KR20230173487A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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김광열
김윤상
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Abstract

본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 공정챔버; 및 상기 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 레이저조사부;를 포함한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판을 처리하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조 공정 중 에칭 공정은 원하는 구조를 만들기 위해 표적 물질을 선택적으로 제거하는 공정이다.
원자층 식각(Atomic Layer Etching, ALE)은 표적 물질을 목표하는 양(두께)만큼 제거하기 위해 연구되어졌다. 이러한 원자층 식각공정은 표적 물질의 표면을 개질하는 단계 및 개질된 표면을 제거하는 단계를 설정된 사이클 반복하는 공정이다. 나아가 원자층 식각공정은 목표 물질을 제거하는데 원자 수준의 제어가 가능하므로, 점점 더 미세화되는 반도체 장치의 제조공정에서 활발히 응용되고 있다.
한편 원자층 식각공정은 기판을 고온으로 가열한 상태를 유지하면서 개질단계 및 제거단계를 수행하는데, 기판을 고온으로 가열하는 데에 상당한 시간이 드는 한계점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1702869호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기판이 플라즈마 처리되는 적정온도에 이르도록 기판을 빠른 시간 내에 가열하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 공정챔버; 및 상기 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 레이저조사부;를 포함한다.
상기 레이저조사부는 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어될 수 있다.
상기 레이저조사부는 다른 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어될 수 있다.
상기 레이저조사부는, 상기 기판에 CW(continuous wave)레이저를 조사하여 기판을 프리히팅하는 제1 조사유닛; 및 상기 기판에 펄스레이저를 조사하는 제2 조사유닛;을 포함할 수 있다.
상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 일례로서 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어될 수 있다.
상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 다른 일례로서 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어될 수 있다.
상기 제1 조사유닛은 레이저 다이오드 또는 파이버(Fiber)레이저 발진기이고, 상기 제2 조사유닛은 그린레이저 발진기일 수 있다.
상기 레이저조사부는 상기 공정챔버의 외부에 배치되고, 상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 투명창을 포함할 수 있다.
상기 레이저조사부는 일례로서 상기 공정챔버의 상측과 하측에 각각 배치되어 상기 레이저를 상기 기판의 상면과 하면에 조사하며, 상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 상부와 하부 각각이 투명창으로 이루어지고, 상기 공정챔버 하부의 상기 투명창과 상기 기판 사이에 배치된 상기 기판지지부는, 상기 투명창을 통과한 상기 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어질 수 있다.
본 발명은 상기 공정챔버에 설치되며 상기 처리공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생유닛;을 더 포함하며, 상기 플라즈마 발생유닛은, 상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 공정챔버로 처리가스를 공급하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 가스공급부; 및 상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 기판을 지지하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 기판지지부;를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 공정챔버로 처리가스를 공급하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 가스공급부; 상기 공정챔버 또는 상기 가스공급부의 일측부에 형성된 가스배출부; 상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 기판을 지지하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 기판지지부; 및 상기 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 레이저조사부;를 포함하는 기판처리장치가 제공될 수 있다.
여기에서, 상기 레이저조사부는 상기 공정챔버의 상측에 배치되어 상기 레이저를 상기 기판의 상면에 조사하며, 상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 상부가 투명창으로 이루어지고, 상기 투명창과 상기 기판 사이에 배치된 상기 가스공급부는, 상기 투명창을 통과한 상기 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 기판가열단계; 및 상기 기판을 플라즈마 처리하는 기판처리단계;를 포함하는 기판처리방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 기판을 가열하도록 구성됨으로써, 플라즈마 처리공정의 적정온도로 기판의 전면적을 빠른 시간 내에 높일 수 있는 효과를 가진다.
도 1 및 도 2는 펄스레이저 조사에 의한 기판의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개 레이저에 대한 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개 레이저에 의해 가열되는 기판의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
식각 공정은 기판에서 노광으로 그려진 회로 패턴이나 증착으로 얹어진 박막을 깎아내는 공정이다. 그런데 기판의 회로 패턴이 미세해지면서 이와 대응되게 정밀한 식각이 필요함에 따라 원자층 식각(Atomic Layer Etching; ALE) 공정이 활용되고 있다.
원자층 식각(Atomic Layer Etching; ALE)공정은 기판의 식각이 원자층 단위로 진행되는 공정이다. 이러한 원자층 식각공정에서는 식각율을 높이기 위해 기판을 고온으로 가열한 상태에서 개질단계 및 제거단계를 수행하여 공정을 진행한다. 개질단계는 소스가스가 실리콘 재질의 기판 표면에 흡착되어 반응함으로써 표면의 특성이 변화하는 단계이다. 제거단계는 이온상태의 비활성가스(플라즈마 이온)이 기판 표면에 물리적 충격을 가해 표면 원자층이 제거되는 단계이다.
도 1 및 도 2는 펄스레이저 조사에 의한 기판의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
원자층 식각(ALE) 중에서 열 원자층 식각(Thermal ALE)과 PE ALE(Plasma-Enhanced ALE)가 있다. 열 원자층 식각(Thermal ALE)은 공정챔버 내부의 열을 이용해서 소스가스와 기판 표면원자의 반응을 유도하는 열흡착 방식으로 진행된다.
이러한 열 원자층 식각공정은 기판을 가열하기 위해 펄스레이저(Pulsed Laser)를 급속열원(Rapid Thermal Source)으로 사용한다. 이와 같이 열 원자층 식각공정에서 급속열원을 사용함으로써 공정시간을 단축하고 기기 데미지(Device Damage)를 최소화할 수 있다.
그런데, 기존의 순환공정(Cyclic Process)에 적당한 약 500nm 파장의 펄스 레이저는 펄스폭이 짧음에 따라 기판을 높은 처리온도까지 빠르게 가열할 수 없다. 구체적으로 펄스레이저는 레이저발진기로부터 조사 시 펄스폭이 매우 짧아서 기판에 반복하여 출사한다. 이러한 펄스레이저는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 펄스 조사(짧은 펄스폭으로 조사)된 후 다음 펄스 조사될 때까지 그 사이의 시간간격이 있다. 이로 인하여 펄스레이저의 조사가 이루어지지 않는 그 시간간격 동안 기판의 냉각(Cooling)이 발생하여, 빠른 시간 내에 즉 일정 시간의 밀리초(~ms), 마이크로초(~us) 내에 기판을 적정온도까지 가열할 수 없다.
한편 이를 개선하기 위해, 펄스레이저의 펄스 조사와 다음 펄스 조사 때까지의 사이에, 다른 펄스레이저 소스(펄스레이저 발진기)에서 펄스레이저를 Pulse 조사함으로써 연속적으로 펄스레이저를 Pulse 조사하는 방법이 제안되었다. 그러나 이러한 방법도 펄스레이저의 Pulse 에너지가 매우 높지(~1000J) 않으면, 순환공정(Cyclic Process)에 적합한 빠른 시간 내에, 공정 적정온도인 400℃ 이상으로 기판을 빠르게 승온하기는 어려운 한계점이 있다. 즉 두 개 이상의 펄스레이저 소스에서 펄스레이저를 연속적으로 조사하더라도, 레이저의 종류가 모두 펄스폭이 길지 않고 짧은 펄스레이저이기 때문에 기판에 대한 빠른 승온을 구현할 수 없다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
본 발명은 상술된 한계점을 극복하기 위해, 기판(S)이 처리되는 온도에 이르도록, 기판(S)에 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 조사하도록 구성된다.
구체적으로 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 공정챔버(100)와, 레이저조사부(200)를 포함한다.
상기 공정챔버(100)는 기판(S)이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 챔버이다. 대표적인 일례로서 공정챔버(100)는 기판(S)이 플라즈마 식각되는 플라즈마 식각공정에서 활용될 수 있다. 나아가 공정챔버(100)는 본 발명에 의해 한정되지 않고 플라즈마 증착공정과 같이 기판(S)의 고온 상태를 필요로 하면서 아울러 플라즈마 처리가 포함된 공정에서 활용될 수 있다. 구체적으로 공정챔버(100))는 CCP(Capacitively Coupled Plasma)챔버에서 활용될 수 있으며, 이러한 CCP(Capacitively Coupled Plasma)챔버는 열 원자층 식각(Thermal ALE)에 적용될 수 있다.
이러한 공정챔버(100)는 레이저조사부(200)로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 투명창(100a)을 포함할 수 있다. 레이저조사부(200)가 공정챔버(100)의 외부에 배치되면, 레이저조사부(200)로부터 조사되는 레이저가 공정챔버(100)를 투과하도록 공정챔버(100)의 일부가 투명창(100a)으로 대신될 수 있다.
상기 레이저조사부(200)는 기판지지부(400)에 안착된 기판(S)에 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 조사하여 기판(S)을 가열한다. 일례로서 레이저조사부(200)는 제1 조사유닛(210)과 제2 조사유닛(220)을 포함할 수 있다.
제1 조사유닛(210)은 기판(S)에 CW(continuous wave)레이저를 조사한다. CW레이저는 레이저가 연속적으로 출사되는 연속파 레이저이다. 즉 CW레이저는 펄스레이저와 서로 다른 펄스폭을 가지는데, 구체적으로 제1 조사유닛(210)으로부터 출사되는 펄스폭이 펄스레이저보다 상대적으로 긴 레이저이다.
제2 조사유닛(220)은 기판(S)에 펄스레이저를 조사한다. 펄스레이저는 펄스의 폭이 극단적으로 짧은 레이저로서 펄스폭이 매우 짧은 초단광 레이저이다. 즉 펄스레이저는 CW레이저와 서로 다른 펄스폭을 가지는데, 구체적으로 제2 조사유닛(220)으로부터 출사되는 펄스폭이 CW레이저보다 상대적으로 짧은 레이저이다.
도 4는 본 발명에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개 레이저에 대한 에너지를 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 제1 조사유닛(210)은 CW레이저를 조사하는 레이저 다이오드 또는 파이버(Fiber)레이저 발진기가 활용될 수 있다. 제2 조사유닛(220)은 펄스레이저를 조사하는 그린레이저 발진기가 활용될 수 있다.
도면을 참조하면, 제1 조사유닛(210)은 비교적 적은 비용으로 최대의 펄스에너지를 얻을 수 있는 약 808nm~980nm 파장의 레이저를 조사하는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)가 활용될 수 있다. 또는 제1 조사유닛(210)은 약 1070nm 파장의 레이저를 조사하는 파이버레이저 발진기가 활용될 수 있다.
그리고 제2 조사유닛(220)은 약 500nm 파장의 레이저를 조사하는 그린레이저 발진기가 활용될 수 있다.
도 5는 본 발명에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개 레이저에 의해 가열되는 기판의 온도를 나타낸 그래프이다.
도면을 참조하면, 제1 조사유닛(210)의 CW레이저는 기판(S)을 공정 적정온도인 400℃ 이상의 상태에 도달하기 위해 예열하는, 즉 프리히팅(Pre-heating) 하는 역할을 수행한다. 또한 제2 조사유닛(220)의 펄스레이저는 제1 조사유닛(210)의 CW레이저에 의해 프리히팅되고 있거나 프리히팅된 기판(S)의 온도를 피크 온도(400℃ 이상)로 높이는 역할을 수행한다. 이로 인하여 펄스레이저만을 사용한 기존보다도, 도면에 도시된 바와 같이 매우 빠른 시간 내에(~ms) 400℃ 이상으로 기판(S)의 전면적 히팅을 할 수 있다.
여기에서 레이저조사부(200)는 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어될 수 있다. 구체적으로 제1 조사유닛(210)과 제2 조사유닛(220)은 CW레이저와 펄스레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어될 수 있다.
그리고 레이저조사부(200)는 다른 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어될 수 있다. 구체적으로 제1 조사유닛(210)과 제2 조사유닛(220)은 CW레이저와 펄스레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 실시예에 따른 기판처리장치는 상술된 제1 실시예에 따른 기판처리장치와 비교하여, 레이저조사부(200)가 추가로 공정챔버(100)의 하측에 배치될 수 있다.
구체적으로, 레이저조사부(200)는 공정챔버(100)의 상측과 하측에 각각 배치될 수 있다. 공정챔버(100)의 상측에 배치된 레이저조사부(200)는 기판(S)의 상면에 레이저를 조사한다. 공정챔버(100)의 하측에 배치된 레이저조사부(200)는 기판(S)의 하면에 레이저를 조사한다. 이에 따라 기판(S)의 온도를 더욱 빠른 시간에 공정 적정온도까지 올릴 수 있다.
공정챔버(100)는 레이저조사부(200)로부터 조사되는 레이저가 통과되도록 상부와 하부 각각이 투명창(100a)으로 이루어질 수 있다. 즉 공정챔버(100)의 상부에 하나의 투명창(100a)이 형성되어, 공정챔버(100) 상측에 배치된 레이저조사부(200)의 레이저가 투명창(100a)을 통해 기판(S)의 상면에 조사된다. 그리고 공정챔버(100)의 하부에 또 하나의 투명창(100a)이 형성되어, 공정챔버(100) 하측에 배치된 레이저조사부(200)의 레이저가 투명창(100a)을 통해 기판(S)의 하면에 조사된다
이때 공정챔버(100) 하부의 투명창(100a)과 기판(S) 사이에 배치된 기판지지부(400)는, 투명창(100a)을 통과한 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어질 수 있다.
한편, 레이저조사부(200)는 기판(S)에 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 조사하여 기판(S)을 가열한다. 이러한 레이저조사부(200)는 일례로서 제1 조사유닛(210)과 제2 조사유닛(220)을 포함할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 상술된 제1 실시예에서 하였기에 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 제3 실시예에 따른 기판처리장치는 열 원자층 식각(Thermal ALE)에 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 공정챔버(100), 가스공급부(300), 가스배출부, 기판지지부(400) 및 레이저조사부(200)를 포함한다.
상기 공정챔버(100)는 기판(S)이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 챔버이다. 일례로서 공정챔버(100)는 CCP(Capacitively Coupled Plasma)챔버에서 활용될 수 있다. 이러한 CCP(Capacitively Coupled Plasma)챔버는 열 원자층 식각(Thermal ALE)에 적용될 수 있다.
가스공급부(300)는 공정챔버(100) 내에 배치되며, 공정챔버(100)로 처리가스를 공급한다. 일례로서 가스공급부(300)는 원자층 식각을 위해 공정챔버(100)로 소스가스(전구체), 식각가스 및 퍼지가스를 공급할 수 있다. 가스배출부는 비록 도면에 도시되지는 않았지만 가스공급부(300)에 의해 공급된 처리가스를 배출하기 위해 공정챔버(100) 또는 가스공급부(300)의 일측부에 형성될 수 있다.
상기 기판지지부(400)는 공정챔버(100) 내에 배치되며 기판(S)을 지지한다.
본 발명의 플라즈마 발생유닛은 상술된 가스공급부(300)와 기판지지부(400)를 포함한다. 가스공급부(300)와 기판지지부(400) 각각은 플라즈마 생성용 전극으로서 기능할 수 있다. 즉 가스공급부(300)와 기판지지부(400)는 공정챔버(100)의 내부에 공급된 처리가스를 플라즈마 상태로 만들기 위해 전극으로 활용된다. 기판지지부(400)에 연결된 전원선(L)에는 RF전원(V)이 설치될 수 있다. 나아가 RF전원(V) 측 전극인 기판지지부(400) 측으로 직류 자기 바이어스(Self DC Bias)를 형성시키도록, 전원선(L)에는 RF전원(V)의 위에 커패시터(미도시)가 설치될 수도 있다. 커패시터, 즉 블락킹 커패시터(Blocking Capacitor)가 지나가는 전자를 포획(축적)하여 음전압이 되도록 함에 따라, 플라즈마의 양이온을 기판(S)에 가속시켜 식각율을 향상시킨다.
그리고, 레이저조사부(200)는 기판(S)이 처리되는 온도에 이르도록, 기판(S)에 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 조사하여 기판(S)을 가열한다. 이러한 레이저조사부(200)는 일례로서 제1 조사유닛(210)과 제2 조사유닛(220)을 포함할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 상술된 제1 실시예에서 하였기에 생략하기로 한다.
한편, 레이저조사부(200)는 공정챔버(100)의 상측에 배치되어 레이저를 기판(S)의 상면에 조사하며, 공정챔버(100)는 레이저조사부(200)로부터 조사되는 레이저가 통과되도록 상부가 투명창(100a)으로 이루어질 수 있다.
아울러, 공정챔버(100) 상부의 투명창(100a)과 기판(S) 사이에 배치된 가스공급부(300)는, 투명창(100a)을 통과한 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 기판처리방법은 기판가열단계(S100)와 기판처리단계(S200)를 포함한다.
상기 기판가열단계(S100)는 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 기판을 가열하는 단계이다.
일례로서 기판가열단계(S100)는 제1 조사단계(S110)와 제2 조사단계(S120)를 포함할 수 있다. 제1 조사단계(S110)는 기판에 CW(Continuous Wave)레이저를 조사하여 기판을 프리히팅하는 단계이다. 제2 조사단계(S120)는 기판에 펄스레이저를 조사하는 단계이다.
CW레이저는 레이저가 연속적으로 출사되는 연속파 레이저이고, 펄스레이저는 펄스의 폭이 극단적으로 짧은 레이저로서 펄스폭이 매우 짧은 초단광 레이저이다. CW레이저는 기판을 플라즈마 처리공정 적정온도인 400℃ 이상의 상태에 도달하기 위해 예열하는, 즉 프리히팅(Pre-heating) 하는 역할을 수행한다. 펄스레이저는 제1 조사유닛의 CW레이저에 의해 프리히팅되고 있거나 프리히팅된 기판의 온도를 피크 온도(400℃ 이상)로 높이는 역할을 수행한다. 이로 인하여 펄스레이저만을 사용하여 기판을 가열하는 기존보다도, 매우 빠른 시간 내에(~ms) 400℃ 이상으로 기판의 전면적 히팅을 할 수 있다.
이러한 기판가열단계(S100)에서 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 일정 시간 겹쳐서 조사할 수 있다. 기판가열단계(S100)에서 다른 일례로서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 레이저를 순차적으로 조사할 수 있다.
다음으로 기판처리단계(S200)가 진행된다. 기판처리단계(S200)는 기판을 플라즈마 처리하는 단계이다. 대표적인 일례로서 기판처리단계(S200)는 기판을 플라즈마 식각하는 단계이다. 나아가 기판처리단계(S200)는 본 발명에 의해 한정되지 않고 플라즈마 증착과 같이 기판(S)의 고온 상태를 필요로 하면서 플라즈마 처리가 포함된 공정을 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 공정챔버 100a : 투명창
200 : 레이저조사부 210 : 제1 조사유닛
220 : 제2 조사유닛 300 : 가스공급부
400 : 기판지지부 S : 기판
L : 전원선 V : RF전원
S100 : 기판가열단계 S110 : 제1 조사단계
S120 : 제2 조사단계 S200 : 기판처리단계

Claims (20)

  1. 기판이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 공정챔버; 및
    상기 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 레이저조사부;
    를 포함하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저조사부는 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저조사부는 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저조사부는,
    상기 기판에 CW(continuous wave)레이저를 조사하여 상기 기판을 프리히팅하는 제1 조사유닛; 및
    상기 기판에 펄스레이저를 조사하는 제2 조사유닛;
    을 포함하는 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛은 레이저 다이오드 또는 파이버(Fiber)레이저 발진기이고, 상기 제2 조사유닛은 그린레이저 발진기인 기판처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이저조사부는 상기 공정챔버의 외부에 배치되고, 상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 투명창을 포함하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저조사부는 상기 공정챔버의 상측과 하측에 각각 배치되어 상기 레이저를 상기 기판의 상면과 하면에 조사하며,
    상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 상부와 하부 각각이 상기 투명창으로 이루어지고,
    상기 공정챔버 하부의 상기 투명창과 상기 기판 사이에 배치된 기판지지부는, 상기 투명창을 통과한 상기 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어진 기판처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공정챔버에 설치되며 상기 처리공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생유닛;을 더 포함하며,
    상기 플라즈마 발생유닛은,
    상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 공정챔버로 처리가스를 공급하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 가스공급부; 및
    상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 기판을 지지하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 기판지지부;
    를 포함하는 기판처리장치.
  11. 기판이 플라즈마 처리되는 처리공간을 갖는 공정챔버;
    상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 공정챔버로 처리가스를 공급하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 가스공급부;
    상기 공정챔버 또는 상기 가스공급부의 일측부에 형성된 가스배출부;
    상기 공정챔버 내에 배치되며 상기 기판을 지지하며, 플라즈마 생성용 전극으로서 기능하는 기판지지부; 및
    상기 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 레이저조사부;
    를 포함하는 기판처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저조사부는,
    상기 기판에 CW(continuous wave)레이저를 조사하여 상기 기판을 프리히팅하는 제1 조사유닛; 및
    상기 기판에 펄스레이저를 조사하는 제2 조사유닛;
    을 포함하는 기판처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 일정 시간 겹쳐서 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛과 상기 제2 조사유닛은, 상기 CW레이저와 상기 펄스레이저가 순차적으로 조사되도록 작동제어되는 기판처리장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 조사유닛은 레이저 다이오드 또는 파이버(Fiber)레이저 발진기이고, 상기 제2 조사유닛은 그린레이저 발진기인 기판처리장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 레이저조사부는 상기 공정챔버의 상측에 배치되어 상기 레이저를 상기 기판의 상면에 조사하며,
    상기 공정챔버는 상기 레이저조사부로부터 조사되는 상기 레이저가 통과되도록 상부가 투명창으로 이루어지고,
    상기 투명창과 상기 기판 사이에 배치된 상기 가스공급부는, 상기 투명창을 통과한 상기 레이저가 통과되도록 투명재질로 이루어진 기판처리장치.
  17. 기판이 플라즈마 처리되는 온도에 이르도록, 상기 기판에 서로 다른 펄스폭을 갖는 복수 개의 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 기판가열단계; 및
    상기 기판을 플라즈마 처리하는 기판처리단계;
    를 포함하는 기판처리방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판가열단계에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저를 일정 시간 겹쳐서 조사하는 기판처리방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기판가열단계에서 서로 다른 펄스폭의 복수 개의 상기 레이저를 순차적으로 조사하는 기판처리방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기판가열단계는,
    상기 기판에 CW(Continuous Wave)레이저를 조사하여 상기 기판을 프리히팅하는 제1 조사단계; 및
    상기 기판에 펄스레이저를 조사하는 제2 조사단계;
    를 포함하는 기판처리방법.
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