡착단계(S20)가 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리방법은 상기 제1퍼지단계(S41), 상기 제2퍼지단계(S42), 및 상기 제3퍼지단계(S43) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 표면처리단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 표면처리단계(S50)는 상기 기판(S)에 대한 표면처리를 수행하는 것이다. 상기 표면처리단계(S50)는 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행되기 이전에 수행될 수 있다. 상기 표면처리단계(S50)는 OEC를 통해 상기 기판(S)에 대한 표면처리를 수행함으로써, 상기 절연층과 상기 전극층 중에서 적어도 하나로부터 불순물을 제거할 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리단계(S50)는 상기 기판처리시스템이 갖는 기판처리장치(1)들 중에서 OEC를 이용하여 표면처리를 수행하는 기판처리장치(1)에 의해 수행될 수 있다.
상기 표면처리단계(S50)가 수행된 이후에 상기 플라즈마 처리단계(S10)가 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판처리방법은 OEC를 통한 표면처리와 ICP를 이용한 In-cycle Plasma Teatment를 통해 상기 전극층과 상기 절연층에 대한 고유전율 물질의 선택비를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리단계(S50)와 상기 플라즈마 처리단계(S10)는 선택비 형성단계로 구현될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 기판처리장치 2 : 챔버
3 : 기판지지부 4 : 분사부
4a : 제1가스유로 4b : 제2가스유로
40 : 가스저장부 41 : 제1플레이트
411 : 제1가스홀 412 : 제2가스홀
413 : 돌출부재 42 : 제2플레이트
421 : 개구 422 : 제1개구
423 : 제2개구 43 : 버퍼공간
100 : 처리공간 S : 기판

Claims (10)

  1. 절연층과 전극층이 형성된 기판에 대한 처리방법으로,
    불소(F)가 포함된 처리가스를 이용하여 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하는 플라즈마 처리단계;
    상기 플라즈마 처리단계가 수행된 기판에 고유전율(High-K) 물질이 포함된 소스가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율 물질을 흡착시키는 선택적 흡착단계; 및
    상기 선택적 흡착단계가 수행된 기판에 반응가스를 분사하여 상기 전극층 상에만 고유전율층을 증착시키는 선택적 증착단계를 포함하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는 질화규소(SiN)를 이용하여 제조된 상기 절연층과 질화티탄(TiN)을 이용하여 제조된 전극층이 형성된 상기 기판에 대해 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는 육불화황(SF6)이 포함된 처리가스로 상기 기판에 대한 플라즈마처리를 수행하여 고유전율 물질의 흡착을 차단하는 차단층을 상기 절연층 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀 몬옥사이드(NbO)가 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계는 니오븀이 상기 전극층 상에 흡착되는 제1흡착시간보다 길면서 니오븀이 상기 절연층 상에 흡착되는 제2흡착시간보다 짧은 분사시간동안 니오븀 산화물이 포함된 소스가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 흡착단계가 수행된 상기 기판에 퍼지가스를 분사하는 퍼지단계를 포함하고,
    상기 퍼지단계는 상기 선택적 흡착단계를 통해 니오븀 산화물이 포함된 소스가스가 분사된 시점으로부터 니오븀이 상기 절연층 상에 흡착되는 흡착시간을 경과하기 이전에 상기 기판에 퍼지가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 증착단계는 오존(O3)이 포함된 반응가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제1항에 있어서,
    기판에 퍼지가스를 분사하는 퍼지단계를 포함하고,
    상기 퍼지단계는 상기 플라즈마 처리단계, 상기 선택적 흡착단계, 및 상기 선택적 증착단계 중에서 적어도 하나의 단계가 수행된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계가 수행되기 이전에, 상기 기판에 대한 표면처리를 수행하는 표면처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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