特開 2023-184410 基板処理装置及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023184410

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20231221BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014614

(22)【出願日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】10-2022-0074301

(32)【優先日】2022-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】518162784

【氏名又は名称】セメス カンパニー，リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】キム，クァン リュル

(72)【発明者】

【氏名】キム，ユン サン

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084CC12

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD24

2G084DD38

2G084FF14

2G084FF39

5F004AA16

5F004BB03

5F004BB26

5F004CA04

5F004CA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】基板がプラズマ処理される適正温度に到達するように、基板を短時間内に加熱する基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る基板処理装置は、基板支持部４００に安着された基板Ｓがプラズマ処理される処理空間を有する工程チャンバ１００と、基板がプラズマ処理される温度に到達するように、基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して前記基板Ｓを加熱するレーザ照射部２００と、を含む。レーザ照射部２００は、基板に連続波レーザを射出する第１照射ユニット２１０と、基板Ｓにパルスレーザを照射する第２照射ユニット２２０と、を含む。レーザ照射部２００のレーザは、工程チャンバ１００の上側に配置された透明窓１００ａを介して基板Ｓの上面に照射される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板がプラズマ処理される処理空間を有する工程チャンバと、
前記基板がプラズマ処理される温度に到達するように、前記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して前記基板を加熱するレーザ照射部と、
を含む、基板処理装置。

【請求項2】

前記レーザ照射部は、互いに異なるパルス幅の複数個の前記レーザが一定時間重なって照射されるように作動制御される、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記レーザ照射部は、互いに異なるパルス幅の複数個の前記レーザが順次照射されるように作動制御される、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記レーザ照射部は、
前記基板にＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）レーザを照射して前記基板をプレヒーティングする第１照射ユニットと、
前記基板にパルスレーザを照射する第２照射ユニットと、
を含む、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記第１照射ユニットと前記第２照射ユニットは、前記ＣＷレーザと前記パルスレーザとが一定時間重なって照射されるように作動制御される、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記第１照射ユニットと前記第２照射ユニットは、前記ＣＷレーザと前記パルスレーザとが順次照射されるように作動制御される、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記第１照射ユニットは、レーザダイオード又はファイバ（Ｆｉｂｅｒ）レーザ発振器であり、前記第２照射ユニットはグリーンレーザ発振器である、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバの外部に配置され、前記工程チャンバは、前記レーザ照射部から照射される前記レーザが通過するように透明窓を含む、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバの上側及び下側にそれぞれ配置されて前記レーザを前記基板の上面及び下面に照射し、
前記工程チャンバは、前記レーザ照射部から照射される前記レーザが通過するように上部及び下部のそれぞれが前記透明窓からなり、
前記工程チャンバの下部の前記透明窓と前記基板との間に配置された基板支持部は、前記透明窓を通過した前記レーザが通過するように透明材質からなる、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記工程チャンバに設置され、前記処理空間にプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットをさらに含み、
前記プラズマ発生ユニットは、
前記工程チャンバ内に配置され、前記工程チャンバに処理ガスを供給し、プラズマ生成用電極として機能するガス供給部と、
前記工程チャンバ内に配置され、前記基板を支持し、プラズマ生成用電極として機能する基板支持部と、
を含む、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項11】

基板がプラズマ処理される処理空間を有する工程チャンバと、
前記工程チャンバ内に配置され、前記工程チャンバに処理ガスを供給し、プラズマ生成用電極として機能するガス供給部と、
前記工程チャンバ又は前記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、
前記工程チャンバ内に配置され、前記基板を支持し、プラズマ生成用電極として機能する基板支持部と、
前記基板がプラズマ処理される温度に到達するように、前記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して前記基板を加熱するレーザ照射部と、
を含む、基板処理装置。

【請求項12】

前記レーザ照射部は、
前記基板にＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）レーザを照射して前記基板をプレヒーティングする第１照射ユニットと、
前記基板にパルスレーザを照射する第２照射ユニットと、
を含む、請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記第１照射ユニットと前記第２照射ユニットは、前記ＣＷレーザと前記パルスレーザとが一定時間重なって照射されるように作動制御される、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記第１照射ユニットと前記第２照射ユニットは、前記ＣＷレーザと前記パルスレーザとが順次照射されるように作動制御される、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記第１照射ユニットはレーザダイオード又はファイバ（Ｆｉｂｅｒ）レーザ発振器であり、前記第２照射ユニットはグリーンレーザ発振器である、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバの上側に配置されて前記レーザを前記基板の上面に照射し、
前記工程チャンバは、前記レーザ照射部から照射される前記レーザが通過するように上部が透明窓からなり、
前記透明窓と前記基板との間に配置された前記ガス供給部は、前記透明窓を通過した前記レーザが通過するように透明材質からなる、請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項17】

基板がプラズマ処理される温度に到達するように、前記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して前記基板を加熱する基板加熱段階と、
前記基板をプラズマ処理する基板処理段階と、
を含む、基板処理方法。

【請求項18】

前記基板加熱段階において、互いに異なるパルス幅の複数個の前記レーザを一定時間重ねて照射する、請求項１７に記載の基板処理方法。

【請求項19】

前記基板加熱段階において、互いに異なるパルス幅の複数個の前記レーザを順次照射する、請求項１７に記載の基板処理方法。

【請求項20】

前記基板加熱段階は、
前記基板にＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーザを照射して前記基板をプレヒーティングする第１照射段階と、
前記基板にパルスレーザを照射する第２照射段階と、
を含む、請求項１７に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板を処理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程のうち、エッチング工程は、所望の構造を作るために標的物質を選択的に除去する工程である。

【0003】

原子層エッチング（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＡＬＥ）は、標的物質を目標量（厚さ）だけ除去するために研究されてきた。このような原子層エッチング工程は、標的物質の表面を改質する段階及び改質された表面を除去する段階を設定されたサイクルで繰り返す工程である。さらに、原子層エッチング工程は目標物質を除去する上で、原子レベルの制御が可能であるため、ますます微細化する半導体装置の製造工程において活発に応用されている。

【0004】

一方、原子層エッチング工程は、基板を高温に加熱した状態を維持しながら改質段階及び除去段階を行うが、基板を高温に加熱するのに相当な時間がかかるという限界がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国登録特許公報第１０－１７０２８６９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、基板がプラズマ処理される適正温度に到達するように、基板を短時間内に加熱する基板処理装置及び基板処理方法を提供することにその目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記のような目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、基板がプラズマ処理される処理空間を有する工程チャンバと、上記基板がプラズマ処理される温度に到達するように、上記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して上記基板を加熱するレーザ照射部と、を含む。

【0008】

上記レーザ照射部は、一例として、互いに異なるパルス幅の複数個の上記レーザが一定時間重なって照射されるように作動制御されることができる。

【0009】

上記レーザ照射部は、他の一例として、互いに異なるパルス幅の複数個の上記レーザが順次照射されるように作動制御されることができる。

【0010】

上記レーザ照射部は、上記基板にＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）レーザを照射して基板をプレヒーティングする第１照射ユニットと、上記基板にパルスレーザを照射する第２照射ユニットと、を含むことができる。

【0011】

上記第１照射ユニットと上記第２照射ユニットは、一例として、上記ＣＷレーザと上記パルスレーザとが一定時間重なって照射されるように作動制御されることができる。

【0012】

上記第１照射ユニットと上記第２照射ユニットは、他の一例として、上記ＣＷレーザと上記パルスレーザとが順次照射されるように作動制御されることができる。

【0013】

上記第１照射ユニットは、レーザダイオード又はファイバ（Ｆｉｂｅｒ）レーザ発振器であり、上記第２照射ユニットは、グリーンレーザ発振器であることができる。

【0014】

上記レーザ照射部は、上記工程チャンバの外部に配置され、上記工程チャンバは、上記レーザ照射部から照射される上記レーザが通過するように透明窓を含むことができる。

【0015】

上記レーザ照射部は、一例として、上記工程チャンバの上側及び下側にそれぞれ配置されて上記レーザを上記基板の上面及び下面に照射し、上記工程チャンバは、上記レーザ照射部から照射される上記レーザが通過するように上部及び下部のそれぞれが透明窓からなり、上記工程チャンバの下部の上記透明窓と上記基板との間に配置された上記基板支持部は、上記透明窓を通過した上記レーザが通過するように透明材質からなることができる。

【0016】

本発明は、上記工程チャンバに設置され、上記処理空間にプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットをさらに含み、上記プラズマ発生ユニットは、上記工程チャンバ内に配置され、上記工程チャンバに処理ガスを供給し、プラズマ生成用電極として機能するガス供給部と、上記工程チャンバ内に配置され、上記基板を支持し、プラズマ生成用電極として機能する基板支持部と、を含むことができる。

【0017】

一方、本発明の他の態様によると、基板がプラズマ処理される処理空間を有する工程チャンバと、上記工程チャンバ内に配置され、上記工程チャンバに処理ガスを供給し、プラズマ生成用電極として機能するガス供給部と、上記工程チャンバ又は上記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、上記工程チャンバ内に配置され、上記基板を支持し、プラズマ生成用電極として機能する基板支持部と、上記基板がプラズマ処理される温度に到達するように、上記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して上記基板を加熱するレーザ照射部と、を含む基板処理装置が提供されることができる。

【0018】

ここで、上記レーザ照射部は、上記工程チャンバの上側に配置されて上記レーザを上記基板の上面に照射し、上記工程チャンバは、上記レーザ照射部から照射される上記レーザが通過するように上部が透明窓からなり、上記透明窓と上記基板との間に配置された上記ガス供給部は、上記透明窓を通過した上記レーザが通過するように透明材質からなることができる。

【0019】

一方、本発明のさらに他の態様によると、基板がプラズマ処理される温度に到達するように、上記基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して上記基板を加熱する基板加熱段階と、上記基板をプラズマ処理する基板処理段階と、を含む基板処理方法が提供されることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法は、基板がプラズマ処理される温度に到達するように、基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して基板を加熱するように構成されることにより、プラズマ処理工程の適正温度に基板の全面積を短時間内に高めることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】パルスレーザの照射による基板の温度変化を示すグラフである。

【図2】パルスレーザの照射による基板の温度変化を示すグラフである。

【図3】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【図4】本発明において、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザに対するエネルギーを示すグラフである。

【図5】本発明において、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザによって加熱される基板の温度を示すグラフである。

【図6】本発明の第２実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る基板処理方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するに当たり、関連する公知の機能又は構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、類似の機能及び作用をする部分については、図面全体にわたって同じ符号を用いる。なお、本明細書において、「上」、「上部」、「上面」、「下」、「下部」、「下面」、「側面」等の用語は図面を基準としたものであり、実際には構成要素が配置される方向によって異なり得る。

【0023】

さらに、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されていると言うとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の構成要素を挟んで「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある構成要素を「含む」とは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0024】

エッチング工程は、基板において露光により描かれた回路パターンや蒸着により載置された薄膜を削り取る工程である。ところが、基板の回路パターンの微細化に伴い、これに対応するように精密なエッチングが必要となり、原子層エッチング（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＡＬＥ）工程が活用されている。

【0025】

原子層エッチング（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＡＬＥ）工程は、基板のエッチングが原子層単位で行われる工程である。このような原子層エッチング工程では、エッチング率を高めるために基板を高温に加熱した状態で改質段階及び除去段階を行って工程を進める。改質段階は、ソースガスがシリコン材質の基板表面に吸着して反応することによって表面の特性が変化する段階である。除去段階は、イオン状態の不活性ガス（プラズマイオン）が基板表面に物理的衝撃を加えて表面の原子層が除去される段階である。

【0026】

図１及び図２は、パルスレーザの照射による基板の温度変化を示すグラフである。

【0027】

原子層エッチング（ＡＬＥ）としては、熱原子層エッチング（Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ）とＰＥ ＡＬＥ（Ｐｌａｓｍａ－Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＥ）がある。熱原子層エッチング（Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ）は、工程チャンバの内部の熱を用いてソースガスと基板の表面原子との反応を誘導する熱吸着方式で行われる。

【0028】

このような熱原子層エッチング工程は、基板を加熱するためにパルスレーザ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ）を急速熱源（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）として使用する。このように熱原子層エッチング工程において、急速熱源を使用することにより、工程時間を短縮し、機器のダメージ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄａｍａｇｅ）を最小化することができる。

【0029】

ところが、従来の循環工程（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に適当な約５００ｎｍ波長のパルスレーザは、パルス幅が短いため、基板を高い処理温度まで急速に加熱することができない。具体的に、パルスレーザは、レーザ発振器から照射する際にパルス幅が非常に短く、基板に繰り返し出射する。このようなパルスレーザは、図１及び図２に示すように、パルス照射（短いパルス幅で照射）された後、次のパルスが照射されるまでの間にインターバルがある。このため、パルスレーザの照射が行われないその時間間隔の間に基板の冷却（Ｃｏｏｌｉｎｇ）が発生し、短時間内に、すなわち、一定時間のミリ秒（～ｍｓ）、マイクロ秒（～μｓ）内に基板を適正温度まで加熱することができない。

【0030】

一方、これを改善するために、パルスレーザのパルス照射と次のパルス照射までの間に、他のパルスレーザソース（パルスレーザ発振器）でパルスレーザをパルス照射することにより、連続的にパルスレーザをパルス照射する方法が提案されている。しかし、このような方法もパルスレーザのパルスエネルギーが非常に高くないと（～１０００Ｊ）、循環工程（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に適した短時間内に、工程の適正温度である４００℃以上に基板を急速に昇温することは困難であるという限界がある。すなわち、２つ以上のパルスレーザソースからパルスレーザを連続的に照射しても、レーザの種類は全てパルス幅が長くなく、短いパルスレーザであるため、基板に対する速い昇温を実現することができない。

【0031】

図３は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【0032】

本発明は、上述の限界点を克服するために、基板Ｓが処理される温度に到達するように、基板Ｓに互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを照射するように構成される。

【0033】

具体的に、本発明は、図３に示すように、工程チャンバ１００と、レーザ照射部２００とを含む。

【0034】

上記工程チャンバ１００は、基板Ｓがプラズマ処理される処理空間を有するチャンバである。代表的な一例として、工程チャンバ１００は、基板Ｓがプラズマエッチングされるプラズマエッチング工程において活用することができる。さらに、工程チャンバ１００は、本発明によって限定されず、プラズマ蒸着工程のように基板Ｓの高温状態を必要とし、且つプラズマ処理が含まれた工程において活用することができる。具体的に、工程チャンバ１００は、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバにおいて活用されることができ、このようなＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバは熱原子層エッチング（Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ）に適用することができる。

【0035】

このような工程チャンバ１００は、レーザ照射部２００から照射される上記レーザが通過するように透明窓１００ａを含むことができる。レーザ照射部２００が工程チャンバ１００の外部に配置されると、レーザ照射部２００から照射されるレーザが工程チャンバ１００を透過するように、工程チャンバ１００の一部が透明窓１００ａに代替されることができる。

【0036】

上記レーザ照射部２００は、基板支持部４００に安着された基板Ｓに互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを照射して基板Ｓを加熱する。一例として、レーザ照射部２００は、第１照射ユニット２１０と第２照射ユニット２２０とを含むことができる。

【0037】

第１照射ユニット２１０は、基板ＳにＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）レーザを照射する。ＣＷレーザは、レーザが連続的に出射される連続波レーザである。すなわち、ＣＷレーザは、パルスレーザとは互いに異なるパルス幅を有するが、具体的に、第１照射ユニット２１０から出射されるパルス幅がパルスレーザより相対的に長いレーザである。

【0038】

第２照射ユニット２２０は、基板Ｓにパルスレーザを照射する。パルスレーザは、パルスの幅が極端に短いレーザであって、パルス幅が非常に短い超短光レーザである。すなわち、パルスレーザはＣＷレーザとは互いに異なるパルス幅を有するが、具体的に、第２照射ユニット２２０から出射されるパルス幅がＣＷレーザより相対的に短いレーザである。

【0039】

図４は、本発明において、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザに対するエネルギーを示すグラフである。

【0040】

具体的に、第１照射ユニット２１０には、ＣＷレーザを照射するレーザダイオード又はファイバ（Ｆｉｂｅｒ）レーザ発振器が活用されることができる。第２照射ユニット２２０には、パルスレーザを照射するグリーンレーザ発振器が活用されることができる。

【0041】

図面を参照すると、第１照射ユニット２１０には、比較的低いコストで最大のパルスエネルギーが得られる約８０８ｎｍ～９８０ｎｍの波長のレーザを照射するレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、ＬＤ）が活用されることができる。あるいは、第１照射ユニット２１０には、約１０７０ｎｍの波長のレーザを照射するファイバレーザ発振器が活用されることができる。

【0042】

そして、第２照射ユニット２２０には、約５００ｎｍの波長のレーザを照射するグリーンレーザ発振器が活用されることができる。

【0043】

図５は、本発明において、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザによって加熱される基板の温度を示すグラフである。

【0044】

図面を参照すると、第１照射ユニット２１０のＣＷレーザは、基板Ｓを工程の適正温度である４００℃以上の状態に到達させるために予熱する、すなわち、プレヒーティング（Ｐｒｅ－ｈｅａｔｉｎｇ）する役割を果たす。また、第２照射ユニット２２０のパルスレーザは、第１照射ユニット２１０のＣＷレーザによりプレヒーティングされているか、又はプレヒーティングされた基板Ｓの温度をピーク温度（４００℃以上）に上げる役割を果たす。これにより、パルスレーザのみを使用した従来よりも、図面に示すように、非常に短時間内に（～ｍｓ）４００℃以上に基板Ｓの全面積ヒーティングを行うことができる。

【0045】

ここで、レーザ照射部２００は、一例として、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザが一定時間重なって照射されるように作動制御されることができる。 具体的に、第１照射ユニット２１０と第２照射ユニット２２０は、ＣＷレーザとパルスレーザとが一定時間重なって照射されるように作動制御されることができる。

【0046】

そして、レーザ照射部２００は、他の一例として、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザが順次照射されるように作動制御されることができる。具体的に、第１照射ユニット２１０と第２照射ユニット２２０は、ＣＷレーザとパルスレーザとが順次照射されるように作動制御されることができる。

【0047】

図６は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【0048】

図面を参照すると、第２実施形態に係る基板処理装置は、上述した第１実施形態に係る基板処理装置と比較して、レーザ照射部２００がさらに工程チャンバ１００の下側に配置されてもよい。

【0049】

具体的に、レーザ照射部２００は、工程チャンバ１００の上側及び下側にそれぞれ配置されることができる。工程チャンバ１００の上側に配置されたレーザ照射部２００は、基板Ｓの上面にレーザを照射する。工程チャンバ１００の下側に配置されたレーザ照射部２００は、基板Ｓの下面にレーザを照射する。これにより、基板Ｓの温度をより短時間で工程の適正温度まで上げることができる。

【0050】

工程チャンバ１００は、レーザ照射部２００から照射されるレーザが通過するように、上部及び下部のそれぞれが透明窓１００ａからなることができる。すなわち、工程チャンバ１００の上部に一つの透明窓１００ａが形成され、工程チャンバ１００の上側に配置されたレーザ照射部２００のレーザが透明窓１００ａを介して基板Ｓの上面に照射される。そして、工程チャンバ１００の下部にさらに一つの透明窓１００ａが形成され、工程チャンバ１００の下側に配置されたレーザ照射部２００のレーザが透明窓１００ａを介して基板Ｓの下面に照射される。

【0051】

このとき、工程チャンバ１００の下部の透明窓１００ａと基板Ｓとの間に配置された基板支持部４００は、透明窓１００ａを通過したレーザが通過するように透明材質からなることができる。

【0052】

一方、レーザ照射部２００は、基板Ｓに互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを照射して基板Ｓを加熱する。このようなレーザ照射部２００は、一例として、第１照射ユニット２１０と第２照射ユニット２２０とを含むことができるが、これに対する具体的な説明は、上述した第１実施形態で行ったため省略する。

【0053】

図７は、本発明の第３実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【0054】

図面を参照すると、第３実施形態に係る基板処理装置は、熱原子層エッチング（Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ）に適用することができる。

【0055】

具体的に、本発明は、工程チャンバ１００、ガス供給部３００、ガス排出部、基板支持部４００、及びレーザ照射部２００を含む。

【0056】

上記工程チャンバ１００は、基板Ｓがプラズマ処理される処理空間を有するチャンバである。一例として、工程チャンバ１００は、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバにおいて活用されることができる。このようなＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバは、熱原子層エッチング（Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ）に適用することができる。

【0057】

ガス供給部３００は、工程チャンバ１００内に配置され、工程チャンバ１００に処理ガスを供給する。一例として、ガス供給部３００は、原子層エッチングのために工程チャンバ１００にソースガス（前駆体）、エッチングガス及びパージガスを供給することができる。ガス排出部は、図面には示されていないが、ガス供給部３００によって供給された処理ガスを排出するために、工程チャンバ１００又はガス供給部３００の一側部に形成されることができる。

【0058】

上記基板支持部４００は工程チャンバ１００内に配置され、基板Ｓを支持する。

【0059】

本発明のプラズマ発生ユニットは、上述したガス供給部３００と基板支持部４００とを含む。ガス供給部３００と基板支持部４００のそれぞれは、プラズマ生成用電極として機能することができる。すなわち、ガス供給部３００と基板支持部４００は、工程チャンバ１００の内部に供給された処理ガスをプラズマ状態にするために、電極として活用される。基板支持部４００に連結された電源線ＬにはＲＦ電源Ｖが設置されることができる。さらに、ＲＦ電源Ｖ側の電極である基板支持部４００側に直流磁気バイアス（Ｓｅｌｆ ＤＣ Ｂｉａｓ）を形成させるように、電源線ＬにはＲＦ電源Ｖの上にキャパシタ（図示せず）が設置されてもよい。キャパシタ、すなわち、ブロッキングキャパシタ（Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）が、通過する電子を捕捉（蓄積）して陰電圧になることによって、プラズマのカチオンを基板Ｓに加速させてエッチング率を向上させる。

【0060】

そして、レーザ照射部２００は、基板Ｓが処理される温度に到達するように、基板Ｓに互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを照射して基板Ｓを加熱する。 このようなレーザ照射部２００は、一例として、第１照射ユニット２１０と第２照射ユニット２２０とを含むことができるが、これに対する具体的な説明は上述した第１実施形態で行ったため省略する。

【0061】

一方、レーザ照射部２００は、工程チャンバ１００の上側に配置されてレーザを基板Ｓの上面に照射し、工程チャンバ１００は、レーザ照射部２００から照射されるレーザが通過するように上部が透明窓１００ａからなることができる。

【0062】

また、工程チャンバ１００の上部の透明窓１００ａと基板Ｓとの間に配置されたガス供給部３００は、透明窓１００ａを通過したレーザが通過するように透明材質からなることができる。

【0063】

図８は、本発明の一実施形態に係る基板処理方法を示す図である。

【0064】

図面を参照すると、本発明に係る基板処理方法は、基板加熱段階Ｓ１００と基板処理段階Ｓ２００とを含む。

【0065】

上記基板加熱段階Ｓ１００は、基板がプラズマ処理される温度に到達するように、基板に互いに異なるパルス幅を有する複数個のレーザを照射して基板を加熱する段階である。

【0066】

一例として、基板加熱段階Ｓ１００は、第１照射段階Ｓ１１０と第２照射段階Ｓ１２０とを含むことができる。第１照射段階Ｓ１１０は、基板にＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーザを照射して基板をプレヒーティングする段階である。第２照射段階Ｓ１２０は、基板にパルスレーザを照射する段階である。

【0067】

ＣＷレーザはレーザが連続的に出射される連続波レーザであり、パルスレーザはパルスの幅が極端に短いレーザであって、パルス幅が非常に短い超短光レーザである。ＣＷレーザは、基板をプラズマ処理工程の適正温度である４００℃以上の状態に到達させるために予熱する、すなわち、プレヒーティング（Ｐｒｅ－ｈｅａｔｉｎｇ）する役割を果たす。パルスレーザは、第１照射ユニットのＣＷレーザによってプレヒーティングされているか、又はプレヒーティングされた基板の温度をピーク温度（４００℃以上）に上げる役割を果たす。 これにより、パルスレーザのみを使用して基板を加熱する従来よりも、非常に短時間内に（～ｍｓ）４００℃以上に基板の全面積ヒーティングを行うことができる。

【0068】

このような基板加熱段階Ｓ１００において、一例として、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを一定時間重ねて照射することができる。基板加熱段階Ｓ１００において、他の一例として、互いに異なるパルス幅の複数個のレーザを順次照射することができる。

【0069】

次に、基板処理段階Ｓ２００が行われる。基板処理段階Ｓ２００は、基板をプラズマ処理する段階である。代表的な一例として、基板処理段階Ｓ２００は、基板をプラズマエッチングする段階である。さらに、基板処理段階Ｓ２００は、本発明によって限定されず、プラズマ蒸着のように基板Ｓの高温状態を必要としながらプラズマ処理が含まれた工程を含むことができる。

【0070】

以上、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。よって、上述した実施形態は全ての点で例示的なものであり、限定的なものではないものと理解すべきである。

【符号の説明】

【0071】

１００：工程チャンバ
１００ａ：透明窓
２００：レーザ照射部
２１０：第１照射ユニット
２２０：第２照射ユニット
３００：ガス供給部
４００：基板支持部
Ｓ：基板
Ｌ：電源線
Ｖ：ＲＦ電源
Ｓ１００：基板加熱段階
Ｓ１１０：第１照射段階
Ｓ１２０：第２照射段階
Ｓ２００：基板処理段階

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】