TW201833994A - 基板處理裝置及其基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及基板處理裝置及基板處理方法，更詳細地說涉及可控制在排氣管線沉積含反應性金屬的前體的基板處理裝置及基板處理方法，其中所述排氣管線排放含反應性金屬的前體。

Description

基板處理裝置及其基板處理方法
本發明涉及基板處理裝置及其基板處理方法，更詳細地說涉及可控制在排氣管線沉積含反應性金屬的前體的基板處理裝置及基板處理方法。
在半導體元件的製程中，一般通過化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition；CVD)製程或者物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition；PVD)製程形成薄膜。
隨著半導體元件的集成度增加，要求階梯覆蓋性(step coverage)優秀的沉積方法，但是CVD製程以及PVD製程很難滿足該要求。據此，提出了原子層沉積製程來代替CVD製程以及PVD製程。
但是，所述原子層沉積製程中在吹掃以及/或者抽吸源氣體(例如，具有含反應性金屬的前體的第一製程氣體)的過程中，出現在排氣管線沉積所述含反應性金屬的前體等的源氣體的問題，因此引起泵的超負荷以及頻繁更換抽吸管線等的問題。
因此，目前的實情是需要解決在原子層沉積製程中由源氣體沉積在排氣管線的問題引起的泵的超負荷以及頻繁更換抽吸管線等的問題的技術上的努力。
本發明用於解決包括上述問題的各種問題，本發明的目的在於提供可改善包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體沉積在排氣管線上所發生的各種問題的基板處理裝置及基板處理方法。
但是，上述問題是示例性的，不得由此限定本發明的範圍。
為了解決上述問題，本發明提供一種基板處理裝置。
該基板處理裝置包括：製程腔室，內部具有處理空間，並且包括用於安裝至少一個基板的基座；製程氣體噴射部，向所述基板上供應第一製程氣體和第二製程氣體，其中所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述第二製程氣體包含與所述第一製程氣體反應的反應性氣體；排氣部，至少包括一個排氣管線，所述排氣管線與配置在所述製程腔室外部的排氣泵連接，以排放殘留於所述製程腔室內部的所述第一製程氣體和所述第二製程氣體；以及反應氣體生成部，向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體，向至少一個的所述排氣管線的至少一部分供應所述第二製程氣體，以防止在至少一個的所述排氣管線上沉積所述第一製程氣體。
在所述基板處理裝置中，所述基座可安裝多個基板，並且對於所述製程氣體噴射部能夠進行相對旋轉；所述製程氣體噴射部提供製程氣體噴射元件，所述製程氣體噴射元件包括第一製程氣體噴射部和第二製程氣體噴射部，所述第一製程氣體噴射部用於向多個所述基板上供應所述第一製程氣體，所述第二製程氣體噴射部用於供應所述第二製程氣體；所述排氣部包括第一排氣管線和第二排氣管線，所述第一排氣管線配置在所述第一製程氣體噴射區域下部，並且與配置在所述製程腔室外部的第一排氣泵連接，以排放所述第一製程氣體，所述第二排氣管線配置在所述第二製程氣體的噴射區域下部，並且與配置在所述製程腔室外部的第二排氣泵連接，以排放所述第二製程氣體；所述反應氣體生成部可向所述第二製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體，並且向所述第一排氣管線供應所述第二製程氣體，以防止在所述第一排氣管線上沉積所述第一製程氣體。
在一示例中，所述第一製程氣體可包含選自由Hf、Zr、Ti以及Ta組成群組中的一種氣體。
在一示例中，所述第二製程氣體可包含臭氧(O3)。
所述反應氣體生成部可包括：第一供應管線，向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體；以及第二供應管線，向所述排氣管線供應所述第二製程氣體。
所述反應氣體生成部可包括：第一反應氣體生成部，用於向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體；以及第二反應氣體生成部，用於向所述排氣管線供應所述第二製程氣體。
所述基板處理裝置可包括控制部，根據製程條件控制供應條件，所述供應條件包括從所述反應氣體生成部供應的第二製程氣體流向所述排氣管線的時機以及流入的含量。
本發明還涉及基板處理方法。
所述基板處理方法利用所述基板處理裝置，並且包括如下的步驟：利用第一製程氣體和第二製程氣體在基板上形成薄膜，其中所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述第二製程氣體包含與所述第一製程氣體反應的反應性氣體；以及向所述基板處理裝置的排氣管線的至少一部分供應第二製程氣體。
在所述基板處理方法中，所述薄膜形成的步驟包括製程條件穩定化步驟，所述第二製程氣體供應步驟可包括在所述製程穩定化步驟期間向所述排氣管線的一部分供應所述第二製程氣體的步驟。
在所述基板處理方法中，所述薄膜形成步驟可包括至少一次的單位循環，其中所述單位循環包括第一步驟和第二步驟，所述第一步驟向所述基板供應所述第一製程氣體，所述第二步驟向所述基板供應所述第二製程氣體。
在一示例中，所述單位循環包括用於清除殘留在所述製程腔室內部的第一製程氣體和第二製程氣體的吹掃以及/或者抽吸步驟；所述第二製程氣體供應步驟可包括在所述吹掃以及/或者抽吸步驟期間向所述排氣管線的至少一部分供應所述第二製程氣體的步驟。
在所述基板處理方法中，所述第二製程氣體供應步驟在除了所述薄膜形成步驟以外的步驟中執行。
本發明的基板處理裝置以及基板處理方法可有效防止包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體沉積在排放所述第一製程氣體的排氣管線上。
另外，通過防止沉積所述第一製程氣體，最終可將因為泵超負荷以及抽吸管線的頻繁更換等排氣管線的關閉所引起的各種問題防止於未然。
當然，不得由上述效果限定本發明的範圍。
1‧‧‧基板處理裝置
100‧‧‧製程腔室
101‧‧‧基座
102‧‧‧基板
103‧‧‧底部
104‧‧‧外壁部
105‧‧‧上層板
200‧‧‧製程氣體噴射部
200a‧‧‧第一製程氣體噴射部
200b‧‧‧第二製程氣體噴射部
200c‧‧‧中央吹掃氣體供應裝置
201‧‧‧第一製程氣體
201a‧‧‧第一製程氣體供應管線
202‧‧‧第二製程氣體
202a‧‧‧第二製程氣體供應管線
300‧‧‧排氣部
301‧‧‧排氣管線
301a‧‧‧第一排氣管線
301b‧‧‧第二排氣管線
302‧‧‧排氣泵
302a‧‧‧第一排氣泵
302b‧‧‧第二排氣泵
400‧‧‧反應氣體生成部
500‧‧‧控制部
圖1至圖3是本發明的基板處理裝置的一模式圖；圖4(a)至圖4(c)是在本發明的基板處理方法中對時間分割法的內容圖示化的圖式；以及圖5是在本發明的基板處理方法中對空間分割法的內容圖示化的圖式。
以下，參照附圖舉例說明本發明的各種實施例。
在說明書整體內容中，在說明膜、區域或者基板等的一個構成要素位於另一構成要素「上」時，可解釋為所述一構成要素直接接觸於所述另一構成要素「上」，或者這之間也可介入其他構成要素。相反地，在說明一構成要素「直接」位於另一構成要素上時，解釋為在這之間不存在其他構成要素。例如，在闡述在基板上形成薄膜時，可包括在所述基板與薄膜之間存在基底膜的情況。
以下，參照概略性顯示本發明的理想實施例的圖式說明本發明的實施例。例如，根據製造技術以及/或者公差(tolerance)可預測顯示的形狀的變化。因此，本發明構思的實施例不得解釋為限於本說明書顯示的區域的特定形狀，而是應包括在製造時發生的形狀變化。另外，為了說明的便利以及明確性，在圖式中可誇張顯示各層的厚度或者大小。相同符號是指相同的要素。
圖1至圖3是本發明的基板處理裝置1的一模式圖。
如圖1所示，本發明的基板處理裝置1包括：製程腔室100，內部具有處理空間，並且包括用於安裝至少一個基板102的基座101；製程氣體噴射部200，對基板上供應第一製程氣體201和第二製程氣體202，其中第一製程氣體201包括含反應性金屬的前體，第二製程氣體202包含與第一製程氣體201反應的反應性氣體；排氣部300，包括與配置在製程腔室 100外部的排氣泵302連接的至少一個排氣管線301，以排放在製程腔室100內部殘留的第一製程氣體201和第二製程氣體、202；以及反應氣體生成部400，向製程氣體噴射部200供應第二製程氣體202，並且對排氣管線302的至少一部分供應第二製程氣體202，以防止在排氣管線302上沉積第一製程氣體201。
另一方面，製程氣體噴射部200也可具有將第一製程氣體201和第二製程氣體202從單一噴頭供應於基板上的結構，如圖2所示也可具有從第一製程氣體噴射部200a和第二製程氣體噴射部200b向基板上供應第一製程氣體201和第二製程氣體202的結構，進而應理解為如圖1所示的製程氣體噴射部200可都包括上述兩種結構。
另外，在圖1中顯示基板處理裝置1的排氣部200包括兩個排氣管線和排氣泵，但是可根據製程條件改變該排氣部所包括的排氣管線和排氣泵，進而應該理解為圖1的基板處理裝置1包括一個以上的排氣管線和排氣泵的結構。
再則，在圖1中顯示一個基板處理裝置1的反應氣體生成部400，但是本發明的反應氣體生成部由第一反應氣體生成部構成，或者可以是包括第一反應氣體生成部和第二反應氣體生成部的結構，因此應理解為圖1顯示的基板處理裝置的結構包括上述兩種結構。
本發明基板處理裝置1包括如圖1所示的結構，可有效防止在排氣管線上沉積第一製程氣體，其中該排氣管線排放殘留在製程腔室內部的第一製程氣體。而且，因該效果，最終可預防泵絲網超負荷，並且能夠克服因抽吸管線的頻繁更換所帶來的製程上的限制。
本發明的基板處理裝置1包括製程腔室100。製程腔室100執行產生反應的反應器的作用，並且包括用於安裝基板102的基座101。
所述基座可執行在基板沉積製程中穩定地支撐基板的平臺的作用。另外，所述基座內部或者下端包括發熱加熱器，進而也可產生溫度調節裝置的作用，用於在基板上形成適當厚度的薄膜。
對所述基板上提供第一製程氣體和第二製程氣體，其中所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述第二製程氣體用於與第一製程氣體反應以形成薄膜。據此，對基板種類不作特別限制，並且在本發明中可無限制地利用在基板處理裝置中所公知的各種基板。
在一實施例中，基板作為階梯型結構物，可以是包括通孔(via)、孔(hole)或者溝槽(trench)結構的結構物，但是不限於此。
例如，基座以及基板可包括於基板支撐部，該基板支撐部所包括的基座以及基板個數可以是單個或者多個。
尤其是，在時間分割法和空間分割法的沉積方法都可適用於本發明的基板處理裝置，因此製程腔室內基板的個數可以單個，也可以是多個。
在一實施例中，在基座上可存在單個基板，在這一情況下，基板處理裝置可利用於時間分割法的沉積方法或者空間分割法的沉積方法。
在另一示例中，在基座上可存在多個基板，在這一情況下，所述基座和所述基板以形成固定區域的狀態下可位於包括所述基座的基板支撐部。
更詳細地說，均勻分割基板支撐部的具體區域中的一個區域可存在多個基座以及安裝在所述基座上的多個基板。
據此，利用與圖2具體顯示的結構相同的沉積裝置的沉積方法可採用空間分割法的沉積方法，形成向基板上供應第一製程氣體和第二製程氣體的製程氣體噴射部，並且製程氣體噴射部對於所述基座進行相對旋轉，進而在基板上形成薄膜。
另外，如圖1所示，製程腔室100可具有由底部103、外壁部104以及上層板105關閉外部空氣的流入的結構。
由此，通過位於上層板105側的製程氣體供應部200與基板102之間的薄膜沉積空間可在製程腔室100中形成薄膜。
另一方面，在外壁部104可形成可使基板出入的基板移動通道(圖未顯示)。
另外，在底部103的下面可設置排氣管線301和排氣泵302，其中排氣管線301排放殘留於製程腔室內的製程氣體。
圖1之本發明的基板處理裝置1包括製程氣體噴射部200。該製程氣體噴射部200將第一製程氣體201和第二製程氣體202供應於基板上，其中第一製程氣體201包含含有反應性金屬的前體，第二製程氣體包含反應性氣體。
所述製程氣體噴射部執行向所述基板上供應用於形成薄膜的製程氣體，具體地說提供作為原料氣體的第一製程氣體和作為反應氣體的第二製程氣體，所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述製程氣體噴射部位於製程腔室上側板附近，可向製程腔室內供應所述氣體。
包含所述含有反應性金屬的前體的第一製程氣體是指通過與作為反應氣體的第二製程氣體的反應可在基板上形成原子層或者固定厚度的薄膜的氣體。
在一實施例中，包含所述含反應性金屬的前體的第一製程氣可包含選自由Hf、Zr、Ti以及Ta構成的群組的一種氣體，但不限於此。
所述第二製程氣體是指與上述的第一製程氣體反應可在基板上形成原子層或者薄膜的氣體。例如，該第二製程氣體可以是臭氧(O3)。
所述製程氣體噴射部可供應吹掃氣體，以吹掃殘留於反應腔室內部的第一製程氣體和第二製程氣體。
該吹掃氣體可以是不與第一製程氣體和第二製程氣體發生反應的惰性氣體(例如，氮氣或氬氣)。
例如，該製程氣體噴射部可具有只由第一製程氣體噴射部構成的單一噴頭結構。在這一情況下，第一製程氣體供應管線和第二製程氣體供應管線可與所述第一製程氣體噴射部連接。
另外，如圖2所示，製程氣體噴射部也可包括第一製程氣體噴射部200a和第二製程氣體噴射部200b。在這一情況下，為使第一製程氣體和第二製程氣體分別單獨流入所述噴射部，第一製程氣體供應管線201a連接於第一製程氣體噴射部200a，第二製程氣體供應管線202a可連接於第二製程氣體噴射部200b。
重新參照圖1，基板處理裝置1包括排氣部300。排氣部300包括排氣管線301，排氣管線301與配置在製程腔室100外部的排氣泵302連接。
所述排氣管線連接於製程腔室，可排放殘留於所述製程腔室內部的第一製程氣體和第二製程氣體。
例如，所述排氣部包括一個或者兩個以上的排氣管線和排氣泵，用所述排氣管線同時或者間隔時間地排放第一製程氣體和第二製程氣 體。在這一情況下，後述的反應氣體生成部將第二供應氣體供應於所述一個或者兩個以上的排氣管線，可防止第一製程氣體沉積在排氣管線上。
另外，具體如圖2所示，所述排氣部也可包括第一排氣管線301a和第二排氣管線301b。在這一情況下，可向第一排氣管線301a排放殘留於反應腔室內部的第一製程氣體，可向第二排氣管線301b排放第二製程氣體。在這一情況下，後述的反應氣體生成部將第二製程氣體供應於第一排氣管線301a，可防止第一製程氣體沉積在第一排氣管線301a上。
重新參照圖1，本發明的基板處理裝置1包括反應氣體生成部400。該反應氣體生成部400將第二製程氣體供應於製程氣體噴射部，並且將第二製程氣體供應於排氣管線，以防止第一製程氣體沉積在排氣管線上。同樣地，將由所述反應氣體生成部400生成的第二供應氣體供應於排氣管線，進而可有效抑制包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體沉積在排氣管線上。
另一方面，在上述中「包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體沉積在排氣管線上」是指含反應性金屬的前體以及包含該前體的異物形成固定厚度存在於排氣管線內部，例如，若排氣管線是圓筒形狀，則在圓筒形排氣管線內徑內側殘留含反應性金屬的前體以及包含該前體的異物，因此縮小所述排氣管線內徑。
所述反應器生成部400可由一個反應氣體生成部構成，或者可包括兩個以上的反應氣體生成部。
更詳細地說，若基板處理裝置包括第一反應氣體生成部和第二反應氣體生成部，則第一反應氣體生成部將第二供應氣體供應於反應氣體噴射部，第二反應氣體生成部可將第二製程氣體供應於排氣管線。
即，所述反應氣體生成部可包括：用於向製程氣體噴射部供應第二製程氣體的第一反應氣體生成部；以及用於向排氣管線供應第二製程氣體的第二反應氣體生成部。
如上所述，若基板處理裝置至少包括兩個反應氣體生成部，則具有可將第二製程氣體持續供應於排氣管線且不受製程條件的限制的優點。據此，能夠更加有效控制在排氣管線上沉積第一製程氣體。
在另一示例中，若基板處理裝置由第一反應氣體生成部構成，則所述反應氣體生成部通過第一供應管線將第一製程氣體供應於製程氣體噴射部，通過第二供應管線可將第二製程氣體供應於排氣管線。
即，所述反應氣體生成部可包括：用於向製程氣體噴射部供應第二反應氣體的第一供應管線；以及用於向排氣管線供應第二反應氣體的第二供應管線。
本發明的基板處理裝置都可適用於空間分割法以及時間分割法的沉積製程。在以下，對圖2顯示的空間分割法的基板處理裝置進行詳細說明。
在圖2顯示作為圖1的基板處理裝置的一具體示例的空間分割法的基板處理裝置1。
具體參照圖2，本發明的基板處理裝置1包括：製程腔室100，包括用於安裝多個基板102的基座101；製程氣體噴射部200，與該基座101相對旋轉，並且由包括第一製程氣體噴射部200a和第二製程氣體噴射部200b的製程氣體噴射組件203構成，其中第一製程氣體噴射部200a用於向多個基板102上供應第一製程氣體201，第二製程氣體噴射部200b用於供應第二製程氣體202；排氣部300，包括第一排氣管線301a和第二排氣管線301b，第一排氣管線301a配置在第一製程氣體201噴射區域下部，並且與配置在製程腔室100外部的第一排氣泵302a連接，以排放第一製程氣體201，第二排氣管線301b配置在第二製程氣體202的噴射區域下部，並且與配置在製程腔室100外部的第二排氣泵302b連接，以排放第二製程氣體202；以及製程氣體生成部400，向第二製程氣體噴射部200b供應第二製程氣體202，並且向第一排氣管線301a供應第二製程氣體，以防止在第一排氣管線301a沉積第一製程氣體201。
圖2顯示的空間分割法的基板處理裝置是安裝多個基板的基座與製程氣體噴射部進行相對旋轉，進而可在基板上形成薄膜。
上述用語「相對旋轉」是指基座與製程氣體噴射部中的至少一個進行相對旋轉，以使由製程氣體噴射部噴射的第一製程氣體和第二製程氣體依次或者同時供應於存在於基座上的多個基板中的一個基板上。
具體地說，所述基座與製程氣體噴射部的相對旋轉是指包括基座的基板支撐部進行旋轉，或者製程氣體噴射部進行以使第一製程氣體、 吹掃氣體、第二製程氣體、以及吹掃氣體依次供應於存在於基座上的多個基板中的某一個基板上。
如圖2所示，空間分割法的基板處理裝置的製程氣體噴射部200由製程氣體噴射組件203構成，所述製程氣體噴射組件203至少包括兩個噴頭。
具體地說，製程氣體噴射組件203包括：第一製程氣體噴射部200a，與基座101相對旋轉，並且用於向多個基板102上供應第一製程氣體201；以及第二製程氣體噴射部200b，用於提供第二製程氣體202。
例如，第一製程氣體噴射部200a和第二製程氣體噴射部200b沿著製程氣體噴射部200的周圍方向配置成放射狀，在第一製程氣體噴射部與第二製程氣體噴射部之間可設置提供吹掃氣體的吹掃氣體噴射部(圖未顯示)。另外，製程氣體噴射部200中央附近還可包括中央吹掃氣體供應裝置200c。
如上所述，若製程氣體噴射部是包括第一製程氣體噴射部和第二製程氣體噴射部的製程氣體噴射元件，則為使第一製程氣體和第二製程氣體分別單獨流入相應的噴射部，第一製程氣體供應管線連接於第一製程氣體噴射部，第二製程氣體供應管線可連接於第二製程氣體噴射部。
如圖2所示，空間分割法的基板處理裝置的排氣部300包括第一排氣管線301a和第二排氣管線301b。所述第一排氣管線301a和第二排氣管線301b分別存在於第一製程氣體供應區域和第二製程氣體供應區域下部，並且排放殘留於反應腔室內部的第一製程氣體和第二製程氣體。此時，製程氣體生成部400向第一排氣管線301a與第二製程氣體噴射部200b供應第二製程氣體，進而不僅能夠向製程腔室內供應在基板上形成薄膜的第二製程氣體，還能夠有效防止在第一排氣管線上沉積第一製程氣體。
本發明的空間分割法的基板處理裝置也可包括第一反應氣體生成部和第二反應氣體生成部，也可只包括第一反應氣體生成部，在所述各個所述情況下，將第二製程氣體供應於製程氣體噴射部以及排氣管線的方式與上述相同。
在本發明的基板處理裝置中，向排氣管線供應第二製程氣體的時機以及順序等可根據沉積方式(諸如，時間分割法或者空間分割法)以及反應氣體生成部的個數有所不同。
也就是說，若反應氣體生成部由第一反應氣體生成部構成，則從單一的反應氣體生成部向各個反應氣體噴射部和排氣管線供應第二製程氣體，因此需要採取穩定化措施，以防止阻礙供應流量穩定性導致形成不均勻的薄膜。
如圖3所示，本發明的基板處理裝置還可包括控制部500，該控制部500根據製程條件控制供應條件，該供應條件包括由反應氣體生成部400生成的第二製程氣體流入排氣管線301的時機以及流入的含量。
如上所述，根據本發明的基板處理裝置所包括的製程條件，是否向排氣管線供應第二製程氣體、含量以及順序等有所不同，對此由控制部進行控制，進而可有助於有效達成本發明的基板處理裝置的目的。
即，所述控制部通過預編程式的裝置可設定基板處理裝置的整體運作流程，其中所述基板處理裝置包括排放第一製程氣體的排氣管線。
在更具體的示例中，所述控制部基於是時間分割法的沉積製程還是空間分割法的沉積製程，或者反應氣體生成部的個數等製程條件，可執行控制由反應氣體生成部生成的第二製程氣體流入排氣管線的時機以及流入的含量的製程條件的流程。
本發明通過如上所述的基板處理裝置的結構，可抑制包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體沉積在排氣管線內的現象。
本發明的基板處理裝置可以是利用於化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)的裝置或者利用於原子層沉積法(Atomic Layer Deposition,ALD)的裝置。
本發明的基板處理裝置也都可適用於時間分割或者空間分割法的基板處理方法。
如圖4(a)至圖4(c)所示，本說明書中的用語「時間分割法」是指以時間序列控制原料氣體與反應氣體的供應和吹掃以及/或者抽吸等製程以誘導沉積於基板上的方法。
如圖5所示，本說明書中的用語「空間分割法」是指在薄膜形成製程開始執行的同時供應第一製程氣體、第二製程氣體以及吹掃氣體等，並且移動安裝在基座上的基板的同時執行沉積製程的方式。
對於在所述空間分割沉積的方式示例如下：在腔室內由空間分割吹掃氣體來分離原料氣體和反應氣體的供應部區域的同時移動基板，進而可實現原料氣體和反應氣體的沉積；安裝多個基板的基座通過基板支撐部的加速與製程氣體噴射部進行相對旋轉，同時執行由製程氣體噴射部供應的第一製程氣體和第二製程氣體的沉積和吹掃氣體的吹掃製程。
本發明的基板處理方法利用所述基板處理裝置，並且包括如下的步驟：利用包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體和第二製程氣體形成薄膜；向所述基板處理裝置的所述排氣管線的至少一部分供應第二供應氣體。
具體地說，本發明一實施例的基板處理方法包括利用上述的基板處理裝置並且向所述基板處理裝置的所述排氣管線供應第二製程氣體的步驟，進而可控制在所述排氣管線上沉積第一製程氣體。
所述基板處理方法在所述薄膜形成步驟之前還可包括製程條件穩定化步驟。
例如，所述製程穩定化步驟如下：在正式開始薄膜形成製程之前，穩定第一製程氣體和第二製程氣體的流量、速度、壓力等，或者穩定基板的溫度，進而提供製程穩定性(諸如，在基板上的薄膜形成厚度的均勻性以及薄膜形成的穩定性)。
在所述製程穩定化步驟之後可執行主製程的薄膜形成步驟。所述薄膜形成步驟包括利用第一製程氣體和第二製程氣體來形成薄膜的製程。在本發明一實施例中，向所述排氣管線的至少一部分供應第二製程氣體的步驟可包括在所述製程條件穩定化步驟期間向排氣管線的至少一部分供應第二製程氣體的步驟。
本發明的基板處理方法可以是上述的化學氣相沉積法或者原子層沉積法，具體可以是原子層沉積法。
據此，所述薄膜形成步驟可包括至少一次包含第一步驟和第二步驟的單位循環，其中所述第一步驟是向基板供應包含含有反應性金屬的前體的第一製程氣體，所述第二步驟是向所述基板供應第二製程氣體。例如，所述單位循環可執行至形成目標厚度的薄膜為止。
所述第一步驟可執行從反應氣體噴射部向基板上供應第一製程氣體，所述第二步驟可執行從反應氣體噴射部向所述基板上供應第二製程氣體。
所述單位循環還可包括用於清除殘留於所述製程腔室的第一製程氣體和第二製程氣體的吹掃以及/或者抽吸步驟。
對於所述吹掃以及/或者抽吸步驟的時機或者次數等，根據形成薄膜的方式(具體地說是空間分割法還是時間分割法等)而有所不同。
在一示例中，所述吹掃以及/或者抽吸步驟可與所述薄膜形成步驟的所述第一步驟同時執行、可在所述第一步驟與第二步驟之間執行或者可在所述第二步驟之後執行。
具體示例中，所述吹掃以及/或者抽吸步驟可包括：第一吹掃以及/或者抽吸步驟，在所述第一步驟之後和第二步驟之前清除殘留於反應腔室內部的第一製程氣體；第二吹掃以及/或者抽吸步驟，在所述第二步驟之後清除殘留於所述製程腔室內部的第二製程氣體。
在另一示例中，所述吹掃以及/或者抽吸的步驟可與所述第一步驟同時執行，進而也可在薄膜形成製程執行的過程中執行所述吹掃以及/或者抽吸的步驟。
另外，所述吹掃以及/或者抽吸的步驟，在完成所述薄膜形成步驟之後，中斷供應第一製程氣體和第二製程氣體，之後清除殘留於製程腔室內部的所述第一製程氣體和第二製程氣體。
所述吹掃以及/或者抽吸步驟可通過在基板處理裝置中所說明的吹掃氣體噴射部和排氣泵的動作來執行。
在本發明的一實施例中，在時間分割法的原子層薄膜沉積的情況，可在進行所述吹掃以及/或者抽吸的步驟期間執行向所述排氣管線供應第二製程氣體的步驟。
本發明的基板處理方法可以是原子層沉積方法中利用電漿的原子層沉積方法。
據此，所述單位循環還可包括生成第二製程氣體的電漿的第三步驟。
在一示例中，所述單位循環還包括生成第二製程氣體的電漿的第三步驟，所述第三步驟可與所述第二步驟同時執行或者依次執行。在這情況下，生成的電漿可以是脈衝式電漿，也可以是直接式電漿。
在上述中，「脈衝式電漿」可指在生成電漿的第三步驟期間有固定的休止時間且反復施加子脈衝功率的電漿實現方式。在上述中，「直接式電漿」可指在生成電漿的第三步驟期間無休止地施加電漿的電漿實現方式。
例如，可通過電漿發生裝置生成所述電漿，該電漿發生裝置的具體結構以及構造已由韓國公開專利公報第2016-0062487號等所公開。 例如，所述電漿發生裝置可處於與反應腔室內部、反應腔室外部或者反應腔室結合的狀態。例如，電漿發生裝置可與供應反應氣體的反應氣體供應裝置一同存在。
另一方面，所述薄膜形成步驟可通過空間分割法或者時間分割法執行，根據形成所述薄膜的方式向所述排氣管線供應第二製程氣體的時機等有所不同。
例如，供應所述第二製程氣體的步驟可在除了所述薄膜形成步驟之外的步驟中執行。
在一示例中，通過所述空間分割法執行所述薄膜形成步驟，若所述基板處理裝置的所述反應氣體生成部由第一反應氣體生成部構成，則可在除了所述薄膜形成步驟以外的步驟中執行所述第二製程氣體供應步驟。
更詳細地說，在利用只包括第一反應氣體生成部的空間分割法的基板處理裝置執行沉積製程的情況，可在除了所述薄膜形成步驟以外的步驟(具體地說，製程穩定化步驟或者基板安裝以及拆卸步驟等)執行向所述排氣管線(具體地說，第一排氣管線)供應第二製程氣體的步驟。
如上所述，調節向排氣管線供應的第二製程氣體的供應時機的理由是為了預防如下的問題：因為從所述第一反應氣體生成部分別向第一排氣管線和第二反應氣體噴射部分支供應的第二製程氣體不穩定流入，導致製程腔室內發生第二製程氣體不均勻供應和據此形成不均勻的薄膜等。例如，可由控制部調節向所述排氣管線供應第二製程氣體的時機。
另一方面，在反應氣體生成部至少包括兩個反應氣體生成部的情況下，向所述排氣管線供應第二製程氣體的步驟可在執行各個步驟期間一同執行。在這一情況下，如上所述地可採用如下的方式：第一反應氣體生成部通過第一供應管線向第一排氣管線供應第二製程氣體，第二反應氣體生成部通過第二供應管線向第二反應氣體噴射部供應第二製程氣體等方式。
另一方面，在時間分割法的基板處理方法情況下，向排氣管線供應第二製程氣體的步驟可在進行各個製程的期間持續執行；但是若由一個反應氣體生成部分支供應第二製程氣體的時間分割法的情況可能引起向製程腔室內供應第二製程氣體的供應不穩定和薄膜厚度不均勻性。
即，在通過時間分割法執行所述薄膜形成步驟的情況下，向所述基板處理裝置的排氣管線供應第二製程氣體的步驟可在上述步驟執行的期間持續執行。此時，較佳為，基板處理裝置的反應氣體生成部至少可以是兩個。
參照在圖式顯示的實施例對本發明進行了說明，但應該理解為這不過是示例性的，在所屬技術領域具有通常知識的技術人員能夠從此進行各種變形以及同等的其他實施例。因此，本發明的真正的技術保護範圍應該由申請專利範圍的技術思想決定。

Claims (12)

  1. 一種基板處理裝置，包括：一製程腔室，內部具有處理空間，並且包括用於安裝至少一個基板的基座；一製程氣體噴射部，向所述基板上供應一第一製程氣體和一第二製程氣體，其中所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述第二製程氣體包含與所述第一製程氣體反應的反應性氣體；一排氣部，至少包括一個排氣管線，所述排氣管線與配置在所述製程腔室外部的一排氣泵連接，以排放殘留於所述製程腔室內部的所述第一製程氣體和所述第二製程氣體；以及一反應氣體生成部，向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體，向至少一個所述排氣管線的至少一部分供應所述第二製程氣體，以防止在至少一個所述排氣管線上沉積所述第一製程氣體。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，所述基座安裝多個基板，並且對於所述製程氣體噴射部進行相對旋轉；所述製程氣體噴射部提供製程氣體噴射元件，所述製程氣體噴射元件包括第一製程氣體噴射部和第二製程氣體噴射部，所述第一製程氣體噴射部用於向所述多個基板上供應所述第一製程氣體，所述第二製程氣體噴射部用於供應所述第二製程氣體；所述排氣部包括：第一排氣管線，配置在所述第一製程氣體噴射區域下部，並且與配置在所述製程腔室外部的第一排氣泵連接，以排放所述第一製程氣體；以及第二排氣管線，配置在所述第二製程氣體的噴射區域下部，並且與配置在所述製程腔室外部的第二排氣泵連接，以排放所述第二製程氣體；所述反應氣體生成部向所述第二製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體，並且向所述第一排氣管線供應所述第二製程氣體，以防止在所述第一排氣管線上沉積所述第一製程氣體。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板處理裝置，其中，所述第一製程氣體包含選自由Hf、Zr、Ti以及Ta組成群組中的一種氣體。
  4. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板處理裝置，其中，所述第二製程氣體包含臭氧(O 3)。
  5. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板處理裝置，其中，所述反應氣體生成部包括：一第一供應管線，向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體；以及一第二供應管線，向所述排氣管線供應所述第二製程氣體。
  6. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板處理裝置，其中，所述反應氣體生成部包括：一第一反應氣體生成部，用於向所述製程氣體噴射部供應所述第二製程氣體；以及一第二反應氣體生成部，用於向所述排氣管線供應所述第二製程氣體。
  7. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板處理裝置，其中，一控制部，根據製程條件控制供應條件，所述供應條件包括從所述反應氣體生成部供應的第二製程氣體流向所述排氣管線的時機以及流入的含量。
  8. 一種基板處理方法，包括：利用申請專利範圍第1項或第2項的基板處理裝置，並且包括如下的步驟：利用第一製程氣體和第二製程氣體在基板上形成薄膜，其中所述第一製程氣體包含含有反應性金屬的前體，所述第二製程氣體包含與所述第一製程氣體反應的反應性氣體；以及向所述基板處理裝置的排氣管線的至少一部分供應第二製程氣體。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中，所述薄膜形成的步驟包括製程條件穩定化步驟；所述第二製程氣體供應步驟包括在所述製程穩定化步驟期間向所述排氣管線的一部分供應所述第二製程氣體的步驟。
  10. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中，所述薄膜形成步驟包括至少一次的單位循環，其中所述單位循環包括第一步驟和第二步驟，所述第一步驟向所述基板供應所述第一製程氣體，所述第二步驟向所述基板供應所述第二製程氣體。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的基板處理方法，其中，所述單位循環包括用於清除殘留在所述製程腔室內部的第一製程氣體和第二製程氣體的吹掃以及/或者抽吸步驟； 所述第二製程氣體供應步驟包括在所述吹掃以及/或者抽吸步驟期間向所述排氣管線的至少一部分供應所述第二製程氣體的步驟。
  12. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中，所述第二製程氣體供應步驟在除了所述薄膜形成步驟以外的步驟中執行。
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