KR20240082587A - 기판처리장치 및 박막형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관통홀이 형성된 기판을 서셉터에 안착하는 안착단계; 상기 기판을 향해 루테늄(Ru)을 포함하는 소스가스를 분사하여 상기 관통홀의 내부, 상기 기판의 상부, 및 상기 기판의 하부에 루테늄을 포함하는 소스물질을 흡착시키는 흡착단계; 및 상기 기판을 향해 산소(O2)를 포함하는 리액턴트가스를 분사하여 금속박막을 형성하는 증착단계를 포함하고, 상기 흡착단계와 상기 증착단계는 상기 기판이 상기 서셉터가 갖는 서셉터본체로부터 이격된 상태에서 수행되는 박막형성방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.

Description

기판처리장치 및 박막형성방법{Substrate Processing Apparatus and Method for Forming Thin Film}
본 발명은 증착공정 등과 같은 기판에 대한 처리공정을 수행하는 기판처리장치 및 박막형성방법에 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, 기판 상에 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 처리공정은 기판처리장치에 의해 이루어질 수 있다.
최근에는 기판의 상부만이 아니라 기판의 하부에도 박막을 형성하고, 기판의 상부에 형성된 박막과 기판의 하부에 형성된 박막을 비아홀(Via Hall)을 통해 연결함으로써, 고집적화, 소형화, 박형화 등을 실현하는 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 기판처리장치는 기판의 하부가 서셉터에 접촉된 상태에서 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 수행하므로, 고집적화, 소형화, 박형화 등을 실현하기 위해 상기 기판의 하부에 박막을 형성하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 기판이 서셉터에 안착된 상태에서 기판의 상부와 기판의 하부에 박막을 형성할 수 있는 기판처리장치 및 박막형성방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 박막형성방법은 관통홀이 형성된 기판을 서셉터에 안착하는 안착단계; 상기 기판을 향해 루테늄(Ru)을 포함하는 소스가스를 분사하여 상기 관통홀의 내부, 상기 기판의 상부, 및 상기 기판의 하부에 루테늄을 포함하는 소스물질을 흡착시키는 흡착단계; 및 상기 기판을 향해 산소(O2)를 포함하는 리액턴트가스를 분사하여 금속박막을 형성하는 증착단계를 포함할 수 있다. 상기 흡착단계와 상기 증착단계는 상기 기판이 상기 서셉터가 갖는 서셉터본체로부터 이격된 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는 챔버; 상기 챔버의 내부에 배치되고, 관통홀이 형성된 기판을 지지하기 위한 서셉터; 및 상기 기판을 향해 루테늄(Ru)을 포함하는 소스가스와 산소(O2)를 포함하는 리액턴트가스를 분사하여 상기 관통홀의 내부, 상기 기판의 상부, 및 상기 기판의 하부에 금속박막을 형성하는 분사부를 포함할 수 있다. 상기 분사부는 상기 기판이 상기 서셉터가 갖는 서셉터본체로부터 이격된 상태에서 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 순차적으로 또는 동시에 분사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 기판과 서셉터본체 사이 및 기판에 형성된 관통홀을 이용하여 관통홀의 내부, 기판의 하부, 및 기판의 상부에 상기 박막을 형성할 수 있도록 구현된다. 이에 따라, 본 발명은 비아홀 등과 같이 기판의 상부와 상기 기판의 하부를 연결하는 박막을 형성하는 처리공정의 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 처리공정이 수행된 기판에 대한 고집적화, 소형화, 박형화 등을 실현하는데 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치의 개략적인 구성도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치에 있어서 분사부의 개략적인 측단면도
도 4는 본 발명에 따른 기판처리장치에 있어서 기판이 지지된 모습을 나타낸 개략적인 측단면도
도 5는 본 발명에 따른 기판처리장치와 박막형성방법을 통해 기판에 박막이 형성된 모습을 나타낸 개략적인 측단면도
도 6은 본 발명에 따른 박막형성방법의 개략적인 순서도
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 기판(200)에 대한 처리공정을 수행하는 것이다. 상기 기판(200)은 실리콘기판, 유리기판, 메탈기판 등일 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)에 박막을 증착하는 증착공정 등을 수행할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 기판처리장치(1)는 챔버(2), 서셉터(3), 및 분사부(4)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(2)는 처리공간(100)을 제공하는 것이다. 상기 처리공간(100)에서는 상기 기판(200)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 서셉터(3)와 상기 분사부(4)가 배치될 수 있다.
상기 서셉터(3)는 상기 기판(200)을 지지하는 것이다. 상기 서셉터(3)는 하나의 기판(200)을 지지할 수도 있고, 복수개의 기판(200)을 지지할 수도 있다. 상기 서셉터(3)에 복수개의 기판(200)이 지지된 경우, 한번에 복수개의 기판(200)에 대한 처리공정이 이루어질 수 있다. 상기 서셉터(3)는 상기 챔버(2)에 결합될 수 있다. 상기 서셉터(3)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 서셉터(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 서셉터(3)를 향해 분사할 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 챔버(2)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 서셉터(3)에 대향되게 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)는 상기 서셉터(3)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 분사부(4)와 상기 서셉터(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, 가스블록 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 상이한 가스일 수 있다. 예컨대, 상기 제1가스가 소스가스(Source Gas)인 경우, 상기 제2가스는 리액턴트가스(Reactant Gas)일 수 있다. 상기 제2가스유로(4b)는 일측이 배관, 호스, 가스블록 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 상이한 부분을 향해 가스를 분사할 수 있다.
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.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)에 형성된 관통홀(210)을 이용하여 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 박막(300)을 형성하도록 구현될 수 있다. 상기 관통홀(210)은 상기 기판(200)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 기판(200)에는 상기 관통홀(210)이 복수개 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 관통홀(210)들은 서로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 기판처리장치(1)가 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 박막(300)에 상기 박막(300)을 형성하도록 구현된 경우, 상기 분사부(4)와 상기 서셉터(3)는 다음과 같이 구현될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 관통홀(210)이 형성된 상기 기판(200)을 향해 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 분사하여 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 박막(300)을 형성할 수 있다. 상기 박막(300)은 금속을 이용하여 형성된 금속박막으로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 분사부(4)는 루테늄(Ru)을 포함하는 상기 소스가스와 산소(O2)를 포함하는 상기 리액턴트가스를 분사하여 상기 금속박막을 형성할 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 기판(200)이 상기 서셉터(3)가 갖는 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태에서 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스가스의 일부와 상기 리액턴트가스의 일부는, 상기 관통홀(210)을 통해 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)으로 공급되어서 상기 기판(200)의 하부(220)에 하부박막(310)으로 증착될 수 있다. 상기 소스가스의 일부와 상기 리액턴트가스의 일부는, 상기 기판(200)의 상부(230)로 공급되어서 상기 기판(200)의 상부(230)에 상부박막(320)으로 증착될 수 있다. 상기 소스가스의 일부와 상기 리액턴트가스의 일부는, 상기 관통홀(210)의 내부로 공급되어서 상기 관통홀(210)의 내부에 연결박막(330)으로 증착될 수 있다. 이 경우, 상기 연결박막(330)은 상기 관통홀(210)을 향하는 상기 기판(200)의 내벽(240)에 형성될 수 있다. 상기 연결박막(330), 상기 하부박막(310), 및 상기 상부박막(320)이 상기 박막(300)으로 구현될 수 있다. 상기 연결박막(330)은 상기 하부박막(310)과 상기 상부박막(320) 각각에 연결될 수 있다.
상기 분사부(4)는 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 순차적으로 또는 동시에 분사할 수 있다. 상기 분사부(4)가 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 순차적으로 분사하는 경우, 상기 하부박막(310), 상기 상부박막(320), 및 상기 연결박막(330)을 포함하는 상기 박막(300)은 원자층증착(ALD, Atomic Layer Deposition) 방식으로 형성될 수 있다. 상기 분사부(4)가 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 동시에 분사하는 경우, 상기 하부박막(310), 상기 상부박막(320), 및 상기 연결박막(330)을 포함하는 상기 박막(300)은 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 방식으로 형성될 수 있다.
상기 서셉터(3)는 상기 서셉터본체(31)를 포함할 수 있다. 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태에서, 상기 분사부(4)는 상기 기판(200)을 향해 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 분사할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30) 및 상기 관통홀(210)을 이용하여 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 박막(300)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 비아홀(Via Hall) 등과 같이 상기 기판(200)의 상부(230)와 상기 기판(200)의 하부(220)를 연결하는 박막(300)을 형성하는 처리공정의 용이성을 향상시킬 수 있으므로, 고집적화, 소형화, 박형화 등을 실현하는데 기여할 수 있다. 상기 서셉터본체(31)는 지지대에 결합되고, 상기 지지대를 통해 상기 챔버(2)에 지지될 수 있다.
상기 서셉터본체(31)와 상기 기판(200)이 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리(D1)로 이격된 상태에서, 상기 분사부(4)는 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 분사할 수 있다. 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 1 mm 미만의 거리(D1)로 이격된 경우, 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)이 너무 좁아서 상기 기판(200)의 하부(220)에 상기 하부박막(310)이 형성되기 어렵다. 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 10 mm 초과의 거리(D1)로 이격된 경우, 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)이 너무 넓어서 상기 기판(200)의 하부(220)에 대한 상기 하부박막(310)의 증착율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31)가 서로 이격된 거리로 인해, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)의 전체적인 크기가 과다하게 증가할 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격된 상태에서 상기 처리공정이 이루어지도록 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)을 통해 상기 하부박막(310)의 증착율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 크기가 과다하게 증가하는 것을 방지할 수 있다. 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리(D1)는 상기 기판(200)의 하면(下面)과 상기 서셉터본체(31)의 상면(上面)이 서로 이격된 거리로, 직선의 최단거리를 의미할 수 있다.
상기 서셉터(3)는 자력(磁力)을 이용하여 상기 기판(200)을 상기 서셉터본체(31)로부터 이격시킬 수 있다. 상기 서셉터(3)는 기체 분사를 이용하여 상기 기판(200)을 상기 서셉터본체(31)로부터 이격시킬 수도 있다. 상기 서셉터(3)는 기구물을 이용하여 상기 기판(200)을 상기 서셉터본체(31)로부터 이격시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 서셉터(3)는 프레임(32)을 포함할 수 있다.
상기 프레임(32)은 상기 서셉터본체(31)에 결합될 수 있다. 상기 프레임(32)은 상기 서셉터본체(31)로부터 상측방향으로 돌출될 수 있다. 상기 프레임(32)에는 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격되도록 안착될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(200)은 상기 프레임(32)에 안착됨으로써, 상기 서셉터본체(31)로부터 이격될 수 있다. 상기 프레임(32)과 상기 서셉터본체(31)는 일체로 형성될 수도 있다. 상기 서셉터(3)는 상기 프레임(32)을 복수개 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 프레임(32)들은 서로 이격된 위치에서 상기 기판(200)이 서로 다른 부분을 지지할 수 있다. 상기 프레임(32)은 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격되도록 상기 기판(200)을 지지할 수 있다.
상기 프레임(32)에 상기 기판(200)이 안착되면, 상기 기판(200)은 상기 프레임(32)의 상면(321)으로부터 이격된 거리(D2)보다 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리(D1)가 더 긴 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 간의 거리(D1)는, 상기 기판(200)과 상기 프레임(32)의 상면(321) 간의 거리(D2)보다 더 길게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이에 충분한 크기의 이격공간(30)을 확보할 수 있으므로, 상기 하부박막(310)의 증착율을 더 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 하부박막(310)의 막질을 더 향상시킬 수 있다.
상기 프레임(32)은 지지면(322)을 포함할 수 있다. 상기 지지면(322)은 상기 기판(200)을 지지할 수 있다. 상기 지지면(322)은 상기 기판(200)에 직접 접촉됨으로써, 상기 기판(200)을 지지할 수 있다. 상기 지지면(322)은 상기 프레임(32)의 상면(321)으로부터 이격된 거리보다 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리가 더 긴 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 지지면(322)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리는, 상기 지지면(322)이 상기 프레임(32)의 상면(321)으로부터 이격된 거리보다 더 길게 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지면(322)은 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이에 충분한 크기의 이격공간(30)이 확보되도록 상기 기판(200)을 지지할 수 있다.
상기 프레임(32)은 지지홈(323)을 포함할 수 있다. 상기 지지홈(323)은 상기 프레임(32)의 상면(321) 일부에서 일정 깊이로 가공된 홈(Groove)으로 구현될 수 있다. 상기 지지홈(323)을 통해, 상기 프레임(32)에는 상기 지지면(322)이 형성될 수 있다. 상기 기판(200)은 상기 지지홈(323)에 삽입되어서 상기 지지면(322)에 지지될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 박막형성방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 박막형성방법은 상기 관통홀(210)이 형성된 기판(200)에 상기 박막(300)을 형성하는 것이다. 본 발명에 따른 박막형성방법은 상술한 본 발명에 따른 기판처리장치(1)를 이용항 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 박막형성방법은 안착단계(S100), 흡착단계(S200), 및 증착단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 안착단계(S100)는 상기 관통홀(210)이 형성된 기판(200)을 상기 서셉터(3)에 안착시키는 것이다. 상기 안착단계(S100)는 상기 기판(200)을 이송하기 위한 이송로봇(미도시)이 상기 기판(200)을 상기 서셉터(3)에 안착시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 흡착단계(S200)는 상기 기판(200)을 향해 소스가스를 분사하여 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 소스가스가 갖는 소스물질을 흡착시키는 것이다. 상기 흡착단계(S200)는 상기 분사부(4)가 상기 기판(200)을 향해 소스가스를 분사함으로써 이루어질 수 있다. 상기 흡착단계(S200)는 루테늄을 포함하는 소스가스를 분사하여 루테늄을 포함하는 소스물질을 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 흡착시킬 수도 있다.
상기 증착단계(S300)는 상기 기판(200)을 향해 리액턴트가스를 분사하여 상기 박막(300)을 증착하는 것이다. 상기 증착단계(S300)를 통해, 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 박막(300)이 증착될 수 있다. 이 경우, 상기 박막(300)은 상기 관통홀(210)의 내부에 형성된 연결박막(330), 상기 기판(200)의 하부(220)에 형성된 하부박막(310), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 형성된 상부박막(320)을 포함할 수 있다. 상기 증착단계(S300)는 상기 분사부(4)가 상기 기판(200)을 향해 리액턴트가스를 분사함으로써 이루어질 수 있다. 상기 흡착단계(S200)가 루테늄을 포함하는 소스가스를 분사하는 경우, 상기 증착단계(S300)는 산소를 포함하는 리액턴트가스를 분사함으로써 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에는 상기 박막(300)이 금속박막으로 형성될 수 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)는 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 박막형성방법은 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30) 및 상기 관통홀(210)을 이용하여 상기 관통홀(210)의 내부, 상기 기판(200)의 하부(220), 및 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 박막(300)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 박막형성방법은 비아홀 등과 같이 상기 기판(200)의 상부(230)와 상기 기판(200)의 하부(220)를 연결하는 박막(300)을 형성하는 처리공정의 용이성을 향상시킬 수 있으므로, 고집적화, 소형화, 박형화 등을 실현하는데 기여할 수 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)는 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격된 상태에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 박막형성방법은 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)을 통해 상기 하부박막(310)의 증착율을 높일 수 있고, 상기 하부박막(310)의 막질을 향상시킬 수 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)는 동시에 수행될 수 있다. 이 경우, 화학기상증착 방식으로 상기 박막(300)이 형성될 수 있다. 상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)는 순차적으로 수행될 수도 있다. 이 경우, 원자층증착 방식으로 상기 박막(300)이 형성될 수 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 순차적으로 수행되는 경우, 상기 흡착단계(S200)는 상기 소스가스의 일부를 상기 관통홀(210)의 내부로 공급하여 상기 관통홀(210)의 내부에 상기 소스물질을 흡착시키고, 상기 소스가스의 일부를 상기 관통홀(210)을 통해 상기 기판(200)의 하부(220)와 상기 서셉터본체(31) 사이의 이격공간(30)으로 공급하여 상기 기판(200)의 하부(220)에 상기 소스물질을 흡착시키며, 상기 소스가스의 일부를 상기 기판(200)의 상부(230)로 공급하여 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 소스물질을 흡착시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 순차적으로 수행되는 경우, 상기 증착단계(S300)는 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 관통홀(210)의 내부로 공급하여 상기 관통홀(210)의 내부에 상기 연결박막(330)을 증착시키고, 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 관통홀(210)을 통해 상기 이격공간(30)으로 공급하여 상기 기판(200)의 하부(220)에 상기 하부박막(310)을 증착시키며, 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 기판(200)의 상부(230)로 공급하여 상기 기판(200)의 상부(230)에 상기 상부박막(320)을 증착시킴으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 박막형성방법은 상기 흡착단계(S200)가 수행된 이후에 상기 증착단계(S300)가 수행되는 것을 순서로 하여 상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 반복적으로 수행됨으로써 상기 박막(300)을 형성할 수도 있다.
상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 수행될 때, 상기 기판(200)은 자력(磁力)에 의해 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태로 유지될 수 있다. 상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 수행될 때, 상기 기판(200)은 기체 분사에 의해 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태로 유지될 수 있다. 상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)가 수행될 때, 상기 기판(200)은 기구물을 이용한 지지력에 의해 서셉터본체(31)로부터 이격된 상태로 유지될 수 있다.
여기서, 상기 안착단계(S100)는 상기 기판(200)을 상기 프레임(32)에 안착시킴으로써 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 기판(200)은 상기 서셉터본체(31)로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격되도록 상기 프레임(32)에 안착될 수 있다. 상기 안착단계(S100)는 상기 기판(200)이 상기 프레임(32)의 상면(321)으로부터 이격된 거리(D2)보다 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리(D1)가 더 긴 위치에 배치되도록 상기 기판(200)을 상기 프레임(32)에 안착킴으로써 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 흡착단계(S200)와 상기 증착단계(S300)는 상기 기판(200)이 상기 프레임(32)의 상면(321)으로부터 이격된 거리(D2)보다 상기 기판(200)이 상기 서셉터본체(31)로부터 이격된 거리(D1)가 더 긴 위치에 배치된 상태에서 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 박막형성방법은 상기 기판(200)과 상기 서셉터본체(31) 사이에 충분한 크기의 이격공간(30)을 확보할 수 있으므로, 상기 하부박막(310)의 증착율을 더 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 하부박막(310)의 막질을 더 향상시킬 수 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 : 서셉터 30 : 이격공간
31 : 서셉터본체 32 : 프레임
321 : 프레임의 상면 322 : 지지면
323 : 지지홈 4 : 분사부
4a : 제1가스유로 4b : 제2가스유로
41 : 제1플레이트 411 : 제1가스홀
412 : 제2가스홀 413 : 돌출부재
42 : 제2플레이트 421 : 개구
422 : 제1개구 423 : 제2개구
43 : 버퍼공간 100 : 처리공간
200 : 기판 210 : 관통홀
220 : 기판의 하부 230 : 기판의 상부
240 : 기판의 내벽 300 : 박막
310 : 하부박막 320 : 상부박막
330 : 연결박막

Claims (8)

  1. 관통홀이 형성된 기판을 서셉터에 안착하는 안착단계;
    상기 기판을 향해 루테늄(Ru)을 포함하는 소스가스를 분사하여 상기 관통홀의 내부, 상기 기판의 상부, 및 상기 기판의 하부에 루테늄을 포함하는 소스물질을 흡착시키는 흡착단계; 및
    상기 기판을 향해 산소(O2)를 포함하는 리액턴트가스를 분사하여 금속박막을 형성하는 증착단계를 포함하고,
    상기 흡착단계와 상기 증착단계는 상기 기판이 상기 서셉터가 갖는 서셉터본체로부터 이격된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착단계와 상기 증착단계는 상기 기판이 상기 서셉터본체로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착단계는 상기 소스가스의 일부를 상기 관통홀의 내부로 공급하여 상기 관통홀의 내부에 상기 소스물질을 흡착시키고, 상기 소스가스의 일부를 상기 관통홀을 통해 상기 기판의 하부와 상기 서셉터본체 사이의 이격공간으로 공급하여 상기 기판의 하부에 상기 소스물질을 흡착시키며, 상기 소스가스의 일부를 상기 기판의 상부로 공급하여 상기 기판의 상부에 상기 소스물질을 흡착시키고,
    상기 증착단계는 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 관통홀의 내부로 공급하여 상기 관통홀의 내부에 상기 금속박막이 갖는 연결박막을 증착시키고, 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 관통홀을 통해 상기 이격공간으로 공급하여 상기 기판의 하부에 상기 금속박막이 갖는 하부박막을 증착시키며, 상기 리액턴트가스의 일부를 상기 기판의 상부로 공급하여 상기 기판의 상부에 상기 금속박막이 갖는 상부박막을 증착시키는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안착단계는 상기 기판을 상기 서셉터본체에 결합된 프레임에 안착시키고,
    상기 흡착단계와 상기 증착단계는 상기 기판이 상기 프레임의 상면으로부터 이격된 거리보다 상기 기판이 상기 서셉터본체로부터 이격된 거리가 더 긴 위치에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
  5. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 배치되고, 관통홀이 형성된 기판을 지지하기 위한 서셉터; 및
    상기 기판을 향해 루테늄(Ru)을 포함하는 소스가스와 산소(O2)를 포함하는 리액턴트가스를 분사하여 상기 관통홀의 내부, 상기 기판의 상부, 및 상기 기판의 하부에 금속박막을 형성하는 분사부를 포함하고,
    상기 분사부는 상기 기판이 상기 서셉터가 갖는 서셉터본체로부터 이격된 상태에서 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 순차적으로 또는 동시에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 서셉터본체에 결합된 프레임을 포함하고,
    상기 프레임에는 상기 기판이 상기 서셉터본체로부터 이격되도록 안착되며,
    상기 기판은 상기 프레임의 상면으로부터 이격된 거리보다 상기 서셉터본체로부터 이격된 거리가 더 긴 위치에 배치되도록 상기 프레임에 안착되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 기판이 상기 서셉터본체로부터 1 mm 이상 10 mm 이하의 거리로 이격된 상태에서 상기 소스가스와 상기 리액턴트가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 서셉터본체에 결합된 프레임을 포함하고,
    상기 프레임은 상기 기판을 지지하는 지지면을 포함하며,
    상기 지지면은 상기 프레임의 상면으로부터 이격된 거리보다 상기 서셉터본체로부터 이격된 거리가 더 긴 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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