KR102167162B1 - 플라즈마 전-세정 모듈 및 공정 - Google Patents
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Abstract
집적 회로 제조를 위한 방법은 전-세정 공정에 의해 실리콘 산화물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전-세정 공정은 제1 반응 챔버 안에서 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적하는 단계, 그리고 상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 제2 반응 챔버에 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 실리콘 산화물 물질은 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거될 수 있다. 도전 물질과 같은 표적 물질은 그 후 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판 표면 상에 퇴적될 수 있다.
Description
본 발명은 집적 회로들(integrated circuits)의 제조에 관한 것으로, 특히 기판 표면의 전-세정(pre-cleaning)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
집적 회로들의 제조는 종종 기판 표면 상의 하나 또는 그 이상의 물질 층들의 형성을 포함할 수 있다. 이 물질 층들은 예를 들면 단결정(mono-crystalline), 다결정(polycrystalline), 및/또는 비정질 물질(amorphous material) 층들을 포함할 수 있다. 상기 물질 층들의 형성은 다양한 물리적(예를 들면, 물리적 스퍼터링(sputtering)) 및/또는 화학적(예를 들면, 화학기상퇴적(chemical vapor deposition), 원자층 퇴적(atomic layer deposition), 및/또는 에피택셜(epitaxial) 퇴적) 퇴적 기법들을 포함하는 다양한 박막 퇴적 기법들을 이용하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판 표면 상의 단결정 물질 형성은 예를 들어 단결정 반도체 물질들(예를 들면, 단결정 실리콘)의 형성을 위하는 것과 같은 에피택셜 퇴적 공정을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 기판 표면 상의 개입(intervening) 물질(예를 들면, 실리콘 기판 상의 실리콘 산화물 물질층과 같은 자연 산화물 층)의 존재는 그 기판 표면 위의 원하는 물질층의 형성을 방해할 수 있다. 예를 들어, 상기 개입 물질은 상기 원하는 물질층의 구조 안 결함들의 개수 증가를 야기할 수 있고, 및/또는, 상기 원하는 물질층의 전기적 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에서, 자연 산화물 물질과 같은 개입 물질은 상기 집적 회로 제조 공정 동안에 상기 기판이 산소에 노출(예를 들어, 제조 시스템들 사이에서 상기 기판의 이송 동안 대기(ambient air)에의 노출, 및/또는 제조 시스템들 내의 잔류 산화제에의 노출)되어 기판 표면 상에 형성될 수 있다.
따라서, 기판 표면 상에 높은 품질의 층들을 형성하기 위한 공정들에 대한 요구가 계속적으로 존재한다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판 표면 상에 높은 품질의 층들의 형성할 수 있는 집적 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.
집적 회로 제조를 위한 방법은 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물(silicon oxide) 물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계, 및 상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 할로겐 함유 물질은 상기 제2 반응 챔버 안에서 승화(sublimating)될 수 있다. 그 후, 도전 물질이 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판 표면 상에 퇴적될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 대략 80 ℃ 또는 그 이상의 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 대략 80 ℃ 내지 대략 100 ℃ 의 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물(silicon nitride)을 더 포함할 수 있고, 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 대략 7:1 내지 대략 60:1의 선택비(selectivity)를 가지는 상기 실리콘 산화물 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 할로겐 함유 가스 및 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화된 캐리어 가스를 상기 제1 반응 챔버로 유입시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 예를 들면 아르곤을 포함하는 비활성 가스(inert gas)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스를 플로우(flow)시켜 상기 할로겐 함유 가스를 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 그 후 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 상기 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하기 이전에 상기 활성화된 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 그 후 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스에 뒤따라 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 제1 반응 챔버 안으로 유입하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하는 단계 이전에 상기 활성화된 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계, 및 상기 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 유입하는 단계 이전에 상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 가스는 불소 함유 가스를 포함할 수 있다. 상기 불소 함유 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 가스는 플루오르화수소(hydrogen fluoride) 및 이원자 불소(diatomic fluorine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시켜 상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스 중 적어도 하나를 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수소 함유 가스는 암모니아(ammonia)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계는 원격 플라즈마 유닛 및 상기 제1 반응 챔버 사이의 트랜스퍼 튜브(transfer tube)를 통하여 상기 수소 함유 가스를 플로우시키는 단계와, 상기 트랜스퍼 튜브의 적어도 일부 부분을 대략 30 ℃ 내지 120 ℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스는 대략 3:1 내지 대략 10:1의 몰비(molar ratio)를 가지고 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질은 헥사플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 할로겐 함유 물질을 원격 플라즈마 유닛에 의해 생성된 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 할로겐 함유 물질을 가열된 가스에 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 가열된 가스는 대략 150 ℃보다 높은 온도로 가열된다. 일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 할로겐 함유 물질을 자외선 방사(ultra-violet radiation)에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판은 상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 동안 대략 21 ℃ 내지 대략 28 ℃의 온도로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 반응 챔버는 에피택셜(epitaxial) 퇴적 챔버를 포함할 수 있고 상기 도전 물질을 퇴적시키는 단계는 실리콘의 에피택셜 퇴적을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 집적 회로 제조를 위한 방법은 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계, 및 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 제1 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2 할로겐 함유 물질은 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 퇴적되고 그 후 승화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 제2 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 제2 반응 챔버 안으로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 제2 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 도전 물질을 퇴적시키는 단계는 실리콘의 에피택셜 퇴적을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고, 상기 제1 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 대략 7:1 내지 대략 20:1의 선택비를 가지는 상기 제1 실리콘 산화물 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 대략 10:1 내지 대략 100:1의 선택비를 가지는 상기 제2 실리콘 산화물 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 대략 40:1 내지 대략 100:1의 선택비를 가지는 상기 제2 실리콘산화물 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 및 상기 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 중 적어도 하나는 상기 제1 반응 챔버 안으로 캐리어 가스를 유입시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 캐리어 가스를 플로우시켜 상기 캐리어 가스를 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 및 상기 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 상기 제1 반응 챔버 안으로 할로겐 함유 가스 및 수소 함유 가스를 유입시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나는 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시켜 활성화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 가스는 삼플루오르화질소, 플루오르화수소, 및 이원자 불소 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 수소 함유 가스는 암모니아를 포함할 수 있고, 상기 캐리어 가스는 아르곤을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 할로겐 함유 물질 및 상기 제2 할로겐 함유 물질 중 적어도 하나는 헥사플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 할로겐 함유 물질 및 상기 제2 할로겐 함유 물질은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 개선된 품질을 가지는 층으로 이루어진 집적 회로를 제조할 수 있다.
본 발명의 다양한 특징들, 관점들, 및 이점들은 특정 실시예들을 예시하기 위한 것으로서 본 발명을 제한하지 않는 특정 실시예들의 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 공정의 일 예를 나타낸다.
도 2는 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 공정의 다른 예를 나타낸다.
도 3은 기판 표면의 전-세정을 위한 공정의 또 다른 예를 나타낸다. 도 4는 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 추가적 예를 나타낸다.
도 5는 기판 표면에 전-세정 공정을 수행 및/또는 상기 기판 표면 상에 표적 물질을 형성하기 위해 구성된 장치의 일 예를 나타낸다.
도 1은 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 공정의 일 예를 나타낸다.
도 2는 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 공정의 다른 예를 나타낸다.
도 3은 기판 표면의 전-세정을 위한 공정의 또 다른 예를 나타낸다. 도 4는 기판 표면의 전-세정 및 상기 기판 표면 상에 표적 물질의 형성을 위한 추가적 예를 나타낸다.
도 5는 기판 표면에 전-세정 공정을 수행 및/또는 상기 기판 표면 상에 표적 물질을 형성하기 위해 구성된 장치의 일 예를 나타낸다.
기판의 노출된 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하기 위한 전-세정(pre-cleaning) 공정에 관련된 다양한 실시예들이 여기에 설명된다. 전-세정된 결과물 표면은 실리콘의 에피택셜 성장과 같은 물질들의 고품질 층들의 후속 형성을 용이하게 하는 표면을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 집적 회로 제조를 위한 공정은 원하지 않는 물질을 제거하기 위한 기판 표면의 전-세정을 포함할 수 있다. 상기 원하지 않는 물질은 일부 실시예들에서는 산화물 물질(예를 들면, 실리콘 기판 상에 형성된 자연 실리콘 산화물 물질)을 포함할 수 있다. 전-세정 물질의 퇴적 및 그 후 상기 전-세정 물질의 기화(volatilization)는 상기 기판 표면으로부터 상기 산화물 물질의 제거에 유리할 수 있다.
이론에 의해 한정되지 않고, 상기 전-세정 물질을 형성하기 위해 상기 반응 챔버 안으로 플로우되는 반응 종들(reactant species)은 상기 전-세정 공정 동안 상기 기판 표면 상의 상기 원하지 않는 물질과 화학적 상호 작용을 할 수 있다고 여겨진다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 상기 반응 종들 및 기판 표면 산화물 물질 사이의 화학 반응들 및/또는 반응 종들끼리의 화학 반응들로부터 생성된 하나 또는 그 이상의 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전-세정 공정은 할로겐 및 실리콘을 포함하는 전-세정 물질을 형성하기 위해 상기 할로겐 함유 반응물 가스가 상기 기판 표면 실리콘 산화물과 화학 반응을 하도록 할로겐을 포함하는 반응 가스를 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 상기 전-세정 물질이 그 후 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거되는 곳과 다른 반응 챔버 안에서 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 제1 반응 챔버 안에서 형성될 수 있고, 그 후 전-세정된 기판 표면을 제공하기 위해 상기 전-세정 물질이 제거되는 제2 반응 챔버로 이송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제거는 상기 물질을 승화시키는 것과 같이 상기 전-세정 물질을 휘발시킴으로써 수행된다. 상기 제2 반응 챔버는, 예를 들어 도전 물질의 퇴적을 포함하는, 상기 전-세정된 기판 표면 상에 표적 물질이 형성될 수 있는 챔버일 수 있다. 상기 도전 물질은, 제한되지 않으나, 반도체 함유 물질(예를 들어, 실리콘 함유 물질), 금속 함유 물질, 또는 그것의 조합들을 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 표적 물질은 상기 전-세정된 기판 표면과 직접 접촉하여 퇴적된 물질이다. 게다가, 상기 전-세정 물질 제거는 상기 기판으로부터 상기 전-세정 물질의 일부 또는 전부 제거를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 산화물 물질이 제거된 상기 기판은 패터닝될 수 있다(예를 들어, 그것의 표면 상의 트렌치들과 같은 리세스들의 패턴을 가진다). 일부 실시예들에서, 상기 기판은 노출된 전자 장치들(예를 들어, 트랜지스터 구조들)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 반응 챔버는 에피택셜 퇴적 챔버일 수 있고, 상기 표적 물질은 단결정 실리콘일 수 있다. 예를 들어, 상기 전-세정 물질은 전-세정된 기판 표면을 제공하기 위해 제2 반응 챔버 안에서의 승화에 의해 상기 기판 표면으로부터 제거될 수 있고, 실리콘의 에피택셜 성장은 그 후 상기 기판 상에 단결정 실리콘 층을 형성하기 위해 제2 반응 챔버 안에서 상기 전-세정된 기판 표면 상에서 수행될 수 있다.
상기 기판 상에 표적 물질이 그 후 형성되는 챔버와 동일한 반응 챔버 안에서의 상기 전-세정 물질의 제거는 그 후의 상기 표적 물질의 퇴적을 위한 고품질 표면을 제공함에 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 전-세정 물질은 상기 표적 물질 퇴적을 위한 상기 반응 챔버로의 상기 기판의 이송 동안에 상기 기판 표면 상에서 발생하는 추가적 산화를 감소 및/또는 방지 또는 실질적으로 방지하는 상기 기판 표면 위의 보호 층을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판 상에 표적 물질이 그 후 형성되는 챔버와 동일한 반응 챔버 안에서의 상기 전-세정 물질의 제거는 결함 수가 감소된 및/또는 전기적 성능이 향상된 표적 물질의 퇴적을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 표적 물질이 그 후 형성되는 반응 챔버와 동일한 반응 챔버 안에서의 상기 전-세정 물질의 제거는 상기 전-세정 공정 이후 진공 환경 외부로의 상기 기판의 수송 및/또는 서로 진공 결합되지 않은 반응 챔버들의 사용(예를 들어, 클러스터 툴(cluster tool) 안의 반응 챔버들과 같이 다양한 게이트 밸브들을 통해 결합되지 않은 반응 챔버들의 사용)을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전-세정 공정은 각각의 사이클이 전-세정 물질의 형성 및 상기 전-세정 물질의 제거를 포함하는 복수의 사이클들을 포함할 수 있다. 하나 보다 많은 사이클을 포함하는 전-세정 공정은 매우 높은 선택비를 보여주는 데에 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 전-세정 공정의 제1 사이클의 선택비 성능에 비하여, 상기 전-세정 공정의 제2 사이클 및/또는 다른 후속 사이클들은 실리콘 질화물과 같은 다른 물질의 상기 기판 표면으로부터의 제거에 비해 상당히 높은 실리콘 산화물의 상기 기판 표면으로부터의 선택적 제거를 보여줄 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판 표면의 전-세정 및 그 후 상기 전-세정된 기판 표면 상에 표적 물질 형성을 위한 예시적인 공정(100)이 도시된다. 블록(102)에서, 그것의 표면 상에 실리콘 산화물 물질을 가지는 기판이 제1 반응 챔버 안에 제공된다. 블록(104)에서, 할로겐을 함유하는 물질과 같은 전-세정 물질이 상기 제1 반응 챔버 안의 상기 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 물질은 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물이 상기 전-세정 공정의 반응 가스에 노출됨으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐 함유 물질은 상기 반응 가스 및 상기 실리콘 산화물 사이의 상호 작용에 의한 하나 또는 그 이상의 결과물을 포함할 수 있다. 블록(106)에서, 상기 기판은 다음에 제2 반응 챔버로 이송될 수 있다. 블록(108)에서, 상기 전-세정 물질은 전-세정된 표면을 가지는 기판을 제공하기 위해 상기 제2 반응 챔버 안에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 할로겐 함유 물질과 같은 상기 전-세정 물질은 제2 반응 챔버 안에서 승화될 수 있다(예를 들어, 상기 기판을 상기 전-세정 물질의 하나 또는 그 이상의 성분들의 승화 온도 또는 그 이상으로 가열하여). 상기 전-세정 물질의 승화는 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제거를 용이하게 할 수 있다. 블록(110)에서, 표적 물질은 그 후 상기 제2 반응 챔버 안의 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 표적 물질은 에피택셜 실리콘 층과 같은 에피택셜 층일 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 표면은 실리콘 질화물 물질(예를 들어, 전자 장치들을 위한 스페이서 부분들을 포함하는 상기 기판 표면 상의 다양한 상기 전자 장치들의 형성을 위해 사용되는 실리콘 질화물 물질) 및 상기 전-세정 공정에 의해 제거될 실리콘 산화물 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 표면 상의 실리콘 산화물 물질은 상기 기판 표면 상의 실리콘 질화물 물질에 대해 대략 7:1 보다 큰 선택비로 선택적으로 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 실리콘 산화물의 제거를 위한 전-세정 공정의 실리콘 질화물에 대한 상기 선택비는 대략 6:1 내지 대략 150:1 일 수 있다. 예를 들어, 상기 선택비는 대략 8:1 내지 대략 15:1 또는 대략 8:1 내지 대략 12:1을 포함하는 대략 6:1 내지 대략 60:1, 또는 대략 7:1 내지 대략 15:1일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판은 예를 들면 상기 기판 표면이 상기 전-세정 공정의 반응 가스에 노출되는 동안을 포함하는 상기 전-세정 물질의 형성 동안에 원하는 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판은 상기 전-세정 물질의 형성 동안 상기 반응 가스의 응축 온도(condensation temperature) 이상의 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 일부 실시예들에서 대략 15 ℃보다 높은, 또는 대략 20 ℃보다 높은 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판은 대략 15 ℃ 내지 대략 30 ℃, 대략 25 ℃ 내지 대략 30 ℃를 포함하는 대략 15 ℃ 내지 대략 50 ℃의 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 기판 표면 상의 실리콘 질화물 물질에 대한 실리콘 산화물 제거를 위한 높은 선택비를 용이하게 할 수 있는, 대략 22 ℃ 내지 대략 28 ℃의 온도로 유지될 수 있다.
상기 전-세정 공정의 상기 반응 가스의 조성물은 하나 또는 그 이상의 캐리어 가스들을 포함할 수 있다. 적절한 캐리어 가스는 임의의 수의 비활성 가스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 캐리어 가스는 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 가스는 또한 할로겐 함유 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐 함유 가스는 불소 함유 가스일 수 있다. 적절한 불소 함유 가스들은 삼플루오르화질소 (NF3), 플루오르화수소 (HF), 및/또는 이원자 불소(F2)를 포함할 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 가스는 수소 함유 가스를 포함할 수 있다. 적절한 수소 함유 가스는 예를 들면 암모니아 (NH3)를 포함할 수 있다.
여기서 설명한 것과 같이, 상기 전-세정 물질은 상기 반응 가스 및 기판 표면 실리콘 산화물의 반응으로 형성된 하나 또는 그 이상의 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 불소 함유 화합물들 및 암모니아를 포함하는 반응 가스는 실리콘 산화물과 화학적으로 반응하여, 질소, 수소 및 실리콘을 포함하는 전-세정 물질 및 수증기를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 암모니아 및 삼플루오르화질소, 플루오르화수소, 및/또는 불소는 헥사플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6)을 포함하는 전-세정 물질을 제공하기 위해 실리콘 산화물과 반응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 예를 들면 플루오르화암모늄 (NH4F) 및/또는 플루오르화수소암모늄 (NH4HF2)을 포함할 수 있다.
임의의 특정 이론 또는 동작 모드에 의해 한정되지 않고, 플루오르화암모늄 (NH4F)은 상기 반응 가스 (예를 들어, NF3, HF, 및/또는 F2)의 할로겐 함유 구성 성분으로부터 나온 불소(F) 원자가 암모니아 (NH3)와 반응함으로써, 플루오르화암모늄 (NH4F)을 형성하기 위해 암모니아 (NH3)와 결합할 수 있는 플루오르화수소 (HF)를 형성하는 경우 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플루오르화암모늄은 4플루오르화규소 (SiF4) 및 수증기 (H2O)를 형성하기 위해 실리콘 산화물과 분해 및 반응하여 실리콘 산화물을 제거할 수 있고, 4플루오르화규소 (SiF4)는 상기 기판 표면 상에 막층을 형성하는 헥사플루오로규산암모늄 ((NH4)2SiF6)을 형성하기 위해 플루오르화암모늄 (NH4F)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 암모늄 (NH4 +)이 상기 실리콘 산화물의 산소(O)에 끌어당겨질 수 있는 동안, 플루오르화암모늄의 상기 전기음성(electronegative)의 불소(F)는 실리콘 산화물의 상대적으로 더 전기양성(electropositive)인 실리콘(Si)에 끌어당겨질 수 있다. 일부 실시예들에서, 헥사플루오로규산암모늄 ((NH4)2SiF6)을 포함하는 전-세정 물질은 상기 기판을 가열하여 분해 및/또는 휘발되어, 예를 들면 4플루오르화규소 (SiF4), 암모니아 (NH3) 및/또는 플루오르화수소 (HF)를 형성하기 위해 분해될 수 있다.
상기 전-세정 물질은 다양한 기법들을 이용하여 제거(예를 들면, 분해 및/또는 휘발)될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 상기 전-세정 물질의 성분들의 승화 온도, 그에 근접한 온도, 또는 그 이상의 온도로 상기 기판을 가열하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 상기 전-세정 물질의 승화를 용이하게 할 수 있는 환경에서, 대략 80 ℃ 내지 대략 100 ℃를 포함하는 대략 80 ℃ 내지 대략 500 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 상기 헥사플루오로규산암모늄 ((NH4)2SiF6)의 승화를 유발하는 대략 100 ℃의 온도로 가열될 수 있다.
상기 전-세정 물질의 제거를 야기하기 위해 상기 전-세정 물질에 에너지를 제공하기 위한 다른 접근들 또한 고려된다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질은 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 가스 종들에 노출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 상기 종들은 예를 들면 상기 기판 표면으로부터 제거될 수 있는 휘발성 종들을 형성하기 위해 상기 전-세정 물질의 하나 또는 그 이상의 성분들과 작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 가스 종들은 비활성 가스 종들(예를 들면, Ar, N2, He 등)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 전-세정 물질은 상기 전-세정 물질의 제거를 용이하게 하기 위해 가열된 가스(예를 들면, 가열된 비활성 가스)에 노출될 수 있다. 상기 가스는 상기 전-세정 물질을 가열하기에 충분한 온도로 상기 전-세정 물질의 적어도 일부가 기상(vapor phase)에 진입하도록 하는 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 온도는 대략 80 ℃, 대략 100 ℃, 대략 120 ℃, 또는 대략 150 ℃ 보다 높을 수 있다.
일부 실시예들에서, 전-세정 물질은 상기 전-세정 물질의 제거를 용이하게 하기 위해 자외선(UV) 및/또는 적외선(IR) 방사에 노출될 수 있다. 예를 들어, 상기 자외선 및/또는 적외선 방사는 상기 전-세정 물질의 적어도 일부가 기상에 진입하도록 하는 에너지를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 원격 플라즈마 소스, 가열된 반응 가스, 및/또는 자외선 방사에 의해 활성화된 가스 종들에 상기 전-세정 물질을 노출시키는 것은 상기 반응 챔버의 수분 함량을 감소시킬 수 있다. 유리하게도, 상기 승화가 수증기 (H2O)를 생성하기 때문에, 상기 감소된 수분 함량은 전-세정 물질의 상기 승화를 촉진할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 전-세정 물질의 제거는 제1 반응 챔버(예를 들면, 상기 전-세정 물질이 형성되는 반응 챔버)로부터 제2 다른 반응 챔버(예를 들면, 상기 기판 상에의 표적 물질 형성과 같은 후속 공정이 수행되는 반응 챔버)로 상기 기판을 이송하는 동안에 수행될 수 있다. 예를 들어, 전-세정 물질은 상기 제1 반응 챔버로부터 상기 제2 반응 챔버로 이송되는 동안 자외선 방사 및/또는 적외선 방사에 노출될 수 있다.
상기 전-세정 공정 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들은 플라즈마 소스에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 활성화된 반응 종들을 생성하기 위해(예를 들면, 대전된 이온들(charged ions), 및/또는 중성 원자들 및/또는 라디칼들(radicals)을 생성) 상기 하나 또는 그 이상의 구성 성분들을 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 플로우시키는 것과 같이 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들은 원격 플라즈마 소스(예를 들어, 원격 플라즈마 유닛(remote plasma unit), 또는 RPU)에 의해 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 가스의 상기 구성 성분들의 적어도 하나는 플라즈마 소스에 의해 활성화되지 않는다.
일부 실시예들에서, 기판 표면 전-세정 공정은 (예를 들면, 아르곤 함유, 할로겐 함유, 및/또는 수소 함유하는 대전된 이온들, 원자들, 및/또는 라디칼들을 포함하는 반응 종들을 제공하기 위해) 캐리어 가스(예를 들면, 아르곤), 할로겐 함유 가스, 및/또는 수소 함유 가스를 포함할 수 있으며, 이들 중 적어도 하나는 플라즈마 활성화된다. 예를 들어, 아르곤(Ar)을 포함하는 반응 가스는 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 아르곤 가스를 플로우시키는 것과 같이 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 불소 함유 가스는 반응 챔버 안으로 유입되기 이전에 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하여 플로우됨으로써 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 수소 함유 가스(예를 들면, 암모니아)는 상기 수소 함유 가스가 원격 플라즈마 유닛을 통과하여 플로우됨으로써 활성화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 캐리어 가스, 할로겐 함유 가스, 및 수소 함유 가스는 플라즈마 활성화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 활성화되지 않은 반응 가스는 상기 기판 표면이 상기 반응 챔버 안의 그것에 노출되기 전에 원격 플라즈마 소스를 통과하여 플로우되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스가 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화되지 않는 반면 상기 캐리어 가스는 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 불소 함유 가스 및 수소 함유 가스는 상기 가스들이 플라즈마 소스를 통과하여 플로우되지 않은 채 상기 반응 챔버 안으로 유입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 상기 캐리어 가스, 상기 할로겐 함유 가스, 및 상기 수소 함유 가스를 포함하는 상기 반응 가스들의 모든 구성 성분들은 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 활성화되지 않은 반응 가스는 상기 반응 챔버 안으로 유입되기 이전에 플라즈마 소스에 의해 활성화된 하나 또는 그 이상의 반응 가스들과 결합할 수 있다. 예를 들어, 활성화되지 않는 반응 가스는 상기 반응 챔버 안으로 유입되기 이전에 상기 원격 플라즈마 소스의 하류 쪽으로 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 반응 가스들과 결합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 반응 가스의 구성 성분들은 그 후 상기 반응 챔버 안으로 유입될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 첫째로 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 활성화된 구성 성분들에 노출되고, 그 후 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 활성화되지 않은 성분들에 노출될 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 가스의 활성화된 구성 성분들 및/또는 활성화되지 않는 구성 성분들은 상기 반응 챔버 안으로 순차적으로 유입될 수 있다(예를 들어, 상기 반응 가스의 제1 활성화된 구성 성분에 뒤따르는 상기 반응 가스의 제2 활성화된 구성 성분).
일부 실시예들에서, 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 캐리어 가스(예를 들면 아르곤)는 상기 활성화된 캐리어 가스와 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 활성화되지 않은 수소 함유 가스가 반응 챔버 안으로 유입되기 전에 상기 원격 플라즈마 소스의 하류 위치에서 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스(예를 들면, 플루오르화수소, 이원자 불소, 및/또는 삼플루오르화질소) 및 활성화되지 않은 수소 함유 가스(예를 들면 암모니아)와 결합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 가스(예를 들면 아르곤) 및 할로겐 함유 가스(예를 들면, 플루오르화수소, 이원자 불소, 및/또는 삼플루오르화질소)는 원격 플라즈마 소스에 의해 결합 및 활성화되고, 그 다음 상기 활성화된 캐리어 가스, 활성화된 할로겐 함유 가스 및 활성화되지 않은 수소 함유 가스가 반응 챔버 안으로 유입되기 전에 상기 원격 플라즈마 소스의 하류 위치에서 활성화되지 않은 수소 함유 가스(예를 들면 암모니아)와 결합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 가스(예를 들면 아르곤), 할로겐 함유 가스(예를 들면, 플루오르화수소, 이원자 불소, 및/또는 삼플루오르화질소) 및 수소 함유 가스(예를 들면 암모니아)는 모두 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된다. 예를 들어, 상기 캐리어 가스, 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스는 상기 가스들이 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하여 플로우되기 이전에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전-세정 물질의 형성은 첫째로 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 캐리어 가스(예를 들면 아르곤) 및 할로겐 함유 가스(예를 들면, 플루오르화수소, 이원자 불소, 및/또는 삼플루오르화질소)의 조합에 의한 반응 챔버 안으로의 유입과, 그에 뒤따르는 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스(예를 들면 플루오르화수소) 및 수소 함유 가스(예를 들면 암모니아)의 조합에 의한 유입을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전-세정 물질의 형성은 첫째로 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 할로겐 함유 가스 및 캐리어 가스의 조합에 의한 반응 챔버 안으로의 유입과, 그 다음의 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 그에 뒤따르는 활성화되지 않은 수소 함유 가스의 순차적인 플로우를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 공정들은 상기 반응 챔버로부터의 가스 제거(예를 들면, 과잉 반응 가스 및/또는 가스 반응 부산물들을 포함할 수 있는 기존 반응 챔버 분위기의 제거)에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 가스 제거 공정들은 상기 반응 챔버 안으로의 상기 반응 가스의 구성 성분들의 플로우들 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 챔버는 비워지거나(evacuated) 및/또는 퍼지(purged)될 수 있다. 예를 들어 질소 (N2), 헬륨 (He), 및/또는 아르곤 (Ar)을 포함하는 다양한 비활성 가스들이 상기 퍼지 공정에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 활성화되지 않은 비활성 가스(예를 들어, 활성화되지 않은 N2, He, 및/또는 Ar)는 상기 퍼지 공정에 사용될 수 있다.
전-세정 공정에서의 순차적인 가스 플로우는, 예를 들면 첫째로 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 할로겐 함유 가스(예를 들면, 플루오르화수소, 이원자 불소, 및/또는 삼플루오르화질소) 및 캐리어 가스(예를 들면 아르곤)의 조합에 의한 상기 반응 챔버 안으로의 유입과, 그에 뒤따르는 가스 제거 공정과, 그 다음에 뒤따르는 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스(예를 들면 플루오르화수소) 및 수소 함유 가스(예를 들면 암모니아)의 조합에 의한 상기 반응 챔버 안으로의 플로우를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 제거 공정은 상기 반응 챔버 안으로의 반응 가스의 플로우 시작 이전 및/또는 반응 가스의 플로우 중지 이후 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 퍼지 공정들은 상기 반응 챔버 안으로의 반응 가스의 플로우 시작 이전 및/또는 상기 반응 챔버 안으로의 반응 가스의 플로우 중지 이후 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들(예를 들면, 활성화되지 않은 아르곤을 포함하는, 아르곤)은 반응 가스의 플로우 시작 이전에 상기 반응 챔버 안으로 플로우될 수 있고, 일부 실시예들에서, 반응 챔버 내부로의 반응 가스의 플로우 중지 이후에 상기 반응 챔버 안으로 플로우될 수 있다. 가스 플로우의 시퀀스의 예는, 예를 들어 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들을 상기 반응 챔버 안으로의 플로잉을 포함하는 제1 반응 챔버 퍼지 공정의 수행과, 그 다음의 상기 반응 챔버 안으로의 상기 반응 가스의 구성 성분들의 유입을 포함할 수 있다. 상기 반응 가스의 구성 성분들의 플로우가 중지된 후, 제2 퍼지 공정이 수행될 수 있으며, 상기 제2 퍼지 공정은 상기 반응 가스의 과잉 구성 성분들 및/또는 가스 반응 부산물들을 상기 반응 챔버에서 퍼지하기 위한 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들을 상기 반응 챔버 안으로 플로잉하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 퍼지 공정의 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들은 상기 반응 챔버 안으로 유입되기 전에 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하여 플로우될 수 있다. 상기 퍼지 공정의 상기 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들은 상기 원격 플라즈마 유닛 안에서 플라즈마 활성화되지 않을 수 있다(예를 들어, 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하는 상기 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들의 플로우는 상기 플라즈마가 상기 원격 플라즈마 유닛 안에서 점화되지 않는 동안 발생할 수 있다). 예를 들어, 상기 하나 또는 그 이상의 비활성 가스들은 상기 원격 플라즈마 유닛을 퍼지하기 위해 및/또는 그 후 상기 원격 플라즈마 유닛 안의 상기 플라즈마를 점화하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마가 점화되지 않은 동안 비활성 가스가 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하여 원하는 지속 시간으로 플로우된 이후에, 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하는 상기 비활성 가스의 플로우는 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하는 비활성 가스 플로잉과 함께 상기 원격 플라즈마 유닛 안의 플라즈마가 점화될 수 있도록 계속될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들은 상기 반응 챔버 안으로 유입될 때 원하는 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 상기 캐리어 가스, 상기 할로겐 함유 가스, 및 상기 수소 함유 가스는 상기 전-세정 물질을 형성하기 위한 상기 반응 챔버 안으로의 유입 이전에 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 수소 함유 가스는 가열된다. 예를 들어, 상기 수소 함유 가스는 대략 80 ℃ 내지 대략 115 ℃, 대략 70 ℃ 내지 대략 110 ℃, 대략 70 ℃ 내지 대략 105 ℃, 및 대략 70 ℃ 내지 대략 100 ℃를 포함하는 대략 30 ℃ 내지 대략 120 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 전-가열(pre-heating)은 향상된 전-세정 공정 성능, 예를 들어 상기 전-세정 물질의 형성을 용이하게 하는 데에 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 표면 전-세정 공정은 전-가열된 암모니아 가스를 포함할 수 있고, 상기 암모니아 가스는 대략 80 ℃ 내지 대략 115 ℃의 온도로 가열된다. 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들 또한 전-가열될 수 있다.
상기 전-세정 공정 안의 다양한 반응 가스들의 비율은 실리콘 질화물에 대한 상기 실리콘 산화물의 제거에서의 선택비에 영향을 줄 수 있음이 밝혀졌다. 일부 실시예들에서, 전-세정 공정을 위한 반응 가스는 대략 3:1 내지 대략 10:1의 할로겐 함유 가스 및 수소 함유 가스의 몰비를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 몰비는 대략 5:1 내지 대략 10:1을 포함하는 대략 4:1 내지 대략 10:1일 수 있다. 예를 들어, 상기 전-세정 공정의 상기 반응 가스는 대략 4.5:1의 암모니아 및 삼플루오르화질소, 플루오르화수소 및/또는 불소 가스 몰비를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 암모니아 및 트랜스퍼 튜브 안에서 전-가열된 활성화되지 않은 삼플루오르화질소의 몰비는 대략 3:1 일 수 있다. 유리하게, 이러한 비율은 실리콘 질화물에 대해 실리콘 산화물을 제거하기 위한 높은 레벨의 선택비를 제공한다.
도 2는 기판 표면의 전-세정을 위한 공정(200)의 일 예를 나타낸다. 블록(202)에서, 표면 상에 실리콘 산화물 물질을 가지는 기판은 제1 반응 챔버에 제공될 수 있다. 블록(204)에서, 예를 들어 캐리어 가스 및 할로겐 함유 가스를 상기 가스들이 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하기 이전에 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 플로잉하여, 캐리어 가스 및 할로겐 함유 가스는 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입될 수 있다. 상기 할로겐 함유 가스(예를 들면, 삼플루오르화질소와 같은 불소 함유 가스) 및 아르곤을 포함하는 캐리어 가스는 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하기 이전에 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화될 수 있다. 블록(206)에서, 수소 함유 가스는 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입될 수 있다. 상기 수소 함유 가스는 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화되거나 활성화되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 수소 함유 가스는 상기 수소 함유 가스를 상기 반응 챔버 안으로 배달하기 위한 배달 채널(예를 들면 트랜스퍼 튜브)의 적어도 일부를 전-가열하는 것과 같이 전-가열된다(예를 들어, 상기 반응 챔버에 근접한 상기 배달 채널의 일부 가열). 예를 들어, 상기 기판 전-세정 공정을 위한 상기 반응 가스는 원격 플라즈마에 의해 활성화된 할로겐 함유 가스 및 캐리어 가스, 및 전-가열된 수소 포함 가스를 포함할 수 있다. 블록(208)에서, 할로겐을 포함하는 전-세정 물질은 상기 기판 표면 실리콘 산화물 물질의 상기 반응 가스 노출 때문에 제1 반응 챔버 안에 형성될 수 있다. 블록(210)에서, 상기 기판은 제2 반응 챔버로 이송될 수 있다. 블록(212)에서, 할로겐을 포함하는 상기 전-세정 물질은 상기 기판 표면 실리콘 산화물의 제거를 용이하게 하고 전-세정된 기판 표면을 제공하는 제2 반응 챔버 안에서 승화될 수 있다. 블록(214)에서, 표적 물질은 예를 들어 에피택셜 성장 공정을 이용한 도전 물질의 형성에 의해 제2 반응 챔버 안에서 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다.
전-세정 공정의 일 예시적 시퀀스는 제1 반응 챔버 안으로 크리닝될 표면을 가지는 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기판은 제1 반응 챔버 안에서 대략 15 ℃ 내지 대략 30 ℃의 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 대략 17 ℃ 에서 대략 29 ℃의 온도로 유지될 수 있다. 제1 퍼지 공정은 상기 제1 반응 챔버 안으로의 반응 가스 플로우 시작 전에 수행될 수 있다. 예를 들어, 활성화되지 않은 아르곤 가스는 상기 기판이 제1 반응 챔버 내에 제공된 이후, 및 반응 가스의 플로우 시작 전에 상기 제1 반응 챔버 안으로 플로우될 수 있다. 상기 제1 반응 챔버 안으로 상기 활성화되지 않은 아르곤 가스가 유입되기 전에 상기 활성화되지 않은 아르곤 가스는 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 플로우될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성화되지 않은 아르곤 가스는 상기 원격 플라즈마 유닛 안에 플라즈마가 점화되지 않은 동안 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 플로우될 수 있다. 일단 상기 제1 반응 챔버의 원하는 퍼지가 완료되면, 활성화되지 않은 수소 함유 가스(예를 들면 활성화되지 않은 암모니아 (NH3))가 상기 제1 반응 챔버로 유입될 수 있다. 상기 활성화되지 않은 수소 함유 가스는 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입되기 이전에 전-가열되지 않을 수 있다(예를 들어, 제1 반응 챔버 안으로 유입된 활성화되지 않은 NH3는 전-가열되지 않을 수 있다). 그 후, 상기 원격 플라즈마 유닛 안의 플라즈마는 그 유닛을 통과하여 상기 제1 반응 챔버 안으로 플로잉되는 상기 아르곤 가스와 함께 점화될 수 있다. 삼플루오르화질소(NF3)와 같은 할로겐 함유 가스는 그 후 상기 할로겐 함유 가스를 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하여 상기 반응 챔버 안으로 플로잉하여 상기 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화될 수 있다. 기판 표면 전-세정 물질의 원하는 형성 후에, 반응 가스의 상기 플로우는 중단될 수 있고 상기 원격 플라즈마 유닛 안의 상기 플라즈마는 턴 오프될 수 있다. 제2 퍼지 공정은 상기 반응 가스의 플로우가 중단된 후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 활성화되지 않은 아르곤 가스는 상기 제2 퍼지 공정에서 상기 반응 챔버 안으로 플로우될 수 있다. 상기 활성화되지 않은 아르곤 가스는 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입되기 전에 상기 제2 퍼지 공정 동안 상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 플로우될 수 있다. 그 위에 형성된 상기 기판 표면 전-세정 물질을 가지는 상기 기판은 제1 반응 챔버로부터 제거될 수 있고 상기 기판 표면 전-세정 물질이 제거되는 다른 제2 챔버로 이송될 수 있다. 여기서 설명한 것처럼 상기 기판 표면 전-세정 물질의 제거는 대략 80 ℃보다 높은 온도로 상기 기판 표면 전-세정 물질을 가열하여 수행되는 상기 기판 표면 전-세정 물질의 승화를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 표적 물질은 에피택셜 물질층의 형성을 포함하여 상기 제2 반응 챔버 안의 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이와 같은 시퀀스를 가지는 전-세정 공정은 대략 14:1의 선택비를 포함하는 높은 선택비(예를 들어, 실리콘 질화물 물질과 같은 상기 기판 표면 상의 다른 물질에 대한 기판 표면 실리콘 산화물의 제거 선택비)를 획득하는 것을 용이하게 하는 데에 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이와 같은 시퀀스를 가지는 전-세정 공정은 여기서 설명한 것과 같이 향상된 선택비를 획득하는 것을 용이하게 하는 데에 유리할 수 있다.
도 3은 기판 표면 전-세정 공정(300)의 다른 예를 나타낸다. 블록(302)에서, 표면 상에 실리콘 산화물 물질을 가지는 기판이 제공된다. 블록(304)에서, 상기 기판 표면 산화물 물질을 제거하기 위한 기판 표면 전-세정 공정이 수행될 수 있고, 상기 전-세정 공정은 복수의 반복된 사이클들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 공정의 각각의 사이클은 전-세정 물질의 형성 및 제거를 포함할 수 있다(예를 들어, 상기 기판 표면 실리콘 산화물 물질의 제거를 위한 할로겐 함유 물질을 형성 및 제거). 예를 들어, 전-세정 공정의 제1 사이클은 실리콘 산화물을 가지는 기판 표면 상에의 제1 할로겐 함유 물질 형성 및 상기 기판 표면 실리콘 산화물 물질의 적어도 일부를 제거하기 위한 상기 기판 표면으로부터의 상기 제1 할로겐 함유 물질 승화를 포함한다. 일부 실시예들에서, 전-세정된 기판 표면을 제공하기 위한 공정은 할로겐 함유 물질의 형성 및 상기 기판 표면으로부터의 제거를 위한 두 개의 사이클들의 수행을 포함할 수 있다. 블록(306)에서, 표적 물질은 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다.
상기 전-세정 공정(300)의 하나 또는 그 이상의 복수의 사이클들은 여기에서 설명된 하나 또는 그 이상의 공정들을 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 반응 가스(예를 들면, 상기 반응 가스의 다양한 구성 성분들의 농도, 상기 반응 가스의 다양한 구성 성분들의 활성화 및/또는 전-가열), 및/또는 사이클의 하나 또는 그 이상의 공정 파라미터들(예를 들어, 전-세정 물질의 형성 및/또는 승화 동안의 기판 온도)은 여기에서 설명된 바와 같이 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 가스 및/또는 사이클의 하나 또는 그 이상의 공정 파라미터들은 상기 전-세정 공정에서의 다른 사이클들의 그것과 같거나 다를 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 표면 전-세정 공정의 하나 또는 그 이상의 사이클들, 또는 복수의 사이클의 일부인 단일 사이클의 일부는 제1 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 사이클들, 또는 복수의 사이클의 일부인 단일 사이클의 일부는 하나 또는 그 이상의 다른 반응 챔버들 안에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판은, 상기 전-세정 공정의 마지막 사이클에서 전-세정 물질의 마지막 제거를 상기 제1 반응 챔버가 아닌 다른 반응 챔버 안에서 수행하기 위해 제1 반응 챔버 안에서 상기 전-세정 공정의 단일 사이클의 일부를 수행한 후 또는 제1 반응 챔버 안에서 상기 전-세정 공정의 하나 또는 그 이상의 사이클들을 수행한 후, 상기 제1 반응 챔버로부터 제2 반응 챔버로 이송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전-세정 공정의 모든 사이클들은 동일한 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전-세정된 기판 표면 상에의 표적 물질(예를 들어, 단결정 실리콘을 포함하는 에피택셜 층) 형성은 마지막 전-세정 물질 제거가 수행된 챔버와 동일한 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 전-세정 사이클은 제1 전-세정 물질의 형성 및 제거와, 제2 전-세정 물질의 형성 및 제거를 포함하는 두 개의 사이클들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 전-세정 물질 및/또는 상기 제2 전-세정 물질의 형성 및 제거는 동일한 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 전-세정 물질의 제거는 상기 제1 전-세정 물질의 형성 및/또는 제거, 및/또는 상기 제2 전-세정 물질의 형성이 수행된 상기 반응 챔버와 다른 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 전-세정 물질의 형성 및 제거, 및 제2 전-세정 물질의 형성은 상기 제2 전-세정 물질의 제거가 수행된 상기 챔버와 다른 반응 챔버 안에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 전-세정 물질의 제거는 제2 반응 챔버 안에서 수행되고, 표적 물질은 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다(예를 들어, 에피택셜 퇴적 공정에 의해 퇴적된 실리콘 물질).
도 4는 전-세정 공정이 복수의 사이클들을 포함하는 기판 표면 전-세정 공정(400)의 일 예를 나타낸다. 블록(402)에서, 표면 상에 실리콘 산화물을 가지는 기판이 제1 반응 챔버 안에 제공될 수 있다. 블록(404)에서, 제1 할로겐 함유 물질이 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 블록(406)에서, 제1 할로겐 함유 물질은 상기 기판 표면으로부터 상기 실리콘 산화물의 적어도 제1 부분의 제거를 용이하게 하기 위해, 예를 들면, 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 제1 할로겐 함유 물질의 승화를 통해 상기 기판 표면으로부터 제거될 수 있다. 블록(408)에서, 제2 할로겐 함유 물질은 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 블록(410)에서, 상기 기판은 제2 반응 챔버로 전송될 수 있다. 블록(412)에서, 제2 할로겐 함유 물질은 상기 기판 표면으로부터 상기 실리콘 산화물의 적어도 제1 부분의 제거를 용이하게 하고 전-세정된 표면을 가지는 기판을 제공하기 위해, 예를 들면, 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 제2 할로겐 함유 물질의 승화를 통해 상기 기판 표면으로부터 제거될 수 있다. 블록(414)에서, 표적 물질은 상기 제2 반응 챔버 내에서 상기 전-세정된 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 단결정 실리콘 물질은 에피택셜 퇴적 공정을 이용하여 상기 전-세정된 기판 표면 위로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다결정 물질이 형성될 수 있다(예를 들면 폴리실리콘). 일부 실시예들에서, 블록(406) 및 블록(408)은 블록(408)이 수행되기 전에 1회 또는 그 이상의 횟수로 반복될 수 있다.
전-세정 공정의 제1 사이클의 선택비(예를 들면 실리콘 질화물 물질과 같은 상기 기판 표면 상의 다른 물질에 대한 기판 표면 실리콘 산화물 제거의 선택비)는 전-세정 공정의 후속 사이클의 선택비와 상당히 다를 수 있음이 밝혀졌다. 일부 실시예들에서, 상기 전-세정 공정의 상기 후속 사이클은 상기 전-세정 공정의 상기 제1 사이클에 비해 상당히 높은 선택비를 보여주는 데에 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전-세정 공정의 제2 사이클은 대략 30:1 내지 대략 150:1, 대략 60:1 내지 대략 150:1, 또는 대략 60:1 내지 대략 100:1의 선택비로 상기 기판 표면 상의 실리콘 질화물에 대한 상기 기판 표면 실리콘 산화물 물질의 선택적 제거를 보여줄 수 있다. 많은 수의 사이클들을 가지는 전-세정 공정은 더더욱 높은 선택비 성능을 용이하게 할 수 있다.
도 5는 앞서 설명한 기판 표면 전-세정 공정의 적어도 일부를 수행하기 위해 사용될 수 있는 장치(500)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 장치(500)는 상기 기판 표면으로부터 실리콘 산화물 물질의 제거를 용이하게 하기 위한 전-세정 물질의 형성 및/또는 제거를 포함하는 전-세정 물질의 형성 및/또는 제거를 위해 구성될 수 있다. 상기 장치(500)는 예를 들어 트랜스퍼 튜브(506)를 통해 원격 플라즈마 유닛(504)과 유체 커뮤니케이션(fluid communication)을 하는 반응 챔버(502)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브(506)는 상기 반응 챔버(502) 안으로 반응 가스(예를 들어, 암모니아 가스, 불소 함유 가스, 및/또는 캐리어 가스를 포함하는 반응 가스)를 배달하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜스퍼 튜브(506)는 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 원위부(distal portion)에 위치하는 반응 챔버 가스 입구(508)를 통해 상기 반응 챔버(502) 안으로 반응 가스를 유입시킬 수 있다.일부 실시예들에서, 상기 원격 플라즈마 유닛(504)은 상기 반응 가스의 구성 성분들이 상기 플라즈마 유닛(504)에 의해 활성화될 수 있도록 상기 원격 플라즈마 유닛(504)을 통하여 상기 반응 가스의 구성 성분들이 플로우되는 것을 허용하도록 구성된 가스 입구(510)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브(506)는 상기 원격 플라즈마 유닛(504)에 의해 활성화되지 않은 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들의 상기 반응 챔버(502) 안으로의 유입을 허락하도록 구성된 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512)는 상기 반응 챔버 가스 입구(508)에 인접하여 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512)는 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 다른 위치에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 적어도 일부는 원하는 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512) 및 상기 반응 챔버 가스 입구(508) 사이 영역에 인접 및/또는 이를 둘러싸는 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 일부를 포함하는 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 일부는 가열될 수 있다(예를 들어 대략 80 ℃ 내지 대략 115 ℃의 온도로). 예를 들어, 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512) 및 상기 반응 챔버 가스 입구(508) 사이의 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 적어도 일부는 원하는 온도로 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 전체 길이 또는 실질적인 전체 길이는 원하는 온도에서 유지될 수 있다(예를 들어, 대략 30 ℃ 내지 대략 120 ℃의 온도로 가열된다). 상기 트랜스퍼 튜브(506)가 가열되는 온도는 다양한 요인들에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 트랜스퍼 튜브(506)의 적어도 일부는 히터 재킷(heater jacket)(예를 들어 상기 트랜스퍼 튜브(506) 외부 표면의 적어도 일부를 히터 재킷으로 커버링) 및/또는 물질 코팅(상기 트랜스퍼 튜브(506) 외부 표면의 적어도 일부를 열분해 알루미나(pyrolytic alumina)를 포함하는 알루미나를 갖는 물질 코팅과 같은 물질 코팅으로 코팅)을 이용하여 원하는 온도에서 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스퍼 튜브(506)의 온도는 상기 트랜스퍼 튜브(506)를 따른 하나 또는 그 이상의 위치들에 배치된 하나 또는 그 이상의 열전대(thermocouples)를 이용하여 모니터링할 수 있다. 트랜스퍼 튜브(506)의 가열된 일 부분에 따른 온도는 균일할 수 있고 아닐 수도 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스퍼 튜브(506)의 가열된 일 부분에 따른 온도는 단일 또는 실질적으로 단일한 원하는 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스퍼 튜브(506)의 가열된 일 부분의 온도는 트랜스퍼 튜브(506)의 가열된 다른 부분의 온도와 상당히 다를 수 있다.
일부 실시예들에서, 반응 챔버(502)는 기판(516, 예를 들면 웨이퍼)을 수용하기 위한 서셉터(514,susceptor)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반응 챔버(502)는 상기 반응 챔버(502)의 반응 가스 입구의 하류에 위치하는 샤워헤드(518, 예를 들면 가스 분배 플레이트)를 포함할 수 있다. 상기 샤워헤드(518)는 상기 반응 챔버(502) 안에 위치하는 상기 기판(516) 위로 가스 종들의 분배의 균일성을 향상시키기 용이하도록 구성될 수 있다. 상기 기판(516)은 상기 기판(516)이 (예를 들어, 상기 서셉터(514)에 의해 수용되는 상기 기판(516)의 위치에 대하여) 하나 또는 그 이상의 높아진 위치들을 갖도록 상기 서셉터(514) 위로 올려지거나 및/또는 다시 내려질 수 있다. 예를 들어, 상기 샤워헤드(518)는 상기 기판(516)과 상기 샤워헤드(518) 사이의 원하는 이격 거리를 제공하기 위해 상기 기판(516)이 서셉터(514)로부터 올려질 수 있도록 상기 서셉터(514) 상에서 맞은편에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서, 캐리어 가스 및 불소 함유 가스 소스들(미도시) 각각으로부터의 캐리어 가스(예를 들면 아르곤), 및 불소 함유 가스(예를 들면 삼플루오르화질소)는 상기 원격 플라즈마 유닛 가스 입구(510)를 통해 상기 원격 플라즈마 유닛(504)에 의해 활성화되기 위한 상기 원격 플라즈마 유닛(504) 안으로 유입될 수 있다. 상기 원격 플라즈마 유닛(504)에 의해 활성화된 상기 캐리어 가스 및 불소 함유 가스는 상기 트랜스퍼 튜브(506)를 통하여 상기 원격 플라즈마 유닛(504) 및 상기 반응 챔버(502)를 통과하도록 플로우될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들면 암모니아 소스(미도시)로부터의 암모니아와 같은 수소 함유 가스를 포함하는, 상기 원격 플라즈마 유닛(504)에 의해 활성화되지 않은 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들은 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512)를 통해 상기 트랜스퍼 튜브(506)를 따르는 위치의 상기 원격 플라즈마 유닛(504)의 하류 쪽으로 유입될 수 있다. 활성화되지 않은 암모니아와 같은 상기 반응 가스의 상기 활성화되지 않은 하나 또는 그 이상의 구성 성분들이 원하는 온도에서 상기 반응 챔버(502) 안으로 배달되도록 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512)에 인접한 상기 트랜스퍼 튜브의 부분들 및/또는 상기 트랜스퍼 튜브 가스 입구(512) 자체는 가열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 예를 들면 상기 반응 챔버 가스 입구(508)를 통해 배달되기 전과 같이 상기 반응 챔버 안으로 배달되기 전의 예를 들어 상기 활성화된 반응 종들 및 상기 활성화되지 않은 반응 종들을 결합하여 상기 기판 표면은 상기 활성화된 반응 종들 및 상기 활성화되지 않은 반응 종들에 동시에 또는 실질적으로 동시에 노출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판 표면은 상기 활성화된 반응 종들 및/또는 상기 활성화되지 않은 반응 종들에 순차적으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 표면은 우선 상기 반응 가스의 하나 또는 그 이상의 구성 성분들의 활성화된 반응 종들(예를 들면 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화된)에 노출되고, 그에 뒤따라서 상기 반응 가스의 상기 하나 또는 그 이상의 구성 성분들의 다른 하나의 제2 활성화된 또는 활성화되지 않은 반응 종들(예를 들면 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은)에 노출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판 표면은 활성화되지 않은 반응 종들에 먼저 노출되고 그에 뒤따라서 활성화된 반응 종들에 노출될 수 있다. 상기 노출 시퀀스는 원하는 전-세정 공정 성능을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 기판 표면은 우선 원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화된 불소 함유 가스 및 캐리어 가스에 노출되고, 그에 뒤따라 활성화되지 않은 수소 함유 가스(예를 들어, 암모니아) 및 불소 함유 가스의 조합에 노출될 수도 있고, 또는 우선 활성화되지 않은 수소 함유 가스에 노출된 후 활성화되지 않은 불소 함유 가스에 노출될 수 있다.
반응 종들은 상기 샤워헤드(518)를 통한 상기 반응 종들의 플로잉을 통해서 상기 서셉터(514) 상에 유지되는 상기 기판(516) 위에 분배될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(516)은 상기 전-세정 공정의 적어도 일부 동안에 상기 서셉터(514)로부터 원하는 위치로 올려질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(516)은 전-세정 물질 형성 공정의 적어도 일부 및/또는 전-세정 물질 제거 공정의 적어도 일부 동안에 높아진 포지션에 있을 수 있다(예를 들면, 상기 전-세정 물질의 승화를 위한 공정 동안).
상기 반응 챔버(502)는 반응 챔버(502)에 의해 처리되는 기판이 대기(ambient air)에 노출되지 않고 또는 실질적으로 노출되지 않고 제2 반응 챔버로 이송될 수 있도록 멀티 챔버 처리 시스템의 일부일 수도 있고, 아닐 수도 있다. 예를 들어, 상기 공정 챔버(502)는 클러스터 툴 시스템(cluster tool system)의 일부분일 수 있다.
본 발명은 특정 구현예들 및 실시예들의 맥락에서 제공되었지만, 본 발명은 구체적으로 설명된 실시예들을 넘어서 다른 대안적인 실시예들 및/또는 실시예들의 사용들 및 명백한 변형들 및 이의 등가물들에 확장될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 게다가, 발명의 실시예들의 여러가지 변형들이 도시되고 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 내에 있는 다른 변형들은 본 발명에 기초하여 당업자에게 명백할 것이다. 또한 상기 실시예들의 특정한 특징들 및 관점들의 다양한 조합들 또는 서브 조합들은 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있으며 여전히 포함될 수 있음이 고려된다. 본 발명의 실시예들의 다양한 모드들을 형성하기 위해 상기 개시된 실시예들의 다양한 특징들 및 관점들은 서로 결합되거나, 또는 대체될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 특정 실시예들에 의해 제한되지 않는 것이 의도된다.
여기서 제공되는 제목은 단지 편의를 위한 것이며 여기서 개시된 장치들 및 방법들의 범위 또는 의미에 영향을 미치지 않는다.
502: 반응 챔버
504: 원격 플라즈마 유닛
506: 트랜스퍼 튜브
508: 반응 챔버 가스 입구
510: 원격 플라즈마 유닛 가스 입구
512: 트랜스퍼 튜브 가스 입구
514: 서셉터
516: 기판
518: 샤워헤드
504: 원격 플라즈마 유닛
506: 트랜스퍼 튜브
508: 반응 챔버 가스 입구
510: 원격 플라즈마 유닛 가스 입구
512: 트랜스퍼 튜브 가스 입구
514: 서셉터
516: 기판
518: 샤워헤드
Claims (61)
- 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물(silicon oxide) 물질을 제거하는 단계; 및
그 후 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계;
를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계;
상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 상기 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계; 및
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화(sublimating)시키는 단계;를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는, 원격 플라즈마 유닛에 의해 생성된 플라즈마에 상기 할로겐 함유 물질을 노출시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 80 ℃ 또는 그 이상의 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는,
원격 플라즈마 유닛에 의해 활성화된 캐리어 가스; 및
할로겐 함유 가스,
를 상기 제1 반응 챔버로 유입시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 캐리어 가스는 비활성 가스를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 비활성 가스는 아르곤을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스를 플로우(flow)시켜 상기 할로겐 함유 가스를 활성화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는, 그 후 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스 및 상기 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하는 단계 이전에, 상기 활성화된 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는, 그 후 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스에 뒤따라 플라즈마 유닛에 의해 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입하는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계 이전에, 상기 활성화된 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계, 및
상기 활성화되지 않은 수소 함유 가스를 유입시키는 단계 이전에, 상기 활성화되지 않은 할로겐 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 가스는 불소 함유 가스를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 불소 함유 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride)를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 불소 함유 가스는 플루오르화수소(hydrogen fluoride) 및 이원자 불소(diatomic fluorine) 중 적어도 하나를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시켜 상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스 중 적어도 하나를 활성화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 수소 함유 가스는 암모니아를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 수소 함유 가스를 상기 제1 반응 챔버 안으로 유입시키는 단계는,
원격 플라즈마 유닛 및 상기 제1 반응 챔버 사이의 트랜스퍼 튜브(transfer tube)를 통과하도록 상기 수소 함유 가스를 플로우시키는 단계; 및
상기 트랜스퍼 튜브의 적어도 일부 부분을 30 ℃ 내지 120 ℃의 온도로 가열하는 단계;
를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 수소 함유 가스 및 상기 할로겐 함유 가스를 3:1 내지 10:1의 몰비(molar ratio)로 상기 제1 반응 챔버에 유입시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질은 헥사플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6)을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 할로겐 함유 물질을 가열된 가스에 노출시키는 단계를 포함하고,
상기 가열된 가스는 150 ℃보다 높은 온도로 가열되는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 동안 상기 기판을 21 ℃ 내지 28 ℃의 온도로 유지시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 반응 챔버는 에피택셜(epitaxial) 퇴적 챔버를 포함하고 상기 도전 물질을 퇴적시키는 단계는 실리콘의 에피택셜 퇴적을 수행하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계; 및
그 후 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계;를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계;
상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 상기 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계; 및
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 80 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함하고,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 6:1 내지 60:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계; 및
그 후 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계;
상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 상기 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계; 및
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 7:1 내지 60:1의 선택비(selectivity)로 상기 실리콘 산화물 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계;
그 후 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계;를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계;
상기 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 상기 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계; 및
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 할로겐 함유 물질을 자외선 방사(ultra-violet radiation)에 노출시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계;
상기 실리콘 산화물 물질의 제1 부분을 제거하기 위하여 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 제1 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계;
상기 실리콘 산화물 물질의 제2 부분을 제거하기 위하여 상기 제1 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계; 및
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질의 상기 제1 부분을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 7:1 내지 20:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질의 상기 제1 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제26 항에 있어서,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 가지는 상기 기판을 제2 반응 챔버 안으로 이송시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제27 항에 있어서,
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제27 항에 있어서,
상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제29 항에 있어서,
상기 도전 물질을 퇴적시키는 단계는 실리콘의 에피택셜 퇴적을 수행하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제26 항에 있어서,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 10:1 내지 100:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질의 상기 제2 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제31 항에 있어서,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 40:1 내지 100:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질의 상기 제2 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제26 항에 있어서,
상기 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 및 상기 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 중 적어도 하나는 캐리어 가스를 상기 제1 반응 챔버로 유입시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제33 항에 있어서,
원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 캐리어 가스를 플로우(flow)시켜 상기 캐리어 가스를 활성화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제34 항에 있어서,
상기 제1 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 및 상기 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 상기 제1 반응 챔버 안으로 할로겐 함유 가스 및 수소 함유 가스를 유입시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제35 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 유닛을 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시켜 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 활성화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제36 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride), 플루오르화수소(hydrogen fluoride), 및 이원자 불소(diatomic fluorine) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 수소 함유 가스는 암모니아를 포함하고,
상기 캐리어 가스는 아르곤을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제37 항에 있어서,
상기 제1 할로겐 함유 물질 및 상기 제2 할로겐 함유 물질 중 적어도 하나는 헥사플루오로규산암모늄((NH4)2SiF6)을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제26 항에 있어서,
상기 제1 할로겐 함유 물질 및 상기 제2 할로겐 함유 물질은 동일한 물질을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계; 및
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 100 ℃보다 낮은 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함하고,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 6:1 내지 60:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제40 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 할로겐 함유 가스 및 수소 함유 가스를 플로우시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제41 항에 있어서,
상기 수소 함유 가스는 암모니아를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제41 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride), 플루오르화수소(hydrogen fluoride), 및 플루오르(fluorine) 가스 중 하나 이상을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제41 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 활성화시키는 단계를 더 포함하고,
상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 상기 적어도 하나를 활성화시키는 단계는 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제44 항에 있어서,
상기 수소 함유 가스가 없이 상기 할로겐 함유 가스를 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 플로우시키는 단계; 및
비활성 가스를 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 플로우시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 삭제
- 제40 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 이후에, 상기 기판을 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계를 더 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제47 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계 이후에, 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 도전 물질을 퇴적시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제48 항에 있어서,
상기 도전 물질은 실리콘의 에피택셜층인 집적 회로 제조 방법. - 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
반응 챔버 안에서 상기 기판의 상기 표면 상에 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계; 및
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계는 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 반응물 가스에 상기 기판의 상기 표면을 노출시키는 단계를 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 80 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 상기 기판의 상기 표면을 가열하는 단계를 포함하고,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 7:1 내지 15:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제50 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 반응물 가스에 상기 기판의 상기 표면을 노출시키는 단계는 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 할로겐 함유 가스 및 수소 함유 가스 중 적어도 하나를 플로우시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제51 항에 있어서,
상기 할로겐 함유 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride)를 포함하고, 상기 수소 함유 가스는 암모니아를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제51 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 비활성 가스를 플로우시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제53 항에 있어서,
상기 비활성 가스는 아르곤을 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제53 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 소스에 의해 활성화된 상기 반응물 가스에 상기 기판의 상기 표면을 노출시키는 단계는 상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 상기 수소 함유 가스 없이 상기 할로겐 함유 가스를 플로우시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제51 항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 소스를 통과하도록 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스를 3:1 내지 10:1의 몰비로 플로우시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 삭제
- 제50 항에 있어서,
상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계는
상기 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계 이후에 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계; 및
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제58 항에 있어서,
상기 기판의 상기 표면은 실리콘 질화물을 더 포함하고,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 실리콘 질화물에 대하여 30:1 내지 150:1의 선택비로 상기 실리콘 산화물 물질을 제거하는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제58 항에 있어서,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 퇴적시키는 단계 이후에, 상기 기판을 제2 반응 챔버로 이송시키는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계는 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계를 포함하는 집적 회로 제조 방법. - 제60 항에 있어서,
상기 제2 할로겐 함유 물질을 승화시키는 단계 이후에, 상기 제2 반응 챔버 안에서 상기 기판 상에 실리콘의 에피택셜층을 퇴적시키는 단계를 더 포함하는 집적 회로 제조 방법.
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2016
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