KR100801377B1

KR100801377B1 - 희석 원격 플라즈마 세척

Info

Publication number: KR100801377B1
Application number: KR1020010021408A
Authority: KR
Inventors: 케네쓰 발리쉬; 토마스 노왁; 츠토무(톰) 다나까; 마크 빌즈
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2008-02-05
Also published as: TW505953B; KR20010098778A; EP1148533A3; EP1148533A2; JP2002100624A; US6329297B1

Abstract

원격 플라즈마 발생기에서 형성된 플라즈마의 에칭 특성을 강화하기 위한 방법과 장치이다. 원격 플라즈마 발생기(27)에서 형성된 플라즈마는 튜브(62)를 통하여 플레넘(60)으로 흐르는데, 그곳에서 그것은 플라즈마 혼합물을 프로세싱 챔버(15)로 흘려보내기 전에 플라즈마 혼합물을 형성하기 위하여 희석된다. 플라즈마 혼합물은 프로세싱 챔버의 내부 표면으로부터의 증착물을 세척하기 위하여 사용되거나 프로세싱 챔버내의 프로세스 웨이퍼상에 에칭 단계를 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, NF₃으로 형성된 플라즈마는 산화 실리콘 유리를 증착시키기 위하여 사용된 프로세싱 챔버의 표면으로부터 찌꺼기를 에칭시키기 위하여 N₂로 희석된다. 플라즈마를 증착시키는 것은 에칭 속도를 증가시키고 프로세싱 챔버의 직경을 가로질러 에칭 속도를 더욱 균일하게 한다.

Description

희석 원격 플라즈마 세척{DILUTE REMOTE PLASMA CLEAN}

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 간략도이다.

도 1b 및 1c는 도 1a에서 묘사된 CVD 챔버의 부품들의 확대 사시도들이다.

도 1d는 도 1a에 나타난 장치와 인터페이스하기 위해 사용될 수 있는 시스템 모니터의 일 실시예의 간략도이다.

도 2는 도 1a에 나타난 CVD 장치의 동작을 제어하는 시스템 제어 소프트웨어 의 계층 제어 구조의 일 실시예의 블록도이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 세척 프로세스의 단순화된 흐름도이다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 에칭 프로세스의 단순화된 흐름도이다.

도 4는 포화를 예시하는 원격 플라즈마 발생기 전력 대 에칭 속도의 단순화된 그래프이다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 프로세싱 시스템과 함께 사용할 플라즈마 희석 구조의 한 부분의 간략도이다.

도 5b는 도 5a에 나타난 플라즈마 희석 구조의 한 부분의 간략도이다.

도 6a는 세척 플라즈마를 희석함으로써 얻어지는 증가된 세척 영역을 예시하 는 간략도이다.

도 6b는 웨이퍼 받침대 전체에서 각 에칭 특성이 희석물의 흐름과 함께 어떻게 선택될 수 있는지를 예시하는 간략도이다.

도 7a 및 7b는 다양한 희석물 가스들, 흐름들 및 배기 세팅들의 효과를 예시하는 다양한 프로세스 조건들에 대한 웨이퍼 에칭 속도의 간략화된 그래프들이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 반도체 디바이스 단면을 간략하게 나타낸다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명

CVD 시스템 : 10

프로세싱 챔버 : 15

가스 분배 매니폴드 : 11

받침대 : 12

원격 플라즈마 발생기 : 27

플라즈마 챔버 : 29

배기 플레넘 : 17

제어기 :34

본 발명은 일반적으로는 반도체 제품의 제조에 사용되는 화학 기상 증착(CVD) 장비와 같은 증착 장비에 관한 것이고, 보다 상세하게는 원격 플라즈마를 사용하는 증착 시스템의 부품들 또는 에칭 프로세스 웨이퍼들을 세척하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

집적 회로와 같은 반도체 제품들의 제조는 때때로 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 층들의 형성을 수반한다. 층들이 종종 다른 물질들을 포함함에 따라, 증착 프로세스를 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 예를 들어, 금속층이 증착되어 전도성의 인터커넥트를 형성하도록 패턴화되거나, 절연층이 한 도전층을 다른 도전층으로부터 전기적으로 절연시키도록 형성될 수 있다. 절연 물질들과 다른 물질들의 층들을 형성하기 위해 사용된 일부 타입의 층 형성 프로세스가 CVD 프로세스이다.

화학 기상 증착 프로세스들은, 전자기 에너지가 프리커서(precursor) 가스 또는 증기를 더 반응성의 플라즈마로 변형시키기 위하여 적어도 하나의 프리커서 가스 또는 증기에 인가되는 플라즈마 강화 CVD("PECVD") 프로세스들뿐 아니라, 프리커서 가스 또는 증기가 기판의 가열된 표면에 대응하여 반응하는 열 증착 프로세스들을 포함한다. 플라즈마를 형성하는 것은 막을 형성하는데 필요한 온도를 낮추거나 형성 속도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마 강화 프로세스는 많은 응용들에서 바람직하다.

기판상에 층이 형성될 때, 일부 물질은 통상적으로 증착 챔버의 벽들상 및 증착 시스템의 다른 구성 요소들에도 역시 찌꺼기로서 증착된다. 챔버의 벽들상의 물질은, 찌꺼기가 쌓이고 미립자 오염의 소스가 될 수 있기 때문에 일반적으로 바람직하지 못하다. 챔버 내부로부터 찌꺼기를 제거하기 위해 몇 가지 세척 과정들이 개발되었다. "습식-세척"으로 알려진 한 타입의 과정은 증착 챔버를 부분적으로 분해하고 적당한 세척액으로 표면들을 닦아줌으로써 수행된다. 다른 타입의 세척 프로세스들은 챔버 배기 시스템에 의해 제거될 수 있는 휘발성 생성물로 찌꺼기를 변환함에 의해 찌꺼기를 제거하는 데에 플라즈마를 사용한다. 이러한 프로세스들은 "건식-세척"으로 알려져 있다.

플라즈마 건식-세척에는 두 가지 일반적인 타입들이 있다. 한 타입은 프로세싱 챔버 내부에서, 또는 "인시튜(in situ)"로 플라즈마를 형성한다. 다른 타입은 원격 플라즈마 발생기에 플라즈마를 형성하고, 그 다음 프로세싱 챔버로 플라즈마를 흘려 보낸다. 그러한 원격 플라즈마 세척 프로세스는 인시튜 플라즈마 시스템을 가지지 않은 증착 시스템에 건식-세척 능력을 제공하는 것과 같은 몇 가지 이점을 제공한다. 더욱이, 원격 플라즈마 시스템은 세척 플라즈마 프리커서 가스 또는 증기들을 플라즈마로 변환하는데 더 능률적일 수 있고, 챔버 외부에서 플라즈마를 형성하는 것은 플라즈마 가열 및 스퍼터링 효과와 같은 플라즈마 형성 프로세스의 바람직하지 않은 잠재적인 부산물들로부터 챔버 내부를 보호한다.

일부 원격 플라즈마 시스템들은 소비자 마이크로웨이브 오븐들에 사용되는 것과 같은 비싸지 않은 마그네트론 디바이스를 사용한다. 전형적으로 정격 전력 출력을 갖는 마그네트론들이 판매되고, 원격 플라즈마 시스템은 전형적으로 마그네트론 출력전력을 갖도록 디자인된다. 그러나, 반도체 기판들은 다양한 크기로 되어 있다. 예를 들어, 다른 제조 장비는 300mm 웨이퍼들을 가공하도록 구성되는 한편, 많은 반도체 제조 설비는 200mm 웨이퍼들을 사용한다. 다양한 프로세싱 장비에서 규격의 원격 플라즈마 시스템을 사용하는 것은 바람직할 것이다. 그러므로, 다양한 시스템 구성들에 적용될 수 있는 비율 조절이 가능한(scaleable) 세척 프로세스들을 개발하는 것이 바람직하다.

본 발명은 효율적인 방식으로 증착 장치를 세척하고 기판들을 에칭하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 마이크로웨이브 원격 플라즈마 발생기는 프리커서 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마는 원격 플라즈마 발생기로부터의 플라즈마를, 가스 분배 면판(gas distribution faceplate) 또는 유사한 구조의 가스 인입구를 통하여 증착실로 혼합물을 흘려보내기 전에, 희석물 가스와 혼합함으로써 희석된다. 플라즈마 형성후 플라즈마를 희석하는 것은, 플라즈마 발생기에서 프리커서 가스를 희석하지 않고, 면판을 통해 챔버로 더 많은 전체 가스가 흐르도록 하고 그리하여, 플라즈마를 생산하는 원격 플라즈마 발생기의 효율을 유지한다. 더 많은 흐름은 또한 동일시간 동안, 시간에 따라 감소하는 플라즈마 종들을 수송하며, 챔버 내에서의 빠른 속도를 또한 제공한다. 이것은 또한 가스 인입구로부터 더 높은 밀도의 플라즈마 종을 야기하고 또한 가스 인입구로부터 영역들 내에서 개선된 세척 또는 에칭을 야기한다. 게다가, 플라즈마를 희석함으로써, 플라즈마 종의 더 낮은 반응성 또는 비반응성의 종으로의 재결합이 억제된다고 믿어진다. 그 결과는 주어진 챔버에 대해 희석되지 않은 플라즈마를 사용하여 얻어지는 것보다 더 빠른 세척 또는 에칭 프로세스이다.

다른 실시예에서, 원격 플라즈마 발생기로부터의 에칭 플라즈마는 에칭 혼합물을 형성하기 위해 희석된다. 에칭 혼합물은 프로세싱 챔버내에서 프로세스 웨이퍼상의 막을 에칭하기 위하여 사용된다. 프로세스 웨이퍼의 직경 전체에서의 에칭 프로파일 및 에칭 속도의 제어는 에칭 혼합물내의 희석물의 양을 선택함으로써 얻어진다.

이하에서는, 본 발명의 그 이점들 및 특징들과, 본 발명의 실시예들에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

1.도입

본 발명은 세척 플라즈마 및 희석물 가스의 혼합물을 챔버내로 흘려보내기 전에 원격 플라즈마 발생기에 형성된 세척 플라즈마를 희석함으로써 증착 챔버를 보다 완전하고 균일하며 빠르게 세척한다. 특정 실시예에서, 산화 실리콘 막을 기판상에 증착시키기 위해 사용되는 증착 시스템은 그 후에 증착 챔버로 도입되기 전에 이원자 질소 가스(N₂)로 희석되는, 원격 형성된 삼불화 질소(NF₃) 플라즈마의 혼합물을 사용하여 세척된다. PECVD 시스템은, 예를 들어, 테트라에틸오르토실란 ("TEOS") 또는 실란을 증착 가스로써 사용한다. 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기는, 가스 인입구 노즐을 통하여 증착 챔버로 혼합물을 흘려보내기 전에, 희석되지 않은 NF₃ 또는 다른 세척 또는 에칭 프리커서 가스를 N₂또는 다른 일반적으로 비반응성인 희석물 가스로 희석되는 세척 플라즈마로 효율적으로 변환시킨다. 세척 프로세스는 200mm 웨이퍼들과 함께 사용되는 증착 시스템들 상에서 사용될 수 있고, 300mm 증착 시스템들 상에서 사용되도록 비율조정될 수 있다. 희석물의 유량을 변화시키는 것은 시스템의 에칭 프로파일을 변화시키고 에칭 속도를 증가시키며 챔버 세척에 필요한 시간을 감소시킨다.

다른 실시예에서, 프로세스 웨이퍼는 원격 플라즈마 발생기에서 발생되고 그 후 웨이퍼를 에칭하기 위해 챔버내로 도입되기 전에 N₂로 희석되는 에칭 플라즈마를 사용하여 에칭된다. 희석물 유량은 웨이퍼를 가로지르는 에칭 프로파일 및/또는 에칭 속도를 제어하기 위하여 선택될 수 있는 반면, 에칭 플라즈마 프리커서 유량은 플라즈마 변환 효율을 최적화하거나 및/또는 프리커서 유량을 보존하기 위하여 선택된다.

2. 예시적인 기판 프로세싱 시스템

본 발명의 방법이 수행될 수 있는 하나의 적당한 CVD 장치가 도 1a에 나타나 있으며, 도 1a는 챔버 벽(15a) 및 챔버 리드(lid) 어셈블리(15b)를 포함하는 진공 챔버 또는 프로세싱 챔버(15)를 가지는 CVD 시스템(10)의 간략도이다. 챔버 벽(15a) 및 챔버 리드 어셈블리(15b)는 도 1b및 1c의 확대 사시도에서 더 자세히 나타나 있다. 도 1c에 나타난 챔버 리드 어셈블리는 본 발명의 실시예에 적용되기에 적당하고, 예로써 나타나 있다. 도 5a는 본 발명에 따른 챔버 리드를 부가적으로 상세하게 나타낸다.

CVD 시스템(10)은 프로세스 가스들을 프로세싱 챔버내의 받침대(12)상에 놓 인 기판(미도시)으로 분산시키기 위한 가스 분배 "매니폴드"(manifold;11)를 포함한다. 받침대는 알루미늄, 알루미나 또는 질화 알루미늄과 같은 세라믹, 또는 다른 물질들 및 물질들의 결합들로 만들어질 수 있다. 받침대는 프로세싱동안 기판을 가열할 내장된 저항 히터(미도시) 또는 고주파("RF") 전극 및/또는 서셉터와 같은 다른 구조들을 포함할 수 있다. 내장된 저항 히터를 위해서 다양한 구성들이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 단일 엘리먼트는 평행한 동심원들의 형태로 두개의 완전한 회전을 만든다. 외부 전원(미도시)까지 받침대 하부를 통과하는 스템(12c)내의 전선들을 통하여 가열 엘리먼트로 전력이 공급된다.

프로세싱의 동안, 기판(예:반도체 웨이퍼)은 받침대(12)의 평평한(또는 약간 볼록한) 표면(12a)상에 위치된다. 받침대는 하부 로딩/오프-로딩 위치와 매니폴드(11)와 가까이 인접하는 상부 프로세싱 위치(점선(14)에 의해 표시) 사이에서 제어 가능하게 이동할 수 있다. 중심판(미도시)은 받침대의 위치에 관한 정보를 제공하는 센서들을 가진다.

도 1a에서는 단순화를 위해 미도시 되었지 도 1c에서는 참조 번호 13b로 나타난, 평평한 원형 가스 분배 "면판"(faceplate;13a)의 뚫린 구멍들을 통하여 챔버(15)내로 가스들이 유입된다. 보다 상세하게는, 증착 프로세스 가스들은 인입구 매니폴드(11), 관통된 블록커(blocker) 판(42), 그 다음 가스 분배 면판(13a)의 구멍을 통하여 챔버내로 유입된다.

가스 패널(6)은 혼합 블록(9)으로의 가스 공급 라인들(8)을 통하여 가스를 매니폴드(11)로 공급하는 가스 소스들 7a-d를 포함하는데 가스들은 혼합블록에서 블록커 판(42) 및 면판(13a)을 통하여 챔버(15)로 흐르기 전에 혼합된다. 각 프로세스 가스를 위한 공급 라인은 전형적으로 가스 분배 통로를 따라 여러 포인트들에 있는 안전 차단 밸브들(미도시)을 포함하는데, 그것은 가스의 흐름을 국부 또는 원격 제어를 통하여 자동 또는 수동으로 차단한다. 가스 패널은 또한 매스 흐름 제어기들(미도시) 또는 공급 라인을 통하여 챔버로 흐르는 가스의 흐름을 제어하는 다른 디바이스들을 포함한다. 당업자들은 도 1a에서 나타난 구성은 단지 예시적인 것이고, 예를 들어, 더 많거나 적은 가스 소스들이 특정의 응용을 위해 사용될 수 있으며 구성에 대한 다른 조정들도 적절할 수 있다는 것을 이해한다.

CVD 시스템(10)은 열 CVD 프로세스 또는 플라즈마-강화 CVD("PECVD") 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. PECVD 프로세스들은 인시튜 형성된 플라즈마 또는 원격 플라즈마 발생기(27)에서 형성된 플라즈마를 사용할 수 있다. 인시튜 PECVD 프로세스에서, RF 전원(44)은, 면판(13a)과 받침대의 표면(12a) 사이의 원통형 영역 내에 플라즈마를 형성하기 위해, 가스 분배 면판(13a)과 받침대(12) 사이에 RF 전력과 같은 전력을 인가한다.(이 영역은 여기에서 "반응 영역"으로 언급될 것이다.) 플라즈마의 구성 성분들은 반응하여 받침대상에서 지지되는 반도체 웨이퍼 표면상에 원하는 막을 형성한다.

RF 전원(44)은 13.56MHz의 높은 RF 주파수(RF1) 및/또는 360KHz의 낮은 RF 주파수(RF2)에서 전력을 공급할 수 있는 혼합 주파수 공급기이다. 플라즈마를 형성하기 위해 혼합된 높고 낮은 주파수들을 사용하는 것은 진공 챔버(15)로 유입되는 반응 종의 분해를 강화한다.

원격 플라즈마 프로세스에서, 가스 소스(7a)로 부터의 프로세스 가스는 원격 플라즈마 발생기(27)로 공급된다. 마이크로웨이브 소스(28)는 가스 분배 면판(13a)를 통하여 챔버내로 흐르는 플라즈마를 형성하기 위하여 마이크로웨이브 에너지로 플라즈마 챔버(29)를 조사(irradiate)한다. 원격 플라즈마 발생기에서 플라즈마가 형성될 때, 고 에너지 포톤 및 열과 같은 플라즈마 형성의 전형적인 부산물은 프로세스 웨이퍼나 증착 챔버 내부에 직접적으로 영향을 미치지는 않는다. 더욱이, 일부 플라즈마 프리커서 가스들은, 인시튜 플라즈마 시스템의 더 낮은 주파수보다 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기에서 보다 효율적으로 분해된다.

열처리에서 프로세스 가스 혼합물은, 반응을 위한 열 에너지를 공급하기 위하여 가열되는 받침대(12)상에 지지되는 반도체 웨이퍼의 표면상에 바람직한 막들을 증착시키기 위하여 반응한다. 웨이퍼상에 바람직한 막의 형성을 더 촉진 또는 제어하기 위하여 플라즈마 강화 CVD 프로세스들이 웨이퍼를 가열할 수 있다고 또는 웨이퍼가 가열될 수 있다고 이해된다.

배기 통로(23) 및 차단 밸브(24)와 같은 주변 구조들 및 증착 챔버의 벽들의 온도는 챔버 벽들 내의 채널들(미도시)을 통한 열교환액의 순환에 의해 또한 제어될 수 있다. 열교환액은 챔버벽들을 바람직한 효과에 따라 가열하거나 냉각하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 인시튜 플라즈마 프로세스 동안 차가운 액체가 시스템으로부터 열을 제거하거나 챔버의 벽들상에 증착 생성물들의 형성을 제한하기 위해 사용될 수 있는 반면, 열 증착 프로세스 동안 뜨거운 액체는 고른 열 경도를 유지하도록 도울 수 있다. 가스 분배 매니폴드(11)는 열 교환 통로들(18)을 가진다. 전형적인 열교환액들은 수계(water-based) 에틸렌글리콜 혼합물, 유계(oil-based) 열전달 액체들 또는 유사한 액체들이다. "열교환자"에 의한 가열로 언급되는 이 가열은 바람직하지 않은 반응 산물들의 응축을 감소시키거나 제거하고, 프로세스 가스들의 휘발성 산물들 및, 차가운 진공 통로들의 벽들상에 응축되고 가스 흐름이 없는 기간 동안 프로세싱 챔버내로 되돌아간다면 프로세스를 오염시킬 수 있는, 다른 오염물들의 제거를 개선시킨다.

반응 부산물들을 포함하는, 층에 증착되지 않는 가스 혼합물의 나머지는 진공 펌프(30)에 의해 챔버로부터 배기된다. 특히, 가스들은 반응 영역을 둘러싸는 환형 슬롯형 오리피스(16)을 통하여 고리 모양 배기 플레넘(17)으로 배기된다. 고리 모양 슬롯형 구멍(16) 및 플레넘(17)은 챔버의 원통형 측면벽(15a)(벽상의 상부 절연 라이닝을 포함함)의 상부와 원통형 챔버 리드(20)의 하부 사이의 틈으로 한정된다. 슬롯 구멍(16) 및 플레넘(17)의 원형 대칭 및 균일성은 웨이퍼상에 균일한 막을 증착시키기 위하여 웨이퍼상으로의 본질적으로 균일한 프로세스 가스들의 흐름을 만든다.

배기 플레넘(17)으로부터, 가스들은 배기 플레넘(17)의 측면 연장 부분(21)의 아래로, 뷰잉 포트(viewing port)(미도시)를 지나고, (본체가 하부 챔버벽(15a)과 통합된)진공 차단 밸브(24)를 지나며 배기 출구(25)내로 흐른다. 배기 출구(25) 및 포어라인(foreline;31) 사이의 스로틀 밸브(32)는 챔버내의 선택된 압력 및/또는 가스 흐름을 유지하도록 조정될 수 있다. 일부 프로세스들이나 프로세스 단계에서, 스로틀 밸브의 위치는 압력 센서(미도시)로부터 제어기(34)로의 피드백 신호에 따라 정해진다. 다른 프로세스들이나 프로세스 단계에서는, 피드백 루프는 디스에이블되고 스로틀 밸브는 고정된 위치로 정해진다. 스로틀 밸브를 완전히 여는 것에 의해 최대 펌핑 속도가 제공된다. 그러므로, 진공 펌프가 일정 속도로 작동하는 동안, 챔버상의 배기 드로인(draw)은 스로틀 밸브로 조정될 수 있다.

모터(32)에 의해 동작되는 승강 메커니즘은 히터 받침대 어셈블리를 상승시키거나 하강시킨다. 받침대가 하강될 때, 웨이퍼 승강핀들(12b)은 승강핀판(33)과 접하고 웨이퍼를 받침대의 표면(12a)으로부터 들어올린다. 웨이퍼 핀들(12b)은 웨이퍼들을 챔버 측면의 삽입/제거 구멍(26)을 통하여 이송하기에 적당한 높이에 위치한다. 로보트 블레이드(미도시)가 챔버들 사이 또는 챔버 및 웨이퍼 카세트 사이에서 웨이퍼들을 이송할 수 있다. 웨이퍼를 탑재한 후, 모터는 웨이퍼를 선택된 프로세싱 위치로 들어올린다.

시스템 제어기(34)는 다양한 서브시스템들 및 증착 시스템(10)의 메커니즘들을 제어한다. 웨이퍼 위치 시스템, 가스 공급 시스템, 챔버 압력 시스템, 가열 시스템들 및 플라즈마 시스템들은 컴퓨터 판독 가능 메모리(38)에 저장된 프로그램(70)에 따라 시스템 제어기(34)에 의해 제어된다. 시스템 제어기로 및 그로부터의 신호들은 제어 라인들(36)을 통해 전달되며, 제어 라인들은 단순화를 위해 그 일부만이 도시된다. 제어기(34)는, 제어기(34)의 제어하의 적절한 모터들에 의해 움직이는 받침대(12) 및 스로틀 밸브(32)와 같은 이동 가능 기계 어셈블리들의 위치를 결정하기 위해, 광센서들과 같은 센서들로부터의 피드백 신호들에 의존한다.

메모리(38)는 하드 드라이브, 읽기 전용 메모리, 임의 접근 메모리, 플로피 디스크 드라이브 또는 다른 적절한 저장 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(37)는 싱글 보드 컴퓨터(SBC), 아날로그 및 디지털 입출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝 모터 제어기 보드들을 포함한다. CVD 시스템(10)의 다양한 부분들은, 보드와 카드 케이지 및 커넥터 크기들 및 타입들을 정의하는 베사 모듈러 유럽(Versa Modular European;VME) 규격에 따른다. VME 규격은 또한 16비트 데이터 버스 및 24비트 어드레스 버스를 가지는 것과 같은 버스 구조를 정의한다.

시스템 제어기는 시스템 제어 소프트웨어를 실행하는데, 이는 범용 증착 시스템을 특정 증착 시스템으로 구성하기 위해 컴퓨터가 판독할 수 있는 메모리(38)내에 저장된 컴퓨터 프로그램(70)이다. 바람직하게는, 메모리(38)는 하드디스크 드라이브이나, 메모리(38)는 다른 종류의 메모리일 수도 있다. 컴퓨터 프로그램은, 타이밍, 가스들의 혼합, 챔버 압력, 챔버 온도, RF 전력 레벨, 받침대 위치 및 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 명령하는, 명령들의 집합을 포함한다. 예를 들어, 플로피 디스크 또는 다른 적절한 드라이브를 포함하는, 다른 메모리 디바이스들상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들도 제어기(34)를 작동시키기 위하여 또한 사용될 수 있다.

도 1d는, 당업계에서 알려진 바와 같이, 모니터(50a) 및 프로세서(미도시)에 연결된 광펜(light pen)(50b)을 나타낸다. 모니터는 사용자와 제어기 사이의 사용자 인터페이스로의 역할을 한다. 모니터는 음극선관("CRT")이고, 광펜을 통해 받아들이는 사용자 입력뿐만 아니라 시스템 상태 및 다른 정보도 표시한다. 도 1d에서 나타난 바와 같이, 기판 프로세싱 시스템은 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있고, 모니터는 시스템내의 각 또는 어느 챔버들과 관련된 정보를 표시한다. 바람직한 실시예에서, 두개의 모니터(50a)가 사용되는데, 하나는 조작자를 위해 청정실 벽(52)에, 다른 것은 서비스 기술자들을 위하거나 다른 목적에서 청정실벽 뒤와 같은 먼 위치에 탑재된다. 모니터들(50a)은 동일 정보를 동시에 전시하지만, 오직 하나의 광펜(50b)만이 허용된다. 광펜(50b)의 끝에 있는 광센서는 CRT 디스플레이에 의해 방사되는 빛을 검출한다. 특정 스크린이나 기능을 선택하기 위해, 조작자는 디스플레이 스크린의 지정된 영역을 접촉하고 펜(50b)상의 버튼을 누른다. 광펜과 디스플레이 스크린 사이의 통신을 확인하면서, 접촉된 영역이 그 특히 밝은 부분을 바꾸거나 새로운 메뉴나 스크린이 표시된다. 키보드, 마우스 또는 다른 포인팅 또는 통신 디바이스와 같은 다른 디바이스들이 사용자를 제어기와 통신할 수 있도록 하기 위해, 광펜의 대신이나 그에 부가하여 사용될 수 있다.

막을 증착하기 위한 프로세스는 제어기에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품을 사용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 ,예를 들어, 68000 어셈블리 언어, C, C++, 파스칼, 포트란 또는 다른 것들과 같은 어떤 종래의 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 쓰여질 수 있다. 적절한 프로그램 코드가 종래의 텍스트 에디터를 사용하여 단일 파일 또는 복수 파일들로 입력되고, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터가 사용 가능한 매체에 저장 또는 내장된다. 입력된 코드 텍스트가 하이 레벨 언어로 되었다면, 코드는 컴파일되고 그 다음 결과 컴파일러 코드는 프리컴파일된 WINDOWS^TM 라이브러리 루틴들의 오브젝트(object) 코드와 링크된다. 링크되고 컴파일된 오브젝트 코드를 실행하기 위하여, 시스템 사용자는 컴퓨터 시스템이 메모리내의 코드를 로드하게 함으로써, 오브젝트 코드를 불러낸다. CPU는 그 다음, 범용 증착 시스템을 바람직한 프로세스를 수행하기에 적절한 증착 시스템으로 구성하는 프로그램 내에서 확인된 일들을 수행하기 위하여, 코드를 읽고 실행한다.

도 2는 특정 실시예에 따른, 시스템 제어 소프트웨어, 컴퓨터 프로그램(70)의 계층 제어 구조의 예시적 블록도이다. 광펜 인터페이스를 사용하여, 사용자는 메뉴들 또는 CRT 모니터상에 표시된 스크린들에 응하여 스크린 프로세스 세트 번호 및 프로세스 챔버 번호를 프로세스 선택자 서브루틴(73)에 입력한다. 프로세스 세트들은 특정 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 프로세스 파라미터들의 예정된 세트들이고 미리 정의된 세트 번호들에 의해 확인된다. 프로세스 선택자 서브루틴(73)은, 바람직한 프로세스를 수행하기 위한 프로세스 챔버를 구성하기 위해 필요한, 바람직한 프로세스 파라미터 세트 및 바람직한 프로세스 챔버를 확인한다. 특정 프로세스를 수행하기 위한 프로세스 파라미터들은, 프로세스 가스 구성 및 유속들, 온도, 압력, RF 전력 레벨들 및 주파수와 같은 플라즈마 조건들, 냉각 가스 압력 및 챔버벽 온도와 같은 프로세스 조건들에 관련있다. 이러한 파라미터들은 사용자에게 레시피(recipe)의 형태로 제공되고, 광펜/CRT 모니터 인터페이스를 사용하여 입력된다.

프로세스를 모니터링하는 신호들은 시스템 제어기의 아날로그 및 디지털 입 력 보드들에 의해 제공되고, 프로세스를 제어하는 신호들은 CVD 시스템(10)의 아날로그 및 디지털 출력 보드들상에 출력된다.

프로세스 시퀀서 서브루틴(75)은 확인된 프로세스 챔버 및 프로세스 선택자 서브루틴(73)으로부터의 프로세스 파라미터들의 세트를 받아들이고 다양한 프로세스 챔버들의 작동을 제어하기 위한 프로그램 코드로 구성된다. 다중 사용자들이 프로세스 세트 번호들 및 프로세스 챔버 번호들을 입력하거나 하나의 사용자가 다중의 프로세스 세트 번호들 및 프로세스 챔버 번호들을 입력할 수 있고, 따라서 시퀀서 서브루틴(75)은 바람직한 시퀀스내에서 선택된 프로세스들을 계획(schedule)하기 위하여 작동한다. 바람직하게, 시퀀서 서브루틴(75)은 챔버가 사용되는지를 결정하기 위하여 프로세스 챔버들의 동작을 모니터링하고 사용되는 챔버들내에서 어떤 프로세스들이 수행중인지를 결정하며 프로세스 챔버의 유용성 및 수행될 프로세스의 타입에 기초하여 바람직한 프로세스를 수행하는 단계들을 수행하는 프로그램 코드를 포함한다. 폴링(polling)과 같은 프로세스 챔버들을 모니터링하는 종래의 방법들이 사용될 수 있다. 어느 프로세스가 수행될 지를 계획할 때, 선택된 프로세스를 위한 바람직한 프로세스 조건들, 또는 각 특정 사용자가 입력한 요구의 "에이지(age)", 또는 계획 우선권들을 결정하기 위해 시스템 프로그래머가 포함하기를 원하는 다른 어느 적절한 요인과 비교하여, 시퀀서 서브루틴(75)은 사용되는 프로세스 챔버의 현재 조건을 참작한다.

일단 시퀀서 서브루틴(75)이 어느 프로세스 챔버 및 프로세스 세트 조합이 다음에 실행될 지를 결정하면, 시퀀서 서브루틴(75)은, 특정 프로세스 세트 파라미터들을 챔버 매니저 서브루틴(77a-c)으로 전달함으로써, 프로세스 세트의 실행을 시작하는데, 상기 매니저 서브루틴은 시퀀서 서브루틴(75)에 의해 결정되는 프로세스 세트들에 따라 프로세스 챔버내의 다중 프로세싱 작업들을 제어한다. 예를 들어, 챔버 매니저 서브루틴(77a)은 프로세스 챔버내의 CVD 프로세스 동작들 및 스퍼터링을 제어하는 프로그램 코드로 구성된다. 챔버 매니저 서브루틴(77)은 선택된 프로세스 세트를 수행하기 위해 필요한 챔버 구성 요소들의 동작을 제어하는 다양한 챔버 구성 요소 서브루틴들의 실행을 또한 제어한다. 챔버 구성 요소 서브루틴들의 예들은, 기판 위치 서브루틴(80), 프로세스 가스 제어 서브루틴(83), 압력 제어 서브루틴(85), 히터 제어 서브루틴(87) 및 플라즈마 제어 서브루틴(90)이다. 어떤 프로세스들이 프로세스 챔버에서 수행될 지에 따라 다른 챔버 제어 서브루틴들이 포함될 수 있다는 것을 당업자들은 쉽게 알 것이다. 작동중에, 챔버 매니저 서브루틴(77a)은 실행될 특정 프로세스 세트에 따른 프로세스 구성 요소 서브루틴들을 선택적으로 계획하거나 부른다. 챔버 매니저 서브루틴(77a)은, 시퀀서 서브루틴(75)이 어느 프로세스 세트 및 프로세스 챔버가 다음에 수행될 것인지를 계획하는 것과 매우 비슷하게, 프로세스 구성 요소 서브루틴들을 계획한다. 전형적으로, 챔버 매니저 서브루틴(77a)은 다양한 챔버 구성 요소들을 모니터링하는 단계, 실행될 프로세스 세트들을 위한 프로세스 파라미터들에 기초하여 어느 구성 요소들이 작동될 필요가 있는지를 결정하는 단계 및 상기 모니터링 및 결정 단계들에 답하는 챔버 구성 요소 서브루틴의 실행을 야기하는 단계를 포함한다.

특정 챔버 구성 요소 서브루틴들의 작동은, 이제 도 1a 및 1d를 참조하여 설명될 것이다. 기판 위치 서브루틴(80)은 기판을 받침대(12)상으로 탑재시키고, 선택적으로, 기판과 가스 분배 매니폴드(11) 사이의 간격을 제어하기 위해 챔버(15)내에서 기판을 바람직한 높이로 들어올리기 위하여 사용되는, 챔버 구성 요소들을 제어하는 프로그램 코드로 구성된다. 기판이 프로세스 챔버(15)내로 탑재될 때, 받침대(12)는 기판을 받기 위해 낮춰지고, 그 후, CVD 프로세스동안 가스 분배 매니폴드로부터 제 1 거리 또는 간격으로 기판을 유지하기 위해 받침대(12)는 챔버내에서 바람직한 높이로 올려진다. 작동중에, 기판 위치 서브루틴(80)은 챔버 매니저 서브루틴(77a)으로부터 전달되고 지지 높이에 관련된 프로세스 세트 파라미터들에 응답하여 받침대(12)의 이동을 제어한다.

프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은 프로세스 가스 구성 및 유속들을 제어하는 프로그램 코드를 가진다. 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은 안전 차단 밸브들의 위치를 제어하고, 또한 바람직한 가스 유속을 얻기 위해 대량 흐름 제어기("MFC")들을 위나 아래로 램프(ramp)한다. 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은, 모든 챔버 구성 요소 서브루틴들처럼, 챔버 매니저 서브루틴(77a)에 의해 불러내지고, 챔버 매니저 서브루틴으로부터 바람직한 가스 유속들에 관련된 프로세스 파라미터들을 받는다. 전형적으로, 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은 가스 공급 라인들을 열고, 반복적으로 (i)MFC를 통한 실제 유속을 지시하는 적절한 대량 흐름 제어기들로부터의 피드백 신호를 읽고, (ii)읽은 것들을 챔버 매니저 서브루틴(77a)으로부터 받은 바람직한 유속들과 비교하며, (iii)가스 공급 라인들의 유속을 필요한 만큼 조정함으로써 작동된다. 또한, 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은 불안전한 속도들에 대한 가스 유속들을 모니터링하고 불안전한 조건이 검출될 때 안전 차단 밸브들을 활성화하는 단계들을 포함한다.

일부 프로세스들에서, 반응 프로세스 가스들이 유입되기 전에 챔버내의 압력을 안정시키기 위해 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 기체가 챔버(15)내로 유입된다. 이러한 프로세스들에서, 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)은, 챔버내의 압력을 안정시키기 위해 필요한 양의 시간동안 불활성 가스를 챔버(15)내로 유입시키는 단계들을 포함하도록 프로그램되고, 그 다음 위에서 설명된 단계들이 수행될 것이다. 부가적으로, 프로세스 가스가, 예를 들어, 테트라에틸오르토실란("TEOS")인 액체 프리커서로부터 기화될 때, 거품 어셈블리내의 액체 프리커서를 통해 헬륨과 같은 배달(delivery) 가스를 거품내기 위한 단계들 또는 헬륨이나 질소와 같은 반송 가스를 액체 주입 시스템내로 유입시키는 단계를 포함하기 위하여 프로세스 가스 제어 서브루틴(83)이 쓰여진다.

압력 제어 서브루틴(85)은 챔버의 배기 시스템내의 스로틀 밸브의 개구 크기를 조절함으로써 챔버(15)내의 압력을 제어하기 위한 프로그램 코드로 구성된다. 스로틀 밸브의 개구 크기는 챔버 압력을, 전체 프로세스 가스 흐름, 프로세스 챔버의 크기 및 배기 시스템을 위한 펌핑 세트포인트 압력에 관하여 바람직한 레벨로 챔버 압력을 제어하도록 정해진다. 압력 제어 서브루틴(85)이 불려질 때, 바람직한 또는 타겟 압력 레벨은 챔버 매니저 서브루틴(77a)으로부터의 파라미터로서 얻어진다. 측정값(들)과 타겟 압력을 비교하고 타겟 압력에 상응하는 저장된 압력 테이블로부터의 PID(proportional, integral 및 differential)값들을 얻으며, 압력 테이 블로부터 얻은 PID값들에 따라 스로틀 밸브를 조정하기 위해, 압력 제어 서브루틴(85)은 챔버에 연결된 하나 또는 그 이상의 종래 압력계들을 판독함으로써 챔버(15)내의 압력을 측정하기 위하여 작동된다. 대안으로, 챔버(15)를 바람직한 압력으로 조절하기 위한 특정 개구 크기로 스로틀 밸브를 열거나 닫기 위해 압력 제어 서브루틴(85)은 쓰여질 수 있다.

히터 제어 서브루틴(87)은 받침대 표면(12a)상의 기판을 가열하기 위해 사용되는 히터로의 전류를 제어하기 위한 프로그램 코드로 구성된다. 히터 제어 서브루틴(87)은 또한 챔버 매니저 서브루틴(77a)에 의해 불려지고 타겟 또는 세트포인트 온도 파라미터를 받는다. 히터 제어 서브루틴(87)은 받침대(12)에 위치하는 열전대의 전압 출력을 측정하고, 측정된 온도를 세트 포인트 온도와 비교하며, 세트포인트 온도를 얻기 위해 히터에 공급되는 전류를 적절히 증가 또는 감소시킴으로써 온도를 측정한다. 온도는, 저장된 변환 테이블내의 상응하는 온도를 찾거나 4차 다항식을 사용하여 온도를 계산함으로써, 측정된 전압으로부터 얻어진다. 내장된 루프 가열 엘리먼트가 받침대(12)를 가열하기 위하여 사용될 때, 히터 제어 서브루틴(87)은 가열 엘리먼트에 인가된 전류의 위/아래로의 램프를 점진적으로 제어한다. 부가적으로, 내장 오류-안전 모드가 프로세스 안전 순응을 검출하기 위해 포함될 수 있고, 프로세스 챔버(15)가 적절히 설치되지 않은 경우 가열 유닛의 작동을 차단할 수 있다.

챔버 관리자 서브루틴(77a)에 의해 불려지는 플라즈마 제어 서브루틴(90)은 인시튜 플라즈마 시스템 및 원격 플라즈마 시스템을 제어하기 위한 프로그램 코드 를 포함한다. 플라즈마 제어 서브루틴은 챔버(15)내의 프로세스 전극들에 인가되고 인시튜 플라즈마 프로세스에서 사용되는 저주파 RF 주파수를 설정하기 위한 저주파 및 고주파 RF 전력 레벨들을 설정할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 원격 플라즈마 시스템(27)은 전원(28)으로 마그네트론을 사용한다. 마그네트론은 전형적으로 고정된 주파수, 예를 들어 2.45GHz의, 고정된 출력 전력 레벨에서 작동한다; 그러나, 공동(cavity)(29)에 전달된 전력은 마그네트론의 듀티사이클을 조정함으로써 제어될 수 있다. 플라즈마 제어 서브루틴은 그러므로 선택된 방식으로 반복적으로 마그네트론을 끄고 키기 위한 코드를 포함할 수 있다.

위의 리액터 설명은 주로 예시적 목적을 위한 것이고, 전자 사이클로트론 공진(ECR) 플라즈마 CVD 디바이스들, 유도 결합된 RF 고밀도 플라즈마 CVD 디바이스들, 또는 그런 종류의 다른 것과 같은 다른 플라즈마 CVD 설비가 사용될 것이다. 부가적으로, 받침대 디자인, 히터 디자인, RF 전력 주파수들, RF 전력 연결들 및 다른 것들과 같은, 위에서 설명한 시스템의 변화들이 가능하다. 예를 들어, 웨이퍼는 서셉터에 의해 지지되고 석영 램프들에 의해 가열될 수 있다. 그러한 본 발명의 층을 형성하기 위한 방법 및 층은 어느 특정 장치 또는 어느 특정 플라즈마 여기 방법에 한정되지 않는다.

3. 예시적인 프로세스 흐름

도 3은 본 발명에 따른 세척 프로세스(300)의 예를 나타내는 간략화된 흐름도이다. 세척 프로세스(300)는 전형적으로 하나 이상의 기판 프로세싱 작동들이 완결되고 기판이 기판 프로세싱 챔버밖으로 이송된 후에 발생한다. 프로세스(300)는 NF₃과 같은 세척 플라즈마 프리커서를 원격 마이크로웨이브 공동으로 흘려보내는데(단계 302), 프리커서를 플라즈마를 형성하는 플라즈마 종들로 분리하기 위해, 세척 플라즈마 프리커서는 마이크로웨이브 에너지로 조사된다(단계 304). 플라즈마 종들은 높여진 에너지 상태의 원자나 분자들, 이온들, 라디칼들 및/또는 다른 입자들을 포함할 수 있다. 이때, 일반적으로는 블록커 판과 가스 박스 사이, 그러나 일부 실시예에서는 가스 분배 면판과 블록커 판 사이에 형성된 플레넘에서, 플라즈마가 가스 분배 면판을 통하여 챔버내로 유입되기 전에(단계 308), 플라즈마는 질소와 같은 가스로 희석된다(단계 306). 조사된 후, 플라즈마 종들은 전형적으로, 압력, 플라즈마 조성 및 플라즈마와 접한 표면들의 성질과 같은 몇 가지 조건들에 따라 감소한다(안정된 분자들로 결합 또는 재결합, 포톤이나 포논 에너지를 방출 등). 이때 강화된 속도로 더욱 완전하게, 챔버는 희석된 플라즈마로, 산화 실리콘 유리와 같은 증착물로부터 세척된다(단계 310). 그것은 희석된 플라즈마는 유사한 시스템에서의 희석되지 않은 플라즈마보다 챔버 세척에 있어 더 효율적이라는 것이다.

본 발명자들은 200mm 기판 프로세싱 챔버에서 사용했던 것과 동일한 원격 마이크로웨이브 소스를 사용하는, 300mm 기판 프로세싱 챔버를 위한 챔버 세척 프로세스를 개발하려는 노력으로 도 3a에 설명된 챔버 세척 프로세서를 개발했다. 200mm 챔버 세척 프로세스는 원격 플라즈마 발생기 공극을 통하여 흐르는 NF₃으로부터 세척 플라즈마를 형성하기 위해 약 1.5kW(최대)의 마이크로웨이브 전력을 생산하는 마그네트론을 사용했다.

NF₃는 약 1-1.5 Torr(프로세스 챔버에서 측정) 사이의 압력에서 약 700sccm의 속도로 흘렀다. 세척 플라즈마는 가스 분배 면판과 같은 관련 구조들 및 증착 챔버의 내부 표면들로부터 산화 실리콘 유리 증착물들을 제거하기 위해 사용되었다.

300mm 웨이퍼들을 프로세스 하기 위해 구성된 세척 챔버들을 위한 유사한 세척 프로세스를 개발하는 것이 바람직했다. 우선, 본 발명자들은 200mm 챔버들을 세척하기 위해 사용되었던 것과 동일한 세척 프로세스를 사용하려고 시도했다. 이 프로세스는, 그러나, 연장된 기간동안 세척 동작을 실행했음에도 불구하고 완전한 챔버의 세척을 얻는 데에는 실패했다. 세척후, 300mm 웨이퍼들상에 산화 실리콘 유리를 증착시키기 위해 사용된 가스 분배 면판은 두 별개의 지역들을 가졌다. 가스 분배 면판의 중심으로부터 약 100mm 연장된 제 1 지역은 깨끗한 금속으로 보인다. 대략 제 1 지역의 주위로부터 가스 분배 면판의 주위까지 연장된 제 2 지역은 가스 분배 면판의 표면상 및 그 구멍들내에 흰 가루의 찌꺼기를 가졌다. 흰 가루의 덩어리들은 주위 배기 채널내에도, 특히 배기 포트 구멍들 근처에서, 또한 존재했다.

발명자들은 챔버내로 흐르는 세척 플라즈마 종들이 300mm 챔버 세척에 있어 바람직한 세척을 효율적으로 수행하기에 충분한 농도로 반응 지역의 외부 가장자리 및 배기 구조들에 이르지 않는다는 것을 알아냈다. 발명자들은 원격 플라즈마 발생 공극으로의 NF₃의 유속을 증가시키려고 시도했으나, 이것은 원격 플라즈마 시스템의 전력 전송 특성들 및 공극의 임피던스를 변화시켰다. 플라즈마 발생의 효율을 감소시키는 것에 부가하여, 에천트 가스(NF₃)의 흐름의 증가는 증가된 유출 흐름 및 증가된 원료를 야기한다. 세척 플라즈마 프리커서들은 전형적으로 불소와 같은 할로겐들을 포함하고, 그래서 이러한 종류의 화합물들을 이용하는 프로세스의 유출 흐름을 제한하는 것이 바람직하다는 것을 주의해야한다.

도 4는 고정된 가스 유속에서 마이크로웨이브 전력에 대한 에칭 속도를 나타내는 간략화된 그래프(102)이다. 원격 플라즈마 시스템을 위한 주어진 고정된 전력 예산에서, 일관되고 반복 가능한 세척 프로세스들을 제공하는 동안 오직 필요한 것에만 조사하는 것이 바람직하다. 그러므로 마이크로웨이브 플라즈마 발생기는 "포화 모드"에서 작동된다. 포화 모드는 마이크로웨이브 전력의 증가에 대해 에칭 속도가 증가하지 않는 점(104)이다. 이 점에서는 마이크로웨이브 전력을 더 인가하는 것이 더 효과적인 세척 플라즈마를 야기하지 않는다고 추정된다.

놀랍게도, 세척 플라즈마를 플라즈마 발생기로부터의 비반응성 가스 다운스트림으로 희석시키는 것이 300mm 증착 시스템을 적절히 세척하고 또한 전체 세척 시간을 감소시킨다는 것이 발견됐다. 한 세트의 조건들 하에서, 희석 가스를 사용하는 세척 프로세스는, 희석 가스 없는 유사한 프로세스가 걸리는 시간의 단지 1/5만을 필요로 했다. 특히, 도핑되지 않은 실리콘 유리의 1000Å 막은, 희석 가스 없이 원격 발생된 플라즈마를 사용하여 제거되는데 300초를 필요로 한다. 세척 플라즈마가 플라즈마 발생기와 기판 사이의 희석 가스 흐름으로 희석될 때, 유사한 챔버 조건들 하의 유사한 막은 제거되는데 단지 70초만을 필요로 한다. 더욱이, 희석 가스를 사용하는 세척 프로세스는 개선된 펌핑 채널로부터의 찌꺼기 세척을 보여준다.

세척 플라즈마를 희석하는 것이 세척 프로세스를 개선시킬 수 있다는 것이 반직관적으로 보이지만, 적어도 두개의 이유에서 개선들이 발생할 것으로 생각된다. 제 1, 희석 가스를 주입하는 것은, 플라즈마와 희석물이 섞이는 점과 챔버 배기 시스템 사이의 (주어진 챔버 압력에서의) 유속을 증가시킨다. 증가된 유속은 불소 라디칼들이 이원자 불소로 결합하거나 그렇지 않으면 반응하기 전에, 플라즈마내의 더 많은 불소 라디칼들을 증착 시스템의 외부 가장자리로 수송할 수 있다. 그러나, 다양한 세척 프로세스들 사이에 챔버 압력이 일정하게 유지될 필요는 없다. 챔버벽들 또는 다른 표면들이 불소 라디칼들의 감소를 가속시킬 수 있고, 더 낮은 유속은 더 높은 농도 경도를 지지할 것이라는 것도 또한 주의할만 하다. 두번째, 비반응성 희석 가스는, 두 라디칼들이 결합할 가능성을 낮추면서 희석된 플라즈마내의 불소 라디칼들의 분포를 변화시키고, 따라서 이러한 세척 종들의 수명을 증가시킬 수 있다.

도 5a는 블록커 판(42)을 통하여 흐르기 전에 질소와 세척 플라즈마가 섞이기 위하여 어떻게 플레넘(60)으로 공급되는 지에 대한 간략화된 표현이다. 특정한 실시예에서, 질소 흐름은 700sccm이고, 원격 플라즈마 발생기로의 세척 프리커서, 예. NF₃, 의 흐름과 본질적으로 동일하다. 그러나, 위에서 열거되고 설명된 가스 흐름들은 캘리포니아, 산타클라라소재 어플라이드 머티리얼즈(APPLIED MATERIALS,INC.)에 의해 제조되고 300mm 웨이퍼들을 위해 공급된 DxZ^TM챔버에서 실행되는 증착 프로세스를 위해 최적화된다. DxZ^TM챔버는 300 CENTURA^TM 기판 프로세싱 시스템에서 사용되었고, 어플라이드 머티리얼즈로부터 입수할 수 있다. 그러나, 이러한 시스템들은 단지 예일 뿐이다. 예를 들어, 챔버는 200mm 웨이퍼들 또는 다른 기판들을 위해 구성될 수 있고, 챔버는 P5000^TM시스템 또는 PRODUCER^TM 시스템과 같은 어플라이드 머티리얼즈에서 역시 입수할 수 있는 다른 시스템들과 함께 사용될 수 있으며, 또는 다른 프로세싱 설비 제조자들로부터 입수할 수 있는 다른 챔버들 및 시스템들이 사용될 수 있다. 당업자는 프로세스 가스내의 다양한 프리커서 가스들이 유입되는 속도는 부분적으로 챔버 특성이고, 다른 디자인 및/또는 부피의 챔버들이 사용된다면 변할 것이라는 것을 인식할 것이다. 또한, 당업자는 위에서 예들로서 제공된 프리커서, 희석물 및 속도들이 산화 실리콘 유리를 에칭 또는 세척하는 것과 관련있다는 것을 알 것이다. 다른 프리커서들, 희석물들 및/또는 속도들은 질화 실리콘과 같은 다른 유전 물질들이나 심지어 폴리실리콘, 실리사이드 및 금속들과 같은 전도 물질들의 세척 또는 에칭 속도 및/또는 균일성을 강화하기 위해 적절할 것이다.

일반적으로, 프로세싱 챔버의 외부 주위까지 세척 종의 고농도를 유지하는 것이 바람직하듯이, 희석물이 플라즈마내의 세척 종들과 결합하거나 세척 종들의 감소를 촉진하지 않는 것이 바람직하다. 개선된 세척 결과들은, 플라즈마를 플레넘의 입구에 도달할 때까지 희석물로부터 분리되게 유지하면서 플라즈마를 원격 플라즈마 발생기(27)로부터 플레넘(60)으로 운반하는 세라믹 분리 튜브(62)를 사용하여 얻어진다. 분리 튜브(62)는 가스 박스(11) 및 혼합 블록(9)내의 구멍을 통하여 삽입된다. 희석물 가스(N₂)는 입력 매니폴드를 통하여 혼합 블록(9)으로 흐르나; 희석물 가스는 이 시점에서 플라즈마와 혼합되지 않는다. 대신, 희석물 가스는 플레넘(60)에서 혼합되기 위해, 분리 튜브에 의해 플라즈마와 분리되어 동축방식으로 흐른다. 세라믹 튜브의 외부 직경은, 혼합 블록 및 가스 박스를 통하고 희석물 흐름을 허용하는 구멍 또는 희석물 도관(conduit)보다 약간 작다. 튜브는 세라믹 이외의 물질들일 수 있으나 세라믹은 세척 플라즈마에 의한 공격에 저항한다. 부가적으로, 세라믹 물질은, 예를 들어 금속 튜브와 비교될 때, 표면 재결합 또는 플라즈마내의 세척 종들의 반응을 감소시킨다고 믿어진다.

희석물 가스 흐름은 플라즈마 흐름의 주변을 둘러싸는 고리 모양 형식으로 제공되고 가스 박스(11)와 블록커 판(42) 사이의 플레넘(60)에서 혼합된다. 플라즈마 및 희석물 가스를 플레넘에 이러한 형식으로 공급하는 것은 혼합 균일성을 개선하고 에칭 및 세척을 개선한다. 혼합물은 이때 블록커 판(42) 및 가스 분배 면판(이 도면에서 미도시)을 통하여 흐르는데, 양자는 가스-플라즈마 혼합물을 챔버내로 유입되기 전에 분산시킨다. 대안의 실시예에서, 분리 튜브는 블록커 판을 통하여, 블록커 판과 면판 사이의 플래넘으로 연장된다. 그 이전이 아니라 플라즈마 형성후 또는 플라즈마 형성중에 희석물을 플라즈마와 혼합하는 것은, 세척 프리커서의 흐름을 공동의 크기들, 마그네트론의 전력 출력 및 작동 압력에 맞추면서, 원격 플라즈마 발생기가 최적의 방식으로 작동되도록 한다. 이것은 다시, 유출 흐름내에 변환되지 않은 프리커서가 최소인 채로, 프리커서가 효율적으로 플라즈마로 변환된다는 것을 보증한다. 플라즈마를 형성하기 위한 최적 플라즈마 밀도는; 그러나, 웨이퍼 에칭이나 챔버 세척을 위한 최적 플라즈마 밀도일 필요는 없다. 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기는 세척 가스 프리커서들의 전환 효율과, 아르곤과 같은 타격 가스는 일반적으로 플라즈마를 시작하는데 필요하지 않다는 것 때문에 바람직하다. 그러나, 원격 RF 플라즈마 발생기와 같은 다른 플라즈마 시스템들은 사용될 수 있다.

도 5b는 도 5a에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 한 부분의 간략도이다. 세라믹 튜브(62)는 혼합 블록(9)과 가스 박스(11)를 통하여 삽입된다. 원격 플라즈마 발생기(미도시)는 플렌지(flange;64)에 연결된다.

도 6a는 원격 플라즈마 발생기로부터의 희석되지 않은 플라즈마(110) 및 희석된 플라즈마(112)에 대한 블록커 판(42)으로부터 면판을 가로지르는 불소 라디칼의 분포라고 믿어지는 것의 간략화된 표현이다. 단지 설명의 용이성을 위해, 희석된 플라즈마(116)에 의해 세척된 영역이 공칭 300mm 면판의 영역을 나타내는 반면, 희석되지 않은 플라즈마(114)에 의해 세척된 영역은 공칭 200mm 면판을 나타낸다.

도 6b는 받침대 표면(12a)의 직경을 가로지르는 거리에 대한 에칭 속도의 간략도(120)이다. 희석화되지 않은 플라즈마(122)의 에칭 속도는 받침대 표면의 직경을 가로질러 희석된 플라즈마(124)의 에칭 속도보다 더 낮고 더 비균일하다. 희석된 플라즈마의 에칭 특성들은 양쪽 효과들에 대해 더 바람직하다. 에칭 균일성은 세척 프로세스 또는 웨이퍼 에칭 프로세스 중 어느 프로세스가 오버에칭없이 바람직한 영역에 거쳐 완전하게 수행되는 것을 보장하기 위해 바람직하다. 더 높은 에칭 속도는 특정 프로세스를 완결하는데 필요한 시간을 낮추고 그리하여 프로세싱 설비의 수율(throughput)을 개선하기 위해 바람직하다.

도 7a는 300mm 웨이퍼의 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 에칭 속도의 간략화된 그래프이다. 250mil 두께의 실란계 도핑되지 않은 실리콘 유리막이 공칭 300mm 테스트 웨이퍼들상에 증착되었다. 웨이퍼들은 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기를 가진 300 CENTURA^TMDxZ^TM 시스템이었다. 모든 샘플들을 위해 700sccm의 유속으로 NF₃가 사용되었고 스로틀 밸브는 이 그룹내의 모든 샘플들을 위해 완전히 열렸다. 기준 시간 동안 에칭가 수행되고 유리막의 두께가 다수의 점들로 측정된다. 하나의 데이터 점이 각 웨이퍼의 중심에서 취해진다. 열여섯개의 데이터 점들이 중심으로부터 50mm의 반경에서 측정되었고 33 점들이 중심으로부터 100mm의 반경에서 측정되었으며 40 데이터 점들이 중심으로부터 147mm의 반경에서 측정되었다. 가장 낮은 곡선(80)은 희석되지 않은 플라즈마의 에칭 속도를 나타낸다. 희석되지 않은 플라즈마에 대한 평균 에칭 속도는 약 7100A/min이다. 다음 곡선(82)은 700sccm의 헬륨 희석물 흐름을 사용하는 에칭 속도를 나타낸다. 700sccm의 질소 희석물 흐름을 가지는 에칭 속도 곡선(84)은 700sccm의 아르곤 희석물 흐름을 가지는 에칭 속도의 곡선(86)보다 단지 약간 더 낮고, 따라서 질소가 바람직한 희석물이다. 놀랍게도, 1400sccm의 질소 희석물 흐름을 가지는 에칭 속도(88)는 700sccm의 에칭 속도보다 웨이퍼 중심에서 상당히 더 높다; 그러나, 1400sccm 희석물 유속에서는 에칭 속도들의 범위가 더 크고, 따라서 700sccm의 희석물 유속에서 우월한 에칭 균일성이 얻어진다. 물론, 더 높은 희석물 유속이 더 작은 기판들과 같은 다른 조건들 하에서는 증가된 에칭 속도를 사용하기 위해 더 바람직할 수도 있다. 비교의 목적으로, 700sccm의 질소 희석물 유속을 사용하는 평균 에칭 속도는 10894A/min이었고 1400sccm의 질소 희석물 흐름에선 11129A/min이었다.

도 7b는 다양한 프로세스 조건들이 에칭 속도상에서 가지는 효과를 예시하는, 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 에칭 속도의 간략화된 그래프이다. 세개의 곡선들(81A,81B 및 81C)은 각각 챔버 압력이 3 Torr, 1.5 Torr일 때 및 스로틀 밸브가 완전히 열렸을 때의 희석되지 않은 플라즈마의 에칭 속도를 나타낸다. 그러므로, 에칭 프로세스는 스로틀 밸브가 완전히 열린 위치에 고정된 채로 압력 제어 피드백없이 수행될 수 있다. 그러나, 높고 균일한 에칭 속도는 스로틀 밸브가 부분적으로 열린 세팅에서 고정될 때 얻어진다는 것이 결정되었다.

곡선 83A는 스로틀 밸브가 완전히 열린 1400sccm의 질소 희석물 흐름을 사용한 에칭 속도를 나타낸다. 곡선 83B는 스로틀 밸브가 26% 열리게 고정된 1400sccm의 질소 희석물 흐름을 사용한 에칭 속도를 나타낸다.

유사하게, 곡선 85A는 챔버 압력이 3 Torr로 제어된 700sccm의 아르곤 희석물을 사용한 에칭 속도를 나타낸다. 비교해볼 때, 곡선 85B는 스로틀 밸브가 완전히 열릴 때 700sccm의 아르곤 희석물 흐름을 사용한 에칭 속도를 나타내고, 곡선 85C는 스로틀 밸브가 26% 열리게 고정된 때 700sccm의 아르곤 희석물 흐름을 사용하는 에칭 속도를 나타낸다. 곡선 89A는 스로틀 밸브가 완전히 열렸을 때 700sccm 흐름의 헬륨 희석물을 사용하는 에칭 속도를 나타내고, 곡선 89B는 스로틀 밸브가 26% 열릴 때 700sccm 흐름의 헬륨 희석물을 사용하는 에칭 속도를 나타낸다.

마지막으로, 곡선 87A는 챔버 압력이 3T로 제어될 때 700sccm 흐름의 질소를 사용하는 에칭 속도를 나타내고, 곡선 87B는 스로틀 밸브가 완전히 열릴 때 700sccm 흐름의 질소를 사용하는 에칭 속도를 나타내며, 곡선 87C는 스로틀 밸브가 26%열릴 때 700sccm 흐름의 질소를 사용하는 에칭 속도를 나타낸다.

이 데이터는 우수한 에칭 성능을 얻기 위해 다양한 희석 가스들이 사용될 수 있다는 것을 보여준다. 유사하게, 우수한 에칭 성능은 챔버 압력 및/또는 배기 시스템 동작과 같은 다양한 챔버 조건들을 통해 얻어진다. 특정 실시예에서, 희석물 흐름은 대략 세척 가스 흐름과 같은데, 300mm 시스템에 대해 각 약 700sccm이고, 스로틀 밸브는 26% 열리게 고정된다.

본 발명자들에 의해 개발된 원격 플라즈마 희석 프로세스는 챔버벽들을 세척하는 것에 추가로 기판들을 에칭하기 위하여 사용될 수 있다. 기판 에칭 프로세스에서 사용될 때, 본 발명은 기판 표면을 가로질러 개선된 에칭 균일성을 허용한다. 도 3b는 본 발명에 따른 기판 에칭 프로세스(320)를 나타내는 간략화된 흐름도이다. 도 3a에서 나타난 챔버 세척 프로세스(300)와 대조적으로, 에칭 프로세스(320)는 기판 프로세싱 챔버내의 가판에서 일어난다. 프로세스(320)는 NF₃와 같은 에천트 플라즈마 프리커서를 원격 마이크로웨이브 공극으로 흘리는데(단계 322), 그곳에서 프리커서를 플라즈마 종들로 분리하고 플라즈마를 형성하기 위하여, 에천트 플라즈마 프리커서는 마이크로웨이브 에너지로 조사된다(324). 가스 분배 면판을 통하여 챔버내로 유입되기 전에(단계 328) 도 3a를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 플라즈마는 그때 질소와 같은 가스로 희석된다(단계 326). 프로세스 웨이퍼는 희석된 플라즈마로 에칭된다(단계 330). 플라즈마 희석은 개선된 에칭 속도와 개선된 에칭 균일성뿐만 아니라 에칭 속도와 에칭 균일성에 추가적인 정도의 제어를 제공한다.

4.예시적인 디바이스 구조

도 8은 본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있는 집적 회로(500)의 간략화된 단면도를 예시한다. 집적 회로(500)는, 실리콘 웨이퍼, 갈륨-비소 웨이퍼 또는 다른 웨이퍼와 같은, 반도체 웨이퍼상에 제작될 수 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 집적 회로(500)는 NMOS 및 PMOS 트렌지스터들(503 및 5060)을 포함하는데, 그것들은 필드 산화물 지역(507)에 의해 서로 분리되고 전기적으로 격리된다. 각 트렌지스터(503) 및 (506)은 소스 지역(508), 게이트 지역(509) 및 드레인 지역(510)으로 구성된다.

프리메탈(premetal) 유전층(511)은 트렌지스터들(503 및 506)을 금속층 M1으로부터 분리하는데, 금속층 M1과 트렌지스터들 사이에 접촉부(512)에 의한 연결들이 있다. 금속층 M1은 집적 회로(500)에 포함된, M1-M4의 네 금속층 중 하나이다. 각 금속층 M1-M4는 각 금속간(intermetal) 유전체층들(IMD)(513A-C)에 의해 인접하는 금속층으로부터 분리된다. 인접한 금속층들은 비아들(514)을 거쳐 선택된 구멍들에 연결된다. 평면 패시베이션층(515)이 금속층(M4) 위에 놓인다.

본 발명의 실시예들은 유전체층들을 통하는 접촉 비아들의 에칭, 유전체층들을 평탄화, 후방 유전체층들의 에칭 및/또는 유사한 프로세스 단계들에 있어 유용할 수 있고, 적절한 플라즈마 프리커서 및 희석물의 선택과 함께 다른 타입의 물질들에 적용될 수 있다. 간략화된 집적 회로(500)는 단지 예시적인 목적을 위해서라는 것이 이해되어야한다. 당업자는 마이크로프로세서, 응용 주문형 집적 회로, 메모리 디바이스 등과 같은 다른 집적 회로들의 제작을 위해 본 기술을 실행할 수 있을 것이다. 부가적으로, 본 발명의 방법은 BiCMOS,NMOS,바이폴라 등과 같은 다른 기술들을 사용한 집적 회로들의 제작에 사용될 수 있다.

위의 발명이 NF₃으로 형성된 세척 플라즈마의 관점에서 설명되었지만, C₂F₆, C₃F₈, CF₄, F₂, O₂, Cl₂ 및 ClF₃과 같은 다른 세척 플라즈마 프리커서들도 적용 가능하다. 부가적으로, 원격 플라즈마 시스템이 약 2.45GHz에서 작동되는 마그네트론 소스의 관점에서 설명되었지만, 연속파 마이크로웨이브와 같은 다른 타입의 소스들 또는 고주파 소스들이 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 방법은 위에서 상술된 특정 파라미터들 및 예들에 의해 제한되도록 의도되지 않는다. 당업자는 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 다른 프로세싱 조건들 및 다른 반응 소스들이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 등가물 또는 대안들은 본 발명의 범위내에 포함되도록 의도된다. 다른 변화들도 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위에서 제공된 것을 제외하고 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.

Claims

증착 챔버로부터 유전 물질의 증착물들을 세척하는 방법으로서,

세척 플라즈마 프리커서(precursor)를 원격 플라즈마 발생기로 유동시키는 단계;

상기 증착 챔버의 표면들로부터 상기 유전 물질의 증착물들을 세척하기에 적절한 세척 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 원격 플라즈마 발생기내의 세척 플라즈마 프리커서를 조사(irradiate)하는 단계;

상기 세척 플라즈마를 상기 원격 플라즈마 발생기로부터 플레넘으로 유동시키는 단계;

강화된 에칭 특성의 에칭 혼합물을 형성하기 위해 희석물 가스 유동 대 상기 세척 플라즈마 프리커서의 유동의 선택된 비율로 상기 세척 플라즈마를 비반응성 희석물 가스와 혼합하는 단계 - 상기 선택된 비율은 약 1:1 내지 2:1 사이임 - ; 및

상기 증착 챔버의 표면들로부터 상기 유전 물질을 제거하기 위해 상기 세척 혼합물을 상기 증착 챔버로 유동시키는 단계

를 포함하는 증착물 세척 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유전 물질은 산화 실리콘 유리를 포함하고, 상기 비반응성 희석물 가스는 질소를 포함하며, 상기 세척 플라즈마 프리커서는 불소-함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착물 세척 방법.
제 1항에 있어서, 상기 세척 혼합물의 유동은 상기 증착 챔버내에서 약 1 Torr 이상의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 증착물 세척 방법.
제 1항에 있어서, 상기 세척 플라즈마 프리커서의 유동은 챔버 체적의 1리터당 약 80sccm 이상인 것을 특징으로 하는 증착물 세척 방법.
기판 프로세싱 시스템의 에칭 프로파일을 제어하는 방법으로서,

제 1 선택 유속으로 플라즈마 프리커서를 원격 플라즈마 발생기로 유동시키는 단계;

상기 원격 플라즈마 발생기내의 상기 플라즈마 프리커서로부터 에칭 플라즈마를 형성하는 단계;

상기 에칭 플라즈마를 플레넘으로 유동시키는 단계;

상기 에칭 플라즈마를 희석하고 에칭 혼합물을 형성하기 위해 제 2 선택 유속으로 희석물 가스를 상기 플레넘으로 유동시키는 단계

를 포함하는 에칭 프로파일 제어 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제 1 선택 유속은 상기 원격 플라즈마 발생기의 변환 효율에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 에칭 프로파일 제어방법.
프로세스 웨이퍼를 에칭하기 위한 방법으로서,

상기 프로세스 웨이퍼를 프로세싱 챔버내에 위치시키는 단계;

에칭 플라즈마 프리커서를 원격 플라즈마 발생기로 흘려주는 단계;

에칭 플라즈마를 형성하기 위해 상기 원격 플라즈마 발생기내의 에칭 플라즈마 프리커서를 조사(irradiate)하는 단계;

상기 원격 플라즈마 발생기로부터 가스 혼합 영역으로 상기 에칭 플라즈마를 유동시키는 단계;

에칭 혼합물을 형성하기 위해 상기 플라즈마 프리커서의 유동 대 희석물 가스 유동의 선택된 비율로 상기 에칭 플라즈마를 희석물 가스와 혼합하는 단계; 및

상기 프로세스 웨이퍼를 에칭하기 위해 상기 에칭 혼합물을 상기 프로세싱 챔버로 유동시키는 단계

를 포함하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 가스 혼합 영역은 챔버 리드의 블록커 판과 가스 박스 사이에 형성된 플레넘인 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 희석물의 유동은, 상기 가스 혼합물 영역에 대한 인입구에서 에칭 플라즈마의 유동과 동축(coaxial)을 이루는 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 에칭 플라즈마 프리커서는 NF₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 희석물 가스는 N₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 프로세스 웨이퍼는 상기 프로세스 웨이퍼의 표면상에 유전체층을 가지고 상기 에칭 혼합물이 상기 유전체층을 에칭하는 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 12항에 있어서, 상기 유전체층은 산화 실리콘 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
제 7항에 있어서, 상기 플라즈마 프리커서의 유동 대 희석물 유동의 선택된 비율이 약 1:1인 것을 특징으로 하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
프로세스 웨이퍼를 에칭하는 방법으로서,

산화 실리콘 유리의 막을 가지는 상기 프로세스 웨이퍼를 프로세싱 챔버내에 위치시키는 단계;

제 1 유속으로 NF₃을 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기로 유동시키는 단계;

에칭 플라즈마를 형성하기 위해 상기 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기내의 NF₃을 조사하는 단계;

상기 원격 마이크로웨이브 플라즈마 발생기로부터 가스 박스와 블록커 판(blocker plate) 사이에 형성된 플레넘으로 상기 에칭 플라즈마를 유동시키는 단계;

제 2 유속으로 N₂가스를 상기 플레넘으로 유동시키는 단계 - 상기 제 2 유속은 상기 제 1 유속과 본질적으로 동일하며, 상기 N₂의 유동이 플레넘의 인입구에서 에칭 플라즈마의 유동과 본질적으로 동축을 이루는 단계;

에칭 혼합물을 형성하기 위해 상기 플레넘에서 상기 에칭 플라즈마를 상기 N₂가스와 혼합하는 단계; 및

상기 산화 실리콘 유리의 막을 에칭하기 위해 상기 프로세싱 챔버내로 상기 에칭 혼합물을 유동시키는 단계

를 포함하는 프로세스 웨이퍼 에칭 방법.
기판 프로세싱 장치 리드(lid)로서,

가스 분산판;

플레넘이 상기 가스 분산판과 리드 본체 사이에 형성되는 리드 본체;

플라즈마 배출구를 가진 플라즈마 발생기;

상기 플라즈마 배출구에 연결된 플라즈마 인입구와 상기 플레넘에 연결된 튜브 출구를 가진 분리 튜브; 및

희석물 도관(conduit)을 포함하며,

상기 희석물 도관의 일부분은 분리 튜브와 동축을 이루며 상기 플레넘에 연결되고 상기 튜브 출구에 대해 환형인 희석물 배출구를 가지는, 기판 프로세싱 장치 리드.
제 16항에 있어서, 상기 분리 튜브는 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 프로세싱 장치 리드.
증착 챔버의 표면들로부터 유전 물질의 증착물을 세척하기 위한 기판 프로세싱 장치로서,

(a)프로세싱 챔버;

(b)세척 플라즈마 프리커서를 원격 플라즈마 발생기로 공급하고 희석물 가스를 혼합 블록(9)으로 공급하도록 구성된 가스 공급 시스템 - 상기 원격 플라즈마 발생기의 배출구는 상기 가스 혼합 블록의 입력에 연결되고 상기 가스 혼합 블록의 배출구가 상기 프로세싱 챔버에 연결됨 - ;

(c)상기 프로세싱 챔버에 연결되고 상기 프로세싱 챔버로의 유속이 약 1400sccm에 이를 때, 챔버 압력을 약 1 Torr 이상으로 유지할 수 있는 배기 시스템;

(d)상기 가스 전달 시스템, 상기 원격 플라즈마 발생기 및 상기 배기 시스템을 제어하도록 구성된 제어기; 및

(e)상기 제어기에 연결되고, 상기 기판 프로세싱 장치의 작동을 지시하기 위하여 컴퓨터-판독가능 프로그램이 내장된 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 메모리를 포함하고, 상기 컴퓨터-판독가능 프로그램은,

(i)상기 가스 공급 시스템이 상기 세척 플라즈마 프리커서 가스를 제 1 유속으로 상기 원격 플라즈마 발생기로 유동시키는 것을 제어하기 위한 제 1 컴퓨터 명령 세트,

(ii)상기 가스 전달 시스템이 상기 희석물 가스를 제 2유속으로 상기 가스 혼합물 블록으로 유동시키는 것을 제어하기 위한 제 2 컴퓨터 명령 세트 - 세척 혼합물을 형성하기 위한 상기 제 2 유속 대 상기 제 1유속의 비율이 2:1 이하임 - ; 및

(iii)상기 배기 시스템이 상기 프로세싱 챔버내의 압력을 약 1 Torr 이상으로 유지시키도록 하는 제 3 컴퓨터 명령 세트를 포함하며,

상기 프로세싱 챔버내의 상기 압력이 상기 세척 혼합물을 상기 가스 혼합 블록으로부터 상기 프로세싱 챔버로 유동시키는, 기판 프로세싱 장치.
제 18항에 있어서, 상기 제 3 컴퓨터 명령 세트는 상기 배기 시스템이 상기 프로세싱 챔버내의 상기 압력을 약 1-1.5 Torr 사이에서 유지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 프로세싱 장치.