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WO2025063554A1 - Substrate processing apparatus for atomic layer etching - Google Patents

Substrate processing apparatus for atomic layer etching Download PDF

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Publication number
WO2025063554A1
WO2025063554A1 PCT/KR2024/013232 KR2024013232W WO2025063554A1 WO 2025063554 A1 WO2025063554 A1 WO 2025063554A1 KR 2024013232 W KR2024013232 W KR 2024013232W WO 2025063554 A1 WO2025063554 A1 WO 2025063554A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
chamber
substrate processing
microwave
processing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2024/013232
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이응구
전민성
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OS Co Ltd
Original Assignee
OS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230126845A external-priority patent/KR20250018916A/en
Priority claimed from KR1020240021399A external-priority patent/KR102838653B1/en
Priority claimed from KR1020240021395A external-priority patent/KR102890886B1/en
Priority claimed from KR1020240021396A external-priority patent/KR102838652B1/en
Priority claimed from KR1020240021398A external-priority patent/KR102775721B1/en
Priority claimed from KR1020240021397A external-priority patent/KR102825953B1/en
Priority claimed from KR1020240047657A external-priority patent/KR102866269B1/en
Application filed by OS Co Ltd filed Critical OS Co Ltd
Publication of WO2025063554A1 publication Critical patent/WO2025063554A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H10P72/00
    • H10P72/30
    • H10P72/76

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing device and a substrate processing method, and more specifically, to a substrate processing device and a substrate processing method for processing a substrate using microwaves for high-speed heat treatment.
  • ALE atomic layer etching
  • ALD atomic layer deposition
  • various films that make up semiconductor devices are sometimes composed of single atoms, such as silicon single crystals, polysilicon, and copper films, and sometimes contain various types of atoms, such as silicon oxide films, silicon nitride films, silicon oxynitride films, metal oxide films, metal nitride films, and silicon germanium films.
  • the present disclosure provides a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of shortening a process time while providing uniform and precise etching.
  • the present disclosure provides a substrate processing apparatus capable of minimizing volume while providing high-speed heat treatment.
  • the substrate processing device may include: an upper chamber in which plasma processing is performed on a substrate; a lower chamber in which heat processing is performed on the substrate; a microwave heat processor that generates microwaves in the lower chamber to transfer heat to the substrate; and a stage that supports a substrate and is capable of moving up and down to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate.
  • the upper chamber may include a gas supply section including a buffer and showerhead for the plasma process.
  • the showerhead of the gas supply unit may have a sloped structure from the center of the substrate to the periphery of the substrate.
  • the showerhead of the gas supply unit may supply gas to the upper chamber through at least one of an inclined hole or a buffer hole.
  • the upper chamber may include an upper plasma generating unit for generating plasma in the upper chamber.
  • the upper chamber may include a gas exhaust port through which process gases are exhausted on the side.
  • the gas exhaust section may be provided with a coating that maintains the plasma within the upper chamber and prevents adsorption of by-products.
  • the gas exhaust portion may be configured symmetrically around the substrate.
  • the upper chamber may be configured to have a height of 0.1 cm to 5 cm to accelerate gas supply and exhaust and to form plasma.
  • the stage step may include a gasket to prevent gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during processing of the substrate in the upper chamber.
  • the lower chamber may further include a gas supply unit for supplying an inert gas to the lower chamber.
  • the lower chamber may be supplied with the inert gas at a higher pressure than the upper chamber to prevent the process gas from flowing into the upper chamber during the process treatment of the substrate in the upper chamber.
  • the microwave heat treater may be positioned at least on one of the side of the lower chamber, underneath the stage step, or above the upper chamber gas supply portion.
  • the microwave heat treater comprises a plurality of microwave sources, wherein the plurality of microwave sources can be arranged symmetrically or asymmetrically about the substrate.
  • the plurality of microwave sources can be switched between different microwave supply modes to generate microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate.
  • the various microwave supply modes may be a mode in which microwaves are supplied into the lower chamber by a combination of at least one of the plurality of microwave supply sources.
  • the stage may support the substrate by electrostatic bonding or mechanical bonding.
  • the stage may include an upper plasma generating section and a lower plasma generating section for generating plasma or applying a bias to the plasma.
  • a surface modification process and an adsorption layer formation process may be performed during an atomic layer etching (ALE) process for the substrate in the upper chamber, and a heat treatment process may be performed during the atomic layer etching process in the lower chamber.
  • ALE atomic layer etching
  • surface modification for atomic layer etching of the substrate is performed through plasma treatment in an atomic layer etching process for the substrate, thereby forming a modified layer on the substrate, and in the lower chamber, heat treatment using a microwave heat processor can be performed on the substrate to promote formation of the modified layer.
  • an adsorption layer may be formed by gas treatment on a substrate having a modified layer formed thereon, the modified layer and the adsorption layer may be removed by plasma treatment, and in the lower chamber, the removal of the modified layer and the adsorption layer may be promoted by heat treatment using a microwave heat treatment device on the substrate.
  • the substrate processing apparatus includes at least one substrate processing device including an upper chamber in which plasma treatment is performed on a substrate; a lower chamber in which heat treatment is performed on the substrate; a microwave heat treatment device generating microwaves in the lower chamber to transfer heat to the substrate; and a stage supporting a substrate and capable of moving up and down to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate; and may include a substrate transfer unit for transferring the substrate to the at least one substrate processing device.
  • the present disclosure can provide a substrate processing device and a substrate processing method capable of shortening a process time while providing uniform and precise etching.
  • the present disclosure can provide a substrate processing device capable of minimizing volume while providing high-speed heat treatment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a microwave heat processor arranged in multiple layers in a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram showing the arrangement of a microwave supply device of one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a stage of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 18 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 19 is an enlarged drawing of section 'B' of the substrate processing device illustrated in Figure 18.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a substrate processing device according to the embodiment of FIG. 20.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 23 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is an exemplary diagram of a substrate processing device including a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 25 is an exemplary diagram of a substrate processing device including a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.
  • a component may be, but is not limited to, a procedure running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • an application running on a computing device and a computing device may both be components.
  • One or more components may reside within a processor and/or a thread of execution.
  • a component may be localized within a single computer.
  • a component may be distributed between two or more computers.
  • such components may execute from various computer-readable media having various data structures stored therein.
  • the components may communicate via local and/or remote processes, for example, by a signal comprising one or more data packets (e.g., data from one component interacting with another component in a local system, a distributed system, and/or data transmitted via a network such as the Internet to another system via the signal).
  • a signal comprising one or more data packets (e.g., data from one component interacting with another component in a local system, a distributed system, and/or data transmitted via a network such as the Internet to another system via the signal).
  • Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.
  • the substrate (10) processed in the substrate processing device may include any semiconductor devices such as wafers, display panels, masks, and glass substrates for manufacturing semiconductor devices such as DRAM, NAND flash memory, CPU, NPU, GPGPU, and PIM, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the process for the substrate (10) performed in the substrate processing device (100) may include atomic layer etching (ALE) or atomic layer deposition (ALE).
  • the substrate processing device (100) may be composed of an upper chamber (1000) and a lower chamber (2000) for processing different processes.
  • the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be viewed broadly as parts of one chamber.
  • the substrate (10) may be transported to the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) according to the up and down movement of the stage (4000), and a scheduled process may be performed in each chamber.
  • a first process treatment can be performed on the substrate (10), and in the lower chamber (2000), a second process treatment different from the first process treatment can be performed on the substrate (10).
  • the process treatment performed in the upper chamber (1000) can include a process using gas and plasma, such as a surface modification process and an adsorption layer formation process during an atomic layer etching process for the substrate (10).
  • the process treatment performed in the lower chamber (2000) can include a heat treatment process during an atomic layer etching process for the substrate (10).
  • the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by a stage step (1160) protruding in the stage direction between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000), and in the case of an embodiment without the stage step (1160), the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by being composed of different pieces.
  • the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be composed of one piece, but in this case, the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by the process-specific position of the stage (4000). For example, if the stage (4000) is in the first position for the process treatment performed in the upper chamber (1000), the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by this.
  • the upper chamber (1000) may include a gas supply unit (1100) for supplying process gas.
  • the gas supply unit (1100) is composed of a showerhead (1130), a buffer (1120), and a gas supply line (1110), and may be located at the upper portion of the upper chamber (1000).
  • the showerhead (1130) of the gas supply unit may include a sloped structure from the center of the substrate to the outer edge of the substrate.
  • the showerhead of the gas supply unit (1100) may include a sloped structure in which the center is high and the outer edge is low.
  • the structure of FIG. 5d is only an example, and the sloped structure of the showerhead (1130) may include a sloped structure in which the center is low and the outer edge is high, and may also have a curved cross-section.
  • the showerhead (1130) of the gas supply unit can supply the process gas to the upper chamber (1000) through at least one hole of an inclined hole structure, a buffer hole structure, and a straight hole structure.
  • FIG. 5A is an example of a buffer hole structure of a showerhead hole (1131)
  • FIGS. 5B and 5C are examples of an inclined hole structure of a showerhead hole (1131).
  • the buffer hole structure is a structure in which the hole sizes of a surface close to the substrate and the hole sizes of the opposite surface are different from each other, and may be a hole structure including a portion having a buffer effect in the showerhead hole (1131).
  • the shape of the showerhead and the shape of the showerhead hole illustrated in FIG. 5 are only examples, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the showerhead hole (1131) may be configured to a size through which microwaves cannot pass.
  • the lower surface of the showerhead (1130) of the gas supply unit may include a first microwave reflection structure (2401) that reflects microwaves generated by the microwave heat treatment device (3000) in a commercial direction to ensure uniformity of the substrate.
  • the showerhead (1130) may be constructed of a material that is impermeable to microwaves. In an embodiment where the microwave heat treater is positioned above the upper chamber (1000), the showerhead (1130) may be constructed of a material that is permeable to microwaves.
  • the gas supply line (1110) may be connected to one or more gas tanks to supply process gases for each process.
  • the process gases supplied may vary depending on the material and/or recipe of the substrate being processed.
  • the buffer (1120) can increase the uniformity of the substrate by providing an area where gas supplied through the gas supply line (1110) can stay for a while before passing through the showerhead (1130).
  • the upper chamber (1000) may include an upper plasma generating unit (1150) for generating plasma (20) in the upper chamber.
  • the upper plasma generating unit (1150) may generate plasma (20) in the supplied process gas.
  • a bias may be applied to the plasma (20) generated by the upper plasma generating unit (1150) by the lower plasma generating unit (4200) to accelerate the action of the plasma (20) on the substrate (10).
  • only the lower plasma generating unit (4200) may be operated to generate plasma (20).
  • the energy applied to the upper plasma generating unit (1150) or the lower plasma generating unit (4200) may be different depending on the etching target, the material of the substrate, and/or the recipe.
  • a gas exhaust port (1140) for exhausting process gas may be positioned on the side of the upper chamber (1000).
  • the gas exhaust port (1140) may be made of a material or have a coating (1141) added thereto that maintains plasma inside the upper chamber (1000) and prevents adsorption of byproducts.
  • the material and coating (1141) of the gas exhaust port may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., but these are merely examples and the present disclosure is not limited thereto.
  • the gas exhaust (1140) may include an exhaust microwave reflective structure (1143).
  • the exhaust microwave reflective structure (1143) may be formed of holes of a size that is impermeable to microwaves, thereby allowing gas to pass through but blocking microwaves from passing through.
  • the gas exhaust section (1140) may further include a material or coating (1145) that prevents adsorption of byproducts and has etching resistance.
  • the gas exhaust unit (1140) may include a third susceptor (not shown) that absorbs microwaves and generates heat.
  • the third susceptor is located at the rear end of the coating (1141) in the gas exhaust line and may absorb microwaves and generate heat to secondarily prevent adsorption of byproducts to the coating (1141).
  • the gas exhaust unit (1140) may be located at one or more sides of the upper chamber (1000) and may be configured symmetrically around the substrate (10) to ensure uniformity of the substrate (10).
  • the upper chamber (1000) may be configured to have a height of 0.1 cm to 5 cm during a process in the upper chamber (1000) (for example, when the stage (4000) is in the first position) to accelerate gas supply and exhaust and to form plasma.
  • the height of the upper chamber (1000) described above may refer to the distance between the lower surface of the showerhead (1130) and the stage (4000), and may vary depending on the position of the stage (4000). However, the height may be the height when the stage (4000) is in a position (for example, a first position) for a process in the upper chamber (1000).
  • the volume of the upper chamber (1000) may be changed by the height of the stage (4000), and the volume of the upper chamber (1000) may be configured as a minimum volume for maintaining plasma in order to accelerate gas supply and discharge.
  • the minimum volume when plasma is required and the minimum volume in a process when only gas is required may be different, and in this case, the stage (4000) may be raised and lowered to optimize the volume of the upper chamber (1000) according to the process.
  • the upper chamber (1000) may be configured as a first position for a plasma process.
  • the volume can be changed by raising and lowering the stage (4000) into a first volume for a gas process and a third volume for gas discharge, so as to be optimized for each process.
  • the heights mentioned above are only examples and the present disclosure is not limited thereto.
  • the substrate processing device (100) may include a stage step (1160) protruding toward the stage (4000) between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000).
  • the stage step (1160) may be configured to separate the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000), and the diameters of the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be set to be different from each other by the stage step (1160).
  • the upper chamber (1000) since the supply and discharge speed of gas can be accelerated as the volume of the upper chamber (1000) is smaller, the upper chamber (1000) may have a smaller diameter than the lower chamber (2000) by the stage step (1160).
  • the stage step (1160) may include a gasket (not shown) to prevent gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during a process for a substrate in the upper chamber.
  • a gasket (not shown) to prevent gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during a process for a substrate in the upper chamber.
  • FIG. 1 a path through which fluid flow is possible between the stage step (1160) and the stage (4000) is illustrated, but in an embodiment with a gasket (not shown), gas exchange between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may not occur due to the gasket when the stage (4000) is in the first position (position of FIG. 2a).
  • the gasket may be made of a soft material or may be fixed in a form that can be opened and closed to allow gas to flow from the lower chamber (2000) to the upper chamber (1000) during a purge process in the upper chamber (1000).
  • the substrate processing device (100) includes a lower chamber (2000) in which heat treatment is performed on the substrate.
  • the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) are connected to each other and are regions separated according to the process in one chamber.
  • the region below the first position (position in FIG. 2A) of the stage (4000) is described as the lower chamber (2000).
  • the lower chamber (2000) performs heat treatment on the substrate, and when heat treatment is required for the substrate during a process treatment cycle for the substrate, the substrate (10) can be transported by lowering the stage (4000) so that the substrate can be positioned in the lower chamber (2000).
  • the inner surface (2001) of the lower chamber may include a second susceptor capable of being heated by microwaves to prevent adsorption of byproducts or particles on the inner surface of the lower chamber.
  • the second susceptor may be composed of a material capable of absorbing microwaves supplied from a microwave heat processor and generating heat, and the susceptor may include, for example, at least one of a metal thin film coated on ceramic or a carbon-based material.
  • the material of the susceptor described above is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the second susceptor can be heated by microwaves during the heat treatment process in the lower chamber (2000) to prevent adsorption to the inner surface of the lower chamber (2000), and can also be preheated by microwaves to maintain the temperature of the lower chamber (2000) at a constant level while the substrate is being processed in the upper chamber (1000).
  • the lower chamber (2000) may be heated by a microwave heat processor during a purge process for the substrate.
  • the second susceptor (2100) may be heated by microwaves to make the temperature of the lower chamber (2000) at a predetermined level, thereby preventing adsorption of the lower chamber (2000).
  • the temperature of the lower chamber (2000) heated during the purge process in the upper chamber may be, for example, a temperature different from the heat treatment temperature in the lower chamber and the preheating temperature of the lower chamber.
  • the inner surface (2001) of the lower chamber may also include a material or coating that prevents adsorption of at least one of byproducts or particles.
  • the substrate processing device (100) may include an inert gas supply unit (2200) for supplying an inert gas to the lower chamber.
  • the inert gas supplied by the inert gas supply unit (2200) may be exhausted to a gas exhaust unit (1140) of the upper chamber.
  • an inert gas may be supplied so that the lower chamber (2000) has a higher pressure than the upper chamber (1000) in order to prevent the process gas from flowing into the upper chamber while the substrate (10) is being processed in the upper chamber.
  • the inert gas supply unit may supply an inert gas so that the lower chamber (2000) has a first pressure higher than the upper chamber (1000).
  • the substrate processing device (100) may additionally include an inert gas discharge unit (not shown) for discharging an inert gas according to an embodiment.
  • the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be configured as separate gas lines from the gas supply unit (1100) and the gas exhaust unit (1140) of the upper chamber.
  • the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be located on the side or the lower surface of the lower chamber.
  • the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be located on the side or the lower surface of the lower chamber.
  • an inert gas may be supplied so that the lower chamber (2000) has a higher pressure than the upper chamber (1000) in order to prevent the process gas from flowing into the upper chamber while the substrate (10) is being processed in the upper chamber.
  • the inert gas supplied in this way may be used to lock the inert gas discharge unit (not shown) during the process of the upper chamber (1000) in another embodiment where the inert gas discharge unit is applied, and supply the inert gas from the inert gas supply unit (2200) so that the pressure of the lower chamber is higher than that of the upper chamber (1000).
  • the inert gas discharge unit (not shown) may be opened so that the inert gas is circulated without accumulating in the lower chamber (2000), and the supply pressure of the inert gas supply unit (2200) may be increased so that the pressure of the lower chamber is higher than that of the upper chamber (1000).
  • the inert gas supply unit (2200) may supply an inert gas to control the temperature of the lower chamber (2000).
  • an inert gas may be supplied from the inert gas supply unit (2200) and discharged to the gas exhaust unit (1140) to cool the lower chamber.
  • the inert gas exhaust unit is applied to the lower chamber, the inert gas supplied from the inert gas supply unit (2200) may be discharged to the inert gas exhaust unit (not shown) of the lower chamber to cool the lower chamber.
  • Such temperature control of the lower chamber (2000) may reduce the waiting time between process cycles, thereby increasing productivity.
  • the inner surface (2001) of the lower chamber (2000) may include a second microwave reflection structure (2400) that reflects microwaves generated by the microwave heat treatment device (3000) toward the substrate.
  • the microwave reflection structure will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • the position and number of the second microwave reflection structures (2400) illustrated in FIG. 4A are merely examples and the present disclosure is not limited thereto.
  • the second microwave reflection structures (2400) are illustrated as including different reflection structures in FIG. 4A, they may include the same reflection structures.
  • the second microwave reflection structure (2400) may move up and down, or the angle of the reflection surface may be adjusted.
  • the second microwave reflection structure (2400) may be easily detachable and replaced depending on the process or recipe.
  • the orientation of the reflection surface of the second microwave reflection structure (2400) can be controlled by the second microwave reflection structure driving unit, such as by lifting, horizontal movement, and rotation.
  • the second microwave reflection structure is driven by the second microwave reflection structure driving unit, so that the position or direction, etc., can be changed to variously control the transmission pattern of microwaves transmitted to the substrate (10).
  • the second microwave reflection structure driving unit can adjust the reflection surface to a predetermined position or direction according to the microwave supply pattern of the microwave heat treatment device.
  • the second microwave reflection structure (2400) may include a reflection surface (2410) provided to have an inclination angle of 15 to 75 degrees with respect to the inner surface of the lower chamber. In the example of FIG. 4b, the angle of A2 may be 15 to 75 degrees.
  • the second microwave reflection structure may reflect microwaves to the substrate (10) or the stage (4000) on which the substrate is positioned, and may have an appropriate inclination angle for reflecting microwaves to the substrate depending on the installation position of the second microwave reflection structure (2400) and the position of the substrate (10).
  • the microwave reflection structure may be configured in a triangular shape.
  • the microwave reflection structure may include a curved structure having a curvature at the tip portion (2420) to prevent arcing.
  • the radius of curvature (R1) of the cutting edge portion (2420) is preferably designed to be, for example, 100 ⁇ m or more, and more specifically, may be 500 ⁇ m or more.
  • the second microwave reflection structure (2400) may include a plurality of reflection structures along the upper and lower direction of the inner surface (2001) of the lower chamber, and each reflection structure may extend in a ring shape along the circumferential direction of the lower chamber.
  • the second microwave reflection structure (2400) may include a plurality of reflection structures, and some of the reflection structures may have a reflection surface configured at a different inclination angle from that of the other reflection structures.
  • the second microwave reflection structure provided on the upper edge side of the lower chamber may be designed to have a gentler inclination angle than the second microwave reflection structure provided on the lower side.
  • the lower inner surface of the lower chamber may also have a shape designed to take into account reflection of microwaves.
  • the lower inner surface of the lower chamber (2000) may include a curved reflective structure.
  • the microwave heat processor (3000) can generate microwaves in the lower chamber (2000) to transfer heat to the substrate (10).
  • the microwave heat processor (3000) can be placed on at least one of the side of the lower chamber (2000), the lower surface of the stage step (1160), or the upper surface of the gas supply unit (1100) of the upper chamber.
  • FIG. 1 is an example in which the microwave heat processor (3000) is installed on the side of the lower chamber. Since a vacuum process may be performed in the chamber, the location where the microwave heat processor (3000) is attached in the chamber may be made of a material that allows microwaves to pass through (for example, ceramic, quartz, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Mica, glass, acrylic, etc.).
  • a heat processor of a type other than microwaves can be used in the substrate processing apparatus of the present invention.
  • a heat processor of a type other than microwaves can be used in the substrate processing apparatus of the present invention.
  • an infrared lamp (IR lamp), a flash lamp, a laser (LASER), an electron beam (E-beam), plasma, microwaves, etc. may be used as a heat source for the heat treatment device of the substrate treatment device of the present invention, and a combination of similar or different heat sources may also be employed.
  • the microwave heat treatment device (3000) can heat the substrate to the process temperature more quickly by heating the substrate through microwaves, and can also lower the temperature of the substrate from the process temperature more quickly by stopping the supply of microwaves, cooling using the stage (4000), circulating an inert gas, etc.
  • the substrate treatment device of one embodiment of the present disclosure can reduce the time required for an atomic layer etching process cycle and provide a high-speed atomic layer etching process, thereby increasing UPH (unit per hour). Through this, the productivity limitations of the existing atomic layer etching or atomic layer deposition can be overcome.
  • the microwave heat treatment device (3000) includes a plurality of microwave suppliers (3100), and through a plurality of microwaves supplied from the plurality of microwave suppliers (3100), the heating time can be freely adjusted according to the recipe, the uniformity of the substrate can be increased, and the reliability of the substrate treatment device can be improved.
  • the plurality of microwave suppliers (3100) can be arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the substrate.
  • FIGS. 6A and 6B are exemplary diagrams of the arrangement of the plurality of microwave suppliers (3100).
  • the chamber of the substrate treatment device (100) can have a square or circular shape.
  • the plurality of microwave suppliers (3100) can be arranged at the edge of the chamber to supply microwaves in a form surrounding the substrate.
  • Each of the microwave sources (3100) may include known components capable of supplying microwaves.
  • each of the microwave sources (3100) may include a magnetron, a waveguide, a cooling module (e.g., a cooling fan or a cooling path), a transformer, a capacitor, a diode, etc., and the above description is only exemplary and may include any known components.
  • the microwave heat treater (3000) may be composed of one or more layers (3001, 3002).
  • the example of FIG. 1 illustrates an embodiment in which the microwave heat treater is composed of one layer.
  • the example of FIG. 3 illustrates an embodiment in which the microwave heat treater (3000) is composed of two layers.
  • the microwave heat treater (3000) may be composed of three or more layers, and the configuration of a plurality of microwave heat treaters (3000) may be arbitrarily set according to requirements such as process temperature and heating time and constraints such as the volume of the microwave supply and the height of the chamber.
  • a two-layer microwave heat treater as in the example of FIG.
  • each microwave supply may be configured to be stacked equally by layer, or the microwave supply units included in each layer may be arranged to intersect by layer.
  • the microwave supply (3002) of the second layer on the lower side and the microwave supply (3001) of the first layer on the upper side may be arranged so that the x and y axes are the same but the z coordinate is different, or they may be arranged in a zigzag manner so that the x and y axes are different.
  • the microwave heat processor (3000) may include a microwave controller (3200) that independently drives each of the plurality of microwave sources (3100) to control a microwave generation pattern of each of the microwave sources.
  • the plurality of microwave sources (3100) may be controlled by the microwave controller (3200) to switch between various microwave supply modes to generate microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate (10).
  • the various microwave supply modes may be modes in which microwaves are supplied within the lower chamber by a combination of at least one of the plurality of microwave sources.
  • the microwave controller (3200) may control each of the plurality of microwave sources according to a predetermined microwave supply pattern, or may control each of the plurality of microwave sources according to at least one of a temperature distribution of the substrate or a temperature distribution of the lower chamber measured during a process treatment for the substrate.
  • the microwave controller (3200) may control the microwave supply according to a predetermined pattern according to a recipe or process to supply microwaves, and may control the supply of microwaves according to data measured by a sensor or the like during the progress of the process.
  • the microwave controller (3200) may determine the output of each microwave supply or the number of microwave supply units to supply microwaves according to at least one of a process target temperature and a process target temperature reaching time.
  • the microwave controller (3200) may increase the output of each microwave supply unit, and may increase the heating speed for heat treatment by increasing the number of operating microwave supply units.
  • heating for process treatment can be controlled more precisely, and heat can be evenly supplied to the substrate, thereby increasing the productivity of the substrate while increasing uniformity.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating various combinations of microwave generation patterns of a plurality of microwave supply units (3100) of a substrate processing device of an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 (a) to (n) illustrate microwave generation patterns of a plurality of microwave supply units in the order arranged along the circumferential direction of the lower chamber.
  • the microwave controller (3200) can control the microwave heat treatment device in at least one of a first supply mode for driving a plurality of microwave suppliers (3100) at once, a second supply mode for driving a plurality of microwaves sequentially according to a predetermined pattern, a third supply mode for driving a pair of opposing microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once and driving the microwave suppliers sequentially, a fourth supply mode for driving a plurality of pairs of opposing microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once and driving the microwave suppliers sequentially, a fifth supply mode for driving all of the microwave suppliers sequentially by driving at least some of the adjacent microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once, or a sixth supply mode for controlling at least some of the microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers according to a temperature distribution of a substrate or a lower chamber.
  • the microwave controller (3200) can control the microwave heat processor in at least one of a seventh supply mode that controls a plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers in at least one of the first to sixth supply modes for each layer, an eighth supply mode that controls a plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers in at least one of the first to sixth supply modes by integrating all layers, or a ninth supply mode that uses only at least some layers of the plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers.
  • the lower chamber (2000) can be preheated using the microwave suppliers of some of the layers among the plurality of layers.
  • the microwave generation pattern illustrated in FIG. 7 is only an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the microwave generation pattern may be variously changed so that an appropriate level of heat for a reaction can be uniformly, effectively, and quickly transferred to the substrate (10).
  • FIG. 7 illustrates an example in which a plurality of microwave generation patterns are sequentially changed in time series, it is also possible to drive a plurality of microwave suppliers with a single microwave generation pattern, or to drive a microwave supplier by repeating two or more microwave generation patterns.
  • the heat supply to the substrate by the plurality of microwave suppliers can be adjusted at a high speed, precisely, and uniformly.
  • the manufacturing cost of the process equipment can be reduced, and the maintenance and repair costs can be reduced, and the volume of the process equipment can be reduced so that the equipment can be arranged more compactly, thereby configuring a space-efficient process.
  • At least one of the plurality of microwave sources (3100) can supply microwaves of a different frequency than the other microwave sources.
  • the plurality of microwave sources (3100) can supply microwaves of the same frequency (e.g., 2.45 GHz), but at least some of them can be configured to generate microwaves of different frequencies (e.g., 2.5 GHz, 2.4 GHz, etc.).
  • the frequencies of some of the microwave sources can be different, the influence of constructive interference and destructive interference of microwaves generated from the plurality of microwave sources (3100) can be reduced, and thermal imbalance of the substrate caused by such interference can be prevented.
  • the stage (4000) supports the substrate (10) and can be raised and lowered to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate.
  • the example of FIG. 2a is an example in which the stage (4000) is positioned at a first position for a process treatment for the substrate in the upper chamber
  • the example of FIG. 2b is an example in which the stage (4000) is positioned at a second position for a process treatment for the substrate in the lower chamber
  • the example of FIG. 2c is an example in which the stage is positioned at a third position for loading or unloading the substrate.
  • the first position is for a process in the upper chamber (1000) as described above, and may be, for example, a case in which the stage (4000) is positioned at a position spaced apart from the lower surface of the showerhead (1130) by 0.1 cm to 5 cm, but the numerical range described above is only an example, and the first position is a position for an optimized volume of the upper chamber required for a process in the upper chamber (1000), and the present disclosure is not limited thereto.
  • the pin When the stage (4000) is positioned at the third position, the pin (2002) may be introduced into the pinhole (4600) of the stage so that the substrate (10) may be separated from the stage.
  • the stage (4000) may also support the substrate at the 0 position that is raised from the first position by the elevator.
  • the 0 position is a position, for example, when it is necessary to reduce the volume of the upper chamber, and the stage (4000) may be raised from the first position to the 0 position by the elevator (4400) for a purge process in the upper chamber so as to reduce the volume of the upper chamber and enable rapid gas exhaust.
  • the stage (4000) can be moved up or down by the elevator (4400) to a first position for a process in the upper chamber (1000) or a second position for a process in the lower chamber.
  • a surface modification process and an adsorption layer formation process during an atomic layer etching process for the substrate can be performed in the upper chamber, and when the substrate is moved to the lower chamber by the stage (4000), a heat treatment process during the atomic layer etching process can be performed.
  • the stage (4000) can support the substrate by electrostatic coupling or mechanical coupling.
  • the stage (4000) can support the substrate by electrostatic coupling.
  • the stage (4000) can include a power supply line (4700) for electrostatic coupling.
  • the stage (4000) can also support the substrate by vacuum coupling or mechanical coupling such as a chuck pin.
  • the stage (4000) may include a lower plasma generating unit (4200) for generating plasma.
  • the lower plasma generating unit (4200) may include an electrode for generating plasma or providing a bias.
  • the electrode may be positioned on the stage (4000).
  • the lower plasma generating unit (4200) may generate plasma (20) and apply a bias to the plasma (20) as described above.
  • the stage (4000) may include a first susceptor (4100) that generates heat by microwaves and transfers heat to a substrate.
  • the first susceptor (4100) may include at least one of a metal film or a carbon-based material coated on ceramics and may generate heat in response to microwaves.
  • the concentration of the carbon-based material of the susceptor is preferably 0.5 wt% or more, and in the case of the metal film, the thickness is preferably 800 ⁇ m or less.
  • Heat may be more effectively transferred to the substrate (10) by the heat generation of the first susceptor, so that the time required for heat treatment may be reduced.
  • the stage (4000) may further include a protective film covering the first susceptor (4100).
  • the protective film may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., and the above description is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the stage (4000) may include a coolant passage (4300) capable of controlling the temperature of the stage.
  • a coolant may be supplied through the coolant passage (4300) to enable a low-temperature process for etching various materials.
  • a coolant of a flow rate for lowering the temperature of a substrate at a predetermined speed may be supplied through the coolant passage (4300).
  • the flow rate of the coolant supplied to the coolant passage (4300) may be controlled according to the speed at which the temperature of the substrate is to be controlled.
  • the coolant may be supplied from outside the substrate processing device (100) to the coolant passage (4300) by a coolant supply line (4310).
  • a coolant of a lower temperature or a coolant of a higher speed may be supplied through the coolant passage, and when the substrate is to be cooled at a lower speed, a coolant of a higher temperature or a coolant of a lower speed may be supplied through the coolant passage.
  • the coolant supplied through the coolant conduit can be controlled according to the recipe or process requirements.
  • the coolant conduit (4300) can supply the coolant before, during, or after the heat treatment process for the substrate.
  • the coolant conduit (4300) can supply the coolant during the heat treatment process for the substrate to lower the temperature of the substrate at a predetermined rate after the heat treatment process for the substrate.
  • the speed of the heat treatment in the atomic layer etching process can be a factor that determines the speed of the process.
  • the coolant can be supplied through the coolant conduit to cool the substrate (10) supported on the stage (4000) more quickly, thereby increasing the speed of the process.
  • This coolant supply can be started during the heat treatment, and when the coolant supply is started, the microwave heat treatment device can increase the microwave supply to maintain thermal equilibrium with the coolant supply (for example, perform a control operation such as increasing the microwave supply operated by the microwave controller or increasing the intensity of the microwave). After that, if the microwave supply is stopped after the heat treatment process is completed, the temperature of the substrate can be lowered more quickly, and the process time can be shortened.
  • the coolant supply of the stage (4000) and the microwave controller can operate in conjunction as described above.
  • the temperature of the coolant supplied to the stage (4000) can be, for example, -80°C to 30°C, but the present disclosure is not limited thereto, and coolants of various temperatures can be supplied for high-speed heat treatment.
  • the stage (4000) may include a baffle (4500) positioned at an edge of the stage to control gas flow between the upper chamber and the lower chamber when the substrate is in the upper chamber.
  • the baffle (4500) includes a baffle hole (4510), through which gas may flow.
  • the baffle (4500) may contact the stage step (1160) or may be spaced apart from it. In an embodiment where the baffle (4500) contacts the stage step (1160) and there is no baffle hole (4510), gas flow between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be blocked.
  • atomic layer etching and atomic layer deposition can be performed on a substrate in a substrate processing device.
  • the substrate (10) can be processed by moving between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) by a stage.
  • the substrate (10) can be introduced into the chamber (1000, 2000) through the gate (2300) on one side of the lower chamber.
  • the substrate (10) introduced into the lower chamber (2000) can be transferred to the first position of the upper chamber (1000) by the stage.
  • a process for a substrate (10) transferred to a first position by a stage (4000) can be performed in the upper chamber (1000).
  • a surface modification treatment of the substrate can be performed for an atomic layer etching process.
  • a first process gas can be supplied to the upper chamber (1000).
  • the upper chamber (1000) has an optimized volume, so that the amount of the supplied first process gas can be reduced, and the time required for supplying the first process gas can be reduced.
  • the first process gas is supplied and plasma (20) is generated by the plasma generating unit (1150, 4200), and accordingly, a modified layer (11) can be formed on the surface of the substrate (10) so that it can react with the precursor.
  • a purge process may be performed to remove the first process gas and by-products from the upper chamber (1000) through the gas exhaust portion (1140) on the side of the upper chamber.
  • the stage (4000) may be moved to the 0 position, which is a position higher than the first position, to reduce the volume of the upper chamber (1000), and the inert gas supply portion (2200) of the lower chamber (2000) may supply an inert gas at a second pressure to accelerate the purge process of the upper chamber (1000), and the inert gas exhaust portion (not shown) of the lower chamber may be closed to prevent by-products of the modification process from flowing into the lower chamber (2000).
  • An adsorption layer forming process may be performed to form an adsorption layer (12) on a substrate by supplying a second process gas to the substrate on which surface modification treatment has been performed in the upper chamber.
  • a bias may be applied by a plasma generating unit (1150, 4200) to form the adsorption layer or to ensure smooth reaction, and, if necessary, plasma (20) may be generated in the upper chamber (1000).
  • a purge process may be performed to remove the second process gas and dispersions from the upper chamber through the gas exhaust unit (1140) on the upper chamber side.
  • the stage for accelerating the gas purge the operation of the inert gas supply unit, and the inert gas exhaust unit may be performed.
  • the substrate may be transferred to the lower chamber (2000) by the stage (4000) and heated by the microwave heat processor (3000). If the required process temperature is below a certain level, the substrate processing device (100) may position the substrate (10) at the first position of the upper chamber (1000) and heat the lower chamber (2000) by the microwave heat processor (3000) of the lower chamber so that heat is transferred to the substrate (10).
  • the lower chamber (2000) may be preheated by a microwave heat processor (3000).
  • the preheating temperature at this time may be a first process temperature lower than the second process temperature, which is a heat treatment temperature for the substrate in the lower chamber (2000).
  • the lower chamber (2000) may be heated by microwaves.
  • the temperature for preventing adsorption of the lower chamber in the purge process of the upper chamber may be a third process temperature.
  • the third process temperature is not merely a temperature different from the first and second process temperatures, but rather a temperature higher than the second process temperature.
  • the substrate (10) on which the adsorption layer (12) is formed is transferred to the second position of the lower chamber by the stage (4000) and heat treatment is performed so that atomic layer etching can be performed on the substrate. Since the bonding force between the modified layer (11) on the substrate surface and the adsorption layer (12) is stronger than the energy to remove the layer (13) adsorbed on the substrate, the modified layer (11) on the substrate surface is removed together with the adsorption layer of the process gas, and the substrate can be etched.
  • a plurality of microwave supply units of the microwave heat treatment unit (3000) can heat the substrate by providing microwaves so that the etching/removal process can be performed efficiently.
  • the substrate (10) can be transferred from a first position to a second position on the stage for heat treatment.
  • the substrate processing device (100) can preheat at least one of the substrate (10) or the lower chamber (2000) by supplying microwaves using the microwave heat treatment unit (3000) while the substrate is transferred from the first position to the second position.
  • At least one of the inert gas exhaust (not shown) of the lower chamber (2000) or the gas exhaust (1140) of the upper chamber (1000) may be subjected to negative pressure to remove process byproducts.
  • the substrate treatment device (100) can perform a cooling step of supplying a coolant to the stage (4000) to adjust the temperature of the substrate to a temperature lower than the heat treatment temperature.
  • the supply of the coolant can be performed after the heat treatment process or during the process, and if performed during the process, the microwave heat treatment device (3000) can operate so as to maintain a thermal balance with the coolant supplied to maintain the heat treatment temperature.
  • the temperature of the lower chamber (2000) can be controlled by the inert gas flow through the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (2300) as described above, so that the process cycle can be accelerated.
  • the substrate processing device (100) can repeat the etching process cycle including the surface modification process, the adsorption layer formation process, and the heat treatment process as described above until the etching target is reached.
  • a substrate that has reached the etching target can be transferred to a third position and taken out of the substrate processing device (100).
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates a substrate processing device (10000) having a dual chamber.
  • the substrate processing device (10000) may include a first process chamber (11000), a second process chamber (12000), and a substrate transfer device (1300) for transferring a substrate (10) between the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000).
  • the first process chamber (11000) may be a process chamber that performs a first process treatment on a substrate (10).
  • the substrate (10) processed by the substrate processing device (100) may include various substrates, such as wafers for manufacturing semiconductor devices such as DRAM, NAND flash memory, and CPU, display panels such as liquid crystal display (LCD) panels and organic light emitting diode (OLED) panels, masks, and glass substrates, but is not limited to the listed types of substrates.
  • various substrates such as wafers for manufacturing semiconductor devices such as DRAM, NAND flash memory, and CPU, display panels such as liquid crystal display (LCD) panels and organic light emitting diode (OLED) panels, masks, and glass substrates, but is not limited to the listed types of substrates.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diode
  • the first process treatment performed in the first process chamber (11000) may include, for example, a modification process during an atomic layer etching (ALE) process, an adsorption process during an ALE process, a removal process during an ALE process, a plasma deposition process during an atomic layer deposition (ALD) process, a thermal curing process after an ALD process, etc., but may also include various processes requiring heat treatment.
  • ALE atomic layer etching
  • ALD atomic layer deposition
  • the first process chamber (11000) may be a reaction chamber in which a modification/modification process for modifying the surface of a substrate (10) by plasma treatment is performed during an ALE process in which a cycle including a modification/modification process, a purging process, a removal process, and a purging process is repeatedly performed, an adsorption process for adsorbing a precursor onto the surface of a substrate by supplying a process gas into the reaction chamber, or a removal process for removing a layer adsorbed onto the surface of a substrate is performed.
  • an ALE process in which a cycle including a modification/modification process, a purging process, a removal process, and a purging process is repeatedly performed, an adsorption process for adsorbing a precursor onto the surface of a substrate by supplying a process gas into the reaction chamber, or a removal process for removing a layer adsorbed onto the surface of a substrate is performed.
  • the first process treatment performed in the first process chamber (11000) may be performed at a first process temperature.
  • the first process temperature may be a process temperature that is optimized for the first process treatment (e.g., a modification/reformation process or an adsorption process) of the substrate (10).
  • the first process temperature may be set to a temperature at which a precursor can be effectively adsorbed on an exposed surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc.
  • the first process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.
  • the second process chamber (12000) may be a process chamber that performs a second process treatment on the substrate (10).
  • the second process treatment may be a different process from the first process treatment.
  • the second process treatment performed in the second process chamber (12000) may be performed at a second process temperature that is different from the first process temperature at which the first process treatment is performed. This is because the process temperature suitable for the second process treatment is different from the process temperature suitable for the first process treatment.
  • the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000) can perform processing on the substrate (10) at different process temperatures.
  • the second process chamber (12000) can be a reaction chamber in which a modification/modification process for modifying the surface of the substrate (10) by plasma treatment during the ALE process or a removal process for removing (desorption) a layer adsorbed on the surface of the substrate (10) (e.g., an adsorption layer formed by a reaction between silicon, etc. and a gas or precursor on the surface of the substrate) is performed.
  • the second process temperature may be a process temperature that is optimized for the second process treatment (e.g., a removal process) of the substrate (10).
  • the second process temperature may be set according to the type of material constituting the substrate (10), the type of gas or precursor, etc.
  • the second process treatment when it is a removal process, it may be set to a temperature at which an adsorption layer can be effectively removed from a surface layer of the substrate (10).
  • the second process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.
  • the first process chamber (11000) may include a first reaction chamber (11100), a first stage (11200), a first stage driver (11300), and a microwave heat processor (11400).
  • the first reaction chamber (11100) may be configured to accommodate the first stage (11200), the first stage driver (11300), and the microwave heat processor (11400).
  • the first reaction chamber (11100) may be provided with a gas supply (not illustrated) for supplying a first process gas such as a precursor gas, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the first reaction chamber (11100), and the like.
  • the inner wall of the first reaction chamber (11100) may be provided as a liner.
  • the liner may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., but this is merely exemplary and may be composed of other materials or such materials coated on the surface.
  • the first reaction chamber (11100) may include a first upper chamber (11110) and a first lower chamber (11120) provided below the first upper chamber (11110).
  • the first upper chamber (11110) may be a chamber in which a first process treatment for the substrate (10) is performed.
  • the first lower chamber (11120) may be provided below the first upper chamber (11110) to provide a space for lowering the first stage (11200).
  • the upper and lower widths of the first upper chamber (11110) can be configured to be approximately 3 mm to 15 cm, and it is preferable to design it as thin as possible.
  • the first stage (11200) may be provided to support the substrate (10).
  • the first stage (11200) may be provided with a first heat treatment device (11210).
  • the first heat treatment device (11210) may serve to uniformly maintain the temperature of the substrate (10).
  • the first heat treatment device (11210) may control the temperature of each region of the substrate (for example, each concentrically divided region) by controlling the temperature or flow rate of a coolant (coolant), or may uniformly control the temperature of the substrate (10) by another cooling method.
  • the first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) upward and downward.
  • the first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) upward toward the first upper chamber (11110).
  • the first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) downward toward the first lower chamber (11120) for subsequent second process processing after the first process processing is performed on the substrate (10). Thereafter, the substrate (10) supported on the first stage (11200) can be transferred to the second process chamber (12000) for performing the second process processing through the first inlet/outlet (13100) and the second inlet/outlet (13200) by the substrate transfer device (13000).
  • the microwave heat processor (11400) can generate microwaves within the first reaction chamber (11100) to transfer heat to the substrate for high-speed heat treatment.
  • the microwave heat processor (1140) can perform high-speed heat treatment by generating microwaves for a set time (for example, about 0.1 seconds or more and 30 seconds or less).
  • the microwave heat processor (1140) can be configured to generate microwaves having a frequency of 2.45 GHz corresponding to a standard frequency of microwaves, but the frequency of the microwaves may be changed.
  • the microwave heat processor (11400) is as described above.
  • the second process chamber (12000) may include a second reaction chamber (12100), a second stage (12200), a second stage driver (12300), and a plasma processor (12400).
  • the second reaction chamber (12100) may be configured to accommodate the second stage (12200), the second stage driver (12300), and the plasma processor (12400).
  • the second reaction chamber (12100) may be provided with a gas supply (not shown) for supplying a second process gas for plasma generation, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the second reaction chamber (12100), and the like.
  • the second reaction chamber (12100) may include a second upper chamber (12110) and a second lower chamber (12120) provided below the second upper chamber (12110).
  • the second upper chamber (12110) may be a chamber in which a second process treatment for the substrate (10) is performed.
  • the second lower chamber (12120) may be provided below the second upper chamber (12110) to provide a space for lowering the second stage (12200).
  • the upper and lower widths of the second upper chamber (12110) may be configured to be approximately 3 mm to 15 cm, and it is preferable to design the chamber as thin as possible.
  • the second stage (12200) may be provided to support the substrate (10).
  • the second stage (12200) may be provided with a second heat treatment device (12210).
  • the second heat treatment device (12210) may serve to maintain the temperature of the substrate (10) uniformly.
  • the second heat treatment device (12210) may control the temperature of each region of the substrate (for example, each region concentrically partitioned) by controlling the temperature or flow rate of a coolant (coolant), or may control the temperature of the substrate (10) uniformly by using another cooling method.
  • the second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) upward and downward.
  • the second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) upward toward the second upper chamber (12110).
  • the second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) downward toward the second lower chamber (12120) for subsequent process treatment (first process treatment in the first process chamber). Thereafter, the substrate (10) supported on the second stage (12200) can be transferred to the first process chamber (11000) where the first process treatment is performed through the second inlet/outlet (13200) and the first inlet/outlet (13100) by the substrate transfer device (13000).
  • the first stage drive unit (11300) and/or the second stage drive unit (12300) may include drive devices such as a hydraulic cylinder drive, a drive motor/screw shaft drive, a drive motor/drive belt drive, a wire drive, a rack/pinion gear combination drive, etc.; however, it is also possible to elevate the stage by various drive devices other than the listed drive devices.
  • the substrate transfer device (13000) may be provided by means such as a hand supporting the substrate (10) and a hand driving unit moving the hand between the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000) through the first inlet/outlet (13100) and the second inlet/outlet (13200). Since the substrate transfer device (13000) may be implemented by a hand robot transfer device well known to those skilled in the art of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the plasma processor (12400) can generate plasma (P) in the second process chamber (12000) to perform a plasma process treatment on the substrate (10).
  • the plasma processor (12400) can be configured to generate plasma in various ways.
  • the plasma processor (12400) can be configured to generate plasma, for example, by a capacitively coupled plasma (CCP) method or an inductively coupled plasma (ICP) method, but plasma methods other than those listed may be used.
  • CCP capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • an upper bias device (12410) and a lower bias device (12420) are respectively provided, but a device for applying an upper bias or a lower bias may be omitted as needed.
  • the order of the first process treatment and the second process treatment is not particularly limited. That is, the second process treatment may be performed in the second process chamber (12000) after the first process treatment is performed in the first process chamber (11000), or alternatively, the second process treatment may be performed in the second process chamber (12000) after the first process treatment is performed in the first process chamber (11000).
  • the first process temperature at which the first process treatment is performed in the first process chamber (11000) may be higher than the second process temperature at which the second process treatment is performed in the second process chamber (12000). This is because it may be advantageous to quickly transfer more heat to the substrate (10) by the microwave heat treatment device (11400) provided in the first process chamber (11000) to treat the substrate (10) at a high process temperature.
  • a microwave heat treatment device may be provided not only in the first process chamber (11000) but also in the second process chamber (12000), in which case, heat may be supplied to the substrate (10) at high speed not only during the first process treatment but also during the second process treatment, thereby enabling efficient substrate treatment.
  • the second process temperature at which the second process treatment is performed in the second process chamber (12000) may be higher than the first process temperature at which the first process treatment is performed in the first process chamber (11000).
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • the substrate processing device (20000) according to the embodiment of FIG. 10 is different from the embodiment of FIG. 9, which is configured with dual chambers (a first process chamber and a second process chamber), in that it is implemented with a single chamber.
  • the substrate processing device (20000) illustrated in FIG. 10 is configured with a single process chamber (21000), and does not need to be provided with a substrate transfer device for transferring the substrate between the dual chambers. Therefore, according to the embodiment of FIG. 10, the time required to transfer the substrate (10) between the dual chambers can be reduced, thereby shortening the process time.
  • the process chamber (21000) may be provided to perform a first process treatment on a substrate (10) at a first process temperature and to perform a second process treatment on the substrate (10) at a second process temperature different from the first process temperature.
  • the process chamber (21000) may be a reaction chamber in which a series of ALE (atomic layer etching) processes are performed, in which cycles including a modification process, an adsorption process, a purging process, a removal process, and a purging process are repeatedly performed.
  • ALE atomic layer etching
  • the first process temperature may be a process temperature that is optimized for the first process treatment, such as the modification/reformation process, adsorption process, and removal process of the substrate (10).
  • the first process temperature may be set to a temperature at which the precursor can be effectively adsorbed on the exposed surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, and the like.
  • the first process treatment performed in the process chamber (21000) may include, for example, a modification/modification process for modifying/reforming the surface of the substrate (10) during an ALE process, an adsorption process for adsorbing a precursor onto the surface of the substrate (10), a removal process for removing an adsorption layer formed by a reaction between modified silicon, etc. of the substrate (10) and the precursor, etc.
  • the second process treatment performed in the process chamber (21000) may include a different process from the first process treatment during an ALE process.
  • the second process temperature at which the second process treatment is performed may be a process temperature set to be optimized for the removal process of the substrate (10).
  • the second process temperature may be set to a temperature optimized for the second process treatment, for example, a temperature at which an adsorption layer can be effectively removed from a surface layer of the substrate (10), depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc.
  • the process chamber (21000) may include a reaction chamber (21100), a stage (21200), a stage driver (21300), a microwave heat processor (21400), and a plasma processor (21500).
  • the reaction chamber (21100), the stage (21200), the stage driver (21300), the microwave heat processor (21400), and the plasma processor (21500) are different from the embodiment of FIG. 9 described above in that they are implemented in a single chamber.
  • the description of components of the embodiment of FIG. 10 that are identical or corresponding to those of the embodiment of FIG. 9 may be equally applied to the embodiment of FIG. 10, and thus any duplicate description may be omitted.
  • the reaction chamber (21100) may be provided with an exhaust device (21600) for performing a purging process to exhaust residual gas within the reaction chamber (21100), a gas supply device (not shown) for supplying process gases such as precursor gas and plasma process gas, etc.
  • the stage driving unit (21300) may drive the stage (21200) upward and downward to remove a substrate that has been processed or to remove a substrate before substrate processing.
  • the reaction chamber (21100) may be provided with an inlet/outlet (21700) for introducing/removing a substrate (10).
  • a hand robot (transport robot) for introducing/removing a substrate (10) may be provided in an area adjacent to the inlet/outlet (21700) around the reaction chamber (21100).
  • the substrate treatment device of Fig. 11 can perform the process treatment process of Fig. 8.
  • the stage (21200) is driven upward toward the upper chamber (21110) by the stage driving unit (21300).
  • Process gas A is supplied into the reaction chamber (21100) and plasma (P) is generated by the plasma processor (21500), whereby a modified layer (11) that is modified to be able to react with a precursor can be formed on the surface of the substrate (10) (S10).
  • a plurality of microwave supply units of the microwave heat processor (21400) can generate microwaves in a first microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the modification/reformation process can be efficiently performed at the first process temperature.
  • a purging process (S20) for removing unreacted residual process gas A can be performed.
  • process gas B that undergoes an adsorption reaction on the surface of the substrate (10) is supplied into the reaction chamber (21100), and an adsorption process in which a layer (12) in which the process gas B is adsorbed on the surface of the substrate (10) is formed can be performed (S30).
  • a plurality of microwave supply units of the microwave heat treatment unit (21400) can generate microwaves in a second microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the adsorption process can be efficiently performed at the second process temperature.
  • the process gas is uniformly adsorbed onto the modified layer (11) on the exposed surface of the substrate (10) by the self-control principle, and the residual process gas can be removed from the reaction chamber (21100) by a purging process (S40).
  • the layer (13) adsorbed onto the substrate (10) can be removed by plasma treatment, heat treatment, or the like (S50).
  • the bonding force between the modified layer (11) on the surface of the substrate (10) and the process gas is stronger than the removal energy, the modified layer (11) on the surface of the substrate (10) is also removed together with the adsorption layer of the process gas.
  • multiple microwave supply units of the microwave heat treatment unit (21400) can generate microwaves in a third microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the removal process can be efficiently performed at the third process temperature.
  • the surface of the substrate (10) can be uniformly etched in atomic layer units.
  • the effect of being able to very precisely and uniformly control the amount of heat supplied to the substrate (10) by the microwave heat processor (21400) can be provided, and the effect of reducing the manufacturing cost or maintenance/repair cost of the process equipment can be provided because a mechanical system for rotating the stage or the microwave heat processor is not required.
  • the process time can be shortened by reducing the time required to transfer the substrate (10) between the dual chambers.
  • the size of the process facility can be reduced, and the process facility cost and the process facility maintenance/repair time and cost can also be reduced. This is possible because, as described above in the embodiment of FIG. 9, the process temperature required for plasma, heat treatment, etc. can be quickly controlled in various microwave supply modes by a plurality of microwave supplyers constituting the microwave heat treatment device (21400).
  • FIGS. 11 to 15 are conceptual diagrams illustrating substrate processing devices according to further embodiments of the present invention.
  • the embodiments of FIGS. 11 to 15 differ from the previously described embodiments in that they additionally include a microwave reflection structure (31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200, 35200) that effectively reflects microwaves toward the substrate (10) within a process chamber (31000, 32000, 33000, 34000, 35000) constituting the substrate processing device (30000).
  • a microwave reflection structure 31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200, 35200
  • the microwave reflecting structure may include a curved reflecting structure (31110, 31120, 32110, 33120, 34120), such as a semicircle or an ellipse, at an upper edge and/or a lower edge area within the reaction chamber (31100, 32100, 33100, 34100) and/or a reflecting structure (32200, 33200, 34200) that protrudes obliquely from an inner surface or an upper or lower edge of the reaction chamber (31100, 32100, 33100, 34100).
  • a curved reflecting structure 31110, 31120, 32110, 33120, 34120
  • a semicircle or an ellipse at an upper edge and/or a lower edge area within the reaction chamber (31100, 32100, 33100, 34100)
  • a reflecting structure 32200, 33200, 34200
  • Microwave reflecting structures may be provided with a material capable of reflecting microwaves, and may be provided with, for example, a metal material.
  • curved reflecting structures such as semicircles or ellipses, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more) are provided at upper and lower edges of the reaction chamber (31100).
  • Such curved reflecting structures (31110, 31120) may have a function of reflecting microwaves toward the substrate (10) so that the substrate (10) may be heat-treated at high speed by the microwaves.
  • a curved reflective structure (3211), such as a semicircle or an ellipse, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more, more preferably 1 cm or more) may be provided at an upper edge of the reaction chamber (32100), and a reflective structure (32200) may be provided at a lower edge of the reaction chamber (32100) so as to protrude and be inclined with respect to the bottom and side surfaces of the reaction chamber (32100).
  • the reflective surface (32210) of the reflective structure (32200) may be provided to have an inclination angle (A1) of approximately 15° to 60° with respect to the bottom or horizontal plane of the reaction chamber (32100).
  • the reflective structure (32200) may be provided so that its upper surface slopes downward from the outer diameter to the inner diameter.
  • a curved reflective structure (33120) such as a semicircle or an ellipse, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more, more preferably 1 cm or more) is provided at a lower edge of the reaction chamber (33100), and a plurality of reflective structures (33200) are provided on an inner surface of the reaction chamber (33100) along a vertical direction (a third direction, Z, perpendicular to the first and second directions).
  • Each reflective structure (33200) may extend in a ring shape along the circumferential direction of the reaction chamber (33100).
  • a plurality of reflective structures (33200) may have reflective surfaces (33210) that are inclined at an angle of about 15° to 60° with respect to the side (vertical plane) of the reaction chamber (33100), that is, an angle of about 30° to 75° with respect to the horizontal plane (reference numeral 'A2' of FIG. 4B).
  • the reflective structures (33200) may have an approximately triangular shape.
  • the sharp tip portion (reference numeral '33220' of FIG. 11) of the reflective structures (33200) be designed to have a radius of curvature (R1) of 100 ⁇ m or more, and a more preferable radius of curvature (R1) is 500 ⁇ m or more.
  • At least two of the plurality of reflective structures (34200) may be designed such that the reflective surfaces (34210) have different inclination angles.
  • the upper reflective structure (34200) provided on the upper edge side of the reaction chamber (34100) may be designed to have a gentler inclination angle than the lower reflective structure (34200) provided on the lower side.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • the substrate processing device (30000) according to the embodiment of FIG. 15 is different from the embodiments illustrated in FIGS. 11 to 14 in that it further includes a reflective structure driving unit (35300) that adjusts the position or direction of a reflective structure (35200).
  • the reflective structure driving unit (35300) can drive the reflective structure (35200) by driving it up and down, moving it horizontally, or rotating it up and down or horizontally.
  • the reflective structure drive unit (35300) may include, for example, a hydraulic cylinder drive, a drive motor/screw shaft drive, a drive motor/drive belt drive, a wire drive, a rack/pinion gear combination drive, etc.
  • a hydraulic cylinder drive for example, a hydraulic cylinder drive, a drive motor/screw shaft drive, a drive motor/drive belt drive, a wire drive, a rack/pinion gear combination drive, etc.
  • the reflective structure (35200) As the reflective structure (35200) is driven by the reflective structure driving unit (35300), the position or direction of the reflective surface (35210) changes, and accordingly, the transmission pattern of microwaves transmitted to the substrate (10) can be variously controlled.
  • the reflective structure driving unit (35300) can drive the reflective structure (35200) so that the reflective surface (35210) is arranged in a set position or direction according to the driving pattern (microwave supply mode) of a plurality of microwave supply units constituting the microwave heat treatment device (35400).
  • the reflective structure (35200) can be driven up and down to provide more diverse microwave heat treatment modes, and uneven heat supply due to interference (constructive interference, destructive interference) of microwaves can be prevented.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a stage constituting the substrate processing device illustrated in FIG. 16.
  • the substrate processing device (40000) illustrated in FIGS. 16 and 17 differs from the previously described embodiments in that it comprises a process chamber (41000) in which a susceptor (41230) that generates heat by microwaves is provided in an upper region of the stage (41200).
  • the stage (41200) may be provided to be liftable by a stage driving unit (41300).
  • the stage (41200) may include a stage body (41220), a susceptor (41230) provided on the stage body (41220), and a protective film (41240) covering the susceptor (41230).
  • a heat treatment device (41210) may be provided on the stage body (41220).
  • the susceptor (41230) may be made of a metal film coated on ceramic or a carbon-based material.
  • the protective film (41240) may be made of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc.
  • the susceptor (41230) can be heated by microwaves generated by the microwave heat processor (41400). According to the embodiments of FIGS. 16 and 17, the susceptor (41230) is heated by microwaves generated by the microwave heat processor (41400), and the heat generated by the susceptor (41230) can be more effectively transferred to the substrate (10).
  • Fig. 18 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 19 is an enlarged view of part 'B' of the substrate processing device illustrated in Fig. 18.
  • the substrate processing device (50000) illustrated in Figs. 18 and 19 differs from the previously described embodiments in that a susceptor (51500) that generates heat by microwaves is provided on the inner wall surface of a reaction chamber (51100) constituting a process chamber (51000).
  • the reaction chamber (51100) may include chamber walls (51110, 51120, 51130) and a susceptor (51500) provided on the inner wall surface of the chamber walls (51110, 51120, 51130).
  • the susceptor (51500) may include a heating layer (51500a) that is made of a metal film or a carbon-based material (e.g., a graphite material) coated on ceramic and generates heat by microwaves generated by a microwave heat processor (51400), and a protective film (51500b) that surrounds the heating layer (51500a).
  • the concentration of the carbon-based material in the heating layer (51500a) is preferably 0.5 wt% or more.
  • the thickness of the metal film is preferably 800 ⁇ m or less.
  • the protective film (51500a) may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc.
  • the susceptor (51500) can be heated by microwaves generated by the microwave heat processor (51400). According to the embodiments of FIGS. 18 and 19, the susceptor (51500) is heated by microwaves generated by the microwave heat processor (51400), and heat is applied to the inside of the reaction chamber (51100) by the heat generation of the susceptor (51400), thereby preventing particles or byproducts from attaching (adsorbing) to the inner wall of the reaction chamber (51100).
  • the susceptor (51500) may include an upper wall susceptor (51510) provided on an upper wall (51110) of the reaction chamber (51100), a side wall susceptor (51520) provided on a side wall (51120) of the reaction chamber (51100), and an exhaust susceptor (51530) provided on a wall (51130) around an exhaust section (51140).
  • the upper wall susceptor (51510) and the exhaust susceptor (51530) may be designed to have a higher temperature than the side wall susceptor (51520). Accordingly, particle contamination of the upper wall or exhaust section of the reaction chamber (51100) may be effectively prevented.
  • the upper wall susceptor (51510) and the exhaust susceptor (51530) can be designed to have a higher carbon concentration than the side wall susceptor (51520). Accordingly, the carbon concentration of the side wall susceptor (51520) can be reduced by effectively preventing particles from being contaminated or byproducts from being adsorbed on the upper wall or exhaust of the reaction chamber (51100) due to heat generation of the susceptor, while reducing the cost of applying high-concentration carbon.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a substrate processing device according to the embodiment of FIG. 20.
  • the embodiments illustrated in FIGS. 20 and 21 differ from the previously described embodiments in that each microwave supply (61410) constituting the microwave heat treatment device (61400) has a shutter (61430) that can be opened and closed by a controller (61420).
  • the shutter (61430) can control the supply and blocking of microwaves.
  • Each microwave supply (61410) may be configured to generate microwaves by a magnetron, or a plurality of microwave supplies (61410) may be configured to receive microwaves through a waveguide and supply them into the reaction chamber (61100) through the shutter (61430) in an open state.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • the substrate processing device (70000) may be utilized in an atomic layer deposition process.
  • the substrate processing device (70000) may include a first process chamber (71000), a second process chamber (72000), and a substrate transfer device (73000) for transferring a substrate (10) between the first process chamber (71000) and the second process chamber (72000).
  • the first process chamber (71000) may be a process chamber that performs a first process treatment on a substrate (10) at a first process temperature.
  • the first process chamber (71000) may be a reaction chamber in which an etching process is performed to etch a substrate (10) on which an atomic layer deposition process using plasma has been performed by heat treatment.
  • the first process temperature may be a process temperature that is set to be optimized for the etching process of the substrate (10).
  • the first process temperature may be set to a temperature at which the substrate (10) can be effectively etched, depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc.
  • the first process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range, a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.
  • the second process chamber (72000) may be a process chamber that performs a second process treatment on the substrate (10) at a second process temperature that is different from the first process temperature. Accordingly, the first process chamber (71000) and the second process chamber (72000) may perform treatment on the substrate (10) at different process temperatures.
  • the second process chamber (72000) may be a reaction chamber in which an atomic layer deposition process is performed on the substrate (10).
  • the second process temperature may be a process temperature that is set to be optimized for an atomic layer deposition process using plasma (P).
  • the second process temperature may be set to a temperature at which the adsorption layer can be effectively removed from the surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc.
  • the second process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.
  • the first process chamber (71000) may include a first reaction chamber (71100), a first stage (71200), a first stage driver (71300), and a microwave heat processor (71400).
  • the first reaction chamber (71100) may be provided with a gas supply (not shown) for supplying a first process gas such as a gas or a precursor, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the first reaction chamber (71100), etc.
  • the second process chamber (72000) may include a second reaction chamber (72100), a second stage (72200), a second stage driving unit (72300), and a plasma treatment unit (72400).
  • the second reaction chamber (72100) may be configured to accommodate the second stage (72200), the second stage driving unit (72300), and the plasma treatment unit (72400).
  • the plasma processor (72400) can perform a plasma atomic layer deposition process for the substrate (10) by generating plasma (P) within the second process chamber (72000).
  • the plasma processor (72400) can be provided as a plasma generator of the CCP (capacitively coupled plasma) and/or ICP (inductively coupled plasma) type.
  • CCP capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • an etching process on the substrate (10) can be performed in a first process chamber (71000).
  • a void space may be generated within the micro-groove.
  • a process such as thermal curing and/or anisotropic etching (removing an upper entrance portion of the micro-groove) in the first process chamber (71000) after performing the atomic layer deposition process, the generation of a void space within the micro-groove on the substrate (10) can be prevented.
  • FIG. 23 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.
  • the substrate processing device (80000) is different from the previously described embodiments in that it further includes a heat treatment device driving unit (81500) that elevates and drives a microwave heat treatment device (81400).
  • a heat treatment device driving unit (81500) that elevates and drives a microwave heat treatment device (81400).
  • a microwave heat treatment device (81400) by elevating and driving the microwave heat treatment device (81400), more diverse microwave heat treatment modes can be provided, and uneven heat supply due to interference (constructive interference, destructive interference) of microwaves can be prevented.
  • the microwave heat treatment device (81400) may be rotated and generated with various patterns of microwaves by a plurality of microwave supply devices.
  • the microwave heat treatment device (81400) may include, for example, a driving device such as a hydraulic cylinder driving device, a driving motor/screw shaft driving device, a driving motor/driving belt driving device, a wire driving device, and a rack/pinion gear combination driving device.
  • a driving device such as a hydraulic cylinder driving device, a driving motor/screw shaft driving device, a driving motor/driving belt driving device, a wire driving device, and a rack/pinion gear combination driving device.
  • the microwave heat treatment device (81400) may also be raised, moved horizontally, and driven in an upward and downward direction by various driving devices.
  • the microwave heat treatment device is configured with a plurality of microwave suppliers, and microwaves can be generated in various supply modes by controlling the operation of the plurality of microwave suppliers (controlling the microwave output). Accordingly, the process temperature can be controlled at high speed to perform the process treatment at an appropriate process temperature required for the substrate, and uniform treatment can be performed even on a large substrate.
  • the substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the embodiment of the present invention can be effectively utilized not only in the planar FET or FinFET process, but also in the manufacturing process of GAA (gate all around) FET, and further, MBC (multi-bridge channel) FET devices.
  • the substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the embodiment of the present invention can be effectively utilized in the process of, for example, etching the interspace between nanosheets of an MBC (multi-bridge channel) FET device at a fine nano-unit level at high speed, yet precisely and minutely.
  • FIGS. 24 and 25 illustrate substrate processing equipment including a substrate processing device.
  • the substrate processing equipment (1) may include one or more substrate processing devices (100) as described above.
  • the substrate processing device (100) of one embodiment of the present disclosure can precisely and uniformly control the amount of heat supplied to the substrate by microwaves, and can perform a process using plasma and a heat treatment process in one chamber, so that, compared to the conventional technology in which the heat treatment process is performed in a separate chamber, the time required to transfer the substrate between the heat treatment process chamber and the plasma process chamber can be reduced, and the two processes can be processed in an integrated chamber, thereby being space-efficient.
  • heat treatment using microwaves can be performed more rapidly, and there is an advantage in that the substrate processing device (100) can be made smaller compared to a case in which heat treatment is performed using light heating, a laser, etc.
  • the substrate processing equipment (1) includes a plurality of miniaturized substrate processing devices (100) so as to implement a semiconductor processing facility in a space-efficient manner.
  • the substrate processing equipment (1) may include a substrate transfer unit (2) for transferring a substrate to one or more substrate processing devices (100).
  • the substrate transfer unit (2) is configured as a robot arm having an arbitrary shape, and can obtain a substrate (10) from an import/export unit (5) and transfer it to the substrate processing device (100), and transfer a substrate whose process has been completed from the substrate processing device (100) to the import/export unit (5) so that the substrate can be transferred to the next process of the substrate processing equipment (1).
  • the import/export unit (5) may include an import unit (3) in which substrates are transferred from external equipment to the substrate processing equipment (1) and an export unit (4) in which substrates whose processes have been completed are exported to the external equipment.
  • the import/export unit and the export unit may exchange substrates with an OHT (overhead hoist transport) facility.
  • OHT overhead hoist transport
  • the substrate processing device (100) of one embodiment of the present disclosure can perform all processes for atomic layer etching in one chamber, thereby saving horizontal space, and can also save vertical space by using a microwave heat source that is relatively miniaturized compared to light, heat rays, etc.
  • the substrate processing equipment (1) may include a plurality of substrate processing devices (100) horizontally, as in the example of FIG. 9, and may include a plurality of substrate processing devices (100) that are vertically stacked, as in FIG. 10.
  • the substrate processing equipment (1) may have a gas line for supplying and discharging gas connected to the same floor as the substrate processing equipment (1) or to a basement of the substrate processing equipment (1).
  • the present invention can be used in semiconductor manufacturing devices, etc.

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

A substrate processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure is disclosed. The substrate processing apparatus may comprise: an upper chamber in which plasma treatment is performed on a substrate; a lower chamber in which heat treatment is performed on the substrate; a microwave heat treatment device, which generates microwaves in the lower chamber so as to transfer heat to the substrate; and a stage which supports the substrate, and which can ascend and descend so that the substrate can be moved to a predetermined position according to the process of the substrate.

Description

원자층 식각을 위한 기판 처리 장치Substrate processing device for atomic layer etching

본 개시는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 열처리를 위해 마이크로웨이브(microwave)를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 관한 것이다. The present disclosure relates to a substrate processing device and a substrate processing method, and more specifically, to a substrate processing device and a substrate processing method for processing a substrate using microwaves for high-speed heat treatment.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 반도체 제조 과정 주에서도 매우 정밀한 식각 및 증착 공정이 요구되고 있다. 이에 따라, 원자층 단위로 식각하는 원자층 식각(ALE: atomic layer etching) 및 원자층 단위로 증착하는 원자층 증착(ALD: atomic layer deposition) 방법을 통한 공정이 요구되고 있다. As semiconductor devices become more highly integrated, very precise etching and deposition processes are required in the semiconductor manufacturing process. Accordingly, processes using atomic layer etching (ALE), which etches at the atomic level, and atomic layer deposition (ALD), which deposits at the atomic level, are required.

이러한 원자층 식각 공정 및 원자층 증착 공정은 공정 사이클을 반복하여 식각 또는 증착을 수행하여 기존 공정 대비 정밀한 두께 제어가 가능한 반면, 공정 시간이 오래 소요될 수 있어 생산성이 기존 공정 대비 감소할 수 있는 단점이 있다. These atomic layer etching processes and atomic layer deposition processes can perform etching or deposition by repeating the process cycle, allowing for more precise thickness control than existing processes. However, they have the disadvantage that the process time can be long, which can reduce productivity compared to existing processes.

한편 반도체 장치를 구성하는 여러 막들은 실리콘 단결정, 폴리실리콘 및 구리막과 같은 단일 원자로 이루어지는 경우와, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 금속 산화막, 금속 질화막, 및 실리콘 게르마늄막과 같이 여러 종류의 원자들을 포함하는 경우가 있다.Meanwhile, various films that make up semiconductor devices are sometimes composed of single atoms, such as silicon single crystals, polysilicon, and copper films, and sometimes contain various types of atoms, such as silicon oxide films, silicon nitride films, silicon oxynitride films, metal oxide films, metal nitride films, and silicon germanium films.

본 개시는 균일하고 정밀한 식각을 제공하면서도 공정 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다. The present disclosure provides a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of shortening a process time while providing uniform and precise etching.

본 개시는 고속 열처리를 제공하면서도 부피를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다. The present disclosure provides a substrate processing apparatus capable of minimizing volume while providing high-speed heat treatment.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 기판 처리 장치가 개시된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 상부 챔버; 상기 기판에 대한 열처리가 수행되는 하부 챔버; 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달하는 마이크로웨이브 열처리기; 및 기판을 지지하며 승하강이 가능하여 상기 기판에 대한 공정에 따라서 사전결정된 위치로 상기 기판을 이동가능한 스테이지;를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure for achieving the above-described task, a substrate processing device is disclosed. The substrate processing device may include: an upper chamber in which plasma processing is performed on a substrate; a lower chamber in which heat processing is performed on the substrate; a microwave heat processor that generates microwaves in the lower chamber to transfer heat to the substrate; and a stage that supports a substrate and is capable of moving up and down to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate.

대안적으로, 상기 상부 챔버는, 플라즈마 공정을 위한 버퍼 및 샤워헤드를 포함하는 가스 공급부를 포함할 수 있다. Alternatively, the upper chamber may include a gas supply section including a buffer and showerhead for the plasma process.

대안적으로, 상기 가스 공급부의 샤워헤드는, 상기 기판의 중심부에서 상기 기판의 외곽부로 경사 구조를 가질 수 있다. Alternatively, the showerhead of the gas supply unit may have a sloped structure from the center of the substrate to the periphery of the substrate.

대안적으로, 상기 가스 공급부의 샤워헤드는, 경사형 홀 또는 버퍼 홀 중 적어도 하나의 홀을 통해 상기 상부 챔버로 가스를 공급할 수 있다. Alternatively, the showerhead of the gas supply unit may supply gas to the upper chamber through at least one of an inclined hole or a buffer hole.

대안적으로, 상기 상부 챔버는, 상기 상부 챔버에 플라즈마 발생을 위한 상부 플라즈마 생성부를 포함할 수 있다. Alternatively, the upper chamber may include an upper plasma generating unit for generating plasma in the upper chamber.

대안적으로, 상기 상부 챔버는, 측면에 공정 가스가 배기되는 가스 배기부를 포함할 수 있다. Alternatively, the upper chamber may include a gas exhaust port through which process gases are exhausted on the side.

대안적으로, 상기 가스 배기부는, 상기 상부 챔버 내부에 플라즈마를 유지하고 부산물의 흡착을 방지하는 코팅이 부가될 수 있다. Alternatively, the gas exhaust section may be provided with a coating that maintains the plasma within the upper chamber and prevents adsorption of by-products.

대안적으로, 상기 가스 배기부는, 상기 기판을 중심으로 대칭적으로 구성될 수 있다. Alternatively, the gas exhaust portion may be configured symmetrically around the substrate.

대안적으로, 상기 상부 챔버는, 가스 공급 및 배출을 가속하고, 플라즈마 형성을 위하여 0.1cm 내지 5cm의 높이로 구성될 수 있다. Alternatively, the upper chamber may be configured to have a height of 0.1 cm to 5 cm to accelerate gas supply and exhaust and to form plasma.

대안적으로, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에 스테이지 방향으로 돌출된 스테이지 단턱; 을 더 포함할 수 있다. Alternatively, the stage step may further be included, protruding in the stage direction between the upper chamber and the lower chamber.

대안적으로, 상기 스테이지 단턱은, 상기 상부 챔버에서 기판에 대한 공정 중에 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이의 가스 교환이 일어나지 않도록 하는 가스켓을 포함할 수 있다. Alternatively, the stage step may include a gasket to prevent gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during processing of the substrate in the upper chamber.

대안적으로, 상기 하부 챔버의 내측면은, 부산물 또는 파티클의 흡착을 방지하는 코팅을 포함할 수 있다. Alternatively, the inner surface of the lower chamber may include a coating that prevents adsorption of byproducts or particles.

대안적으로, 상기 하부 챔버에 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급부;를 더 포함할 수 있다. Alternatively, the lower chamber may further include a gas supply unit for supplying an inert gas to the lower chamber.

대안적으로, 상기 하부 챔버는, 상기 기판에 대한 상기 상부 챔버에서의 공정 처리 중 상기 상부 챔버의 공정 가스 유입을 방지하기 위하여 상기 상부 챔버보다 높은 압력으로 상기 불활성 가스가 공급될 수 있다. Alternatively, the lower chamber may be supplied with the inert gas at a higher pressure than the upper chamber to prevent the process gas from flowing into the upper chamber during the process treatment of the substrate in the upper chamber.

대안적으로, 상기 마이크로웨이브 열처리기는, 상기 하부 챔버의 측면, 상기 스테이지 단턱 하면 또는 상기 상부 챔버 가스 공급부 상부 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. Alternatively, the microwave heat treater may be positioned at least on one of the side of the lower chamber, underneath the stage step, or above the upper chamber gas supply portion.

대안적으로, 상기 마이크로웨이브 열처리기는, 복수의 마이크로웨이브 공급기를 포함하며, 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기는 상기 기판을 중심으로 대칭적 또는 비대칭적으로 배치될 수 있다. Alternatively, the microwave heat treater comprises a plurality of microwave sources, wherein the plurality of microwave sources can be arranged symmetrically or asymmetrically about the substrate.

대안적으로, 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기는, 다양한 마이크로웨이브 공급 모드 간에 전환하여 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달할 수 있다. Alternatively, the plurality of microwave sources can be switched between different microwave supply modes to generate microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate.

대안적으로, 상기 다양한 마이크로웨이브 공급 모드는 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 적어도 하나의 조합에 의해 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 공급하는 모드일 수 있다. Alternatively, the various microwave supply modes may be a mode in which microwaves are supplied into the lower chamber by a combination of at least one of the plurality of microwave supply sources.

대안적으로, 상기 스테이지는, 정전기적 결합 또는 기계적 결합에 의하여 상기 기판을 지지할 수 있다. Alternatively, the stage may support the substrate by electrostatic bonding or mechanical bonding.

대안적으로, 상기 스테이지는, 상부 플라즈마 생성부와 플라즈마를 발생시키거나 플라즈마에 바이어스를 인가하기 위한 하부 플라즈마 생성부를 포함할 수 있다. Alternatively, the stage may include an upper plasma generating section and a lower plasma generating section for generating plasma or applying a bias to the plasma.

대안적으로, 상기 스테이지는, 승강기에 의하여 상승 또는 하강 이동하며, 플라즈마 공정이 수행되는 제 1 위치 또는 열처리 공정이 수행되는 제 2 위치에서 상기 기판을 지지할 수 있다. Alternatively, the stage may be moved up or down by an elevator and support the substrate at a first position where a plasma process is performed or at a second position where a heat treatment process is performed.

대안적으로, 상기 상부 챔버에서는 상기 기판에 대한 원자 층 식각 (ALE: atomic layer etching) 공정 중 표면 개질화 공정 및 흡착층 형성 공정이 수행되며, 상기 하부 챔버에서는 원자층 식각 공정 중 열처리 공정이 수행될 수 있다. Alternatively, a surface modification process and an adsorption layer formation process may be performed during an atomic layer etching (ALE) process for the substrate in the upper chamber, and a heat treatment process may be performed during the atomic layer etching process in the lower chamber.

대안적으로, 상기 상부 챔버에서는 기판에 대한 원자 층 식각 공정에서 플라즈마 처리를 통해 상기 기판에 대한 원자 층 식각을 위한 표면 개질을 수행하여 상기 기판에 개질화층이 생성되고, 그리고 상기 하부 챔버에서는 상기 기판에 대한 마이크로웨이브 열처리기를 이용한 열처리를 통해 상기 개질화층 형성을 촉진할 수 있다. Alternatively, in the upper chamber, surface modification for atomic layer etching of the substrate is performed through plasma treatment in an atomic layer etching process for the substrate, thereby forming a modified layer on the substrate, and in the lower chamber, heat treatment using a microwave heat processor can be performed on the substrate to promote formation of the modified layer.

대안적으로, 상기 상부 챔버에서는 개질화층이 형성된 기판에 대한 가스 처리를 통해 흡착층을 형성하고, 플라즈마 처리를 통해 상기 개질화층 및 상기 흡착증을 제거하고, 그리고 상기 하부 챔버에서는 상기 기판에 대한 마이크로웨이브 열처리기를 이용한 열처리를 통해 상기 개질화층 및 상기 흡착층의 제거를 촉진할 수 있다. Alternatively, in the upper chamber, an adsorption layer may be formed by gas treatment on a substrate having a modified layer formed thereon, the modified layer and the adsorption layer may be removed by plasma treatment, and in the lower chamber, the removal of the modified layer and the adsorption layer may be promoted by heat treatment using a microwave heat treatment device on the substrate.

대안적으로, 기판 처리 장비가 개시된다. 상기 기판 처리 장비는, 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 상부 챔버; 상기 기판에 대한 열처리가 수행되는 하부 챔버; 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달하는 마이크로웨이브 열처리기; 및 기판을 지지하며 승하강이 가능하여 상기 기판에 대한 공정에 따라서 사전결정된 위치로 상기 기판을 이동가능한 스테이지; 를 포함하는 기판 처리 장치를 하나 이상 포함하며, 상기 하나 이상의 기판 처리 장치에 상기 기판을 이송하는 기판 이송부; 를 포함할 수 있다.Alternatively, a substrate processing apparatus is disclosed. The substrate processing apparatus includes at least one substrate processing device including an upper chamber in which plasma treatment is performed on a substrate; a lower chamber in which heat treatment is performed on the substrate; a microwave heat treatment device generating microwaves in the lower chamber to transfer heat to the substrate; and a stage supporting a substrate and capable of moving up and down to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate; and may include a substrate transfer unit for transferring the substrate to the at least one substrate processing device.

본 개시는 균일하고 정밀한 식각을 제공하면서도 공정 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공할 수 있다. The present disclosure can provide a substrate processing device and a substrate processing method capable of shortening a process time while providing uniform and precise etching.

본 개시는 고속 열처리를 제공하면서도 부피를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.The present disclosure can provide a substrate processing device capable of minimizing volume while providing high-speed heat treatment.

도 1 은 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치를 나타낸 개념도이다. Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

도 2는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치에서 스테이지가 승강하는 것을 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a drawing showing a stage being raised and lowered in a substrate processing device of one embodiment of the present disclosure.

도 3 는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치에서 복수의 레이어로 배치된 마이크로웨이브 열처리기를 나타낸 개념도이다. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a microwave heat processor arranged in multiple layers in a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

도 4a 는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치에서 마이크로웨이브 반사구조를 나타낸 개념도이다. FIG. 4a is a conceptual diagram illustrating a microwave reflection structure in a substrate processing device of one embodiment of the present disclosure.

도 4b는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치의 마이크로웨이브 반사구조를 상세히 도시한 예시도이다. FIG. 4b is an exemplary diagram illustrating in detail the microwave reflection structure of a substrate processing device of one embodiment of the present disclosure.

도 5 는 본 개시의 일 실시예의 가스 공급부의 샤워헤드를 나타낸 예시도이다. FIG. 5 is an exemplary diagram showing a showerhead of a gas supply unit of one embodiment of the present disclosure.

도 6 은 본 개시의 일 실시예의 마이크로웨이브 공급기의 배치를 나타낸 예시도이다. FIG. 6 is an exemplary diagram showing the arrangement of a microwave supply device of one embodiment of the present disclosure.

도 7 은 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치의 복수의 마이크로웨이브 공급기의 마이크로웨이브 발생 패턴의 다양한 조합을 예시한 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating various combinations of microwave generation patterns of multiple microwave sources of a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

도 8 은 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치에서 수행되는 일련의 공정 처리를 시계열적인 순서로 나타낸 공정 흐름도이다. FIG. 8 is a process flow diagram showing a series of process treatments performed in a substrate processing device of one embodiment of the present disclosure in chronological order.

도 9 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 개념도이다. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 10 은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 11 내지 15은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. Figures 11 to 15 are conceptual diagrams of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 16 은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. Figure 16 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 17 은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 스테이지를 나타낸 단면도이다. FIG. 17 is a cross-sectional view showing a stage of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 18 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. Figure 18 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 19 은 도 18 에 도시된 기판 처리 장치의 'B'부를 확대하여 나타낸 도면이다. Figure 19 is an enlarged drawing of section 'B' of the substrate processing device illustrated in Figure 18.

도 20 은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. FIG. 20 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 21 은 도 20 의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. FIG. 21 is a plan view of a substrate processing device according to the embodiment of FIG. 20.

도 19 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. FIG. 19 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 22 은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개념도이다. Figure 22 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 23 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. Figure 23 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 24 는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 장비의 예시도이다. FIG. 24 is an exemplary diagram of a substrate processing device including a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

도 25 는 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 장비의 예시도이다. FIG. 25 is an exemplary diagram of a substrate processing device including a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are set forth to provide an understanding of the present disclosure. However, it will be apparent that these embodiments may be practiced without these specific descriptions.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨터 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.The terms "component," "module," "system," and the like, as used herein, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, an application running on a computing device and a computing device may both be components. One or more components may reside within a processor and/or a thread of execution. A component may be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Furthermore, such components may execute from various computer-readable media having various data structures stored therein. The components may communicate via local and/or remote processes, for example, by a signal comprising one or more data packets (e.g., data from one component interacting with another component in a local system, a distributed system, and/or data transmitted via a network such as the Internet to another system via the signal).

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." That is, unless otherwise specified or clear from the context, "X employs A or B" is intended to mean either of the natural inclusive permutations. That is, if X employs A; X employs B; or X employs both A and B, "X employs A or B" can apply to any of these cases. Furthermore, the term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the associated items listed.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean the presence of the features and/or components. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, components, and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or clear from the context to refer to the singular form, the singular form as used in the specification and claims should generally be construed to mean "one or more."

그리고, “A 또는 B 중 적어도 하나”이라는 용어는, “A만을 포함하는 경우”, “B 만을 포함하는 경우”, “A와 B의 구성으로 조합된 경우”를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. And, the term “at least one of A or B” should be interpreted to mean “including only A,” “including only B,” or “combined as a composition of A and B.”

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those skilled in the art should additionally recognize that the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented as combinations of electronic hardware, computer software, or both. To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable a person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to a person skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The present invention is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

도 1 은 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치를 나타낸 개념도이다. Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to one embodiment of the present disclosure.

기판 처리 장치에서 처리되는 기판(10)은 DRAM, NAND 플래시 메모리, CPU, NPU, GPGPU, PIM 등의 반도체 소자의 제조를 위한 웨이퍼, 디스플레이 패널, 마스크, 유리 기판 등 임의의 반도체 장치들이 포함될 수 있으며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 기판 처리 장치(100)에서 수행되는 기판(10)에 대한 공정은 원자층 식각(ALE: atomic layer etching) 또는 원자층 증착(ALE: atomic layer deposition)을 포함할 수 있다. The substrate (10) processed in the substrate processing device may include any semiconductor devices such as wafers, display panels, masks, and glass substrates for manufacturing semiconductor devices such as DRAM, NAND flash memory, CPU, NPU, GPGPU, and PIM, and the present disclosure is not limited thereto. The process for the substrate (10) performed in the substrate processing device (100) may include atomic layer etching (ALE) or atomic layer deposition (ALE).

기판 처리 장치(100)는 서로 상이한 공정에 대한 처리를 위한 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)로 구성될 수 있다. 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)는 크게 보면 하나의 챔버의 일부분 일 수 있다. 기판(10)은 스테이지(4000)의 상하 승강에 따라서 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)로 이송되어 각각의 챔버에서 예정된 공정 처리가 수행될 수 있다. The substrate processing device (100) may be composed of an upper chamber (1000) and a lower chamber (2000) for processing different processes. The upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be viewed broadly as parts of one chamber. The substrate (10) may be transported to the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) according to the up and down movement of the stage (4000), and a scheduled process may be performed in each chamber.

상부 챔버에서는 기판(10)에 대한 제 1 공정 처리가 수행될 수 있으며, 하부 챔버(2000)에서는 기판(10)에 대하여 제 1 공정 처리와 상이한 제 2 공정 처리가 수행될 수 있다. 상부 챔버(1000)에서 수행되는 공정 처리는 기판(10)에 대한 원자층 식각 공정 중 표면 개질화 공정 및 흡착증 형성 공정 등 가스와 플라즈마를 이용한 공정이 포함될 수 있다. 하부 챔버(2000)에서 수행되는 공정 처리는 기판(10)에 대한 원자층 식각 공정 중 열처리 공정이 수행될 수 있다. In the upper chamber, a first process treatment can be performed on the substrate (10), and in the lower chamber (2000), a second process treatment different from the first process treatment can be performed on the substrate (10). The process treatment performed in the upper chamber (1000) can include a process using gas and plasma, such as a surface modification process and an adsorption layer formation process during an atomic layer etching process for the substrate (10). The process treatment performed in the lower chamber (2000) can include a heat treatment process during an atomic layer etching process for the substrate (10).

상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)는 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000) 사이에 스테이지 방향으로 돌출된 스테이지 단턱(1160)으로 구분될 수도 있으며, 스테이지 단턱(1160)이 없는 실시예의 경우 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)는 각각 상이한 피스로 구성되어 구분될 수도 있다. 또한, 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)는 하나의 피스로 구성될 수도 있으나, 이 경우에는 스테이지(4000)의 공정 별 위치에 따라서 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)가 구별될 수 있다. 예를 들어, 스테이지(4000)가 상부 챔버(1000)에서 수행되는 공정 처리를 위한 제 1 위치에 있는 경우 이를 기준으로 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)가 구분될 수도 있다. The upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by a stage step (1160) protruding in the stage direction between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000), and in the case of an embodiment without the stage step (1160), the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by being composed of different pieces. In addition, the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be composed of one piece, but in this case, the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by the process-specific position of the stage (4000). For example, if the stage (4000) is in the first position for the process treatment performed in the upper chamber (1000), the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be distinguished by this.

상부 챔버(1000)는 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(1100)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(1100)는 샤워헤드(1130), 버퍼(1120), 가스 공급 라인(1110)으로 구성되며, 상부 챔버(1000)의 상부에 위치할 수 있다. The upper chamber (1000) may include a gas supply unit (1100) for supplying process gas. The gas supply unit (1100) is composed of a showerhead (1130), a buffer (1120), and a gas supply line (1110), and may be located at the upper portion of the upper chamber (1000).

가스 공급부의 샤워헤드(1130)는 기판의 중심부에서 기판의 외곽부로의 경사 구조를 포함할 수도 있다. 도 5d 의 예시와 같이, 가스 공급부(1100)의 샤워헤드는 중심부가 높고 외곽부가 낮은 경사 구조를 포함할 수 있다. 도 5d의 구조는 예시일 뿐이며, 샤워헤드(1130)의 경사 구조는 중심부가 낮고 외곽부가 높은 경사 구조를 포함할 수도 있으며, 또한 단면이 곡선 형태일 수도 있다. The showerhead (1130) of the gas supply unit may include a sloped structure from the center of the substrate to the outer edge of the substrate. As in the example of FIG. 5d, the showerhead of the gas supply unit (1100) may include a sloped structure in which the center is high and the outer edge is low. The structure of FIG. 5d is only an example, and the sloped structure of the showerhead (1130) may include a sloped structure in which the center is low and the outer edge is high, and may also have a curved cross-section.

가스 공급부의 샤워헤드(1130)는 경사형 홀 구조, 또는 버퍼 홀 구조, 직선형 홀 구조 중 적어도 하나의 홀을 통해 상부 챔버(1000)로 공정 가스를 공급할 수 있다. 도 5a의 예시는 샤워헤드 홀(1131)의 버퍼 홀 구조의 예시이며, 도 5b 및 도 5c는 샤워헤드 홀(1131) 경사형 홀 구조의 예시이다. 버퍼 홀 구조는 기판에 가까운 면의 홀 크기와 반대편의 홀 크기가 서로 상이한 구조로서, 샤워헤드 홀(1131)에서 버퍼 효과를 가지는 부분을 포함하는 홀 구조 일 수 있다. 도 5 에 도시된 샤워헤드의 형상과 샤워헤드 홀의 형상은 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 샤워헤드 홀(1131)은 마이크로웨이브가 투과 불가능한 크기로 구성될 수 있다. The showerhead (1130) of the gas supply unit can supply the process gas to the upper chamber (1000) through at least one hole of an inclined hole structure, a buffer hole structure, and a straight hole structure. The example of FIG. 5A is an example of a buffer hole structure of a showerhead hole (1131), and FIGS. 5B and 5C are examples of an inclined hole structure of a showerhead hole (1131). The buffer hole structure is a structure in which the hole sizes of a surface close to the substrate and the hole sizes of the opposite surface are different from each other, and may be a hole structure including a portion having a buffer effect in the showerhead hole (1131). The shape of the showerhead and the shape of the showerhead hole illustrated in FIG. 5 are only examples, and the present disclosure is not limited thereto. The showerhead hole (1131) may be configured to a size through which microwaves cannot pass.

가스 공급부의 샤워헤드(1130)의 하면은 마이크로웨이브 열처리기(3000)에 의하여 발생한 마이크로웨이브를 기판의 균일성(uniformity)을 위하여 시판 방향으로 반사하는 제 1 마이크로웨이브 반사구조(2401)를 포함할 수 있다. The lower surface of the showerhead (1130) of the gas supply unit may include a first microwave reflection structure (2401) that reflects microwaves generated by the microwave heat treatment device (3000) in a commercial direction to ensure uniformity of the substrate.

마이크로웨이브 열처리기가 하부 챔버(2000)에 위치하는 실시예의 경우 샤워헤드(1130)는 마이크로웨이브가 투과 불가능한 재질로 구성될 수 있다. 마이크로웨이브 열처리기가 상부 챔버(1000) 상부에 위치하는 실시예의 경우, 샤워헤드(1130)는 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 구성될 수 있다. In an embodiment where the microwave heat treater is positioned in the lower chamber (2000), the showerhead (1130) may be constructed of a material that is impermeable to microwaves. In an embodiment where the microwave heat treater is positioned above the upper chamber (1000), the showerhead (1130) may be constructed of a material that is permeable to microwaves.

가스 공급 라인(1110)은 하나 이상의 가스 탱크와 연결되어 공정별 공정 가스를 공급할 수 있다. 공급되는 공정 가스는 처리되는 기판의 재질 및/또는 레시피에 따라서 상이할 수 있다. The gas supply line (1110) may be connected to one or more gas tanks to supply process gases for each process. The process gases supplied may vary depending on the material and/or recipe of the substrate being processed.

버퍼(1120)는 가스 공급 라인(1110)을 통해 공급된 가스가 샤워헤드(1130)를 통과하기 전 잠시 머물 수 있는 영역으로 기판의 균일성을 증가시킬 수 있다. The buffer (1120) can increase the uniformity of the substrate by providing an area where gas supplied through the gas supply line (1110) can stay for a while before passing through the showerhead (1130).

상부 챔버(1000)는 상부 챔버에 플라즈마(20) 발생을 위한 상부 플라즈마 생성부(1150)를 포함할 수 있다. 상부 플라즈마 생성부(1150)는 공급된 공정 가스에 플라즈마(20)를 발생시킬 수 있다. 또한, 상부 플라즈마 생성부(1150)에 의하여 발생한 플라즈마(20)에 하부 플라즈마 생성부(4200)에 의한 바이어스(bias)를 인가하여 기판(10)에 대한 플라즈마(20)의 작용을 가속화 할 수도 있다. 추가적으로, 하부 플라즈마 생성부(4200)만 동작하여 플라즈마(20)를 발생시킬 수도 있다. 각각의 경우에 상부 플라즈마 생성부(1150) 또는 하부 플라즈마 생성부(4200)에 인가되는 에너지는 식각 목표, 기판의 재질 및/또는 레시피에 따라서 상이할 수 있다. The upper chamber (1000) may include an upper plasma generating unit (1150) for generating plasma (20) in the upper chamber. The upper plasma generating unit (1150) may generate plasma (20) in the supplied process gas. In addition, a bias may be applied to the plasma (20) generated by the upper plasma generating unit (1150) by the lower plasma generating unit (4200) to accelerate the action of the plasma (20) on the substrate (10). Additionally, only the lower plasma generating unit (4200) may be operated to generate plasma (20). In each case, the energy applied to the upper plasma generating unit (1150) or the lower plasma generating unit (4200) may be different depending on the etching target, the material of the substrate, and/or the recipe.

상부 챔버(1000)의 측면에는 공정 가스가 배기되는 가스 배기부(1140)가 위치할 수 있다. 가스 배기부(1140)는 상부 챔버(1000)의 내부에 플라즈마를 유지하고 부산물의 흡착을 방지하는 재질의 물질이거나 코팅(1141)이 부가될 수 있다. 가스 배기부의 물질 및코팅(1141)은 예를 들어, 쿼츠(quartz), 합성 유리, 알루미나, 이트리아, Si, Sic 등으로 구성될 수 있으나 이는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A gas exhaust port (1140) for exhausting process gas may be positioned on the side of the upper chamber (1000). The gas exhaust port (1140) may be made of a material or have a coating (1141) added thereto that maintains plasma inside the upper chamber (1000) and prevents adsorption of byproducts. The material and coating (1141) of the gas exhaust port may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., but these are merely examples and the present disclosure is not limited thereto.

가스 배기부(1140)는 배기부 마이크로웨이브 반사구조(1143)를 포함할 수 있다. 배기부 마이크로웨이브 반사구조(1143)는 마이크로웨이브가 투과할 수 없는 크기의 홀들로 구성될 수 있으며, 이를 통해 가스는 통과할 수 있지만 마이크로웨이브의 투과는 차단할 수 있다. The gas exhaust (1140) may include an exhaust microwave reflective structure (1143). The exhaust microwave reflective structure (1143) may be formed of holes of a size that is impermeable to microwaves, thereby allowing gas to pass through but blocking microwaves from passing through.

가스 배기부(1140)는 부산물의 흡착을 방지하며 내식각성을 가지는 재질의 물질이나 코팅(1145)을 더 포함할 수 있다. The gas exhaust section (1140) may further include a material or coating (1145) that prevents adsorption of byproducts and has etching resistance.

가스 배기부(1140)는 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하는 제 3 서셉터(미도시)를 포함할 수 있다. 제 3 서셉터는 가스 배기 라인에서 코팅(1141)의 후단에 위치하여 마이크로웨이브를 흡수하여 발열하여 코팅(1141)에 대한 부산물의 흡착을 2차적으로 방지할 수 있다. The gas exhaust unit (1140) may include a third susceptor (not shown) that absorbs microwaves and generates heat. The third susceptor is located at the rear end of the coating (1141) in the gas exhaust line and may absorb microwaves and generate heat to secondarily prevent adsorption of byproducts to the coating (1141).

가스 배기부(1140)는 상부 챔버(1000)의 측면에 하나 이상 위치할 수 있으며 기판(10)의 균일성을 위하여 기판(10)을 중심으로 대칭적으로 구성될 수 있다. The gas exhaust unit (1140) may be located at one or more sides of the upper chamber (1000) and may be configured symmetrically around the substrate (10) to ensure uniformity of the substrate (10).

도 1 에 도시되지 않았지만 가스 배기부(1140)에서는 가스 배기를 가속하기 위한 흡입기가 더 포함될 수 있다. Although not shown in FIG. 1, the gas exhaust unit (1140) may further include an intake for accelerating gas exhaust.

상부 챔버(1000)는 가스 공급 및 배출을 가속하고, 플라즈마 형성을 위하여 상부 챔버(1000)에서의 공정 중(예를 들어, 스테이지(4000)가 제 1 위치에 있는 경우)에 0.1cm 내지 5cm의 높이로 구성될 수 있다. 전술한 상부 챔버(1000)의 높이는 샤워헤드(1130) 하면과 스테이지(4000) 사이의 거리를 의미할 수 있으며, 스테이지(4000)의 위치에 따라 가변될 수 있으나, 해당 높이는 스테이지(4000)가 상부 챔버(1000)에서의 공정을 위한 위치(예를 들어, 제 1 위치에 있는 경우의 높이일 수 있다. 상부 챔버(1000)의 체적은 스테이지(4000)의 높이에 의하여 변경될 수 있으며, 가스 공급과 배출을 가속하기 위하여 상부 챔버(1000)의 체적은 플라즈마 유지를 위한 최소 체적으로 구성될 수 있다. 또한, 상부 챔버(1000)에서 수행되는 공정에 따라서 플라즈마가 필요한 경우의 최소 체적과, 가스만이 필요한 공정에서의 최소 체적은 상이할 수 있으며, 이 경우 스테이지(4000)는 승하강하여 상부 챔버(1000)의 체적을 공정에 맞추어 최적화 할 수 있다. 예를 들어, 상부 챔버(1000)는 플라즈마 공정을 위한 제 1 체적, 가스 공정을 위한 제 2 체적, 가스 배출을 위한 제 3 체적으로 스테이지(4000)의 승하강에 의하여 체적이 변경되어 각각의 공정에 최적화될 수 있다. 전술한 높이는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The upper chamber (1000) may be configured to have a height of 0.1 cm to 5 cm during a process in the upper chamber (1000) (for example, when the stage (4000) is in the first position) to accelerate gas supply and exhaust and to form plasma. The height of the upper chamber (1000) described above may refer to the distance between the lower surface of the showerhead (1130) and the stage (4000), and may vary depending on the position of the stage (4000). However, the height may be the height when the stage (4000) is in a position (for example, a first position) for a process in the upper chamber (1000). The volume of the upper chamber (1000) may be changed by the height of the stage (4000), and the volume of the upper chamber (1000) may be configured as a minimum volume for maintaining plasma in order to accelerate gas supply and discharge. In addition, depending on the process performed in the upper chamber (1000), the minimum volume when plasma is required and the minimum volume in a process when only gas is required may be different, and in this case, the stage (4000) may be raised and lowered to optimize the volume of the upper chamber (1000) according to the process. For example, the upper chamber (1000) may be configured as a first position for a plasma process. The volume can be changed by raising and lowering the stage (4000) into a first volume for a gas process and a third volume for gas discharge, so as to be optimized for each process. The heights mentioned above are only examples and the present disclosure is not limited thereto.

기판 처리 장치(100)는 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000) 사이에 스테이지(4000) 방향으로 돌출된 스테이지 단턱(1160)을 포함할 수 있다. 스테이지 단턱(1160)은 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)가 구분되는 구성일 수 있으며, 스테이지 단턱(1160)에 의하여 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)의 직경은 서로 상이하게 설정될 수 있다. 전술한 바와 같이 상부 챔버(1000)의 체적은 작을수록 가스의 공급과 배출 속도를 가속할 수 있으므로, 스테이지 단턱(1160)에 의하여 상부 챔버(1000)는 하부 챔버(2000)보다 작은 직경을 가질 수도 있다. The substrate processing device (100) may include a stage step (1160) protruding toward the stage (4000) between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000). The stage step (1160) may be configured to separate the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000), and the diameters of the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be set to be different from each other by the stage step (1160). As described above, since the supply and discharge speed of gas can be accelerated as the volume of the upper chamber (1000) is smaller, the upper chamber (1000) may have a smaller diameter than the lower chamber (2000) by the stage step (1160).

스테이지 단턱(1160)은 상부 챔버에서의 기판에 대한 공정 중에 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 가스 교환이 일어나지 않도록 하는 가스켓(미도시)을 포함할 수 있다. 도 1 의 예시에서 스테이지 단턱(1160)과 스테이지(4000) 사이에 유체 유동이 가능한 경로가 도시되어 있으나, 가스켓(미도시)이 있는 실시예에서는 스테이지(4000)가 제 1 위치(도 2a 위치)에 있는 경우 가스켓에 의하여 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000) 사이의 가스 교환이 일어나지 않을 수 있다. 가스켓은 연질의 재질이거나, 열고 닫힐 수 있는 형태로 고정되어 상부 챔버(1000)에서 퍼지 공정 중에 하부 챔버(2000)에서 상부 챔버(1000)로 가스가 유동되도록 할 수도 있다. The stage step (1160) may include a gasket (not shown) to prevent gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during a process for a substrate in the upper chamber. In the example of FIG. 1, a path through which fluid flow is possible between the stage step (1160) and the stage (4000) is illustrated, but in an embodiment with a gasket (not shown), gas exchange between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may not occur due to the gasket when the stage (4000) is in the first position (position of FIG. 2a). The gasket may be made of a soft material or may be fixed in a form that can be opened and closed to allow gas to flow from the lower chamber (2000) to the upper chamber (1000) during a purge process in the upper chamber (1000).

기판 처리 장치(100)는 기판에 대한 열처리가 수행되는 하부 챔버(2000)를 포함한다. 전술한 바와 같이 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)는 연결된 하나의 챔버에서 공정에 따라 구분된 영역으로, 편의상 스테이지(4000)의 제 1 위치(도 2a의 위치)의 이하 영역을 하부 챔버(2000)로 설명한다. The substrate processing device (100) includes a lower chamber (2000) in which heat treatment is performed on the substrate. As described above, the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) are connected to each other and are regions separated according to the process in one chamber. For convenience, the region below the first position (position in FIG. 2A) of the stage (4000) is described as the lower chamber (2000).

하부 챔버(2000)는 기판에 대한 열처리를 수행하여, 기판에 대한 공정 처리 사이클 중에서 기판에 대한 열처리가 필요한 경우에 스테이지(4000)의 하강에 의하여 기판(10)이 이송되어 하부 챔버(2000)에 기판이 위치할 수 있다. The lower chamber (2000) performs heat treatment on the substrate, and when heat treatment is required for the substrate during a process treatment cycle for the substrate, the substrate (10) can be transported by lowering the stage (4000) so that the substrate can be positioned in the lower chamber (2000).

하부 챔버의 내측면(2001)은 하부 챔버의 내측면에 부산물 또는 파티클의 흡착을 방지하기 위하여 마이크로웨이브에 의하여 발열가능한 제 2 서셉터를 포함할 수 있다. 제 2 서셉터는 마이크로웨이브 열처리기에서 공급되는 마이크로웨이브를 흡수하여 발열할 수 있는 재질로 구성될 수 있으며, 서셉터는 예를 들어, 세라믹에 코팅된 금속 박막 또는 카본 계열의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전술한 서셉터의 재질은 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The inner surface (2001) of the lower chamber may include a second susceptor capable of being heated by microwaves to prevent adsorption of byproducts or particles on the inner surface of the lower chamber. The second susceptor may be composed of a material capable of absorbing microwaves supplied from a microwave heat processor and generating heat, and the susceptor may include, for example, at least one of a metal thin film coated on ceramic or a carbon-based material. The material of the susceptor described above is only an example and the present disclosure is not limited thereto.

제 2 서셉터는 하부 챔버(2000)에서의 열처리 공정 중에 마이크로웨이브에 의하여 가열되어 하부 챔버(2000)의 내측면에 대한 흡착을 방지할 수 있으며, 기판이 상부 챔버(1000)에서 처리되고 있는 도중에도 마이크로웨이브에 의하여 가열되어 하부 챔버(2000)의 온도를 일정 수준으로 유지하도록 예열될 수도 있다. The second susceptor can be heated by microwaves during the heat treatment process in the lower chamber (2000) to prevent adsorption to the inner surface of the lower chamber (2000), and can also be preheated by microwaves to maintain the temperature of the lower chamber (2000) at a constant level while the substrate is being processed in the upper chamber (1000).

하부 챔버(2000)는 기판에 대한 퍼지 공정 중에 마이크로웨이브 열처리기에 의하여 가열될 수 있다. 하부 챔버(2000)에 마이크로웨이브 열처리기에 의한 가열 중에 제 2 서셉터(2100)는 마이크로웨이브에 의하여 가열되어 하부 챔버(2000)의 온도를 사전결정된 수준으로 할 수 있으며, 이를 통해 하부 챔버(2000)의 흡착을 방지할 수 있다. 상부 챔버에서의 퍼지 공정 중에 가열되는 하부 챔버(2000)의 온도는 예를 들어, 하부 챔버에서의 열처리 온도와 하부 챔버의 예열 온도와는 상이한 온도일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 하부 챔버의 내측면(2001)은 부산물 또는 파티클 중 적어도 하나의 흡착을 방지하는 재질의 물질이나 코팅을 포함할 수도 있다. The lower chamber (2000) may be heated by a microwave heat processor during a purge process for the substrate. During the heating of the lower chamber (2000) by the microwave heat processor, the second susceptor (2100) may be heated by microwaves to make the temperature of the lower chamber (2000) at a predetermined level, thereby preventing adsorption of the lower chamber (2000). The temperature of the lower chamber (2000) heated during the purge process in the upper chamber may be, for example, a temperature different from the heat treatment temperature in the lower chamber and the preheating temperature of the lower chamber. Although not shown, the inner surface (2001) of the lower chamber may also include a material or coating that prevents adsorption of at least one of byproducts or particles.

기판 처리 장치(100)는 하부 챔버에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급부(2200)를 포함할 수 있다. 불활성 가스 공급부(2200)에 의하여 공급된 불활성 가스는 상부 챔버의 가스 배기부(1140)로 배기될 수 있다. The substrate processing device (100) may include an inert gas supply unit (2200) for supplying an inert gas to the lower chamber. The inert gas supplied by the inert gas supply unit (2200) may be exhausted to a gas exhaust unit (1140) of the upper chamber.

불활성 가스 공급부(2200)에서는 기판(10)이 상부 챔버에서 공정 처리되는 중에 상부 챔버의 공정 가스 유입을 방지하기 위하여 하부 챔버(2000)가 상부 챔버(1000)보다 높은 기압을 가지도록 불활성 가스가 공급될 수 있다. 상부 챔버(1000)에서 가스를 사용하는 공정이 수행되는 경우 불활성 가스 공급부는 하부 챔버(2000)가 상부 챔버(1000)보다 높은 제 1 압력이 되도록 불활성 가스를 공급할 수 있다.In the inert gas supply unit (2200), an inert gas may be supplied so that the lower chamber (2000) has a higher pressure than the upper chamber (1000) in order to prevent the process gas from flowing into the upper chamber while the substrate (10) is being processed in the upper chamber. When a process using gas is performed in the upper chamber (1000), the inert gas supply unit may supply an inert gas so that the lower chamber (2000) has a first pressure higher than the upper chamber (1000).

또한, 기판 처리 장치(100)는 실시예에 따라 불활성 가스의 배출을 위한 불활성 가스 배출부(미도시)를 추가적으로 포함할 수도 있다. 불활성 가스 공급부(2200) 및 불활성 가스 배출부(미도시)는 상부 챔버의 가스 공급부(1100) 및 가스 배기부(1140)와는 별도의 가스 라인으로 구성될 수도 있다. 불활성 가스 공급부(2200) 및 불활성 가스 배출부(미도시)는 하부 챔버의 측면 또는 하면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 불활성 가스 공급부(2200) 및 불활성 가스 배출부(미도시)는 하부 챔버의 측면에 위치하거나 하면에 위치할 수도 있다. In addition, the substrate processing device (100) may additionally include an inert gas discharge unit (not shown) for discharging an inert gas according to an embodiment. The inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be configured as separate gas lines from the gas supply unit (1100) and the gas exhaust unit (1140) of the upper chamber. The inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be located on the side or the lower surface of the lower chamber. For example, the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (not shown) may be located on the side or the lower surface of the lower chamber.

불활성 가스 공급부(2200)에서는 기판(10)이 상부 챔버에서 공정 처리되는 중에 상부 챔버의 공정 가스 유입을 방지하기 위하여 하부 챔버(2000)가 상부 챔버(1000)보다 높은 기압을 가지도록 불활성 가스가 공급될 수 있다. 이렇게 공급되는 불활성 가스는 불활성 가스 배출부가 적용된 다른 실시예에서 상부 챔버(1000)의 공정 중에 불활성 가스 배출부(미도시)를 잠그고, 불활성 가스 공급부(2200)에서 불활성 가스를 공급하여 상부 챔버(1000)보다 하부 챔버의 압력이 높도록 할 수도 있으며, 불활성 가스 배출부(미도시)가 열려 불활성 가스가 하부 챔버(2000)에 고이지 않고 순환이 되도록 하면서도 불활성 가스 공급부(2200)의 공급 압을 높여 상부 챔버(1000)보다 하부 챔버의 압력이 높도록 할 수도 있다. In the inert gas supply unit (2200), an inert gas may be supplied so that the lower chamber (2000) has a higher pressure than the upper chamber (1000) in order to prevent the process gas from flowing into the upper chamber while the substrate (10) is being processed in the upper chamber. The inert gas supplied in this way may be used to lock the inert gas discharge unit (not shown) during the process of the upper chamber (1000) in another embodiment where the inert gas discharge unit is applied, and supply the inert gas from the inert gas supply unit (2200) so that the pressure of the lower chamber is higher than that of the upper chamber (1000). In addition, the inert gas discharge unit (not shown) may be opened so that the inert gas is circulated without accumulating in the lower chamber (2000), and the supply pressure of the inert gas supply unit (2200) may be increased so that the pressure of the lower chamber is higher than that of the upper chamber (1000).

또한, 불활성 가스 공급부(2200) 및 불활성 가스 배출부(미도시)는 상부 챔버(1000)에서 수행되는 공정에 따라서 동작할 수도 있다. 예를 들어, 상부 챔버(1000)에서 내부의 공정 가스를 제거하는 퍼지 공정 중에 불활성 가스 배출부(미도시)가 닫혀 상부 챔버(1000) 측면의 가스 배기부(1140)로만 가스가 배기되도록 할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 상부 챔버(1000)에서의 퍼지 공정 중에 불활성 가스 공급부(2200)는 불활성 가스를 제 2 압력으로 공급할 수도 있다. 이 경우, 상부 챔버(1000)의 퍼지 공정에서 불활성 가스를 공급하는 제 2 압력은 상부 챔버(1000)의 가스 이용 공정 중에 하부 챔버(2000)의 압력인 제 1 압력 보다 높은 압력일 수 있다. In addition, the inert gas supply unit (2200) and the inert gas exhaust unit (not shown) may operate according to the process performed in the upper chamber (1000). For example, during a purge process for removing the process gas inside the upper chamber (1000), the inert gas exhaust unit (not shown) may be closed so that the gas is exhausted only to the gas exhaust unit (1140) on the side of the upper chamber (1000). In addition, for example, during the purge process in the upper chamber (1000), the inert gas supply unit (2200) may supply the inert gas at a second pressure. In this case, the second pressure for supplying the inert gas in the purge process of the upper chamber (1000) may be a pressure higher than the first pressure, which is the pressure of the lower chamber (2000), during the gas utilization process of the upper chamber (1000).

불활성 가스 공급부(2200)는 하부 챔버(2000)의 온도를 조절하기 위하여 불활성 가스를 공급할 수도 있다. 예를 들어, 하부 챔버(2000)의 열처리 공정 이후에 하부 챔버(2000)를 적정 온도로 냉각시키고자 하는 경우, 불활성 가스 공급부(2200)에서 불활성 가스가 공급되어 가스 배기부(1140)으로 배출되며 하부 챔버를 냉각시킬 수 있다. 또한, 하부 챔버에 불활성 가스 배출부가 적용된 다른 실시예에서는 불활성 가스 공급부(2200)에서 공급된 불활성 가스가 하부 챔버의 불활성 가스 배출부(미도시)로 배출되며 하부 챔버를 냉각시킬 수도 있다. 이러한 하부 챔버(2000)의 온도 조절을 통해 공정 사이클 사이의 대기 시간을 감소시켜 생산성을 높일 수 있다.The inert gas supply unit (2200) may supply an inert gas to control the temperature of the lower chamber (2000). For example, when the lower chamber (2000) is to be cooled to an appropriate temperature after a heat treatment process of the lower chamber (2000), an inert gas may be supplied from the inert gas supply unit (2200) and discharged to the gas exhaust unit (1140) to cool the lower chamber. In addition, in another embodiment where the inert gas exhaust unit is applied to the lower chamber, the inert gas supplied from the inert gas supply unit (2200) may be discharged to the inert gas exhaust unit (not shown) of the lower chamber to cool the lower chamber. Such temperature control of the lower chamber (2000) may reduce the waiting time between process cycles, thereby increasing productivity.

하부 챔버(2000)의 내측면(2001)은 마이크로웨이브 열처리기(3000)에 의하여 발생한 마이크로웨이브를 기판 방향으로 반사하는 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)를 포함할 수 있다. 이하에서는 도 4a 및 4b를 참조하여 마이크로웨이브 반사구조에 대해서 설명한다. 도 4a에 도시된 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)의 위치와 개수는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 도 4a에서는 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)가 서로 상이한 반사구조를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 서로 동일한 반사구조를 포함할 수도 있다. 도 4a에 도시되지는 않았으나, 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)는 상하로 이동하거나, 반사면의 각도가 조절될 수도 있다. 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)는 탈착이 용이한 형태로 공정이나 레시피에 따라서 교체될 수도 있다. 도면에 도시되지는 않았으나 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)는 제 2 마이크로웨이브 반사구조 구동부에 의하여 승강, 수평 이동, 회전 등 반사면의 배향이 조절될 수 있다. 제 2 마이크로웨이브 반사구조 구동부에 의하여 제 2 마이크로웨이브 반사구조는 구동되어 위치나 방향 등이 변화되어 기판(10)에 전달되는 마이크로웨이브의 전달 패턴을 다양하게 조절할 수 있다. 제 2 마이크로웨이브 반사구조 구동부는 마이크로웨이브 열처리기의 마이크로웨이브 공급 패턴에 따라서 사전결정된 위치나 방향으로 반사면을 조정할 수 있다. The inner surface (2001) of the lower chamber (2000) may include a second microwave reflection structure (2400) that reflects microwaves generated by the microwave heat treatment device (3000) toward the substrate. Hereinafter, the microwave reflection structure will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. The position and number of the second microwave reflection structures (2400) illustrated in FIG. 4A are merely examples and the present disclosure is not limited thereto. Although the second microwave reflection structures (2400) are illustrated as including different reflection structures in FIG. 4A, they may include the same reflection structures. Although not illustrated in FIG. 4A, the second microwave reflection structure (2400) may move up and down, or the angle of the reflection surface may be adjusted. The second microwave reflection structure (2400) may be easily detachable and replaced depending on the process or recipe. Although not shown in the drawing, the orientation of the reflection surface of the second microwave reflection structure (2400) can be controlled by the second microwave reflection structure driving unit, such as by lifting, horizontal movement, and rotation. The second microwave reflection structure is driven by the second microwave reflection structure driving unit, so that the position or direction, etc., can be changed to variously control the transmission pattern of microwaves transmitted to the substrate (10). The second microwave reflection structure driving unit can adjust the reflection surface to a predetermined position or direction according to the microwave supply pattern of the microwave heat treatment device.

제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400) 하부 챔버의 내측면에 대해 15도 내지 75도의 경사각을 이루도록 마련되는 반사면(2410)을 포함할 수 있다. 도 4b의 예시에서 A2 의 각도 는 15도 내지 75도 일 수 있다. 전술한 바와 같이 제 2 마이크로웨이브 반사구조는 기판(10) 혹은 기판이 위치한 스테이지(4000)로 마이크로웨이브를 반사할 수 있으며, 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)의 설치 위치와 기판(10)의 위치에 따라서 기판으로 마이크로웨이브를 반사하기 위한 적절한 경사각을 가질 수 있다. 마이크로웨이브 반사구조는 삼각 형상으로 구성될 수 있다. 마이크로웨이브 반사구조는 아크 방지를 위하여 첨단 부분(2420)은 곡률을 가진 곡선 구조를 포함할 수 있다. 첨단 부분(2420)의 곡률 반경(R1)은 예를 들어, 100 ㎛ 이상으로 설계되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 500 ㎛ 이상 일 수 있다. 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)는 하부 챔버 내측면(2001)의 상하 방향을 따라 다수개의 반사구조가 포함될 수 있으며, 각각의 반사구조는 하부 챔버의 둘레 방향을 따라 링 형태로 연장될 수도 있다. 제 2 마이크로웨이브 반사구조(2400)는 복수의 반사구조를 포함할 수 있으며, 이 중 일부의 반사구조는 반사면이 다른 반사구조와 상이한 경사각으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 챔버의 상면 모서리 측에 마련되는 제 2 마이크로웨이브 반사구조는 하부 측에 마련되는 제 2 마이크로웨이브 반사구조보다 완만한 경사각으로 설계될 수도 있다. The second microwave reflection structure (2400) may include a reflection surface (2410) provided to have an inclination angle of 15 to 75 degrees with respect to the inner surface of the lower chamber. In the example of FIG. 4b, the angle of A2 may be 15 to 75 degrees. As described above, the second microwave reflection structure may reflect microwaves to the substrate (10) or the stage (4000) on which the substrate is positioned, and may have an appropriate inclination angle for reflecting microwaves to the substrate depending on the installation position of the second microwave reflection structure (2400) and the position of the substrate (10). The microwave reflection structure may be configured in a triangular shape. The microwave reflection structure may include a curved structure having a curvature at the tip portion (2420) to prevent arcing. The radius of curvature (R1) of the cutting edge portion (2420) is preferably designed to be, for example, 100 ㎛ or more, and more specifically, may be 500 ㎛ or more. The second microwave reflection structure (2400) may include a plurality of reflection structures along the upper and lower direction of the inner surface (2001) of the lower chamber, and each reflection structure may extend in a ring shape along the circumferential direction of the lower chamber. The second microwave reflection structure (2400) may include a plurality of reflection structures, and some of the reflection structures may have a reflection surface configured at a different inclination angle from that of the other reflection structures. For example, the second microwave reflection structure provided on the upper edge side of the lower chamber may be designed to have a gentler inclination angle than the second microwave reflection structure provided on the lower side.

도면에 도시되지는 않았으나, 하부 챔버의 하부 내측면 또한 마이크로웨이브의 반사를 고려하여 설계되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 챔버(2000)의 하부 내측면은 곡면 반사 구조를 포함할 수도 있다. Although not shown in the drawing, the lower inner surface of the lower chamber may also have a shape designed to take into account reflection of microwaves. For example, the lower inner surface of the lower chamber (2000) may include a curved reflective structure.

마이크로웨이브 열처리기(3000)는 하부 챔버(2000) 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 기판(10)에 열을 전달할 수 있다. 마이크로웨이브 열처리기(3000)는 하부 챔버(2000)의 측면, 스테이지 단턱(1160)의 하면 또는 상부 챔버의 가스 공급부(1100)의 상부 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 도 1은 마이크로웨이브 열처리기(3000)가 하부 챔버의 측면에 설치된 예시이다. 챔버에서 진공 공정이 수행될 수도 있으므로, 챔버에서 마이크로웨이브 열처리기(3000)가 부착되는 위치는 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질(예를 들어, 세라믹, 쿼츠, Y2O3, Al2O3, Mica, 유리, 아크릴 등)으로 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시에에서 마이크로웨이브 이외의 방식의 열처리기가 본 발명의 기판 처리 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 램프(IR lamp), 플래시 램프(flash lamp), 레이저(LASER), 전자 빔(E-beam), 플라즈마, 마이크로웨이브 등이 본 발명의 기판 처리 장치의 열처리기의 열원으로 사용될 있으며, 동종 또는 이종의 열원이 조합되어 채용될 수도 있다. The microwave heat processor (3000) can generate microwaves in the lower chamber (2000) to transfer heat to the substrate (10). The microwave heat processor (3000) can be placed on at least one of the side of the lower chamber (2000), the lower surface of the stage step (1160), or the upper surface of the gas supply unit (1100) of the upper chamber. FIG. 1 is an example in which the microwave heat processor (3000) is installed on the side of the lower chamber. Since a vacuum process may be performed in the chamber, the location where the microwave heat processor (3000) is attached in the chamber may be made of a material that allows microwaves to pass through (for example, ceramic, quartz, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Mica, glass, acrylic, etc.). In another embodiment of the present invention, a heat processor of a type other than microwaves can be used in the substrate processing apparatus of the present invention. For example, an infrared lamp (IR lamp), a flash lamp, a laser (LASER), an electron beam (E-beam), plasma, microwaves, etc. may be used as a heat source for the heat treatment device of the substrate treatment device of the present invention, and a combination of similar or different heat sources may also be employed.

마이크로웨이브 열처리기(3000)는 마이크로웨이브를 통해 기판을 가열하여 보다 고속으로 기판을 공정 온도까지 가열할 수 있으며, 마이크로웨이브의 공급 중단과 스테이지(4000)를 이용한 냉각, 불활성 가스 순환 등으로 보다 고속으로 기판의 온도를 공정 온도에서 하강 시킬 수도 있다. 마이크로웨이브를 이용한 고속 열처리를 통해 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장비는 원자층 식각 공정 사이클의 소요 시간을 절감할 수 있으며, 고속 원자층 식각 공정을 제공할 수 있어 UPH(unit per hour)를 증가시킬 수 있다. 이를 통해 기존 원자층 식각 또는 원자층 증착의 생산성 한계를 극복할 수 있다. The microwave heat treatment device (3000) can heat the substrate to the process temperature more quickly by heating the substrate through microwaves, and can also lower the temperature of the substrate from the process temperature more quickly by stopping the supply of microwaves, cooling using the stage (4000), circulating an inert gas, etc. Through the high-speed heat treatment using microwaves, the substrate treatment device of one embodiment of the present disclosure can reduce the time required for an atomic layer etching process cycle and provide a high-speed atomic layer etching process, thereby increasing UPH (unit per hour). Through this, the productivity limitations of the existing atomic layer etching or atomic layer deposition can be overcome.

마이크로웨이브 열처리기(3000)는 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)를 포함하여, 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)에서 공급되는 복수의 마이크로웨이브를 통해, 가열 소요 시간을 레시피에 따라 자유롭게 조정할 수 있고, 기판의 균일성을 증가시킬 수 있으며, 기판 처리 장치의 신뢰도를 높일 수 있다. 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)는 기판을 중심으로 대칭적 또는 비대칭적으로 배치될 수 있다. 도 6a 및 6b는 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)의 배치의 예시도이다. 도 6a 및 6b와 같이, 기판 처리 장치(100)의 챔버는 사각형상 또는 원형 형상일 수 있다. 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)는 챔버의 가장자리에 배치되어 기판을 에워싸는 형태로 마이크로웨이브를 공급할 수 있다. The microwave heat treatment device (3000) includes a plurality of microwave suppliers (3100), and through a plurality of microwaves supplied from the plurality of microwave suppliers (3100), the heating time can be freely adjusted according to the recipe, the uniformity of the substrate can be increased, and the reliability of the substrate treatment device can be improved. The plurality of microwave suppliers (3100) can be arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the substrate. FIGS. 6A and 6B are exemplary diagrams of the arrangement of the plurality of microwave suppliers (3100). As shown in FIGS. 6A and 6B, the chamber of the substrate treatment device (100) can have a square or circular shape. The plurality of microwave suppliers (3100) can be arranged at the edge of the chamber to supply microwaves in a form surrounding the substrate.

마이크로웨이브 공급기(3100) 각각은 마이크로웨이브를 공급할 수 있도록 알려진 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로웨이브 공급기(3100) 각각은 마그네트론, 도파관, 냉각 모듈(예를 들어, 냉각 팬 또는 냉각 유로), 변압기, 캐패시터, 다이오드 등 으로 구성될 수 있으며, 전술한 기재는 예시일 뿐이며 공지된 임의의 구성을 포함할 수 있다. Each of the microwave sources (3100) may include known components capable of supplying microwaves. For example, each of the microwave sources (3100) may include a magnetron, a waveguide, a cooling module (e.g., a cooling fan or a cooling path), a transformer, a capacitor, a diode, etc., and the above description is only exemplary and may include any known components.

마이크로웨이브 열처리기(3000)는 하나 이상의 레이어(3001, 3002)로 구성될 수 있다. 도 1 의 예시에서는 마이크로웨이브 열처리기가 하나의 레이어로 구성된 실시예를 도시한다. 도 3 의 예시에서는 마이크로웨이브 열처리기(3000)가 2개의 레이어로 구성된 실시예를 도시한다. 도시되지는 않았으나, 마이크로웨이브 열처리기(3000)는 3 개 이상의 레이어로 구성될 수도 있으며, 복수의 마이크로웨이브 열처리기(3000)의 구성은 공정 온도와 가열 시간 등의 요구조건과 마이크로웨이브 공급기의 부피 및 챔버의 높이 등의 제약조건에 의하여 임의로 설정될 수 있다. 도 3 의 예시에서와 같이 2 레이어의 마이크로웨이브 열처리기를 가지는 경우, 각각의 마이크로웨이브 공급기를 레이어별로 동일하게 쌓아 구성되거나, 각각의 레이어에 포함된 마이크로웨이브 공급기가 레이어 별로 교차하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부의 제 2 레이어의 마이크로웨이브 공급기(3002)와 상부의 제 1 레이어의 마이크로웨이브 공급기(3001)는 x, y 축이 동일하게 z좌표만 상이하게 배치될 수도 있으며, x, y 축이 상이하게 지그재그로 배치될 수도 있다. 복수의 마이크로웨이브 공급기가 배치되어 기판의 균일성이 확보될 수 있으며, 다수의 마이크로웨이브 공급기를 이용하여 공급되는 마이크로웨이브의 출력을 제어함으로써, 공정 온도 도달 시간을 감소시킬 수 있으며, 보다 정밀한 열 제어가 가능하다. The microwave heat treater (3000) may be composed of one or more layers (3001, 3002). The example of FIG. 1 illustrates an embodiment in which the microwave heat treater is composed of one layer. The example of FIG. 3 illustrates an embodiment in which the microwave heat treater (3000) is composed of two layers. Although not illustrated, the microwave heat treater (3000) may be composed of three or more layers, and the configuration of a plurality of microwave heat treaters (3000) may be arbitrarily set according to requirements such as process temperature and heating time and constraints such as the volume of the microwave supply and the height of the chamber. In the case of having a two-layer microwave heat treater as in the example of FIG. 3, each microwave supply may be configured to be stacked equally by layer, or the microwave supply units included in each layer may be arranged to intersect by layer. For example, the microwave supply (3002) of the second layer on the lower side and the microwave supply (3001) of the first layer on the upper side may be arranged so that the x and y axes are the same but the z coordinate is different, or they may be arranged in a zigzag manner so that the x and y axes are different. By arranging a plurality of microwave supply units, the uniformity of the substrate can be secured, and by controlling the output of the microwaves supplied using a plurality of microwave supply units, the time taken to reach the process temperature can be reduced, and more precise heat control is possible.

마이크로웨이브 열처리기(3000)는 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100) 각각을 독립적으로 구동하여 각각의 마이크로웨이브 공급기의 마이크로 웨이브 발생 패턴을 제어하는 마이크로웨이브 제어기(3200)를 포함할 수 있다. 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)는 마이크로웨이브 제어기(3200)로 제어되어 다양한 마이크로웨이브 공급 모드 간에 전환하여 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 기판(10)에 열을 전달할 수 있다. 다양한 마이크로웨이브 공급 모드는 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 적어도 하나의 조합에 의해 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 공급하는 모드일 수 있다. 마이크로웨이브 제어기(3200)는 사전결정된 마이크로웨이브 공급 패턴에 따라서 복수의 마이크로웨이브 공급기 각각을 제어하거나, 기판에 대한 공정 처리 중에 측정되는 기판의 온도 분포 또는 하부 챔버의 온도 분포 중 적어도 하나에 따라서 복수의 마이크로웨이브 공급기 각각을 제어할 수 있다. 마이크로웨이브 제어기(3200)는 레시피 또는 공정에 따라서 사전결정된 패턴에 따라서 마이크로웨이브 공급기를 제어하여 마이크로웨이브를 공급할 수도 있으며, 공정의 진행 중 센서 등에 의하여 측정되는 데이터에 의하여 마이크로웨이브의 공급을 제어할 수 있다. 마이크로웨이브 제어기(3200)는 공정 목표 온도, 공정 목표 온도 도달 시간 중 적어도 하나에 따라서 마이크로웨이브 공급기 각각의 출력 또는 마이크로웨이브를 공급할 마이크로웨이브 공급기의 수를 결정할 수 있다. 보다 급속으로 가열하여야 하는 경우 마이크로웨이브 제어기(3200)는 각각의 마이크로웨이브 공급기의 출력을 높일 수도 있으며, 작동하는 마이크로웨이브 공급기의 수를 늘려서 열처리를 위한 가열 속도를 높일 수도 있다. 복수의 마이크로웨이브 공급기를 포함함으로써, 공정 처리를 위한 가열을 보다 정밀하게 제어할 수 있으며, 기판에 고르게 열을 제공할 수 있어, 기판의 생산성을 높이면서도 균일성을 높일 수 있다. The microwave heat processor (3000) may include a microwave controller (3200) that independently drives each of the plurality of microwave sources (3100) to control a microwave generation pattern of each of the microwave sources. The plurality of microwave sources (3100) may be controlled by the microwave controller (3200) to switch between various microwave supply modes to generate microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate (10). The various microwave supply modes may be modes in which microwaves are supplied within the lower chamber by a combination of at least one of the plurality of microwave sources. The microwave controller (3200) may control each of the plurality of microwave sources according to a predetermined microwave supply pattern, or may control each of the plurality of microwave sources according to at least one of a temperature distribution of the substrate or a temperature distribution of the lower chamber measured during a process treatment for the substrate. The microwave controller (3200) may control the microwave supply according to a predetermined pattern according to a recipe or process to supply microwaves, and may control the supply of microwaves according to data measured by a sensor or the like during the progress of the process. The microwave controller (3200) may determine the output of each microwave supply or the number of microwave supply units to supply microwaves according to at least one of a process target temperature and a process target temperature reaching time. When heating is required more rapidly, the microwave controller (3200) may increase the output of each microwave supply unit, and may increase the heating speed for heat treatment by increasing the number of operating microwave supply units. By including a plurality of microwave supply units, heating for process treatment can be controlled more precisely, and heat can be evenly supplied to the substrate, thereby increasing the productivity of the substrate while increasing uniformity.

도 7은 본 개시의 실시예의 기판 처리 장치의 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)의 마이크로웨이브 발생 패턴의 다양한 조합을 예시하는 도면이다. 도 7의 (a) 내지 (n)은 하부 챔버의 둘레 방향을 따라 배열된 순서대로 다수의 마이크로웨이브 공급기의 마이크로웨이브 발생 패턴을 나타낸 것이다. FIG. 7 is a diagram illustrating various combinations of microwave generation patterns of a plurality of microwave supply units (3100) of a substrate processing device of an embodiment of the present disclosure. FIG. 7 (a) to (n) illustrate microwave generation patterns of a plurality of microwave supply units in the order arranged along the circumferential direction of the lower chamber.

마이크로웨이브 제어기(3200)는 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)를 일괄적으로 구동하는 제 1 공급 모드, 복수의 마이크로웨이브를 사전결정된 패턴에 따라 순차적으로 구동하는 제 2 공급 모드, 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 대향하는 마이크로웨이브 공급기 한 쌍을 일괄구동하여 순차적으로 마이크로웨이브 공급기를 구동하는 제 3 공급 모드, 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 대향하는 마이크로웨이브 공급기 복수 쌍을 일괄 구동하여 순차적으로 마이크로웨이브 공급기를 구동하는 제 4 공급 모드, 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 인접하는 적어도 일부의 마이크로웨이브 공급기를 일괄하여 순차적으로 전체 마이크로웨이브 공급기를 구동하는 제 5 공급 모드 또는 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 적어도 일부의 마이크로웨이브 공급기를 기판 또는 하부 챔버의 온도 분포에 따라서 제어하는 제 6 공급 모드 중 적어도 하나의 공급 모드로 마이크로웨이브 열처리기를 제어할 수 있다. 또한, 마이크로웨이브 제어기(3200)는 복수의 레이어로 배치되는 복수의 마이크로웨이브 공급기를 레이어 별로 제 1 공급 모드 내지 제 6 공급 모드 중 적어도 하나의 공급 모드로 제어하는 제 7 공급 모드, 복수의 레이어로 배치되는 복수의 마이크로웨이브 공급기를 전체 레이어를 통합하여 제 1 공급 모드 내지 제 6 공급 모드 중 적어도 하나의 공급 모드로 제어하는 제 8 공급 모드 또는 복수의 레이어로 배치되는 복수의 마이크로웨이브 공급기의 적어도 일부 레이어만 사용하는 제 9 공급 모드 중 적어도 하나의 공급 모드로 마이크로웨이브 열처리기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)이 상부 챔버(1000)에서 공정 처리 중에, 하부 챔버(2000)를 예열 할 필요가 있는 경우, 복수의 레이어 중 일부의 레이어의 마이크로웨이브 공급기를 이용하여 하부 챔버(2000)가 예열될 수도 있다. The microwave controller (3200) can control the microwave heat treatment device in at least one of a first supply mode for driving a plurality of microwave suppliers (3100) at once, a second supply mode for driving a plurality of microwaves sequentially according to a predetermined pattern, a third supply mode for driving a pair of opposing microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once and driving the microwave suppliers sequentially, a fourth supply mode for driving a plurality of pairs of opposing microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once and driving the microwave suppliers sequentially, a fifth supply mode for driving all of the microwave suppliers sequentially by driving at least some of the adjacent microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers at once, or a sixth supply mode for controlling at least some of the microwave suppliers among the plurality of microwave suppliers according to a temperature distribution of a substrate or a lower chamber. In addition, the microwave controller (3200) can control the microwave heat processor in at least one of a seventh supply mode that controls a plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers in at least one of the first to sixth supply modes for each layer, an eighth supply mode that controls a plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers in at least one of the first to sixth supply modes by integrating all layers, or a ninth supply mode that uses only at least some layers of the plurality of microwave suppliers arranged in a plurality of layers. For example, when the substrate (10) is being processed in the upper chamber (1000), and the lower chamber (2000) needs to be preheated, the lower chamber (2000) can be preheated using the microwave suppliers of some of the layers among the plurality of layers.

도 7 에 도시된 마이크로웨이브 발생 패턴은 예시일 뿐이며, 본 개시는 이에 제한되지 않으며, 기판(10)에 반응을 위한 적정 수준의 열량이 균일하고 효과적으로 빠르게 전달될 수 있도록 마이크로웨이브 발생 패턴은 다양하게 변경될 수 있다. 도 7에서는 다수의 마이크로웨이브 발생 패턴이 시계열적으로 순차적으로 변화되는 예가 도시되었으나, 단일의 마이크로웨이브 발생 패턴으로 다수의 마이크로웨이브 공급기를 구동하거나, 둘 또는 그 이상의 개수의 마이크로웨이브 발생 패턴을 반복하여 마이크로웨이브 공급기를 구동하는 방식 또한 가능하다. 본 개시의 실시예에서 복수의 마이크로웨이브 공급기에 의해 기판에 전달되는 열 공급은 고속이고 정교하며 균일하게 조정될 수 있다. 또한, 복수의 마이크로웨이브 공급기에 의하여 스테이지나, 마이크로웨이브 열처리기를 회전 구동 시킬 필요가 없으므로 공정 설비의 제조 비용을 절감하고 유지, 보수 비용을 절감할 수 있으며, 공정 설비의 부피를 줄여 보다 집적적으로 설비를 배치하여 공간 효율적인 공정을 구성할 수 있다. The microwave generation pattern illustrated in FIG. 7 is only an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the microwave generation pattern may be variously changed so that an appropriate level of heat for a reaction can be uniformly, effectively, and quickly transferred to the substrate (10). Although FIG. 7 illustrates an example in which a plurality of microwave generation patterns are sequentially changed in time series, it is also possible to drive a plurality of microwave suppliers with a single microwave generation pattern, or to drive a microwave supplier by repeating two or more microwave generation patterns. In the embodiment of the present disclosure, the heat supply to the substrate by the plurality of microwave suppliers can be adjusted at a high speed, precisely, and uniformly. In addition, since there is no need to rotate and drive a stage or a microwave heat treatment device by the plurality of microwave suppliers, the manufacturing cost of the process equipment can be reduced, and the maintenance and repair costs can be reduced, and the volume of the process equipment can be reduced so that the equipment can be arranged more compactly, thereby configuring a space-efficient process.

복수의 마이크로웨이브 공급기(3100) 중 적어도 하나의 마이크로웨이브 공급기는 다른 마이크로웨이브 공급기와 상이한 주파수의 마이크로웨이브를 공급할 수 있다. 예를 들어, 복수의 마이크로웨이브 공급기(3100)가 동일한 주파수(예를 들어, 2.45GHz)의 마이크로웨이브를 공급할 수도 있지만, 적어도 일부가 상이한 주파수의 마이크로웨이브(예를 들어, 2.5GHz, 2.4GHz 등)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부의 마이크로웨이브 공급기의 주파수를 상이하게 하여, 복수개의 마이크로웨이브 공급기(3100)에서 발생되는 마이크로웨이브의 보강 간섭 및 상쇄 간섭의 영향을 감소시킬 수 있으며, 이러한 간섭으로 인한 기판의 열적 불평형을 방지할 수 있다. At least one of the plurality of microwave sources (3100) can supply microwaves of a different frequency than the other microwave sources. For example, the plurality of microwave sources (3100) can supply microwaves of the same frequency (e.g., 2.45 GHz), but at least some of them can be configured to generate microwaves of different frequencies (e.g., 2.5 GHz, 2.4 GHz, etc.). By making the frequencies of some of the microwave sources different, the influence of constructive interference and destructive interference of microwaves generated from the plurality of microwave sources (3100) can be reduced, and thermal imbalance of the substrate caused by such interference can be prevented.

스테이지(4000)는 기판(10)을 지지하며 승하강이 가능하여 기판에 대한 공정에 따라서 사전결정된 위치로 기판을 이동시킬 수 있다. 도 2a의 예시는 스테이지(4000)가 기판에 대한 상부 챔버에서의 공정 처리를 위하여 제 1 위치에 위치하는 예시이며, 도 2b의 예시는 스테이지(4000)가 기판에 대한 하부 챔버에서의 공정 처리를 위하여 제 2 위치에 위치하는 예시이며, 도 2c의 예시는 기판의 반입 또는 반출을 위하여 스테이지가 제 3 위치에 위치하는 예시이다. 제 1 위치는 전술한 바와 같이 상부 챔버(1000)에서의 공정을 위한 것으로 예를 들어, 샤워헤드(1130) 하면으로부터 0.1cm 내지 5cm 이격된 위치에 스테이지(4000)가 위치하는 경우일 수 있으나, 전술한 수치 범위는 예시일 뿐이며 제 1 위치는 상부 챔버(1000)에서의 공정을 위하여 요구되는 상부 챔버의 최적화된 체적을 위한 위치로 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 스테이지(4000)가 제 3 위치에 위치하는 경우, 스테이지의 핀홀(4600)로 핀(2002)이 인입되어 기판(10)이 스테이지에서 분리될 수 있다. 또한, 도 2에서 도시되지는 않았으나, 스테이지(4000)는 승강기에 의하여 제 1 위치보다 상승한 제 0 위치에서 기판을 지지할 수도 있다. 제 0 위치는 예를 들어, 상부 챔버의 체적을 감소시킬 필요가 있는 경우에 위치로, 상부 챔버에서 퍼지 공정을 위하여 승강기(4400)에 의하여 스테이지(4000)가 제 1 위치에서 제 0 위치로 상승하여 상부 챔버의 체적을 감소시켜 가스 배기가 신속하게 수행되도록 할 수 있다. The stage (4000) supports the substrate (10) and can be raised and lowered to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate. The example of FIG. 2a is an example in which the stage (4000) is positioned at a first position for a process treatment for the substrate in the upper chamber, the example of FIG. 2b is an example in which the stage (4000) is positioned at a second position for a process treatment for the substrate in the lower chamber, and the example of FIG. 2c is an example in which the stage is positioned at a third position for loading or unloading the substrate. The first position is for a process in the upper chamber (1000) as described above, and may be, for example, a case in which the stage (4000) is positioned at a position spaced apart from the lower surface of the showerhead (1130) by 0.1 cm to 5 cm, but the numerical range described above is only an example, and the first position is a position for an optimized volume of the upper chamber required for a process in the upper chamber (1000), and the present disclosure is not limited thereto. When the stage (4000) is positioned at the third position, the pin (2002) may be introduced into the pinhole (4600) of the stage so that the substrate (10) may be separated from the stage. In addition, although not shown in FIG. 2, the stage (4000) may also support the substrate at the 0 position that is raised from the first position by the elevator. The 0 position is a position, for example, when it is necessary to reduce the volume of the upper chamber, and the stage (4000) may be raised from the first position to the 0 position by the elevator (4400) for a purge process in the upper chamber so as to reduce the volume of the upper chamber and enable rapid gas exhaust.

스테이지(4000)는 승강기(4400)에 의하여 상승 또는 하강 이동하여, 상부 챔버(1000)에서의 공정을 위한 제 1 위치 또는 하부 챔버에서의 공정을 위한 제 2 위치로 이동할 수 있다. The stage (4000) can be moved up or down by the elevator (4400) to a first position for a process in the upper chamber (1000) or a second position for a process in the lower chamber.

스테이지(4000)에 의해 기판이 상부 챔버로 이동되면, 상부 챔버에서는 기판에 대한 원자층 식각 공정 중 표면 개질화 공정 및 흡착층 형성 공정이 수행될 수 있으며, 스테이지(4000)에 의해 기판이 하부 챔버로 이동되면 원자층 식각 공정 중 열처리 공정이 수행될 수 있다. When the substrate is moved to the upper chamber by the stage (4000), a surface modification process and an adsorption layer formation process during an atomic layer etching process for the substrate can be performed in the upper chamber, and when the substrate is moved to the lower chamber by the stage (4000), a heat treatment process during the atomic layer etching process can be performed.

스테이지(4000)는 정전기적 결합 또는 기계적 결합에 의하여 기판을 지지할 수 있다. 예를 들어, 상부 챔버 또는 하부 챔버에서 진공 상태로 공정이 수행되는 경우 스테이지(4000)는 정전기적 결합을 통해 기판을 지지할 수 있다. 이 경우 스테이지(4000)는 정전기적 결합을 위한 전력 공급라인(4700)을 포함할 수 있다. 또한 스테이지(4000)는 진공 결합 또는 척핀 등의 기계적 결합에 의하여 기판을 지지할 수도 있다. The stage (4000) can support the substrate by electrostatic coupling or mechanical coupling. For example, when the process is performed in a vacuum state in the upper chamber or the lower chamber, the stage (4000) can support the substrate by electrostatic coupling. In this case, the stage (4000) can include a power supply line (4700) for electrostatic coupling. In addition, the stage (4000) can also support the substrate by vacuum coupling or mechanical coupling such as a chuck pin.

스테이지(4000)는 플라즈마를 생성시키기 위한 하부 플라즈마 생성부(4200)를 포함할 수도 있다. 하부 플라즈마 생성부(4200)는 플라즈마 생성 또는 바이어스를 제공하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 전극은 스테이지(4000)상에 위치할 수 있다. 하부 플라즈마 생성부(4200)는 전술한 바와 같이 플라즈마(20) 생성, 플라즈마(20)에 대한 바이어스를 인가할 수 있다. The stage (4000) may include a lower plasma generating unit (4200) for generating plasma. The lower plasma generating unit (4200) may include an electrode for generating plasma or providing a bias. The electrode may be positioned on the stage (4000). The lower plasma generating unit (4200) may generate plasma (20) and apply a bias to the plasma (20) as described above.

스테이지(4000)는 마이크로웨이브에 의하여 발열하여 기판에 열을 전달하는 제 1 서셉터(4100)를 포함할 수 있다. 제 1 서셉터(4100)는 세라믹에 코팅된 금속 박막 또는 카본 계열 물질 중 적어도 하나를 포함하여, 마이크로웨이브에 반응하여 발열할 수 있다. 마이크로웨이브에 의한 발열 효과를 위하여 서셉터의 카본 계열 물질의 농도는 0.5 중량% 이상이 바람직하며, 금속 박막의 경우에는 두께가 800 μm이하가 바람직하다. 전술한 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 제 1 서셉터의 발열에 의해 기판(10)에 보다 효과적으로 열이 전달될 수 있어, 열처리를 위한 요구 시간이 감소될 수 있다. 스테이지(4000)는 제 1 서셉터(4100)를 감싸는 보호막을 더 포함할 수 있다. 보호막은 예를 들어, 쿼츠(quartz), 합성 유리, 알루미나, 이트리아, Si, SiC 등으로 구성될 수 있으며 전술한 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The stage (4000) may include a first susceptor (4100) that generates heat by microwaves and transfers heat to a substrate. The first susceptor (4100) may include at least one of a metal film or a carbon-based material coated on ceramics and may generate heat in response to microwaves. For the heat generation effect by microwaves, the concentration of the carbon-based material of the susceptor is preferably 0.5 wt% or more, and in the case of the metal film, the thickness is preferably 800 μm or less. The above description is only an example and the present disclosure is not limited thereto. Heat may be more effectively transferred to the substrate (10) by the heat generation of the first susceptor, so that the time required for heat treatment may be reduced. The stage (4000) may further include a protective film covering the first susceptor (4100). The protective film may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., and the above description is only an example and the present disclosure is not limited thereto.

스테이지(4000)는 스테이지의 온도를 조절할 수 있는 냉매 유로(4300)를 포함할 수 있다. 또한, 냉매 유로(4300)를 통해 다양한 물질을 식각하기 위한 저온 공정 처리가 가능하도록 냉매가 공급될 수도 있다. 냉매 유로(4300)를 통해 기판의 온도를 사전결정된 속도로 하강시키기 위한 유량의 냉매가 공급될 수 있다. 냉매 유로(4300)에 공급되는 냉매의 유량은 기판의 온도를 조정할 속도에 따라서 제어될 수 있다. 냉매 유로(4300)는 냉매 공급라인(4310)에 의하여 기판 처리 장치(100)외부에서 냉매가 공급될 수 있다. 보다 고속으로 기판을 냉각시키고자 하는 경우, 보다 저온의 냉매 또는 고속의 냉매가 냉매 유로를 통해 공급될 수 있으며, 저속으로 기판을 냉각시키고자 하는 경우, 고온의 냉매 또는 저속의 냉매가 냉매 유로를 통해 공급될 수 있다. 냉매 유로를 통해 공급되는 냉매는 레시피나 공정 요구 사항에 따라서 제어될 수 있다. 냉매 유로(4300)에는 기판에 대한 열처리 공정의 전, 중, 후에 냉매가 공급될 수 있다. 예를 들어, 냉매 유로(4300)는 기판에 대한 열처리 공정 중에 냉매를 공급하여 기판에 대한 열처리 공정 후에 기판의 온도를 사전결정된 속도로 하강시킬 수 있다. 전술한 바와 같이 원자층 식각 공정에서 열처리의 속도는 공정의 속도를 결정하는 요소일 수 있다. 냉매 유로를 통해 냉매를 공급하여 스테이지(4000)에 지지되는 기판(10)을 보다 빨리 식혀 공정의 속도를 높일 수 있다. 이러한 냉매 공급은 열처리 도중에 시작될 수 있으며, 냉매 공급이 시작되는 경우 마이크로웨이브 열처리기는 마이크로웨이브 공급을 늘려 냉매 공급과 열적 평형을 유지(예를 들어, 마이크로웨이브 제어기에 의하여 동작하는 마이크로웨이브 공급기를 증가시키거나, 마이크로웨이브의 강도를 증가시키는 등의 제어 동작 수행)할 수 있다. 그 후, 열처리 공정 완료 후 마이크로 웨이브 공급을 중지하게 되면, 기판의 온도를 보다 빠르게 하강시킬 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 스테이지(4000)의 냉매 공급과 마이크로웨이브 제어기는 전술한 바와 같이 연동하여 동작할 수 있다. 스테이지(4000)에 공급되는 냉매의 온도는 예를 들어, -80°C ~ 30°C일 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않으며, 고속의 열처리를 위하여 다양한 온도의 냉매가 공급될 수도 있다. The stage (4000) may include a coolant passage (4300) capable of controlling the temperature of the stage. In addition, a coolant may be supplied through the coolant passage (4300) to enable a low-temperature process for etching various materials. A coolant of a flow rate for lowering the temperature of a substrate at a predetermined speed may be supplied through the coolant passage (4300). The flow rate of the coolant supplied to the coolant passage (4300) may be controlled according to the speed at which the temperature of the substrate is to be controlled. The coolant may be supplied from outside the substrate processing device (100) to the coolant passage (4300) by a coolant supply line (4310). When the substrate is to be cooled at a higher speed, a coolant of a lower temperature or a coolant of a higher speed may be supplied through the coolant passage, and when the substrate is to be cooled at a lower speed, a coolant of a higher temperature or a coolant of a lower speed may be supplied through the coolant passage. The coolant supplied through the coolant conduit can be controlled according to the recipe or process requirements. The coolant conduit (4300) can supply the coolant before, during, or after the heat treatment process for the substrate. For example, the coolant conduit (4300) can supply the coolant during the heat treatment process for the substrate to lower the temperature of the substrate at a predetermined rate after the heat treatment process for the substrate. As described above, the speed of the heat treatment in the atomic layer etching process can be a factor that determines the speed of the process. The coolant can be supplied through the coolant conduit to cool the substrate (10) supported on the stage (4000) more quickly, thereby increasing the speed of the process. This coolant supply can be started during the heat treatment, and when the coolant supply is started, the microwave heat treatment device can increase the microwave supply to maintain thermal equilibrium with the coolant supply (for example, perform a control operation such as increasing the microwave supply operated by the microwave controller or increasing the intensity of the microwave). After that, if the microwave supply is stopped after the heat treatment process is completed, the temperature of the substrate can be lowered more quickly, and the process time can be shortened. The coolant supply of the stage (4000) and the microwave controller can operate in conjunction as described above. The temperature of the coolant supplied to the stage (4000) can be, for example, -80°C to 30°C, but the present disclosure is not limited thereto, and coolants of various temperatures can be supplied for high-speed heat treatment.

스테이지(4000)는 기판이 상부 챔버에 있는 경우 상부 챔버와 하부 챔버의 가스 유동을 조절하기 위하여 스테이지의 가장자리에 위치하는 배플(4500)을 포함할 수 있다 배플(4500)은 배플 홀(4510)을 포함하여, 배플 홀(4510)을 통해 가스가 유동할 수 있다. 스테이지(4000)가 제 1 위치에 있는 경우, 배플(4500)은 스테이지 단턱(1160)과 접촉할 수도 있고, 이격될 수도 있다. 배플(4500)이 스테이지 단턱(1160)과 접촉하고, 배플 홀(4510)이 없는 실시예의 경우 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)의 가스 유동이 차단될 수 있다.The stage (4000) may include a baffle (4500) positioned at an edge of the stage to control gas flow between the upper chamber and the lower chamber when the substrate is in the upper chamber. The baffle (4500) includes a baffle hole (4510), through which gas may flow. When the stage (4000) is in the first position, the baffle (4500) may contact the stage step (1160) or may be spaced apart from it. In an embodiment where the baffle (4500) contacts the stage step (1160) and there is no baffle hole (4510), gas flow between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) may be blocked.

이하에서는 도 8 을 참조하여 기판 처리 장치에서 수행되는 기판 처리 방법을 설명한다. Hereinafter, a substrate processing method performed in a substrate processing device will be described with reference to FIG. 8.

전술한 바와 같이 기판 처리 장치에서 기판에 대해서 원자층 식각 및 원자층 증착이 수행될 수 있다. 기판(10)은 스테이지에 의하여 상부 챔버(1000)와 하부 챔버(2000)를 오가며 처리될 수 있다.As described above, atomic layer etching and atomic layer deposition can be performed on a substrate in a substrate processing device. The substrate (10) can be processed by moving between the upper chamber (1000) and the lower chamber (2000) by a stage.

기판(10)은 하부 챔버 일측의 게이트(2300)를 통해 챔버(1000, 2000)로 인입 될 수 있다. 하부 챔버(2000)에 인입된 기판(10)은 스테이지에 의하여 상부 챔버(1000)의 제 1 위치로 이송될 수 있다. The substrate (10) can be introduced into the chamber (1000, 2000) through the gate (2300) on one side of the lower chamber. The substrate (10) introduced into the lower chamber (2000) can be transferred to the first position of the upper chamber (1000) by the stage.

스테이지(4000)에 의하여 제 1 위치로 이송된 기판(10)에 대한 공정이 상부 챔버(1000)에서 수행될 수 있다. 상부 챔버(1000)에서는 원자층 식각 공정을 위하여 기판의 표면 개질화 처리가 수행될 수 있다. 표면 개질화 처리를 위하여 상부 챔버(1000)에는 제 1 공정 가스가 공급될 수 있다. 전술한 바와 같이 상부 챔버(1000)는 최적화된 체적을 가지고 있어, 공급되는 제 1 공정 가스의 양이 절감될 수 있으며, 제 1 공정 가스의 공급에 필요한 시간이 절감될 수 있다. A process for a substrate (10) transferred to a first position by a stage (4000) can be performed in the upper chamber (1000). In the upper chamber (1000), a surface modification treatment of the substrate can be performed for an atomic layer etching process. For the surface modification treatment, a first process gas can be supplied to the upper chamber (1000). As described above, the upper chamber (1000) has an optimized volume, so that the amount of the supplied first process gas can be reduced, and the time required for supplying the first process gas can be reduced.

제 1 공정 가스가 공급되고 플라즈마 생성부(1150, 4200)에 의하여 플라즈마(20)가 발생되며, 이에 따라 기판(10)의 표면은 전구체와 반응할 수 있는 상태로 개질화된 개질화층(11)이 형성될 수 있다. The first process gas is supplied and plasma (20) is generated by the plasma generating unit (1150, 4200), and accordingly, a modified layer (11) can be formed on the surface of the substrate (10) so that it can react with the precursor.

표면 개질화 단계 이후에, 상부 챔버 측면의 가스 배기부(1140)를 통해 제 1 공정 가스 및 부산물들을 상부 챔버(1000)에서 제거하기 위한 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 퍼지 공정을 가속하기 위해 스테이지(4000)는 제 1 위치보다 높은 위치인 제 0 위치로 이동되어 상부 챔버(1000)의 체적을 감소시킬 수 있으며, 하부 챔버(2000)의 불활성 가스 공급부(2200)는 불활성 가스를 제 2 압력으로 공급하여 상부 챔버(1000)의 퍼지 공정을 가속화 할 수 있으며, 하부 챔버의 불활성 가스 배출부(미도시)는 폐쇄되어 개질화 공정의 부산물들의 하부 챔버(2000)유입을 방지할 수도 있다. After the surface modification step, a purge process may be performed to remove the first process gas and by-products from the upper chamber (1000) through the gas exhaust portion (1140) on the side of the upper chamber. In order to accelerate the purge process, the stage (4000) may be moved to the 0 position, which is a position higher than the first position, to reduce the volume of the upper chamber (1000), and the inert gas supply portion (2200) of the lower chamber (2000) may supply an inert gas at a second pressure to accelerate the purge process of the upper chamber (1000), and the inert gas exhaust portion (not shown) of the lower chamber may be closed to prevent by-products of the modification process from flowing into the lower chamber (2000).

상부 챔버에서 표면 개질화 처리가 수행된 기판에 제 2 공정 가스를 공급하여 기판에 흡착층(12)을 형성하는 흡착층 형성 공정이 수행될 수 있다. 이때, 흡착층의 형성 또는 원활한 반응을 위하여 플라즈마 생성부(1150, 4200)에 의하여 바이어스가 인가될 수도 있으며, 필요시 상부 챔버(1000)에 플라즈마(20)가 발생될 수도 있다. An adsorption layer forming process may be performed to form an adsorption layer (12) on a substrate by supplying a second process gas to the substrate on which surface modification treatment has been performed in the upper chamber. At this time, a bias may be applied by a plasma generating unit (1150, 4200) to form the adsorption layer or to ensure smooth reaction, and, if necessary, plasma (20) may be generated in the upper chamber (1000).

흡착층 형성 공정 이후에 상부 챔버 측면의 가스 배기부(1140)를 통해 제 2 공정 가스 및 분산물들을 상부 챔버에서 제거하기위한 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 전술한 표면 개질화 공정 이후의 퍼지 공정과 같이 가스 퍼지를 가속화하기 위한 스테이지, 불활성 가스 공급부 및 불활성 가스 배기부의 동작이 수행될 수 있다. After the adsorption layer formation process, a purge process may be performed to remove the second process gas and dispersions from the upper chamber through the gas exhaust unit (1140) on the upper chamber side. Like the purge process after the surface modification process described above, the stage for accelerating the gas purge, the operation of the inert gas supply unit, and the inert gas exhaust unit may be performed.

이러한 표면 개질화 공정 및 흡착층 형성 공정의 수행 전, 후로 기판에 대한 가열이 필요한 경우, 스테이지(4000)에 의하여 기판은 하부 챔버(2000)로 이송되어 마이크로웨이브 열처리기(3000)에 의하여 가열될 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 요구되는 공정 온도가 일정 수준 이하인 경우, 상부 챔버(1000)의 제 1 위치에 기판(10)이 위치하도록 하고, 하부 챔버의 마이크로웨이브 열처리기(3000)에 의해 하부 챔버(2000)를 가열 하여 기판(10)에 열이 전달되도록 할 수도 있다. If heating of the substrate is required before or after performing the surface modification process and the adsorption layer formation process, the substrate may be transferred to the lower chamber (2000) by the stage (4000) and heated by the microwave heat processor (3000). If the required process temperature is below a certain level, the substrate processing device (100) may position the substrate (10) at the first position of the upper chamber (1000) and heat the lower chamber (2000) by the microwave heat processor (3000) of the lower chamber so that heat is transferred to the substrate (10).

또한, 상부 챔버에서의 공정 중에 하부 챔버(2000)는 마이크로웨이브 열처리기(3000)에 의하여 예열될 수 있다. 이때의 예열 온도는 하부 챔버(2000)에서의 기판에 대한 열처리 온도인 제 2 공정 온도 보다 낮은 제 1 공정 온도 일 수 있다. 전술한 바와 같이 상부 챔버에서의 퍼지 공정 중에 하부 챔버(2000)는 마이크로웨이브에 의하여 가열될 수 있다. 상부 챔버의 퍼지 공정에서의 하부 챔버의 흡착을 방지하기 위한 온도는 제 3 공정 온도일 수 있다. 제 3 공정 온도는 제 1 및 제 2 공정 온도와 상이한 온도일 뿐, 제 2 공정 온도 보다 높은 온도인 것 만을 의미하는 것은 아니다. In addition, during the process in the upper chamber, the lower chamber (2000) may be preheated by a microwave heat processor (3000). The preheating temperature at this time may be a first process temperature lower than the second process temperature, which is a heat treatment temperature for the substrate in the lower chamber (2000). As described above, during the purge process in the upper chamber, the lower chamber (2000) may be heated by microwaves. The temperature for preventing adsorption of the lower chamber in the purge process of the upper chamber may be a third process temperature. The third process temperature is not merely a temperature different from the first and second process temperatures, but rather a temperature higher than the second process temperature.

흡착층(12)이 형성된 기판(10)은 스테이지(4000)에 의하여 하부 챔버의 제 2 위치로 이송되어 열처리가 수행되어 기판에 대한 원자층 식각이 수행될 수 있다. 기판 표면의 개질화층(11)과 흡착층(12)의 결합력이 기판에 흡착된 층(13)을 제거하려는 에너지보다 강하기 때문에 공정 가스의 흡착 층과 함께 기판 표면의 개질화층(11)이 제거되며 기판이 식각될 수 있다. The substrate (10) on which the adsorption layer (12) is formed is transferred to the second position of the lower chamber by the stage (4000) and heat treatment is performed so that atomic layer etching can be performed on the substrate. Since the bonding force between the modified layer (11) on the substrate surface and the adsorption layer (12) is stronger than the energy to remove the layer (13) adsorbed on the substrate, the modified layer (11) on the substrate surface is removed together with the adsorption layer of the process gas, and the substrate can be etched.

식각 공정에서 마이크로웨이브 열처리기(3000)의 복수의 마이크로웨이브 공급기는 식각/제거 공정이 효율적으로 수행될 수 있도록 마이크로웨이브를 제공하여 기판을 가열할 수 있다. 기판(10)은 열처리를 위하여 스테이지 상에서 제 1 위치에서 제 2 위치로 이송될 수 있다. 이때, 기판 처리 장치(100)는 기판이 제 1 위치에서 제 2 위치로 이송 되는 중에 마이크로웨이브 열처리기(3000)를 이용하여 마이크로웨이브를 공급하여 기판(10) 또는 하부 챔버(2000) 중 적어도 하나를 예열 시킬 수도 있다. In the etching process, a plurality of microwave supply units of the microwave heat treatment unit (3000) can heat the substrate by providing microwaves so that the etching/removal process can be performed efficiently. The substrate (10) can be transferred from a first position to a second position on the stage for heat treatment. At this time, the substrate processing device (100) can preheat at least one of the substrate (10) or the lower chamber (2000) by supplying microwaves using the microwave heat treatment unit (3000) while the substrate is transferred from the first position to the second position.

식각/제거 공정을 위하여 하부 챔버(2000)의 불활성 가스 배출부 (미도시) 또는 상부 챔버(1000)의 가스 배기부(1140) 중 적어도 하나는 공정 부산물들을 제거하기 위하여 음압이 가해질 수 있다. For the etching/removal process, at least one of the inert gas exhaust (not shown) of the lower chamber (2000) or the gas exhaust (1140) of the upper chamber (1000) may be subjected to negative pressure to remove process byproducts.

기판에 대한 열처리가 수행된 이후에 기판 처리 장치(100)는 스테이지(4000)에 냉매를 공급하여 기판을 열처리 온도보다 낮은 온도로 조정하는 냉각 단계를 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이 냉매의 공급은 열처리 공정 후, 또는 공정 중에 수행될 수 있으며, 공정 중에 수행되는 경우에는 열처리 온도를 유지하기 위하여 공급되는 냉매와 열적 균형을 맞출 수 있도록 마이크로웨이브 열처리기(3000)가 동작할 수 있다. After the heat treatment on the substrate is performed, the substrate treatment device (100) can perform a cooling step of supplying a coolant to the stage (4000) to adjust the temperature of the substrate to a temperature lower than the heat treatment temperature. As described above, the supply of the coolant can be performed after the heat treatment process or during the process, and if performed during the process, the microwave heat treatment device (3000) can operate so as to maintain a thermal balance with the coolant supplied to maintain the heat treatment temperature.

또한 기판에 대한 열처리가 수행된 이후에 하부 챔버(2000)의 온도를 낮춰야 할 필요성이 있는 경우, 전술한 바와 같이 불활성 가스 공급부(2200) 및 불활성 가스 배출부(2300)에 의한 불활성 가스 유동에 의하여 하부 챔버(2000)의 온도가 조절될 수 있어, 공정 사이클이 가속될 수 있다. In addition, if there is a need to lower the temperature of the lower chamber (2000) after heat treatment on the substrate is performed, the temperature of the lower chamber (2000) can be controlled by the inert gas flow through the inert gas supply unit (2200) and the inert gas discharge unit (2300) as described above, so that the process cycle can be accelerated.

기판 처리 장치(100)는 전술한 바와 같은 표면 개질화 공정, 흡착층 형성 공정, 열처리 공정을 포함하는 에칭 공정 사이클을 에칭 목표에 도달할 때까지 반복할 수 있다. The substrate processing device (100) can repeat the etching process cycle including the surface modification process, the adsorption layer formation process, and the heat treatment process as described above until the etching target is reached.

에칭 목표에 도달한 기판은 제 3 위치로 이송되어 기판 처리 장치(100) 외부로 반출될 수 있다. A substrate that has reached the etching target can be transferred to a third position and taken out of the substrate processing device (100).

도 9 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 개념도이다. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention.

도 9의 실시예는 듀얼 챔버를 구비하는 기판 처리 장치(10000)를 나타낸 것이다. 도 9을 참조하면, 기판 처리 장치(10000)는 제1 공정 챔버(11000)와, 제2 공정 챔버(12000), 그리고, 제1 공정 챔버(11000)와 제2 공정 챔버(12000) 간에 기판(10)을 이송하는 기판 이송 장치(1300)를 포함할 수 있다.The embodiment of FIG. 9 illustrates a substrate processing device (10000) having a dual chamber. Referring to FIG. 9, the substrate processing device (10000) may include a first process chamber (11000), a second process chamber (12000), and a substrate transfer device (1300) for transferring a substrate (10) between the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000).

제1 공정 챔버(11000)는 기판(10)에 대한 제1 공정 처리를 수행하는 공정 챔버일 수 있다. 기판 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판(10)은 예를 들면, DRAM, NAND 플래시 메모리, CPU 등의 반도체 소자의 제조를 위한 웨이퍼, 액정디스플레이(LCD) 패널, 유기발광다이오드(OLED) 패널 등의 디스플레이 패널, 마스크(mask), 유리 기판 등의 다양한 기판이 포함될 수 있으나, 열거된 유형의 기판으로 한정되는 것은 아니다.The first process chamber (11000) may be a process chamber that performs a first process treatment on a substrate (10). The substrate (10) processed by the substrate processing device (100) may include various substrates, such as wafers for manufacturing semiconductor devices such as DRAM, NAND flash memory, and CPU, display panels such as liquid crystal display (LCD) panels and organic light emitting diode (OLED) panels, masks, and glass substrates, but is not limited to the listed types of substrates.

제1 공정 챔버(11000)에서 수행되는 제1 공정 처리는 예를 들어, 원자층 식각(ALE, atomic layer etching) 공정 중의 수정/개질화 공정(modification), ALE 공정 중의 흡착(adsorption) 공정, ALE 공정 중의 제거(removal) 공정, 원자층 증착(ALD, atomic layer deposition) 공정 중의 플라즈마증착(plasma deposition) 공정, ALD 공정 후 열경화 공정(thermal curing) 등이 있으나, 이외에도 열처리를 필요로 하는 다양한 공정을 포함할 수도 있다.The first process treatment performed in the first process chamber (11000) may include, for example, a modification process during an atomic layer etching (ALE) process, an adsorption process during an ALE process, a removal process during an ALE process, a plasma deposition process during an atomic layer deposition (ALD) process, a thermal curing process after an ALD process, etc., but may also include various processes requiring heat treatment.

일 예로, 제1 공정 챔버(11000)는 수정/개질화 공정, 퍼징(purging)공정, 제거(removal) 공정 및 퍼징 공정을 포함하는 사이클이 반복적으로 수행되는 ALE 공정 중, 기판(10)의 표면을 플라즈마 처리에 의해 개질하는 수정/개질화 공정이나, 반응 챔버 내에 공정 가스를 공급하여 기판의 표면에 전구체를 흡착 처리하는 흡착 공정, 또는 기판의 표면에 흡착된 층을 제거하는 제거 공정이 수행되는 반응 챔버일 수 있다.For example, the first process chamber (11000) may be a reaction chamber in which a modification/modification process for modifying the surface of a substrate (10) by plasma treatment is performed during an ALE process in which a cycle including a modification/modification process, a purging process, a removal process, and a purging process is repeatedly performed, an adsorption process for adsorbing a precursor onto the surface of a substrate by supplying a process gas into the reaction chamber, or a removal process for removing a layer adsorbed onto the surface of a substrate is performed.

제1 공정 챔버(11000)에서 수행되는 제1 공정 처리는 제1 공정 온도에서 수행될 수 있다. 제1 공정 온도는 기판(10)의 제1 공정 처리(예를 들어, 수정/개질화 공정이나 흡착 공정 등)에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다. 제1 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 전구체 가스의 종류 등에 따라 기판(10)의 노출된 표면층에 전구체가 효과적으로 흡착될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 제1 공정 온도는 반드시 특정한 온도값을 의미하는 것은 아니며, 공정 온도 범위 또는 공정 온도 프로파일, 혹은 이의 통계 처리값(예를 들어, 평균값) 등을 포괄하는 의미이다.The first process treatment performed in the first process chamber (11000) may be performed at a first process temperature. The first process temperature may be a process temperature that is optimized for the first process treatment (e.g., a modification/reformation process or an adsorption process) of the substrate (10). The first process temperature may be set to a temperature at which a precursor can be effectively adsorbed on an exposed surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc. The first process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.

제2 공정 챔버(12000)는 기판(10)에 대한 제2 공정 처리를 수행하는 공정 챔버일 수 있다. 제2 공정 처리는 제1 공정 처리와 상이한 공정일 수 있다. 제2 공정 챔버(12000)에서 수행되는 제2 공정 처리는 제1 공정 처리가 수행되는 제1공정 온도와 상이한 제2 공정 온도에서 수행될 수 있다. 이는 제2 공정 처리에 적합한 공정 온도가 제1 공정 처리에 적합한 공정 온도와 상이하기 때문이다.The second process chamber (12000) may be a process chamber that performs a second process treatment on the substrate (10). The second process treatment may be a different process from the first process treatment. The second process treatment performed in the second process chamber (12000) may be performed at a second process temperature that is different from the first process temperature at which the first process treatment is performed. This is because the process temperature suitable for the second process treatment is different from the process temperature suitable for the first process treatment.

이에 따라 제1 공정 챔버(11000)와 제2 공정 챔버(12000)는 상이한 공정 온도에서 기판(10)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 일 예로, 제2 공정 챔버(12000)는 ALE 공정 중, 기판(10)의 표면을 플라즈마 처리에 의해 개질하는 수정/개질화 공정이나, 기판(10)의 표면에 흡착된 층(예컨대, 기판의 표면에 실리콘 등과 가스 또는 전구체가 반응하여 형성된 흡착층)을 제거(탈착)하는 제거 공정이 수행되는 반응 챔버일 수 있다.Accordingly, the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000) can perform processing on the substrate (10) at different process temperatures. For example, the second process chamber (12000) can be a reaction chamber in which a modification/modification process for modifying the surface of the substrate (10) by plasma treatment during the ALE process or a removal process for removing (desorption) a layer adsorbed on the surface of the substrate (10) (e.g., an adsorption layer formed by a reaction between silicon, etc. and a gas or precursor on the surface of the substrate) is performed.

제2 공정 온도는 기판(10)의 제2 공정 처리(예를 들어, 제거 공정)에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다. 제2 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 가스 또는 전구체의 종류 등에 따라 설정될 수 있다. 예컨대, 제2 공정 처리가 제거 공정일 경우, 기판(10)의 표면층에서 흡착층이 효과적으로 제거될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 제2 공정 온도는 반드시 특정한 온도값을 의미하는 것은 아니며, 공정 온도 범위 또는 공정 온도 프로파일, 혹은 이의 통계 처리값(예를 들어, 평균값) 등을 포괄하는 의미이다.The second process temperature may be a process temperature that is optimized for the second process treatment (e.g., a removal process) of the substrate (10). The second process temperature may be set according to the type of material constituting the substrate (10), the type of gas or precursor, etc. For example, when the second process treatment is a removal process, it may be set to a temperature at which an adsorption layer can be effectively removed from a surface layer of the substrate (10). The second process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.

제1 공정 챔버(11000)는 제1 반응 챔버(11100), 제1 스테이지(11200), 제1 스테이지 구동부(11300) 및 마이크로웨이브 열처리기(11400)를 포함할 수 있다. 제1 반응 챔버(11100)는 제1 스테이지(11200), 제1 스테이지 구동부(11300) 및 마이크로웨이브 열처리기(11400)를 수용하도록 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나 제1 반응 챔버(11100)에는 전구체 가스 등의 제1 공정 가스를 공급하는 가스 공급기(도시생략), 제1 반응 챔버(11100) 내의 잔류 가스를 배기하는 퍼징 처리를 수행하는 배기장치 등이 마련될 수 있다.The first process chamber (11000) may include a first reaction chamber (11100), a first stage (11200), a first stage driver (11300), and a microwave heat processor (11400). The first reaction chamber (11100) may be configured to accommodate the first stage (11200), the first stage driver (11300), and the microwave heat processor (11400). Although not illustrated, the first reaction chamber (11100) may be provided with a gas supply (not illustrated) for supplying a first process gas such as a precursor gas, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the first reaction chamber (11100), and the like.

일 실시예에서, 제1 반응 챔버(11100)의 내벽은 라이너(liner)로 제공될 수 있다. 라이너는 예를 들어 쿼츠(quartz), 합성 유리, 알루미나, 이트리아, Si, SiC 등으로 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 다른 물질 또는 이러한 물질들이 표면에 코팅된 형태로 구성될 수도 있다. 제1 반응 챔버(11100)는 제1 상부 챔버(11110)와, 제1 상부 챔버(11110)의 하부에 마련되는 제1 하부 챔버(11120)를 포함할 수 있다. 제1 상부 챔버(11110)는 기판(10)에 대한 제1 공정 처리가 수행되는 챔버일 수 있다. 제1 하부 챔버(11120)는 제1 스테이지(11200)의 하강을 위한 공간을 구비하도록, 제1 상부 챔버(11110)의 하부에 마련될 수 있다. 공급 가스의 소비량 감소 및 빠른 반응을 위하여, 제1 상부 챔버(11110)의 상하 폭은 대략 3 mm 내지 15 cm 이내에서 구성이 가능하며 가능한 얇게 설계되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the inner wall of the first reaction chamber (11100) may be provided as a liner. The liner may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc., but this is merely exemplary and may be composed of other materials or such materials coated on the surface. The first reaction chamber (11100) may include a first upper chamber (11110) and a first lower chamber (11120) provided below the first upper chamber (11110). The first upper chamber (11110) may be a chamber in which a first process treatment for the substrate (10) is performed. The first lower chamber (11120) may be provided below the first upper chamber (11110) to provide a space for lowering the first stage (11200). To reduce consumption of supply gas and to achieve a quick response, the upper and lower widths of the first upper chamber (11110) can be configured to be approximately 3 mm to 15 cm, and it is preferable to design it as thin as possible.

제1 스테이지(11200)는 기판(10)을 지지하도록 마련될 수 있다. 제1 스테이지(11200)에는 제1 열처리기(11210)가 마련될 수 있다. 제1 열처리기(11210)는 기판(10)의 온도를 균일하게 유지하는 역할을 할 수 있다. 제1 열처리기(11210)는 냉매(냉각수)의 온도나 유량 등을 조절하여 기판의 영역별(예를 들어, 동심으로 구 획된 영역별)로 온도를 조절하거나, 다른 냉각 방식으로 기판(10)의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.The first stage (11200) may be provided to support the substrate (10). The first stage (11200) may be provided with a first heat treatment device (11210). The first heat treatment device (11210) may serve to uniformly maintain the temperature of the substrate (10). The first heat treatment device (11210) may control the temperature of each region of the substrate (for example, each concentrically divided region) by controlling the temperature or flow rate of a coolant (coolant), or may uniformly control the temperature of the substrate (10) by another cooling method.

제1 스테이지 구동부(11300)는 제1 스테이지(11200)를 승강 구동할 수 있다. 제1 스테이지(11200)가 하강된 상태에서 기판 이송 장치(13000)에 의해 제1 반출입구(13100)를 통해 기판(10)이 이송되어 제1 스테이지(11200) 상에 안착되면, 제1 스테이지 구동부(11300)는 제1 스테이지(11200)를 제1 상부 챔버(11110) 측으로 상승구동할 수 있다.The first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) upward and downward. When the first stage (11200) is lowered and the substrate (10) is transported through the first inlet/outlet (13100) by the substrate transport device (13000) and placed on the first stage (11200), the first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) upward toward the first upper chamber (11110).

제1 스테이지 구동부(11300)는 기판(10)에 대한 제1 공정 처리가 수행된 후, 후속의 제2 공정 처리를 위해 제1 스테이지(11200)를 제1 하부 챔버(11120)측으로 하강 구동할 수 있다. 이후, 제1 스테이지(11200)에 지지된 기판(10)은 기판이송 장치(13000)에 의해 제1 반출입구(13100)와 제2 반출입구(13200)를 통해 제2 공정 처리를 수행하는 제2 공정 챔버(12000) 측으로 이송될 수 있다.The first stage driving unit (11300) can drive the first stage (11200) downward toward the first lower chamber (11120) for subsequent second process processing after the first process processing is performed on the substrate (10). Thereafter, the substrate (10) supported on the first stage (11200) can be transferred to the second process chamber (12000) for performing the second process processing through the first inlet/outlet (13100) and the second inlet/outlet (13200) by the substrate transfer device (13000).

마이크로웨이브 열처리기(11400)는 고속 열처리를 위해 제1 반응 챔버(11100) 내에 마이크로웨이브(microwave)를 발생시켜 기판에 열을 전달할 수 있다. 마이크로웨이브 열처리기(1140)는 설정된 시간(예를 들어, 대략 0.1초 이상, 30초 이하의 시간) 동안 마이크로웨이브를 발생시켜 고속 열처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로웨이브 열처리기(1140)는 마이크로웨이브의 표준 주파수에 해당하는 2.45 GHz 주파수의 마이크로웨이브를 발생시키도록 마련될 수 있으나, 마이크로웨이브의 주파수는 변경될 수도 있다. 마이크로웨이브 열처리기(11400)에 대해서는 전술한 바와 같다. The microwave heat processor (11400) can generate microwaves within the first reaction chamber (11100) to transfer heat to the substrate for high-speed heat treatment. The microwave heat processor (1140) can perform high-speed heat treatment by generating microwaves for a set time (for example, about 0.1 seconds or more and 30 seconds or less). In one embodiment, the microwave heat processor (1140) can be configured to generate microwaves having a frequency of 2.45 GHz corresponding to a standard frequency of microwaves, but the frequency of the microwaves may be changed. The microwave heat processor (11400) is as described above.

제2 공정 챔버(12000)는 제2 반응 챔버(12100), 제2 스테이지(12200), 제2 스테이지 구동부(12300) 및 플라즈마 처리기(12400)를 포함할 수 있다. 제2 반응 챔버(12100)는 제2 스테이지(12200), 제2 스테이지 구동부(12300) 및 플라즈마 처리기(12400)를 수용하도록 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나 제2 반응 챔버(12100)에는 플라즈마 발생을 위한 제2 공정 가스를 공급하는 가스 공급기(도시 생략), 제2 반응 챔버(12100) 내의 잔류 가스를 배기하는 퍼징 처리를 수행하는 배기장치 등이 마련될 수 있다.The second process chamber (12000) may include a second reaction chamber (12100), a second stage (12200), a second stage driver (12300), and a plasma processor (12400). The second reaction chamber (12100) may be configured to accommodate the second stage (12200), the second stage driver (12300), and the plasma processor (12400). Although not shown, the second reaction chamber (12100) may be provided with a gas supply (not shown) for supplying a second process gas for plasma generation, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the second reaction chamber (12100), and the like.

일 실시예에서, 제2 반응 챔버(12100)는 제2 상부 챔버(12110)와, 제2 상부 챔버(12110)의 하부에 마련되는 제2 하부 챔버(12120)를 포함할 수 있다. 제2 상부 챔버(12110)는 기판(10)에 대한 제2 공정 처리가 수행되는 챔버일 수 있다. 제2 하부 챔버(12120)는 제2 스테이지(12200)의 하강을 위한 공간을 구비하도록, 제2 상부 챔버(12110)의 하부에 마련될 수 있다. 공급 가스의 소비량 감소 및 빠른 반응을 위하여, 제2 상부 챔버(12110)의 상하 폭은 대략 3 mm 내지 15 cm 이내에서 구성이 가능하며 가능한 얇게 설계되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the second reaction chamber (12100) may include a second upper chamber (12110) and a second lower chamber (12120) provided below the second upper chamber (12110). The second upper chamber (12110) may be a chamber in which a second process treatment for the substrate (10) is performed. The second lower chamber (12120) may be provided below the second upper chamber (12110) to provide a space for lowering the second stage (12200). In order to reduce the consumption of the supply gas and achieve a fast reaction, the upper and lower widths of the second upper chamber (12110) may be configured to be approximately 3 mm to 15 cm, and it is preferable to design the chamber as thin as possible.

제2 스테이지(12200)는 기판(10)을 지지하도록 마련될 수 있다. 제2 스테이지(12200)에는 제2 열처리기(12210)가 마련될 수 있다. 제2 열처리기(12210)는 기판(10)의 온도를 균일하게 유지하는 역할을 할 수 있다. 제2 열처리기(12210)는 냉매(냉각수)의 온도나 유량 등을 조절하여 기판의 영역별(예를 들어, 동심으로 구획된 영역별)로 온도를 조절하거나, 다른 냉각 방식으로 기판(10)의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.The second stage (12200) may be provided to support the substrate (10). The second stage (12200) may be provided with a second heat treatment device (12210). The second heat treatment device (12210) may serve to maintain the temperature of the substrate (10) uniformly. The second heat treatment device (12210) may control the temperature of each region of the substrate (for example, each region concentrically partitioned) by controlling the temperature or flow rate of a coolant (coolant), or may control the temperature of the substrate (10) uniformly by using another cooling method.

제2 스테이지 구동부(12300)는 제2 스테이지(12200)를 승강 구동할 수 있다. 제2 스테이지(12200)가 하강된 상태에서 기판 이송 장치(13000)에 의해 제2 반출입구(13200)를 통해 기판(10)이 이송되어 제2 스테이지(12200) 상에 안착되면, 제2 스테이지 구동부(12300)는 제2 스테이지(12200)를 제2 상부 챔버(12110) 측으로 상승구동할 수 있다.The second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) upward and downward. When the second stage (12200) is lowered and the substrate (10) is transported through the second inlet/outlet (13200) by the substrate transport device (13000) and placed on the second stage (12200), the second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) upward toward the second upper chamber (12110).

제2 스테이지 구동부(12300)는 기판(10)에 대한 제2 공정 처리가 수행된 후, 후속의 공정 처리(제1 공정 챔버에서의 제1 공정 처리)를 위해 제2 스테이지(12200)를 제2 하부 챔버(12120) 측으로 하강 구동할 수 있다. 이후, 제2 스테이지(12200)에 지지된 기판(10)은 기판 이송 장치(13000)에 의해 제2 반출입구(13200)와 제1 반출입구(13100)를 통해 제1 공정 처리를 수행하는 제1 공정 챔버(11000) 측으로이송될 수 있다.After the second process treatment for the substrate (10) is performed, the second stage driving unit (12300) can drive the second stage (12200) downward toward the second lower chamber (12120) for subsequent process treatment (first process treatment in the first process chamber). Thereafter, the substrate (10) supported on the second stage (12200) can be transferred to the first process chamber (11000) where the first process treatment is performed through the second inlet/outlet (13200) and the first inlet/outlet (13100) by the substrate transfer device (13000).

제1 스테이지 구동부(11300) 및/또는 제2 스테이지 구동부(12300)는 예를 들면, 유압 실린더 구동기, 구동모터/스크류축 구동기, 구동모터/구동벨트 구동기, 와이어 구동기, 랙/피니언 기어결합 구동기 등의 구동장치를 포함할 수 있으나, 열거된 구동장치 외에 다양한 구동장치에 의해 스테이지를 승강시키는 것도 가능하다.The first stage drive unit (11300) and/or the second stage drive unit (12300) may include drive devices such as a hydraulic cylinder drive, a drive motor/screw shaft drive, a drive motor/drive belt drive, a wire drive, a rack/pinion gear combination drive, etc.; however, it is also possible to elevate the stage by various drive devices other than the listed drive devices.

기판 이송 장치(13000)는 기판(10)을 지지하는 핸드와, 제1 반출입구(13100) 및 제2 반출입구(13200)를 통해 제1 공정 챔버(11000)와 제2 공정 챔버(12000)간에 핸드를 이동시키는 핸드 구동부 등의 수단으로 제공될 수 있다. 기판 이송 장치(13000)는 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 핸드 로봇이송 장치 등으로 구현될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The substrate transfer device (13000) may be provided by means such as a hand supporting the substrate (10) and a hand driving unit moving the hand between the first process chamber (11000) and the second process chamber (12000) through the first inlet/outlet (13100) and the second inlet/outlet (13200). Since the substrate transfer device (13000) may be implemented by a hand robot transfer device well known to those skilled in the art of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

플라즈마 처리기(12400)는 제2 공정 챔버(12000) 내에 플라즈마(P)를 발생시켜 기판(10)에 대한 플라즈마 공정 처리를 수행할 수 있다. 플라즈마 처리기(12400)는 다양한 방식으로 플라즈마를 발생시키도록 구성될 수 있다. 플라즈마 처리기(12400)는 예를 들면, 용량 결합형 플라즈마(CCP, capacitively coupled plasma) 방식 또는 유도 결합형 플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 방식등에 의해 플라즈마를 발생시키도록 구성될 수 있으나, 열거된 이외의 플라즈마 방식이 사용될 수도 있다. 도시된 실시예에서는 상부 바이어스 장치(12410) 및 하부바이어스 장치(12420)가 각각 마련되어 있으나, 상부 바이어스 또는 하부 바이어스를 인가하는 장치는 필요에 따라 생략될 수도 있다.The plasma processor (12400) can generate plasma (P) in the second process chamber (12000) to perform a plasma process treatment on the substrate (10). The plasma processor (12400) can be configured to generate plasma in various ways. The plasma processor (12400) can be configured to generate plasma, for example, by a capacitively coupled plasma (CCP) method or an inductively coupled plasma (ICP) method, but plasma methods other than those listed may be used. In the illustrated embodiment, an upper bias device (12410) and a lower bias device (12420) are respectively provided, but a device for applying an upper bias or a lower bias may be omitted as needed.

제1 공정 처리와 제2 공정 처리의 선후는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 제1 공정 챔버(11000)에서 제1 공정 처리가 수행된 후에 이어서 제2 공정 챔버(12000)에서 제2 공정 처리가 수행될 수도 있고, 이와 달리 제2 공정 챔버(12000)에서 제2 공정 처리가 수행된 후에 제1 공정 챔버(11000)에서 제1 공정 처리가 수행될 수도 있다.The order of the first process treatment and the second process treatment is not particularly limited. That is, the second process treatment may be performed in the second process chamber (12000) after the first process treatment is performed in the first process chamber (11000), or alternatively, the second process treatment may be performed in the second process chamber (12000) after the first process treatment is performed in the first process chamber (11000).

실시예에서, 제1 공정 챔버(11000)에서 제1 공정 처리가 수행되는 제1 공정 온도는 제2 공정 챔버(12000)에서 제2 공정 처리가 수행되는 제2 공정 온도 보다 높은 온도일 수 있다. 이는 제1 공정 챔버(11000)에 마련된 마이크로웨이브 열처리기(11400)에 의해 기판(10)에 보다 많은 열을 빠르게 전달하여 고온의 공정 온도에서 기판(10)을 처리하는데 유리할 수 있기 때문이다.In an embodiment, the first process temperature at which the first process treatment is performed in the first process chamber (11000) may be higher than the second process temperature at which the second process treatment is performed in the second process chamber (12000). This is because it may be advantageous to quickly transfer more heat to the substrate (10) by the microwave heat treatment device (11400) provided in the first process chamber (11000) to treat the substrate (10) at a high process temperature.

한편, 제1 공정 챔버(11000) 뿐만 아니라, 제2 공정 챔버(12000)에도 마이크로웨이브 열처리기가 마련될 수 있으며, 이 경우 제1 공정 처리 뿐만 아니라, 제2 공정 처리 시에도 기판(10)에 고속으로 열을 공급하여 효율적인 기판처리를 수행할 수 있다. 이러한 경우에는 제1 공정 챔버(11000)에서 제1 공정 처리가 수행되는 제1 공정 온도 보다 제2 공정 챔버(12000)에서 제2 공정 처리가 수행되는 제2 공정 온도가 높을 수도 있다.Meanwhile, a microwave heat treatment device may be provided not only in the first process chamber (11000) but also in the second process chamber (12000), in which case, heat may be supplied to the substrate (10) at high speed not only during the first process treatment but also during the second process treatment, thereby enabling efficient substrate treatment. In this case, the second process temperature at which the second process treatment is performed in the second process chamber (12000) may be higher than the first process temperature at which the first process treatment is performed in the first process chamber (11000).

도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 10의 실시예에 따른 기판 처리 장치(20000)는 단일 챔버로 구현된 점에서 듀얼 챔버(제1 공정 챔버, 제2 공정 챔버)로 이루어지는 도 9의 실시예와 차이가 있다. 도 10에 도시된 기판 처리 장치(20000)는 단일의 공정 챔버(21000)로 구성되며, 듀얼 챔버 간에 기판을 이송하는 기판 이송 장치를 구비할 필요가 없다. 따라서 도 10의 실시예에 의하면, 기판(10)을 듀얼 챔버 간에 이송하는데 소요되는 시간을 절감할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있다.FIG. 10 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. The substrate processing device (20000) according to the embodiment of FIG. 10 is different from the embodiment of FIG. 9, which is configured with dual chambers (a first process chamber and a second process chamber), in that it is implemented with a single chamber. The substrate processing device (20000) illustrated in FIG. 10 is configured with a single process chamber (21000), and does not need to be provided with a substrate transfer device for transferring the substrate between the dual chambers. Therefore, according to the embodiment of FIG. 10, the time required to transfer the substrate (10) between the dual chambers can be reduced, thereby shortening the process time.

공정 챔버(21000)는 제1 공정 온도에서 기판(10)에 대한 제1 공정 처리를 수행하고, 제1 공정 온도와 상이한 제2 공정 온도에서 기판(10)에 대한 제2 공정 처리를 수행할 수 있도록 제공될 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(21000)는 수정/개질화(modification) 공정, 흡착(adsorption) 공정, 퍼징(purging) 공정, 제거(removal) 공정 및 퍼징 공정을 포함하는 사이클이 반복적으로 수행되는 일련의 ALE(atomic layer etching) 공정이 수행되는 반응 챔버일 수 있다.The process chamber (21000) may be provided to perform a first process treatment on a substrate (10) at a first process temperature and to perform a second process treatment on the substrate (10) at a second process temperature different from the first process temperature. For example, the process chamber (21000) may be a reaction chamber in which a series of ALE (atomic layer etching) processes are performed, in which cycles including a modification process, an adsorption process, a purging process, a removal process, and a purging process are repeatedly performed.

도 9의 실시예에서 설명한 바와 유사하게, 제1 공정 온도는 기판(10)의 수정/개질화 공정, 흡착 공정, 제거 공정 등의 제1 공정 처리에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다. 제1 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 전 구체 가스의 종류 등에 따라 기판(10)의 노출된 표면층에 전구체가 효과적으로 흡착될 수 있는 온도로 설정될 수 있다.Similar to the embodiment described in FIG. 9, the first process temperature may be a process temperature that is optimized for the first process treatment, such as the modification/reformation process, adsorption process, and removal process of the substrate (10). The first process temperature may be set to a temperature at which the precursor can be effectively adsorbed on the exposed surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, and the like.

공정 챔버(21000)에서 수행되는 제1 공정 처리는 예를 들어, ALE 공정 중, 기판(10)의 표면을 수정/개질화하는 수정/개질화 공정, 기판(10)의 표면에 전구체를 흡착시키는 흡착 공정, 기판(10)의 개질된 실리콘 등과 전구체가 반응하여 형성된 흡착층을 제거 처리하는 제거 공정 등을 포함할 수 있다. 공정 챔버(21000)에서 수행되는 제2 공정 처리는 ALE 공정 중, 제1 공정 처리와 상이한 다른공정을 포함할 수 있다.The first process treatment performed in the process chamber (21000) may include, for example, a modification/modification process for modifying/reforming the surface of the substrate (10) during an ALE process, an adsorption process for adsorbing a precursor onto the surface of the substrate (10), a removal process for removing an adsorption layer formed by a reaction between modified silicon, etc. of the substrate (10) and the precursor, etc. The second process treatment performed in the process chamber (21000) may include a different process from the first process treatment during an ALE process.

도 9의 실시예에서 설명한 바와 유사하게, 제2 공정 처리가 수행되는 제2 공정 온도는 기판(10)의 제거 공정에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다. 제2 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 전구체 가스의 종류 등에 따라 제2 공정 처리에 최적화된 온도, 예를 들면 기판(10)의 표면층에서 흡착층이 효과적으로 제거될 수 있는 온도 등으로 설정될 수 있다.Similar to the embodiment described in FIG. 9, the second process temperature at which the second process treatment is performed may be a process temperature set to be optimized for the removal process of the substrate (10). The second process temperature may be set to a temperature optimized for the second process treatment, for example, a temperature at which an adsorption layer can be effectively removed from a surface layer of the substrate (10), depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc.

공정 챔버(21000)는 반응 챔버(21100), 스테이지(21200), 스테이지 구동부(21300) 및 마이크로웨이브 열처리기(21400) 및 플라즈마 처리기(21500)를 포함할수 있다. 반응 챔버(21100), 스테이지(21200), 스테이지 구동부(21300) 및 마이크로웨이브 열처리기(21400) 및 플라즈마 처리기(21500)는 단일 챔버에 구현된 점에서 앞서설명한 도 9의 실시예와 차이가 있다. 도 10의 실시예의 구성요소들 중 도 9의 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 설명 내용은 도 10의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생락될 수 있다.The process chamber (21000) may include a reaction chamber (21100), a stage (21200), a stage driver (21300), a microwave heat processor (21400), and a plasma processor (21500). The reaction chamber (21100), the stage (21200), the stage driver (21300), the microwave heat processor (21400), and the plasma processor (21500) are different from the embodiment of FIG. 9 described above in that they are implemented in a single chamber. The description of components of the embodiment of FIG. 10 that are identical or corresponding to those of the embodiment of FIG. 9 may be equally applied to the embodiment of FIG. 10, and thus any duplicate description may be omitted.

반응 챔버(21100)에는 반응 챔버(21100) 내의 잔류 가스를 배기하는 퍼징 처리를 수행하는 배기장치(21600), 전구체 가스, 플라즈마 공정 가스 등의 공정 가스를 공급하는 가스 공급기(도시 생략) 등이 마련될 수 있다. 스테이지 구동부(21300)는 공정 처리된 기판을 반출하거나, 기판 처리 전의 기판을 반입하기 위해스테이지(21200)를 승강 구동할 수 있다. 반응 챔버(21100)에는 기판(10)의 반입/반출을 위한 반출입구(21700)가 마련될 수 있다. 반응 챔버(21100)의 주위에는 반출입구(21700)와 인접한 영역에 기판(10)의 반출입을 위한 핸드 로봇(이송 로봇)이 마련될 수 있다.The reaction chamber (21100) may be provided with an exhaust device (21600) for performing a purging process to exhaust residual gas within the reaction chamber (21100), a gas supply device (not shown) for supplying process gases such as precursor gas and plasma process gas, etc. The stage driving unit (21300) may drive the stage (21200) upward and downward to remove a substrate that has been processed or to remove a substrate before substrate processing. The reaction chamber (21100) may be provided with an inlet/outlet (21700) for introducing/removing a substrate (10). A hand robot (transport robot) for introducing/removing a substrate (10) may be provided in an area adjacent to the inlet/outlet (21700) around the reaction chamber (21100).

이하에서는 도 11 의 기판 처리 장치에서 수행되는 공정 처리 과정에 대해서 설명한다. 도 11 의 기판 처리 장치는 도 8 의 공정 처리 과정을 수행할 수 있다. 스테이지(21200)가 하부 챔버(21120) 측으로 하강된 상태에서 반출입구(21700)를 통해 기판(10)이 스테이지(21200) 상에 지지되면, 스테이지 구동부(21300)에 의해 스테이지(21200)가 상부 챔버(21110) 측으로 상승 구동된다.Hereinafter, a process treatment process performed in the substrate treatment device of Fig. 11 will be described. The substrate treatment device of Fig. 11 can perform the process treatment process of Fig. 8. When the substrate (10) is supported on the stage (21200) through the inlet/outlet (21700) while the stage (21200) is lowered toward the lower chamber (21120), the stage (21200) is driven upward toward the upper chamber (21110) by the stage driving unit (21300).

공정 가스 A가 반응 챔버(21100) 내에 공급되고 플라즈마 처리기(21500)에 의해 플라즈마(P)가 발생되며, 이에 따라 기판(10)의 표면에 전구체와 반응할 수 있는 상태로 개질화된 개질화층(11)이 형성될 수 있다(S10). 마이크로웨이브 열처리기(21400)의 복수개의 마이크로웨이브 공급기는 제1 공정 온도에서 수정/개질화 공정이 효율적으로 수행될 수 있도록, 설정되거나 기판의 실시간 온도에 따라 제어되는 제1 마이크로웨이브 공급 패턴으로 마이크로웨이브를 발생시킬 수 있다.Process gas A is supplied into the reaction chamber (21100) and plasma (P) is generated by the plasma processor (21500), whereby a modified layer (11) that is modified to be able to react with a precursor can be formed on the surface of the substrate (10) (S10). A plurality of microwave supply units of the microwave heat processor (21400) can generate microwaves in a first microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the modification/reformation process can be efficiently performed at the first process temperature.

기판(10)의 표면이 개질화되면, 반응하지 않은 잔류 공정 가스 A를 제거하는 퍼징 공정(S20)이 수행될 수 있다. 다음으로, 기판(10)의 표면에 흡착 반응을 하는 공정 가스 B가 반응 챔버(21100) 내에 공급되고, 기판(10)의 표면에 공정가스 B가 흡착된 층(12)이 형성되는 흡착 공정이 수행될 수 있다(S30). 마이크로웨이브 열처리기(21400)의 복수개의 마이크로웨이브 공급기는 제2 공정 온도에서 흡착공정이 효율적으로 수행될 수 있도록, 설정되거나 기판의 실시간 온도에 따라 제어되는 제2 마이크로웨이브 공급 패턴으로 마이크로웨이브를 발생시킬 수 있다.When the surface of the substrate (10) is modified, a purging process (S20) for removing unreacted residual process gas A can be performed. Next, process gas B that undergoes an adsorption reaction on the surface of the substrate (10) is supplied into the reaction chamber (21100), and an adsorption process in which a layer (12) in which the process gas B is adsorbed on the surface of the substrate (10) is formed can be performed (S30). A plurality of microwave supply units of the microwave heat treatment unit (21400) can generate microwaves in a second microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the adsorption process can be efficiently performed at the second process temperature.

자기제어 원리에 의해 기판(10)의 노출된 표면의 개질화층(11)에 공정 가스가 균일하게 흡착되며, 잔류 공정 가스는 퍼징 공정에 의해 반응 챔버(21100)로부터 제거될 수 있다(S40). 다음으로, 플라즈마 처리나 열처리 등에 의해 기판(10)에 흡착된 층(13)이 제거될 수 있다(S50). 이때, 기판(10) 표면의 개질화층(11)과 공정 가스의 결합력이 제거 에너지보다 강하기 때문에 공정 가스의 흡착층과 함께 기판(10) 표면의 개질화층(11)도 함께 제거된다.The process gas is uniformly adsorbed onto the modified layer (11) on the exposed surface of the substrate (10) by the self-control principle, and the residual process gas can be removed from the reaction chamber (21100) by a purging process (S40). Next, the layer (13) adsorbed onto the substrate (10) can be removed by plasma treatment, heat treatment, or the like (S50). At this time, since the bonding force between the modified layer (11) on the surface of the substrate (10) and the process gas is stronger than the removal energy, the modified layer (11) on the surface of the substrate (10) is also removed together with the adsorption layer of the process gas.

제거 공정에서, 마이크로웨이브 열처리기(21400)의 복수개의 마이크로웨이브 공급기는 제3 공정 온도에서 제거 공정이 효율적으로 수행될 수 있도록, 설정되거나 기판의 실시간 온도에 따라 제어되는 제3 마이크로웨이브 공급 패턴으로 마이크로웨이브를 발생시킬 수 있다. 위와 같은 단계 S10 내지 S50의 일련의 사이클을 복수회 반복하여 수행함에 따라 기판(10)의 표면이 원자층 단위로 균일하게식각될 수 있다.In the removal process, multiple microwave supply units of the microwave heat treatment unit (21400) can generate microwaves in a third microwave supply pattern that is set or controlled according to the real-time temperature of the substrate so that the removal process can be efficiently performed at the third process temperature. By repeating a series of cycles of steps S10 to S50 as described above multiple times, the surface of the substrate (10) can be uniformly etched in atomic layer units.

도 9 및 도 10의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 마이크로웨이브 열처리기(21400)에 의해 기판(10)에 전달되는 열 공급량을 매우 정교하고 균일하게 조절할 수 있는 효과와 함께, 스테이지 또는 마이크로웨이브 열처리기의 회전 구동을 위한 기계적인 시스템을 필요로 하지 않아 공정 설비의 제조 비용이나 유지/보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 제공될 수 있다.According to the substrate processing device according to the embodiments of FIGS. 9 and 10, the effect of being able to very precisely and uniformly control the amount of heat supplied to the substrate (10) by the microwave heat processor (21400) can be provided, and the effect of reducing the manufacturing cost or maintenance/repair cost of the process equipment can be provided because a mechanical system for rotating the stage or the microwave heat processor is not required.

이에 더하여, 도 10의 실시예에 의하면, 기판(10)을 듀얼 챔버(제1 공정 챔버와 제2 공정 챔버) 간에 이송할 필요가 없이 단일의 공정 챔버(21000) 내에서 플라즈마 처리와 열처리를 연속적으로 수행할 수 있으므로, 듀얼 챔버 간에 기판(10)을 이송하는데 소요되는 시간을 절감하여 공정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 도 10의 실시예에 의하면, 공정 설비의 규모를 줄이고, 공정설비 비용 및 공정 설비 유지/보수 시간 및 비용도 절감할 수 있다. 이는 앞서 도 9의 실시예에서 설명한 바와 같이, 마이크로웨이브 열처리기(21400)를 구성하는 다수의 마이크로웨이브 공급기에 의해 다양한 마이크로웨이브 공급 모드로 플라즈마, 열처리 등에 요구되는 공정 온도를 고속으로 조절할 수 있기 때문에 가능한것이다.In addition, according to the embodiment of FIG. 10, since plasma treatment and heat treatment can be performed continuously within a single process chamber (21000) without the need to transfer the substrate (10) between dual chambers (the first process chamber and the second process chamber), the process time can be shortened by reducing the time required to transfer the substrate (10) between the dual chambers. In addition, according to the embodiment of FIG. 10, the size of the process facility can be reduced, and the process facility cost and the process facility maintenance/repair time and cost can also be reduced. This is possible because, as described above in the embodiment of FIG. 9, the process temperature required for plasma, heat treatment, etc. can be quickly controlled in various microwave supply modes by a plurality of microwave supplyers constituting the microwave heat treatment device (21400).

도 11 내지 도 15은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 기판 처리장치를 나타낸 개념도이다. 도 11 내지 도 15의 실시예들은 기판 처리 장치(30000)를 구성하는 공정 챔버(31000, 32000, 33000, 34000, 35000) 내에 마이크로웨이브를 기판(10) 측으로 효과적으로 반사시키는 마이크로웨이브 반사 구조물(31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200, 35200)을 추가로 구비한 점에서 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있다.FIGS. 11 to 15 are conceptual diagrams illustrating substrate processing devices according to further embodiments of the present invention. The embodiments of FIGS. 11 to 15 differ from the previously described embodiments in that they additionally include a microwave reflection structure (31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200, 35200) that effectively reflects microwaves toward the substrate (10) within a process chamber (31000, 32000, 33000, 34000, 35000) constituting the substrate processing device (30000).

실시예에서, 마이크로웨이브 반사 구조물(31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200)은 반응 챔버(31100, 32100, 33100, 34100) 내의 상부 모서리 및/또는 하부 모서리 영역의 반원이나 타원 등의 곡면 반사 구조물(31110, 31120, 32110, 33120, 34120) 및/또는 반응 챔버(31100, 32100, 33100, 34100)의 내측면이나 상부또는 하부 모서리 등으로부터 경사지게 돌출 형성된 반사 구조물(32200, 33200, 34200)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the microwave reflecting structure (31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200) may include a curved reflecting structure (31110, 31120, 32110, 33120, 34120), such as a semicircle or an ellipse, at an upper edge and/or a lower edge area within the reaction chamber (31100, 32100, 33100, 34100) and/or a reflecting structure (32200, 33200, 34200) that protrudes obliquely from an inner surface or an upper or lower edge of the reaction chamber (31100, 32100, 33100, 34100).

마이크로웨이브 반사 구조물(31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200)은 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있는 소재로 제공될 수 있으며, 예를 들어 금속 소재로 제공될 수 있다. 도 11의 실시예에서, 반응 챔버(31100)의 상부 모 서리와 하부 모서리에는 곡률 반경이 기준 곡률 반경(예를 들어, 2 mm 이상) 보다 큰 반원이나 타원 등의 곡면 반사 구조물(31110, 31120)이 마련되어 있다. 이와 같은 곡면 반사 구조물(31110, 31120)은 마이크로웨이브를 기판(10) 측으로 반사시켜 마이 크로웨이브에 의해 기판(10)이 고속으로 열처리되도록 하는 기능을 할 수 있다.Microwave reflecting structures (31110, 31120, 32110, 33120, 34120, 32200, 33200, 34200) may be provided with a material capable of reflecting microwaves, and may be provided with, for example, a metal material. In the embodiment of FIG. 11, curved reflecting structures (31110, 31120), such as semicircles or ellipses, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more) are provided at upper and lower edges of the reaction chamber (31100). Such curved reflecting structures (31110, 31120) may have a function of reflecting microwaves toward the substrate (10) so that the substrate (10) may be heat-treated at high speed by the microwaves.

도 12의 실시예에서는 반응 챔버(32100)의 상부 모서리에 곡률 반경이 기준 곡률 반경(예를 들어, 2 mm 이상, 보다 바람직하게는 1 cm 이상) 보다 큰 반 원이나 타원 등의 곡면 반사 구조물(3211)이 마련되고, 반응 챔버(32100)의 하부 모서리에 반응 챔버(32100)의 저면 및 측면에 대해 경사지게 돌출 형성된 반사 구조물(32200)이 마련될 수 있다. 마이크로웨이브가 효과적으로 기판(10)으로 반사될 수 있도록, 반사 구조물(32200)의 반사면(32210)은 반응 챔버(32100)의 저면이나 수평면에 대해 대략 15° 내지 60° 경사각(A1)을 이루도록 마련될 수 있다. 반사 구조물(32200)은 외경부에서 내경부로 갈수록 상면이 하향 경사지도록 마련될 수 있다.In the embodiment of FIG. 12, a curved reflective structure (3211), such as a semicircle or an ellipse, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more, more preferably 1 cm or more) may be provided at an upper edge of the reaction chamber (32100), and a reflective structure (32200) may be provided at a lower edge of the reaction chamber (32100) so as to protrude and be inclined with respect to the bottom and side surfaces of the reaction chamber (32100). In order for microwaves to be effectively reflected to the substrate (10), the reflective surface (32210) of the reflective structure (32200) may be provided to have an inclination angle (A1) of approximately 15° to 60° with respect to the bottom or horizontal plane of the reaction chamber (32100). The reflective structure (32200) may be provided so that its upper surface slopes downward from the outer diameter to the inner diameter.

도 13의 실시예에서, 반응 챔버(33100)의 하부 모서리에는 곡률 반경이 기준 곡률 반경(예를 들어, 2 mm 이상, 보다 바람직하게는 1 cm 이상) 보다 큰반원이나 타원 등의 곡면 반사 구조물(33120)이 마련되고, 반응 챔버(33100)의 내측면에는 상하 방향(제1 방향 및 제2 방향에 수직한 제3 방향, Z)을 따라 다수 개의 반사 구조물(33200)이 마련되어 있다. 각각의 반사 구조물(33200)은 반응 챔버(33100)의 둘레 방향을 따라 링 형태로 연장될 수 있다.In the embodiment of FIG. 13, a curved reflective structure (33120), such as a semicircle or an ellipse, having a radius of curvature larger than a reference radius of curvature (for example, 2 mm or more, more preferably 1 cm or more) is provided at a lower edge of the reaction chamber (33100), and a plurality of reflective structures (33200) are provided on an inner surface of the reaction chamber (33100) along a vertical direction (a third direction, Z, perpendicular to the first and second directions). Each reflective structure (33200) may extend in a ring shape along the circumferential direction of the reaction chamber (33100).

다수 개의 반사 구조물(33200)은 반응 챔버(33100)의 측면(수직면)에대해 대략 15° 내지 60° 경사각, 즉 수평면에 대해 30° 내지 75° 경사각(도 4b의 도면부호 'A2')을 이루는 반사면(33210)을 구비할 수 있다. 반사 구조물(33200)은 대략 삼각 형상으로 이루어질 수 있다. 아크 방지를 위해, 반사 구조물(33200)의 뾰족한 첨단 부분(도 11의 도면부호 '33220')은 곡률 반경(R1)이 100 ㎛ 이상으로 설계되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 곡률 반경(R1)은 500 ㎛ 이상이다.A plurality of reflective structures (33200) may have reflective surfaces (33210) that are inclined at an angle of about 15° to 60° with respect to the side (vertical plane) of the reaction chamber (33100), that is, an angle of about 30° to 75° with respect to the horizontal plane (reference numeral 'A2' of FIG. 4B). The reflective structures (33200) may have an approximately triangular shape. For arc prevention, it is preferable that the sharp tip portion (reference numeral '33220' of FIG. 11) of the reflective structures (33200) be designed to have a radius of curvature (R1) of 100 ㎛ or more, and a more preferable radius of curvature (R1) is 500 ㎛ or more.

도 14의 실시예에서, 반응 챔버(34100)의 하부 모서리에는 곡률 반경이 기준 곡률 반경(예를 들어, 2 mm 이상) 보다 큰 반원이나 타원 등의 곡면 반사구조물(34120)이 마련되고, 반응 챔버(34100)의 내측면에는 상하 방향을 따라 다수개의 반사 구조물(34200)이 마련될 수 있다. 각각의 반사 구조물(34200)은 반응 챔버(34100)의 둘레 방향을 따라 링 형태로 연장될 수 있다.In the embodiment of FIG. 14, a curved reflective structure (34120), such as a semicircle or an ellipse, having a radius of curvature greater than a reference radius of curvature (e.g., 2 mm or more) is provided at a lower edge of the reaction chamber (34100), and a plurality of reflective structures (34200) may be provided along an up-down direction on an inner surface of the reaction chamber (34100). Each reflective structure (34200) may extend in a ring shape along the circumferential direction of the reaction chamber (34100).

다수 개의 반사 구조물(34200)은 반응 챔버(34100)의 측면(수직면)에대해 대략 15° 내지 60° 경사각을 이루는 반사면(34210)을 구비할 수 있다. 반사구조물(34200)은 대략 삼각 형상으로 이루어질 수 있다. 아크 방지를 위해, 반사 구조물(34200)의 뾰족한 첨단 부분은 곡률 반경이 2 mm 이상으로 설계되는 것이 바람직하다.A plurality of reflective structures (34200) may have reflective surfaces (34210) inclined at an angle of approximately 15° to 60° with respect to a side surface (vertical surface) of the reaction chamber (34100). The reflective structures (34200) may have an approximately triangular shape. For arc prevention, it is preferable that the pointed tip portions of the reflective structures (34200) be designed to have a radius of curvature of 2 mm or more.

도 14의 실시예에서, 다수 개의 반사 구조물(34200) 중 적어도 2개 이상의 반사 구조물(34200)은 반사면(34210)이 서로 다른 경사각으로 설계될 수 있다. 도시된 실시예에서, 반응 챔버(34100)의 상면 모서리 측에 마련되는 상부 반사 구조물(34200)은 이보다 하부 측에 마련되는 하부 반사 구조물(34200) 보다 완만한 경사각으로 설계될 수 있다.In the embodiment of FIG. 14, at least two of the plurality of reflective structures (34200) may be designed such that the reflective surfaces (34210) have different inclination angles. In the illustrated embodiment, the upper reflective structure (34200) provided on the upper edge side of the reaction chamber (34100) may be designed to have a gentler inclination angle than the lower reflective structure (34200) provided on the lower side.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 15의 실시예에 따른 기판 처리 장치(30000)는 반사 구조물(35200)의 위치나 방향 등을 조절하는 반사 구조물 구동부(35300)를 더 포함하는 점에서, 도 11 내지 도 14에 도시된 실시예들과 차이가 있다. 반사 구조물 구동부(35300)는 반사 구조물(35200)을 승강 구동하거나, 수평 방향으로 이동하거나, 상하 방향 또는 수평 방향으로 회전시키는 등의 방식으로 반사 구조물(35200)을 구동할 수 있다.FIG. 15 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. The substrate processing device (30000) according to the embodiment of FIG. 15 is different from the embodiments illustrated in FIGS. 11 to 14 in that it further includes a reflective structure driving unit (35300) that adjusts the position or direction of a reflective structure (35200). The reflective structure driving unit (35300) can drive the reflective structure (35200) by driving it up and down, moving it horizontally, or rotating it up and down or horizontally.

반사 구조물 구동부(35300)는 예를 들면, 유압 실린더 구동기, 구동모터/스크류축 구동기, 구동모터/구동벨트 구동기, 와이어 구동기, 랙/피니언 기어결합 구동기 등의 구동장치를 포함할 수 있으나, 열거된 구동장치 외에 다양한 구동장치에 의해 반사 구조물(35200)을 승강, 수평, 이동, 회전, 상하 구동시키는 것도 가능하다.The reflective structure drive unit (35300) may include, for example, a hydraulic cylinder drive, a drive motor/screw shaft drive, a drive motor/drive belt drive, a wire drive, a rack/pinion gear combination drive, etc. However, in addition to the listed drive devices, it is also possible to raise, level, move, rotate, and drive the reflective structure (35200) up and down by various drive devices.

반사 구조물 구동부(35300)에 의해 반사 구조물(35200)이 구동됨에 따라 반사면(35210)의 위치나 방향 등이 변화되며, 이에 따라 기판(10)에 전달되는 마이크로웨이브의 전달 패턴을 다양하게 조절할 수 있다. 반사 구조물 구동부(35300)는 마이크로웨이브 열처리기(35400)를 구성하는 다수의 마이크로웨이브 공급기의 구동 패턴(마이크로웨이브 공급 모드)에 따라 설정된 위치나 방향으로 반사면(35210)이 배열되도록 반사 구조물(35200)을 구동할 수 있다. 도 15의 실시예에 의하면, 반사 구조물(35200)을 승강 구동하여 보다 다양한 마이크로웨이브 열처리 모드를 제공할 수 있으며, 마이크로웨이브의 간섭(보강 간섭, 상쇄 간섭)에 의한 불균일한 열공급을 방지할 수 있다.As the reflective structure (35200) is driven by the reflective structure driving unit (35300), the position or direction of the reflective surface (35210) changes, and accordingly, the transmission pattern of microwaves transmitted to the substrate (10) can be variously controlled. The reflective structure driving unit (35300) can drive the reflective structure (35200) so that the reflective surface (35210) is arranged in a set position or direction according to the driving pattern (microwave supply mode) of a plurality of microwave supply units constituting the microwave heat treatment device (35400). According to the embodiment of FIG. 15, the reflective structure (35200) can be driven up and down to provide more diverse microwave heat treatment modes, and uneven heat supply due to interference (constructive interference, destructive interference) of microwaves can be prevented.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 17는 도 16에 도시된 기판 처리 장치를 구성하는 스테이지의 단면도이다. 도 16 및 도 17에 도시된 기판 처리 장치(40000)는 스테이지(41200)의 상부 영역에 마이크로웨이브에 의해 발열하는 서셉터(susceptor)(41230)가 마련되어 있는 공정 챔버(41000)로 구성되는 점에서 앞서 설명한 실시예들와 차이가 있다.FIG. 16 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. FIG. 17 is a cross-sectional view of a stage constituting the substrate processing device illustrated in FIG. 16. The substrate processing device (40000) illustrated in FIGS. 16 and 17 differs from the previously described embodiments in that it comprises a process chamber (41000) in which a susceptor (41230) that generates heat by microwaves is provided in an upper region of the stage (41200).

스테이지(41200)는 스테이지 구동부(41300)에 의해 승강 가능하게 제공될 수 있다. 스테이지(41200)는 스테이지 본체(41220)와, 스테이지 본체(41220) 상에 마련되는 서셉터(41230) 및 서셉터(41230)를 감싸는 보호막(41240)을 포함할 수 있다. 스테이지 본체(41220)에는 열처리기(41210)가 마련될 수 있다. 서셉터(41230)는 세라믹에 코팅된 금속박막 또는 탄소 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 보호막(41240)은 예를 들어, 쿼츠(quartz), 합성 유리, 알루미나, 이트리아, Si, SiC 등으로 구성될 수 있다.The stage (41200) may be provided to be liftable by a stage driving unit (41300). The stage (41200) may include a stage body (41220), a susceptor (41230) provided on the stage body (41220), and a protective film (41240) covering the susceptor (41230). A heat treatment device (41210) may be provided on the stage body (41220). The susceptor (41230) may be made of a metal film coated on ceramic or a carbon-based material. The protective film (41240) may be made of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc.

서셉터(41230)는 마이크로웨이브 열처리기(41400)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 발열될 수 있다. 도 16 및 도 17의 실시예에 의하면, 마이크로웨이브 열처리기(41400)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 서셉터(41230)가발열하며, 서셉터(41230)의 발열에 의해 기판(10)에 보다 효과적으로 열이 전달되도록 할 수 있다.The susceptor (41230) can be heated by microwaves generated by the microwave heat processor (41400). According to the embodiments of FIGS. 16 and 17, the susceptor (41230) is heated by microwaves generated by the microwave heat processor (41400), and the heat generated by the susceptor (41230) can be more effectively transferred to the substrate (10).

도 18는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 19은 도 18에 도시된 기판 처리 장치의 'B'부를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 18 및 도 19에 도시된 기판 처리 장치(50000)는 공정 챔버(51000)를 구성하는 반응 챔버(51100)의 내벽면 측에 마이크로웨이브에 의해 발열하는 서셉터(51500)가 마련되어 있는 점에서 앞서 설명한 실시예들와 차이가 있다.Fig. 18 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. Fig. 19 is an enlarged view of part 'B' of the substrate processing device illustrated in Fig. 18. The substrate processing device (50000) illustrated in Figs. 18 and 19 differs from the previously described embodiments in that a susceptor (51500) that generates heat by microwaves is provided on the inner wall surface of a reaction chamber (51100) constituting a process chamber (51000).

반응 챔버(51100)는 챔버 벽체(51110, 51120, 51130)와, 챔버 벽체(51110, 51120, 51130)의 내벽면 측에 마련되는 서셉터(51500)를 포함할 수 있다. 서셉터(51500)는 세라믹에 코팅된 금속 박막 또는 탄소 계열의 물질(예를 들어, 흑연 물질)로 이루어져 마이크로웨이브 열처리기(51400)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 발열하는 발열층(51500a)과, 발열층(51500a)을 감싸는 보호막(51500b)을 포함할 수 있다. 마이크로웨이브에 의한 발열 효과를 위하여, 발열층(51500a) 중의 탄소계열 물질의 경우 그 농도는 0.5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 금속 박막의 경우는 그 두께가 800μm 이하의 것이 바람직하다. 보호막(51500a)은 예를 들어, 쿼츠(quartz), 합성 유리, 알루미나, 이트리아, Si, SiC 등으로 구성될 수 있다.The reaction chamber (51100) may include chamber walls (51110, 51120, 51130) and a susceptor (51500) provided on the inner wall surface of the chamber walls (51110, 51120, 51130). The susceptor (51500) may include a heating layer (51500a) that is made of a metal film or a carbon-based material (e.g., a graphite material) coated on ceramic and generates heat by microwaves generated by a microwave heat processor (51400), and a protective film (51500b) that surrounds the heating layer (51500a). For the heating effect by microwaves, the concentration of the carbon-based material in the heating layer (51500a) is preferably 0.5 wt% or more. In addition, the thickness of the metal film is preferably 800 μm or less. The protective film (51500a) may be composed of, for example, quartz, synthetic glass, alumina, yttria, Si, SiC, etc.

서셉터(51500)는 마이크로웨이브 열처리기(51400)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 발열될 수 있다. 도 18 및 도 19의 실시예에 의하면, 마이크로웨이브 열처리기(51400)에 의해 발생되는 마이크로웨이브에 의해 서셉터(51500)가 발열하며, 서셉터(51400)의 발열에 의해 반응 챔버(51100)의 내부에 열을 가하여 파티클이나 부산물이 반응 챔버(51100)의 내벽에 부착(흡착)하는 것을 방지할 수있다.The susceptor (51500) can be heated by microwaves generated by the microwave heat processor (51400). According to the embodiments of FIGS. 18 and 19, the susceptor (51500) is heated by microwaves generated by the microwave heat processor (51400), and heat is applied to the inside of the reaction chamber (51100) by the heat generation of the susceptor (51400), thereby preventing particles or byproducts from attaching (adsorbing) to the inner wall of the reaction chamber (51100).

서셉터(51500)는 반응 챔버(51100)의 상부 벽체(51110)에 마련되는 상부 벽체 서셉터(51510)와, 반응 챔버(51100)의 측면 벽체(51120)에 마련되는 측면 벽체 서셉터(51520), 및 배기부(51140) 주위의 벽체(51130)에 마련되는 배기부 서셉터(51530)를 포함할 수 있다. 상부 벽체 서셉터(51510)와, 배기부 서셉터(51530)는 측면벽체 서셉터(51520) 보다 높은 온도를 가지도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 반응챔버(51100)의 상부 벽체나 배기부 등에 파티클이 오염되는 것을 효과적으로 방지할수 있다.The susceptor (51500) may include an upper wall susceptor (51510) provided on an upper wall (51110) of the reaction chamber (51100), a side wall susceptor (51520) provided on a side wall (51120) of the reaction chamber (51100), and an exhaust susceptor (51530) provided on a wall (51130) around an exhaust section (51140). The upper wall susceptor (51510) and the exhaust susceptor (51530) may be designed to have a higher temperature than the side wall susceptor (51520). Accordingly, particle contamination of the upper wall or exhaust section of the reaction chamber (51100) may be effectively prevented.

실시예에서, 상부 벽체 서셉터(51510)와, 배기부 서셉터(51530)는 측면 벽체 서셉터(51520) 보다 높은 카본 농도를 가지도록 설계될 수 있다. 이에 따라 서셉터의 발열에 의해 반응 챔버(51100)의 상부 벽체나 배기부 등에 파티클이 오염되거나 부산물이 흡착하는 것을 효과적으로 방지하면서, 측면 벽체 서셉터(51520)의 카본 농도를 낮추어 고농도의 카본을 적용함에 따르는 비용을 절감할 수 있다In an embodiment, the upper wall susceptor (51510) and the exhaust susceptor (51530) can be designed to have a higher carbon concentration than the side wall susceptor (51520). Accordingly, the carbon concentration of the side wall susceptor (51520) can be reduced by effectively preventing particles from being contaminated or byproducts from being adsorbed on the upper wall or exhaust of the reaction chamber (51100) due to heat generation of the susceptor, while reducing the cost of applying high-concentration carbon.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 21은 도 20의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. 도 20 및 도 21에 도시된 실시예는 마이크로웨이브 열처리기(61400)를 구성하는 각 마이크로웨이브 공급기(61410)가 제어기(61420)에 의해 개폐 가능한 셔터(61430)를 구비하는 점에서 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있다.FIG. 20 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. FIG. 21 is a plan view of a substrate processing device according to the embodiment of FIG. 20. The embodiments illustrated in FIGS. 20 and 21 differ from the previously described embodiments in that each microwave supply (61410) constituting the microwave heat treatment device (61400) has a shutter (61430) that can be opened and closed by a controller (61420).

셔터(61430)는 마이크로웨이브의 공급과 차단을 제어할 수 있다. 각 마이크로웨이브 공급기(61410)는 마그네트론에 의해 마이크로웨이브를 발생시키도록 구성될 수도 있고, 다수의 마이크로웨이브 공급기(61410)가 마이크로웨이브를 도파관을 통해 공급받아 개방 상태의 셔터(61430)를 통해 반응 챔버(61100) 내에 공급되도록 구성될 수도 있다.The shutter (61430) can control the supply and blocking of microwaves. Each microwave supply (61410) may be configured to generate microwaves by a magnetron, or a plurality of microwave supplies (61410) may be configured to receive microwaves through a waveguide and supply them into the reaction chamber (61100) through the shutter (61430) in an open state.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다. 도 22를 참조하면, 기판 처리 장치(70000)는 원자층 증착 공정에 활용될 수 있다. 도 22를 참조하면, 기판 처리 장치(70000)는 제1 공정 챔버(71000)와, 제2 공정챔버(72000), 그리고, 제1 공정 챔버(71000)와 제2 공정 챔버(72000) 간에 기판(10)을 이송하는 기판 이송 장치(73000)를 포함할 수 있다.FIG. 22 is a conceptual diagram of a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 22, the substrate processing device (70000) may be utilized in an atomic layer deposition process. Referring to FIG. 22, the substrate processing device (70000) may include a first process chamber (71000), a second process chamber (72000), and a substrate transfer device (73000) for transferring a substrate (10) between the first process chamber (71000) and the second process chamber (72000).

제1 공정 챔버(71000)는 제1 공정 온도에서 기판(10)에 대한 제1 공정 처리를 수행하는 공정 챔버일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 공정 챔버(71000)는 플라즈마에 의한 원자층 증착 공정이 수행된 기판(10)을 열 처리에 의해 식각하는 식각 공정이 수행되는 반응 챔버일 수 있다. 제1 공정 온도는 기판(10)의 식각 공정에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다.The first process chamber (71000) may be a process chamber that performs a first process treatment on a substrate (10) at a first process temperature. In one embodiment, the first process chamber (71000) may be a reaction chamber in which an etching process is performed to etch a substrate (10) on which an atomic layer deposition process using plasma has been performed by heat treatment. The first process temperature may be a process temperature that is set to be optimized for the etching process of the substrate (10).

제1 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 전구체 가스의 종류 등에 따라 기판(10)이 효과적으로 식각될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 제1 공정 온도는 반드시 특정한 온도값을 의미하는 것은 아니며, 공정 온도 범위 또는 공정 온도 프로파일, 혹은 이의 통계 처리값(예를 들어, 평균값) 등을 포괄하는 의미이다.The first process temperature may be set to a temperature at which the substrate (10) can be effectively etched, depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc. The first process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range, a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.

제2 공정 챔버(72000)는 제1 공정 온도와 상이한 제2 공정 온도에서 기판(10)에 대한 제2 공정 처리를 수행하는 공정 챔버일 수 있다. 이에 따라 제1 공정 챔버(71000)와 제2 공정 챔버(72000)는 상이한 공정 온도에서 기판(10)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 공정 챔버(72000)는 기판(10)을 원자층 증착 처리하는 공정이 수행되는 반응 챔버일 수 있다. 제2 공정 온도는 플라즈마(P)에 의한 원자층 증착 공정에 최적화되어 설정된 공정 온도일 수 있다.The second process chamber (72000) may be a process chamber that performs a second process treatment on the substrate (10) at a second process temperature that is different from the first process temperature. Accordingly, the first process chamber (71000) and the second process chamber (72000) may perform treatment on the substrate (10) at different process temperatures. In one embodiment, the second process chamber (72000) may be a reaction chamber in which an atomic layer deposition process is performed on the substrate (10). The second process temperature may be a process temperature that is set to be optimized for an atomic layer deposition process using plasma (P).

제2 공정 온도는 기판(10)을 구성하는 물질 종류, 전구체 가스의 종류 등에 따라 기판(10)의 표면층에서 흡착층이 효과적으로 제거될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 제2 공정 온도는 반드시 특정한 온도값을 의미하는 것은 아니며, 공정 온도 범위 또는 공정 온도 프로파일, 혹은 이의 통계 처리값(예를 들어, 평균값) 등을 포괄하는 의미이다.The second process temperature may be set to a temperature at which the adsorption layer can be effectively removed from the surface layer of the substrate (10) depending on the type of material constituting the substrate (10), the type of precursor gas, etc. The second process temperature does not necessarily mean a specific temperature value, but encompasses a process temperature range or a process temperature profile, or a statistical processing value (e.g., an average value) thereof.

제1 공정 챔버(71000)는 제1 반응 챔버(71100), 제1 스테이지(71200), 제1 스테이지 구동부(71300) 및 마이크로웨이브 열처리기(71400)를 포함할 수 있다.도시되지 않았으나 제1 반응 챔버(71100)에는 가스 또는 전구체 등의 제1 공정 가스를 공급하는 가스 공급기(도시 생략), 제1 반응 챔버(71100) 내의 잔류 가스를 배기하는 퍼징 처리를 수행하는 배기장치 등이 마련될 수 있다.The first process chamber (71000) may include a first reaction chamber (71100), a first stage (71200), a first stage driver (71300), and a microwave heat processor (71400). Although not shown, the first reaction chamber (71100) may be provided with a gas supply (not shown) for supplying a first process gas such as a gas or a precursor, an exhaust device for performing a purging process for exhausting residual gas within the first reaction chamber (71100), etc.

제2 공정 챔버(72000)는 제2 반응 챔버(72100), 제2 스테이지(72200), 제2 스테이지 구동부(72300) 및 플라즈마 처리기(72400)를 포함할 수 있다. 제2 반응챔버(72100)는 제2 스테이지(72200), 제2 스테이지 구동부(72300) 및 플라즈마 처리기(72400)를 수용하도록 구성될 수 있다.The second process chamber (72000) may include a second reaction chamber (72100), a second stage (72200), a second stage driving unit (72300), and a plasma treatment unit (72400). The second reaction chamber (72100) may be configured to accommodate the second stage (72200), the second stage driving unit (72300), and the plasma treatment unit (72400).

플라즈마 처리기(72400)는 제2 공정 챔버(72000) 내에 플라즈마(P)를 발생시켜 기판(10)에 대한 플라즈마 원자층 증착 공정 처리를 수행할 수 있다. 플라즈마 처리기(72400)는 CCP(capacitively coupled plasma) 및/또는 ICP(inductively coupled plasma) 타입의 플라즈마 발생기로 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서는 상부 및 하부 바이어스를 인가하는 장치가 각각 마련되어 있으나, 하부 바이어스를 인가하는 장치는 필요에 따라 생략될 수도 있다.The plasma processor (72400) can perform a plasma atomic layer deposition process for the substrate (10) by generating plasma (P) within the second process chamber (72000). The plasma processor (72400) can be provided as a plasma generator of the CCP (capacitively coupled plasma) and/or ICP (inductively coupled plasma) type. In the illustrated embodiment, devices for applying upper and lower biases are respectively provided, but the device for applying the lower bias may be omitted as needed.

도 22의 실시예에 의하면, 제2 공정 챔버(72000)에서 기판(10)에 대해 원자층 증착 공정을 수행한 후, 제1 공정 챔버(71000)에서 기판(10)의 식각 공정을 수행할 수 있다. 제2 공정 챔버(72000)에서 기판(10) 상의 미세 홈에 원자층 증착 공정을 수행하는 과정에서 미세 홈 내에 빈 공간이 발생될 수 있는데, 원자층 증착 공정을 수행한 후 제1 공정 챔버(71000)에서 열경화(thermal curing) 및/또는 이방 식각(미세 홈의 상단 입구 부분을 제거) 등의 처리를 수행함으로써 기판(10)상의 미세 홈 내에 빈 공간이 발생되는 것을 방지할 수 있다.According to the embodiment of FIG. 22, after performing an atomic layer deposition process on a substrate (10) in a second process chamber (72000), an etching process on the substrate (10) can be performed in a first process chamber (71000). In the process of performing an atomic layer deposition process on a micro-groove on the substrate (10) in the second process chamber (72000), a void space may be generated within the micro-groove. However, by performing a process such as thermal curing and/or anisotropic etching (removing an upper entrance portion of the micro-groove) in the first process chamber (71000) after performing the atomic layer deposition process, the generation of a void space within the micro-groove on the substrate (10) can be prevented.

도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 개념도이다. 도 23을 참조하면, 기판 처리 장치(80000)는 마이크로웨이브 열처리기(81400)를 승강 구동하는 열처리기 구동부(81500)를 더 포함하는 점에서 앞서 설명한실시예들과 차이가 있다. 도 23의 실시예에 의하면, 마이크로웨이브 열처리기(81400)를 승강 구동하여 보다 다양한 마이크로웨이브 열처리 모드를 제공할 수 있으며, 마이크로웨이브의 간섭(보강 간섭, 상쇄 간섭)에 의한 불균일한 열 공급을방지할 수 있다.FIG. 23 is a conceptual diagram illustrating a substrate processing device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 23, the substrate processing device (80000) is different from the previously described embodiments in that it further includes a heat treatment device driving unit (81500) that elevates and drives a microwave heat treatment device (81400). According to the embodiment of FIG. 23, by elevating and driving the microwave heat treatment device (81400), more diverse microwave heat treatment modes can be provided, and uneven heat supply due to interference (constructive interference, destructive interference) of microwaves can be prevented.

도 23에서는 마이크로웨이브 열처리기(81400)를 승강 구동하는 실시예가 도시되었으나, 마이크로웨이브 열처리기(81400)를 회전 구동하면서 다수의 마이크로웨이브 공급기에 의해 다양한 패턴의 마이크로웨이브를 발생시킬 수도 있다. 마이크로웨이브 열처리기(81400)는 예를 들면, 유압 실린더 구동기, 구동모터/스크류축 구동기, 구동모터/구동벨트 구동기, 와이어 구동기, 랙/피니언 기어결합 구동기 등의 구동장치를 포함할 수 있으나, 열거된 구동장치 외에 다양한 구동장치에 의해 마이크로웨이브 열처리기(81400)를 승강, 수평 이동, 회전 구동하는 것도 가능하다.In Fig. 23, an embodiment of driving the microwave heat treatment device (81400) in an upward and downward direction is illustrated, but the microwave heat treatment device (81400) may be rotated and generated with various patterns of microwaves by a plurality of microwave supply devices. The microwave heat treatment device (81400) may include, for example, a driving device such as a hydraulic cylinder driving device, a driving motor/screw shaft driving device, a driving motor/driving belt driving device, a wire driving device, and a rack/pinion gear combination driving device. However, in addition to the driving devices listed above, the microwave heat treatment device (81400) may also be raised, moved horizontally, and driven in an upward and downward direction by various driving devices.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 마이크로웨이브 열처리기가 다수의 마이크로웨이브 공급기로 구성되어 다수의 마이크로웨이브 공급기의 동작 조절(마이크로웨이브 출력을 제어)을 통해 다양한 공급 모드로 마이크로웨이브를 발생시킬 수 있다. 이에 따라 공정 온도를 고속으로 조절하여 기판에 대해 요구되는 적정한 공정 온도에서 공정 처리를 수행할 수 있으며, 대형 기판에 대해 서도 균일한 처리를 수행할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the microwave heat treatment device is configured with a plurality of microwave suppliers, and microwaves can be generated in various supply modes by controlling the operation of the plurality of microwave suppliers (controlling the microwave output). Accordingly, the process temperature can be controlled at high speed to perform the process treatment at an appropriate process temperature required for the substrate, and uniform treatment can be performed even on a large substrate.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 평판형 FET나 핀펫 공정 뿐만 아니라, GAA(gate all around) FET, 더 나아가 MBC(multi-bridge channel) FET 소자의 제작 공정 등에도 효과적으로 활용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 예를 들어, MBC(multi-bridge channel) FET 소자의 나노시트의 사이 영역을 미세한 나노 단위수준으로, 고속이면서도 정교하고 미세하게 식각하는 등의 공정에도 효과적으로 활용될 수 있다.Therefore, the substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the embodiment of the present invention can be effectively utilized not only in the planar FET or FinFET process, but also in the manufacturing process of GAA (gate all around) FET, and further, MBC (multi-bridge channel) FET devices. The substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the embodiment of the present invention can be effectively utilized in the process of, for example, etching the interspace between nanosheets of an MBC (multi-bridge channel) FET device at a fine nano-unit level at high speed, yet precisely and minutely.

도 24 및 도 25 에서는 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 장비에 대해서 설명한다. FIGS. 24 and 25 illustrate substrate processing equipment including a substrate processing device.

기판 처리 장비(1)는 전술한 바와 같은 기판 처리 장치(100)를 하나 이상 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치(100)는 마이크로웨이브에 의하여 기판에 전달되는 열 공급량을 정밀하고 균일하게 조절할 수 있으며, 하나의 챔버 내에서 플라즈마를 이용한 공정과 열처리 공정을 수행할 수 있어, 열처리 공정이 분리된 다른 챔버에서 수행되는 종래 기술에 비하여 열처리 공정 챔버와 플라즈마 공정 챔버 사이의 기판을 이송하는데 소요되는 시간을 절감할 수 있으며, 통합된 챔버로 2 가지 공정을 처리하여 공간 효율적일 수 있다. 또한, 마이크로웨이브에 의한 열처리를 통해 보다 급속으로 열처리가 가능하며, 광 가열, 레이저 등을 이용하여 열처리를 수행하는 경우에 비하여 기판 처리 장치(100)를 보다 소형화 할 수 있는 장점이 있다. 기판 처리 장비(1)는 소형화된 기판 처리 장치(100)를 복수 포함하여 공간 효율적으로 반도체 공정 설비를 구현할 수 있도록 한다. The substrate processing equipment (1) may include one or more substrate processing devices (100) as described above. The substrate processing device (100) of one embodiment of the present disclosure can precisely and uniformly control the amount of heat supplied to the substrate by microwaves, and can perform a process using plasma and a heat treatment process in one chamber, so that, compared to the conventional technology in which the heat treatment process is performed in a separate chamber, the time required to transfer the substrate between the heat treatment process chamber and the plasma process chamber can be reduced, and the two processes can be processed in an integrated chamber, thereby being space-efficient. In addition, heat treatment using microwaves can be performed more rapidly, and there is an advantage in that the substrate processing device (100) can be made smaller compared to a case in which heat treatment is performed using light heating, a laser, etc. The substrate processing equipment (1) includes a plurality of miniaturized substrate processing devices (100) so as to implement a semiconductor processing facility in a space-efficient manner.

기판 처리 장비(1)는 하나 이상의 기판 처리 장치(100)에 기판을 이송하는 기판 이송부(2)를 포함할 수 있다. 기판 이송부(2)는 임의의 형태를 가지는 로봇팔로 구성되어, 반입반출부(5)에서 기판(10)을 획득하여 기판 처리 장치(100)로 이송할 수 있으며, 공정이 완료된 기판을 기판 처리 장치(100)에서 반입반출부(5)로 이송하여 기판 처리 장비(1)의 다음 공정으로 기판을 반출하도록 할 수 있다. The substrate processing equipment (1) may include a substrate transfer unit (2) for transferring a substrate to one or more substrate processing devices (100). The substrate transfer unit (2) is configured as a robot arm having an arbitrary shape, and can obtain a substrate (10) from an import/export unit (5) and transfer it to the substrate processing device (100), and transfer a substrate whose process has been completed from the substrate processing device (100) to the import/export unit (5) so that the substrate can be transferred to the next process of the substrate processing equipment (1).

반입반출부(5)는 외부 장비에서 기판 처리 장비(1)로 기판이 이송되는 반입부(3)와 공정이 완료된 기판이 외부 장비로 반출부(4)를 포함할 수 있다. 반입부 및 반출부는 OHT(overhead hoist transport) 설비와 기판을 교환할 수 있다. The import/export unit (5) may include an import unit (3) in which substrates are transferred from external equipment to the substrate processing equipment (1) and an export unit (4) in which substrates whose processes have been completed are exported to the external equipment. The import/export unit and the export unit may exchange substrates with an OHT (overhead hoist transport) facility.

전술한 바와 같이 본 개시의 일 실시예의 기판 처리 장치(100)는 하나의 챔버에서 원자층 식각을 위한 모든 공정을 수행할 수 있어 수평적으로 공간을 절약할 수 있으며, 광, 열선 등에 비하여 비교적 소형화된 마이크로웨이브 열원을 사용하여 수직적인 공간 또한 절약할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장비(1)는 도 9 의 예시와 같이 수평적으로 다수의 기판 처리 장치(100)를 포함할 수도 있으며, 도 10 과 같이 수직적으로 적층된 다수의 기판 처리 장치(100)를 포함할 수도 있다. 도 9 및 도 10 에 도시되지는 않았으나, 기판 처리 장비(1)에는 가스 공급 및 배출을 위한 가스 라인이 기판 처리 장비(1)와 동일 층 또는 기판 처리 장비(1)의 지하층에 연결될 수 있다. As described above, the substrate processing device (100) of one embodiment of the present disclosure can perform all processes for atomic layer etching in one chamber, thereby saving horizontal space, and can also save vertical space by using a microwave heat source that is relatively miniaturized compared to light, heat rays, etc. Accordingly, the substrate processing equipment (1) may include a plurality of substrate processing devices (100) horizontally, as in the example of FIG. 9, and may include a plurality of substrate processing devices (100) that are vertically stacked, as in FIG. 10. Although not shown in FIGS. 9 and 10, the substrate processing equipment (1) may have a gas line for supplying and discharging gas connected to the same floor as the substrate processing equipment (1) or to a basement of the substrate processing equipment (1).

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of exemplary approaches. It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of the present disclosure based on design priorities. The appended method claims provide elements of various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Thus, the disclosure is not intended to be limited to the embodiments disclosed herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

상기와 같이 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 내용을 기술하였다.As described above, the relevant contents have been described in the best form for carrying out the invention.

본 발명은 반도체 제조 장치 등에 사용될 수 있다. The present invention can be used in semiconductor manufacturing devices, etc.

Claims (25)

기판 처리 장치로서, As a substrate processing device, 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 상부 챔버;An upper chamber where plasma treatment of the substrate is performed; 상기 기판에 대한 열처리가 수행되는 하부 챔버; A lower chamber in which heat treatment is performed on the above substrate; 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달하는 마이크로웨이브 열처리기; 및 A microwave heat treatment device that generates microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate; and 기판을 지지하며 승하강이 가능하여 상기 기판에 대한 공정에 따라서 사전결정된 위치로 상기 기판을 이동가능한 스테이지;A stage that supports a substrate and can be raised and lowered to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate; 를 포함하는, Including, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 상부 챔버는, The upper chamber is, 플라즈마 공정을 위한 버퍼 및 샤워헤드를 포함하는 가스 공급부를 포함하는A gas supply unit including a buffer and showerhead for plasma process. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 2 항에 있어서, In the second paragraph, 상기 가스 공급부의 샤워헤드는, The showerhead of the above gas supply unit is, 상기 기판의 중심부에서 상기 기판의 외곽부로 경사 구조를 가지는, Having a sloped structure from the center of the substrate to the periphery of the substrate, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 2 항에 있어서, In the second paragraph, 상기 가스 공급부의 샤워헤드는, The showerhead of the above gas supply unit is, 경사형 홀 또는 버퍼 홀 중 적어도 하나의 홀을 통해 상기 상부 챔버로 가스를 공급하는, Supplying gas to the upper chamber through at least one of the inclined holes or the buffer holes, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In the first paragraph, 상기 상부 챔버는, The upper chamber is, 상기 상부 챔버에 플라즈마 발생을 위한 상부 플라즈마 생성부를 포함하는, Including an upper plasma generating unit for plasma generation in the upper chamber, 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 상부 챔버는, The upper chamber is, 측면에 공정 가스가 배기되는 가스 배기부를 포함하는, Including a gas exhaust section through which process gas is exhausted on the side; 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 6 항에 있어서, In paragraph 6, 상기 가스 배기부는, The above gas exhaust section, 상기 상부 챔버 내부에 플라즈마를 유지하고 부산물의 흡착을 방지하는 코팅이 부가된, A coating is added to maintain plasma inside the upper chamber and prevent adsorption of by-products. 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 6 항에 있어서, In paragraph 6, 상기 가스 배기부는, The above gas exhaust section, 상기 기판을 중심으로 대칭적으로 구성되는, It is configured symmetrically around the above substrate, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In the first paragraph, 상기 상부 챔버는, The upper chamber is, 가스 공급 및 배출을 가속하고, 플라즈마 형성을 위하여 0.1cm 내지 5cm의 높이로 구성되는, Accelerates gas supply and discharge and is configured to have a height of 0.1 cm to 5 cm for plasma formation. 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에 스테이지 방향으로 돌출된 스테이지 단턱;A stage step protruding in the stage direction between the upper chamber and the lower chamber; 을 더 포함하는, Including more, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 10 항에 있어서, In Article 10, 상기 스테이지 단턱은, The above stage step is, 상기 상부 챔버에서 기판에 대한 공정 중에 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이의 가스 교환이 일어나지 않도록 하는 가스켓을 포함하는, Including a gasket that prevents gas exchange between the upper chamber and the lower chamber during a process on the substrate in the upper chamber. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 하부 챔버의 내측면은, The inner surface of the above lower chamber is, 부산물 또는 파티클의 흡착을 방지하는 코팅을 포함하는, Comprising a coating that prevents adsorption of by-products or particles; 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 하부 챔버에 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급부; A gas supply unit for supplying an inert gas to the lower chamber; 를 더 포함하는, Including more, 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 13 항에 있어서, In Article 13, 상기 하부 챔버는, The above lower chamber, 상기 기판에 대한 상기 상부 챔버에서의 공정 처리 중 상기 상부 챔버의 공정 가스 유입을 방지하기 위하여 상기 상부 챔버보다 높은 압력으로 상기 불활성 가스가 공급되는, In order to prevent the process gas from flowing into the upper chamber during the process treatment of the substrate in the upper chamber, the inert gas is supplied at a higher pressure than the upper chamber. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 마이크로웨이브 열처리기는, The above microwave heat treatment device, 상기 하부 챔버의 측면, 상기 스테이지 단턱 하면 또는 상기 상부 챔버 가스 공급부 상부 중 적어도 하나에 배치되는, located at least on one of the side of the lower chamber, the lower surface of the stage step, or the upper surface of the upper chamber gas supply portion; 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 15 항에 있어서, In Article 15, 상기 마이크로웨이브 열처리기는, The above microwave heat treatment device, 복수의 마이크로웨이브 공급기를 포함하며, 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기는 상기 기판을 중심으로 대칭적 또는 비대칭적으로 배치되는, A plurality of microwave sources, wherein the plurality of microwave sources are arranged symmetrically or asymmetrically around the substrate. 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 16 항에 있어서,In Article 16, 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기는, The above plurality of microwave supply devices are, 다양한 마이크로웨이브 공급 모드 간에 전환하여 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달하는, Switching between different microwave supply modes to generate microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate; 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 17 항에 있어서, In Article 17, 상기 다양한 마이크로웨이브 공급 모드는 상기 복수의 마이크로웨이브 공급기 중 적어도 하나의 조합에 의해 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 공급하는 모드인, The above various microwave supply modes are modes in which microwaves are supplied into the lower chamber by a combination of at least one of the plurality of microwave supplyers. 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 스테이지는, The above stage is, 정전기적 결합 또는 기계적 결합에 의하여 상기 기판을 지지하는, Supporting the substrate by electrostatic bonding or mechanical bonding, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 스테이지는, The above stage is, 상부 플라즈마 생성부와 플라즈마를 발생시키거나 플라즈마에 바이어스를 인가하기 위한 하부 플라즈마 생성부를 포함하는, Comprising an upper plasma generating unit and a lower plasma generating unit for generating plasma or applying a bias to the plasma, 기판 처리 장치. Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 스테이지는, The above stage is, 승강기에 의하여 상승 또는 하강 이동하며, 플라즈마 공정이 수행되는 제 1 위치 또는 열처리 공정이 수행되는 제 2 위치에서 상기 기판을 지지하는, Moving up or down by an elevator, and supporting the substrate at a first position where a plasma process is performed or a second position where a heat treatment process is performed. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 1 항에 있어서, In paragraph 1, 상기 상부 챔버에서는 상기 기판에 대한 원자 층 식각 (ALE: atomic layer etching) 공정 중 표면 개질화 공정 및 흡착층 형성 공정이 수행되며, 상기 하부 챔버에서는 원자층 식각 공정 중 열처리 공정이 수행되는, In the upper chamber, a surface modification process and an adsorption layer formation process are performed during an atomic layer etching (ALE) process for the substrate, and in the lower chamber, a heat treatment process is performed during the atomic layer etching process. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 22 항에 있어서, In paragraph 22, 상기 상부 챔버에서는 기판에 대한 원자 층 식각 공정에서 플라즈마 처리를 통해 상기 기판에 대한 원자 층 식각을 위한 표면 개질을 수행하여 상기 기판에 개질화층이 생성되고, 그리고 In the upper chamber, surface modification for atomic layer etching of the substrate is performed through plasma treatment in an atomic layer etching process for the substrate, thereby generating a modified layer on the substrate, and 상기 하부 챔버에서는 상기 기판에 대한 마이크로웨이브 열처리기를 이용한 열처리를 통해 상기 개질화층 형성을 촉진하는, In the lower chamber, the formation of the modified layer is promoted through heat treatment using a microwave heat treatment device for the substrate. 기판 처리 장치.Substrate processing device. 제 23 항에 있어서, In paragraph 23, 상기 상부 챔버에서는 개질화층이 형성된 기판에 대한 가스 처리를 통해 흡착층을 형성하고, 플라즈마 처리를 통해 상기 개질화층 및 상기 흡착증을 제거하고, 그리고 In the upper chamber, an adsorption layer is formed by gas treatment on a substrate on which a modification layer is formed, and the modification layer and the adsorption layer are removed by plasma treatment, and 상기 하부 챔버에서는 상기 기판에 대한 마이크로웨이브 열처리기를 이용한 열처리를 통해 상기 개질화층 및 상기 흡착층의 제거를 촉진하는, In the lower chamber, the removal of the modified layer and the adsorption layer is promoted through heat treatment using a microwave heat treatment device for the substrate. 기판 처리 장치. Substrate processing device. 기판 처리 장비로서, As a substrate processing equipment, 기판에 대한 플라즈마 처리가 수행되는 상부 챔버; An upper chamber where plasma treatment of the substrate is performed; 상기 기판에 대한 열처리가 수행되는 하부 챔버;A lower chamber in which heat treatment is performed on the above substrate; 상기 하부 챔버 내에 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 기판에 열을 전달하는 마이크로웨이브 열처리기; 및A microwave heat treatment device that generates microwaves within the lower chamber to transfer heat to the substrate; and 기판을 지지하며 승하강이 가능하여 상기 기판에 대한 공정에 따라서 사전결정된 위치로 상기 기판을 이동가능한 스테이지;A stage that supports a substrate and can be raised and lowered to move the substrate to a predetermined position according to a process for the substrate; 를 포함하는 기판 처리 장치를 하나 이상 포함하며, Comprising one or more substrate processing devices including: 상기 하나 이상의 기판 처리 장치에 상기 기판을 이송하는 기판 이송부;A substrate transfer unit for transferring the substrate to one or more of the substrate processing devices; 를 포함하는, Including, 기판 처리 장비.Substrate processing equipment.
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