KR20140018861A - 마이크로파 플라즈마를 이용한 박막 증착 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로, 개선된 마이크로파 보조식 CVD 챔버를 이용한 실리콘 함유 유전체층에 대한 증착 프로세스들을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 그 방법은 일반적으로, 프로세싱 챔버 내에 배치된 마이크로파 소스에 커플링된 안테나에 마이크로파 전력을 인가하는 단계로서, 마이크로파 소스는 기판의 전체 표면을 실질적으로 커버하는 가스 분배 커버리지를 제공하도록 구성된 가스 공급 소스 위에 상대적으로 배치되는, 상기 마이크로파 전력을 인가하는 단계, 및 약 200℃보다 낮은 온도에서 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하기 위해 가스 공급 소스에 의해 제공된 프로세싱 가스로부터 발생된 마이크로파 플라즈마에 기판을 노출하는 단계를 포함하고, 마이크로파 플라즈마는 약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용한다.

Description

마이크로파 플라즈마를 이용한 박막 증착{THIN FILM DEPOSITION USING MICROWAVE PLASMA}
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 개선된 마이크로파 보조식 CVD 챔버를 이용한 실리콘 함유 유전체층에 대한 증착 프로세스들에 관한 것이다.
집적회로들의 제조에 있어서, 화학기상증착(CVD) 프로세스들이 종종 다양한 재료층들의 증착 또는 에칭을 위해 사용된다. 일반적인 CVD 기술들의 예들은 열적 CVD, 저압 CVD(LPCVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD, 대기압 CVD 등을 포함한다. 종래의 열적 CVD 프로세스들은, 원하는 층을 생성하기 위해 열 유도형 화학 반응들이 발생하는 기판 표면에 반응성 화합물들을 공급한다. 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 프로세스들은 반응성 화합물들의 해리를 증가시키기 위해 증착 챔버에 커플링된 전력원(예를 들어, 무선 주파수(RF) 전력 또는 마이크로파 전력)을 채용한다. 따라서, PECVD 프로세스들은, 유사한 열적 프로세스들에 대해 요구된 것들보다 더 낮은 기판 온도들(예를 들어, 약 75℃ 내지 650℃)에서 양질의 재료들의 신속한 성장을 위한 풍부하고 비용 효율적인 방법이다. 이는 엄격한 열적 버짓 요구들을 갖는 프로세스들에 대해 유리하다.
더 대형의 플랫 패널 디스플레이들 및 태양광 패널들에 대한 요구가 계속 증가함에 따라, 기판의 사이즈 및 그에 따른 프로세싱 챔버의 사이즈가 증가되어야 한다. 박막 증착에 있어서, 종종, 대형 기판 상에 막들을 형성하기 위해 높은 증착 레이트를 갖고 막 특성들을 제어하기 위해 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 더 높은 증착 레이트는 플라즈마 밀도를 증가시키거나 챔버 압력을 저감시킴으로써 달성될 수도 있다. 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD(MPCVD)는, 13.56MHz에서 구동하는 통상의 무선 주파수(RF) 커플링형 플라즈마 소스들과 비교할 때 2.45GHz에서의 개선된 전력 커플링 및 흡수의 결과로서, 더 높은 플라즈마 밀도들(예를 들어, 1011 이온/cm3) 및 더 높은 증착 레이트를 달성하기 위해 개발되었다. RF 플라즈마를 이용하는 하나의 단점은 입력 전력의 대부분이 플라즈마 시스(다크 스페이스)에 걸쳐 강하된다는 점이다. 마이크로파 플라즈마를 이용함으로써, 좁은 플라즈마 시스가 형성되고 더 많은 전력이 라디칼 및 이온 종의 생성을 위해 플라즈마에 의해 흡수될 수 있다. 이는, 이온 에너지 분포의 충돌 확장성을 감소시킴으로써 좁은 에너지 분포를 갖는 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다.
과거에, 진공 코팅 산업에 있어서 마이크로파 소스 기술과 연관된 주요 단점은, 소형 웨이퍼 프로세싱으로부터 대면적 기판 프로세싱으로의 스케일 업 동안 동질성을 유지하는데 있어서의 곤란성이었다. 마이크로파 반응기 설계에 있어서의 최근의 진보는 이들 난제들을 손이 미치는 범위 내에 두게 되었다. 플라즈마 선형 소스들의 어레이들은, 밀집하고 두꺼운 막들을 형성하기 위한 높은 증착 레이트로 초대면적(1m2 초과)의 실질적으로 균일한 막들을 증착하기 위해 개발되었다. 하지만, 기판의 사이즈가 계속 증가함에 따라, 합당한 비용으로 대규모 제조가 가능하게 하면서 더 높은 증착 레이트에서 대면적의 기판 상에 균일한 막들을 증착하기 위해 플라즈마 동질성 및 밀도를 개선시키기 위한 계속적인 필요성이 당업계에 존재한다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 개선된 마이크로파 보조식 CVD 챔버를 이용한 실리콘 함유 유전체층에 대한 증착 프로세스들을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 기판 위에 실리콘 함유층을 증착하는 방법이 제공된다. 그 방법은 일반적으로, 마이크로파 소스 및 가스 공급 소스를 갖는 프로세싱 챔버에 기판을 로딩하는 단계, 프로세싱 가스를 가스 공급 소스로 유동시키는 단계, 마이크로파 소스에 커플링된 안테나에 마이크로파 전력을 인가함으로써 프로세싱 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 단계, 및 약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용하여 플라즈마의 존재하에서 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하고, 여기서, 기판은 증착 동안 약 200℃보다 낮은 온도로 유지된다.
다른 실시예에 있어서, 기판 위에 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스가 제공된다. 그 프로세스는 일반적으로, 기판 서셉터에 대해 병렬 관계로 위치되는 마이크로파 소스 및 가스 공급 소스를 포함하는 프로세싱 챔버에 기판을 로딩하는 단계로서, 마이크로파 소스는 서로로부터 병렬 공면 관계로 배열된 하나 또는 그 이상의 선형 마이크로파 발생기들을 갖고, 가스 공급 소스는 서로로부터 병렬 공면 관계로 배열된 가스 공급 라인들의 어레이를 갖는, 상기 기판을 로딩하는 단계, 전구체 가스들을 가스 공급 소스로 유동시키는 단계, 마이크로파 전력을 마이크로파 소스로 변조함으로써 전구체 가스들로부터 플라즈마를 발생시키는 단계, 가스 공급 소스로부터 기판 서셉터 상에 배치된 기판의 전체 표면을 실질적으로 향해 전구체 가스들을 균일하게 분배하는 단계, 및 약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용하여 플라즈마의 존재하에서 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하고, 여기서, 기판은 증착 동안 약 200℃보다 낮은 온도로 유지된다.
또 다른 실시예에 있어서, 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 그 방법은 일반적으로, 프로세싱 챔버 내에 배치된 마이크로파 소스에 커플링된 안테나에 마이크로파 전력을 인가하는 단계로서, 마이크로파 소스는 기판의 전체 표면을 실질적으로 커버하는 가스 분배 커버리지를 제공하도록 구성된 가스 공급 소스 위에 상대적으로 배치되는, 상기 마이크로파 전력을 인가하는 단계, 및 약 200℃보다 낮은 온도에서 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하기 위해 가스 공급 소스에 의해 제공된 프로세싱 가스로부터 발생된 마이크로파 플라즈마에 기판을 노출하는 단계를 포함하고, 마이크로파 플라즈마는 약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용한다.
본 발명의 상기 기재된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 상기 간략히 요약된 본 발명의 더 상세한 설명이 실시예들을 참조하여 행해질 수도 있으며, 이 실시예들 중 일부는 첨부 도면들에 도시된다. 하지만, 첨부 도면들은 본 발명의 오직 통상적인 실시예들을 예시할 뿐이고, 따라서, 그 범위를 한정하는 것으로서 간주되지 않아야 하며, 본 발명은 다른 동일하게 유효한 실시예들을 인정할 수도 있음을 유의해야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 동축 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버의 단면도이다.
도 1b 및 도 1c는, 기판이 기판 서셉터의 상부면으로부터 이격되거나 기판 서셉터의 상부면과 접촉함을 나타내는 대안적인 실시예의 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 소스 및 동축 마이크로파 소스의 예시적인 배열을 나타낸 개략적인 동축 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버의 상면도이다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 가스 공급 소스 및 마이크로파 소스의 가능한 구성들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 마이크로파 소스의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버를 이용하여 기판 상에 실리콘 질화물(SiN)막을 형성하기 위해 이용될 수도 있는 프로세스 시퀀스의 다이어그램이다.
도 5는, 기판 서셉터와 접촉하고 기판 서셉터와 이격된 기판과 마이크로파 보조식 CVD 증착된 SiN막의 막 균일도 비교를 포함하여, 동축 마이크로파 소스와 기판 간의 간격의 함수로서 증착 레이트(Å/min 단위)를 나타낸 그래프이다.
도 6 및 도 7은, 각각, (프로세싱되는 기판의 에지로부터의) X축 거리 및 Y축 거리의 함수로서 증착 레이트를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조부호들은, 가능할 경우, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하도록 사용되었다. 일 실시예에 개시된 엘리먼트들은 특정 기재없이도 다른 실시예들에 유리하게 활용될 수도 있음이 고려된다.
본 발명의 실시예들은 개선된 마이크로파 보조식 CVD 챔버를 이용한 실리콘 함유 유전체층(예를 들어, SiN)에 대한 증착 프로세스들을 제공한다. 개선된 마이크로파 보조식 CVD 챔버는, 기판이 배치되는 기판 서셉터와의 병렬 관계로 위치되는 가스 공급 소스 및 동축 마이크로파 소스를 포함한다. 가스 공급 소스는 동축 마이크로파 소스와 기판 서셉터 사이에 위치될 수도 있다. 가스 공급 소스는, 서로 병렬로 배열되고 서로로부터 세로로 이격된 가스 공급 라인들의 어레이를 포함할 수도 있다. 동축 마이크로파 소스는, 가스 공급 라인들의 세로 방향에 대해 병렬 관계로 배열될 수도 있는 단일의 또는 복수의 선형 마이크로파 발생기를 포함할 수도 있다. 마이크로파 플라즈마 소스를 갖는 본 발명의 장치를 이용함으로써, 통상의 플라즈마 강화 화학기상증착 프로세스들에서 달리 요구되는 고가의 가열 엘리먼트들을 이용하는 기판 서셉터들의 필요없이 양질의 CVD막이 획득될 수 있고, 이에 의해, 기판 서셉터와 연관된 제조 비용 및 유지보수 작업을 저감시킬 수 있다. 부가적으로, 더 많은 전력이 라디칼 및 이온 종의 생성을 위해 플라즈마에 의해 흡수될 수 있으며, 이는 차례로, 플라즈마 밀도 및 증착 레이트를 증가시킨다. 따라서, 증가된 플라즈마 밀도의 결과로서, 더 낮은 기판 온도(예를 들어, 200℃ 미만)가 달성될 수도 있다.
예시적인 증착 챔버
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 동축 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버(100)의 단면도이다. 프로세스 챔버(100)는, 프로세스 챔버(100)로부터 기판(102)을 제거하지 않고도 하나 또는 그 이상의 막들이 기판(102) 상에 증착되게 하도록 구성된다. 하기 설명은 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버, 특히, 마이크로파 및 가스 공급 소스들이 수평 증착 프로세스를 위한 수평으로 위치된 기판 서셉터 상에 배치되는 수평 타입 챔버와 관련하여 행해질 것이지만, 본 발명은 프로세스 챔버의 챔버 벽들에 수직으로 부착된 마이크로파 라인 소스들, 및 기판을 수직 구성으로 지지하기 위한 수직으로 위치된 기판 서셉터를 갖는 그 수직 타입 증착 챔버들에 적용될 수도 있음을 이해해야 한다. 본 발명으로부터의 이익에 적응될 수도 있는 수직 타입 증착 챔버의 실시예들은 예를 들어, 명칭이 "DYNAMIC VERTICAL MICROWAVE DEPOSITION OF DIELECTRIC LAYERS"이고 본 명세서에 참조로 통합되는 미국특허 제12/833,571호에서 설명된다. 본 발명은 다른 제조자들에 의해 제조된 챔버들을 포함한 다른 프로세싱 챔버들, 및 에칭, 이온 주입, 표면 처리 등과 같이 다른 플라즈마 보조식 프로세스들에 또한 동일하게 적용가능하다. 부가적으로, 도면들 및 대응하는 설명은 단지 예시적일 뿐이고 단일 실시예에서 설명된 임의의 개별 하드웨어 피처는 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 실시예들과 결합될 수 있음을 유의해야 한다.
기판(102)은 특히, 금속, 플라스틱, 유기 재료, 실리콘, 유리, 석영, 또는 폴리머 재료들의 박형 시트일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 기판(102)은 실리콘 함유 유전체가 증착될 유리 기판이다. 다른 실시예들에 있어서, 기판(102)은, 도핑되거나 그렇지 않으면 변형된 유리 기판일 수도 있다. 기판(102)은 약 2 제곱 미터 초과와 같이 약 1 제곱 미터 초과의 표면적을 가질 수도 있다. 추후 논의될 바와 같이, 본 발명은 약 15,600cm2 또는 그 이상의 표면적, 예를 들어 약 90,000cm2 표면적을 갖는 대형 사이즈의 기판들 상의 실리콘 함유층(예를 들어, SiN)의 증착에 특히 유용하다. 프로세스 챔버(100)는, 유전체 재료들(예를 들어, SiO2, SiOXNy, 이들의 유도체들 또는 이들의 조합들), 반도체 재료들(예를 들어, Si 및 그 도펀트들), 배리어 재료들(예를 들어, SiNx, SiOxNy, 또는 이들의 유도체들), 또는 실리콘 함유 유전체층에 의해 패시베이션된 비정질 실리콘 또는 미정질 실리콘 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 재료들을 기판들(102) 상에 증착하도록 구성될 수도 있다. 플라즈마 프로세스 챔버(100)에 의해 대면적 기판들 상에 형성되거나 증착되는 유전체 재료들 및 반도체 재료들의 특정 예들은 에피택셜 실리콘, 다결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 미정질 실리콘, 실리콘 게르마늄, 게르마늄, 이산화 실리콘, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물, 이들의 도펀트들(예를 들어, B, P, 또는 As), 이들의 유도체들 또는 이들의 조합들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 퍼지 가스 또는 캐리어 가스(예를 들어, Ar, H2, N2, He, 이들의 유도체들, 또는 이들의 조합들)로서 사용하기 위해 아르곤, 수소, 질소, 헬륨, 또는 이들의 조합들과 같은 가스들을 수용하도록 구성된다.
프로세스 챔버(100)는 일반적으로, 그 내부에서 프로세스 용적(199)을 정의하는 챔버 벽들(104), 챔버 저부(106) 및 챔버 리드(108)를 포함한다. 프로세스 용적은 진공 시스템(109)에 커플링되고, 그 내부에 배치된 기판 서셉터(110)를 갖는다. 프로세스 용적은, 기판(102)이 프로세스 챔버(100)로 및 프로세스 챔버(100)로부터 이송될 수도 있도록 슬릿 밸브 개구(112)를 통해 액세스된다. 챔버 벽들(104), 챔버 저부(106) 및 챔버 리드(108)는 알루미늄의 유니터리 블록 또는 플라즈마 프로세싱에 양립가능한 다른 재료로부터 제조될 수도 있다. 챔버 리드(108)는 챔버 벽들(104)에 의해 지지되고, 프로세스 챔버(100)를 서비스하기 위해 제거될 수 있다. 기판 서셉터(110)는, 기판 서셉터(110)를 상승 및 하강시키기 위한 액추에이터(114)에 커플링될 수도 있다. 도 1b에 도시된 바와 같은 본 발명의 특정 실시예들에 있어서, 기판이 기판 서셉터(110)의 표면을 터치하지 않고도 증착 동안 실질적으로 편평하게 유지되는 방식으로 기판 서셉터(110)의 표면 상에 스페이서들(190)이 배열될 수도 있다. 예를 들어, 3개의 스페이서들(190)(오직 하나만이 도시됨)이 기판 서셉터(110)의 상부면으로부터 기판(102)을 이격시키도록 기판 서셉터(110) 상에 동일하게 이격되어, 그들 사이에 갭(92)을 형성할 수도 있다. 스페이서들(190)은 임의의 금속, 세라믹들, 하이 템프 재료로부터 제조될 수도 있으며, 기판 서셉터(110) 위에서 동일 거리만큼 기판(102)을 이격시키도록 약 1mm 내지 약 100mm 사이의 두께를 가질 수도 있다. 대안적으로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 기판(102)은 기판 서셉터(110)의 표면과 접촉할 수도 있다.
기판 서셉터(110)는, 기판 서셉터(110)를 원하는 온도로 유지하기 위해 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들을 옵션적으로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기판 서셉터(110)는, 증착 동안 기판 서셉터(110) 상에 배치된 기판(102)의 온도를 제어하도록 활용되는 저항성 히터(198) 및/또는 냉각 유체 도관들(196)을 포함할 수도 있다.
리프트 핀들(116)은 기판 서셉터(110) 상에의 배치 이전에 및 기판 서셉터(110)로부터의 제거 이후에 기판(102)을 제어가능하게 지지하도록 기판 서셉터(110)를 통해 이동가능하게 배치된다. 리프트 핀들(116)은 통상적으로 세라믹 또는 양극처리된 알루미늄으로 이루어진다. 일반적으로, 리프트 핀들(116)은, 리프트 핀들(116)이 정규 위치에 있을 경우(즉, 기판 서셉터(110)에 대해 수축된 경우), 기판 서셉터(110)의 상부면으로 실질적으로 플러시되거나 그 상부면으로부터 약간 리세스된 제 1 단부들(117)을 가진다. 제 1 단부들(117)은 일반적으로, 리프트 핀들(116)이 홀들로 빠지는 것을 방지하기 위해 치솟거나 그렇지 않으면 확대된다. 리프트 핀들(116)은 챔버 저부(106)와 접촉하게 되고 기판 서셉터(110)의 상부면으로부터 변위되며, 이에 의해, 기판(102)을 기판 서셉터(110)에 대해 이격된 관계로 둔다. 일 실시예에 있어서, 가변 길이들의 리프트 핀들(116)이 활용되어, 저부(106)와 접촉하게 되고 상이한 횟수로 작동된다. 본 발명으로부터의 이익에 적응될 수도 있는 기판 서셉터로부터 에지-중심 방식으로 기판을 리프트하도록 구성된 리프트 핀들을 갖는 PECVD 시스템의 실시예들은, 본 명세서에 참조로 통합되는 미국 특허 제6,676,761호에 설명된다.
본 발명에 따른 프로세스 챔버(100)의 주요 컴포넌트들은 특히, 가스 공급 소스(120) 및 마이크로파 소스(126)를 포함할 수도 있다. 하기에 더 상세히 논의될 바와 같이, 마이크로파 소스(126)는, 가스 공급 소스(120)의 세로 방향에 병렬이 되도록 구성되는 하나 또는 그 이상의 동축 마이크로파 발생기(128)를 포함할 수도 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 가스 공급 소스(120)는 마이크로파 소스(126)와 기판(102) 사이에 위치될 수도 있다. 옵션적으로, 제 2 가스 공급 소스(도시 안됨)가 마이크로파 소스(126) 위에 그리고 프로세스 챔버(100)의 상부(예를 들어, 챔버 리드(108)) 가까이에 위치되어 증착 레이트를 개선시킬 수도 있다. 도 2b 내지 도 2d는, 마이크로파 소스(226) 위에 상대적으로 위치되거나(예를 들어, 챔버 리드(108) 내에 또는 바로 인접하여 위치됨, 도 2b), 또는 마이크로파 소스(226)에 대한 공통 평면에 병렬의 이격된 관계로 위치되는(도 2c) 가스 공급 소스(220)를 갖는 다양한 구성들을 도시한다. 어느 하나의 경우에 있어서, 전구체 가스들(예를 들어, N2 또는 SiH4) 및 캐리어 가스(Ar)가 가스 공급 소스(220)에 제공될 수도 있다. 가스 공급 소스(220)가 마이크로파 소스(126)에 공간 병렬 관계로 위치되는 대안적인 실시예에 있어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 전구체 가스들(예를 들어, N2 또는 SiH4)이 가스 공급 소스(220)에 별도로 제공된 채로, 캐리어 가스(Ar)는 챔버 리드(108)에 위치된 제 2 가스 공급 소스(221)에 제공될 수도 있다.
이제, 도 2a를 참조하면, 도 2a는 도 1a에 도시된 마이크로파 소스(126) 및 가스 공급 소스(120)의 상면도를 도시한다. 가스 공급 소스(120)는, 가스 소스(122A) 및/또는 가스 소스(122B)로부터 하나 또는 그 이상의 전구체 가스들 및 캐리어 가스를 제어가능하게 수용하도록 구성된 가스 공급 라인들(121)의 어레이를 포함할 수도 있다. 가스 공급 라인들(121)은 평면 배열일 수 있고, 예를 들어, 3개의 지지 엘리먼트들(123)에 의해 이동가능하게 지지될 수도 있다. 지지 엘리먼트들(123)은 전기 절연성 재료와 같은 임의의 적절한 재료들로부터 제조될 수도 있다. 일 예로, 각각의 지지 엘리먼트들(123)은, 지지 엘리먼트(123)의 길이를 따라 배치되고 가스 공급 라인들(121)의 일부를 유지하도록 구성되는 너트 및 볼트 어셈블리와 같은 적어도 3개의 파스닝 메커니즘들(도시 안됨) 또는 임의의 다른 적절한 수단을 가질 수도 있다. 지지 엘리먼트들(123)의 구성은 어플리케이션 또는 사용된 가스 공급 라인들(121)의 수에 의존하여 변할 수도 있다. 구성이 선형 마이크로파 발생기들(128)로부터의 마이크로파 전력 및/또는 막 균일도에 현저히 영향을 미치지 않는 한, 임의의 다른 지지 메커니즘이 고려가능하다. 특정 실시예들에 있어서, 가스 공급 라인들(121)은 지지 엘리먼트들(123)의 사용없이도 챔버 벽들(104)을 통해 지지될 수도 있다.
본 명세서에서 상세히 논의되지는 않지만, 지지 엘리먼트들(123)은 수직으로(또는 수평으로) 조정가능하여, 동축 마이크로파 소스(126)와 가스 공급 소스(120) 사이의 더 좁거나 더 넓은 공간이 획득될 수 있음이 고려된다. 또한, 가스 공급 소스(120)의 위치는 원하는 막 특성들을 획득하기 위한 프로세싱 파라미터들에 의존하여 기판으로부터 더 근접하거나 멀도록 수직 축에서 조정될 수도 있음이 고려된다.
가스 공급 라인들(121)의 어레이는 서로 병렬로 배열되고 서로로부터 세로로 이격되고(도 2a), 복수의 가스 공급 라인들(121) 각각은 기판(102)에 면하는 다공성 홀들(도시 안됨)을 갖는다. 홀들은 가스 공급 라인들(121)의 길이를 따라 실질적으로 규칙적인 간격들로 배열되어, 기판(102)의 상부면을 실질적으로 커버하는 실질적으로 균일한 가스 유동을 제공한다. 가스 공급 소스(120)는 기판의 사이즈에 의존하여 약 3 내지 약 20개의 가스 공급 라인들(121)을 포함할 수도 있다. 단일의 가스 공급 라인(121)이 약 10% 비-균일도로 수직 방향으로 약 100mm 영역을 커버할 수도 있음이 관측되었다. 730mm×920mm의 사이즈를 갖는 기판에 있어서, 가스 공급 소스(120)는 10개의 가스 공급 라인들(121)을 가질 수도 있다. 가스 공급 라인들(121) 간의 거리(즉, 바로 인접한 가스 공급 라인에 대한 가스 공급 라인)은 적용 시, 약 100mm와 약 130mm 사이, 예를 들어, 약 110mm와 같이 약 50mm와 약 200mm 사이에서 변할 수도 있다. 각각의 가스 공급 라인들(121)의 길이는 기판(102)의 사이즈에 의존하여 변할 수도 있다. 가스 공급 라인들(121) 각각의 길이는, 프로세싱되는 기판의 전체 커버리지를 획득하기 위해 약 2.5m까지일 수도, 즉, 기판(102)의 직경보다 클 수도 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 도 2a에 도시된 바와 같은 가스 공급 라인들(121)의 어레이는 가스 소스(122A) 및/또는 가스 소스(122B)로부터 하나 또는 그 이상의 전구체 가스들 및 캐리어 가스를 수용할 수도 있다. 전구체 가스들은 어플리케이션에 의존하여 변할 수도 있다. 실리콘 함유 유전체층이 요구되는 경우들에 있어서, SiH4 및 NH3와 같은 전구체 가스 및 캐리어 가스, 예를 들어, Ar는 가스 공급 라인들(121)에 진입하기 전에, 가스 공급부(202)로부터 각각 가스 소스들(122A, 122B)로 함께 또는 별도로 제공될 수도 있다. 가스 파이프 밸브(204, 206)는 가스 소스들(122A, 122B)과 가스 공급 라인들(121)의 단부 사이에 배치되어, 가스 공급 라인들(121)의 어느 일측 또는 양측으로부터 가스들의 공급을 선택적으로 제어할 수도 있다. 막 두께가 가스 공급 위치에 매우 독립적이기 때문에, 즉, 가스 공급측들이 그 측부에서의 더 높은 가스 유동들로 인해 더 높은 증착 레이트를 항상 유도하기 때문에, 가스들이 가스 공급 라인들(121)의 양측으로부터 공급되게 하는 것은 막 두께의 균일도를 향상시키는 것으로 사료된다.
도 1a를 다시 참조하면, 동축 마이크로파 소스(126)는 가스 공급 소스(120)와 프로세스 챔버(100)의 상부(예를 들어, 챔버 리드(108)) 사이에 위치될 수도 있다. 동축 마이크로파 소스(126)는 일반적으로, 복수의 선형 마이크로파 발생기들(128) 및 선형 마이크로파 발생기들(128)에 접속된 안테나(130)를 포함한다. 동축 마이크로파 소스(126)는 접지에 커플링될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 동축 마이크로파 소스(126)는, 선형 마이크로파 발생기들(128)이 서로 병렬로 배열되고 서로로부터 세로로 이격된 평면 배열일 수 있다(도 2a 참조; 지지 엘리먼트들(123)은 명확화를 위해 이 도면으로부터 생략되었음을 유의해야 함). 오직 2개의 선형 마이크로파 발생기들(128)이 도시되지만, 선형 마이크로파 발생기들(128)의 수는 기판의 사이즈에 의존하여 증가 또는 감소될 수도 있음이 고려된다. 730mm×920mm의 사이즈를 갖는 기판에 있어서, 마이크로파 소스(126)는 4개의 마이크로파 발생기들(128)을 가질 수도 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 인접한 2개의 선형 마이크로파 발생기들(128) 간의 Y축에 있어서의 거리는 약 100mm 내지 약 500mm, 예를 들어, 230mm와 같이 약 180mm와 약 350mm 사이일 수도 있다. 더 넓은 간격은 마이크로파 발생기들 간의 기판 표면 영역들에 대한 ? 프로파일 및 비-균일한 막 특성들을 야기할 수도 있다. 2개의 선형 마이크로파 발생기들(128) 각각은 2개의 인접한 가스 공급 라인들(121) 위에 및 그 사이에 각각 배치될 수도 있다. 단일의 마이크로파 발생기(128)가 약 10% 비-균일도로 수직 방향으로 약 260mm 영역을 커버할 수도 있음이 관측되었다.
각각의 선형 마이크로파 발생기(128)의 길이는 가스 공급 라인들(121)보다 길거나 같을 수도 있다. 예를 들어, 각각의 선형 마이크로파 발생기(128)의 길이는 약 3m까지일 수도 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 동축 마이크로파 소스(126)는 기판(102)의 X축(도 2a)에 수직인 수평 방향을 따라 이동될 수도 있다. 이는 대형 기판을 프로세싱하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판이 16 피트 길이 및 3-4 피트 폭의 치수를 가지면, 동축 마이크로파 소스(126)는 기판의 길이에 따라 이동될 필요가 있을 수도 있다. 하지만, 기판이 16 피트 길이 및 16 피트 폭의 치수를 가지면, 동축 마이크로파 소스(126)는 기판의 길이 및 폭 양자에 따라 이동될 필요가 있을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 마이크로파 소스의 개략 단면도이다. 동축 마이크로파 소스(126)는 일반적으로, 압력 분리 배리어로서 유전체 튜브(308)를 갖는 안테나(130)를 포함한다. 마이크로파 소스(132)는 동축 마이크로파 소스(126)에 접속되고, 마이크로파들을 안테나(130)에 입력할 수 있다(도 1a). 챔버의 양측으로부터의 이중 마이크로파 RF 입력은, 일측의 마이크로파 RF 입력이 소스를 따라 전체 영역을 커버하지 않을 수도 있기 때문에 마이크로파 소스를 따른 커버리지를 개선시키는 것으로 사료된다. 마이크로파 소스(132)는, 예를 들어, TEM(transversal electromagnetic)파 모드에 있어서 마이크로파 전력을 튜닝하고 챔버로 방출할 수도 있다. 일반적으로 원형 단면을 갖는 안테나(130)를 부분적으로 둘러싸는 옵션적인 격납 실드(도시 안됨)가 또한, 가스 공급 라인들(121)로부터 반응성 전구체들과 충돌하기 위해 격납 실드의 저부 가까이에 형성된 애퍼처(도시 안됨)를 통해 플라즈마를 포함 및 가이드하는데 사용될 수도 있다. 공기 또는 질소는, 안테나(130)를 냉각하기 위해 유전체 튜브(308)와 격납 실드 간의 공간에 충진될 수 있다. 격납 실드의 상세들은 명칭이 "Microwave Plasma Containment Shield Shaping"인 Michael Stowell의 미국특허출원 제12/238,664호에서 더 논의되며, 그 전체 내용은 모든 목적으로 본 명세서에 참조로 통합된다.
도 3에 도시된 바와 같은 동축 마이크로파 소스(126)의 단면도는 약 2.45GHz의 주파수에서 마이크로파들을 방출하는 도체(예를 들어, 안테나(302))를 도시한다. 방사상의 라인들은 전계(304)를 나타내고, 원들은 자계(306)를 나타낸다. 마이크로파들은 공기를 통해 및 유전체 튜브(308)를 통해 전파되며, 이 유전체 튜브는 대기압을 갖는 도파관(도시 안됨)과 진공 챔버 간의 인터페이스로서 기능한다. 유전체 튜브(308)를 통과한 마이크로파들은 프로세싱 챔버 내의 가스들을 에너자이징하여, 유전체 튜브(308)의 표면 외측에 플라즈마(310)를 형성한다. 선형 마이크로파 발생기들(128) 가까이에 유지되는 그러한 파는 표면파이다. 동작에 있어서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 증착 프로세스와 같은 프로세스 동안, 마이크로파들은 선형 마이크로파 발생기들(128)을 따라 이동하고, 전자기 에너지를, 프로세스 용적 내에서 플라즈마를 점화하는 플라즈마 에너지로 변환함으로써 높은 감쇠를 경험한다. 플라즈마에 의해 발생된 라디칼 종들은 가스 공급 라인들(121)로부터 기인하는 반응성 전구체들을 분리하고, 이 반응성 전구체들은 (화살표들(124)에 의해 나타낸 바와 같이) 기판(102)을 향해 지향되고 통상적으로 층상의 유동으로 기판 표면에 걸쳐 방사상으로 균일하게 분배되어, 기판 서셉터(110)에 의해 유지되는 기판(102) 상에 막을 형성한다. 증착 동안 챔버 내의 압력은 진공 시스템(109)에 의해 제어된다.
예시적인 증착 프로세스
도 4는, 도 1a 및 도 2a 내지 도 2d와 함께 상기 설명된 바와 같은 본 발명의 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버를 이용하여 기판 상에 실리콘 함유막을 형성하기 위해 이용될 수도 있는 프로세스 시퀀스(400)의 흐름도를 제공한다. 프로세스 시퀀스(400)에 있어서의 구성, 프로세싱 단계들의 수, 및 프로세싱 단계들의 순서는, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 기본적인 범위로부터 일탈함없이 하나 또는 그 이상의 단계들이 추가, 삭제 및/또는 재순서화될 수 있기 때문에, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 범위로 한정되도록 의도되지 않음을 유의해야 한다. 부가적으로, 하기의 설명이 실리콘 질화물(SiN)을 참조하여 행해지지만, 실리콘, 이산화 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 산탄화물, 실리콘 수소화물, 실리콘 불화물, 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘, 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘 탄화물, 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘 산화물 등과 같은 다른 실리콘 함유층들이 또한 고려됨이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 이에 따라, 하기에 설명될 케미스트리 및 프로세싱 파라미터들은 증착될 층에 의존하여 변경/조정될 수도 있다. 하지만, 본 발명의 프로세스는 단일 기판 또는 배치 프로세싱 사이클에서의 기판들을 프로세싱할 수 있도록 입증되었다.
프로세스는, 도 1a 및 도 2a 내지 도 2d에 대하여 상기 설명된 다양한 실시예들과 같이, 기판 서셉터(110), 기판 서셉터(110)에 대해 병렬 관계로 위치되는 가스 공급 소스(120) 및 동축 마이크로파 소스(126)를 포함하는 마이크로파 보조식 CVD 챔버로 기판을 로딩함으로써 단계402로 시작한다. 기판은, 실리콘 함유 유전체층이 형성될 수 있는 임의의 기판일 수도 있다. 기판은 도전성 또는 비-도전성일 수도 있고, 강성 또는 가요성일 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판은, 도핑되거나 도핑되지 않은 유리 기판일 수도 있다. 기판의 온도는 기판 서셉터를 가열 및/또는 냉각시킴으로써 약 200℃와 같이 약 150℃와 약 250℃ 사이로 제어될 수도 있다.
단계404에서, 마이크로파가 안테나에 의해 챔버에서 발생되고, 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이 펄스형 전력 또는 연속 전력을 이용하여 마이크로파 소스에 의해 변조된다.
단계406에서, 전구체 가스들 및 캐리어 가스가 챔버에 제공된다. 실리콘 질화물층의 증착에 있어서, 그러한 전구체 가스들은 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 디클로로실란(SiH2Cl2), 및 이들의 조합들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 실리콘 함유 전구체, 및 질소(N2), 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 질소 함유 전구체를 포함할 수도 있다. 캐리어 가스는 아르곤(Ar), 수소(H2), 헬륨(He), 이들의 유도체들, 또는 이들의 조합들을 포함할 수도 있다. 전구체 가스들은 별도의 라인들을 통해 유동시켜, 기판에 도달하기 전에 전구체 가스들이 너무 이르게 반응하는 것을 방지할 수도 있다. 대안적으로, 반응성 전구체들은 동일 라인을 통해 유동시키도록 혼합될 수도 있다.
챔버로의 가스들의 유량은 프로세싱되는 기판의 사이즈에 의존한다. 730mm×920mm를 측정한 기판이 SiH4 및 NH3으로 SiN층을 증착하도록 프로세싱되는 경우들에 있어서, SiH4 가스의 가스 유동은 약 250sccm/L와 약 1,500sccm/L 사이, 예를 들어, 약 300sccm/L와 약 900sccm/L사이와 같이 약 150sccm/L와 약 3,000sccm/L 사이의 유량으로 제공될 수도 있다. NH3 가스의 가스 유동은 약 2,000sccm/L와 약 4,000sccm/L 사이, 예를 들어, 약 3,000sccm/L와 같이 약 1,200sccm/L와 약 5,000sccm/L 사이의 유량으로 제공될 수도 있다. Ar 가스의 가스 유동은 약 500sccm/L와 약 3,500sccm/L 사이, 예를 들어, 약 2,500sccm/L와 같이 약 450sccm/L와 약 5,000sccm/L 사이의 유량으로 제공될 수도 있다. 더 높은 Ar 유동은 마이크로파 플라즈마의 균일도를 개선시키고 이에 의해 막 두께를 개선시키는 것으로 사료된다. NH3에 대한 SiH4의 가스 유동 비율(SiH4:NH3)은 약 1:2와 약 1:6사이, 예를 들어, 약 1:3일 수도 있다. Ar에 대한 SiH4의 가스 유동 비율(SiH4:Ar)은 약 1:1과 약 1:20사이, 예를 들어, 약 1:5와 약 1:10 사이이다. Ar에 대한 NH3의 가스 유동 비율(NH3:Ar)은 약 1:1과 약 1:10사이, 예를 들어, 약 1:2와 약 1:5 사이일 수도 있다. SiN층은 약 50mTorr 내지 약 250mTorr, 예를 들어, 약 100mTorr의 챔버 압력에서 증착될 수도 있다.
단계408에서, 약 1GHz로부터 약 10GHz까지 레인징하는 주파수에서, 예를 들어, 2.45GHz에서 마이크로파에 의해 전구체 가스들로부터 플라즈마가 형성된다. 전력 요건이 중요한 것이 아닐 경우, 5.8GHz의 더 높은 주파수가 사용될 수도 있다. 더 높은 주파수 소스를 사용하는 이점은, 더 높은 주파수가 2.45GHz의 더 낮은 주파수 소스의 더 적은 사이즈(약 절반 사이즈)를 갖는다는 점이다. 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2, 예를 들어, 약 1,500 밀리와트/cm2 내지 약 3,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력이 안테나를 통해 챔버로 공급되어, 단계404에서 전자기 에너지를 발생하여 단계408에서 전구체 가스들을 에너자이징한다. 더 높은 마이크로파 RF 전력은 마이크로파 소스(126)를 따라 플라즈마 균일도를 향상시키는 것으로 사료된다. 대부분의 실시예들에 있어서, 상기 설명된 조건들은 1012 이온/cm3을 초과하는 이온 밀도를 갖는 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 일부 경우들에 있어서, 전기 바이어스를 기판에 인가하여 플라즈마의 이온 종들이 기판에 끌리게 함으로써 증착 특성들이 영향을 받을 수도 있지만, 본 발명의 특정 실시예들에 있어서, 기판의 표면에 대한 플라즈마 손상을 최소화하기 위해 전기 바이어스가 증착 동안 요구되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 챔버 내 압력을 제어하거나 전구체 가스들의 유량들 및/또는 유동 비율을 제어하거나 또는 플라즈마를 발생시키는데 사용된 간격 및/또는 전력을 제어함으로써 챔버 내 환경이 조절될 수도 있음이 고려된다.
단계410에서, SiN층이 기판 위에 증착된다. 막 특성들 및 챔버 조건들에 의존하여, 단계404 내지 단계410에서 설명된 바와 같은 프로세스들은 원하는 막 두께가 획득될 때까지 원하는 만큼 다수회 반복될 수도 있다. 4개의 선형 마이크로파 발생기들 및 10개의 가스 공급 라인들이 사용되는 일 실시예에 있어서, 상기 정의된 프로세싱 조건들은 SiN층이, 도 6 및 도 7에 의해 입증되는 바와 같이 14% 미만의 두께 비-균일도로 2,500Å/min 초과의 높은 증착 레이트에서 증착될 수 있게 하며, 이 도 6 및 도 7은, 각각, (기판의 에지로부터의) X축 거리 및 Y축 거리의 함수로서 증착 레이트를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
단계412에서, 증착이 완료된 이후, 플라즈마는 소멸되고 기판은 프로세스 챔버 밖으로 이송된다.
본 발명에 따른 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 챔버는, 13.56MHz에서 무선 주파수(RF) 커플링형 플라즈마 소스들을 이용한 종래의 PECVD 프로세스와 비교할 때 가스 공급 소스 및 동축 마이크로파 소스의 개선된 배열의 결과로서, 더 높은 플라즈마 밀도들 및 더 높은 증착 레이트들을 제공한다. 마이크로파 플라즈마 소스를 갖는 본 발명의 장치를 이용함으로써, 좁은 플라즈마 시스가 형성되고 더 많은 전력이 라디칼 및 이온 종의 생성을 위해 플라즈마에 의해 흡수될 수 있으며, 이는 차례로, 이온 에너지 분포의 충돌 확장성을 감소시킴으로써 좁은 에너지 분포를 갖는 플라즈마 밀도를 증가시킨다. 따라서, 좁은 에너지 분포를 갖는 더 낮은 이온 에너지에서의 증가된 플라즈마 밀도의 결과로서, 더 낮은 증착 온도(예를 들어, 200℃ 미만, 예를 들어, 130℃)가 달성될 수 있다. SiN막 특성들의 관점에서 본 발명의 마이크로파 CVD 프로세스와 상이한 증착 온도들에서의 종래의 PECVD 프로세스 간의 비교가 하기 표 1에 도시된다. 알 수 있는 바와 같이, 저온 마이크로파 CVD 프로세스는, 유사하거나 더 우수한 막 특성들을 갖는 약 280℃ 또는 130℃에서 수행된 종래의 PECVD 프로세스보다 더 높은 증착 레이트를 제공한다. 더 낮은 열적 버짓을 갖는 마이크로파 CVD 프로세스는 운동역학적으로 제한된 조건들에 있어서 더 우수한 미정질 성장을 허용하고, 따라서, LCD 프로세스, OLED 디스플레이 프로세스, 또는 가요성 디스플레이 프로세스 등과 같은 저온 증착 프로세스들에 적합하다.
Figure pct00001
부가적으로, 마이크로파 플라즈마 소스를 갖는 본 발명의 장치를 이용함으로써, 기판의 온도는 프로세스 동안 원하는 온도로 효과적으로 가열되고 유지될 수 있다. 기판은 마이크로파 플라즈마에 대한 노출의 1분 이후 약 176℃까지 가열될 수 있음이 입증되었다. 하기의 표 2는 약 130mTorr의 챔버 압력 및 약 2.45GHz의 주파수에서 마이크로파 플라즈마 소스를 이용하여 본 발명의 장치로 증착되었던 실리콘 질화물층에 대한 프로세스 파라미터들 및 막 특성들을 나타낸 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 서셉터 설정 온도가 40℃로부터 150℃로 증가될 경우, RI(굴절율)와 같은 막 특성들은 현저히 변경되지 않았고, 이는 서셉터 설정 온도가 막 품질에 영향을 주지 않음을 시사한다. 따라서, 본 발명의 마이크로파 보조식 CVD 프로세스의 이용은, 기판을 원하는 온도로 가열 및 유지하기 위해 통상의 플라즈마 강화 화학기상증착 프로세스들에서 달리 요구되는 고가의 가열 엘리먼트들이 제거될 수 있기 때문에 서셉터에 대해 더 낮은 제조 비용 및 더 낮은 유지보수 작업을 허용한다.
Figure pct00002
더욱이, 기판 서셉터(110)를 터치하지 않고도 기판(102)을 실질적으로 편평하게 지지/유지하기 위해 복수의 스페이서들(약 1인치 높이)이 기판 서셉터(110)의 표면 상에 배열되는 특정 실시예들에 있어서, 실리콘 질화물막의 두께 비-균일도는, 도 1 및 도 2와 함께 상기 설명된 바와 같이 마이크로파 플라즈마 소스를 이용한 본 발명의 장치로 증착이 수행될 경우에 8.1% 미만으로 감소됨이 본 발명자들에 의해 놀랍게 발견되었다. 도 5는, 약 2600Å/min의 실질적으로 유사한 증착 레이트에서 기판 서셉터와 접촉하고 기판 서셉터와 이격된 기판과 실리콘 질화물막의 막 균일도 비교를 포함하여, 동축 마이크로파 소스와 기판 간의 간격의 함수로서 증착 레이트를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
전술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 그 기본적인 범위로부터 일탈함없이 발명될 수도 있으며, 그 범위는 다음에 오는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 기판 위에 실리콘 함유층을 증착하는 방법으로서,
    프로세싱 용적에 배치된 마이크로파 소스 및 가스 공급 소스를 갖는 프로세싱 챔버의 상기 프로세싱 용적에 기판을 로딩하는 단계;
    상기 가스 공급 소스로부터 상기 프로세싱 용적으로 프로세싱 가스를 유동시키는 단계;
    상기 마이크로파 소스에 커플링된 안테나에 마이크로파 전력을 인가함으로써 상기 프로세싱 용적에서 상기 프로세싱 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용하여 상기 플라즈마의 존재하에서 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 기판은 상기 증착 동안 약 200℃보다 낮은 온도로 유지되는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계는 약 50mTorr 내지 약 250mTorr의 챔버 압력에서 상기 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 디클로로실란(SiH2Cl2), 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 실리콘 함유 전구체, 및 질소(N2), 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질소 함유 전구체를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 아르곤(Ar), 수소(H2), 헬륨(He), 이들의 유도체들, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 캐리어 가스를 더 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스로부터 프로세싱 가스를 유동시키는 단계는 약 1:5와 약 1:10 사이의 Ar에 대한 SiH4의 가스 유동 비율(SiH4:Ar)로 SiH4 및 Ar을 제공하는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스로부터 프로세싱 가스를 유동시키는 단계는 약 1:1과 약 1:10 사이의 NH3에 대한 SiH4의 가스 유동 비율(SiH4:NH3)로 SiH4 및 NH3을 제공하는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스로부터 프로세싱 가스를 유동시키는 단계는 약 1:2와 약 1:5 사이의 Ar에 대한 NH3의 가스 유동 비율(NH3:Ar)로 NH3 및 Ar을 제공하는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파 소스는, 서로 병렬로 배열되고 서로로부터 약 180mm와 약 350mm 사이의 거리로 세로로 이격된 하나 또는 그 이상의 선형 마이크로파 발생기들을 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스는, 서로 병렬로 연결되고 서로로부터 약 50mm와 약 200mm 사이의 거리로 세로로 이격된 가스 공급 라인들의 어레이를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스는 상기 마이크로파 소스와 상기 기판 사이에 배치되고,
    상기 하나 또는 그 이상의 선형 마이크로파 발생기들은 상기 가스 공급 라인들과 병렬 관계로 배열되는, 실리콘 함유층을 증착하는 방법.
  11. 기판 위에 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스로서,
    기판 서셉터에 대해 병렬 관계로 위치되는 마이크로파 소스 및 가스 공급 소스를 포함하는 프로세싱 챔버에 기판을 로딩하는 단계로서, 상기 마이크로파 소스는 서로로부터 병렬 공면 관계로 배열된 하나 또는 그 이상의 선형 마이크로파 발생기들을 갖고, 상기 가스 공급 소스는 상기 프로세싱 챔버의 프로세싱 용적 내에 배치되고 서로로부터 병렬 공면 관계로 배열된 가스 공급 라인들의 어레이를 갖는, 상기 기판을 로딩하는 단계;
    상기 가스 공급 소스로부터 상기 프로세싱 용적으로 전구체 가스들을 유동시키는 단계;
    마이크로파 전력을 상기 마이크로파 소스로 변조함으로써 상기 전구체 가스들로부터 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 가스 공급 소스로부터, 상기 기판 서셉터 상에 배치된 상기 기판의 전체 표면을 실질적으로 향해 상기 전구체 가스들을 균일하게 분배하는 단계; 및
    약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용하여 상기 플라즈마의 존재하에서 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 기판은 상기 증착 동안 약 200℃보다 낮은 온도로 유지되는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실리콘 함유층은, 실리콘, 실리콘 질화물, 이산화 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 산탄화물, 실리콘 수소화물, 실리콘 불화물, 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘, 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘 탄화물, 및 붕소 또는 인 또는 비소 도핑된 실리콘 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하는 단계는 약 50mTorr 내지 약 250mTorr의 챔버 압력에서 상기 실리콘 함유층을 증착하는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스로부터 전구체 가스들을 유동시키는 단계는 약 1:5와 약 1:10 사이의 캐리어 가스에 대한 실리콘 함유 전구체의 가스 유동 비율로 상기 실리콘 함유 전구체 및 상기 캐리어 가스를 유동시키는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스로부터 전구체 가스들을 유동시키는 단계는 약 1:1과 약 1:10 사이의 질소 함유 전구체에 대한 실리콘 함유 전구체의 가스 유동 비율로 상기 실리콘 함유 전구체 및 상기 질소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 포함하는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 선형 마이크로파 발생기들은 약 180mm와 약 350mm 사이의 거리로 서로로부터 세로로 이격되고,
    상기 가스 공급 라인들의 어레이는 약 50mm와 약 200mm 사이의 거리로 서로로부터 세로로 이격되는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 공급 소스는 상기 마이크로파 소스와 상기 기판 사이에 배치되는, 실리콘 함유층을 증착하기 위한 마이크로파 플라즈마 보조식 CVD 프로세스.
  18. 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 마이크로파 소스에 커플링된 안테나에 마이크로파 전력을 인가하는 단계로서, 상기 마이크로파 소스는 상기 기판의 전체 표면을 실질적으로 커버하는 가스 분배 커버리지를 제공하도록 구성된 가스 공급 소스 위에 상대적으로 배치되는, 상기 마이크로파 전력을 인가하는 단계; 및
    약 200℃보다 낮은 온도에서 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 증착하기 위해 상기 가스 공급 소스에 의해 제공된 프로세싱 가스로부터 발생된 마이크로파 플라즈마에 상기 기판을 노출하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세싱하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 마이크로파 플라즈마는 약 1GHz 내지 약 10GHz의 주파수에서 약 500 밀리와트/cm2 내지 약 5,000 밀리와트/cm2의 마이크로파 전력을 사용하는, 기판을 프로세싱하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 실리콘 함유 전구체 및 캐리어 가스를 포함하고,
    상기 실리콘 함유 전구체 및 상기 캐리어 가스는 약 1:5와 약 1:10 사이의 상기 캐리어 가스에 대한 상기 실리콘 함유 전구체의 가스 유동 비율로 상기 가스 공급 소스에 도입되는, 기판을 프로세싱하는 방법.
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