特許 7416988 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】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(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 21/31 20060101AFI20240110BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240110BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 101B

C23C16/46

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023000236

(22)【出願日】2023-01-04

【審査請求日】2023-01-04

(31)【優先権主張番号】10-2022-0081709

(32)【優先日】2022-07-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【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，グァン リョル

(72)【発明者】

【氏名】キム，ユン サン

(72)【発明者】

【氏名】ホン，ジン イ

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０４９４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３０７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２０４４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２７８７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４６

(57)【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し、透明窓が形成された工程チャンバーと、
前記工程チャンバーに処理ガスを供給及び排出するガス流動部と、
前記基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように前記基板を加熱するレーザを、前記工程チャンバーの外側から前記透明窓を介して前記基板に照射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、前記複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記複数個の薄膜は、金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜を含み、
前記レーザは吸収率が前記金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に大きい、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記レーザ照射部は、紫外線レーザ発振器または可視光線レーザ発振器である、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記ガス流動部は、
前記工程チャンバー内に設けられ、前記処理ガスを供給するガス供給部と、
前記工程チャンバーまたは前記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、を含む、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバーの上側に配置され、
前記透明窓は、前記工程チャンバーの上部に形成され、
前記ガス供給部は、前記工程チャンバー内に配置され、プラズマ生成用の電極として機能し、前記工程チャンバーの上部の前記透明窓と前記基板との間に配置され、透明材質からなる、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記基板を支持するように前記工程チャンバー内に配置され、プラズマ生成用の電極として機能する基板支持部と、を含み、
前記レーザ照射部は、前記工程チャンバーの上側と下側に配置され、
前記透明窓は、前記工程チャンバーの上部と下部に形成され、
前記基板支持部は、前記工程チャンバーの下部の前記透明窓と前記基板との間に配置され、透明材質からなる、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板がプラズマ処理される処理空間を有し、透明窓が形成された工程チャンバーと、
前記工程チャンバー内に配置されて処理ガスを供給し、プラズマ生成用の上部電極として機能するガス供給部と、
前記工程チャンバーまたは前記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、
前記工程チャンバー内に配置されて前記基板を支持し、プラズマ生成用の下部電極として機能する基板支持部と、
前記ガス供給部と前記基板支持部のそれぞれに連結された電源部と、
前記基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように前記基板を加熱するレーザを、前記工程チャンバーの外側から前記透明窓を介して前記基板に照射するレーザ照射部と、を含む、基板処理装置。

【請求項9】

前記レーザ照射部は、前記複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射する、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記複数個の薄膜は、金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜を含み、
前記レーザは、吸収率が前記金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に大きい、請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記レーザ照射部は、紫外線レーザ発振器または可視光線レーザ発振器である、請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバーの上側に配置され、
前記透明窓は、前記工程チャンバーの上部に形成され、
前記ガス供給部は、前記工程チャンバーの上部の前記透明窓と前記基板との間に配置され、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13】

前記レーザ照射部は、前記工程チャンバーの上側と下側に配置され、
前記透明窓は、前記工程チャンバーの上部と下部に形成され、
前記基板支持部は、前記工程チャンバーの下部の前記透明窓と前記基板との間に配置され、透明材質からなる、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記電源部は、
前記ガス供給部に第１電源を印加する第１電源部材と、
前記基板支持部に前記第１電源の周波数よりも低い周波数を有する第２電源を印加する第２電源部材と、を含む、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項15】

基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように前記基板を加熱するレーザを、工程チャンバーの外側から前記工程チャンバーの透明窓を介して前記基板にレーザを照射する基板加熱段階と、
前記複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行う基板処理段階と、を含む、基板処理方法。

【請求項16】

前記基板加熱段階において、前記基板に前記複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射する、請求項１５に記載の基板処理方法。

【請求項17】

前記基板加熱段階において、前記基板に紫外線レーザまたは可視光線レーザを照射する、請求項１６に記載の基板処理方法。

【請求項18】

前記基板加熱段階において、前記複数個の薄膜のうち金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に吸収率の大きいレーザが用いられる、請求項１６に記載の基板処理方法。

【請求項19】

前記基板処理段階において、前記複数個の薄膜別に選択的に原子層蒸着（ＡＬＤ）が行われる、請求項１６に記載の基板処理方法。

【請求項20】

前記基板処理段階において、前記複数個の薄膜別に選択的に原子層エッチング（ＡＬＥ）が行われる、請求項１６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ものである。

【背景技術】

【0002】

半導体集積技術の発達により高純度、高品質の薄膜を蒸着させる工程は、半導体製造工程の中で重要な部分を占めるようになった。薄膜形成の代表的な方法として、化学蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）法及び物理蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）法がある。このとき、物理蒸着法は、形成された薄膜の段差被覆性（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）が悪いため、凹凸のある表面に均一な厚さの膜を形成するためには使用できない。化学蒸着法は、加熱された基板の表面上で気体状態の物質が反応し、その反応で生成された化合物が基板表面に蒸着する方法である。化学蒸着法は、物理蒸着法に比べて段差被覆性が良く、薄膜が蒸着する基板の損傷が少なく、薄膜の蒸着費用が少なく、薄膜を大量生産することができるため、多く適用されている。

【0003】

しかし最近、半導体素子の集積度がサブミクロン（ｓｕｂ－ｍｉｃｒｏｎ）単位にまで向上するにつれて、従来方式の化学蒸着法だけでは、ウエハー基板でサブミクロン単位の均一な厚さを得たり、優れた段差被覆性（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）を得ることが限界に至っており、ウエハー基板にサブミクロンサイズのコンタクトホール（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）、ビア（ｖｉａ）、または溝（ｔｒｅｎｃｈ）のような段差が存在する場合に、位置に関わらず、一定の組成を有する物質膜を得ることにも困難性を伴うようになった。

【0004】

したがって、全てのプロセスガスを同時に注入する従来の化学蒸着法とは異なり、所望の薄膜を得るのに必要な２つ以上のプロセスガスが気相で会わないように時間ごどに順次分割して供給するが、これらの供給周期を周期的に繰り返して薄膜を形成する原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）方式は新しい薄膜形成方法として適用されることができる。

【0005】

そして、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。一例として、原子層エッチング（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＡＬＥ）は、標的物質を目標とする量（厚さ）の分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において設定されたサイクルを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にあたり原子レベルの制御が可能であるため、増々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。

【0006】

一方、基板に形成された複数個の薄膜のうち選択された薄膜に原子層処理（原子層蒸着または原子層エッチング）を行うためには、マスクが用いられる。すなわち、従来技術では、複数個の薄膜のうち選択的に一部の薄膜のみに対して原子層処理を行うために、マスクを必要とする限界点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】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】

【0008】

本発明は、上記のような限界点を解決するために創案されたものであり、マスクなしでも複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行うことができ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】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明による基板処理装置は、基板がプラズマ処理される処理空間を有し、透明窓が形成された工程チャンバーと、上記工程チャンバーに処理ガスを供給及び排出するガス流動部と、上記基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように上記基板を加熱するレーザを、上記工程チャンバーの外側から上記透明窓を介して上記基板に照射するレーザ照射部と、を含む。

【0010】

上記レーザ照射部は、上記複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射することができる。

【0011】

上記複数個の薄膜は、金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜を含み、上記レーザは、吸収率が上記金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に大きいことができる。

【0012】

上記レーザ照射部は、紫外線レーザ発振器または可視光線レーザ発振器であることができる。

【0013】

上記ガス流動部は、上記工程チャンバー内に設けられ、上記処理ガスを供給するガス供給部と、上記工程チャンバーまたは上記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、を含むことができる。

【0014】

上記レーザ照射部は、上記工程チャンバーの上側に配置され、上記透明窓は上記工程チャンバーの上部に形成され、上記ガス供給部は、上記工程チャンバー内に配置され、プラズマ生成用の電極として機能し、上記工程チャンバーの上部の上記透明窓と上記基板との間に配置され、透明材質からなることができる。

【0015】

本発明は、上記基板を支持するように、上記工程チャンバー内に配置され、プラズマ生成用の電極として機能する基板支持部を含み、上記レーザ照射部は、上記工程チャンバーの上側及び下側に配置され、上記透明窓は、上記工程チャンバーの上部及び下部に形成され、上記基板支持部は、上記工程チャンバーの下部の上記透明窓と上記基板との間に配置され、透明材質からなることができる。

【0016】

一方、本発明の他の側面によると、基板がプラズマ処理される処理空間を有し、透明窓が形成された工程チャンバーと、上記工程チャンバー内に配置されて処理ガスを供給し、プラズマ生成用の上部電極として機能するガス供給部と、上記工程チャンバーまたは上記ガス供給部の一側部に形成されたガス排出部と、上記工程チャンバー内に配置されて上記基板を支持し、プラズマ生成用の下部電極として機能する基板支持部と、上記ガス供給部と上記基板支持部とのそれぞれに連結された電源部と、上記基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように上記基板を加熱するレーザを、上記工程チャンバーの外側から上記透明窓を介して上記基板に照射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。

【0017】

上記電源部は、上記ガス供給部に第１電源を印加する第１電源部材と、上記基板支持部に上記第１電源の周波数より低い周波数を有する第２電源を印加する第２電源部材と、を含むことができる。

【0018】

一方、本発明のまた他の側面によると、基板に形成された複数個の薄膜のうち選択された薄膜に原子層処理が行われるように上記基板を加熱するレーザを、工程チャンバーの外側から上記工程チャンバーの透明窓を介して上記基板にレーザを照射する基板加熱段階及び上記複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行う基板処理段階と、を含む基板処理方法が提供されることができる。

【0019】

上記基板加熱段階において、上記基板に上記複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射することができる。

【0020】

上記基板加熱段階において、上記基板に紫外線レーザまたは可視光線レーザを照射することができる。

【0021】

上記基板加熱段階において、上記複数個の薄膜の中から金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に吸収率の高いレーザが用いられることができる。

【0022】

上記基板処理段階において、上記複数個の薄膜別に選択的に原子層蒸着（ＡＬＤ）が行われることができる。

【0023】

上記基板処理段階において、上記複数個の薄膜別に選択的に原子層エッチング（ＡＬＥ）が行われることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明は、基板に形成された複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射して基板を加熱するように構成することで、マスクを用いずとも複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行うことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【図2】基板に対するレーザの種類による吸収率を示したグラフである。

【図3】図１の基板処理装置から照射されたレーザが基板に形成された複数個の薄膜別に吸収または反射されることを示した図面である。

【図4】図３の複数個の薄膜別に表面温度を示したグラフである。

【図5】図４の表面温度によって複数個の薄膜のうち選択的に金属膜のみに原子層蒸着が行われたことを示した図面である。

【図6】図４の表面温度によって複数個の薄膜のうち選択的に金属膜のみに原子層エッチングが行われたことを示した図面である。

【図7】複数個の薄膜のうち選択的に金属膜とシリコン膜のみに原子層蒸着が行われたことを示した図面である。

【図8】複数個の薄膜のうち選択的に金属膜とシリコン膜のみに原子層エッチングが行われたことを示した図面である。

【図9】本発明の第２実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【図10】本発明の第３実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【図11】本発明の一実施形態による基板処理方法を示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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することが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曖昧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。なお、類似した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一符号を付与する。なお、本明細書において、「上」、「上部」、「上面」、「下」、「下部」、「下面」、「側面」など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変わることができる。

【0027】

なお、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとするとき、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まれる。さらに、ある構成要素を「含む」とは、特に反対される記載がない限り、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むことができることを意味する。

【0028】

図１は、本発明の第１実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【0029】

図面を参照すると、本発明による基板処理装置は、工程チャンバー１００、ガス流動部２００、基板支持部３００、電源部４００、レーザ照射部５００を含む。

【0030】

上記工程チャンバー１００は、基板１０がプラズマ処理される処理空間を有するチャンバーである。代表的な例として、工程チャンバー１００は、基板１０が原子層単位で蒸着される原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）工程または基板１０が原子層単位でエッチングされる原子層エッチング（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈ、ＡＬＥ）工程で活用されることができる。さらに、工程チャンバー１００は、本発明によって限定されず、基板１０の高温状態を必要としながら、ともに、プラズマ処理が含まれる工程で活用されることができる。具体的には、工程チャンバー１００は、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバーとして活用されることができ、さらに、透明窓１００ａを有するＴＣＣＰ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）チャンバーとして活用されることができる。

【0031】

このような工程チャンバー１００は、レーザ照射部５００から照射される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５００が工程チャンバー１００の外部に配置された構造において、レーザ照射部５００から照射されるレーザが工程チャンバー１００を透過するように工程チャンバー１００の一部が透明窓１００ａの代わりになり得る。

【0032】

上記ガス流動部２００は、処理ガスを供給及び排出する。ガス流動部２００は、基板１０を原子層処理するようにする処理ガスの供給及び排出を行う構造をとる。

【0033】

このようなガス流動部２００は、ガス供給部２１０及びガス排出部を含む。

【0034】

ガス供給部２１０は、工程チャンバー１００内に配置され、工程チャンバー１００により処理ガスを供給する。一例として、ガス供給部２１０は、原子層蒸着または原子層エッチングのために、工程チャンバー１００により処理ガスを供給することができる。原子層蒸着工程における処理ガスは、ソースガス（前駆体）、反応ガス及びパージガスを含むことができる。このとき、ガス供給部２１０は、ソースガス供給タンク、反応ガス供給タンク及びパージガス供給タンクと連結されることができる。また、原子層エッチング工程における処理ガスは、ソースガス（前駆体）、エッチングガス及びパージガスを含むことができる。このとき、ガス供給部２１０は、ソースガス供給タンク、エッチングガス供給タンク、及びパージガス供給タンクと連結されることができる。このようなガス供給部２１０には、工程チャンバー１００内に処理ガスを供給するガス供給孔（図示せず）が形成されることができる。ガス排出部は、例えば、図面に示されてはいないが、ガス供給部２１０によって供給された処理ガスを排出するために、工程チャンバー１００またはガス供給部２１０の一側部に形成されることができる。すなわち、ガス排出部は、工程チャンバー１００の一側部に連結されることができ、またはガス供給部２１０の一側部に形成されたガス排出孔（図示せず）を含み、このようなガス排出孔を介して処理ガスが排出される構造を取ることができる。

【0035】

上記基板支持部３００は、工程チャンバー１００内に配置され、基板１０を支持する。

【0036】

上述したガス供給部２１０は、プラズマ生成用の上部電極として機能することができ、基板支持部３００は、プラズマ生成用の下部電極として機能することができる。すなわち、ガス供給部２１０及び基板支持部３００は、工程チャンバー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ことができる。

【0037】

上記電源部４００は、基板支持部３００に連結された電源線に設けられることができる。このような電源部４００は、基板支持部３００に高周波電源を印加して、工程チャンバー１００内に電場を印加することで、プラズマを形成させることができる。さらに、下部電極である基板支持部３００の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、基板支持部３００と電源部４００との間にキャパシタ（図示せず）が設けられることもできる。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）して負電圧になるようにすることによって、プラズマのカチオンを基板１０に加速させて蒸着またはエッチングを向上させることができる。

【0038】

上記レーザ照射部５００は、工程チャンバー１００の外側に配置され、工程チャンバー１００の透明窓１００ａを介して基板１０にレーザを照射する。

【0039】

具体的には、レーザ照射部５００は工程チャンバー１００の上側に配置され、透明窓１００ａは工程チャンバー１００の上部に形成される。工程チャンバー１００の上側に配置されたレーザ照射部５００のレーザが工程チャンバー１００の上部に形成された透明窓１００ａを介して基板１０の上面に照射される。

【0040】

このとき、ガス供給部２１０は、工程チャンバー１００の上部の透明窓１００ａと基板１０との間に配置される。ガス供給部２１０は、レーザが通過するように透明材質からなる。これにより、レーザ照射部５００から照射されたレーザは、工程チャンバー１００の上部の透明窓１００ａと透明材質のガス供給部２１０を順次通過して基板１０に照射される。

【0041】

一方、レーザ照射部５００によって照射されるレーザは、基板１０に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように基板１０を加熱する役割を果たす。これらのレーザについて具体的に検討すると、次のとおりである。

【0042】

図２は、基板に対するレーザの種類による吸収率を示したグラフである。

【0043】

図面を参照すると、一例として半導体工程で多く用いられる銅の場合、紫外線レーザと可視光線レーザ（Ｇｒｅｅｎ Ｌａｓｅｒを含む）に該当する波長では、レーザ吸収率が一定程度以上表れる。これに対し、比較的高い波長の赤外線レーザ（ＩＲ Ｌａｓｅｒ）は銅にほとんど吸収されない。

【0044】

これに基づいて、本発明のレーザ照射部（図１の５００）は、半導体に用いられる金属に吸収率の良いレーザを照射するレーザ発振器であることができる。具体的には、レーザ照射部５００は、紫外線レーザを照射する紫外線レーザ発振器であるか、可視光線レーザを照射する可視光線レーザ発振器であることができる。

【0045】

すなわち、レーザ照射部５００から照射される紫外線レーザまたは可視光線レーザは、基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように、基板を加熱することができる。これに対する具体的な説明は後述する。

【0046】

図３は、図１の基板処理装置から照射されたレーザが基板に形成された複数個の薄膜別に吸収または反射されることを示した図面であり、図４は、図３の複数個の薄膜別に対する表面温度を示したグラフである。

【0047】

また、図５は、図４の表面温度によって複数個の薄膜のうち選択的に金属膜のみに原子層蒸着が行われたことを示した図面であり、図６は、図４の表面温度により複数個の薄膜のうち選択的に金属膜のみに原子層エッチングが行われたことを示した図面である。

【0048】

図面を参照すると、基板（図１の１０）には複数個の薄膜が形成されることができるが、このような複数個の薄膜は、上側に露出した構造をとる。このとき、レーザ照射部５００は、複数個の薄膜別に吸収率の異なる波長を有するレーザを照射する。

【0049】

具体的には、図３に示したように、複数個の薄膜は、金属膜１１、シリコン膜１２、及び誘電体膜１３を含むことができ、このときレーザは吸収率が金属膜１１、シリコン膜１２、及び誘電体膜１３の順に大きな特性を有する波長を有する。一例として、レーザ照射部５００から照射されるレーザは金属膜１１で強く吸収され、シリコン膜１２で弱く吸収され、誘電体膜１３では反射されて吸収がほとんど行われなかった。

【0050】

このようなレーザを一実施形態として一定時間の間、基板１０に照射した場合、図４に示したように金属膜の表面温度は、工程適正温度である４００℃以上に上がることができ、シリコン膜及び誘電体膜の表面温度は、工程適正温度である４００℃に達することができない。これにより、一例として図５に示したように、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜１１のみに原子層蒸着が行われ、これに対して、シリコン膜１２及び誘電体膜１３には、原子層蒸着が行われなくなる。また、他の一例として、図６に示したように、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜１１のみに原子層エッチングが行われ、これに対して、シリコン膜１２及び誘電体膜１３には、原子層エッチングが行われなくなる。

【0051】

図７は、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜とシリコン膜のみに原子層蒸着が行われたことを示した図面であり、図８は、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜とシリコン膜のみに原子層エッチングが行われたことを示した図面である。

【0052】

他の実施形態として、レーザを一定時間より長く基板に照射したり、または上記実施形態よりもシリコン膜に対しても吸収率の大きいレーザを基板に照射することができる。このような場合、例えば、図面に示されてはいないが、金属膜及びシリコン膜の表面温度は、工程適正温度である４００℃以上に上がることができ、誘電体膜の表面温度は、工程適正温度である４００℃に達することができないことがある。これにより、一例として、図７に示したように、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜１１とシリコン膜１２のみに原子層蒸着が行われ、これに対して、誘電体膜１３には原子層蒸着が行われなくなる。また、他の一例として、図８に示したように、複数個の薄膜のうち選択的に金属膜１１とシリコン膜１２のみに原子層エッチングが行われ、これに対して、誘電体膜１３には原子層エッチングが行われなくなる。

【0053】

図９は、本発明の第２実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【0054】

図面を参照すると、本発明の第２実施形態による基板処理装置は、上述した第１実施形態による基板処理装置と比較して、電源部４００がデュアル周波数（Ｄｕａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を用いるように２つの電源部材４１０、４２０で構成されることができる。

【0055】

具体的には、電源部４００は、互いに異なる周波数を有する２つの電源部材４１０、４２０を含むことができる。すなわち、電源部４００は、ガス供給部２１０と基板支持部３００のそれぞれに連結された電源部材４１０、４２０を含むことができる。換言すると、電源部４００は、第１電源部材４１０及び第２電源部材４２０を含むことができる。第１電源部材４１０は、ガス供給部２１０に第１電源を印加する。第２電源部材４２０は、基板支持部３００に第２電源を印加する。このとき、第２電源は第１電源の周波数よりも低い周波数を有する。すなわち、第１電源の周波数は、第２電源の周波数よりも比較的高周波であるが、このような高周波によってプラズマを容易に制御することができる。また、第２電源の周波数は、第１電源の周波数より比較的低周波であるが、このような低周波によって陰極シース（Ｃａｔｈｏｄｅ ｓｈｅａｔｈ）のイオンエネルギーを容易に制御することができる。上述のように、本発明は、デュアル周波数を用いるように２つの電源部材４１０、４２０で構成されることで、プラズマ及びイオンエネルギーを円滑に制御することができる。

【0056】

一方、ガス供給部２１０とガス排出部を含むガス流動部２００、基板支持部３００及びレーザ照射部５００は、図１の第１実施形態で詳述されたため、これに対する具体的な説明は省略する。

【0057】

図１０は、本発明の第３実施形態による基板処理装置を示した図面である。

【0058】

図面を参照すると、本発明の第３実施形態による基板処理装置は、上述した第１実施形態による基板処理装置と比較して、レーザ照射部５００がさらに工程チャンバー１００の下側に配置されることができる。

【0059】

具体的には、レーザ照射部５００は、工程チャンバー１００の上側と下側にそれぞれ配置されることができる。工程チャンバー１００の上側に配置されたレーザ照射部５００は、基板１０の上面にレーザを照射する。工程チャンバー１００の下側に配置されたレーザ照射部５００は、基板１０の下面にレーザを照射する。これにより、基板１０の温度をより速い時間で工程適正温度まで上げることができる。

【0060】

工程チャンバー１００は、レーザ照射部５００から照射されるレーザが通過するように、上部と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、工程チャンバー１００の上部に１つの透明窓１００ａが形成され、工程チャンバー１００の上側に配置されたレーザ照射部５００のレーザが透明窓１００ａを介して基板１０の上面に照射される。そして、工程チャンバー１００の下部にもう一つの透明窓１００ａが形成されて、工程チャンバー１００の下側に配置されたレーザ照射部５００のレーザが透明窓１００ａを介して基板１０の下面に照射される。

【0061】

このとき、工程チャンバー１００の下部の透明窓１００ａと基板１０との間に配置された基板支持部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。

【0062】

なお、ガス供給部２１０及びガス排出部を含むガス流動部２００、基板支持部３００及び電源部４００は、図１の第１実施形態で詳述されたため、これに対する具体的な説明は省略する。

【0063】

図１１は、本発明の一実施形態による基板処理方法を示した図面である。

【0064】

図面を参照すると、本発明による基板処理方法は、基板加熱段階（Ｓ１００）及び基板処理段階（Ｓ２００）を含む。

【0065】

上記基板加熱段階（Ｓ１００）は、基板に形成された複数個の薄膜に対する選択的な原子層処理が行われるように基板を加熱するレーザを基板に照射する段階である。このとき、レーザは工程チャンバーの外側から工程チャンバーの透明窓を介して基板に照射される。

【0066】

具体的には、基板加熱段階（Ｓ１００）では、基板に複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザを照射する。このような基板加熱段階（Ｓ１００）でのレーザは、紫外線レーザ及び可視光線レーザに該当する波長範囲内のレーザであり、基板加熱段階（Ｓ１００）では基板に紫外線レーザまたは可視光線レーザを照射する。

【0067】

さらに具体的に基板加熱段階（Ｓ１００）では、複数個の薄膜のうち金属膜、シリコン膜、及び誘電体膜の順に吸収率の高いレーザが用いられることができる。一例として、基板加熱段階（Ｓ１００）で照射されるレーザは、金属膜で強く吸収され、シリコン膜で弱く吸収され、誘電体膜では反射によって吸収がほとんど行われない。

【0068】

そして、基板処理段階（Ｓ２００）は、複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行う段階である。具体的に基板処理段階（Ｓ２００）では、基板加熱段階（Ｓ１００）において、複数個の薄膜別に吸収率の異なるレーザによって基板が加熱されることで、複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行うことができる。一例として、基板処理段階（Ｓ２００）において、基板の複数個の薄膜別に選択的に原子層蒸着（ＡＬＤ）が行われることができる。他の一例として、基板処理段階（Ｓ２００）において、複数個の薄膜別に選択的に原子層エッチング（ＡＬＥ）が行われることができる。

【0069】

以上、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施されることができるということが理解できる。それ故に、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解すべきである。

【符号の説明】

【0070】

１０ 基板 １１ 金属膜
１２ シリコン膜 １３ 誘電体膜
１００ 工程チャンバー １００ａ 透明窓
２００ ガス流動部 ２１０ ガス供給部
３００ 基板支持部 ４００ 電源部
４１０ 第１電源部材 ４２０ 第２電源部材
５００ レーザ照射部

【要約】      （修正有）

【課題】マスクなしでも複数個の薄膜別に選択的に原子層処理を行うことができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板支持部３００に支持される基板１０がプラズマ処理される処理空間を有し、透明窓１００ａが形成された工程チャンバー１００と、工程チャンバーに処理ガスを供給するガス供給部２１０及び排出するガス排出部を含むガス流動部２００と、基板に形成された複数個の薄膜別に選択的に原子層処理が行われるように基板を加熱するレーザを、工程チャンバーの外側から透明窓を介して基板に照射するレーザ照射部５００と、を含む。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】