KR101853274B1 - 기판 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본원에서는 기판들 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 장치는, 기판 지지체(substrate support)를 갖는 프로세스 챔버; 상기 기판 지지체에 열 에너지(heat energy)를 제공하기 위한 가열 시스템(heating system); 상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 상기 기판 지지체의 제 1 측부(side)에 배치되는 가스 유입구 포트(gas inlet port); 제 1 가스 분배 도관 ― 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 상기 기판의 상기 프로세싱 표면에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구(outlet)들을 가지며, 상기 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열됨 － ; 및 상기 프로세스 챔버로부터 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 상기 가스 유입구 포트 반대편의, 상기 기판 지지체의 제 2 측부에 배치된 배기 매니폴드(exhaust manifold)를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 기판 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 디바이스들의 임계 치수들이 계속해서 축소됨에 따라, 예를 들어, 에너지 효율 및/또는 속도를 개선하기 위해, 신규의 재료들이 CMOS 아키텍쳐 내에 통합될 필요가 있다. 예를 들어, 트랜지스터 디바이스의 채널에서 사용될 수 있는, 예시적이지만 비-제한적인(non-limiting) 그러한 재료들의 그룹은 Ⅲ-Ⅴ 재료들이다. 불행하게도, 현재의 프로세싱 장치 및 방법들은, 이를 테면 낮은 결함 밀도, 조성 제어(composition control), 높은 순도, 형태(morphology), 웨이퍼내 균일성(in-wafer uniformity), 및 런 투 런(run to run) 재생가능성(reproducibility)과 같은 적합한 재료 품질을 갖는 막(film)들을 산출(yield)하지 못하고 있다.
따라서, 본 발명자들은 기판 상에 재료들을 증착하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공하였다.
본원에서는 기판들 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 장치는, 기판 지지체(substrate support)를 갖는 프로세스 챔버; 기판 지지체에 열 에너지(heat energy)를 제공하기 위한 가열 시스템(heating system); 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 기판 지지체의 제 1 측부(side)에 배치되는 가스 유입구 포트(gas inlet port); 제 1 가스 분배 도관 ― 상기 제 1 가스 분배 도관은 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 기판의 프로세싱 표면에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구(outlet)들을 가지며, 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열됨 － ; 및 프로세스 챔버로부터 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 가스 유입구 포트 반대편의, 기판 지지체의 제 2 측부에 배치되는 배기 매니폴드(exhaust manifold)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 장치는, 석영으로 구성된 내부 표면들을 포함하는 온도-제어된(temperature-controlled) 반응 용적을 가지며, 그리고 기판을 지지하기 위해 상기 온도-제어된 반응 용적 내에 배치된 기판 지지체를 갖는 프로세스 챔버; 기판 지지체에 열 에너지를 제공하기 위한 가열 시스템; 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 하나 또는 그 초과의 가스들을 제공하기 위해, 기판 지지체의 제 1 측부에 배치된 가스 유입구 포트; 제 1 도관 ― 상기 제 1 도관은 기판 지지체 위에 배치되며, 그리고 기판의 프로세싱 표면에 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해 제 1 도관의 길이를 따라 배치된 복수의 제 1 배출구들을 가지며, 복수의 제 1 배출구들은 기판 지지체의 중심부 근처(about a center) 위로부터 기판 지지체의 주변부 에지 근처(about a peripheral edge) 위까지의 범위로 제 1 도관의 길이를 따라 실질적으로 선형적으로 배열됨 － ; 및 프로세스 챔버로부터 제 1 및 제 2 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 가스 유입구 포트 반대편의, 기판 지지체의 제 2 측부에 배치되는 배기 매니폴드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 및 추가의 실시예들이 하기에서 설명된다.
앞서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 설명되는 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2a-d는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버 내의 하나 또는 그 초과의 도관들의 구성들을 보여주는 프로세스 챔버의 부분적인 개략적 상부도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 가스 유입구 포트 및 배기 포트의 구성을 보여주는 프로세스 챔버의 부분적인 개략적 상부도를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 유입구 포트의 개략적인 측면도들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 상에 층을 증착하기 위한 방법의 흐름도(flow chart)를 도시한다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 상에 증착된 층을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하기 위해 가능한 한 동일한 참조번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며, 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있음이 고려된다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2a-d는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버 내의 하나 또는 그 초과의 도관들의 구성들을 보여주는 프로세스 챔버의 부분적인 개략적 상부도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 가스 유입구 포트 및 배기 포트의 구성을 보여주는 프로세스 챔버의 부분적인 개략적 상부도를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 유입구 포트의 개략적인 측면도들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 상에 층을 증착하기 위한 방법의 흐름도(flow chart)를 도시한다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 상에 증착된 층을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하기 위해 가능한 한 동일한 참조번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며, 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있음이 고려된다.
본원에서는 기판 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 방법들 및 장치는, Ⅲ-Ⅴ 재료들, 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 탄소(SiC), 또는 게르마늄 주석(GeSn) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 것들과 같은 진보된(advanced) 화합물 박막(compound thin film)들을 기판 상에 증착하는 데에 유익하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법들 및 장치의 실시예들은, 예를 들어, CMOS 응용들에서 사용하기 위해, 이러한 막들의 개선된 증착을 유익하게 제공할 수 있다. 적어도 몇몇 실시예들에서, 개선된 장치는 현재의 에피택셜 실리콘 및 실리콘-게르마늄 반응기들에 대해 주류의 반도체 산업이 걸고있는(placing) 기대들중 일부 또는 전부를 충족시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 개선된 장치는, 종래의 상업적인 반응기들과 비교하여, 특정 기판 내에서 그리고 런 사이에서(from run to run), 보다 우수한 재료 품질(예를 들어, 더 낮은 결함 밀도, 우수한 조성 제어, 더 높은 순도, 우수한 형태 및 더 높은 균일성 중에서 하나 또는 그 초과)을 가지면서, 예를 들어 300 mm 실리콘 웨이퍼 상에서의 에피택셜 막 성장을 용이하게 할 수 있다. 적어도 몇몇 실시예들에서, 개선된 장치는, 덜 빈번한 유지보수(maintenance) 사이클들 및 개입(intervention)을 위해 훨씬 더 적은 잔류물(residue) 누적을 가지면서, 신뢰성있는 동작 및 연장된(extended) 반응기 (및 프로세스) 안정성을 제공할 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 유용한 개선된 장치 및 방법들은 유익하게는, 종래의 상업적인 반응기들과 비교하여, CMOS 디바이스 생산에서 재료들의 개선된 증착을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적 측면도를 도시한다. 몇몇 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는, 이를 테면 캘리포니아 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드로부터 입수가능한 RP EPI
반응기와 같은, 상업적으로 입수가능한 프로세스 챔버, 또는 에피택셜 실리콘 증착 프로세스들을 수행하도록 이루어진 임의의 다른 적합한 반도체 프로세스 챔버로부터 변경될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 예를 들어, 도 4의 방법과 관련하여 하기에서 논의되는 에피택셜 증착 프로세스들을 수행하도록 이루어질 수 있으며, 그리고 챔버 본체(110), 온도-제어된 반응 용적(101), 가스 유입구 포트(114), 제 1 가스 분배 도관(170), 및 배기 매니폴드(118)를 예시적으로(illustratively) 포함할 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 지원 시스템들(130) 및 제어기(140)를 더 포함할 수 있다.
가스 유입구 포트(114)는, 기판이 기판 지지체(124)에 배치될 때 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나와 같은 복수의 프로세스 가스들을 제공하기 위해, 챔버 본체(110) 내부에 배치된 기판 지지체(124)의 제 1 측부(121)에 배치될 수 있다. 복수의 프로세스 가스들은, 예를 들어, 가스 유입구 포트(114)에 커플링된 가스 패널(108)로부터 제공될 수 있다. 가스 유입구 포트(114)는, 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 온도-제어된 반응 용적(101)의 하나 또는 그 초과의 챔버 라이너들에 의해 형성되는 스페이스(space)(115A)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, (도 3a-c에서 설명되는 바와 같이) 가스 유입구 포트(114)는, 주입기(115B)를 통해, 온도-제어된 반응 용적(101)에 유체적으로(fluidly) 커플링될 수 있다. 주입기(115B)는, 제 1 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 1 유동 경로 및 제 1 프로세스 가스와 독립적으로 제 2 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 2 유동 경로를 가질 수 있다. 스페이스(115A) 및 주입기(115B)의 실시예들은, 각각, 도 1 및 도 3a-c와 관련하여 하기에서 설명된다.
배기 매니폴드(118)가, 프로세스 챔버(100)로부터 제 1 및 제 2 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 가스 유입구 포트(114) 반대편의, 기판 지지체(124)의 제 2 측부(129)에 배치될 수 있다. 배기 매니폴드(118)는, 기판(125)의 직경과 거의 동일하거나 또는 더 큰 폭을 갖는 개구를 포함할 수 있다. 배기 매니폴드는 점착 감소 라이너(adhesion reducing liner)(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 점착 감소 라이너는 석영, 니켈 함침 불소중합체(nickel impregnated fluoropolymer) 등 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 배기 매니폴드(118)는, 예를 들어, 배기 매니폴드(118)의 표면들 상에서의 재료들의 증착을 감소시키기 위해, 가열될 수 있다. 배기 매니폴드(118)는 챔버(100)를 빠져나오는 임의의 프로세스 가스들을 배기하기 위해 진공 펌프, 저감 시스템(abatement system) 등과 같은 진공 장치(135)에 커플링될 수 있다.
챔버 본체(110)는 일반적으로 상부 부분(102), 하부 부분(104) 및 엔클로저(120)를 포함한다. 상부 부분(102)은 하부 부분(104) 위에 배치되며, 그리고 챔버 덮개(chamber lid)(106) 및 상부 챔버 라이너(116A), 및 스페이서 라이너(113)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 동안 기판의 프로세싱 표면의 온도에 대한 데이터를 제공하기 위해 상부 고온계(pyrometer)(156)가 제공될 수 있다. 클램프 링(107)이 챔버 덮개(106)를 고정(secure)하기 위해 챔버 덮개(106)의 정상에 배치될 수 있다. 챔버 덮개(106)는 임의의 적합한 기하형상을 가질 수 있는데, 이를 테면 (도시된 바와 같이) 편평(flat)하거나, 또는 돔형의(dome-like) 형상(미도시)을 갖거나, 또는 이를 테면 역 곡면형 덮개(reverse curve lid)들과 같은 다른 형상들이 또한 고려된다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 덮개(106)는, 이를 테면 석영 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 챔버 덮개(106)는, 기판(125)으로부터 및/또는 기판 지지체(124) 아래에 배치된 램프들로부터 방사되는 에너지를 적어도 부분적으로 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스 분배 도관(170)은, 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이 에너지를 적어도 부분적으로 반사시키기 위해, 이를 테면 석영 등과 같은 재료를 포함할 수 있다.
스페이서 라이너(113)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 챔버 라이너(116A) 위에 그리고 챔버 덮개(106) 아래에 배치될 수 있다. 스페이서 라이너(113)는 스페이서 링(111)의 내측 표면(inner surface) 상에 배치될 수 있고, 여기서, 스페이서 링(111)은 챔버 본체(110) 내에서, 배기 매니폴드(118) 및 가스 유입구 포트(114)에 커플링된 챔버 본체(110)의 부분(117)과 챔버 덮개(106)의 사이에 배치된다. 스페이서 링(111)은 제거가능(removable)하고/하거나 기존의 챔버 하드웨어와 교체가능(interchangeable)할 수 있다. 예를 들어, 스페이서 라이너(113)를 포함하는 스페이서 링(111) 및 제 1 가스 분배 도관(170)(및 선택적으로, 추가의 도관들)은, 챔버 덮개(106)와 챔버 본체(110)의 부분(117) 사이에 스페이서 링(111)을 삽입함으로써, 기존의 프로세스 챔버들에 새로 장착(retrofit)될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 스페이서 라이너(113)는 석영 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 스페이서 라이너(113)는 제 1 개구(109)를 포함할 수 있고, 제 1 가스 분배 도관(170)은 스페이서 라이너(113) 내의 제 1 개구(109)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 연장한다. 예를 들어, 대응하는 개구(105)가, 상기 개구(105) 상에 그리고 상기 개구(105)를 통해 제 1 가스 분배 도관(170)을 수용(accept) 및/또는 장착하도록 스페이서 링(111) 내에 존재할 수 있다.
제 1 가스 분배 도관(170)은, 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 기판 지지체(124) 위에 (예를 들어, 기판 지지체(124)에 대향하여) 배치될 수 있다. 제 3 프로세스 가스는 제 1 프로세스 가스와 동일하거나, 제 2 프로세스 가스와 동일하거나, 또는 가스 유입구 포트(114)에 의해 제공되는 제 1 및 제 2 프로세스 가스들과 상이할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 3 프로세스 가스는 제 1 프로세스 가스와 동일하다. 제 3 프로세스 가스는 또한, 예를 들어 가스 패널(108)로부터(또는 다른 적합한 가스 소스로부터) 제공될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제 1 가스 분배 도관(170)은 실질적으로 선형 부재(linear member)일 수 있지만, 다른 형상들도 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 가스 분배 도관(170)은 유익하게는, 실질적으로 전체 기판을 커버(cover)하는 대형의 원형 엘리먼트(large circular element)(예를 들어, 종래의 샤워헤드)가 아니며, 그럼으로써 제조의 용이함(ease), 감소된 비용 등을 용이하게 한다. 제 1 가스 분배 도관(170)은 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)은 도 1, 2a-d 또는 3a에 도시된 바와 같이 실질적으로 선형적으로 배열될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 선형적으로 배열된"이라는 용어는 "선형" 또는 "대략적으로 선형"을 의미하는 것으로 받아들여질 수 있다. 각각의 제 1 배출구(171)는 임의의 요구되는 직경 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 제 1 배출구(171)가 제 3 프로세스 가스의 요구되는 유량(flow rate)을 제공하도록, 각각의 제 1 배출구(171)의 직경 등이 선택될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지체(124)의 중심부(center)(202) 근방(proximate)의 제 1 배출구(171)는, 이를 테면 각각의 위치에서 대략적으로 동일한 및/또는 임의의 요구되는 유동 속도, 질량 유량 등을 제공하기 위해서, 임의의 다른 제 1 배출구(예를 들어, 기판 지지체(124)의 주변부 에지(204) 근방에 위치되는 제 1 배출구(171))의 것과는 상이한 직경 등을 가질 수 있다.
제 1 가스 분배 도관(170)은, 도 2a-d에 도시된 튜브 형상(tubular shape)에 부가하여, 임의의 요구되는 형상(예를 들어, 도관의 길이를 따른 단면 및 형상)을 취할(assume) 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스 분배 도관(170)의 형상은, 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 동일한 및/또는 임의의 요구되는 유량 및 각각의 제 1 배출구(171)를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도관(170)의 길이를 따라 압력 및 유량을 변화시키기 위해, 제 1 가스 분배 도관(170)의 내측 직경이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스 분배 도관(170)은, 각각의 위치에서의 제 1 배출구들(171)에서 유사한 유량을 제공하기 위해, 이를 테면, 기판 지지체(124)의 주변부 에지(204) 근방에서의 더 큰 직경의 단면 및 기판 지지체(124)의 중심부(202) 근방에서의 더 작은 직경의 단면과 같이, 도관의 길이를 따라 가변하는(varying) 단면을 가질 수 있다. 유사하게, 예를 들어, 각각의 제 1 배출구(171)에 걸쳐 압력 강하(pressure drop)을 변화시키기 위해 벽 두께를 변화시키는 것 등과 같이, 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 각각의 제 1 배출구(171)에서의 유량을 조정하기 위해 제 1 가스 분배 도관(170)의 다른 적합한 형상들이 사용될 수 있다.
도 2a-d에 도시된 바와 같이, 제 1 도관(170)의 길이를 따라 있는 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)의 위치는, 기판(125)의 요구되는 영역에 제 3 프로세스 가스를 제공하도록 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 1 가스 분배 도관(170)의 하나 또는 그 초과의 배출구들(171)은, 기판 지지체(124)의 중심부(202) 근처로부터 기판 지지체(124)의 주변부 에지(204) 근처까지 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 연장하는 복수의 배출구들일 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 것과 같은 제 1 배출구들(171)의 배열은, 기판(125)이 기판 지지체(124) 상에서 회전될 때 기판(125)의 전체 프로세싱 표면(123)에 제 3 가스를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
대안적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)은, 기판 지지체(124)의 주변부 에지(204) 근처로부터 기판 지지체(124)의 중심부(202)와 주변부 에지(204) 사이에 배치된 기판 지지체(124)의 내부 부분(206) 근처까지 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 연장하는 복수의 배출구들일 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 것과 같은 제 1 배출구들(171)의 배열은, 기판(125)이 기판 지지체(124) 상에서 회전될 때 기판(125)의 프로세싱 표면(123)의 외측 부분(outer portion)에만 제 3 가스를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
대안적으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)은, 기판 지지체(124)의 중심부(202) 근처로부터 기판 지지체(124)의 중심부(202)와 주변부 에지(204) 사이에 배치된 기판 지지체(124)의 내부 부분(206) 근처까지 제 1 가스 분배 도관(170)의 길이를 따라 연장하는 복수의 배출구들일 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 것과 같은 제 1 배출구들(171)의 배열은, 기판(125)이 기판 지지체(124) 상에서 회전될 때 기판(125)의 프로세싱 표면(123)의 내측 부분(inner portion)에만 제 3 가스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)은, 기판(125) 상의 요구되는 위치에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 상기 언급된 위치들 중 임의의 위치 근방에 배치되는 단일의 배출구(171)일 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(100)는 복수의 가스 분배 도관들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 가스 분배 도관은, 상이한 프로세스 가스들을 제공하기 위해, 동일한 프로세스 가스를 기판의 상이한 위치들에 제공하기 위해, 프로세스 가스들의 상이한 혼합물들을 제공하는 등등을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(100)는 제 2 가스 분배 도관(208)을 포함할 수 있으며, 제 2 가스 분배 도관(208)은 기판 지지체(124) 위에 배치되며 그리고 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 제 4 가스를 제공하기 위해 제 2 가스 분배 도관(208)의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 2 배출구들(209)을 갖는다. 상기 논의된 바와 같이, 제 4 가스는 상기 논의된 프로세스 가스들 중 임의의 프로세스 가스와 동일하거나, 상이하거나, 또는 상기 논의된 프로세스 가스들 중 임의의 프로세스 가스의 조합일 수 있다. 이를 테면 복수의 제 1 배출구들(171)에 대해 상기 논의된 것들과 같은 임의의 요구되는 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 제 2 배출구들(209)은 제 2 가스 분배 도관(208)의 길이를 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 제 2 배출구들(209)은 제 2 가스 분배 도관(208)의 길이를 따라 실질적으로 선형적으로 배열될 수 있다. 제 2 가스 분배 도관(208)은, 이를 테면 제 1 가스 분배 도관(170)에 대해 상기 논의된 것들과 같은, 임의의 적합한 구성, 형상 등을 가질 수 있다. 유사하게, 스페이서 라이너(113)가 제 2 개구(210)를 포함할 수 있고, 제 2 가스 분배 도관(208)은 스페이서 라이너(113) 내의 제 2 개구(210)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 연장할 수 있다. 예를 들어, 대응하는 개구(211)가, 상기 개구(211) 상에 그리고 상기 개구(211)를 통해 제 2 가스 분배 도관(208)을 수용 및/또는 장착하기 위해 스페이서 링(111) 내에 존재할 수 있다.
예를 들어, 프로세스 챔버(100)는 제 3 가스 분배 도관(212)을 포함할 수 있으며, 제 3 가스 분배 도관(212)은 기판 지지체(124) 상에 배치되며 그리고 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 제 5 가스를 제공하기 위해 제 3 가스 분배 도관(212)의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 3 배출구들(213)을 갖는다. 상기 논의된 바와 같이, 제 5 가스는 상기 논의된 프로세스 가스들과 동일하거나, 상이하거나, 또는 상기 논의된 프로세스 가스들 중 임의의 프로세스 가스의 조합일 수 있다. 이를 테면 복수의 제 1 배출구들(171)에 대해 상기 논의된 것들과 같은 임의의 요구되는 실시예에서, 제 3 배출구들(213)은 제 3 가스 분배 도관(212)의 길이를 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 제 3 배출구들(213)은 제 3 가스 분배 도관(212)의 길이를 따라 실질적으로 선형적으로 배열될 수 있다. 제 3 가스 분배 도관(212)은, 이를 테면 제 1 가스 분배 도관(170)에 대해 상기 논의된 것들과 같은, 임의의 적합한 구성, 형상 등을 가질 수 있다. 유사하게, 스페이서 라이너(113)가 제 3 개구(214)를 포함할 수 있고, 제 3 가스 분배 도관(212)은 스페이서 라이너(113) 내의 제 3 개구(214)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 연장할 수 있다. 예를 들어, 대응하는 개구(215)가, 상기 개구(215) 상에 그리고 상기 개구(215)를 통해 제 3 가스 분배 도관(212)을 수용 및/또는 장착하기 위해 스페이서 링(111) 내에 존재할 수 있다.
복수의 도관들(170, 208, 212)의 대안적인 및/또는 추가적인 구성들이 도 2d에 도시된다. 예를 들어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 스페이서 라이너(111)는 복수의 개구들(220)을 포함할 수 있다. 유사하게, 복수의 대응하는 개구들(222)이, 상기 개구들(222) 상에 그리고 상기 개구들(222)을 통해 추가의 가스 분배 도관들을 수용 및/또는 장착하기 위해, 및/또는 기존의 가스 분배 도관들, 이를 테면 도관들(170, 208, 212)을 대안적인 위치들로 이동시키기 위해, 스페이서 링(111) 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 그러한 대안적인 위치들은, 각각의 도관들(170, 208, 212)이 서로에 대해 실질적으로 평행한 구성을 포함할 수 있다. 또한, (미도시), 가스 분배 도관이 상부에 장착되어 있지 않은 복수의 대응하는 개구들(222) 각각은 피팅(fitting), 플랜지(flange) 등에 의해 커버될 수 있다.
도 1로 돌아가서, 도시된 바와 같이, 상부 챔버 라이너(116A)가 가스 유입구 포트(114) 및 배기 매니폴드(118) 위에 그리고 챔버 덮개(106) 아래에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상부 챔버 라이너(116A)는, 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이 에너지를 적어도 부분적으로 반사하기 위해 석영 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상부 챔버 라이너(116A), 챔버 덮개(106), 및 하부 챔버 라이너(131)(하기에서 논의됨)는 석영으로 이루어질 수 있으며, 그에 의해 유익하게는, 기판(125)을 둘러싸는 석영 엔벨로프(quartz envelope)를 제공할 수 있다.
하부 부분(104)은 일반적으로 베이스플레이트 조립체(119), 하부 챔버 라이너(131), 하부 돔(dome)(132), 기판 지지체(124), 예열 링(pre-heat ring)(122), 기판 상승 조립체(substrate lift assembly)(160), 기판 지지 조립체(164), 가열 시스템(151) 및 하부 고온계(158)를 포함한다. 가열 시스템(151)은 도 1에 도시된 바와 같이 기판 지지체(124) 아래에 배치되어, 기판 지지체(124)에 열 에너지를 제공할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예들에서, 또는 조합하여, 가열 시스템은 기판 지지체(124) 위에 배치될 수 있다(미도시). 가열 시스템(151)은 하나 또는 그 초과의 외측 램프들(outer lamps)(152) 및 하나 또는 그 초과의 내측 램프들(inner lamps)(154)를 포함할 수 있다. 비록 용어 "링"이, 이를 테면 예열 링(122)과 같은, 프로세스 챔버의 특정 컴포넌트들을 설명하는 데에 이용되기는 하지만, 이들 컴포넌트들의 형상은 원형일 필요가 없으며, 그리고 직사각형들, 다각형들, 타원형들 등을 포함하지만 이것들로 한정되지 않는 임의의 형상을 포함할 수 있음이 고려된다. 하부 챔버 라이너(131)는, 예를 들어, 가스 유입구 포트(114) 및 배기 매니폴드(118) 아래에, 그리고 베이스플레이트 조립체(119) 위에 배치될 수 있다. 가스 유입구 포트(114) 및 배기 매니폴드(118)는 일반적으로 상부 부분(102)과 하부 부분(104) 사이에 배치되며, 그리고 상부 부분(102)과 하부 부분(104) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 커플링될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 유입구 포트(114) 및 배기 매니폴드(118)는, 챔버 본체(110)의 부분(117) 내의 각각의 개구들을 통해, 온도-제어된 반응 용적(101)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 스페이스(115A)가, 기판 지지체(124)의 제 1 측부(121)에, 상부 및 하부 챔버 라이너들(116, 131)에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 가스 유입구 포트(114)는, 스페이스(115A)를 통해, 온도-제어된 반응 용적(101)에 유체적으로 커플링될 수 있다.
대안적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 주입기(115B)가 스페이스(115A) 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 주입기(115B)는 하기에서 논의되는 바와 같이, 이를 테면 개별적인 주입기 포트들을 통해, 제 1 및 제 2 프로세스 가스들을 개별적으로 제공할 수 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 스페이스(115A)가 제 1 및 제 2 가스들을 함께 제공할 수 있다. 도 3a에 도시된 것과 같은 프로세스 챔버(100)의 실시예들은, 각각 상부 챔버 라이너(116A) 및 스페이스(115A)와 상이한 상부 챔버 라이너(116B) 및 주입기(115B)를 제외하고는, 도 1에 도시된 실시예들과 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 상부 챔버 라이너(116B)는, 상기 상부 챔버 라이너(116B)가 도 3a에 도시된 바와 같이 기판 지지체(124)의 제 1 측부(121)를 따라 연장하지 않는다는 것을 제외하고는 상부 챔버 라이너(116A)와 실질적으로 유사할 수 있다. 기판 지지체(124)의 제 1 측부(121) 상에서 상부 챔버 라이너(116B)를 대신하는 것은 주입기(115B)이다. 예를 들어, 상부 챔버 라이너(116B)는 도 3b에 도시된 바와 같이 주입기(115B)의 양 측부(either side)에서 종료(end)할 수 있다.
도 3b는 주입기(115B) 및 가열된 배기 매니폴드(118)의 구성을 나타내는 프로세스 챔버(100)의 부분적인 개략적 상부도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 주입기(115B) 및 배기 매니폴드(118)는 기판 지지체(124)의 대향 측부들 상에 배치된다. 주입기(115B)는 프로세스 챔버(100)의 내부 용적에 프로세스 가스들을 제공하기 위한 복수의 주입기 포트들(302)을 포함할 수 있다. 복수의 주입기 포트들(302)은, 실질적으로 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동을 제공하기에 적합한 패턴으로 주입기(115B)의 기판 대면(facing) 에지를 따라 주기적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 주입기 포트들(302)은, 기판(125)의 제 1 측부 근방의 주입기(115B)의 제 1 측부로부터 기판(125)의 제 2 측부 근방의 주입기(115B)의 대향하는 제 2 측부까지, 주입기(115B)의 기판 대면 에지를 따라 주기적으로 배치될 수 있다. 배기 매니폴드(118)는, 실질적으로 층류(laminar flow) 조건들을 유지하면서 챔버로부터 과잉의 프로세스 가스들 및 임의의 프로세스 부산물들을 제거하는 것을 용이하게 하기 위해, 기판(125)의 직경과 거의 동일하거나 또는 더 큰 폭을 갖는 개구를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 복수의 주입기 포트들(302)은 제 1 및 제 2 프로세스 가스들을 서로 독립적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 프로세스 가스는 복수의 제 1 주입기 포트들(304)에 의해 제공될 수 있고, 제 2 프로세스 가스는 복수의 제 2 주입기 포트들(306)에 의해 제공될 수 있다. 복수의 제 1 주입기 포트들(304)의 크기, 개수 및 구성은, 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 1 프로세스 가스의 요구되는 유동을 제공하도록 제어될 수 있다. 복수의 제 2 주입기 포트들(306)의 크기, 개수 및 구성은, 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 2 프로세스 가스의 요구되는 유동을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 제 2 주입기 포트들(306)과 비교하여 복수의 제 1 주입기 포트들(304)의 상대적인 크기, 개수 및 구성은, 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 2 프로세스 가스에 대하여 제 1 프로세스 가스의 요구되는 농도 또는 유동 패턴을 제공하도록 제어될 수 있다.
도 3c의 단면도에 도시된 바와 같이, 하나의 예시적인 비제한적 실시예에서, 주입기(115B)는 제 1 프로세스 가스를 주입하기 위한 복수의 제 1 주입기 포트들(304)(예를 들어, 제 1 유동 경로) 및 제 2 프로세스 가스를 주입하기 위한 복수의 제 2 주입기 포트들(306)(예를 들어, 제 2 유동 경로)을 포함할 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 및 제 2 주입기 포트들(304, 306)은 서로에 대해 수평으로 비-평면인 배열로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 제 1 주입기 포트들(304) 각각은 복수의 제 2 주입기 포트들(306) 각각의 위에 배치될 수 있다(또는 이와 반대일 수 있다). 복수의 제 1 주입기 포트들(304) 각각은 임의의 요구되는 배열로, 이를 테면 평행한 평면 배열 등으로 복수의 제 2 주입기 포트들(306) 각각 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 평행한 평면 배열은 복수의 제 1 및 제 2 주입기 포트들(304, 306)이 개별적인 평면들에 배치되는 경우일 수 있으며, 여기서 각 평면은 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 대해 평행하다. 예를 들어, 평행한 평면 배열에서, 복수의 제 1 주입기 포트들(304) 각각은 제 1 평면을 따라 기판(125) 위의 제 1 높이에 배치되며, 그리고 복수의 제 2 주입기 포트들(306) 각각은 제 2 평면을 따라 기판(125) 위의, 제 1 높이와는 상이한 제 2 높이에 배치된다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 주입기 포트들(304, 306)은 동일-평면(co-planar)일 수 있거나, 또는 요구되는 조성, 균질성(homogeneity), 및 기판(125) 상의 두께를 갖는 층을 생성하기 위해 사용될 수 있는 임의의 요구되는 배열로 이루어질 수 있다.
상기 설명된 것과 같은 스페이스(115A) 또는 주입기(115B) 및 제 1 가스 분배 도관(170)(또는 복수의 가스 분배 도관들)의 실시예들은, 최소의 잔류물 형성을 가지면서 최적의 증착 균일성 및 조성 제어를 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이, 제 1 가스 분배 도관(170)의 배출구들 및/또는 주입기(115B)의 독립적으로 제어가능한 주입기 포트들을 통해, 제 1 및 제 2 가스들과 같은 특정한 반응물들이 지향될(directed) 수 있다. 주입기(115B) 및 제 1 가스 분배 도관(170)의 실시예들에 의해 용이해지는 주입 방식(scheme)은, 각 반응물의 유동 속도 및/또는 유동 프로파일을, 프로세스 챔버(100) 내에서 유동하는 다른 반응물들에 대한 각각의 반응물의 반응성(reactivity)과 매치시키는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 하기에서 논의되는 바와 같이, 제 1 프로세스 가스는 제 2 프로세스 가스 보다 더 높은 유동 속도로 유동될 수 있는데, 왜냐하면 제 1 프로세스 가스가 제 2 프로세스 가스 보다 더 반응적일 수 있고 더 빠르게 해리(dissociate)될 수 있기 때문이다. 따라서, 잔류물 형성을 제한하고 균일성 및/또는 조성을 최적화하도록 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 반응성을 매치시키기 위해, 제 1 프로세스 가스는 제 2 프로세스 가스 보다 더 높은 속도로 유동될 수 있다. 전술한 주입 방식은 단지 예시적인 것이며, 다른 주입 방식들이 가능하다.
도 1로 돌아가면, 기판 지지체(124)는, 상기 기판 지지체(124) 상에 기판(125)을 지지하기 위한, 이를 테면 (도 1에 도시된) 플레이트 또는 (도 1에서 점선들로 도시된) 링과 같은 임의의 적합한 기판 지지체일 수 있다. 기판 지지 조립체(164)는 일반적으로 지지 브라켓(support bracket)(134)을 포함하며, 지지 브라켓(134)은 기판 지지체(124)에 지지 브라켓(134)을 커플링하기 위한 복수의 지지 핀들(166)을 갖는다. 기판 상승 조립체(160)는, 기판 상승 샤프트(substrate lift shaft)(126) 및, 상기 기판 상승 샤프트(126)의 각각의 패드들(127) 상에 선택적으로 놓여있는 복수의 상승(lift) 핀 모듈들(161)을 포함한다. 일 실시예에서, 상승 핀 모듈(161)은, 기판 지지체(124) 내의 제 1 개구(162)를 통해 이동가능하게 배치되는 상승 핀(128)의 선택적인 상부 부분을 포함한다. 동작시, 기판 상승 샤프트(126)는 상승 핀들(128)과 맞물리도록(engage) 이동된다. 맞물릴 때, 상승 핀들(128)은 기판 지지체(124) 위쪽으로 기판(125)을 상승시키거나(raise), 기판 지지체(124) 위로 기판(125)을 하강시킬(lower) 수 있다.
기판 지지체(124)는 기판 지지 조립체(164)에 커플링된 상승 메커니즘(172) 및 회전 메커니즘(174)을 더 포함할 수 있다. 상승 메커니즘(172)은 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 수직인 방향으로 기판 지지체(124)를 이동시키는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상승 메커니즘(172)은 가스 분배 도관(170) 및 가스 유입구 포트(114)에 대하여 기판 지지체(124)를 위치시키는 데에 이용될 수 있다. 회전 메커니즘(174)은 중심축 주위로 기판 지지체(124)를 회전시키기 위해 이용될 수 있다. 동작시, 상승 메커니즘은 가스 유입구 포트(114) 및/또는 가스 분배 도관(170)에 의해 생성되는 유동 필드(flow field)에 대한 기판(125)의 위치의 동적인 제어를 용이하게 할 수 있다. 회전 메커니즘(174)에 의한 기판(125)의 연속적인 회전과 결합하여 기판(125) 위치의 동적인 제어는, 프로세싱 표면(123) 상에서의 잔류물 형성을 최소화하고 그리고 증착 균일성 및/또는 조성을 최적화하기 위해 유동 필드에 대한 기판(125)의 프로세싱 표면(123)의 노출을 최적화하는 데에 이용될 수 있다.
프로세싱 동안, 기판(125)은 기판 지지체(124) 상에 배치된다. 램프들(152, 154)은 적외선(IR) 방사(radiation)(즉, 열)의 소스들이며, 그리고 동작시, 기판(125)에 걸쳐 미리결정된 온도 분포를 발생시킨다. 챔버 덮개(106), 상부 챔버 라이너(116) 및 하부 돔(132)은 상기 논의된 바와 같이 석영으로부터 형성될 수 있지만, 다른 IR-투명(transparent) 및 프로세스 호환가능(compatible) 재료들이 또한 이들 컴포넌트들을 형성하는 데에 이용될 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판 지지체(124)의 후면측(backside)에 열적 균일성을 제공하기 위한 다중-구역(multi-zone) 램프 가열 장치의 일부(part)일 수 있다. 예를 들어, 가열 시스템(151)은 복수의 가열 구역들을 포함할 수 있으며, 각각의 가열 구역은 복수의 램프들을 포함한다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 램프들(152)이 제 1 가열 구역일 수 있고, 하나 또는 그 초과의 램프들(154)이 제 2 가열 구역일 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에 약 200℃ 내지 약 900℃의 넓은 온도 범위(thermal range)를 제공할 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에 초당 약 5℃ 내지 약 20℃의 빠른 응답 제어를 제공할 수 있다. 예를 들어, 램프들(152, 154)의 온도 범위 및 빠른 응답 제어는 기판(125) 상에서 증착 균일성을 제공할 수 있다. 또한, 하부 돔(132)은, 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에서의 및/또는 기판 지지체(124)의 후면측 상에서의 열적 균일성의 제어를 더 돕기 위해, 예를 들어, 능동 냉각(active cooling), 윈도우 설계(window design) 등에 의해 온도 제어될 수 있다.
온도-제어된 반응 용적(101)은 복수의 챔버 컴포넌트들에 의하여 챔버 덮개(106)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 챔버 컴포넌트들은 챔버 덮개(106), 스페이서 라이너(113), 상부 챔버 라이너(116A)(또는 상부 챔버 라이너(116B)), 하부 챔버 라이너(131) 및 기판 지지체(124) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 온도-제어된 반응 용적(101)은, 온도-제어된 반응 용적(101)을 형성하는 챔버 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과의 표면들과 같은, 석영으로 구성된 내부 표면들을 포함할 수 있다. 온도-제어된 반응 용적(101)은 약 20 내지 약 40 리터일 수 있다. 용적(101)은, 예를 들어, 200 mm, 300 mm 등과 같은 임의의 적합한 크기의 기판을 수용할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 기판(125)이 약 300 mm 인 경우, 내부 표면들(예를 들어, 상부 및 하부 챔버 라이너들(116A, 131)의 내부 표면들)은, 비제한적인 예에서, 기판(125)의 에지로부터 약 50 mm 내지 약 70 mm 떨어져 있을 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 기판(125)의 프로세싱 표면(123)은 챔버 덮개(106)로부터 최대(up to) 약 100 밀리미터, 또는 약 10mm 내지 약 25 mm의 범위에 있을 수 있다.
온도-제어된 반응 용적(101)은 가변(varying) 용적을 가질 수 있는데, 예를 들어, 용적(101)의 크기는, 상승 메커니즘(172)이 기판 지지체(124)를 챔버 덮개(106)에 더 가깝게 상승시킬 때에는 축소될 수 있고, 상승 메커니즘(172)이 기판 지지체(124)를 챔버 덮개(106)로부터 멀리 하강시킬 때에는 확대될 수 있다. 온도-제어된 반응 용적(101)은 하나 또는 그 초과의 능동 또는 수동 냉각 컴포넌트들에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들어, 용적(101)은 프로세스 챔버(100)의 벽들에 의해 수동적으로(passively) 냉각될 수 있으며, 이러한 벽들은 예를 들어 스테인리스 강 등일 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 또는 수동 냉각과 조합하여, 예를 들어 챔버(100) 주위에 냉각제(coolant)를 유동시킴으로써, 용적(101)이 능동적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 냉각제는 가스 또는 유체일 수 있다.
지원 시스템들(130)은 프로세스 챔버(100)에서 미리 결정된 프로세스들(예를 들어, 에피택셜 실리콘 막들을 성장시키는 것)을 실행하고 모니터하는 데에 이용되는 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 컴포넌트들은 일반적으로, 프로세스 챔버(100)의 다양한 서브-시스템들(예를 들어, 가스 패널(들), 가스 분배 도관들, 진공 및 배기 서브-시스템들 등) 및 디바이스들(예를 들어, 전력 공급부들, 프로세스 제어 기구들 등)을 포함한다.
제어기(140)는, (도 1에 나타낸 바와 같이) 직접적으로, 또는 대안적으로는, 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템들과 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 통해, 프로세스 챔버(100) 및 지원 시스템들(130)에 커플링될 수 있다. 제어기(140)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 환경(industrial setting)에서 이용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. CPU(142)의 메모리, 즉 컴퓨터-판독가능 매체(144)는, 이를 테면, 근거리 또는 원거리의, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 디지털 저장장치와 같은 하나 또는 그 초과의 용이하게 이용가능한 메모리일 수 있다. 지원 회로들(146)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(142)에 커플링된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입/출력 회로망 및 서브시스템들 등을 포함한다.
도 4는 기판(125) 상에 층(500)을 증착하는 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 방법(400)은 프로세스 챔버(100)의 실시예들에 따라 하기에서 설명된다. 하지만, 방법(400)은 방법(400)의 엘리먼트들을 제공할 수 있는 임의의 적합한 프로세스 챔버에서 이용될 수 있으며, 프로세스 챔버(100)로 제한되지 않는다.
하나 또는 그 초과의 층들(500)이 도 5에 도시되어 있으며, 이러한 층들은 기판(125) 상에 증착될 수 있는 임의의 적합한 하나 또는 그 초과의 층들일 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 층들(500)은 Ⅲ-Ⅴ 재료, 또는 상기 언급된 것과 같이 진보된 화합물 박막들의 증착에 이용되는 하나 또는 그 초과의 재료들과 같은 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 층들(500)은, 예를 들어 트랜지스터 디바이스의 채널 등과 같은, 디바이스의 엘리먼트일 수 있다.
방법(400)은, 온도-제어된 반응 용적(101) 내로 기판(125)을 도입하기 전에, 온도-제어된 반응 용적(101)(예를 들어, 프로세싱 용적)의 표면들을 세정하고, 및/또는 온도-제어된 반응 용적(101) 내의 온도를 확립함으로써, 선택적으로 시작될 수 있다. 예를 들어, 각각의 기판(125) 상에 층을 형성하기 전에 및/또는 각각의 기판(125) 상에 층을 형성한 후에, 챔버(100)는 각각의 기판(125) 상에서의 잔류물 누적을 제한하고 및/또는 낮은 입자 레벨들을 유지하기 위해 인시츄(in-situ) 세정될 수 있다. 예를 들어, 인-시츄 세정 프로세스는, 챔버로부터 잔류물들 등을 퍼지(purge)하기 위해, 스페이스(115A) 또는 주입기(115B) 및/또는 제 1 가스 분배 도관(170)(및 선택적으로, 제 2 및/또는 제 3 가스 분배 도관(208, 212))를 통해 할로겐 가스와 퍼지 가스를 교번하여(alternatively) 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도-제어된 반응 용적(101)의 표면들을 세정하는 것은, 할로겐 가스로 표면들을 식각하고 그리고 비활성 가스로 프로세싱 용적을 퍼지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 할로겐 가스는 염소(Cl2), 염화수소(HCl), 삼불화질소(NF3) 등 중에서 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 할로겐 가스는, 온도-제어된 반응 용적(101)의 임의의 적합한 컴포넌트들, 이를 테면 기판 지지체(124), 상부 및 하부 챔버 라이너들(116, 131), 챔버 덮개(106) 등에 인가될(applied) 수 있다.
온도-제어된 반응 용적(101) 내의 온도를 확립하는 것은, 용적(101) 내로 기판(125)을 도입하기 전에, 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에서 프로세스를 수행하기 위한 온도 또는 그 온도 근방에서의 임의의 적합한 온도로 온도를 램핑(ramping)하고 그리고 요구되는 온도의 요구되는 허용오차(tolerance) 레벨 내에서 온도를 안정시키는 것을 포함할 수 있다.
방법(400)은 일반적으로, 402에서, 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 걸쳐서 제 1 프로세스 가스를 유동시킴으로써 시작된다. 제 1 프로세스 가스는, 스페이스(115A) 또는 주입기(115B)의 복수의 제 1 주입기 포트들(304)에 대해 상기 논의된 실시예들 중 임의의 실시예에 의해 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 유동될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 프로세스 가스는 제 2 프로세스 가스 보다 쉽게 해리될 수 있고 및/또는 더 빠르게 반응할 수 있다. 예를 들어, 제 2 프로세스 가스에 대하여, 온도-제어된 반응 용적(101) 내에서의 제 1 프로세스 가스의 체류 시간(residence time)을 최소화하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 제 1 프로세스 가스의 체류 시간을 최소화하게 되면, 제 2 프로세스 가스에 대하여 제 1 프로세스 가스의 공핍(depletion)을 최소화할 수 있고 그리고 하나 또는 그 초과의 층들(500) 내에서의 조성 및/또는 두께 균일성을 개선할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 제 1 프로세스 가스에 대해 더 높은 속도를 제공하기 위해 제 1 주입기 포트들(304)에 대해 더 작은 직경이 제공될 수 있으며, 이에 따라, 제 1 프로세스 가스는, 해리 또는 반응 전에, 기판(125), 또는 기판(125)의 중심부, 또는 기판(125)의 중심부에 더 가깝게, 더 빠르게 도달하게 된다. 따라서, 제 1 프로세스 가스는 제 2 프로세스 가스 보다 더 높은 유량으로 유동될 수 있다. 유사하게, 몇몇 실시예들에서, 제 1 주입기 포트들(304)의 직경이 주입기(115B)의 에지로부터 중심부까지 감소할 수 있는 경우, 제 1 프로세스 가스의 유량은, 프로세싱 표면의 에지에 걸쳐서 보다, 프로세싱 표면의 중심부에 걸쳐서 더 높을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 프로세스 가스는 제 1 캐리어 가스 내에 하나 또는 그 초과의 Ⅲ 족 원소들을 포함할 수 있다. 예시적인 제 1 프로세스 가스들은 트리메틸갈륨, 트리메틸인듐, 또는 트리메틸알루미늄 중에서 하나 또는 그 초과를 포함한다. 도펀트들 및 염화수소(HCl)가 또한 제 1 프로세스 가스에 부가될 수 있다.
단계(404)에서, 제 1 프로세스 가스는 프로세싱 표면(123) 위로부터 프로세싱 표면(123)을 향해 개별적으로(separately) 유동될 수 있다. 예를 들어, 제 1 프로세스 가스는, 상기 논의된 것과 같은 제 1 가스 분배 도관(170)의 임의의 적합한 실시예를 사용하여 제 1 가스 분배 도관(170)으로부터 유동될 수 있다. 대안적으로, 또는 조합하여, 제 1 가스는 제 2 및/또는 제 3 가스 분배 도관들(208, 212)로부터 유동될 수 있다. 제 1 프로세스 가스는, 예를 들어, 이러한 제 1 프로세스 가스의 더 높은 반응성으로 인해, 적정량의 제 1 프로세스 가스가 프로세싱 표면(123)의 중심부, 주변부 에지, 또는 임의의 중간 영역에 도달하고 반응하여 층(500)을 형성하는 것을 보장하도록, 제 1 가스 분배 도관(170)으로부터 유동될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들(171)과 같은, 제 1 가스를 유동시키기 위해 사용되는 배출구들의 크기는, 제 1 가스와는 상이한 가스를 유동시킬 수 있는 제 2 및/또는 제 3 배출구들(209, 213)과 같은 다른 배출구들 보다 직경이 더 작을 수 있다. 하지만, 제 1 배출구들(171)의 크기에 대해 상기 언급된 실시예는 단지 예시적인 것이며, 그리고 예를 들어, 제공되는 특정한 프로세스 가스에 따라, 제 1, 제 2, 및 제 3 배출구들(171, 209, 213) 각각에 대한 임의의 적합한 직경 및/또는 구성이 사용될 수 있다.
제 1 프로세스 가스는, 예를 들어, 동시적 유동, 교번적(alternating) 유동, 또는 주기적 유동과 같은 임의의 적합한 방식, 또는 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에 층(500)의 적당한 커버리지를 제공하기 위한 임의의 적합한 유동 방식으로, 스페이스(115A) 또는 주입기(115B) 및 제 1 가스 분배 도관(170)으로부터 유동될 수 있다. 대안적으로, 또는 조합하여, 질소(N2) 또는 수소(H2)와 같은 비활성 가스가 프로세싱 표면(123) 위로부터 프로세싱 표면(123)을 향해 유동될 수 있다.
406에서, 제 2 프로세스 가스가 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 유동될 수 있다. 제 2 프로세스 가스는 스페이스(115A) 또는 주입기(115B)의 복수의 제 2 주입기 포트들(306)에 대해 상기 논의된 실시예들 중 임의의 실시예에 의해 프로세싱 표면(123)에 걸쳐 유동될 수 있다. 예를 들어, 제 2 프로세스 가스는 제 1 프로세스 가스 보다 더 느리게 해리되고 및/또는 덜 반응적일 수 있다. 따라서, 제 2 주입기 포트들(306)에 대한 더 큰 직경은 제 2 프로세스 가스에 대해 더 낮은 속도를 제공하는 데에 이용될 수 있으며, 이에 따라 제 2 프로세스 가스는 제 1 프로세스 가스 보다 더 느리게 프로세스 챔버(100)에 들어가며, 그리고 기판의 표면의 더 큰 부분에 걸쳐서 이동하면서 해리할 수 있다. 따라서, 제 2 프로세스 가스는 제 1 프로세스 가스 보다 더 낮은 유량으로 유동될 수 있다. 유사하게, 제 2 주입기 포트들(306)의 직경이 주입기(115B)의 에지로부터 중심까지 감소할 수 있기 때문에, 제 2 프로세스 가스의 유량은, 프로세싱 표면의 에지에 걸쳐서 보다, 프로세싱 표면의 중심에 걸쳐서 더 높을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 2 프로세스 가스는 제 2 캐리어 가스 내에 하나 또는 그 초과의 Ⅴ 족 원소들을 포함할 수 있다. 예시적인 제 2 프로세스 가스들은 아르신(AsH3), 포스핀(PH3), 터티어리부틸 아르신(tertiarybutyl arsine), 터티어리부틸 포스핀 등 중에서 하나 또는 그 초과를 포함한다. 도펀트들 및 염화수소(HCl)가 또한 제 2 프로세스 가스에 부가될 수 있다.
선택적으로, 단계(406)에서, 제 2 가스는 또한, 프로세싱 표면(123) 위로부터 프로세싱 표면(123)의 요구되는 영역들에 제 2 가스를 제공하기 위해, 제 1, 제 2, 및/또는 제 3 도관들(170, 208, 212)의 임의의 적합한 조합으로부터 유동될 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 및/또는 제 3 배출구들(171, 209, 213) 각각의 직경은, 예를 들어, 제 2 가스 등을 유동시키기 위해 더 크게 만들어지는 것과 같이, 필요에 따라 달라질 수 있다.
제 1 및 제 2 프로세스 가스들은, 예를 들어, 동시적 유동, 교번적 유동, 또는 주기적인 유동과 같은 임의의 적합한 방식, 또는 프로세싱 표면(123) 상에 하나 또는 그 초과의 층들(500)에 대한 적절한 커버리지를 제공하기 위한 임의의 적합한 유동 방식으로, 스페이스(115A) 또는 주입기(115B) 및 제 1 가스 분배 도관(170)(및 선택적인, 제 2 및/또는 제 3 도관들(208, 212))으로부터 유동될 수 있다.
408에서, 제 1 및 제 2 프로세스 가스들로부터 기판(125)의 프로세싱 표면(123) 상에 하나 또는 그 초과의 층들(500)을 형성하기 위해, 기판(125)의 프로세싱 표면(123)의 온도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 온도를 조절하는 것은, 이를 테면, 용적(101)을 구성하는 내부 표면들 및/또는 컴포넌트들 중에서 임의의 하나 또는 그 초과를 가열 또는 냉각하는 것과 같이, 온도-제어된 반응 용적(101)을 가열 및 냉각하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열은 기판 지지체(124)의 후면측 표면에 에너지를 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 기판은 기판 지지체(124)의 전면측(frontside) 표면 상에 놓여있다. 가열은, 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동 이전에 및/또는 그러한 유동 동안에 제공될 수 있다. 가열은 연속적이거나 비연속적일 수 있으며, 주기적 등과 같은 임의의 요구되는 방식으로 이루어질 수 있다. 가열은, 프로세싱 표면(123) 상에 층(500)의 증착을 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동 이전에 및/또는 그러한 유동 동안 기판(125)에 대한 임의의 요구되는 온도 프로파일을 제공할 수 있다. 가열은 램프들(152, 154)에 의해 제공될 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판(125)의 프로세스 표면(123) 상에서 초당 약 5℃로부터 초당 약 20℃로 기판 온도를 증가시킬 수 있는 것일 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판(125)의 프로세싱 표면(123)에 약 200℃ 내지 약 900℃ 범위의 온도를 제공할 수 있는 것일 수 있다.
램프들(152, 154)은, 프로세싱 표면(123)의 온도를 초당 약 5℃로부터 초당 약 20℃로 조절하기 위해, 상기 논의된 바와 같은 냉각 메커니즘들 및 장치와 같은 다른 컴포넌트들과 결합하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 층들은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 층(502) 및 그러한 제 1 층(502) 상에 증착된 제 2 층(504)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 층(502)은 제 1 온도에서 프로세싱 표면(123) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 제 1 층(502)은 핵형성(nucleation) 층 등일 수 있다. 제 2 층(504)은 제 2 온도에서 제 1 층(502) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 제 2 층(504)은 벌크(bulk) 층 등일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 2 온도는 제 1 온도 보다 더 높을 수 있다. 제 1 및 제 2 층들(502, 504)의 증착은 반복될 수 있는데, 예를 들어, 제 1 온도에서 제 1 층(502)을 증착하고, 제 1 온도 보다 더 높은 제 2 온도에서 제 2 층(504)을 증착한 다음, 제 1 온도에서 제 2 층(504) 위에 부가적인 제 1 층(502)을 증착하는 등등, 요구되는 층 두께가 달성될 때 까지 반복될 수 있다.
방법(400)의 부가적인 및/또는 대안적인 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 층들(502, 504)과 같은 하나 또는 그 초과의 층들을 증착하는 동안, 기판(125)은 회전될 수 있다. 개별적으로 또는 조합하여, 하나 또는 그 초과의 층들의 조성을 조정하기 위해, 프로세스 표면(123)의 위치가 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동 흐름(flow stream)들에 대해 변경될 수 있다. 예를 들어, 상승 메커니즘(174)은, 하나 또는 그 초과의 층들의 조성을 제어하기 위해 제 1 및/또는 제 2 프로세스 가스들이 유동하고 있는 동안 스페이스(115A) 또는 주입기(115B) 및/또는 제 1 가스 분배 도관(170)에 대하여 프로세싱 표면(123)의 위치를 상승시키고 및/또는 하강시키는 데에 이용될 수 있다.
따라서, 진보된 화합물 박막들의 증착을 위한 개선된 방법들 및 장치가 본원에서 제공되었다. 본 발명의 방법들 및 장치의 실시예들은 유익하게는, 종래의 증착 장치에 의해 증착되는 막들과 비교하여, CMOS 응용들에 적합한 개선된 진보된 화합물 박막들의 증착을 제공할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.
Claims (20)
- 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
기판 지지체(substrate support)를 갖는 프로세스 챔버;
상기 기판 지지체에 열 에너지(heat energy)를 제공하기 위한 가열 시스템(heating system);
상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 상기 기판 지지체의 제 1 측부(side)에 배치되는 가스 유입구 포트(gas inlet port);
제 1 가스 분배 도관 ― 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 상기 기판의 상기 프로세싱 표면에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 상기 기판의 프로세싱 표면 위로, 그리고 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라서 배치되는 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구(outlet)들을 가지며, 상기 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열되고, 그리고 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 프로세스 챔버의 측벽으로부터 상기 프로세스 챔버 내로 연장되고, 상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 캔틸레버(cantilevered) 됨 －;
스페이서 링(spacer ring) ― 상기 스페이서 링은 상기 기판 지지체 상에 배치되고, 상기 스페이서 링의 측벽에 형성된 제 1 개구를 가지며, 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 제 1 개구를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 연장됨 ―;
상기 프로세스 챔버로부터 상기 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 상기 가스 유입구 포트 반대편의, 상기 기판 지지체의 제 2 측부에 배치되는 배기 매니폴드(exhaust manifold); 및
상기 프로세스 챔버에 커플링된 제어기 ― 상기 제어기는 상기 가스 유입구 포트를 통해 상기 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동을 제어하고, 상기 제 1 가스 분배 도관을 통해 상기 제 3 프로세스 가스의 유동을 제어하도록 구성됨 ―
를 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분배 도관의 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은, 상기 기판 지지체의 중심부 근처(about a center)로부터 상기 기판 지지체의 주변부 에지 근처(about a peripheral edge)까지 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 연장하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분배 도관의 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은, 상기 기판 지지체의 중심부 근처로부터 상기 기판 지지체의 상기 중심부와 주변부 에지 사이에 배치된 상기 기판 지지체의 내부 부분 근처(about an interior portion)까지 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 연장하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분배 도관의 하나 또는 그 초과의 제 1 배출구들은, 상기 기판 지지체의 주변부 에지 근처로부터 상기 기판 지지체의 중심부와 상기 주변부 에지 사이에 배치된 상기 기판 지지체의 내부 부분 근처까지 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 연장하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 2 도관을 더 포함하며,
상기 제 2 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며, 상기 기판의 상기 프로세싱 표면에 상기 제 1 가스 분배 도관에 의해 제공되는 상기 제 3 프로세스 가스와 상이한 제 4 가스를 제공하기 위해 상기 제 2 도관의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 2 배출구들을 가지며, 상기 하나 또는 그 초과의 제 2 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 5 항에 있어서,
제 3 도관을 더 포함하며,
상기 제 3 도관은 상기 기판 지지체 상에 배치되며, 상기 기판의 상기 프로세싱 표면에 상기 제 1 가스 분배 도관에 의해 제공되는 상기 제 3 프로세스 가스와 상이한 제 5 가스를 제공하기 위해 상기 제 3 도관의 길이를 따라 배치된 하나 또는 그 초과의 제 3 배출구들을 가지며, 상기 하나 또는 그 초과의 제 3 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
온도-제어된 반응 용적(temperature-controlled reaction volume)을 더 포함하며,
상기 온도-제어된 반응 용적은 석영(quartz)으로 구성된 내부 표면들을 포함하며 그리고 상기 온도-제어된 반응 용적 내에 배치된 상기 기판 지지체를 갖는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 온도-제어된 반응 용적은 복수의 챔버 컴포넌트들에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 복수의 챔버 컴포넌트들은,
상기 기판 지지체 위에 배치된 챔버 덮개(chamber lid);
상기 기판 지지체 근처에, 상기 가스 유입구 포트 및 상기 배기 매니폴드 위에, 그리고 상기 챔버 덮개 아래에 배치된 상부 챔버 라이너; 및
상기 기판 지지체 근처에, 그리고 상기 가스 유입구 포트 및 상기 배기 매니폴드 아래에 배치된 하부 챔버 라이너를 포함하고, 상기 스페이서 링은 상기 상부 챔버 라이너 위 및 상기 챔버 덮개 아래에 배치되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 스페이서 링은,
제 1 개구를 가지는 스페이서 라이너를 더 포함하며,
상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 스페이서 라이너의 측벽 내 형성된 상기 제 1 개구, 상기 스페이서 링의 측벽 내 형성된 상기 제 1 개구를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 연장하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 기판 지지체의 상기 제 1 측부에, 상기 상부 챔버 라이너 및 상기 하부 챔버 라이너에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 스페이스를 더 포함하며,
상기 가스 유입구 포트는, 상기 스페이스를 통해, 상기 온도-제어된 반응 용적에 유체적으로(fluidly) 커플링되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 기판 지지체의 상기 제 1 측부에 배치되며 그리고 상기 온도-제어된 반응 용적에 상기 가스 유입구 포트를 유체적으로 커플링하는 주입기(injector)를 더 포함하며,
상기 주입기는 상기 제 1 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 1 유동 경로 및 상기 제 1 프로세스 가스와 독립적으로 상기 제 2 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 2 유동 경로를 가지며, 상기 주입기는 상기 기판의 상기 프로세싱 표면에 걸쳐 상기 제 1 프로세스 가스 및 상기 제 2 프로세스 가스를 제공하도록 위치되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 주입기는,
상기 제 1 프로세스 가스를 주입하기 위한 복수의 제 1 주입기 포트들; 및
상기 제 2 프로세스 가스를 주입하기 위한 복수의 제 2 주입기 포트들을 더 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판 지지체는,
상기 기판 지지체를 회전시키기 위한 회전 메커니즘; 및
상기 제 1 가스 분배 도관에 대하여 상기 기판 지지체를 위치시키기 위한 상승 메커니즘(lift mechanism)
을 더 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가열 시스템은,
복수의 가열 구역(heating zone)들을 더 포함하며,
상기 복수의 가열 구역들의 각각의 가열 구역은 복수의 램프(lamp)들을 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
석영(quartz)을 포함하는 내부 표면들을 포함한 온도-제어된 반응 용적 및 기판을 지지하기 위해 상기 온도-제어된 반응 용적 내 배치되는 기판 지지체를 갖는 프로세스 챔버;
상기 기판 지지체 상에 배치된 챔버 덮개;
상기 기판 지지체에 열 에너지를 제공하기 위한 가열 시스템;
상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 제 1 프로세스 가스 또는 제 2 프로세스 가스 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 상기 기판 지지체의 제 1 측부에 배치되는 가스 유입구 포트;
제 1 가스 분배 도관 ― 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 상기 기판의 프로세싱 표면에 제 3 프로세스 가스를 제공하기 위해 상기 기판의 프로세싱 표면 위로, 그리고 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 배치되는 복수의 제 1 배출구들을 가지며, 상기 복수의 제 1 배출구들은 상기 기판 지지체의 중심부 근처 위로부터 상기 기판 지지체의 주변부 에지 근처 위의 범위에서 상기 제 1 가스 분배 도관의 길이를 따라 실질적으로 선형적으로 배열되고, 상기 제 1 가스 분배 도관은 상기 프로세스 챔버의 측벽에 유체적으로 커플링되며, 상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 캔틸레버 되고, 상기 제 1 가스 분배 도관은 튜브 형상의 단면을 가지고 상기 챔버 덮개로부터 이격(spaced apart)됨 ―;
상기 프로세스 챔버로부터 상기 제 1 및 제 2 프로세스 가스들을 배기하기 위해, 상기 가스 유입구 포트 반대편의, 상기 기판 지지체의 제 2 측부에 배치되는 배기 매니폴드; 및
상기 프로세스 챔버에 커플링된 제어기 ― 상기 제어기는 상기 가스 유입구 포트를 통해 상기 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 유동을 제어하고, 상기 제 1 가스 분배 도관을 통해 상기 제 3 프로세스 가스의 유동을 제어하도록 구성됨 ―
를 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 온도-제어된 반응 용적은 복수의 챔버 컴포넌트들에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 챔버 컴포넌트들은
상기 챔버 덮개;
상기 기판 지지체 근처에, 상기 가스 유입구 포트 및 상기 배기 매니폴드 위에, 그리고 상기 챔버 덮개 아래에 배치된 상부 챔버 라이너;
상기 기판 지지체 근처에, 그리고 상기 가스 유입구 포트 및 상기 배기 매니폴드 아래에 배치된 하부 챔버 라이너; 및
상기 상부 챔버 라이너 위에, 그리고 상기 챔버 덮개 아래에 배치되는 스페이서 라이너 ― 상기 스페이서 라이너는 제 1 개구를 가지고, 상기 제 1 가스 분배 도관이 상기 스페이서 라이너 내 제 1 개구를 통해 상기 프로세스 챔버로 연장함 ― 를 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 16 항에 있어서,
제 2 도관 ― 상기 제 2 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 상기 기판의 프로세싱 표면에 제 4 가스를 제공하기 위해 상기 제 2 도관의 길이를 따라 배치된 복수의 제 2 배출구들을 가지며, 상기 복수의 제 2 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열됨 ― 을 더 포함하고,
상기 스페이서 라이너는,
제 2 개구 ― 상기 제 2 도관은 상기 스페이서 라이너 내 상기 제 2 개구를 통해 상기 프로세스 챔버로 연장함 ― 를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 17 항에 있어서,
제 3 도관 ― 상기 제 3 도관은 상기 기판 지지체 위에 배치되며 그리고 상기 기판의 프로세싱 표면에 제 5 가스를 제공하기 위해 상기 제 3 도관의 길이를 따라 배치된 복수의 제 3 배출구들을 가지며, 상기 복수의 제 3 배출구들은 실질적으로 선형적으로 배열됨 ― 을 더 포함하고,
상기 스페이서 라이너는,
제 3 개구 ― 상기 제 3 도관은 상기 스페이서 라이너 내 상기 제 3 개구를 통해 상기 프로세스 챔버로 연장함 ― 를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 기판 지지체의 제 1 측부에, 상기 상부 및 하부 챔버 라이너들에 의해 적어도 부분적으로 형성된 스페이스(space)를 더 포함하고,
상기 가스 유입구 포트는 상기 스페이스를 통해 상기 온도-제어된 반응 용적에 유체적으로 커플링되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 기판 지지체의 상기 제 1 측부에 배치되며 그리고 상기 온도-제어된 반응 용적에 상기 가스 유입구 포트를 유체적으로 커플링하는 주입기를 더 포함하며,
상기 주입기는 상기 제 1 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 1 유동 경로 및 상기 제 1 프로세스 가스와 독립적으로 상기 제 2 프로세스 가스를 제공하기 위한 제 2 유동 경로를 가지며, 상기 주입기는 상기 기판의 프로세싱 표면에 걸쳐 상기 제 1 프로세스 가스 및 상기 제 2 프로세스 가스를 제공하도록 위치되는,
기판을 프로세싱하기 위한 장치.
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