KR20110022036A - 기판 처리방법 - Google Patents

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KR20110022036A
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대니얼 제이. 디바인
루디 산토 토마스 카데마
슈엔 춘 초이
칼 갈레우스키
야오 즈 후
브루스 더블유. 퓨스
훙 탄 판
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맷슨 테크놀로지, 인크.
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Abstract

기판을 프로세스 챔버의 프로세싱 영역내에 위치시키는 단계; 화학종을 유입구를 통해 상기 프로세싱 영역내로 흘리는 단계; 상기 프로세싱 영역의 압력을 변화시켜서 상기 프로세싱 영역을 통과하는 상기 화학종의 농도를 변화시키는 단계를 포함하며, 상기 프로세싱 영역은 화학종이 상기 프로세싱 영역을 통해 흐르도록 유입구 및 배출구를 포함하며, 상기 프로세싱 영역의 압력은 고압 및 저압 사이에서 변하며, 고압은 저압보다 적어도 0.5 Torr 크며 고압에서 저압으로 상기 프로세싱 영역 압력의 변화는 약 500ms 미만인 화학적 분위기에 대한 기판의 노출을 달라지게 하는 공정에 관한 것이다.

Description

기판 처리방법{METHOD FOR TREATING SUBSTRATES}
본 출원은 2008. 6.2일자로 출원된 미국 가특허출원 61/058,103에 기초한 것이며, 이에 대한 우선권을 주장하는 것이다.
다양한 다른 디바이스 및 물품은 기판상에 하나 이상의 박막(thin-film) 공정을 적용하여 제조된다. 이들 박막 공정은 박막층(thin-film layer)의 디포지션, 박막층의 에칭, 표면 컨디셔닝 혹은 표면 및 처리된 기판의 표면상에 형성된 피쳐(features)의 세척을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 예를들어, 고체 물질은 화학 증기 증착(chemical vapor deposition)으로 일반적으로 알려져 있는 다양한 공정 중 어떠한 한가지 공정으로 주의깊게 제어된 조건하에서 가스 혹은 증기로 기판상에 디포지트된다. 다른 구현에서, 고체층(solid layer)은 열, 화학적 혹은 물리적 공정의 어떠한 조합으로 구동되는 에칭 공정을 사용하여 마스크 혹은 보호층(protective layer)으로 보호되지 않은 부분을 제거하여 패턴화된다. 또 다른 구현에서, 표면의 상태는 후속적으로 처리되는 기판를 준비하기 위해 화학적으로 및/또는 물리적으로 개질된다. 상기 표면 준비공정(surface preparation process)은 히드록시 혹은 수소 종결(termination)과 같은 노출되는 화학적 결합의 통상적인 종결 또는 입자 및 잔류물과 같은 오염물질의 제거 공정을 포함할 수 있다. 상기한 공정으로 제조되는 타입의 물품은 다양한 전자 구성요소, 예컨대 태양전지(solar cell), 평판 디스플레이 디바이스 및 집적회로를 포함한다.
일반적으로, 집적회로는 단일 모노리스 칩 포함 액티브 및 패시브 회로 요소(circuit element)에 포함되어 있는 전기적 회로를 말한다. 집적회로는 확산(diffusing), 디포지팅, 기판상에서 미리-선택된 패턴으로 다양한 재료의 연속적인 층(successive layer)의 부분 제거 및 제거로 제작된다. 상기 재료는 반도체 재료, 예컨대 실리콘, 전도성 재료, 예컨대 금속 및 저 유전체 재료, 예컨대 실리콘 디옥사이드를 포함할 수 있다. 특히, 집적회로 칩에 포함되어 있는 박막 재료는 대부분의 모든 전자 회로 요소, 예컨대 레지스터, 캐패시터, 다이오드 및 트랜지스터 형성에 사용된다.
집적 회로는 이의 작은 크기, 낮은 전력 소비 및 높은 신뢰도(reliability, 확실성)로 인하여 디지털 컴퓨터와 같은 전기 디바이스에 다량 사용된다. 집적 회로의 복잡성은 단순한 로직 게이트(logic gates) 및 메모리 유니트로 부터 완전한 비디오, 오디오 및 프린트 데이타 프로세싱을 가능하게 하는 큰 에레이까지 포함한다. 그러나, 현재는, 더 적은 에너지를 필요로하며, 더 좁은 공간에서 더 많은 임무를 행할 수 있는 집적 회로 칩이 요구된다.
상기한 바와 같이, 집적 회로 칩은 기판상에 다른 재료(물질)로된 층을 연속적으로 디포지팅 및 패터닝하여 제조된다. 다른 기판 재료가 또한 사용될 수도 있으나, 전형적으로, 상기 기판은 실리콘의 얇은 슬라이스 혹은 웨이퍼로 제조된다. 그 후, 상기 집적 회로의 액티브(active) 및 패시브 구성요소(passive components)가 기판의 상부에 실장된다. 집적 회로의 구성요소는 낮은 및 높은 유전체 절연 재료와 통합된 금속 및 반도체 물질과 같은 다른 전도성 물질의 층을 포함할 수 있다. 집적 회로 칩을 향상시키기 위한 시도에서, 상기 제작된 피쳐로 형성되는 디바이스의 성능을 개선시키고, 기판상에 형성된 피쳐(features)의 크기를 감소시키는 것이 관심의 대상이 되어왔다.
예를들어, 과거에, 이 기술분야의 기술자는 가스를 프로세스 챔버에 공급하고 웨이퍼와 접촉되도록 하는 방식을 조절하거나 혹은 가스가 상기 챔버에서 배출되는 방식을 조절하여 박막 공정(thin-film processes)을 향상시키는 시도가 행하여져 왔다. 이 기술분야의 기술자는 온도 및 압력을 주위깊게 조절하기 위해 프로세스 챔버내에 다양한 콘트롤(controls)을 포함시키 것이 시도되어 왔다. 본 개시사항은 집적 회로 칩 및 다른 유사한 디바이스를 제작하는 시스템 및 공정을 추가적으로 개선하는 것이다.
집적 회로 칩의 제작 뿐만 아니라, 상세하게 후술하는 바와 같이, 본 개시사항의 시스템 및 공정(방법)은 또한, 다양한 다른 제품 및 디바이스의 제조에 또한 적합할 수 있다. 예를들어, 본 개시사항에서 가르치고 있는 사항은 어떠한 적합한 기판(substrate)의 처리에 사용될 수 있다. 본 개시사항에 따라 제조될 수 있는 다른 제품으로는 예를들어, 태양전지, 패널 디스플레이, 센서, MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems), 나노구조 표면(nanostructrued surfaces) 및 어떠한 다른 적합한 전자 구성요소를 포함한다.
일반적으로, 본 개시사항은 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 개선된 공정 시스템에 관한 것이다. 예를들어, 본 개시사항의 시스템은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 원자층 증착 혹은 고밀도 플라즈마 화학증착(plasma enhanced chemical vapor depositon)을 포함하는 화학증착; 플라즈마 에칭 공정을 포함하는 에칭공정; 및 표면 컨디셔닝 및 클리닝을 포함하는 기판상의 많은 다른 오퍼레이션을 행하는데 사용될 수 있다. 상기 시스템은 일반적으로 프로세스 챔버를 포함하며, 프로세스 챔버는 프로세스 챔버에 연결되어 있는 프리-이그조스트(pre-exhaust)의 컨덕턴스(conductance)를 빨리 다르게 할 수 있는 컨덕턴스 밸브를 포함한다. 보다 특히, 상기 컨덕턴스 밸브는 가스 운반 속도, 가스종(gas species)의 농도 및 다른 프로세스 변수에 영향을 미치도록 챔버내에 압력을 매우 빨리 달라지게 할 수 있는 능력을 제공한다. 또한, 상기 프로세스 챔버의 프리-이그조스트와 연통하는 상기 컨덕턴스 밸브는 화학종(chemical species)이 챔버내로 펄스(pulse)되는 공정에 사용하기에 특히 매우 적합하다.
예를들어, 일 구현에서, 본 개시사항은 기판을 프로세싱하는 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 유지(hold)하도록 구성된 기판 홀더(substrate holder)를 포함하는 프로세스 챔버를 포함한다. 프로세스 챔버는 프로세스 챔버를 통한 가스, 증기 등의 순환을 개선하는 유입구 및 배출구를 규정하는 프로세싱 영역을 포함할 수 있다. 임의로, 프로세스 챔버는 프로세싱됨에 따라 기판의 온도를 조절하도록 열 제어 장치(thermal control device)와 연통될 수 있다. 상기 열 제어 장치는 예를들어, 가열된 기판 받침부, 다수의 가열 램프 혹은 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시사항에 의하면, 상기 시스템은 상기 프로세싱 영역의 배출구와 연통하는 컨덕턴스 밸브를 추가로 포함한다. 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 프로세싱 영역의 압력을 제어하도록 진동하는 컨덕턴스-제한 구성요소(conductance-limiting element)를 포함한다.
상기 컨덕턴스 밸브는 어떠한 적합한 밸브 디바이스를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 예를들어, 상기 컨덕턴스 밸브는 보이스 코일 엑츄에이터(voice coil actuator) 및 상기 보이스 코일 엑츄에이터가 상기 프로세스 챔버의 주위로 부터 격리(isolate)되어 작동하도록 하는 가요성 벨로스(flexible bellows)와 작동적으로(operative) 관련되는 상기한 컨덕턴스-제한 구성요소를 포함한다. 예를들어, 상기 보이스 코일 엑츄에이터는 교대로 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 진동(oscillation)을 제어하도록 작동하는 에어 베어링(an air bearing)과 연통하도록 위치될 수 있다.
일 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 프로세싱 영역의 배출구에 위치될 수 있다. 특히, 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 배출구를 향하여 그리고 상기 배출구로 부터 멀어지도록 진동(oscillate)될 수 있다. 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소가 닫힌 위치(closed position)인 경우에 상기 배출구가 닫히도록 프로세싱 영역의 배출구와 함께 밀봉 배치(sealing arrangement)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 배출구와 비-밀봉 체결(non-sealing engagement)을 형성할 수 있다. 상기 구현에서, 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소가 닫힌 위치에 있는 경우에도, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 표면과 상기 배출구 사이에 갭(gap)을 형성한다. 예를들어, 상기 갭은 약 100 미크론 미만, 예컨대 30 미크론 미만, 예컨대, 약 10 미크론 미만일 수 있다.
본 개시사항에 의하면, 프로세스 챔버의 상기 프로세싱 영역은 비교적 작은 체적을 가질 수 있다. 300mm 직경 웨이퍼와 같은 기판에 대한 경우에, 상기 프로세싱 영역은 약 2 리터 미만, 예컨대 약 1 리터 미만, 예컨대 약 0.6 리터 미만의 체적으로 가질수 있다. 일 구현에서, 예를들어, 상기 프로세싱 영역의 체적은 약 0.3 리터 내지 약 0.6 리터일 수 있다. 큰 기판에 대하여, 상기 체적은 기판 면적에 비례하여 증가될 필요가 있다.
상기 프로세싱 영역은 기판 스테이징 부분(substrate staging area)을 포함할 수 있다. 상기 기판 스테이징 부분은 상기 기판을 유지(holding)하기 위한 기판 받침부(substrate pedestal)를 포함할 수 있다. 상기 프로세싱 영역의 배출구는 기판 스테이징 부분의 주위(periphery)에 위치될 수 있거나 혹은 기판 스테이징 부분에서 멀리(remote) 위치될 수 있다. 상기 기판 스테이징 부분에서 멀리 위치하는 경우에, 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역은 상기 기판 스테이징 부분으로 부터 상기 배출구로 직선 경로(linear pathway)를 규정한다. 예를들어, 상기 프로세싱 영역은 상기 기판 스테이징 부분으로 부터 상기 배출구로 슬릿-같은 경로(slit-like pathway)를 포함할 수 있다. 예를들어, 상기 슬릿은 고리-같은 형태(ring-like shape)일 수 있으며 상기 기판 스테이징 부분으로 부터 하방으로 신장될 수 있다. 또한, 상기 프로세싱 영역은 상기 프로세싱 영역으로 부터 수평으로 신장하는 슬릿-같은 경로 혹은 채널-같은 경로(channel-like pathway)를 포함할 수 있다. 예를들어, 상기 프로세싱 영역은 기판 받침부 상에 포함되어 있는 기판과 일반적으로 평행한 방향으로 신장될 수 있다. 실질적으로 직선 경로를 가짐으로서, 상기 프로세싱 영역를 통하여 흐르는 유체(fluid)가 요동을 치거나 혹은 다른 파열(disruptive)이 덜하게 된다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역은 상기 챔버를 통과하는 유체 흐름이 층류(laminar)가 되도록 디자인 될 수 있다.
상기 프로세싱 영역을 통과하는 가스 혹은 증기의 흐름이 용이하게 되도록, 일 구현에서, 상기 시스템은 유체를 상기 챔버로 부터 이그조스트 채널로 펌프하는 펌핑 디바이스를 포함할 수 있다. 프로세스 챔버는 어떠한 적합한 압력에서 작동하도록 구성될 수 있다. 예를들어, 프로세스 챔버는 대기압(약 760 Torr) 보다 낮은 어떠한 압력에서 작동하도록 구성될 수 있다. 예를들어, 프로세스 챔버는 약 600 Torr 내지 약 0 Torr 사이의 어떠한 압력에서 작동할 수 있다. 일 구현에서, 프로세스 챔버는 대기압보다 낮은 압력(sub-atmospheric pressures), 예컨대 약 20 Torr 내지 약 2 Torr에서 작동하도록 구성될 수 있다.
상기한 시스템의 한가지 중요한 잇점은 프로세스 챔버의 상기 프로세싱 영역내에서 압력을 빨리 조절할 수 있는 성능이다. 예를들어, 상기한 바와 같이 컨덕턴드 밸브를 포함하므로써, 화학종이 공정 영역에 포함되어 있는 기판과 상호작용하도록 프로세싱 영역내에 흐르면서, 상기 시스템은 상기 프로세싱 영역내의 압력을 빨리 달라지게하여 프로세스가 행하여질 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 위치를 변화시키므로써 상기 프로세싱 영역을 통과하는 화학종(chemical species)의 컨덕턴스가 달라지게 하여 상기 프로세스가 행하여질 수 있다. 상기 프로세싱 영역은 고압과 저압이 교대로 될 수 있다. 상기 고압은 상기 저압보다 적어도 약 0.5 Torr 더 클 수 있다. 즉, 상기 고압은 상기 저압 보다 10 배 더 클 수 있거나 혹은 상기 저압보다 수백배 더 클 수 있다. 본 개시사항에 따르면, 상기 저압으로 부터 상기 고압으로 그리고 상기 고압으로 부터 상기 저압으로의 상기 챔버 압력의 변화(transition)는 매우 빨리 행해질 수 있다. 예를들어, 2가지 변화는 때때로 약 500 ms 미만, 예컨대 350 ms 미만, 예컨대 250 ms 미만, 예컨대 100 ms 미만에 연속적으로 일어날 수 있다.
보다 특히, 상기 낮은 압력으로 부터 높은 압력으로의 챔버 압력의 변화는 약 500 ms 미만, 예컨대 약 100 ms 미만일 수 있다. 마찬가지로 높은 압력으로 부터 낮은 압력으로의 챔버 압력의 변화는 약 250 ms 미만, 예컨대 약 50 ms 미만일 수 있다.
공정 도중에, 상기 프로세싱 영역은 어떠한 원하는 시간동안 저압 및/또는 고압으로 유지될 수 있다. 예를들어, 상기 프로세싱 영역은 약 100 ms 내지 약 2초, 예컨대, 약 500 ms 내지 약 1 초, 예컨대 약 20 ms 내지 약 200 ms의 시간동안 상기 고압 및/또는 저압으로 유지될 수 있다. 그러나, 상기 프로세싱 영역이 고압 및/또는 저압으로 유지되는 시간은 행해지는 특정한 프로세스를 포함하는 다양한 변수에 의존한다.
상기 프로세싱 영역이 고압으로 유지되는 기간의 시간, 고압에서 저압으로 변하는 시간, 상기 프로세싱 영역이 저압으로 유지되는 기간의 시간 및 저압에서 고압으로 변하는 시간이 1 압력 사이클을 구성한다. 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역은 상기 화학종이 상기 프로세싱 영역내로 유입되는 동안 다수의 압력 사이클이 행하여질 수 있다. 다른 구현에서, 다른 화학종(chemical species) 혹은 단일한 화학종의 다른 농도가 다수의 압력 사이클 동안 상기 프로세싱 영역에 도입될 수 있다. 상기 화학종은 어떠한 적합한 유속으로 상기 프로세싱 영역내로 흘러들어갈 수 있다. 예시적으로, 상기 유속(flow rate)은 약 20 seem 내지 약 2000 seem일 수 있다.
상기한 프로세스에서 본 개시사항의 상기 컨덕턴스 밸브를 사용하므로써 다양한 장점 및 잇점이 제공된다. 예를들어, 적합한 크기의 배출 시스템(evacuation system)과 함께 상기 컨덕턴스 밸브를 사용하므로써 대기압 보다 낮은 압력의 프로세스 시스템에서 종래는 달성되지 않았던 매우 빠른 압력 사이클 횟수가 가능하다. 압력 사이클 주파수(frequencies)는 예를들어, 약 0.05 Hz 내지 약 50 Hz, 예컨대 약 2 Hz 보다 크거나, 예컨대 약 5 Hz 보다 크거나, 예컨대 약 10 Hz 보다 크거나, 예컨대 약 20 Hz 보다 클 수 있다.
더욱이, 압력 강하(pressure drops)는 매우 빨리 일어날 수 있다. 상기 프로세싱 영역내의 압력은 예를들어, 약 500 ms 미만, 예컨대 약 250 m 미만의 시간내에 약 200 Torr로 감소될 수 있다.
또 다른 구현에서, 본 개시사항은 상기한 바와 같이 가변 컨덕턴스 밸브(variable conductance valve)를 조정(calibrating)하는 방법에 관한 것이다. 상기 가변 컨덕턴스 밸브는 예를들어, 적어도 하나의 액츄에이터와 작동적으로 연관된 진동 컨덕턴스-제한 구성요소(oscillating conductance-limiting element) 혹은 회전 컨덕턴스-제한 구성요소(rotating conductance-limiting element)를 포함할 수 있다. 상기 가변 컨덕턴스 밸브는 구동 전류(drive current) 및 엔코더 위치(encoder position)를 모니터링 하면서 액츄에이터를 정지 위치(stop position)로 구동하여 조정할 수 있다. 구동 전류 대 위치 곡선의 기울기가 예정된 값과 일치하는 경우에, 상기 엔코더는 기록되고 상기 컨덕턴스 밸브의 제로 위치를 재설정하도록 사용된다. 일 구현에서, 상기 컨덕턴스 밸브는 하나 이상의 액츄에이터, 예컨대 3개의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 구현에서, 각각의 액츄에이터는 상기한 조정(calibration)이 독립적으로 행하여질 수 있다. 이하, 본 개시사항의 다른 특징 및 측면에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 최상의 구현에를 포함하여 본 발명의 전부 및 실시가능한 개시사항에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 이하의 상세한 설명에서 기술한다.
도 1은 본 개시사항에 따라서 제조된 일 구현에 의한 프로세스 시스템의 횡단면도이며;
도 2는 특히 일 구현에 의한 프리-이그조스트 영역(pre- exhaust region)을 나타내는 도 1에 도시한 프로세스 챔버의 컷-어웨이 부분의 횡단면도이며;
도 3은 도 1에 도시된 프로세스 챔버내에 사용될 수 있는 일 구현에 의한 컨덕턴드 밸브의 고립 투시도이며;
도 4는 본 개시사항에 의한 컨덕턴스 밸브의 제조에 사용될 수 있는 일 구현에 의한 보이스 코일 액츄에이터의 컷-어웨이 부분의 투시도이며;
도 5 내지 9는 본 개시사항에 따라 제조된 프로세스 챔버의 특성에 대한 디자인 시뮬레이션 혹은 시험 측정값의 그래프를 나타내며;
도 10은 본 개시사항에 의한 프로세스 챔버내로 유체를 공급하는 일 구현에 의한 다이아그램의 개략도이며;
도 11은 두 반응 가스 혼합물, 가스 A 및 가스 B를 사용하여 프로세스 사이클을 단계별로 행하는 본 개시사항의 개념을 채용한 웨이퍼 프로세스 모듈의 개략도이다. 상기 프로세스 모듈은 가스 A의 가스 분배(distribution)에 샤워 헤드(shower head)를 그리고 가스 B에 대하여는 직접 챔버 주입(direct chamber injection)이 사용된다. 상기 다이아그램은 또한, 프로세스 챔버내의 가스 교환속도(gas excahange rate)를 향상시키기 위해 밸브를 패스하는 샤워헤드를 나타낸다.
도 12는 도 11의 웨이퍼 프로세스 모듈의 시뮬레이션 결과를 나타내며, 여기서 프로세스 챔버 압력 및 샤워헤드 압력은 상부 플롯(plot)에 나타내었으며, 상응하는 밸브 타이밍 순서배열(valve timing sequence)은 하부 플롯에 나타내었다. 상기 시뮬레이션에 사용된 값은 상부 챔버를 통상의 가스 샤워헤드(showerhead)로 대체한 것을 제외하고는 도 1에 나타낸 모델에 기초한 것이다.
본 명세서 및 도면에서 참고 번호의 반복 사용은 본 발명의 동일한 혹은 유사항 특징 혹은 구성요소를 나타내기 위한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 개시사항은 단지 예시적인 구현을 기술한 것으며, 본 발명의 더 넓은 측면을 제한하는 것이 아닌 것으로 이 기술분야의 기술자에게 이해되어야 하며, 본 발명의 더 넓은 측면은 예시적인 구조(construction)에 구현된다.
일반적으로, 본 개시사항은 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 프로세싱 영역내에 기판을 유지하도록 구성되는 프로세스 챔버 및 상기 프로세싱 영역 내부의 압력이 필요에 따라 빨리 달라지게 할 수 있도록 하는 컨덕턴드 밸브를 포함한다.
과거에, 이 기술분야의 일부 기술자는 반도체 웨이퍼 프로세싱 도중에 프로세싱 챔버내의 압력 변동(variations)이 방지되어야 하는 것으로 제안하였다. 따라서, 과거에는 프로세스 제어를 향상시키고 웨이퍼 표면상으로의 원하지 않는 입자의 운반이 감소되도록 웨이퍼 프로세싱 도중에 프로세싱 챔버내의 압력을 일정하게 유지하도록 제안되었었다. 예를들어, Liu의 PCT 공개 WO 2004/083485는 반응기 챔버가 명목상 일정한 압력으로 유지되는 원자층 증착 시스템 및 프로세스를 개시하고 있다.
그러나, 본 발명자들은 프로세싱 도중에 프로세싱 챔버의 압력을 제어된 방식으로 빨리 달라지게 할 수 있으면 다양한 잇점 및 장점이 얻어질 수 있음을 발견하였다. 예를들어, 본 개시사항에 따라 제조된 프로세스 챔버는 프로세스 챔버의 상기 프로세싱 영역에 잘-조절된 빠른 압력 변화를 제공하는 컨덕턴스 밸브와 연통하여 위치될 수 있다. 나아가, 상기 컨덕턴스 밸브의 사용 뿐만 아니라, 일 구현에서, 본 개시사항에 의해 제조된 프로세스 챔버는 상기 프로세싱 영역과 상기 컨덕턴스 밸브 사이에서 프리-이그조스트(pre-exhaust)가 최소 체적을 갖도록 구성될 수 있다. 프리-이그조스트 영역이 최소 체적을 갖는 것과 함꼐 상기 프로세싱 영역에서 압력이 빨리 변할수 있도록 하므로써 원하지 않는 입자의 재순환이 방지됨을 발견하였다. 즉, 보다 상세하게 후술되는 압력 변동이 기판상에 형성되는 구조물(structures)의 특성 및/또는 기판 표면의 상태를 향상시킬 수 있다.
과거에 이 기술분야의 기술자는 반도체 기판 프로세스 챔버를 통과하는 이그조스트(exahust)의 흐름을 조절하려고 하였다. 예를들어, 본 명세서에 참고로 포함된 Tepman의 미국 특허 제 6,777,352는 가변 플로우 증착 장치(variable flow deposition apparatus)를 개시하고 있다. 그러나, 본 개시사항의 시스템은 서브-대기압(sub-atmospheric, 대기압 보다 낮은 압력)에서의 기판 프로세싱에 대한 비교적 높은 횡단면적을 갖는 이그조스트 스트림을 조절하는 어떠한 종래의 밸브 보다빠르게 컨덕턴스 밸브의 상태를 완전히 열린, 최대 컨덕턴스에서 완전히 혹은 거의 완전히 닫힌, 최소 컨덕턴스로 혹은 완전히 닫힌 상태에서 완전히 열린 상태로 변화시키도록 특히 디자인되고 최소화된 크기의 프로세스 영역에 작동하며 따라서, 프로세스 영역내의 프로세스 압력을 과거의 방식보다 훨씬 더 빨른 방식으로 조절할 수 있는 컨덕턴스 밸브를 포함한다. 예를들어, 본 개시사항의 시스템은 200,000,000 사이클 후에 추천되는 서비스로 10 ms 미만 동안 컨덕턴스-제한 구성요소의 고정된 세팅 사이를, 예컨대 완전히 열린 혹은 완전히 단힌 고정된 세팅 사이를 움직이도록 디자인될 수 있는 컨덕턴스 밸브를 포함한다. 상기 수준의 성능은 상업적으로 이용가능한 밸브에 의해 현재 충족되지 않는 독특한 능력(capability)을 제공한다. 보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 본 개시사항의 시스템 및 공정은또한 다양한 다른 잇점 및 장점을 제공한다.
도 1 내지 4를 참고하여, 본 개시사항에 의해 일반적으로 제조되는 일 구현에 의한 프로세싱 시스템 10을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 프로세싱 시스템 10은 다양한 프로세스를 행하도록 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼를 수신하도록 구성되는 프로세싱 영역 13을 규정하는 프로세싱 챔버 12를 포함한다. 상기 프로세싱 영역 13은 예를들어, 기판을 상기 프로세싱 영역내에 유지하도록 디자인된 기판 받침부 14를 포함한다.
상기 프로세스 챔버 12는 상기 챔버 내에서 행하여지는 프로세스 및 특정한 어플리케이션에 따라 다양한 재료로 제조될 수 있다. 예를들어, 상기 챔버는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 알루미늄 혹은 스테인레스 스틸 및 알루미늄 산화물 혹은 알루미늄 질화물을 포함하는 금속, 세라믹 혹은 이들 모두의 혼합물로 제조될 수 있다. 상기 프로세싱 시스템 10은 예를들어, 프로세스 챔버가 열 전도성 재료, 예컨대 알루미늄으로 제조된 내부벽(interior walls)을 포함하는 "콜드 월(cold wall)" 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세싱 시스템은 전도성 재료, 예컨대 알루미늄 혹은 비-전도성 재료, 예컨대 석영으로 제조된 내부벽을 포함하는 "핫 월(hot wall)" 프로세스 챔버를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세싱 영역의 내부벽(interior walls)은 프로세스 챔버에서 행하여지는 프로세스에 대하여 비-반응성인 다양한 코팅제, 예컨대 이트리아, 알루미늄 질화물, 혹은 알루미늄 산화물로 코팅될 수 있다.
보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 상기 프로세싱 시스템 10은 많은 다른 공정을 행하도록 디자인될 수 있다. 일부 공정에서, 상기 프로세싱 챔버 12내에 포함되어 있는 기판은 가열될 수 있다. 따라서, 임의적이지만, 일부 구현에서, 상기 프로세싱 시스템 10은 기판 받침부 위에 포함되어 있는 기판의 온도를 조절하기 위해 상기 프로세싱 챔버 12와 연통하는 디바이스를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구현에서, 예를들어, 상기 프로세싱 시스템 10은 상기 프로세싱 영역내에 포함되어 있는 기판 보다 아래에 위치되는 가열된 기판 받침부 14를 포함한다. 상기 가열된 기판 받침부 14는 다른 기술을 사용하여 상기 프로세싱 영역 내에서 기판을 가열할 수 있다. 상기 기판 받침부는 기판을 가열하기 위해, 예를들어, 가열 구성요소(heating element), 예컨대 전기 저항 히터(electrical resistance heater) 혹은 인덕션 히터(induction heater)를 포함할 수 있다.
가열된 서셉터(susceptor) 14 대신에 혹은 가열된 서셉터(susceptor) 14 뿐만 아니라, 상기 프로세싱 시스템 10은 다양한 다른 가열 디바이스를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를들어, 다른 구현에서, 상기 가열 디바이스는 다수의 램프, 예컨대, 텅스텐-할로겐 램프, 아크 램프, 레이져, 혹은 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 상기 램프는 예를들어, 상기 기판 보다 위해 위치될 수 있거나, 상기 기판보다 아래에 위치될 수 있거나 혹은 상기 기판 보다 위에 그리고 아래에 위치될 수 있다. 나아가, 필요에 따라, 상기 램프는 상기 램프에 의해 방출되는 열 에너지가 상기 기판의 특정한 위치로 향하도록 반사장치(reflector) 혹은 반사장치 세트로 둘러싸일 수 있다. 상기 프로세싱 시스템 10에 포함되는 경우에, 램프는 매우 높은 가열속도(heating rates)를 제공할 수 있다. 램프의 사용은, 예를들어, 즉각적인 에너지, 전형적으로 매우 짧은 그리고 잘-조절된 착수 기간(start-up period)을 필요로 하는 즉각적인 에너지를 제공하는 빠른 열 프로세싱 시스템을 형성할 수 있다. 램프로 부터의 에너지의 흐름은 또한, 어떠한 시점에 갑자기 중단될 수 있다. 일 구현에서, 열 램프는 온도 조절된 기판 받침부 14와 함께 사용될 수 있다. 상기 온도 조절된 받침부 14는 예를들어, 상기 기판 표면 전체에 걸쳐서 상기 기판을 온도를 조절하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 램프는 프로세스 챔버내에서 공정이 행하여지는 동안에, 상기 기판의 특정한 위치를 가열하거나 혹은 상기 기판을 전체적으로 특정한 시간 혹은 시간에 걸쳐서 빨리 가열하도록 사용될 수 있다.
기판의 온도가 프로세스 챔버내에서 조절되는 경우에, 일부 구현에서, 상기 기판의 온도를 모니터하는 것이 바람직할 수 있다. 이 점에서, 상기 프로세싱 시스템 10은 하나 이상의 온도 센싱 디바이스를 포함할 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 시스템 10은 하나 이상의 복사 센싱 디바이스(radiation sensing devices)를 포함할 수 있다. 복사 센싱 디바이스는 특정 파장에서 상기 기판에 의해 방출되는 복사선의 양을 감지한다. 그 후, 상기 정보는 상기 기판과의 접촉없이 상기 가판의 온도를 측정하는데 사용될 수 있다. 일 구현에서, 예를들어, 상기 복사 센싱 디바이스는 고온계(pyrometer)를 포함할 수 있다. 고온계는 예를들어, 상기 기판에서 방출되는 복사선을 수신하도록 구성되는 광 파이프(light pipe)일 수 있다. 상기 광 파이프는 예를들어, 광 검출기(light detector)와 연통하는 광 섬유(optical fiber)를 포함할 수 있다. 상기 광 검출기는 상기 기판 온도의 측정에 이용할 수 있는 전압 신호를 발생할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 프로세싱 시스템 10은 필요에 따라, 하나 이상의 온도 센싱 디바이스를 포함할 수 있다. 상기 기판의 온도는 예를들어, 상기 기판상의 다른 지점에서 모니터 될 수 있다. 상기 기판의 다른 지점에서의 온도를 앎으로써 이를 특정한 시간 체제에 따라서, 상기 기판을 조심스럽게 가열하기 위해 상기 기판에 대하여 적용되는 열량의 조절에 사용할 수 있다.
예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 시스템 10은 제어기(controller), 예컨대 마이크로프로세서(microprocessor) 혹은 프로그램가능한 연산장치(programmable logic unit)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제어기는 하나 이상의 온도 센싱 디바이스와 연통하도록 그리고 상기 가열 디바이스, 예컨대 상기 온도 조절된 받침부 14와 연통하도록 놓여질 수 있다. 상기 제어기는 상기 온도 센싱 디바이스로 부터 정보를 받을 수 있으며, 결과적으로 상기 기판을 가열하기 위해 가열 디바이스로 부터 방출되는 열량을 조절할 수 있다. 상기 제어기는 예를들어, 상기 가열 디바이스를 개방 루프 방식(open loop fashion) 혹은 폐쇄 루프 방식으로 조절할 수 있다.
일 구현에서, 상기 제어기는 또한, 상기 시스템내의 다른 구성요소를 자동적으로 제어할 수 있다. 예를들어, 상기 제어기는 또한, 가스 및 증기와 같은 상기 챔버 12로 유입되는 유체의 유속 조절에 사용될 수 있다. 더욱이, 일 구현에서, 상기 프로세싱 챔버내에 포함되어 있는 상기 기판 받침부는 프로세싱 도중에 상기 기판을 회전하도록 구성될 수 있다. 상기 기판의 회전은 온도의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있으며 상기 기판과 상기 프로세싱 영역을 통하여 순환되는 어떠한 유체사이의 개선된 접촉을 향상시킬 수 있으며 그 결과 공정 균일성이 더욱 향상된다. 상기 제어기는, 일 구현에서, 상기 챔버 내에서 회전되는 상기 기판의 속도를 조절하는데 사용될 수 있다.
본 개시사항에 의하면, 상기 프로세싱 영역 13은 유입구 16 및 배출구 18을 추가로 포함한다. 상기 유입구 16 및 상기 배출구 18는 상기 프로세싱 영역을 통해 하나 이상의 유체가 순환되도록 한다. 예를들어, 전구물질 유체(precursor fluid), 예컨대 가스, 가스 혼합물, 액체 증기, 혹은 액체 증기 및/또는 가스의 혼합물은 상기 챔버내에 포함되어 있는 기판의 표면과 상호작용하도록 상기 프로세싱 영역 13 내로 도입될 수 있다. 예를들어, 어떠한 적합한 화학종이 상기 기판 표면상에 필름 혹은 코팅을 형성하도록 상기 유입구 16을 통해 상기 프로세싱 영역 13내로 도입될 수 있다.
상기 유입구 16은 상기 챔버내로 유체를 전달할 수 있는 어떠한 구조로 이루어질 수 있다. 도 1에 나타낸 바와같이, 예를들어, 상기 유입구 16은 단순하게 원뿔 형태의 통로(passgeway)로 이루어질 수 있다. 다른 구현에서, 상기 유입구 16은샤워 헤드-같은 인젝터(shower head-like injector)를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 상기 유입구 16 및 배출구 18는 상기 기판의 표면에 대한 횡류(cross-floww) 형성과 관련하여 동일한 수평면을 지향하도록 배열될 수 있다. 상세하게 후술하는 바와 같이, 상기 유입구 16은 또한, 화학종을 상기 프로세싱 영역내로 펄싱(pulsing)할 수 있는 어떠한 적합한 유체 전달 디바이스(fluid delivery device)와 연통될 수 있다.
또 다른 구현에서, 상기 유입구 16은 상기 챔버내에 이온을 발생 및 제공하기 위해 플라즈마 공급원, 예컨대 유도결합플라즈마 공급원(inductively coupled plasma source)과 연통될 수 있다. 플라스마 공급원은 예를들어, 고밀도 플라즈마 증착(plasma-enhanced deposition) 도중에 혹은 다양한 에칭 프로세스 도중에 혹은 표면 컨디셔닝 도중에 혹은 표면 세척 프로세스 도중에 유입구 16과 함께 사용될 수 있다.
유체(fluids), 예컨대 가스 및 증기가 상기 프로세싱 영역 13을 통해 공급됨에 따라, 상기 유체는 챔버 12에서 배출되기 전에, 상기 기판, 그리고 특히, 상기 기판의 상부 표면과 접촉된다. 상기 유체는 유체 관리 영역(flow management region) 25를 통해 상기 프로세싱 영역으로 부터 배출된다. 도 1 및 2에 도시된 구현에 나타낸 바와 같이, 본 구현에서, 상기 유체 관리 영역 25는 고리-같은 형태를 가지며, 따라서, 유체가 일단 상기 기판과 접촉되면, 상기 유체는 상기 프로세싱 영역 13에서 어떠한 적합한 방향으로 배출될 수 있다. 그러나, 상기 유체 관리 영역 25는 어떠한 적한한 형태일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 상기 유체 관리 영역은 원하는 압력이 되도록 가스가 상기 프로세싱 영역에서 방출되는데 소요되는 시간이 실질적으로 길어지지 않도록, 최소한의 체적을 갖도록 그리고 가스 재순환이 최소화되도록 디자인된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 유체 관리 영역 25는 배출구 18에서 끝난다.
그 후, 상기 유체는 상기 배출구 18로 부터 상기 챔버 24의 하부(a lower part) 내로 그리고 이그조스트 채널 22 내로 공급된다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 구현에서, 상기 프로세싱 영역 13은 기판 스테이징 부분 20을 포함하며, 이는 영역 17내로 공급되며, 영역 17에서 유체의 방향이 바뀌고 상기 유체 관리 영역 25내로 공급된다. 상기 유체 관리 영역 25는 상기 기판 스테이징 부분 20에서 기판 받침부를 둘러싸며 기판 받침부 14의 벽과 프로세스 챔버의 측벽 11 사이에 형성된다. 상기 이그조스트 채널 22는 상기 프로세싱 영역 13으로 부터 상기 유체 관리 영역 25를 통해 가스 및/또는 증기를 펌핑하도록 구성되는 펌핑 디바이스와 연통되도록 놓여질 수 있다. 상기 펌핑 디바이스는, 예를들어, 상기 시스템을 통해 유체의 흐름을 돕도록 사용될 뿐만 아니라 상기 프로세싱 영역 13내의 압력을 낮추도록 또한, 사용될 수 있다. 예를들어, 많은 적용처에서, 공정은 상기 프로세싱 영역 13에서 매우 낮은 압력, 예컨대 약 10 Torr 미만으로 행해질 수 있다. 그러나, 본 개시사항의 프로세스 챔버는 또한, 대기압 혹은 대기압 내지 거의 진공인 상태 사이의 어떠한 압력에서도 또한 행하여 질 수 있다. 예를들어, 프로세스 챔버는 약 760 Torr 내지 약 2 Torr 이하의 압력에서 작동될 수 있다. 대기압 보다 낮은 압력에서 작동(operating)되는 경우에, 상기 프로세싱 영역 약 600 Torr 내지 거의 제로(zero) Torr의 압력일 수 있다.
도 1에 나타낸 바과 같이 그리고 본 개시사항에 의하면, 상기 배출구 18에 위치된 것은 컨덕턴드 밸브 28이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 컨덕턴스 밸브 28은 하나 이상의 보이스 코일 액츄에이터 30을 포함하며, 이는 에어 베어링(air bearing) 34를 경유하여 컨덕턴스-제한 구성요소 32와 작동적으로 관련(연계)된다. 특히, 상기 보이스 코일 액츄에이터 30는 링킹 암(linking arm) 36에 의해 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32에 연결된다. 도시된 바와 같이, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 편편하고 수평이지만, 다른 구현에서, 이는 닫힌 위치인 경우에 컨덕턴스가 최소화되도록 상기 유체 관리 영역 25와 협동하도록 다른 형태 혹은 오리엔테이션(orientation)일 수 있다. 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소가 닫힌 위치인 경우에, 가스 컨덕턴스가 최소화되도록 컨덕턴스 경로(path)와 함께 배출구를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 유체 관리 영역 25는 고리-같은 형태(ring-like shape)를 갖는다. 임의적이지만, 상기 배출구 18 바깥쪽으로 향하여 폭이 넓어질 수 있으며(나팔 모양으로) 원뿔 형태(conical shape)를 갖는다.
상기 프로세싱 영역 13내의 압력을 조절하기 위해, 상기 컨덕턴스 밸브 28의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 배출구 18의 맞은편에 위치된다. 프로세싱 도중에, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 38은 상기 배출구와 체결(engagement)되도록 그리고 체결이 해제되도록 움직일 수 있다. 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 보이스 코일 액츄에이터 30에 의해 상기 배출구 18과 체결되도록 그리고 체결이 해제되도록 진동 혹은 회전될 수 있다. 상기 방식에서, 상기 프로세싱 영역 13내의 압력은 상기 컨덕턴스-제한 구성요소를 상기 배출구에 가까이 혹은 상기 배출구로 부터 멀어지게 이동시키므로써 고압과 저압 사이에서 빨리 조절되도록 할 수 있다.
일 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32가 닫힌 위치인 경우에, 상기 유체 관리 영역 25의 상기 배출구 18에 대한 밀봉(seal)을 형성할 수 있다. 필요에 따라, 밀봉, 예컨대 O-링(ring)은 적합한 밀봉의 형성이 확실시 되도록 상기 배출구 8의 주위에 위치될 수 있다.
또한, 상기 컨덕턴스 밸브 28의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 배출구 18와 함께 비-밀봉 체결을 형성할 수 있다. 본 구현에서, 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 여전히 움직일 수 있다. 그러나, 닫힌 위치에서, 매우 작은 갭이 상기 배출구 18과 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32의 상부 표면 사이에 여전히 존재할 수 있다. 특정한 잇점으로, 본 발명자들은 상기 보이스 코일 액츄에이터 30이 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32의 위치를 정확하게 조절하는데 매우 잘 적용됨을 발견하였다. 따라서, 상기 보이스 코일 액츄에이터 30은 상기 프로세싱 영역 13의 미크론의 상기 배출구 18 내에 반복되는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 상부 표면을 위치시킬 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 닫힌 위치인 경우에, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32와 상기 프리-이그조스트 영역 18 사이에 형성된 갭은 약 100 미크론 미만, 예컨대 약 30 미크론 내지 약 10 미크론일 수 있다.
다른 한편으로, 열린 위치인 경우에, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 유체 관리 영역 25과 함께 약 0.5 mm 보다 큰, 예컨대 약 1 mm 보다 큰, 예컨대 약 2 mm 보다 큰 갭을 형성할 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32와 상기 배출구 18 사이에 형성된 갭은 열린 위치인 경우에, 약 1 mm 내지 약 5 mm일 수 있다.
상기한 바와 같이, 닫힌 위치에서 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32의 플레이스먼트(placement)로 달성되는 높은 공차(tolerances)는 상기 보이스 코일 액츄에이터 30로 조절된다. 보이스 코일 액츄에이터는 단일 코일을 사용한 제한된 스트로크(limited stroke)에 대한 정확하게 조절가능한 힘(force)을 생성하는 전자기 디바이스이다. 본 개시사항에 사용되는 보이스 코일 액츄에이터는 매우 높은 가속 및 우수한 위치설정 정학성이 가능한 것이다.
일 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32의 위치를 더 잘 조절하기 위해서, 상기 보이스 코일 액츄에이터 30은 엔코더(encoder), 예컨대 광 엔코더(optical encoder)과 연통될 수 있다. 예를들어, 상기 엔코더는 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 위치를 표시하는 패턴을 감지할 수 있는 레이져 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 엔코더는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 18이 적합한 위치인지를 확실하게 하기 위해 각각의 상기 보이스 코일 액츄에이터 30과 연통될 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세스에 따라서, 상기 엔코더는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소가 원하는 고정된 위치 사이를 진동(oscillate)하도록 조정(calibrate)될 수 있다. 조정된 후에, 상기 엔코더는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소가 프로세싱 도중에 이의 이동 범위 내에서 어떠한 원하는 위치의 유지를 확실하게 하도록 사용될 수 있다.
일부 타입의 프로세스에서, 상기 프로세스 조건은 컨덕턴스 값에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 프로세스의 예는 부산물이 상기 밸브의 밸브 컨덕턴스를 규정하는 영역을 코팅하는 에칭 혹은 ALD 프로세스를 포함할 수 있다. 상기 보이스 코일 액츄에이터의 사용은 최소 컨덕턴스 값이 특정한 공차(tolerance)내에서 유지되는 것을 확실하게 하기 위해 엔코터 위치를 조정(calibration) 및 재조정을 추기적으로 체크하는 편리한 수단을 제공한다. 상기 보이스 코일에 대한 전류는 상기 밸브에 가하여진 힘(force)에 비례한다. 상기 밸브가 고정된 힘 레벨로 완전히 닫히면, 이에 의해 밸브가 상기한 조정의 동일한 닫힌 위치에서 확실하게 자리잡게 된다. 상기 엔코더 위치는 재설정되고 그 후, 상기 밸브는 작동(operation)으로 되돌아 간다. 상기 절차는 원하는 바에 따라, 각각의 생성물 웨이퍼 사이클 사이에서 가능한 한 자주 행하여질 수 있다. 상기 절차는 상기 시스템의 처리량에 영향을 미치지 않으면 웨이퍼 교환 도중에 행하여질 수 있다.
유입 유체 흐름의 변동에 대한 상기 프로세싱 영역 13의 압력 반응(pressure response)은 이의 체적 및 이그조스트 영역 컨덕턴스로 결정된다. 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 상기 컨덕턴스 밸브 28은 저압에서 고압으로의 변화 및 고압에서 저압으로의 변화 모두에 대하여 현저하게 압력 반응을 현저하게 증가시킴을 발견하였다. 따라서, 상기 컨덕턴스 밸브 28의 사용은, 상기 프로세싱 영역 13에서의 압력이 매우 빠른 반응 시간에 저압과 고압 사이에서 혹은 고압에서 저압으로 달라질 수 있다. 더욱이, 상기 프로세싱 영역 13 내에서의 압력 변화는 10 이상의 팩터(factor) 일 수 있다. 예를들어, 프로세싱 챔버와 함께 사용되는 경우에 상기 컨덕턴스 밸브 28은 때때로 수십 밀리세컨드(milliseconds)로 기록된 시간내에 1 Torr 미만의 압력으로 부터 1 Torr 보다 큰 압력으로 변화될 수 있다. 고압에서 저압으로 혹은 저압에서 고압으로 변화되는 경우의 압력 차이는 예를들어, 0.5 Torr 정도로 작거나 혹은 200 Torr 이상으로 클 수 있다. 마찬가지로, 상기 프로세싱 영역 13은 필요에 따라 또한 수십 밀리세컨드 정도로 빨리 상기 고압에서 상기 저압으로 변할 수 있다.
상기 컨덕턴스 밸브 28의 사용뿐만 아니라, 상기 공정 전반에 대한 조절은 상기 프로세싱 영역 13의 체적을 최소화하므로써 또한 최적화될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 프로세싱 영역 13은 상기 컨덕턴스 밸브 28에 의해 직접적으로 영향을 받는 프로세싱 스페이스에 의해 규정된다. 예를들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프로세싱 영역 13은 상기 배출구 18로 부터 상기 유입구 16으로 신장(extend)된다. 본 개시사항에 의하면, 300 mm 직경 웨이퍼 타입 기판에 대한 상기 프로세싱 영역 13의 체적은 일반적으로 1 리터 미만, 예컨대 약 0.6 리 터 미만, 예컨대 약 0.5 리터 미만일 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역의 체적은 약 0.3 리터 내지 약 0.6 리터일 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 프로세싱 영역 13은 일반적으로 상기 유체 관리 영역 25 뿐만 아니라 상기 기판 스테이징 부분 20을 포함한다. 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역 13은 상기 프로세싱 영역을 통한 유체 흐름이 공정 도중에 형성되는 오염 및/또는 긴 체류시간을 야기하는 어떠한 유체 재순환 루프가 방지되도록 디자인될 수 있다. 상기 프로세싱 영역 13의 형태 및 체적 조절은 또한, 압력 반응에 현저한 개선을 제공한다.
예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 영역 13의 상기 배출구 18은 상기 챔버를 통한 유체 흐름이 어떠한 난기류 패스(turbulent path)를 포함하지 않도록 위치될 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 배출구 18는 상기 기판 스테이징 부분 20의 바깥쪽 주변(outer periphery)상에 직접 위치될 수 있다. 도 1에 나타낸 구현에서, 상기 배출구 18은 상기 유체 관리 영역 25을 구성하는 고리-같은 채널 혹은 슬릿의 말단에 위치된다. 도시된 바와 같이, 상기 채널은 유체가 일단 상기 웨이퍼 스테이징 부분에서 배출되면, 상기 유체 흐름이 곧은 선으로 일반적으로 직선(linear)이 되도록 직선 경로(linear pathway)를 제공한다. 특히, 도시된 구현에서, 일단 유체가 상기 프로세싱 챔버내에서 기판 표면과 접촉되면, 상기 유체는 상기 기판 전체에 대하여 직선으로 수평하게 바깥 쪽을 향해 흐르며 그 후, 상기 유체 관리 영역 25을 통해 아래쪽으로 흐른다. .
아래쪽 방향으로 신장(연장, extend)되는 대신에, 상기 배출구 18은 상기 웨이퍼 스테이징 부분 20으로 부터 직선인 어떠한 방향으로 위치될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를들어, 다른 구현에서, 상기 배출구 18 는 단지 수평 방향으로만 신장되는 직선 경로에 의해 상기 기판 스테이징 부분 20으로 부터 분리될 수 있다. 예를들어, 상기 배출구 18은 상기 챔버내에 포함되어 있는 기판과 일반적으로 평행한 위치일 수 있다.
상기 기판 스테이징 부분 20으로 부터 신장되는 어떠한 채널 혹은 경로(pathways)는 비교적 작은 체적을 가져야 한다. 예를들어, 상기 유체 관리 영역 25의 체적은 약 0.5 리터 미만, 예컨대 약 0.3 리터 미만, 예컨대 약 0.1 리터 미만일 수 있다. 예를들어, 300 mm 직경 반도체 웨이퍼 타입 기판에 대한 일 구현에서, 상기 유체 관리 영역 25의 체적은 약 0.1 리터 내지 약 0.03 리터일 수 있다. 특정한 일 구현에서, 상기 유체 관리 영역 25의 체적은 약 0.07 리터일 수 있으며, 따라서 이는 단지 상기 프로세싱 영역의 총 체적의 적은 부분만을 나타낸다. 그러나, 상기 유체 관리 영역 25의 체적은 상기 처리된 기판의 크기에 비례할 수 있다.
상기한 바와 같이, 설명된 도면에서, 상기 유체 관리 영역 25의 슬릿 혹은 채널은 고리-같은 형태를 갖는다. 상기 채널은 어떠한 적합한 횡-단면 형태를 가질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를들어, 상기 채널은 상기 기판 스테이징 부분에서 시작되는 원형 혹은 직각형 경로를 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소 32는 상기 배출구의 형태에 따라 어떠한 적합한 형태를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 구현에서, 예를들어, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 배출구를 커버하도록 고리-같은 형태를 갖는다. 그러나, 다른 구현에서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 원형, 직각형 혹은 어떠한 다른 형태를 가질 수 있다. 나아가, 상기 배출구를 향해 그리고 배출구로 부터 멀어지도록 하는 진동 뿐만 아니라, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 또한 열린 위치와 닫힌 위치 사이에서 회전하도록 되는 형태일 수 있다.
상기 유체 관리 영역 25의 채널이 슬릿 형태가 아닌 다른 예시적인 구현에서, 도 7은 동일한 컨덕턴스를 갖는 원형 배출구의 횡단면 면적에 대하여 등가인(equivalent)인 슬릿의 슬릿의 횡-단면(corss-sectional) 면적에 관한 것이다. 보다 특히, 본 개시사항의 상기 컨덕턴스 밸브가 상기 배출구 18로 부터 약 1 mm 내지 약 2 mm 간격으로, 예컨대 상기 배출구로 부터 약 1.5 mm 떨어져 있는 열린 위치인 경우에, 상기 가스 흐름 조건은 전형적으로 점성 유체 상황(regime)이다. 이들 조건하에서, 가스 흐름은 대부분 주위 표면으로 부터 멀어지는 벌크 상태(bulk condition)이다. 상기한 점성 흐름(viscous flow)에 대하여, 다음 식에 따라서 슬릿의 횡단면 면적 대 원형 배출구의 등가(equivalent) 횡단면 면적의 직접적인 관련이 가능할 수 있다:
점성 흐름: 등가 원형 면적 = (0.88Y)1/2(직각 면적)
도 7에 나타낸 바와 같이, 원형 횡-단면 형태 대 직각 횡-단면 형태의 관계는 상기 슬릿의 애스펙트비(aspect ratio)에 따라 달라질 수 있다. 도 1에 나타내어진 슬릿의 애스펙트비는, 예를들어, 약 0.08 내지 약 0.02, 예컨대 약 0.05일 수 있다. 0.05의 애스펙트비에서, 예를들어, 등가 원형 횡-단면 면적은 일반적으로 직각 횡단면 면적 크기의 약 4 퍼센트이다. 따라서, 일부 구현에서, 상기 기판 스테이징 부분으로 부터 신장되는 슬릿-같은 형태와 대조적으로 원형 형태를 갖는 채널을 갖는 것이 이로우며 이익일 수 있다.
상기 컨덕턴스 밸브가 비-밀봉 체결에서 닫힌 위치인 경우에, 슬릿 형태인 채널을 통한 흐름은 전형적으로 분자 흐름 상태일 수 있다 (컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 프리-이그조스트 영역의 제 2 말단으로 부터 50 미크론 미만, 예컨대 약 25 미크론 떨어져서 위치함.). 이들 조건하에서, 가스 흐름은 이를 포함하는 기판과 강하게 상호작용 한다. 등가 원형 횡-단면과 직각 횡단면 사이의 관계는 컨덕턴스가 또한 개구부의 길이에 의존하므로 직접적으로 관련될 수 없다. 그러나, 어떠한 경우에, 애스펙트비가 0.05에 근접한 좁은 및 넓은 슬롯의 슬릿 말단이 등가 원형 배출구 보다 약 60 퍼센트 더 효율적인 것으로 평가될 수 있다.
상기 컨덕턴스 밸브의 슬롯으로서의 실행(implementation)은 많은 잇점 및 장점을 제공할 수 있다. 그러나, 슬릿-같은 형태를 채널로 사용하는 것은 다중 공정 도중에 안정성을 제공하기 위해 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 움직임의 우수한 조절 및 반복가능성을 필요로 할 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 예를들어, 프로세스 챔버 압력의 증가는 큰 증가가 요구되므로, 배출구 횡-단면 면적의 변화에 대하여 더 민감하게 증가한다. 보다 특히, 도 8에 나타낸 그래프는 표시된 250sccm의 일정한 흐름에서 시뮬레이션된 압력 증가 대 상응하는 컨덕턴스 밸브 등가 원형 면적을 나타낸다. 상기한 바와 같이, 본 개시사항의 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 프로세싱 챔버내의 압력을 저압에서 고압으로 그리고 고압에서 저압으로 매우 빨리 변화시킬 수 있다. 도 9에 예를들어, 시뮬레이션된 시험 결과를 나타내었다.
특히, 주어진 흐름에 대한 큰 압력 증가 뿐만 아니라 고압에서 저압으로 그리고 저압에서 고압으로의 변화 시간이 현저하게 감소되도록 하는 상기 컨덕턴스 밸스의 잇점을 실증하도록 3개의 곡선을 도 9에 나타내었다. 각각의 곡선에서, 상기 프로세싱 영역내로의 가스 흐름은 1초 동안 0에서 250 sccmm으로 펄스되었다. 제 1 곡선 혹은 하부 곡선은 컨덕턴스 밸브가 상기 컨덕턴스-제한 구성요소와 상기 배출구 사이에 1.5 mm의 갭을 형성하는 열린 위치에서 상기 프로세싱 영역에서의 압력 반응을 나타낸다. 도 9에 나타낸 상기 시뮬레이션된 압력 반응 데이타는 도 1에 나타낸 바와 같은 챔버 모델에 기초하여 얻어졌다. 도시된 바와 같이, 상기 컨덕턴스 밸브가 이의 열린 위치로 된 경우에, 상기 프로세싱 영역의 압력은 단지 약 0.1 Torr로 상승되었다.
그래프에 나타낸 제 2 곡선은 상기 컨덕턴스 밸브가 닫힌, 비-밀봉 위치로 유지되는 경우의 압력 반응을 나타낸다. 특히, 상기 데이타는 상기 배출구와 25 미크론의 갭을 형성하는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소에 기초하여 얻어진 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 프로세싱 영역의 압력은 거의 0으로 부터 약 1.1 Torr로 변하였다. 그러나, 도 9에 나타낸 바와 같이, 밸브가 닫힌 위치인 경우에, 압력이 고압에서 저압으로 변화되는데 약 700 ms이 소요된다.
마지막 곡선에서, 상기 컨덕턴스 밸브는 가스 펄스와 동조(synchronize)되었다. 특히, 상기 컨덕턴스 밸브는 가스 펄스의 말단에서 열린 위치로 이동되었다. 도시된 바와 같이, 상기 방식에서, 고압에서 저압으로의 변화시간은 현저하게 단축된다. 예를들어, 고압에서 저압으로의 변화시간은 200 ms 미만이었다.
도 9에 나타낸 구현에서, 가스는 상기 챔버내로 펄스되었다. 상기한 바와 같이, 가스가 펄싱되는 경우에, 상기 컨덕턴스 밸브는 펄스의 시작 및 끝이 공조(synchronize)될 수 있다. 예를들어, 상기 밸브는 펄스의 시작 중에 닫히고 펄스의 말단에 열릴 수 있다. 이러한 방식에서, 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 챔버내에서 압력 변동(variations)을 형성하며, 이는 공정이 일어나도록 하기에 필요한 주위 가스 교환 비율의 규모에 따라 개선될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 챔버가 일정한 압력으로 유지되면, 상기 챔버 내의 가스 퍼징(purging)은 체류 시간과 동일한 일정한 시간에 따라 지수적으로 쇠퇴할 것이다.
그러나, 본 개시사항의 상기 컨덕턴스 밸브 및 프로세싱 시스템은 가스 흐름이 일정한 속도(constant rate)로 유지되는 공정에 또한 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를들어, 도 5는 도 1에 나타낸 것과 유사한 프로세싱 시스템을 사용하여 얻은 시험 압력 측정값을 나타낸다. 도 5에서, 가스는 상기 프로세싱 영역내로 250 sccm의 일정한 흐름으로 도입되었다. 압력은 상기 프로세싱 영역의 중심(P2), 상기 프로세싱 영역의 가장자리(edge)(P1) 및 상기 컨덕턴스 밸브로 부터의 다운스트림 (P3)에서 모니터되었다.(도 1 참고).
가스 흐름 동안, 상기 컨덕턴스 밸브는 열린 위치와 닫힌 위치 사이에서 진동(oscillate)되었다. 열린 위치에서, 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소와 상기 배출구 사이의 갭은 1.5 mm였다. 다른 한편으로, 닫힌 위치에서, 상기 갭은 단지 25 미크론이었다. 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소를 진동시키므로써, 상기 프로세싱 영역내의 압력 변동은 약 0.1 Torr에서 0.8 Torr 이상으로 달라졌다. 도시된 바와 같이, 압력 변화는 매우 빨리 일어났다. 예를들어, 고압에서 저압으로의 변화는 약 60 ms였다. 상기 프로세싱 영역에서의 상기한 빠른 압력 변화는 도 5에 P3 신호로 나타낸 거의 일정한 지시 눈금값에 의해 보여지는 바와 같이 상기 컨덕턴스 밸브의 하부스트림의 프로세스 챔버 영역의 압력에 반영되지 않았다. 상기 컨덕턴스 밸브의 다운스트림 영역의 일정한 저압은 상기 프로세싱 영역을 오염시키는 이그조스트 공정 유체의 역류(backflow) 및 부산물을 방지한다.
특정한 적용에 따라서, 저압에서 고압으로 변화되는 경우에, 압력 반응 시간을 더욱 증가시키는 것이 또한 바람직할 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 부가적인 가스 흐름이 압력 펄스의 상승 시간(증가 시간, rise time)과 동조되어 상기 프로세싱 챔버내로 주입될 수 있다. 컨덕션 밸브의 효율(effectiveness)로 인한 특정한 잇점은, 단지 소량의 유체가 압력 변화시간에 큰 영향을 가질 수 있다는 것이다. 예를들어, 도 6은 펄스된 부가적인 흐름에 비하여 일정한 가스 흐름에서 저압에서 고압으로의 상승 시간 증가를 나타내는 시뮬레이션된 결과를 나타낸다. 보다 특히, 상기 펄스된 부가적인 흐름은 상기 챔버 체적의 4 퍼센트에 해당한다. 도시된 바와 같이, 상기 펄스된 부가적인 흐름은 변화시간을 320 ms에서 단지 70 ms로 단축되었다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 형태가 펄스된 부가적인 흐름을 제공하도록 사용될 수 있다.
예를들어, 프로세스 챔버 12에 대한 유체 공급 형태의 일 구현은 도 10에 도시되었다. 도시된 바와 같이, 유체는 일정한 압력 공급원 40으로 부터 2개의 평행한 공급 라인 48 및 50 내로 공급될 수 있다. 상기 제 1 공급 라인 48은 프로세스 챔버 12내로의 유체 흐름을 조절하는 제 1 밸브 42를 포함한다. 다른 한편으로, 제 2 공급 라인 50은 예를들어, 니들 밸브(needle valve), 조절가능한 오리피스(adjustable orifice) 등일 수 있는 흐름 제한 디바이스(low-restricting device) 46와 함께 제 2 밸브 44를 포함한다. 상기 흐름 제한 디바이스는 상기 공급 라인 50을 통한 유체의 흐름을 감소시키도록 구성된다. 공정 도중에, 유체 압력 및 흐름-제한 디바이스는 상기 프로세싱 시스템내에 위치되는 상기 컨덕턴스 밸브가 닫힌 변동없는 상태(steady state)인 동안 상기 프로세싱 영역에서 원하는 고압이 되도록 조절될 수 있다. 그 후, 상기 펄스 형태는 비제한 밸브 (unrestricted valve) 42를 통한 흐름으로 제공되는 부가적인 흐름의 시간(timing)을 조절하므로써 사이클링 도중에 빨리 최적화될 수 있다.
도 11에 가스 흐름 압력 조절, 플라스마 프로세싱 용량(capacity)과 관련된 가스 분포를 조절하는 구성요소를 나타내는 프로세스 모듈의 개략적인 다이아그램을 나타내었다. 개략적인 상기 챔버 모듈 112는 빠른 가스 교환이 촉진되도록 상기 챔버 프로세스 모듈 체적이 작아야 하는 것으로 이미 설명한 부분에 이미 기술한 바와 유사하다. 추가적인 특징은 가스 혹은 유체 샤워헤드 110을 통한 공급을 제공하는 상부 부분을 나타낸다. 상기 샤워헤드는 웨이퍼 표면 전체에 가스를 균일하게 분배하도록 다수의 홀을 갖는 플레이트 111에 의해 분리되는 작은 가스 체적 혹은 플리넘 체적(plenum volume)을 갖는다. 상기 샤워헤드 110과 상기 챔버 112 사이의 압력 차이는 균일한 가스 분배를 제공하도록 존재할 것이다. 상기 샤워헤드 110 에는 도 1에 나타낸 바와 같이 프로세스 가스 A가 제공된다. 가스 B로 나타낸 제 2가스 혹은 유체는 상기 프로세스 모듈내로 직접 라인을 통해 그리고 상기 샤워헤드 분배 플레이트111을 바이패스(bypass)하여 제공된다.
샤워헤드 110의 상기 플리넘 체적은 고 컨덕턴스 벤트 라인 114 및 빠른 작용 밸브(fast acting valve) 116을 통해 진공 이그조스트(vacuum exhaust)에 연결된다. 상기 샤워헤드 벤트 라인 114의 열림 및 닫힘은 프로세스 모듈내의 빠른 가스 변화에 영향을 미치도록 상기 프로세스 모듈에 대하여 상기 가변 컨덕턴스 밸브 128와 공조될 수 있다.
가스 A 및 가스 B는 별도의 저장소(reservoirs) 118 및 120로 부터 예비-혼합된 가스로 공급된다. 상기 저장소의 압력은 일정한 압력으로 유지된다. 저장소의 압력은 마노미터(manometers) 122 및 124 혹은 다른 적합한 압력 센서로 모니터된다. 가스의 저장소로의 흐름은 일련의 매스 플로우 제어기(series of mass flow controllers) 130으로 조절된다. 이들 제어기 130으로의 유입은 제어기 132로 조절된다. 상기 프로세스 처리방법 (process recipe) 134은 가스의 정확한 비율을 제공한다. 상기 압력 센서 122 및 124로 부터의 배출은 고정점 압력(set point pressure) PRes 1,2와 비교되며 다른 신호는 시간 경과에 따라 통합된다. 결과 신호는 고정된 가스 비율 값을 크게 증가시킨다. 결과 신호는상기 매스 플로우 제어기 130을 조절하여 가스를 상기 저장소로 공급하며 상기 저장소는 상기 폐쇄 루프 제어 시스템의 시간 도메인 제한내에서 일정한 압력으로 유지된다. 이는 2가지 가스를 갖는 시스템에 대하여 나타내었으나, 어떠한 수의 가스를 갖는 경우로 일반화될 수 있다.
상기 프로세스 모듈 112와 가스 저장소 118 및 120 사이의 연결은 각각 2개의 패스를 통해 이루어지며, 상기한 바와 같이 상기 프로세스 모듈이 빨리 채워질 수 있도록 하나는 고 컨덕턴스 C2 ,4와 그리고 다른 하나는 저 컨덕턴스 C1 ,3과 행하여진다. 퍼지 가스 라인 (purge gas lines) 136 및 138은 상기 가스 라인 및 저장소를 퍼지하도록 제공된다. 따라서, 각각의 사이클 동안 프로세스 챔버 112에 흐름 및 압력으로 전달되는 가스의 양은 저장소의 압력 및 상기 밸브의 개방 및 폐쇄 시간에 의한 정확한 프로세스 조정으로 정확하고 재현성 있게 조절된다. 전반적인 공정은 매우 재현성있는 공정 사이클로 이루어지는 상기한 프로세스 처리방식을 행하도록 시스템 제어기 132로 조절된다.
상기 프로세스 모듈 개념은 상기 프로세스에 대하여 필요에 따라 플라즈마를 형성하도록 상기 프로세스 모듈내의 공급원 안테나(source antenna)에 연결된 RF 전력 공급(RF power supply) 140을 포함한다. RF 전력의 순서(sequencing)는 프로세스 제어기 132에 의해 조절된다.
설명하기 위해, 주기적인 공정순서(cyclic process sequence)를 도 11에 기술한 상기 프로세스 모듈로 행한다. 상기 공정은 다음의 공정 단계를 필요로 하며, 이들은 모두 단시가내에 연속적으로 행하여진다:
1. 상기한 압력 밸브로 가스 혼합물 A를 흘림.
2. 플라즈마에 의한 가스 A의 여기(excitation).
3. 플라즈마 정지 및 가스 A의 펌프에 의한 배출.
4. 상기한 압력 밸브로 가스 혼합물 B를 흘림.
5. 가스 B의 펌프에 의한 배출.
6. 사이클 반복.
상기 공정의 시뮬레이션은 프로세스 챔버 압력 PChb 및 샤워헤드 압력 PSH 대 짧은 순환 공정 시간에 대한 예상되는 값을 보여주기 위해 행하여진다. 3 리터의 챔버 체적 VChb 및 0.7 리터의 샤워헤드 체적 VSH이 상기 시뮬레이션에 사용된다. 상기 시뮬레이션에 대한 밸브 컨덕턴스 값 Csiw 및 CfSt은 작동 압력 영역에 대하여 시험으로 측정되었다. 상기 시뮬레이션 목적으로, 상기 컨덕턴스 값이 압력에 의존하지 않는 것으로 전제를 단순화한다. Knudson 수(Knudson number)가 1보다 큰 (Kn>1) 분자 상태(regime)에서의 가스 흐름에 대하여, 컨덕턴스는 압력에 의존하지 않으므로 상기 전제는 합리적이다. 가스 흐름이 변하거나(transitional) 혹은 점성(viscous)인 경우의 압력 영역에 대하여, 상기 전제는 관심있는 압력 주위의 좁은 압력 범위에 대하여 타당하다.
시뮬레이션한 상기 챔버 및 프로세스 챔버 압력을 1사이클의 공정에 대하여 도 12에 나타내었다. 상기 실시예에서 1.2초의 사이클 시간이 사용되었으나, 더 짧은 혹은 더 긴 사이클 시간이 선택되더라도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 상기 동일한 사이클에 대한 밸브 개방 및 폐쇄 순서(sequencing)를 도 12에 나타내었다. 도면에서, "VCD"는 가변 컨덕턴스 밸브(variable conductance valve)를 나타낸다. 상기 시뮬레이션은 제로(O) 시간에서 시작되었다. 제 2 사이클의 종료시에 안정한 상태(steady state)의 압력값에 도달되었다.
상기 시뮬레이션은 120 mSec의 가스 A에서 상기 챔버 압력은 IOOmilliTorr에서 1.5 Torr의 안정한 상태의 압력으로 상승됨을 나타낸다. 상기 RF 전력은 상기 사이클의 시작으로 부터 공급원 IOOmSec에 공급된다. 안정한 상태의 압력은 일정한 가스 저장소 압력 및 상기 가스 유입 C1 및 C2에 대한 고정 값 컨덕턴스에 의해 설정된다. 상기 프로세스의 파트t A는 200mSec에 대한 것이다. 그 후, 프로세스 챔버가 100milliTorr 미만의 압력으로 탈기(vent)되도록 가스 A의 흐름이 중단되고, RF가 중단되고, VCD 밸브 및 샤워헤드 분류 밸브(showerhead shunt valve)가 모두 개방된다.
상기 사이클에 대하여 600mSec에서, 압력을 안정한 상태의 프로세스 압력으로 증가시키기 위해, 상기 VCD 밸브가 닫히고, 샤워헤드 분류가 닫히고, 가스 B가 고컨덕턴스 밸브 및 저컨덕턴스 밸브를 통해 흐른다. 상기 공정 단계는 300milliSec 동안 가동한 다음에, 챔버의 프로세스 가스 B가 탈기되도록 상기 프로세스 가스 밸브를 닫고 상기 VCD 밸브를 개방한다. 상기 사이클이 완료되고 다음 사이클이 시작된다.
본 실시예는 본 개시사항의 성능을 설명하는 것이다. 상기 개시사항에 근거하여, 상기 챔버 모듈 및 제어 시스템은 다양한 공정에 대하여 쉽게 변형될 수 있다. 후속 공정 단계는 다른 가스 혼합물 혹은 퍼지 가스를 갖는 부가적인 가스 저장소(reservoirs)를 단순히 부가하므로써 추가될 수 있다. 상기 프로세스 압력은 상기 가스 저장소의 압력을 원하는 압력으로 단순하게 설정하므로써 각각의 프로세스 가스에 대하여 쉽게 조절될 수 있다. 고압에서 저압으로의 가스 압력 변화에 필요한 시간은 챔버 체적 및 선택된 값의 컨덕턴스 값에 직접적으로 관련된다. 이들 각각은 원하는 공정 결과에 이르도록 혹은 생성물의 전반적인 요구사항을 만족하도록 변형 및/또는 개질될 수 있다.
도면에 나타낸 바와 같이, 공정 도중에, 상기 프로세싱 영역은 반복 사이클에서 저압으로 부터 고압으로 될 수 있다. 상기 프로세싱 영역은 상기 챔버 내에서 프로세스가 행하여지도록 원하는 기간의 시간 동안 고압 및/또는 저압으로 유지될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 프로세싱 영역의 압력 변화 사이를 빨리 변화시킨다. 일 구현에서, 단일 화학종은 프로세싱 영역에 다수의 압력 사이클이 행하여지는 동안에 상기 프로세싱 영역내로 전달될 수 있다. 또한, 다른 화학종은 다수의 압력 사이클 동안 상기 프로세싱 영역내에 도입될 수 있다. 상기 화확종은 상기 기판과 반응하도록 의도되는 유체일 수 있거나 혹은 상기 프로세싱 영역에 퍼지되도록 의도되는 비-반응성 가스일 수 있다. 상기 프로세싱 영역이 고압 및/또는 저압으로 유지되는 시간의 양은 특정한 적용에 따라 달라질 수 있다. 많은 구현에서, 예를들어, 상기 프로세싱 영역이 고압 혹은 저압으로 유지되는 기간은 약 0.1 초 내지 약 2 초일 수 있다.
상기 화학종의 상기 프로세싱 영역내로의 유속은 또한 특정한 적용(applicatin)에 따라 현저하게 달라질 수 있다. 일부 적용에서, 예를들어, 상기 화학종의 유속은 약 100 sccm 내지 약 500 sccm일 수 있다.
그래프로 나타낸 바와 같이, 상기 프로세싱 영역이 저압에서 고압으로 변화되는데 소요되는 시간은 약 500 ms 미만, 예컨대 약 300 ms 미만, 예컨대 약 200 ms 미만, 예컨대 약 50 ms 내지 약 150 ms일 수 있다. 다른 한편으로, 고압에서 저압으로의 변화는 약 250 ms 미만, 예컨대 약 200 ms 미만, 예컨대 약 50 ms 미만일 수 있다. 예를들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 변화는 두 방향 모두에서 약 60 ms이었다.
특정한 잇점으로서, 상기 프로세싱 영역내의 압력 변화는 5배 이상의 규모(magnitude), 예컨대 10배 이상, 예컨대 심지어 100배 이상일 수 있다. 저압에서, 예를들어, 상기 프로세싱 영역내의 압력은 0.3 Torr 미만, 예컨대 0.2 Torr 미만으로 부터 0.8 Torr 이상, 예컨대 1 Torr 이상으로 변화될 수 있다. 또한, 특정한 잇점으로, 본 발명에 의한 시스템은 상기 유체 관리 영역을 포함하는 상기 프로세싱 영역내에서 상기 유체가 층류(laminar flow)가 되도록 하며, 이는 또한 일부의 잇점 및 장점을 제공한다.
도 1에 도시된 구현에서, 상기 프로세싱 시스템 10은 한번에 단일한 기판을 프로세싱하도록 의도된다. 그러나, 다른 시스템은 동시에 다수의 프로세싱 스테이션에서 다수의 기판을 프로세싱(처리)하도록 디자인될 수 있다.
다양한 다른 공정이 본 개시사항에 의해 제조된 프로세싱 시스템에서 행하여질 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 상기 프로세싱 시스템은 포화 표면 속도 메가니즘(saturating surface rate mechanism)에 따라서 기판상에 층(layers)을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를들어, 특정한 일 구현에서, 상기 프로세싱 시스템은 원자층 증착을 행하도록 사용될 수 있다. 원자층 증착 도중에, 화학종이 상기 프로세싱 챔버로 공급되어 기판상에 제 1 단일층이 형성된다. 그 후에, 제 1 화학종의 흐름이 중단되고 비활성의 제 2 화학종, 예컨대 퍼지 가스가 상기 프로세싱 영역을 통해 흘러서 어떠한 잔류 가스 및 상기 기판에 부착되지 않은 입자를 제거한다. 후속적으로, 제 1 화학종과 다른 제 3 화학종이 상기 프로세싱 영역을 통해 흘러서 상기 제 1 단일층상에 혹은 상기 제 1 단일층과 함께 제 2 단일층을 형성한다. 상기 제 2 단일층은 상기 제 1 단일층과 반응할 수 있다. 부가적인 화학종은 상기 기판상에 특정한 조성 및/또는 두께를 갖는 층이 형성될 때까지 필요에 따라 연속적인 단일층을 형성할 수 있다. 원자층 증착 도중에, 예를들어, 각각의 화학종은 상기 프로세싱 영역내로 펄스될 수 있으며, 상기 컨덕턴스 밸브와 공조된다. 또한, 상기 화학종은 일정한 유속 조건하에서 상기 챔버에 공급될 수 있다.
본 개시사항에 따라 제조된 시스템에서 행해질 수 있는 다양한 공정이 예를들어, 미국 특허 제 7,220,685, 미국 특허 제 7,132,374, 미국 특허 제 6,418,942, 미국 특허 제 6,743,300, 미국 특허 제 6,783,601 , 미국 특허 제 6,783,602, 미국 특허 제 6,802,137, 및 미국 특허 제 6,824,620에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참고로 포함된다.
그러나, 본 개시사항의 상기 프로세싱 시스템은 많은 종래 기술의 프로세스에 비하여 다양한 프로세스상의 잇점을 제공한다. 예를들어, 상기 컨덕턴스 밸브의 사용은 화학종이 독특한 방식으로 상기 프로세싱 영역내에 도입되고 소비되도록 할 수 있다. 예를들어, 일 구현에서, 초기에 기판 표면에 증착되는 화학종은 상기 프로세싱 챔버에 공급될 수 있다. 저-압 사이클 종료시, 상기 화학종은 상기 기판의 표면으로 부터 완전히 혹은 거의 완전히 제거된다. 상기 화학종의 탈착(desorption)은 상기 기판상에 층을 증착시키거나, 상기 기판상의 층을 개선하거나 및/또는 상기 기판 표면을 세척하기 위해 상기 기판 표면과 다양한 유리한 상호작용(interactions)을 일으킬 수 있다.
본 개시사항의 상기 프로세싱 시스템은 반도체 기판상에 모든 다른 타입의 층 형성에 사용될 수 있다. 예를들어, 전도성층, 유전체층, 및 반도체층 모두가 도 1에 도시된 시스템을 사용하여 기판상에 형성될 수 있다.
일 구현에서, 상기 프로세싱 시스템은 플라즈마 에칭 및/또는 고밀도 플라즈마 화학증착(plasma enhanced chemical vapor deposition.)이 행하여 지도록 플라즈마 공급원과 연통되도록 위치될 수 있다.
예를들어, 고밀도 CVD 프로세스 도중에, 압력 및 가스 흐름 모두가 프로세스 도중에 펄스될 수 있다. 반응가스 혹은 가스들과 상기 압력이 펄싱되는 사이에 상(phase)은 원하는 결과가 달성되도록 설정될 수 있다. 예를들어, 상기 반응가스는 상기 컨덕턴스 밸브가 상기 프로세스 영역의 압력이 높게 되는 상(phase)인 경우에 상기 반응 가스가 상기 프로세스 영역에 유입되도록 상기 프로세싱 영역내로 펄스될 수 있다. 상기 방식에서, 상기 반응가스는 매우 작은 피쳐(feature)가 되도록 힘이 가하여지며, 이에 따라, 증착 피복율(deposition coverage) 및 증착 속도(deposition rate)가 향상된다.
다른 구현에서, 상기 가스 및 가압 타이밍은 잠정적으로 반대 결과가 달성되도록 다르게 쉬프트(shift)될 수 있다. 가스 주입과 상기 압력 변동 사이의 타이밍은 예를들어, 화학적으로 의존할 수 있으며 이러한 시스템은 이들 두가지 주요한 제어 페이스(phase)를 수용할 수 있도록 변화시킬 수 있다.
본 개시사항의 상기 프로세싱 시스템은 또한 에칭 공정, 예컨대 플라즈마 공급원의 사용을 포함할 수 있는 어떠한 입자 제거 공정에 사용하기에 매우 적합할 수 있다. 플라즈마 에팅 공정 도중에, 예를들어, 상기 기판은 예를들어, 마이크로웨이브 에너지(microwave energy) 혹은 라디오 주파수 에너지(radio frequency energy)로 에너지가 가하여진 가스의 에너지가 가하여진 플라즈마에 노출된다. 편향된(biasing) 전기적 전압이 상기 에너지가 가하여진 가스에 커플링되어 가스내의 전하를 띈 종(반응성 이온)이 상기 기판을 향하여 에너지화될 수 있다. 에칭방법에서, 좁은 채널, 홀, 혹은 트렌치(trenches)로서 리세스(recesses) 형태가 상기 기판에 형성된다.
본 개시사항의 시스템을 플라즈마 에팅 공정에 사용하는 경우에, 플라즈마 공급원은 상기 컨덕션 밸브와 페이스(phase)되거나 혹은 페이스(phase)되지 않을 수 있다. 예를들어, 특정한 에칭 반응성 가스의 농도 증가 및 압력 사이의 페이스 변화는 작은 피쳐(features)의 에칭 속도 개선에 사용될 수 있다. 동일한 프로세스가 또한, 웨이퍼 표면에서 입자 및/또는 잔류물을 제거하는데 사용될 수 있다. 이들 입자 혹은 잔류물은 상기 기판상에서 행하여지는 하나 이상의 제작 공정에서 생성될 수 있다. 이들 제작 부산물은 제작되는 디바이스 표면상의 일시적인 입자가 될 수 있으며, 이들 디바이스를 세미 혹은 비-작용성이 되도록 할 수 있다. 본 개시사항의 시스템은 현존하는 상기 입자 및/또는 잔류물의 제거에 매우 적합하다.
본 발명에 대한 상기한 그리고 다른 변형 및 변경은 첨부된 특허청구범위에 보다 상세하게 나타낸, 본 발명의 범주 및 범위내에서 이 기술분야의 기술자에 의해 행하여 질 수 있다. 더욱이, 다양한 구현은 전체적으로 혹은 부분적으로 교환될 수 있다. 나아가, 이 기술분야의 기술자는 상기한 설명은 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구범위에 상세하게 기술된 본 발명을 제한하지 않음을 이해할 것이다.

Claims (46)

  1. 기판을 프로세스 챔버의 프로세싱 영역내에 위치시키는 단계;
    화학종을 유입구를 통해 상기 프로세싱 영역내로 흘리는 단계;
    상기 프로세싱 영역의 압력을 변화시켜서 상기 프로세싱 영역을 통과하는 상기 화학종의 농도를 변화시키는 단계를 포함하며,
    상기 프로세싱 영역은 화학종이 상기 프로세싱 영역을 통해 흐르도록 유입구 및 배출구를 포함하며,
    상기 프로세싱 영역의 압력은 고압 및 저압 사이에서 변하며, 고압은 저압보다 적어도 0.5 Torr 크며 고압에서 저압으로 상기 프로세싱 영역 압력의 변화는 약 500ms 미만인 화학적 분위기에 대한 기판의 노출을 달라지게 하는 공정.
  2. 제 1항에 있어서, 저압에서 고압으로 상기 프로세싱 영역 압력의 변화는 약 500 ms 미만인 공정.
  3. 제 1항에 있어서, 고압에서 저압으로 그리고 저압에서 고압으로 상기 프로세싱 영역 압력의 변화는 약 250 ms 미만인 공정.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 프로세싱 영역이 고압으로 유지되는 기간의 시간, 고압에서 저압으로 변화되는 시간, 상기 프로세싱 영역이 저압으로 유지되는 기간의 시간 및 저압에서 고압으로 변화되는 시간이 1 압력 사이클을 이루며, 상기 화학종이 상기 프로세싱 영역내로 흘러들어 가면서, 상기 프로세싱 영역은 다수의 압력 사이클이 행해지는 공정.
  5. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 프로세싱 영역이 고압으로 유지되는 기간의 시간, 고압에서 저압으로 변화되는 시간, 상기 프로세싱 영역이 저압으로 유지되는 기간의 시간 및 저압에서 고압으로 변화되는 시간이 1 압력 사이클을 이루며, 다른 화학종이 다수의 압력 사이클 도중에 상기 프로세싱 영역내로 도입되는 공정.
  6. 제 1항 내지 제 4항 혹은 제 5항에 있어서, 상기 화학종은 포화 표면 속도 메카니즘(saturating surface rate mechanism)에 따라 기판 표면과 반응하는 공정.
  7. 제 1항 내지 제 5항 혹은 제 6항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 제 1 기간의 시간동안 고압으로 유지되고 제 2 기간의 시간동안 저압으로 유지되며, 상기 제 1기간의 시간 및 제 2기간의 시간은 약 0.1 초 내지 약 1초인 공정.
  8. 상기한 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학종은 상기 프로세싱 영역내로 약 100 sccm 내지 약 500 sccm의 유속으로 흘러들어가는 공정.
  9. 상기한 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세싱 영역내의 상기 압력은 상기 프로세싱 영역의 상기 배출구와 연통하도록 위치되어 있는 컨덕턴스 밸브에 의해 변화되는 공정.
  10. 상기한 청구항중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 약 2 리터 미만의 체적을 갖는 공정.
  11. 제 1항 내지 제8항 혹은 제 9항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 약 0.6 리터 미만의 체적을 갖는 공정.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브 액츄에이터는 에어 베이링과 연통하는 보이스 코일 액츄에이터로 구성되는 공정.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 기판 스테이징 부분 및 상기 기판 스테이징 부분으로부터 하방으로 신장하는 적어도 하나의 슬릿을 포함하는 공정.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 슬릿은 고리-같은 형태인 공정.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 프로세싱 영역의 상기 배출구에 위치되며, 상기 프로세싱 영역의 압력을 조절하기 위해 상기 배출구를 향하여 그리고 배출구로부터 멀리 진동하는 컨덕턴스-제한 구성요소를 포함하는 공정.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 컨덕턴스-제한 구성요소의 표면과 상기 배출구 사이에 갭을 형성하며, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 제 1 위치 및 제 2 위치 사이를 진동하며, 상기 갭은 제 1 위치에서 약 20 미크론 미만이며, 제 2 위치에서 약 500 미크론 보다 큰 공정.
  17. 상기한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 상기 화학종을 상기 프로세싱 영역에서 이그조스트 채널내로 펌핑하는 단계를 추가로 포함하는 공정.
  18. 상기한 청구항 중 어느 한항에 있어서, 상기 프로세싱 영역에서 상기 저압은 상기 공정 도중에 약 2 Torr 보다 낮게 유지되는 공정.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 화학종은 펄스되어 상기 프로세싱 영역내로 도입되는 공정.
  20. 제 9항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브는 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 진동하며, 상기 화학종은 펄스되어 상기 프로세싱 영역내에 도입되며, 상기 컨덕턴드 밸브는 상기 컨덕턴스 밸브가 펄스 말단에서 혹은 거의 말단에서 열린 위치가 되도록 펄스와 동조되는 공정.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 컨덕턴스 밸브가 펄스 개시시 닫힌 위치 혹은 거의 닫힌 위치가 되도록 상기 화학종의 펄스와 추가로 동조되는 공정.
  22. 상기한 청구항중 어느 한항에 있어서, 상기 프로세싱 챔버는 적어도 하나의 가열 디바이스와 연통하며, 상기 공정은 화학종이 상기 프로세싱 영역내로 도입됨에 따라 상기 기판을 상기 프로세싱 챔버내에서 가열하는 단계를 포함하는 공정.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 가열 디바이스는 상기 기판 아래에 위치되는 가열된 서셉터를 포함하는 공정.
  24. 상기한 청구항중 어느 한항에 있어서, 상기 프로세싱 영역을 통과한 유체 흐름은 상기 공정도중에 층류(laminar)인 공정.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 고압은 상기 저압보다 적어도 10배 큰 공정.
  26. 제 12항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 기판 스테이징 부분 및 상기 기판 스테이징 부분으로부터 수평으로 신장되는 흐름 관리 영역을 포함하는 공정.
  27. 제 15항에 있어서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 닫힌 위치인 경우에 상기 배출구에 대하여 밀봉을 형성하는 공정.
  28. 프로세싱 영역을 부분적으로 규정하며, 기판을 상기 프로세싱 영역내에 유지하도록 형성된 기판 받침부를 포함하는 프로세싱 챔버, 상기 프로세싱 영역은 유입구 및 배출구를 포함하며;
    상기 프로세싱 영역내의 압력을 조절하기 위해 상기 배출구와 연통하는 컨덕턴스 밸브를 포함하며, 상기 컨덕턴스 밸브는 보이스 코일 액츄에이터와 작동적으로 관련되는 진동 컨덕턴스-제한 구성요소를 포함하는 기판 프로세싱 시스템.
  29. 프로세싱 영역을 부분적으로 규정하며, 기판을 상기 프로세싱 영역내에 유지하도록 형성된 기판 받침부를 포함하는 프로세스 챔버, 상기 프로세싱 영역은 유입구 및 배출구를 포함하며;
    상기 기판 받침부에 포함되어 있는 기판을 가열하기 위해 상기 프로세싱 챔버와 연통하는 가열 디바이스; 및
    상기 배출구에 위치되며, 상기 프로세싱 영역에서의 압력을 조절하도록 형성된 가변 컨덕턴스 밸브를 포함하며,
    상기 프로세싱 영역은 상기 기판 받침부상에 유지되는 기판으로부터 상기 프로세싱 영역의 배출구로 실질적으로 직선 경로를 가지며, 상기 프로세싱 영역은 약 2 리터 미만의 체적을 갖는 기판 프로세싱 시스템.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 배출구는 이그조스트 채널과 연통하며, 상기 컨덕턴스 밸브는 상기 이그조스트 채널 전의 상기 배출구에 위치되는 시스템.
  31. 제 29항 또는 30항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 기판 스테이징 부분 및 상기 스테이징 부분으로부터 하방으로 신장하는 적어도 하나의 슬릿을 포함하는 시스템.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 슬릿은 고리-같은 형태를 갖는 시스템.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 기판 스테이징 부분으로부터 상기 배출구로 실질적으로 직선 경로를 갖는 시스템.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 슬릿의 말단을 커버하며 상기 배출구를 향하여 그리고 상기 배출구로 부터 멀리 진동하는 시스템.
  35. 제 28항 또는 29항에 있어서, 상기 프로세싱 영역은 약 1 리터 미만의 체적을 갖는 시스템.
  36. 제 30항에 있어서, 상기 컨덕턴스 밸브의 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 배출구와 비-밀봉 체결(non-sealing engagment)을 형성하는 시스템.
  37. 제 29항 혹은 제 36항에 있어서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 상기 배출구와 갭을 형성하며, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 제 1 위치 및 제 2 위치 사이를 진동하며, 상기 갭은 제 1 위치에서 약 20 미크론 미만이며, 상기 갭은 제 2 위치에서 약 500 미크론 보다 큰 시스템.
  38. 제 29항 혹은 제 30항에 있어서, 상기 프로세싱 시스템은 상기 프로세싱 영역으로 부터 가스 및 위발성 성분을 펌핑하여 배출하기 위한 펌프를 포함하며, 상기 펌프는 상기 컨덕턴스 밸브로부터 하부스트림으로 위치되는 시스템.
  39. 제 28항 또는 제 29항에 있어서, 상기 시스템은 상기 기판 받침부에 포함되어 있는 기판을 가열하기 위해 상기 프로세스 챔버와 연통하는 가열 디바이스를 추가로 포함하는 시스템.
  40. 제 29항에 있어서, 상기 실질적으로 직선 경로는 직선 경로가 상기 기판 홀더상에 놓여 있는 기판과 실질적으로 평행하게 되도록 상기 기판 홀더로부터 수평한 방향으로 신장하는 시스템.
  41. 제 28항 또는 제 39항에 있어서, 상기 유입구와 연통하는 샤워헤드 가스 유포 플레이트(showerhead gas diffusion plate)를 추가로 포함하며, 상기 샤워헤드 가스 유포 플레이트는 상기 프로세싱 영역을 가스 플리넘 부분(gas plenum area)으로 부터 분리시키며, 상기 시스템은 빠른 작용 온/오프 밸브(fast acting on/off valve)에 의해 조절되는 고 컨덕턴스 포트를 추가로 포함하며, 상기 컨덕턴스 포트는 가스 프름을 상기 가스 플리넘에서 상기 샤워헤드 가스 유포 플레이트내로 조절하는 시스템.
  42. 제 28항 또는 29항에 있어서, 상기 유입구는 하나 이상의 프로세스 가스 저장소와 연통하며, 각각의 저장소는 폐쇄 루프 제어 시스템에 의해 일정한 고정압력으로 유지되는 시스템.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 시스템은 상기 폐쇄 루프 제어 시스템을 조절하는 제어기를 추가로 포함하며, 각각의 저장소내의 상기 고정 압력은 상기 제어기에 입력된 공정 처리방법에 의해 결정되는 시스템.
  44. 프로세스 챔버와 유체 연통하는 적어도 제 1 라인 및 제 2 라인을 포함하는 고정 압력 저장소를 포함하며, 각각의 라인은 온/오프 밸브 및 유속 조절단계를 제공하도록 형성된 각각의 컨덕턴스 밸브 및 다른 컨덕턴스 밸브와 연통하는 하나 이상의 프로세스 가스를 프로세스 챔버내로 공급하는 가스 주입 시스템.
  45. 가변 컨덕턴스 밸브는 액츄에이터와 작동적으로 관련된 진동 혹은 회전 컨덕턴스-제한 구성요소를 포함하며, 상기 가변 컨덕턴스 밸브는 구동 전류 및 엔코더위치를 모니터링하면서 상기 액츄에이터를 정지 위치로 구동(driving)하므로써 조정되며, 구동 전류 대 위치 곡선의 기울기가 예정된 값과 동일한 경우에, 상기 엔코더가 기록되고 상기 컨덕턴스 밸브의 제로 위치를 재설정하도록 사용되는 가변 컨덕턴스 밸브를 조정하는 방법.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 컨덕턴스-제한 구성요소는 적어도 3개의 액츄에어터와 관련되며, 각각의 액츄에이터에는 청구항 45에 규정된 조정 방법이 독립적으로 가하여지는 방법.
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