KR20150131265A - 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스 - Google Patents

회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스 Download PDF

Info

Publication number
KR20150131265A
KR20150131265A KR1020157029248A KR20157029248A KR20150131265A KR 20150131265 A KR20150131265 A KR 20150131265A KR 1020157029248 A KR1020157029248 A KR 1020157029248A KR 20157029248 A KR20157029248 A KR 20157029248A KR 20150131265 A KR20150131265 A KR 20150131265A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
processing chamber
substrate
plasma source
plasma
shaped
Prior art date
Application number
KR1020157029248A
Other languages
English (en)
Inventor
존 씨. 포스터
조셉 유도브스키
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20150131265A publication Critical patent/KR20150131265A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/50—Miscellaneous

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

다중 기판들을 프로세싱하기 위한 기판 프로세싱 챔버 및 방법들이 제공되며, 일반적으로 플래튼 상에서 회전하는 기판이 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역을 통해 통과하도록 위치 설정되는 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스를 포함한다.

Description

회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스 {PLASMA SOURCE FOR ROTATING PLATEN AND CHAMBERS}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판들을 프로세싱하는 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 기판 상에서 원자층 증착 및 화학 기상 증착을 실행하는 배치식(batch) 프로세싱 플랫폼에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스들을 형성하는 프로세스는, 공통적으로 기판 프로세싱 플랫폼들을 포함하는 다중 챔버들에서 실행된다. 일부 예들에서, 멀티-챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은, 제어된 환경에서 순차적으로 기판 상에서 2 또는 그 초과의 프로세스들을 실행하는 것이다. 그러나, 다른 예들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼은, 단지 기판 상에서 단일 프로세싱 단계만을 실행할 수 있으며; 기판들이 플랫폼에 의해 처리되는 속도(rate)를 최대화하기 위해서 추가의 챔버들이 의도된다. 추가의 챔버들이 의도되는 경우에, 기판들 상에서 실행되는 프로세스는, 전형적으로 배치(batch) 프로세스이며, 여기서 비교적 많은 수, 예컨대 25 개 또는 50 개의 기판들이 부여된 챔버에서 동시에 프로세스된다. 배치 프로세싱은, 경제적으로 가변적인 방식으로 개별 기판들 상에서 실행될 너무 많은 시간을 소모하는 프로세스들, 이를테면 ALD 프로세스들 및 일부 화학 기상 증착(CVD) 프로세스들을 위해서 특히 유용하다.
[0003] 기판 프로세싱 플랫폼 또는 시스템의 효율성은, 종종 소유 비용(cost of ownership; COO)에 의해 수량화된다. COO는 많은 인자들에 의해 영향을 받지만, 시스템 풋프린트, 즉 제조 플랜트에서 시스템을 작동시키는데 요구되는 전체 플로어 공간, 그리고 시스템 처리량, 즉 시간당 프로세스되는 기판의 수에 의해 주로 영향을 받는다. 풋프린트는, 전형적으로 유지보수를 위해 요구되는 시스템에 인접한 억세스 영역들을 포함한다. 그러므로, 기판 프로세싱 플랫폼이 비교적 작을 수 있지만, 이 플랫폼이 작동 및 유지보수를 위해 모든 측면들로부터의 억세스를 요구한다면, 시스템의 유효한 풋프린트는 여전히 엄청나게 클 수 있을 것이다.
[0004] 프로세스 가변성을 위한 반도체 산업의 허용 한계는, 반도체 디바이스들의 크기가 축소됨에 따라 계속해서 감소한다. 이러한 더욱 엄격한 프로세스 요건들을 충족시키기 위해서, 반도체 산업은 더욱 엄격한 프로세스 윈도우 요건들을 충족시키는 다수의(a host of) 신규 프로세스들을 개발하였지만, 이러한 프로세스들은 종종 완료를 위해서 더 긴 시간이 걸린다. 예컨대, 높은 종횡비, 65 nm 또는 더 작은 상호접속 피처(interconnect feature)의 표면 상에서 컨포멀하게(conformally) 구리 확산 장벽층(diffusion barrier layer)을 형성하기 위해서, ALD 프로세스를 사용할 필요가 있을 것이다. ALD는 CVD에 비해서 우수한 단차 도포성(step coverage)를 입증하는 CVD의 변형이다. ALD는 전계발광 디스플레이(electroluminescent display)들을 제작하는데 원래 적용되었던 원자층 에피택시(atomiclayer epitaxy; ALE)를 기반으로 한다. ALD는 기판 표면 상에서 반응 전구체 분자들의 포화된 단분자층(monolayer)을 증착하기 위해서 화학흡착(chemisorption)을 적용한다. 이는, 증착 챔버 내로의 적절한 반응 전구체들의 펄싱을 주기적으로(cyclically) 교번함으로써 성취된다. 반응 전구체의 각각의 주입은, 전형적으로 기판의 표면 상에 균일한 재료 층을 형성하도록 이전에 증착된 층들에 신규 원자층을 제공하도록 불활성 가스 퍼지와 분리된다. 반응 전구체 및 불활성 퍼지 가스들의 사이클들은 소망하는 두께로 재료 층을 형성하도록 반복된다. ALD 기술들이 갖는 가장 큰 단점은, 증착 속도가 전형적인 CVD 기술들보다 10배 이상(at least an order of magnitude)만큼 훨씬 더 낮다는 것이다. 예컨대, 일부 ALD 프로세스들은 기판의 표면 상에 고품질 층을 증착하기 위해서 약 10 분 내지 약 200 분의 챔버 프로세싱 시간을 필요로 할 수 있다. 보다 양호한 디바이스 성능을 위한 이러한 ALD 및 에피택시 프로세스들의 선택시, 종래의 단일 기판 프로세싱 챔버에서 디바이스들을 제조하기 위한 비용은 매우 낮은 기판 프로세싱 처리량으로 인해 증가할 것이다. 이에 따라, 이러한 프로세스들을 구현할 때, 연속적인 기판 프로세싱 접근법은 경제적으로 실현가능될 필요가 있다.
[0005] 현재는, 캐러셀(carousel) 형식 프로세싱 시스템들은, 프로세싱 중 경로 다음의 기판(path followed by the substrate)으로 인해 균일한 플라즈마 처리를 제공하지 않는다. 이에 따라, ALD 막들의 균일한 증착 및 후처리를 갖는 연속 기판 프로세싱에 대한 요구가 당분야에 존재한다.
[0006] 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 및 기판 서포트 장치를 포함하는 프로세싱 챔버들로 지향된다. 하나 이상의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스는 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역에서 유도 결합 플라즈마를 발생시키도록 프로세싱 챔버에서 아치형 경로를 따라 위치 설정된다. 파이 형상 플라즈마 소스는, 내주 가장자리에서 좁은 폭을 가지며, 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 갖는다. 파이 형상 플라즈마 소스는, 유도 결합 플라즈마 소스 내에서 복수 개의 도전성 로드(conductive rod)들을 포함한다. 유도 결합 플라즈마는 더 좁은 내주 가장자리와 더 넓은 외주 가장자리 사이에서 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 갖는다. 기판 서포트 장치는 프로세싱 챔버 내에 있으며, 하나 이상의 파이 형상 플라즈마 소스에 인접한 아치형 경로를 따라 하나 이상의 기판을 이동시키도록 프로세싱 챔버의 중심 축을 중심으로 회전가능하다.
[0007] 일부 실시예들에서, 도전성 로드들은 반경 방향으로 이격되며, 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스의 폭을 따라 연장한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 도전성 로드들 사이 간격은, 도전성 로드가 이를 통해 연장하는 파이 형상 플라즈마 소스의 폭을 따른다. 일부 실시예들에서, 도전성 로드들의 밀도는, 외주 가장자리에서보다 파이 형상 플라즈마 소스의 내주 가장자리를 향해 더 크다.
[0008] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 복수 개의 도전성 로드들은 파이 형상 플라즈마 소스를 통해 반복적으로 통과하는 단일 로드를 포함한다. 일부 실시예들에서, 도전성 로드들 각각은 분리된 로드이다.
[0009] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 복수 개의 도전성 로드들은 파이 형상 플라즈마 소스의 반경 방향 벽들에 대해 경사진 각도로 연장하며, 각각의 도전성 로드는 파이 형상 플라즈마 소스의 길이를 따라 연장한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 파이 형상 플라즈마 소스는, 복수 개의 도전성 로드들과 플라즈마가 형성되는 구역 사이에 유전체 층을 더 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 유전체 층은 석영을 포함한다.
[0011] 일부 실시예들은 상기 프로세싱 챔버의 중심 축 둘레에 간격을 두고 기판 서포트 장치 위에 위치 설정되는 복수 개의 가스 분배 조립체들을 더 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 분배 조립체들 각각은, 하나 이상의 기판에 의해 횡단되는 아치형 경로에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 연장하는 복수 개의 기다란 가스 포트들을 포함한다. 복수 개의 가스 포트들은 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트를 포함하여, 가스 분배 조립체를 통과하는 기판이 기판 상에 층을 증착하도록 순서대로(in order) 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트에 종속될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 아치형 경로를 따라 이동하는 기판이 가스 분배 조립체 및 플라즈마 소스에 순차적으로 노출될 수 있도록, 복수 개의 가스 분배 조립체들과 교번하는(alternating) 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들이 존재한다.
[0012] 일부 실시예들에서, 기판 서포트 장치는 서셉터 조립체를 포함한다. 일부 실시예들에서, 서셉터는 기판을 지지하도록 크기가 정해지는 복수 개의 리세스들을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 리세스들은 기판의 상부 표면이 서셉터의 상부 표면과 실질적으로 공면이 되도록 크기가 정해진다.
[0013] 본 발명의 추가의 실시예들은 복수 개의 파이 형상 가스 분배 조립체들, 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들 및 서셉터를 포함하는 프로세스 챔버들로 지향된다. 복수 개의 파이 형상 가스 분배 조립체들은 가스 분배 조립체들 각각 사이에 일 구역이 존재하도록 프로세싱 챔버에 대해 이격된다. 각각의 파이 형상 가스 분배 조립체들은 내주 가장자리 및 외주 가장자리 및 내주 가장자리 근처로부터 외주 가장자리 근처로 연장하는 복수 개의 기다란 가스 포트들을 가지며 내주 가장자리에서보다 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 갖는다. 복수 개의 가스 포트들은 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트를 포함하여, 가스 분배 조립체를 통과하는 기판이 기판 상에 층을 증착하도록 순서대로(in order) 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트에 종속될 수 있다. 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들은, 하나 이상의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스가 복수 개의 파이 형상 가스 분배 조립체들 각각 사이에 있도록 프로세싱 챔버에 대해 이격된다. 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들은 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역에서 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 파이 형상 플라즈마 소스들은 내주 가장자리에서 좁은 폭을 가지며, 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 갖는다. 파이 형상 플라즈마 소스들 각각은, 플라즈마 소스를 통해 통과하는 복수 개의 도전성 로드(conductive rod)들 및 플라즈마 소스를 통해 반복적으로 통과하는 단일 도전성 로드 중 하나 또는 그 초과 로드를 포함한다. 서셉터는 복수 개의 기판들을 지지하도록 복수 개의 리세스들을 포함한다. 서셉터는 복수 개의 가스 분배 조립체들 및 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들 각각에 인접한 서큘러 경로에서 회전가능하다. 플라즈마 구역에서의 유도 결합 플라즈마는 좁은 내주 가장자리와 더 넓은 외주 가장자리 근처에 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 갖는다.
[0014] 일부 실시예들에서, 복수 개의 도전성 로드들은 반경 방향으로 이격되며 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스의 폭을 따라 연장하며, 여기서 도전성 로드들 사이의 간격은 도전성 로드가 연장하는 파이 형상 플라즈마 소스의 일부의 폭을 따른다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 도전성 로드들의 밀도는, 외주 가장자리에서보다 파이 형상 플라즈마 소스의 내주 가장자리를 향해 더 크다.
[0015] 본 발명의 추가의 실시예들은 본원에서 설명된 바와 같은 중심 전달 스테이션 및 하나 이상의 프로세싱 챔버를 포함하는 클러스터 툴들에 지향된다. 중심 전달 스테이션은, 로드 록 챔버 및 프로세싱 챔버 중 하나 이상과 중심 전달 스테이션 사이에서 기판들을 이동시키도록 로봇을 포함한다.
[0016] 본 발명의 추가의 실시예들은 복수 개의 기판들을 프로세싱하는 방법들에 지향된다. 복수 개의 기판들은 프로세싱 챔버에서 기판 서포트 상에 탑재된다. 기판 서포트는, 기판 상에 막을 증착하도록 가스 분배 조립체에 걸쳐 복수 개의 기판들 각각을 통과시키게 회전된다. 기판 서포트는 플라즈마 구역에서 실질적으로 균일한 플라즈마를 발생시키는 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역으로 기판들이 이동하도록 회전된다. 소망하는 두께의 막을 형성하기 위해서 회전들을 반복한다.
[0017] 본 발명의 상기 인용된 특징들이 상세, 보다 자세하게는, 상기에서 간단하게 요약된 본 발명의 설명에서 이해될 수 있는 방법이 실시예들을 참조하여, 본 발명의 위에서 언급한 특징들이 구체적으로 이해될 수 있는 방식으로, 본 발명에 대한 더욱 구체적인 설명이, 그의 일부가 첨부 도면들에 예시된 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명이 다른 동등한 효과적인 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들만을 예시하며 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것에 주목해야 한다.
[0018] 도 1은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 공간 원자 층 증착 챔버의 부분 횡단 측면도이다.
[0019] 도 2는 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 서셉터의 사시도를 도시한다.
[0020] 도 3은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 파이(pie) 형상 가스 분배 조립체의 개략도를 도시한다.
[0021] 도 4는 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 로딩 스테이션과 함께 4 개의 가스 분배 조립체들 및 4 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들로 구성된 기판 프로세싱 시스템의 개략적 평면도이다.
[0022] 도 5는 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 파이 형상 플라즈마 구역을 통해 웨이퍼를 회전시키는 플래튼(platen)의 개략도이다.
[0023] 도 6a는 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스의 평면도를 도시한다.
[0024] 도 6b는 도 6a의 플라즈마 소스의 사시도를 도시한다.
[0025] 도 7은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 가변 공간식 RF 컨덕터 로드들을 갖는 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스를 도시한다.
[0026] 도 8은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 소스의 측면들로 비스듬한 각도로 연장하는 RF 컨덕터 로드들을 갖는 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스를 도시한다.
[0027] 본 발명의 실시예들은 처리량을 최대화하고 프로세싱 효율을 개선하기 위해서 연속적인 기판 증착을 위한 기판 프로세싱 시스템을 제공한다. 기판 프로세싱 시스템은, 또한 사전 증착 및 후 증착 플라즈마 처리들을 위해 사용될 수 있다.
[0028] 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기판" 및 "웨이퍼"는 상호교환가능하게 사용되며, 이들 둘 다 프로세스가 작용하는 기판 또는 기판의 일부를 지칭한다. 또한, 문맥에서 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 기판에 대한 언급은 또한 단지 기판의 일부분만을 지칭할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예컨대, 도 1에 대해 설명된 공간적으로 분리된 ALD에서, 각각의 전구체는 기판으로 이송되지만, 개별 전구체 스트림은 언제든지 단지 기판의 일부로 이송된다. 게다가, 기판 상으로의 증착에 대한 언급은, 베어(bare) 기판 그리고 위에 증착 또는 형성되는 하나 또는 그 초과의 막들 또는 피처들을 갖는 기판 양자 모두를 의미한다.
[0029] 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반응 가스", "전구체", "반응물" 등은 원자층 증착 프로세스에서 반응하는 종들을 포함하는 가스를 의미하기 위해서 상호교환가능하게 사용된다. 예컨대, 제 1 "반응 가스"는 기판의 표면 상에서 간단히 흡수될 수 있고, 제 2 반응가스와 추가의 화학적 반응을 위해 이용가능할 수 있다.
[0030] 플래튼 챔버들을 회전시키는 것이 원자층 증착 적용들을 위해서 고려되고 있다. 이러한 챔버에서, 하나 또는 그 초과의 웨이퍼들은 회전 홀더("플래튼") 상에 배치된다. 플래튼이 회전함에 따라, 웨이퍼들은 다양한 프로세싱 영역들 사이를 이동한다. ALD에서, 프로세싱 영역들은 웨이퍼를 전구체 및 반응물들에 노출할 것이다. 게다가, 향상된 막 성장을 위해 막 또는 표면을 적절하게 처리하거나 소망하는 막 특성들을 얻기 위해서 플라즈마 노출이 필수일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은, 회전하는 플래튼 ALD 챔버를 사용하여 회전할 때 ALD 막들의 균일한 증착 및 후처리(예컨대, 치밀화(densification))를 위해 제공한다.
[0031] 플래튼 ALD 챔버들을 회전시키는 것은, 전체 웨이퍼가 제 1 가스에 노출되고 퍼지되며 이후 제 2 가스에 노출되는 전통적인 타임-도메인 프로세스들에 의해서 또는 웨이퍼의 일부분들이 제 1 가스에 노출되고 일부들이 제 2 가스에 노출되며 이러한 가스 스트림들을 통한 웨이퍼의 이동이 층을 증착하는 공간 ALD에 의해서 막들을 증착할 수 있다. 어느 하나의 프로세스 형식이 적용될 수 있지만, 회전 플래튼들은 특히 공간 프로세스들과 함께 사용될 수 있다.
[0032] 도 1은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버(20)의 일부분의 개략적 횡단면도이다. 프로세싱 챔버(20)는 일반적으로 밀봉가능한 봉입물이며, 이 봉입물은 진공 하에서 또는 적어도 낮은 압력 조건들에서 작동된다. 시스템(100)은 기판(60)의 상부 표면(61)을 가로질러 하나 또는 그 초과의 가스들을 분배할 수 있는 가스 분배 조립체(30)를 포함한다. 가스 분배 조립체(30)는 당업자들에게 공지된 임의의 적절한 조립체일 수 있으며, 설명된 특정 가스 분배 조립체들은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 고려하지 않아야 한다. 가스 분배 조립체(30)의 출력면(output face) 기판(60)의 제 1 표면(61)에 대면한다(face)
[0033] 본 발명의 실시예들과 함께 사용하기 위한 기판들은 임의의 적절한 기판일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 강성의, 이산된, 일반적으로 평탄한 기판이다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 기판에 대해 지칭할 때 용어 "이산된(discrete)"은 기판이 고정된 치수를 가짐을 의미한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들의 기판은, 반도체 기판, 이를테면 200 mm 또는 300 mm 직경의 실리콘 기판이다. 일부 실시예들에서, 기판은, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 갈륨 비소(gallium arsenide), 질화 갈륨(gallium nitride), 게르마늄, 인화갈륨(gallium phosphide), 인화인듐(indium phosphide), 사파이어 및 실리콘 카바이드 중 하나 또는 그 초과이다.
[0034] 가스 분배 조립체(30)는 하나 또는 그 초과의 가스 스트림들을 기판(60)으로 전달하기 위해 복수 개의 가스 포트들, 및 프로세싱 챔버(20) 밖으로 가스 스트림들을 전달하기 위해 각각의 가스 포트 사이에 배치되는 복수 개의 진공 포트들을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 가스 분배 조립체(30)는 제 1 전구체 인젝터(120), 제 2 전구체 인젝터(130) 및 퍼지 가스 인젝터(140)를 포함한다. 인젝터(120, 130, 140)들은 시스템 컴퓨터(도시 생략), 이를테면 메인프레임(mainframe)에 의해 또는 챔버-특정 제어기, 이를테면 프로그램가능한 로직 제어기에 의해 제어될 수 있다. 전구체 인젝터(120)는, 복수 개의 가스 포트(125)들을 통해 프로세싱 챔버(20) 내로 화합물(A)의 반응 전구체의 연속(또는 펄스) 스트림을 인젝트한다. 전구체 인젝터(130)는, 복수 개의 가스 포트(135)들을 통해 프로세싱 챔버(20) 내로 화합물(B)의 반응 전구체의 연속(또는 펄스) 스트림을 인젝트한다. 퍼지 가스 인젝터(140)는, 복수 개의 가스 포트(145)들을 통해 프로세싱 챔버(20) 내로 미반응 또는 퍼지 가스의 연속(또는 펄스) 스트림을 인젝트한다. 퍼지 가스는 프로세싱 챔버(20) 로부터 반응 재료 및 반응 부산물들을 제거한다. 퍼지 가스는, 전형적으로 불활성 가스, 이를테면 질소, 아르곤 및 헬륨이다. 가스 포트(145)들은 화합물(A)의 전구체와 화합물(B)의 전구체를 분리하기 위해서 가스 포트(125)들과 가스 포트(135)들 사이에 배치되며, 이에 의해 전구체들 사이의 교차 오염(cross-contamination)을 회피한다.
[0035] 다른 양태에서, 원격 플라즈마 소스(도시 생략)가 프로세싱 챔버(20) 내로 전구체들을 인젝팅하기 이전에 전구체 인젝터(120) 및 전구체 인젝터(130)에 연결될 수 있다. 반응 종들의 플라즈마는, 원격 플라즈마 소스 내에서 화합물들에 전기장을 적용함으로써 발생될 수 있다. 의도된 화합물들을 활성화시킬 수 있는 전원(power source)이 사용될 수 있다. 예컨대, DC, 무선 주파수(radio frequency; RF) 및 마이크로웨이브(microwave; MW)를 기초로 하는 방전 기술들을 사용하는 전원들이 사용될 수 있다. RF 전원이 사용된다면, 용량(capacitively) 결합 또는 유도(inductively) 결합될 수 있다. 또한, 열을 기반으로 하는 기술, 가스 브레이크다운 기술, 고에너지 광원(예컨대, UV 에너지) 또는 X-선 소스로의 노출에 기초하여 활성화가 발생될 수 있다. 예시적인 원격 플라즈마 소스들은 MKS Instruments, Inc. 및 Advanced Energy Industries, Inc.와 같은 하청업체들로부터 입수가능하다.
[0036] 시스템(100)은 프로세싱 챔버(20)에 연결되는 펌핑 시스템(150)을 더 포함한다. 펌핑 시스템(150)은 일반적으로 하나 또는 그 초과의 진공 포트(155)들을 통해 프로세싱 챔버(20) 밖으로 가스 스트림들을 비워내도록(evacuate) 구성된다. 진공 포트(155)들은, 가스 스트림들이 기판 표면과 반응한 이후에 프로세싱 챔버(20) 밖으로 가스 스트림들을 비워내고 추가로 전구체들 사이의 교차 오염을 제한하도록 각각의 가스 포트 사이에 배치된다.
[0037] 시스템(100)은 각각의 포트 사이에서 프로세싱 챔버(20) 상에 배치되는 복수 개의 격벽(partition)(160)들을 포함한다. 각각의 격벽의 하부 부분은, 기판(60)의 제 1 표면(61)에 근접하게, 예컨대 제 1 표면(61)으로부터 약 0.5 mm 이상으로 연장한다. 이런 식으로, 격벽(160)들의 하부 부분들은, 가스 스트림들이 기판 표면과 반응한 이후에 진공 포트(155)들을 향하여 가스 스트림들이 하부 부분들 주위로 유동하는 것을 허용하기에 충분한 거리만큼 기판 표면으로부터 분리된다. 화살표(198)는 가스 스트림들의 방향을 나타낸다. 격벽(160)들이 가스 스트림들에 대한 물리적 배리어로서 작동하기 때문에, 이 격벽들은 또한 전구체들 사이의 교차 오염을 제한한다. 도시된 배열은 단지 예시적이며, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 도시된 가스 분배 시스템이 단지 하나의 가능한 분배 시스템이며, 사워헤드들 및 가스 분배 조립체들의 다른 형태들이 적용될 수 있음이, 당업자에 의해 이해될 것이다.
[0038] 이러한 종류의 원자층 증착 시스템들(즉, 다중 가스들이 기판을 향해서 동시에 별개로 유동되는 것)은 공간(spatial) ALD로 지칭된다. 작동시, 기판(60)이 프로세싱 챔버(20)에 (예컨대, 로봇에 의해) 전달되고, 프로세싱 챔버로의 진입 이전 또는 이후에 셔틀(65) 상에 배치될 수 있다. 셔틀(65)이 가스 분배 조립체(30) 아래 (또는 위)를 통과하는, 프로세싱 챔버(20)를 통해, 트랙(70) 또는 일부 다른 적절한 이동 메카니즘을 따라 이동된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 셔틀(65)이 챔버를 통해 선형 경로로 이동된다. 하기에 더 설명되는 바와 같이 도 3은 웨이퍼들이 캐러셀(carousel) 프로세싱 시스템을 통해 원형 경로(circular path)로 이동되는 실시예를 도시한다.
[0039] 다시 도 1을 참조하면, 기판(60)이 프로세싱 챔버(20)를 통해 이동함에 따라, 기판(60)의 제 1 표면(61)은 가스 포트(125)들로부터 유입하는 반응 가스(A) 및 가스 포트(135)들로부터 유입하는 반응 가스(B)에, 그 사이에서 퍼지 가스가 가스 포트(145)들로부터 유입하는 상태에서 반복적으로 노출된다. 퍼지 가스의 주입은, 기판 표면(110)을 노출하기 전에 이전 전구체로부터 다음 전구체로 미반응 재료를 제거하도록 설계된다. 다양한 가스 스트림들(예컨대, 반응 가스들 또는 퍼지 가스)에 대한 각각의 노출 후, 가스 스트림들은 펌핑 시스템(150)에 의해서 진공 포트(155)들로부터 배기된다. 진공 포트가 각각의 가스 포트의 양측면들 상에 배치될 수 있기 때문에, 가스 스트림들은 양측면들 상에서 진공 포트(155)들을 통해 배기된다. 이에 따라, 가스 스트림들은 각각의 가스 포트들로부터 기판(60)의 제 1 표면(61)을 향해 수직 하방으로, 기판 표면(110)을 가로질러 그리고 격벽(160)들의 하부 부분들 둘레로 그리고 마지막으로 진공 포트(155)들을 향해 상방으로 유동한다. 이런 식으로, 각각의 가스는 기판 표면(110)을 가로질러 균일하게 분배될 수 있다. 화살표(198)는 가스 유동의 방향을 나타낸다. 기판(60)은 또한 다양한 가스 스트림들에 노출되면서 회전될 수 있다. 기판의 회전은 형성된 층들에서 스트림들의 형성을 방지하는데 유용할 수 있다. 기판의 회전은 연속 또는 불연속적인 단계들일 수 있으며, 기판이 가스 분배 조립체(30) 아래를 통과하면서 또는 기판이 가스 분배 조립체(30) 이전 및/또는 이후 구역들에 있을 때 발생할 수 있다.
[0040] 충분한 공간은, 일반적으로 마지막 가스 포트로의 완벽한 노출을 보장하도록 가스 분배 조립체(30) 다음에 제공된다. 기판(60)이 가스 분배 조립체(30) 아래를 완벽하게 통과되었다면, 제 1 표면(61)은 프로세싱 챔버(20)에서 가스 포트마다 완벽하게 노출되었다. 이후, 기판은 반대 방향으로 역으로 또는 전방으로 전달될 수 있다. 기판(60)이 반대 방향으로 이동한다면, 기판 표면은 반응 가스(A), 퍼지 가스, 및 반응 가스(B)에 제 1 노출로부터 반대 순서로 다시 노출될 수 있다.
[0041] 기판 표면(110)이 각각의 가스에 노출되는 범위(extent)는 예컨대, 기판(60)의 이동 속도 및 가스 포트를 나가는 각각의 가스의 유량들에 의해 판정될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 가스의 유량들은 기판 표면(61)으로부터 흡수된 전구체들을 제거하지 못하도록 제어된다. 각각의 격벽 간의 폭, 프로세싱 챔버(20) 상에 배치된 가스 포트들의 개수 및 기판이 가스 분배 조립체를 가로질러 통과되는 회수가 또한 기판 표면(61)이 다양한 가스들에 노출되는 범위를 판정할 수 있다. 그 결과, 증착된 막의 양 및 품질은 상기 언급된 인자(factor)들을 변화시킴으로써 최적화될 수 있다.
[0042] 프로세스의 설명이 가스 분배 조립체 아래에 위치 설정된 기판을 향해서 하방으로 가스의 유동을 지향하는 가스 분배 조립체(30)에 대해 이루어지고 있지만, 이러한 배향은 상이할 수 있음이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체(30)는 기판 표면을 향해서 상방으로 가스의 유동을 지향한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가로질러 통과된"은 기판의 전체 표면이 가스 분배 플레이트로부터 각각의 가스 스트림에 노출되도록 기판이 가스 분배 조립체의 일측으로부터 타측으로 이동되는 것을 의미한다. 추가의 설명이 없는 한, 용어 "가로질러 통과된"은 가스 분배 조립체들, 가스 유동들 또는 기판 위치들의 임의의 특별한 배향을 함축하지는 않는다.
[0043] 일부 실시예들에서, 셔틀(65)은 기판(60)을 운반하기 위한 서셉터(66)이다. 일반적으로, 서셉터(66)는 기판을 가로질러 균일한 온도를 형성하는 것을 돕는 캐리어이다. 서셉터(66)는 양 방향들로(도 1의 배열에 대해서 좌-우 그리고 우-좌) 또는 (도 3에 대해) 원형 방향으로 이동가능하다. 서셉터(66)는 기판(60)을 캐리하는 상부 표면(67)을 갖는다. 서셉터(66)는 기판(60)이 프로세싱을 위해서 가열될 수 있도록 가열식 서셉터일 수 있다. 예시로서, 서셉터(66)는 복사 가열 램프들(radiant heat lamps)(90), 가열 플레이트, 저항 코일들 또는 서셉터(66) 아래에 배치되는 다른 가열 디바이스들일 수 있다.
[0044] 또 다른 실시예에서, 서셉터(66)의 상부 표면(67)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(60)을 허용하도록 리세스(68)를 포함한다. 서셉터(66)는 일반적으로 기판 아래에 서셉터 재료가 존재하도록 기판의 두께보다 더 두껍다. 일부 실시예들에서, 리세스(68)는, 기판(60)이 리세스(68) 내부측에 배치될 때, 기판(60)의 제 1 표면(61)이 서셉터(66)의 상부 표면(67)과 같은 높이(level with) 또는 실질적으로 공면(coplanar with)이 되도록 크기가 정해진다. 달리 말하면, 일부 실시예들의 리세스(68)는, 기판(60)이 내부에 배치될 때, 기판(60)의 제 1 표면(61)이 서셉터(66)의 상부 표면(67) 위로 돌출하지 않도록 크기가 정해진다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 공면"은 웨이퍼의 상부 표면과 서셉터 조립체의 상부 표면이 ±0.2 mm 내에서 공면인 것을 의미한다. 일부 실시예들에서, 상부 표면들은 ±0.15 mm, ±0.10 mm 또는 ±0.05 mm 내에서 공면이다.
[0045] 도 1은 개별 가스 포트들이 도시되는 프로세싱 챔버의 횡단면도를 도시한다. 이 실시예는 개별 가스 포트들의 폭이 가스 분배 플레이트의 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 동일한 선형 프로세싱 시스템 또는 개별 가스 포트들이 파이 형상을 따르도록 폭이 변하는 파이 형상 세그먼트일 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "파이 형상"은 전체적으로 원형 섹터인 본체를 설명하는데 사용된다. 예컨대, 파이 형상 세그먼트는 원 또는 디스크 형상 물체의 1/4일 수 있다. 파이 형상 세그먼트의 내부 가장자리는 뾰족할(point) 수 있으며, 또는 도 3에 도시된 섹터와 같이 평탄한 가장자리 또는 라운드형상으로 끝이잘릴 수 있다(truncated). 도 3은 파이 형상 가스 분배 조립체(30)의 일부를 도시한다. 기판은 아크 형상 경로(32)에서 이러한 가스 분배 조립체(30)를 가로질러 통과될 것이다. 개별 가스 포트(125, 135, 145, 155)들 각각은, 가스 분배 조립체(30)의 내주 가장자리(33) 근처에서 더 좁은 폭을 가지며, 가스 분배 조립체(30)의 외주 가장자리(34) 근처에서 더 큰 폭을 갖는다. 개별 포트들의 형상 또는 종횡비(aspect ratio)는, 가스 분배 조립체(30) 세그먼트의 형상 또는 종횡부와 비례하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별 포트들은 가스 분배 조립체(30)를 따르는 경로(32)를 가로질러 통과하는 웨이퍼의 각 지점은 각각의 가스 포트 하에서 대략 동일한 체류 시간을 가지도록 형상이 정해진다. 기판들의 경로는 가스 포트들에 수직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체들 각각은, 기판에 의해 횡단되는 경로에 실질적으로 수직한 방향으로 연장하는 복수 개의 기다란 가스 포트들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 수직한" 은 일반적인 이동 방향이 가스 포트들의 축에 대해 대체로 수직한 것을 의미한다. 파이 형상 가스 포트를 위해서, 가스 포트의 축은 포트의 길이를 따라 연장하는 포트의 폭의 중간 지점으로서 규정되는 라인으로 고려될 수 있다.
[0046] 다중 가스 인젝터들을 갖는 프로세싱 챔버들은, 웨이퍼들이 동일한 프로세스 흐름을 겪도록 다중 웨이퍼들을 동시에 프로세스하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 4 개의 가스 인젝터 조립체(30)들 및 4 개의 웨이퍼(60)들을 갖는다. 프로세싱의 처음에, 웨이퍼(60)들은 인젝터 조립체(30)들 사이에 위치 설정될 수 있다. 45°만큼 캐러셀(carousel)의 서셉터(66)를 회전하는 것에 의해서 각각의 웨이퍼(60)가 성막(film deposition)을 위해 인젝터 조립체(30)로 이동되는 것을 유발한다. 추가 45° 회전은, 웨이퍼(60)들이 인젝터 조립체(30)들로부터 멀리 이동하게 할 것이다. 이는 도 4에 도시된 위치이다. 공간적 ALD 인젝터들을 사용하여, 인젝터 조립체에 대한 웨이퍼의 이동 중 웨이퍼 상에 막이 증착된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼(60)들이 인젝터 조립체(30)들 아래에서 정지하지 않도록, 세섭터(66)가 회전된다. 웨이퍼(60)들과 가스 분배 조립체(30)들의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 존재하는 가스 분배 조립체들과 처리되는 웨이퍼들의 수는 동일하다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 처리되는 웨이퍼들의 수는 가스 분배 조립체들의 수의 정수 배(integer multiple)이다. 예컨대, 4 개의 가스 분배 조립체들이 존재한다면, 4x 웨이퍼들이 처리되며, 여기서 x는 1 이상의 정수값이다.
[0047] 도 4에 도시된 프로세싱 챔버(100)는 단지 하나의 가능한 구성을 대표하며, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 여기서, 프로세싱 챔버(100)는 복수 개의 가스 분배 조립체(30)들을 포함한다. 도시된 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)에 대해서 등간격(evenly spaced)인 4 개의 가스 분배 조립체(30)들이 존재한다. 도시된 프로세싱 챔버(100)는 8각형(octagonal)이지만, 이는 가능한 하나의 형상이며 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 도시된 가스 분배 조립체(30)들은 직사각형(rectangular)이지만, 이는 가스 분배 조립체들이 도 3에 도시된 바와 같은 파이 형상 세그먼트일 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다.
[0048] 프로세싱 챔버(100)는 라운드 서셉터(66) 또는 서셉터 조립체로서 도시된 기판 서포트 장치를 포함한다. 기판 서포트 장치 또는 서셉터(66)는, 복수 개의 기판(60)들이 가스 분배 조립체(30)들 각각의 아래에서 이동가능하게 한다. 로드 록(82)은 기판(60)들이 챔버(100)로부터 로딩/언로딩되는 것을 허용하도록 프로세싱 챔버(100)의 일측에 연결될 것이다.
[0049] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 가스 분배 플레이트(30)들과 플라즈마 스테이션(80)들 사이에 위치 설정되는 복수 개의 가스 커튼(도시 생략)들을 포함한다. 각각의 가스 커튼은, 가스 분배 조립체(30)들로부터의 프로세싱 가스들의 이동이 가스 분배 조립체 구역들로부터 이동하는(migrating) 것을, 그리고 플라즈마 소스(80)들로부터의 가스들이 플라즈마 구역들로부터 이동하는 는(migrating) 것을, 방지하거나 최소화하도록 배리어를 형성할 수 있다. 가스 커튼은 인접한 섹션들로부터 개별 프로세싱 섹션들을 고립시킬 수 있는 가스 및 진공 스트림들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 커튼은 퍼지(또는 불활성) 가스 스트림이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은 프로세싱 챔버로부터 가스들을 제거하는 진공 스트림이다. 일부 실시예들에서, 가스 커튼은 순서대로(in order), 퍼지 가스 스트림, 진공 스트림 및 퍼지 가스 스트림이 존재하도록 퍼지 가스 및 진공 스트림들의 조합이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은 순서대로(in order), 진공 스트림, 퍼지 가스 스트림 및 진공 스트림이 존재하도록 진공 스트림들 및 퍼지 가스 스트림들의 조합이다.
[0050] 웨이퍼가 플라즈마 구역을 통해 회전함에 따라, 임의의 플라즈마 처리가 웨이퍼를 가로질러 균일하게 발생할 필요가 있을 것이다. 잠재적인 하나의 방법은, 균일한 플라즈마 밀도의 "파이 형상(원형 섹터)" 플라즈마 구역을 갖는 것이다. 도 5는 단일 웨이퍼(60)를 갖는 간단한 플래튼 구조(또한, 서셉터(66) 또는 서셉터 조립체로 지칭됨)를 도시한다. 서셉터(66)가 아치형 경로(18)를 따라 기판(60)을 회전함에 따라, 기판(60)은 파이 형상을 갖는 플라즈마 구역(220)을 통해 통과한다. 서셉터가 축(205)을 중심으로 회전하기 때문에, 기판의 외주 가장자리가 내주 가장자리보다 빠르게 이동하는 상태에서, 기판의 상이한 부분들은 상이한 애뉼러 속도(annular velocity)들을 가질 것이다. 이에 따라, 기판의 모든 부분들이 플라즈마 구역에서 대략 동일한 체류 시간을 갖는 것을 보장하기 위해서, 플라즈마 구역은 내주 가장자리(224)에서보다 외주 가장자리(222)에서 더 넓다.
[0051] 플라즈마 소스에 대한 옵션은, 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma)이다. 이러한 플라즈마들은 높은 플라즈마 밀도 및 낮은 플라즈마 전위(plasma potential)들을 갖는다. 유도 결합 플라즈마는 컨덕터들에서 RF 전류들을 통해 발생된다. RF 구현(carrying) 컨덕터들은 유전체 창을 통해 플라즈마와 분리될 수 있으며, 이에 의해 막의 금속 오염 가능성을 최소화시킨다.
[0052] 본 발명의 일부 실시예들은 프로세싱 챔버에서 아치형 경로를 따라 위치 설정되는 하나 이상의 유도 결합되는 파이 형상 플라즈마 소스(80)를 포함하는 프로세싱 챔버들로 지향된다. 도 6a는 플라즈마 소스(80)에 인접한 플라즈마 구역(220)에서 유도 결합 플라즈마(200)를 갖는 파이 형상 플라즈마 소스(80)의 평면도를 도시한다. 파이 형상 플라즈마 소스(80)는 내주 가장자리(224)에서 좁은 폭을 가지며, 외주 가장자리(222)에서 더 크고, 또는 더 넓은 폭을 갖는다.
[0053] 파이 형상 플라즈마 소스(80)는, 유도 결합 플라즈마 소스(80) 내에서 복수 개의 도전성 로드(conductive rod)(240)들을 포함한다. 도면들에 도시된 복수 개의 도전성 로드(240)들은, 하나의 전원(244)에 연결된 도전성 로드(240)들의 하나의 긴 스트링이 존재하도록 와이어(242)에 의해 서로 연결된다. 전원(244)은 플라즈마 구역에서 유도 결합 플라즈마를 형성하도록 도전성 로드(240)들에 걸쳐 충분한 전류를 공급한다.
[0054] 일부 실시예들에서, 각각의 도전성 로드(240)는 그의 자체 전원(244)에 연결되며 독립적으로 제어된다. 이는, 다중 전원(244)들 및 제어 회로들을 요구하지만, 플라즈마 밀도의 균일성에 대한 더 큰 제어를 제공할 수 있다.
[0055] 도전성 로드들은 플라즈마 구역 내에 또는 플라즈마 구역 상의 유전체 층에 위치 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도전성 로드들은 플라즈마 구역에 위치 설정된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 도전성 로드들은 기판 또는 서셉터 상으로의 도전성 로드들의 스퍼터링을 방지하기 위해서 기판 또는 서셉터 표면의 다이렉트 뷰로부터 숨겨지고(wrapped) 또는 차폐되는(shielded) 플라즈마 구역에 위치 설정된다. 유전체 슬리브(예컨대, 석영 또는 세라믹)에서 도전성 로드들을 숨기는 것은 도전성 로드 재료중 어떠한 재료의 스퍼터링(이는 웨이퍼 상에서의 금속 오염을 유도할 수 있었음)도 방지해야 한다. 단지 플라즈마 구역으로부터 도전성 로드를 차폐하는 것은 도전성 로드의 일부 로드가 스퍼터링되는 것을 여전히 허용할 것이지만, 웨이퍼에 충격을 가하는 스퍼터링 재료의 양을 최소화시켜야 한다.
[0056] 도 6b는 도 6a의 파이 형상 플라즈마 소스(80)의 사시도를 도시한다. 도전성 로드(240)들이 플라즈마 소스(80)의 폭을 따라 연장하며 유전체 층(250)에 의해 플라즈마 구역(220)으로부터 분리되는 것을 볼 수 있다. 유전체 층은 이것으로 제한하는 것은 아니지만 석영, 세라믹 및 산화 알루미늄을 포함하는 임의의 적절한 유전체 재료로 만들어질 수 있다. 일부 유전체 재료들(예컨대, 석영)의 사용은, 인접한 로드(240)들 사이의 잠재적인 용량성 결합(capacitive coupling)에 대한 배리어를 제공할 수 있다.
[0057] 도전성 로드(240)들은 반경 방향으로 이격되며, 플라즈마 소스(80)의 폭을 따라 연장한다. "반경 방향으로 이격되는"은 각각의 인접한 로드가 프로세싱 챔버의 중심 축에 근접하거나 중심 축으로부터 멀어지는 것을 의미한다. 기판이 아치형 경로를 따를 것이지만, 개별 로드(240)들은 (도시된 바와 같이) 직선일 수 있거나 아치형 경로를 따를 수 있다.
[0058] 일부 실시예들에서, 유도 결합된 파이 형상 플라즈마 소스들은 플라즈마의 균일성(uniformity)을 변화시키기 위해서 RF 컨덕터들의 가변 배열체를 포함한다. 도 7은 로드들이 외주 가장자리(222)보다 더 좁은 내주 가장자리(224)에서 함께 근접하게 배열되는 RF 컨덕터(240)들의 배열체를 도시한다. 작동의 어떠한 특별한 이론에 구속되지 않으면서, RF 컨덕터들이 더 근접하게 배열될수록 더 강한 RF 커플링을 유도하는 것으로 믿어진다. 이는 섹터의 더 좁은 구역에서 발생하는 더 큰 벽 손실들을 보상한다. 발명자들은 도전성 로드들과 플라즈마 사이에 임의로 부여된 압력과 간격에서, 최적의 파워 전달 효율을 발생시키는 로드들 사이에 간격이 존재함을 발견하였다. 발명자들은 또한, 이러한 값보다 더 밀집하게(closer together) 로드들이 이격되는 것은 이점이 없으며, 사실상, 커플링 효율을 감소시킬 수 있음을 발견하였다.
[0059] 일부 실시예들의 도전성 로드(240)들 사이 간격(260)은 도전성 로드(240)가 이를 통해 연장하는 지점에서 파이 형상 플라즈마 소스(80)의 폭(W)을 따른다. 이는, 도전성 로드들이 챔버의 중심축으로부터 더 이동함에 따라, 플라즈마 소스(80)의 폭이 증가하여, 로드(240)들 사이 간격(260)이 또한 증가함을 의미한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 유도 결합 플라즈마는 더 좁은 내주 가장자리(224)와 더 넓은 외주 가장자리(222) 사이에서 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 갖는다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 균일한"은, 플라즈마 구역(220)의 폭 및 길이에 걸쳐 플라즈마 밀도의 상대적 차이가 50 % 미만인 것을 의미한다. 달리 말하면, 도전성 로드(240)들의 밀도는, 외주 가장자리(222)에서보다 파이 형상 플라즈마 소스(80)의 내주 가장자리(224)를 향해 더 크다.
[0060] 도 8은 RF 컨덕터들이 파이 형상 섹터의 벽(226)들에 대해 비스듬한 각도를 형성하는 다른 실시예를 도시한다. 또한, RF 컨덕터들은 웨이퍼(60)의 아치형 경로 또는 모션에 대해서 비스듬한 각도를 형성한다. 각진 로드들은 더 긴 로드가 섹터 내에서 위치 설정되는 것을 허용하지만, 더 적은 수의 전체 로드들이 존재할 수 있다. 본 발명자들은 로드들의 비스듬한 배향이 로드들의 길이가 로드와 플라즈마 사이에서 탁월한 커플링을 얻도록 제어되는 것을 허용할 수 있음을 발견하였다. 비스듬한 배향 각도는 또한 플라즈마의 불균일성(non-uniformity)의 감소를 제공할 수 있다.
[0061] 본 발명의 추가의 실시예들은 복수 개의 기판들을 프로세싱하는 방법들에 지향된다. 복수 개의 기판들은 프로세싱 챔버에서 기판 서포트 상에 로딩된다. 기판 서포트는, 기판 상에 막을 증착하도록 가스 분배 조립체에 걸쳐 복수 개의 기판들 각각을 통과시키게 회전된다. 기판 서포트는, 플라즈마 구역에서 실질적으로 균일한 플라즈마를 발생시키는 유도 결합 파이 형상 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역으로 기판들이 이동하도록 회전된다. 이러한 단계들은, 소망하는 두께의 막이 형성될 때까지 반복된다.
[0062] 캐러셀의 회전은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 이 웨이퍼들이 차례로 인젝터들 각각에 노출되도록 일정하게 회전한다. 불연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 인젝터 구역으로 이동될 수 있고 정지될 수 있으며 이후 인젝터들 사이에서 구역(84)으로 이동될 수 있고 정지될 수 있다. 예컨대, 캐러셀은, 웨이퍼들이 인젝터에 걸쳐 인터-인젝터 구역으로부터 이동하며(또는 인젝터에 인접하게 정지하며) 그리고 다시 일시정지(pasue)할 수 있는 다음 인터-인젝터 구역으로 이동하도록 회전할 수 있다. 인젝터들 사이에서 일시정지하는 것은, 각각의 층 증착 사이의 추가 프로세싱 단계들(예컨대, 플라즈마에 대한 노출)을 위한 시간을 제공할 수 있다.
[0063] 플라즈마의 주파수는 사용될 특정 반응 종(reactive species)들에 따라 조정될 수 있다. 적절한 주파수들은, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 2 MHz, 13.56 MHz, 40 MHz, 60 MHz 및 100 MHz를 포함한다.
[0064] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판은 층을 형성하기 이전 및/또는 층을 형성한 이후 프로세싱 받게 된다. 이러한 프로세싱은, 동일한 챔버에서 또는 하나 또는 그 초과의 분리된(separate) 프로세싱 챔버들에서 실행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 추가의 프로세싱을 위해서 제 1 챔버로부터 분리된 제 2 챔버로 이동된다. 기판은 제 1 챔버로부터 분리된 프로세싱 챔버로 직접 이동될 수 있으며, 또는 제 1 챔버로부터 하나 또는 그 초과의 전달 챔버들로 이동될 수 있고 이후 소망하는 분리된 프로세싱 챔버로 이동될 수 있다. 이에 따라, 프로세싱 장치는, 전달 스테이션과 연통하는 다중 챔버들을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 장치는, "클러스터툴(clustertool)" 또는 "클러스터드 시스템" 등으로 지칭될 수 있다.
[0065] 일반적으로, 클러스터 툴은 기판 센터-파인딩(substrate center-finding) 및 배향(orientation), 탈기(degassing), 어닐링(annealing), 증착(deposition) 및/또는 에칭(etching)을 포함하는 다양한 기능들을 실행하는 다중 챔버들을 포함하는 모듈식 시스템이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 클러스터 툴은 하나 이상의 제 1 챔버 및 중심 전달 챔버를 포함한다. 중심 전달 챔버는, 프로세싱 챔버들 및 로드 록 챔버들 사이에서 그리고 그중에서(between and among) 기판들을 셔틀할 수 있는 로봇을 수납할 수 있다. 전달 챔버는 전형적으로 진공 조건에서 유지되며, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 그리고 클러스터 툴의 전방 단부에서 위치 설정된 로드 록 챔버로 기판들을 셔틀링하기 위한 중간 스테이지를 제공한다. 본 발명을 위해 적응될 수 있는 2 개의 주지된 클러스터 툴은 Centura® 및 Endura®이며, 양자 모두는 미국, 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 하나의 이러한 스테이지식 진공 기판 프로세싱 장치의 상세들은 1993년 2월 16일자로 허여된 미국 특허 제 5,186,718호(Tepman 등에 의한 발명의 명칭이 "Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method,"임) 그러나, 챔버들의 정확한 배열 및 조합은, 본원에서 설명된 바와 같은 프로세스의 특정 단계들을 실행하기 위해서 바뀔 수 있을 것이다. 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 순환층 증착(cyclical layer deposition; CLD), 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 식각(etch), 전-세정(pre-clean), 화학 세정, RTP와 같은 열 처리, 플라즈마 질화(plasma nitridation), 탈기(degas), 배향, 수산화(hydroxylation) 및 다른 기판 프로세스들을 포함한다. 클러스터 툴 상에 있는 챔버에서 프로세스들을 실행함으로써, 대기 불순물들에 의한 기판의 표면 오염은, 후속한 막 증착 이전에 산화(oxidation) 없이 회피될 수 있다.
[0066] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판은 진공 또는 "로드 록" 상태들 하에서 연속적이며, 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 이동될 때 대기에 노출되지 않는다. 이에 따라, 전달 챔버들은 진공하에 있으며, 진공 압력 하에서 "펌핑 다운된다". 불활성 가스들은 프로세싱 챔버들 또는 전달 챔버들에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 불활성 가스는 기판의 표면 상에 층을 형성한 후에 반응물들 중 일부 또는 전부를 제거하도록 퍼지 가스로서 사용된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 증착 챔버로부터 전달 챔버 및/또는 추가의 프로세싱 챔버로 반응물들이 이동하는 것을 방지하도록 증착 챔버의 출구로 퍼지 가스가 주입된다. 이에 따라, 불활성 가스의 흐름은, 챔버의 출구에서 커튼을 형성한다.
[0067] 프로세싱 중, 기판이 가열되거나 냉각될 수 있다. 이러한 가열 또는 냉각은, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 기판 서포트(예컨대, 서셉터)의 온도를 변화시키는 것 및 기판 표면으로 가열 또는 냉각된 가스들을 유동시키는 것을 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 성취될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 서포트는 기판 온도를 전도 방식으로(conductively) 변화시키도록 제어될 수 있는 히터/쿨러를 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 적용되는 가스들(반응 가스들 또는 불활성 가스들)은 기판 온도들을 국부적으로 변화시키도록 가열되거나 냉각된다. 일부 실시예들에서, 히터/쿨러는 기판 온도를 대류 방식으로(convectively) 변화시키도록 기판 표면에 인접한 챔버 내에 위치 설정된다.
[0068] 또한, 기판은 프로세싱 중 정지(stationary) 또는 회전될 수 있다. 회전하는 기판은 연속적으로 또는 이산적인 단계들로 회전될 수 있다. 예컨대, 기판은, 전체 프로세스 내내 회전될 수 있으며, 또는 기판은 상이한 반응 가스 또는 퍼지 가스에 대한 노출들 사이에서 작은 양만큼 회전될 수 있다. (연속적으로 또는 단계적으로) 프로세싱 중 기판을 회전시키는 것은 예컨대 가스 유동 기하학들에서 국부적 가변성의 효과를 최소화시킴으로써 더 균일한 증착 또는 식각을 발생시키는 것을 도울 수 있다.
[0069] 전술한 내용이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예 및 추가의 실시예가 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고 창작될 수 있으며, 본 발명의 범주는 후속하는 청구항들에 의해 판정된다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버로서,
    플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역에서 유도 결합 플라즈마를 발생시키도록 프로세싱 챔버에서 아치형 경로를 따라 위치 설정되는 하나 이상의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스로서, 상기 파이 형상 플라즈마 소스는 내주 가장자리에서 좁은 폭을 가지며 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 가지며, 상기 파이 형상 플라즈마 소스는 유도 가열 플라즈마 소스 내에 복수 개의 도전성 로드들을 포함하며, 상기 유도 가열 플라즈마는 좁은 내주 가장자리와 더 넓은 외주 가장자리 사이에서 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 갖는, 유도 결합 플라즈마 소스; 및
    상기 프로세싱 챔버 내에 있는 기판 서포트 장치로서, 상기 기판 서포트 장치는 하나 이상의 파이 형상 플라즈마 소스에 인접한 아치형 경로를 따라 하나 이상의 기판을 이동시키도록 프로세싱 챔버의 중심 축을 중심으로 회전가능한, 기판 서포트 장치를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 로드들은 반경 방향으로 이격되며, 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스의 폭을 따라 연장하는,
    프로세싱 챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 로드들 사이 간격은, 도전성 로드가 이를 통해 연장하는 파이 형상 플라즈마 소스의 폭을 따르는,
    프로세싱 챔버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 로드들의 밀도는, 외주 가장자리에서보다 파이 형상 플라즈마 소스의 내주 가장자리를 향해 더 큰,
    프로세싱 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 도전성 로드들은 파이 형상 플라즈마 소스를 통해 반복적으로 통과하는 단일 로드를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 로드들 각각은 분리된 로드인,
    프로세싱 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 도전성 로드들은 파이 형상 플라즈마 소스의 반경 방향 벽들에 대해 경사진 각도로 연장하며, 각각의 도전성 로드는 파이 형상 플라즈마 소스의 길이를 따라 연장하는,
    프로세싱 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이 형상 플라즈마 소스는, 복수 개의 도전성 로드들과 플라즈마가 형성되는 구역 사이에 유전체 층을 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유전체 층은 석영을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버의 중심 축 둘레에 간격을 두고 기판 서포트 장치 위에 위치 설정되는 복수 개의 가스 분배 조립체들을 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 아치형 경로를 따라 이동하는 기판이 가스 분배 조립체 및 플라즈마 소스에 순차적으로 노출될 수 있도록, 복수 개의 가스 분배 조립체들과 교번하는(alternating) 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들이 존재하는, 프로세싱 챔버.
  12. 프로세싱 챔버로서,
    가스 분배 조립체들 각각 사이에 일 구역(region)이 존재하도록 상기 프로세싱 챔버를 중심으로 이격되는 복수 개의 파이 형상 가스 분배 조립체들로서, 각각의 파이 형상 가스 분배 조립체들은 내주 가장자리 및 외주 가장자리 및 내주 가장자리 근처로부터 외주 가장자리 근처로 연장하는 복수 개의 기다란 가스 포트들을 가지며 내주 가장자리에서보다 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 가지며, 상기 복수 개의 가스 포트들은 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트를 포함하여, 가스 분배 조립체를 통과하는 기판이 기판 상에 층을 증착하도록 순서대로(in order) 제 1 반응 가스 포트 및 제 2 반응 가스 포트에 종속될 수 있는, 파이 형상 가스 분배 조립체;
    하나 이상의 유도 결합 플라즈마 소스가 상기 복수 개의 파이 형상 가스 분배 조립체들 각각 사이에 있도록 상기 프로세싱 챔버를 중심으로 이격되는 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스로서, 상기 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스는 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역에서 유도 결합 플라즈마를 발생시키며, 상기 파이 형상 플라즈마 소스들은 내주 가장자리에서 좁은 폭을 가지며 외주 가장자리에서 더 큰 폭을 가지며, 상기 파이 형상 플라즈마 소스들 각각은 플라즈마 소스를 통해 통과하는 복수 개의 도전성 로드들 및 플라즈마 소스를 통해 반복적으로 통과하는 단일 도전성 로드 중 하나 또는 그 초과의 로드를 포함하는, 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스; 및
    복수 개의 기판들을 지지하도록 복수 개의 리세스들을 포함하는 서셉터로서, 상기 서셉터는 복수 개의 가스 분배 조립체들 및 복수 개의 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스들 각각에 인접한 서큘러 경로에서 회전가능한, 서셉터를 포함하며,
    상기 플라즈마 구역에서의 유도 결합 플라즈마는 좁은 내주 가장자리와 더 넓은 외주 가장자리 근처에 실질적으로 균일한 플라즈마 밀도를 갖는,
    프로세싱 챔버.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 도전성 로드들은 반경 방향으로 이격되며 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스의 폭을 따라 연장하며, 도전성 로드들 사이의 간격은 도전성 로드가 연장하는 파이 형상 플라즈마 소스의 일부의 폭을 따르는,
    프로세싱 챔버.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전성 로드들의 밀도는, 외주 가장자리에서보다 파이 형상 플라즈마 소스의 내주 가장자리를 향해 더 큰,
    프로세싱 챔버.
  15. 복수 개의 기판들을 프로세싱하는 방법으로서,
    (a) 복수 개의 기판들을 프로세싱 챔버에서 기판 서포트 상에 탑재하는 단계;
    (b) 기판 상에 막을 증착하도록 가스 분배 조립체에 걸쳐 복수 개의 기판들 각각을 통과시키게 기판 서포트를 회전시키는 단계;
    (c) 플라즈마 구역에서 실질적으로 균일한 플라즈마를 발생시키는 파이 형상 유도 결합 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 구역으로 기판들이 이동하도록 기판 서포트를 회전시키는 단계; 및
    (d) 소망하는 두께의 막을 형성하기 위해서 상기 (b) 및 (c) 단계를 반복하는 단계를 포함하는,
    복수 개의 기판들을 프로세싱하는 방법.
KR1020157029248A 2013-03-15 2014-03-14 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스 KR20150131265A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361788248P 2013-03-15 2013-03-15
US61/788,248 2013-03-15
PCT/US2014/028762 WO2014144377A1 (en) 2013-03-15 2014-03-14 Plasma source for rotating platen ald chambers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150131265A true KR20150131265A (ko) 2015-11-24

Family

ID=51537695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157029248A KR20150131265A (ko) 2013-03-15 2014-03-14 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160024653A1 (ko)
KR (1) KR20150131265A (ko)
CN (2) CN105051866B (ko)
WO (1) WO2014144377A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180023505A (ko) * 2016-08-26 2018-03-07 주식회사 넥서스비 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법
KR20200011576A (ko) * 2017-06-22 2020-02-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 전극 조립체를 갖는 플라즈마 챔버

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9297073B2 (en) 2014-04-17 2016-03-29 Applied Materials, Inc. Accurate film thickness control in gap-fill technology
US10273578B2 (en) * 2014-10-03 2019-04-30 Applied Materials, Inc. Top lamp module for carousel deposition chamber
US10550469B2 (en) * 2015-09-04 2020-02-04 Lam Research Corporation Plasma excitation for spatial atomic layer deposition (ALD) reactors
KR102469407B1 (ko) * 2016-02-12 2022-11-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 일괄 처리 시스템에서의 다중막 퇴적 및 에칭을 위한 방법 및 장치
US10276426B2 (en) * 2016-05-31 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for performing spin dry etching
KR102411077B1 (ko) * 2016-06-07 2022-06-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 웨이퍼 균일성을 위한 윤곽 포켓 및 하이브리드 서셉터
KR102390323B1 (ko) * 2016-08-26 2022-04-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 플라즈마 스크린
US20180096823A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Intevac, Inc. Large area energetic ion source
US11355321B2 (en) * 2017-06-22 2022-06-07 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with electrode assembly for moving substrate
TWI826925B (zh) * 2018-03-01 2023-12-21 美商應用材料股份有限公司 電漿源組件和氣體分配組件
US11885018B2 (en) 2018-09-24 2024-01-30 Lehigh University High pressure spatial chemical vapor deposition system and related process

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619103A (en) * 1993-11-02 1997-04-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Inductively coupled plasma generating devices
JP3907087B2 (ja) * 1996-10-28 2007-04-18 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置
JPH10255997A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 Anelva Corp 磁場増強型誘導結合平面プラズマ発生装置
US6273022B1 (en) * 1998-03-14 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Distributed inductively-coupled plasma source
JP2004055600A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP3625458B2 (ja) * 2002-08-09 2005-03-02 花王株式会社 洗浄剤
US6821563B2 (en) * 2002-10-02 2004-11-23 Applied Materials, Inc. Gas distribution system for cyclical layer deposition
US6972055B2 (en) * 2003-03-28 2005-12-06 Finens Corporation Continuous flow deposition system
US7273533B2 (en) * 2003-11-19 2007-09-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing system with locally-efficient inductive plasma coupling
JP4713903B2 (ja) * 2004-03-04 2011-06-29 三星モバイルディスプレイ株式會社 誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置
KR100716720B1 (ko) * 2004-10-13 2007-05-09 에이피티씨 주식회사 비원형의 플라즈마 소스코일
WO2008016836A2 (en) * 2006-07-29 2008-02-07 Lotus Applied Technology, Llc Radical-enhanced atomic layer deposition system and method
KR20080100617A (ko) * 2007-05-14 2008-11-19 네스트 주식회사 플라즈마 소스 및 이를 이용한 플라즈마 챔버
KR101245430B1 (ko) * 2008-07-11 2013-03-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US20110293853A1 (en) * 2009-02-13 2011-12-01 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd Thin film forming apparatus and thin film forming method
JP5327147B2 (ja) * 2009-12-25 2013-10-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101246170B1 (ko) * 2011-01-13 2013-03-25 국제엘렉트릭코리아 주식회사 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 플라즈마 처리 장치
US20120225191A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-06 Applied Materials, Inc. Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition
JP5870568B2 (ja) * 2011-05-12 2016-03-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、プラズマ処理装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5712874B2 (ja) * 2011-09-05 2015-05-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180023505A (ko) * 2016-08-26 2018-03-07 주식회사 넥서스비 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법
KR20200011576A (ko) * 2017-06-22 2020-02-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 전극 조립체를 갖는 플라즈마 챔버

Also Published As

Publication number Publication date
CN107180738B (zh) 2019-08-27
CN107180738A (zh) 2017-09-19
WO2014144377A1 (en) 2014-09-18
US20160024653A1 (en) 2016-01-28
CN105051866B (zh) 2019-05-17
CN105051866A (zh) 2015-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220059362A1 (en) Self-Aligned Double Patterning With Spatial Atomic Layer Deposition
KR102271731B1 (ko) 배치 프로세싱을 위한 경사진 플레이트 및 사용 방법들
US11821083B2 (en) Gas separation control in spatial atomic layer deposition
KR20150131265A (ko) 회전 플래튼 및 챔버를 위한 플라즈마 소스
US20130210238A1 (en) Multi-Injector Spatial ALD Carousel and Methods of Use
US9711330B2 (en) RF multi-feed structure to improve plasma uniformity
KR102563831B1 (ko) 캐러셀 증착 챔버를 위한 상단 램프 모듈
US9443716B2 (en) Precise critical dimension control using bilayer ALD
US10096464B2 (en) Atomic layer deposition of high density silicon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application