KR102226827B1 - 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스 - Google Patents

서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스 Download PDF

Info

Publication number
KR102226827B1
KR102226827B1 KR1020197031408A KR20197031408A KR102226827B1 KR 102226827 B1 KR102226827 B1 KR 102226827B1 KR 1020197031408 A KR1020197031408 A KR 1020197031408A KR 20197031408 A KR20197031408 A KR 20197031408A KR 102226827 B1 KR102226827 B1 KR 102226827B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
housing
hot electrode
hot
peripheral edge
Prior art date
Application number
KR1020197031408A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190124330A (ko
Inventor
칼롤 베라
아난다 케이. 수브라마니
존 씨. 포스터
필립 에이. 크라우스
파자드 호우쉬만드
한홍 첸
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority to KR1020217006871A priority Critical patent/KR102302006B1/ko
Publication of KR20190124330A publication Critical patent/KR20190124330A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102226827B1 publication Critical patent/KR102226827B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45519—Inert gas curtains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45578—Elongated nozzles, tubes with holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32559—Protection means, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3322—Problems associated with coating
    • H01J2237/3323—Problems associated with coating uniformity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02167—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon carbide not containing oxygen, e.g. SiC, SiC:H or silicon carbonitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

플라즈마 소스 어셈블리들은 바디를 갖는 RF 핫 전극, 및 플라즈마가 형성될 수 있는 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극으로부터 이격된 적어도 하나의 복귀 전극을 포함한다. RF 피드는 RF 핫 전극의 내부 주변 단부로부터 RF 핫 전극의 길이의 약 25% 이하의 거리에서 RF 핫 전극에 연결된다.

Description

서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판들을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 배치 프로세서들(batch processors)과 같은 처리 챔버들과 함께 사용하기 위한 모듈식 플라즈마 소스들에 관한 것이다.
통상적으로, 반도체 디바이스 형성은 복수의 챔버를 포함하는 기판 처리 플랫폼들에서 행해진다. 일부 경우들에서, 다중-챔버 처리 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은 제어된 환경에서 2가지 이상의 프로세스를 기판 상에 순차적으로 수행하는 것이다. 그러나, 다른 경우들에서, 다중 챔버 처리 플랫폼은 기판들 상에서 단일 처리 단계만을 수행할 수 있으며; 추가 챔버들은 플랫폼에 의해 기판들이 처리되는 속도를 최대화하도록 의도된 것이다. 후자의 경우, 기판들 상에서 수행되는 프로세스는 전형적으로 배치 프로세스이며, 여기서 비교적 많은 수의 기판, 예를 들어 25 또는 50개의 기판은 주어진 챔버 내에서 동시에 처리된다. 배치 처리는 원자 층 퇴적(ALD) 프로세스들 및 일부 화학 기상 증착(CVD) 프로세스들과 같이, 경제적으로 실현가능한 방식으로 개별 기판들 상에서 수행되기에는 지나치게 시간 소모적인 프로세스들에 특히 유리하다.
일부 ALD 시스템들, 특히 회전 기판 플래튼들을 갖는 공간적 ALD 시스템들은 모듈식 플라즈마 소스, 즉 시스템에 쉽게 삽입될 수 있는 소스로부터 이익을 얻는다. 플라즈마 소스는 플라즈마가 생성되는 체적, 및 워크피스(workpiece)를 활성 화학 라디칼 종들(active chemical radical species) 및 하전 입자들의 플럭스에 노출시키는 방법으로 구성된다.
열 ALD 및 CVD 프로세스들은 필름 품질 향상을 위한 처리들을 빈번하게 포함한다. 이러한 처리들은 전형적으로 에너지 또는 반응성 종들을 포함한다. 플라즈마 소스들은 그러한 종들의 주된 소스이다. 플라즈마 소스들의 일부 우려는 이온들을 통한 에너지 충격, 및 스퍼터링으로 인한 플라즈마 소스로부터의 재료들의 오염을 포함한다.
회전 서셉터(플래튼이라고도 지칭됨)를 갖는 임의의 시스템 내의 선형 방사상 플라즈마 소스들에 대해, 플라즈마 노출(처리)은 웨이퍼 내부 직경에서 외부 직경에 비해 약 2.7배만큼 더 크다. 따라서, 균일한 플라즈마 노출을 위해, 플라즈마는 내부 직경보다 외부 직경에서 더 강해야 한다. 따라서, 본 기술분야에서는 회전 플래튼 처리 시스템들에서 균일한 플라즈마 노출을 달성하는 플라즈마 소스들이 필요하다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면(front face)을 갖는 하우징을 포함하는 플라즈마 소스 어셈블리들에 관한 것이다. 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 하우징을 통과하고 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해, 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성한다. RF 핫 전극(RF hot electrode)은 하우징 내에 있고, 하우징의 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 하우징의 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디(elongate body)를 갖는다. 복귀 전극(return electrode)은 하우징의 내부 주변 에지와 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극으로부터 이격된다. RF 피드는 RF 핫 전극의 내부 주변 단부로부터 RF 핫 전극 길이의 약 25% 이하인 거리에서 RF 핫 전극에 연결된다.
본 개시내용의 추가 실시예들은 서셉터 어셈블리 및 가스 분배 어셈블리를 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 서셉터 어셈블리는 처리 챔버 내에 있고, 중심축 주위에서 복수의 기판을 지지하고 회전시키기 위한 최상부면을 갖는다. 가스 분배 어셈블리는 가스들의 유동을 서셉터 어셈블리의 최상부면을 향해 지향시키기 위해 서셉터 어셈블리의 최상부면을 대면하는 정면 표면을 갖는다. 가스 분배 어셈블리는 내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면을 갖는 하우징을 포함하는 플라즈마 소스 어셈블리를 포함한다. 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 하우징을 통과하고 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해, 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성한다. RF 핫 전극은 하우징 내에 있다. RF 핫 전극은 제1 표면과 제2 표면, 하우징의 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 하우징의 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디를 갖는다. 제1 복귀 전극은 하우징 내에 있다. 제1 복귀 전극은 하우징의 내부 주변 에지와 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 제1 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제1 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극의 제1 표면으로부터 이격된다. 제2 복귀 전극은 하우징 내에 있다. 제2 복귀 전극은 하우징의 내부 주변 에지와 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 제2 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제2 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극의 제2 표면으로부터 이격된다. RF 피드는 RF 핫 전극의 내부 주변 단부로부터 RF 핫 전극 길이의 약 25% 이하인 거리에서 RF 핫 전극에 연결된다. 플라즈마 소스 어셈블리의 하우징의 정면은 서셉터 어셈블리의 최상부면으로부터 약 1mm 내지 약 5mm 범위 내의 거리에 위치된다. RF 핫 전극의 내부 주변 단부에서 발생된 이온 플럭스는 RF 핫 전극의 외부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스보다 작다.
본 개시내용의 추가 실시예들은 기판을 처리하는 방법들에 관한 것이다. 기판은 가스 분배 어셈블리에 인접하여 서셉터 어셈블리 상에 위치된다. 가스 분배 어셈블리는 내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면을 갖는 하우징을 포함하는 플라즈마 소스 어셈블리를 포함한다. 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 하우징을 통과하고 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해, 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성한다. RF 핫 전극은 하우징 내에 있고, 제1 표면 및 제2 표면, 하우징의 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 하우징의 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디를 갖는다. 제1 복귀 전극은 하우징 내에 있고, 제1 복귀 전극은 하우징의 내부 주변 에지와 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 제1 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제1 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극의 제1 표면으로부터 이격된다. 제2 복귀 전극은 하우징 내에 있고, 하우징의 내부 주변 에지와 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 제2 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제2 갭을 제공하기 위해 RF 핫 전극의 제2 표면으로부터 이격된다. RF 피드는 RF 핫 전극의 내부 주변 단부로부터 RF 핫 전극 길이의 약 25% 이하인 거리에서 RF 핫 전극에 연결된다. 가스는 하우징의 가스 유입부를 통해, RF 핫 전극과 제1 복귀 전극 사이의 제1 갭, 및 RF 핫 전극과 제2 복귀 전극 사이의 제2 갭 내로 유동된다. RF 핫 전극은 제1 갭 및 제2 갭 내에 플라즈마를 형성하기 위해 에너지를 공급받는다. 플라즈마는 RF 핫 전극의 외부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스보다 낮은, RF 핫 전극의 내부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스를 갖는다. 기판은 플라즈마에 노출된다.
본 개시내용의 실시예들의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 실시예들의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등하게 유효한 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 도시하고, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 가스 분배 어셈블리의 정면의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 처리 챔버의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 부분 사시도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 부분 사시도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 부분 측면도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 최하부도를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 사행형 전극들(serpentine electrodes)을 갖는 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 최하부도를 도시한다.
도 12는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 최하부도를 도시한다.
도 13은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리 전극의 부분 측단면 개략도를 도시한다.
도 14는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리 전극들의 부분 측단면 개략도를 도시한다.
도 15는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 부분도를 도시한다.
도 16은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 측면도를 도시한다.
도 17은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 18은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리를 사용한 플라즈마 플럭스의 그래프를 웨이퍼 상의 방사상 위치의 함수로서 도시한다.
본 개시내용의 실시예들은 수율을 최대화하고 처리 효율을 향상시키기 위해 연속적인 기판 퇴적을 위한 기판 처리 시스템을 제공한다. 기판 처리 시스템은 또한 사전 증착(pre-deposition) 및 사후 증착((post-deposition) 플라즈마 처리를 위해 사용될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "기판" 및 "웨이퍼"는 상호교환가능하게 사용되며, 둘 다는 프로세스가 작용하는 표면 또는 표면의 일부를 지칭한다. 또한, 문맥상 명백하게 다르게 나타나지 않는 한, 기판에 대한 언급은 기판의 일부만을 지칭할 수도 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해될 것이다. 추가적으로, 기판 상에 퇴적하는 것에 대한 언급은 베어 기판(bare substrate) 및 그 위에 하나 이상의 필름 또는 피처(feature)가 퇴적되거나 형성된 기판 둘 다를 의미할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "반응성 가스", "프리커서", "반응물질", 및 그와 유사한 것은 기판 표면과 반응하는 종들을 포함하는 가스를 의미하도록 상호교환가능하게 사용된다. 예를 들어, 제1 "반응성 가스"는 기판의 표면 상에 단순히 흡착될 수 있고, 제2 반응성 가스와의 추가 화학 반응에 이용가능할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "감소된 압력"은 약 100 Torr 미만, 또는 약 75 Torr 미만, 또는 약 50 Torr 미만, 또는 약 25 Torr 미만의 압력을 의미한다. 예를 들어, 약 1 Torr 내지 약 25 Torr의 범위 내에 있는 것으로서 정의된 "중간 압력"은 감소된 압력이다.
회전 플래튼 챔버들은 많은 응용들에서 고려되고 있다. 이러한 챔버에서, 하나 이상의 웨이퍼가 회전 홀더("플래튼") 상에 배치된다. 플래튼이 회전함에 따라, 웨이퍼들은 다양한 처리 영역들 사이를 이동한다. 예를 들어, ALD에서, 처리 영역들은 웨이퍼를 프리커서들 및 반응물질들에 노출시킬 것이다. 추가적으로, 플라즈마 노출은 반응물질로서 사용되거나, 필름 성장을 향상시키기 위해 필름 또는 기판 표면을 처리하거나 필름 속성들을 수정하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 회전 플래튼 ALD 챔버를 사용할 때 ALD 필름들의 균일한 퇴적 및 사후 처리(예를 들어, 치밀화)를 제공한다.
회전 플래튼 ALD 챔버들은 전체 웨이퍼가 제1 가스에 노출되고 퍼지된 다음에 제2 가스에 노출되는 전통적인 시간 영역 프로세스들에 의해, 또는 웨이퍼의 일부는 제1 가스에 노출되고 일부는 제2 가스에 노출되며 이러한 가스 스트림들을 통한 웨이퍼의 이동이 층을 퇴적하는 공간적 ALD에 의해 필름들을 퇴적할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "파이 형상" 및 "웨지 형상"은 일반적으로 원형 섹터인 바디를 설명하기 위해 상호교환가능하게 사용된다. 예를 들어, 웨지 형상 세그먼트는 원형 또는 디스크 형상 구조체의 일부일 수 있다. 파이 형상 세그먼트의 내부 에지는 한 지점에 도달할 수 있거나, 평평한 에지로 절단되거나 둥글게 될 수 있다. 기판들의 경로는 가스 포트들에 수직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 인젝터 어셈블리들 각각은 기판에 의해 횡단되는 경로에 실질적으로 수직한 방향으로 연장되는 복수의 세장형 가스 포트를 포함하고, 가스 포트들의 전방 에지는 플래튼과 실질적으로 평행하다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "실질적으로 수직한"은 기판의 일반적인 이동 방향이 가스 포트들의 축에 대략 수직인(예를 들어, 약 45° 내지 90°) 평면을 따른다는 것을 의미한다. 웨지 형상 가스 포트에 대해, 가스 포트의 축은 포트의 길이를 따라 연장되는 포트의 폭의 중간점으로서 정의되는 선으로 고려될 수 있다.
도 1은 인젝터 또는 인젝터 어셈블리라고도 지칭되는 가스 분배 어셈블리(120), 및 서셉터 어셈블리(140)를 포함하는 처리 챔버(100)의 단면을 도시한다. 가스 분배 어셈블리(120)는 처리 챔버 내에서 사용되는 임의의 타입의 가스 전달 디바이스이다. 가스 분배 어셈블리(120)는 서셉터 어셈블리(140)와 대면하는 정면 표면(121)을 포함한다. 정면 표면(121)은 서셉터 어셈블리(140)를 향한 가스들의 유동을 전달하기 위해 임의의 개수의 또는 다양한 개구를 가질 수 있다. 가스 분배 어셈블리(120)는 또한 도시된 실시예들에서 실질적으로 둥근 외부 주변 에지(124)를 포함한다.
사용되는 특정 타입의 가스 분배 어셈블리(120)는 사용되는 특정 프로세스에 따라 달라질 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 서셉터와 가스 분배 어셈블리 사이의 갭이 제어되는 임의의 타입의 처리 시스템과 함께 사용될 수 있다. 다양한 타입들의 가스 분배 어셈블리들(예를 들어, 샤워헤드들)이 사용될 수 있지만, 본 개시내용의 실시예들은 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널을 갖는 공간적 ALD 가스 분배 어셈블리들에 특히 유용할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "실질적으로 평행한"은 가스 채널들의 긴 축이 동일한 일반적인 방향으로 연장되는 것을 의미한다. 가스 채널들의 평행도에는 약간의 불완전함이 존재할 수 있다. 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널은 적어도 하나의 제1 반응성 가스 A 채널, 적어도 하나의 제2 반응성 가스 B 채널, 적어도 하나의 퍼지 가스 P 채널 및/또는 적어도 하나의 진공 V 채널을 포함할 수 있다. 제1 반응성 가스 A 채널(들), 제2 반응성 가스 B 채널(들) 및 퍼지 가스 P 채널(들)로부터 유동하는 가스들은 웨이퍼의 최상부면을 향해 지향된다. 가스 유동의 일부는 퍼지 가스 P 채널(들)을 통해 웨이퍼 표면을 수평으로 가로질러 처리 영역 밖으로 이동한다. 가스 분배 어셈블리의 한 단부로부터 다른 단부로 이동하는 기판은 프로세스 가스들 각각에 차례로 노출되어, 기판 표면 상에 층을 형성할 것이다.
일부 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(120)는 단일 인젝터 유닛으로 이루어진 강성 고정 바디이다. 하나 이상의 실시예에서, 가스 분배 어셈블리(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 개별 섹터[예를 들어, 인젝터 유닛(122)]로 이루어진다. 단일 조각 바디 또는 다중 섹터 바디 중 어느 하나가 설명된 본 개시내용의 다양한 실시예와 함께 사용될 수 있다.
서셉터 어셈블리(140)는 가스 분배 어셈블리(120) 아래에 위치된다. 서셉터 어셈블리(140)는 최상부면(141), 및 최상부면(141) 내의 적어도 하나의 리세스(142)를 포함한다. 서셉터 어셈블리(140)는 또한 최하부면(143) 및 에지(144)를 갖는다. 리세스(142)는 처리되는 기판들(60)의 형상 및 크기에 의존하는 임의의 적합한 형상 및 크기일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 리세스(142)는 웨이퍼의 바닥을 지지하기 위해 평평한 바닥을 갖지만; 리세스의 바닥은 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 리세스는 리세스의 외부 주변 에지 주위에, 웨이퍼의 외부 주변 에지들을 지지하도록 크기가 정해진 단차 영역들을 갖는다. 단차들에 의해 지지되는 웨이퍼의 외부 주변 에지의 양은 예를 들어 웨이퍼의 두께, 및 웨이퍼의 후면 상에 이미 존재하는 피처들의 존재에 따라 달라질 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 서셉터 어셈블리(140)의 최상부면(141)의 리세스(142)는, 리세스(142) 내에 지지된 기판(60)이 서셉터(140)의 최상부면(141)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 최상부면(61)을 갖도록 크기가 정해진다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "실질적으로 동일 평면(substantially coplanar)"은 웨이퍼의 최상부면 및 서셉터 어셈블리의 최상부면이 ±0.2mm 이내의 동일 평면임을 의미한다. 일부 실시예들에서, 최상부면들은 ±0.15mm, ±0.10mm 또는 ±0.05mm 내에 동일 평면에 있다. 일부 실시예들의 리세스(142)는 웨이퍼의 내부 직경(ID)이 서셉터의 중심(회전축)으로부터 약 170mm 내지 약 185mm의 범위 내에 위치하도록 웨이퍼를 지지한다. 일부 실시예들에서, 리세스(142)는 웨이퍼의 외부 직경(OD)이 서셉터의 중심(회전축)으로부터 약 470mm 내지 약 485mm의 범위 내에 위치되도록 웨이퍼를 지지한다.
도 1의 서셉터 어셈블리(140)는 서셉터 어셈블리(140)를 상승, 하강 및 회전시킬 수 있는 지지 포스트(160)를 포함한다. 서셉터 어셈블리는 지지 포스트(160)의 중심 내에 히터, 또는 가스 라인들, 또는 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 지지 포스트(160)는 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이의 갭을 증가시키거나 감소시켜, 서셉터 어셈블리(140)를 적절한 위치로 이동시키는 주요 수단일 수 있다. 서셉터 어셈블리(140)는 또한 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이에 미리 결정된 갭(170)을 생성하기 위해 서셉터 어셈블리(140)에 미세 조절들을 행할 수 있는 미세 튜닝 액추에이터들(162)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(170) 거리는 약 0.1mm 내지 약 5.0mm의 범위, 또는 약 0.1mm 내지 약 3.0mm의 범위, 또는 약 0.1mm 내지 약 2.0mm의 범위, 또는 약 0.2mm 내지 약 1.8mm의 범위, 또는 약 0.3mm 내지 약 1.7mm의 범위, 또는 약 0.4mm 내지 약 1.6mm의 범위, 또는 약 0.5mm 내지 약 1.5mm의 범위, 또는 약 0.6mm 내지 약 1.4mm의 범위, 또는 약 0.7mm 내지 약 1.3mm의 범위, 또는 약 0.8mm 내지 약 1.2mm의 범위, 또는 약 0.9mm 내지 약 1.1mm, 또는 약 1mm일 수 있다.
도면들에 도시된 처리 챔버(100)는 서셉터 어셈블리(140)가 복수의 기판(60)을 유지할 수 있는 캐러셀 타입 챔버이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리(120)는 복수의 개별 인젝터 유닛(122)을 포함할 수 있고, 각각의 인젝터 유닛(122)은 웨이퍼가 인젝터 유닛 아래로 이동할 때 웨이퍼 상에 필름을 퇴적할 수 있다. 2개의 파이 형상 인젝터 유닛(122)은 서셉터 어셈블리(140)의 위에서 대략적으로 대향하는 면들 상에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 개수의 인젝터 유닛(122)은 단지 예시적인 목적으로 도시되어 있다. 더 많거나 적은 인젝터 유닛(122)이 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 서셉터 어셈블리(140)의 형상을 추종하는 형상을 형성하기에 충분한 수의 파이 형상 인젝터 유닛(122)이 존재한다. 일부 실시예들에서, 개별 파이 형상 인젝터 유닛들(122) 각각은 다른 인젝터 유닛들(122) 중 어느 것에도 영향을 주지 않고서, 독립적으로 이동, 제거 및/또는 교체될 수 있다. 예를 들어, 하나의 세그먼트는 로봇이 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이의 영역에 접근하여 기판들(60)을 로딩/언로딩하는 것을 허용하도록 상승될 수 있다.
웨이퍼들이 동일한 프로세스 흐름을 경험하도록 복수의 웨이퍼를 동시에 처리하기 위해, 복수의 가스 인젝터를 갖는 처리 챔버들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(100)는 4개의 가스 인젝터 어셈블리 및 4 개의 기판(60)을 갖는다. 처리의 시작에서, 기판들(60)은 인젝터 어셈블리들(30) 사이에 위치될 수 있다. 서셉터 어셈블리(140)를 45°만큼 회전시키면(17), 가스 분배 어셈블리들(120) 사이에 있는 각각의 기판(60)은 가스 분배 어셈블리들(120) 아래에서 점선 원에 의해 도시된 바와 같이, 필름 퇴적을 위해 가스 분배 어셈블리(120)로 이동되게 될 것이다. 추가의 45° 회전은 기판들(60)을 인젝터 어셈블리들(30)로부터 멀어지게 이동시킬 것이다. 공간적 ALD 인젝터들에서, 인젝터 어셈블리에 대한 웨이퍼의 이동 동안 필름이 웨이퍼 상에 퇴적된다. 일부 실시예들에서, 서셉터 어셈블리(140)는 기판들(60)이 가스 분배 어셈블리들(120) 아래에서 정지하는 것을 방지하는 증분들로 회전된다. 기판들(60) 및 가스 분배 어셈블리들(120)의 개수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리들과 동일한 수의 웨이퍼가 처리된다. 하나 이상의 실시예에서, 처리되는 웨이퍼들의 개수는 가스 분배 어셈블리들의 개수의 분수 또는 정수 배이다. 예를 들어, 4개의 가스 분배 어셈블리가 존재하는 경우, 처리 중인 4x개의 웨이퍼가 존재하고, 여기서 x는 1 이상의 정수 값이다.
도 3에 도시된 처리 챔버(100)는 단지 하나의 가능한 구성을 나타낼 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 여기서, 처리 챔버(100)는 복수의 가스 분배 어셈블리(120)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 처리 챔버(100) 주위에 균일하게 이격된 4개의 가스 분배 어셈블리[인젝터 어셈블리(30)라고도 함]가 존재한다. 도시된 처리 챔버(100)는 팔각형이지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 이것이 하나의 가능한 형상이고 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 도시된 가스 분배 어셈블리들(120)은 사다리꼴이지만, 단일 원형 컴포넌트이거나 도 2에 도시된 것과 같은 복수의 파이 형상 세그먼트로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예는 로드 록 챔버(180), 또는 버퍼 스테이션과 같은 보조 챔버를 포함한다. 이 챔버(180)는 처리 챔버(100)의 측면에 연결되어, 예를 들어 기판들[기판들(60)로도 지칭됨]이 처리 챔버(100)로부터 로딩/언로딩될 수 있게 한다. 웨이퍼 로봇은 기판을 서셉터 상으로 이동시키기 위해 챔버(180) 내에 위치될 수 있다.
캐러셀[예를 들어, 서셉터 어셈블리(140)]의 회전은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 연속 처리에서, 웨이퍼들은 끊임없이 회전하고, 그에 의해 그것들은 인젝터들 각각에 차례로 노출된다. 불연속 처리에서, 웨이퍼들은 인젝터 영역으로 이동되어 정지된 다음, 인젝터들 사이의 영역(84)으로 이동되어 정지될 수 있다. 예를 들어, 캐러셀은 웨이퍼들이 인젝터 간 영역으로부터 인젝터를 가로질러 이동하고(또는 인젝터에 인접하여 정지함) 다음의 인젝터-간 영역으로 이동하도록 회전할 수 있으며, 거기에서 캐러셀이 다시 일시정지될 수 있다. 인젝터들 사이의 일시정지는 각각의 층 퇴적 사이의 추가 처리 단계들(예를 들어, 플라즈마에의 노출)을 위한 시간을 제공할 수 있다.
도 4는 인젝터 유닛(122)으로 지칭될 수 있는 가스 분배 어셈블리(220)의 섹터 또는 부분을 도시한다. 인젝터 유닛들(122)은 개별적으로, 또는 다른 인젝터 유닛들과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 인젝터 유닛들(122) 중 4개가 조합되어 단일 가스 분배 어셈블리(220)를 형성한다. (4개의 인젝터 유닛을 분리하는 라인들은 명확성을 위해 도시되지 않았다.) 도 4의 인젝터 유닛(122)은 퍼지 가스 포트들(155) 및 진공 포트들(145)에 더하여 제1 반응성 가스 포트(125) 및 제2 반응성 가스 포트(135) 둘 다를 갖지만, 인젝터 유닛(122)은 이러한 컴포넌트들 모두를 필요로 하지는 않는다.
도 4 및 도 5 둘 다를 참조하면, 하나 이상의 실시예에 따른 가스 분배 어셈블리(220)는 복수의 섹터[또는 인젝터 유닛(122)]를 포함할 수 있고, 각각의 섹터는 동일하거나 상이할 수 있다. 가스 분배 어셈블리(220)는 처리 챔버 내에 위치되며, 가스 분배 어셈블리(220)의 정면 표면(121)에 복수의 세장형 가스 포트(125, 135, 155) 및 진공 포트들(145)을 포함한다. 복수의 세장형 가스 포트(125, 135), 진공 포트들(145)[가스 포트들(125, 135)을 둘러쌈], 및 퍼지 가스 포트들(155)은 내부 주변 에지(123)에 인접한 영역으로부터 가스 분배 어셈블리(220)의 외부 주변 에지(124)에 인접한 영역을 향해 연장된다. 도시된 복수의 가스 포트는 제1 반응성 가스 포트(125), 제2 반응성 가스 포트(135), 제1 반응성 가스 포트들 및 제2 반응성 가스 포트들 각각을 둘러싸는 진공 포트(145), 및 퍼지 가스 포트(155)를 포함한다.
그러나, 도 4 또는 도 5에 도시된 실시예들을 참조하면, 포트들이 적어도 거의 내부 주변 영역으로부터 적어도 거의 외부 주변 영역으로 연장된다고 언급될 때, 포트들은 단지 내부 영역으로부터 외부 영역까지의 방사상 이상으로 연장될 수 있다. 진공 포트(145)가 반응성 가스 포트(125) 및 반응성 가스 포트(135)를 둘러쌀 때, 포트들은 접선 방향으로 연장될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서, 웨지 형상의 반응성 가스 포트들(125, 135)은 내부 주변 영역 및 외부 주변 영역에 인접한 것을 포함하여 모든 에지들 상에서 진공 포트(145)에 의해 둘러싸인다.
도 4를 참조하면, 기판이 경로(127)를 따라 이동할 때, 기판 표면의 각각의 부분은 다양한 반응성 가스들에 노출된다. 경로(127)를 따르기 위해, 기판은 퍼지 가스 포트(155), 진공 포트(145), 제1 반응성 가스 포트(125), 진공 포트(145), 퍼지 가스 포트(155), 진공 포트(145), 제2 반응성 가스 포트(135) 및 진공 포트(145)에 노출되거나 그것들을 "볼" 것이다. 따라서, 도 4에 도시된 경로(127)의 끝에서, 기판은 제1 반응성 가스 포트(125) 및 제2 반응성 가스 포트(135)로부터의 가스 스트림들에 노출되어 층을 형성한다. 도시된 인젝터 유닛(122)은 1/4 원을 이루지만 더 크거나 작을 수 있다. 도 5에 도시된 가스 분배 어셈블리(220)는 직렬로 연결된 도 4의 4개의 인젝터 유닛(122)의 조합으로 고려될 수 있다.
도 4의 인젝터 유닛(122)은 반응성 가스들을 분리하는 가스 커튼(150)을 도시한다. 용어 "가스 커튼"은 반응성 가스들을 혼합으로부터 분리하는 가스 유동들 또는 진공의 임의의 조합을 설명하기 위해 사용된다. 도 4에 도시된 가스 커튼(150)은 제1 반응성 가스 포트(125) 옆의 진공 포트(145)의 부분, 중간의 퍼지 가스 포트(155), 및 제2 반응 가스 포트(135) 옆의 진공 포트(145)의 부분을 포함한다. 가스 유동과 진공의 이러한 조합은 제1 반응성 가스 및 제2 반응성 가스의 기상 반응들(gas phase reactions)을 방지 또는 최소화하기 위해 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스 분배 어셈블리(220)로부터의 가스 유동들과 진공의 조합은 복수의 처리 영역(250)으로의 분리를 형성한다. 처리 영역들은 영역들(250) 사이에 가스 커튼(150)을 두고서 개별 반응성 가스 포트들(125, 135) 주위에 대략 정의된다. 도 5에 도시된 실시예는 8개의 개별 가스 커튼(150)을 사이에 두고서 8개의 개별 처리 영역(250)을 구성한다. 처리 챔버는 적어도 2개의 처리 영역을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12개의 처리 영역이 존재한다.
처리 동안, 임의의 주어진 시간에 기판이 하나보다 많은 처리 영역(250)에 노출될 수 있다. 그러나, 상이한 처리 영역들에 노출된 부분들은 둘을 분리하는 가스 커튼을 가질 것이다. 예를 들어, 기판의 리딩 에지가 제2 반응성 가스 포트(135)를 포함하는 처리 영역에 진입하면, 기판의 중간 부분은 가스 커튼(150) 아래에 있을 것이고, 기판의 트레일링 에지는 제1 반응성 가스 포트(125)를 포함하는 처리 영역 내에 있을 것이다.
예를 들어, 로드 록 챔버일 수 있는 팩토리 인터페이스(280)가 처리 챔버(100)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 기준 프레임을 제공하기 위해, 가스 분배 어셈블리(220) 위에 기판(60)이 중첩된 것으로 도시되어 있다. 기판(60)은 종종 가스 분배 어셈블리(120)(가스 분배 플레이트라고도 지칭됨)의 정면 표면(121) 근처에 유지되도록 서셉터 어셈블리 상에 놓일 수 있다. 기판(60)은 팩토리 인터페이스(280)를 통해 처리 챔버(100) 내로 기판 지지체 또는 서셉터 어셈블리 상에 로딩된다(도 3 참조). 기판은 제1 반응성 가스 포트(125)에 인접하여 그리고 2 개의 가스 커튼(150a, 150b) 사이에 위치되기 때문에, 기판(60)은 처리 영역 내에 위치되는 것으로 도시될 수 있다. 경로(127)를 따라 기판(60)을 회전시키는 것은 기판을 처리 챔버(100) 주위에서 반시계 방향으로 이동시킬 것이다. 따라서, 기판(60)은 사이의 모든 처리 영역들을 포함하여 8개의 처리 영역(250h)을 통해 제1 처리 영역(250a)에 노출될 것이다. 처리 챔버 주위의 각각의 사이클에 대해, 도시된 가스 분배 어셈블리를 사용하면, 기판(60)은 제1 반응성 가스 및 제2 반응성 가스의 4개의 ALD 사이클에 노출될 것이다.
배치 프로세서 내에서의 종래의 ALD 시퀀스는 도 5의 것과 마찬가지로 펌프/퍼지 섹션을 사이에 두고서 공간적으로 분리된 인젝터들로부터 화학 물질 A 및 B 유동을 각각 유지한다. 종래의 ALD 시퀀스는 퇴적된 필름의 불균일성을 초래할 수 있는 시작 및 종료 패턴을 갖는다. 본 발명자들은 놀랍게도 공간적 ALD 배치 처리 챔버에서 수행된 시간 기반 ALD 프로세스가 더 높은 균일성을 갖는 필름을 제공한다는 것을 발견했다. 가스 A에 노출되는, 반응성 가스가 없는, 가스 B에 노출되는, 반응성 가스가 없는 기본 프로세스는 인젝터들 아래의 기판을 스윕하여, 필름 내의 시작 및 종료 패턴 형태를 갖는 것을 피하도록 각각 화학 물질 A 및 B로 표면을 포화시키는 것이다. 본 발명자들은 놀랍게도, 시작 및 종료 패턴이 웨이퍼 내 균일성 성능에 상당한 영향을 미치는, 목표 필름 두께가 얇은 경우에서(예를 들어, 20 ALD 사이클 미만인 경우에서), 시간 기반 접근법이 특히 유리하다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 SiCN, SiCO 및 SiCON 필름들을 생성하기 위한 반응 프로세스가 시간 영역 프로세스로는 달성될 수 없다는 것을 발견하였다. 처리 챔버를 퍼지하기 위해 사용된 시간의 양은 기판 표면으로부터 재료가 벗겨지게 한다. 설명된 공간적 ALD 프로세스에서는 벗겨짐이 발생하지 않는데, 왜냐하면 가스 커튼 아래에서의 시간이 짧기 때문이다.
따라서, 본 개시내용의 실시예들은 복수의 처리 영역(250a-250h)을 갖는 처리 챔버(100)를 포함하는 처리 방법들에 관한 것이고, 각각의 처리 영역은 가스 커튼(150)에 의해 인접 영역으로부터 분리된다. 예를 들어, 처리 챔버는 도 5에 도시된다. 처리 챔버 내의 가스 커튼들 및 처리 영역들의 개수는 가스 유동들의 배열에 의존하는 임의의 적절한 개수일 수 있다. 도 5에 도시된 실시예는 8개의 가스 커튼(150) 및 8개의 처리 영역(250a-250h)을 갖는다. 가스 커튼들의 개수는 일반적으로 처리 영역들의 개수 이상이다. 예를 들어, 영역(250a)이 반응성 가스 유동을 갖지 않고 단지 로딩 영역으로서만 기능하는 경우, 처리 챔버는 7개의 처리 영역 및 8개의 가스 커튼을 가질 것이다.
복수의 기판(60)은 기판 지지체, 예를 들어 도 1 및 2에 도시된 서셉터 어셈블리(140) 상에 위치된다. 복수의 기판(60)은 처리를 위해 처리 영역 주위에서 회전된다. 일반적으로, 가스 커튼들(150)은 반응성 가스가 챔버 내로 유입되지 않는 기간들을 포함하여 처리 전반에서 관여된다(가스 유동 및 진공 켜짐).
제1 반응성 가스 A는 처리 영역들(250) 중 하나 이상으로 유동하는 한편, 불활성 가스는 제1 반응성 가스 A가 그 안으로 유동되지 않는 임의의 처리 영역(250) 내로 유동된다. 예를 들어, 제1 반응성 가스가 처리 영역(250h)을 통해 처리 영역(250b) 내로 유동되고 있는 경우, 불활성 가스가 처리 영역(250a) 내로 유동될 것이다. 불활성 가스는 제1 반응성 가스 포트(125) 또는 제2 반응성 가스 포트(135)를 통해 유동될 수 있다.
처리 영역들 내의 불활성 가스 유동은 일정하거나 변할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 반응성 가스는 불활성 가스와 함께 유동된다. 불활성 가스는 캐리어 및 희석제로서 작용할 것이다. 캐리어 가스에 대한 반응성 가스의 양이 적기 때문에, 공동-유동(co-flowing)은 인접한 영역들 사이의 압력 차이들을 감소시킴으로써 처리 영역들 사이의 가스 압력들을 밸런싱하는 것을 더 쉽게 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 인젝터 모듈들에 관한 것이다. 인젝터 모듈들이 공간적 ALD 처리 챔버에 대해 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 모듈들이 공간적 ALD 챔버들에 제한되지 않으며, 가스 유동 균일성을 증가시키는 것이 유용한 임의의 인젝터 상황에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 유리하게는 모듈식 플라즈마 소스 어셈블리들, 즉 처리 시스템에 쉽게 삽입되거나 그로부터 쉽게 제거될 수 있는 소스를 제공한다. 이러한 소스는 그것의 하드웨어 전부 또는 대부분을 원자 층 퇴적 프로세스와 동일한 압력 레벨, 일반적으로 1-50 Torr에서 작동시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 웨이퍼 표면에 걸쳐 개선된 이온 플럭스를 갖는 플라즈마 소스들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 소스들은 웨이퍼 표면에 실질적으로 수직하게 정렬된 3개의 플레이트 사이의 용량성 소스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 외부 플레이트들은 접지되고, 내부 플레이트에 전력이 공급된다. 가스 종들이 플레이트들 사이에서 웨이퍼 표면을 향해 유동하는 동안, 플레이트들 사이에 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마는 소스에 실질적으로 국한되며, 전력 공급 플레이트로부터 웨이퍼 표면에 도달하는 스퍼터링된 재료를 최소화한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 유리하게는 핫 전극으로부터 스퍼터링된 재료에 의한 기판의 오염을 최소화하거나 제거하는 플라즈마 소스를 제공한다. 일부 실시예들은 또한 유리하게도 실질적으로 기판 표면을 변화시키지 않는 연성 플라즈마를 제공한다. 하나 이상의 실시예는 전기적 복귀 경로가 기판을 통과하게 하지 않고 플라즈마를 생성할 수 있는 장치를 제공한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 가스 분배 어셈블리에 추가되거나 가스 분배 어셈블리로부터 제거될 수 있는 모듈식 원격 플라즈마 소스들을 제공한다. 원격 플라즈마 소스는 기판 또는 기판 지지체를 전극으로 사용하지 않고서 플라즈마를 생성한다.
RF 핫 전극(전력 공급 전극)과 접지 플레이트(복귀 전극으로 지칭됨) 사이의 갭이 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭은 약 4mm 내지 약 15mm의 범위 내에 있고, 조절가능할 수 있다. RF 핫 전극의 폭은 달라질 수 있다. 예를 들어, 플레이트들은 이온들을 가속하기 위해 테이퍼링될 수 있다. 사용 시에, RF 핫 전극과 복귀 전극 사이의 갭에 유동하는 가스 종들은 이온화된다. 다음으로, 이온화된 종들은 기판 표면과 접촉할 수 있다. 다양한 실시예들에 의해 형성된 플라즈마는 기판 표면을 실질적으로 변화시키지 않는 연성 플라즈마이다.
도 6 내지 도 17을 참조하면, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 모듈식 용량 결합 플라즈마 소스들(300)에 관한 것이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, "모듈식"이라는 용어는 플라즈마 소스(300)가 처리 챔버에 부착되거나 그로부터 제거될 수 있음을 의미한다. 모듈식 소스는 일반적으로 한 사람에 의해 이동, 제거 또는 부착될 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 단면도를 도시한다. 도 6에 도시된 플라즈마 소스 어셈블리(300)는 가스 유입부(315) 및 정면(312)을 갖는 하우징(310)을 포함한다. 가스 유입부(315)는 가스의 유동이 유동 경로(318)를 따라 하우징(310)을 통해 이동하여 정면(312)의 개구(313)를 나가는 것을 허용한다. 설명의 목적을 위해, 도시된 실시예는 중심을 벗어난 가스 유입부(315)를 갖는 것으로 도시되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 가스 유입부(315)가 하우징(310) 내에서 중심이 맞춰질 수 있음을 이해할 것이다. 추가적으로, 일부 실시예들은 유동 경로(318)를 통해 가스 유동의 균일성을 증가시키기 위해 플레넘(316)을 포함한다. 일부 실시예들의 플레넘(316)은 가스가 플라즈마 캐비티[갭(340, 340b)]에 균일하게 도달하는 것을 허용하도록 복수의 관통 홀 및/또는 플레넘을 갖는 유전체로 적어도 부분적으로 채워진다. 관통 홀들 및/또는 플레넘들은 플라즈마 브레이크다운을 방지하기에 충분히 작은 치수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 관통 홀들은 약 1mm, 0.95mm, 0.9mm, 0.85mm, 0.8mm, 0.75mm, 0.7mm, 0.65mm 또는 0.6mm 이하의 직경들을 갖는다.
플라즈마 소스 어셈블리(300)는 RF 핫 전극(320) 및 적어도 하나의 복귀 전극(330)을 포함한다. 복귀 전극(330)은 RF 핫 전극(320)과 함께 완전한 회로를 형성하는 임의의 전도성 재료이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 복귀 전극(330)이 전자들의 유동을 위한 통로를 제공할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 방식으로 사용된 용어 "복귀"는 전극이 플라즈마 성분들의 전기적 경로의 일부임을 의미하며, 전류 또는 전자들의 유동을 위한 방향을 암시하지 않는다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, RF 핫 전극(320)은 제1 표면(322), 및 제1 표면(322)에 대향하는 제2 표면(324)을 갖는다. 도 6은 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 단면을 보여주는 한편, 도 7 및 도 8은 전극들의 부분 사시도를 도시한다. 이와 관련하여 사용될 때, 제1 표면(322) 및 제2 표면(324)은 RF 핫 전극(320)의 두께 T의 대향 면들 상에 있다. RF 핫 전극(320)은 일반적으로 높이 H, 두께 T, 및 길이 L을 갖는 직사각형 프리즘으로서 성형된다. RF 핫 전극(320)은 유동 경로(318)에 실질적으로 평행하게 배향된 제1 표면(322)을 갖는다. 이와 관련하여 사용될 때, 용어 "실질적으로 평행한"은 표면이 평행(0°로서 정의됨)의 ±10° 내에 있음을 의미한다.
복귀 전극(330)은 RF 핫 전극(320)과 유사하게 성형된다. 복귀 전극은 유동 경로(318)에 실질적으로 평행하게 배향된 제1 표면(332)을 갖는다. 복귀 전극(330)의 제1 표면(332)은 RF 핫 전극(320)의 제1 표면(322)으로부터 이격되어 갭(340)을 형성한다.
복귀 전극(330, 330b)은 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 구리를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 복귀 전극(330, 330b)은 임의의 적합한 전기적 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복귀 전극(330, 330b)은 접지 전극이다. 접지 전극은 전기 접지와 전기적으로 접촉하는 임의의 전도성 재료이다.
일부 실시예들에서, 복귀 전극(330, 330b)은 RF 핫 전극(320)과는 다른 전력 공급 전극이다. 이러한 방식으로 사용될 때, "RF 핫 전극과 다른"은 전기적 속성들 또는 전위가 RF 핫 전극과 다르다는 것을 의미한다. 예를 들어, 웨이퍼와의 상호작용을 최소화하기 위해, 발생되는 플라즈마의 구동 전력은 위상 시프터를 사용하여 단일 소스로부터 푸시-풀 방식으로 튜닝될 수 있다. 이러한 종류의 실시예들에서, RF 핫 전극(320)은 예를 들어 복귀 전극(330)과 180°의 위상 차를 가질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 소스 어셈블리의 일부 실시예들은 제2 복귀 전극(330b)을 더 포함한다. 제2 복귀 전극(330b)은 유동 경로(318)에 실질적으로 평행하게 배향된 제1 표면(332b)을 갖는다. 제2 복귀 전극(330b)의 제1 표면(332b)은 RF 핫 전극(320)의 제2 표면(324)으로부터 이격되어 갭(340b)을 형성한다. 갭(340) 및 갭(340b)은 동일하거나 상이한 치수들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330, 330b) 사이의 갭(340, 340b)은 약 4mm 내지 약 15mm의 범위, 또는 약 5mm 내지 약 14mm의 범위 또는 약 7mm 내지 약 13mm의 범위, 또는 약 9mm 내지 약 12mm의 범위, 또는 약 11mm이다.
도 9를 참조하면, 일부 실시예들에서, RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330, 330b) 사이의 갭(340, 340b)은 전극들의 높이(H)에 따라 변한다. 도시된 실시예에서, 두께 T는 정면(312)에 인접하는 것보다 가스 유입부(315)에 인접하여 더 크다. 달리 말하면, 갭(340, 340b)의 크기는 정면(312)에 인접하는 것보다 가스 유입부(315)에 인접하여 더 작다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않고서, RF 핫 전극(320)의 테이퍼링된 두께는 이온들이 웨이퍼를 향해 가속되게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
RF 핫 전극(320)의 두께 T는 예를 들어 전극 재료에 의존하는 임의의 적합한 두께일 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극은 약 3mm 내지 약 11mm의 범위, 또는 약 4mm 내지 약 10mm의 범위, 또는 약 6mm 내지 약 9mm의 범위, 또는 약 8mm의 두께를 갖는다.
RF 핫 전극(320)의 높이 H는 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극(320)의 높이 H는 약 8mm 내지 약 40mm, 또는 약 9mm 내지 약 35mm, 또는 약 10mm 내지 약 30mm, 또는 약 11mm 내지 약 25mm의 범위, 또는 약 12mm 내지 약 20mm의 범위, 또는 약 13mm 내지 약 15mm의 범위 또는 약 14mm이다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 하우징(310)은 웨지 형상이다. 도 10a 및 도 10b는 웨지 형상 하우징(310)을 포함하는 2개의 실시예를 도시한다. 도 10a에서, RF 핫 전극(320) 및 복귀 전극(330)은 하우징(310)의 주축(308)을 따라 연장된다. 이러한 방식으로 사용되는 주축(308)은 하우징(310)의 내부 주변 에지(123)와 외부 주변 에지(124)의 중간 사이의 축을 지칭한다. 도 10b에서, RF 핫 전극들(320) 및 복귀 전극들(330)은 하우징(310)의 주축(308)에 수직하게 연장된다.
RF 핫 전극들(320)과 복귀 전극들(330) 사이의 간격은 플라즈마 소스 어셈블리 전체에서 실질적으로 동일할 수 있거나 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 및 복귀 전극은 내부 주변 에지(123) 근처보다 웨지 형상 하우징(310)의 외부 주변 에지(124)에서 더 이격된다.
도 11은 RF 핫 전극(320)이 하우징(310) 내에서 사행 형상을 갖는 본 개시 내용의 다른 실시예를 도시한다. 이와 관련하여 사용될 때, 용어 "사행 형상"은 전극이 구불구불한 형상을 갖는 것을 의미한다. 형상은 하우징(310)의 형상을 추종할 수 있다. 예를 들어, 도 11의 하우징(310)은 웨지 형상이고, RF 핫 전극(320)은 내부 주변 에지(123) 근처보다 외부 주변 에지(124) 근처에서 더 큰 사행 형상을 갖는다. 복귀 전극(330)은 사행 형상의 길이를 따라 실질적으로 동일한 갭(340)을 유지하기 위해, RF 핫 전극(320)에 대해 상보적인 형상을 갖는다. 이와 관련하여 사용될 때, 용어 "실질적으로 동일한 갭"은 전체 길이를 따른 갭이 평균 갭의 10% 넘게 변하지 않는 것을 의미한다. 단부 유전체(350)는 RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330) 사이에 위치될 수 있다. 단부 유전체(350)는 RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330) 사이의 전기적 연결을 최소화할 수 있는 임의의 적절한 재료일 수 있다.
도 12는 RF 핫 전극(320)이 하우징(310)의 주축(308)에 수직하게 연장되는 복수의 핑거(328)를 갖는 본 개시내용의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 실시예는 4개의 핑거(328)를 갖지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 RF 핫 전극(320)이 예를 들어 하우징(310)의 크기에 의존하여 임의의 적절한 개수의 핑거(328)를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 복귀 전극(330)은 RF 핫 전극(320)에 상보적인 형상을 가지며, 그에 의해 복귀 전극(330) 상에 복수의 핑거(338)가 존재한다. 일부 실시예들에서, 복귀 전극(330)은 RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330) 사이에 실질적으로 동일한 갭을 유지하도록 성형된다. 도 12에 도시된 웨지 형상 하우징(310)은 가장 안쪽의 핑거(328) 및 가장 바깥쪽의 핑거(328) 근처에 갭을 가지며, 이는 중간 핑거들 근처의 갭보다 크다. 이러한 편차는 하우징(310)의 형상에 기인하거나 이러한 영역들에서 플라즈마 밀도를 제어하기 위한 것일 수 있다.
일부 실시예들은 RF 핫 전극(320)의 하부 에지(329)에 인접한 클래딩(360)을 포함한다. 도 13을 참조하면, RF 핫 전극(320)은 2개의 복귀 전극(330) 사이에 도시된다. 클래딩(360)은 RF 핫 전극(320)의 하부 에지(329)를 기판(60) 및 서셉터 어셈블리(140)로부터 분리한다. 일부 실시예들에서, 클래딩(360)의 존재는 RF 핫 전극(320)의 스퍼터링이 기판(60)을 오염시키는 것을 방지하거나 최소화하는 데에 도움이 된다. 클래딩(360)은 유전체(예를 들어, 세라믹 재료)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 클래딩(360)의 크기는 기판(60) 근처로부터 RF 핫 전극(320)의 하부 에지(329)를 이동시키도록 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 클래딩(360)은 약 10mm 내지 약 25mm의 범위, 또는 약 13mm 내지 약 20mm의 범위, 또는 약 17mm의 길이 Ls를 갖는다.
도 14는 본 개시내용의 다른 실시예를 도시한다. RF 핫 전극들(320)은 하부 에지(329)에 인접한 클래딩(360)을 갖는다. 복귀 전극(331)(예를 들어, 접지 또는 전력 공급)은 기판(60) 및 서셉터 어셈블리로부터 스페이서를 분리하는 클래딩(360)에 인접한다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않고서, 클래딩(360)과 복귀 전극(331)의 조합은 RF 핫 전극(320)과 기판의 직접적인 상호작용을 최소화하는 것으로 여겨진다. 도 14에는 2개의 RF 핫 전극(320) 및 2개의 복귀 전극(330)에 도시되어 있지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 임의의 적절한 개수의 RF 핫 전극(320) 및 복귀 전극(330)이 존재할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1, 도 2, 도 8 및 도 15를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시예들은 서셉터 어셈블리(140) 및 가스 분배 어셈블리(120)를 포함하는 처리 챔버(100)에 관한 것이다. 도 15는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 처리 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 서셉터 어셈블리(140)는 중심 축(161) 주위에서 복수의 기판(60)을 지지하고 회전시키기 위한 최상부면(141)을 갖는다.
가스 분배 어셈블리(120)는 가스들의 유동을 서셉터 어셈블리(140)의 최상부면(141)을 향해 지향시키기 위해 서셉터 어셈블리(140)의 최상부면(141)에 대면하는 정면 표면(121)을 갖는다. 일부 실시예들의 가스 분배 어셈블리(120)는 웨지 형상 하우징(310)을 갖는 플라즈마 소스 어셈블리(300)를 포함한다(도 10a 내지 도 12를 참조). 웨지 형상 하우징은 하우징(310)의 주축(308)을 정의하는 내부 주변 에지(123) 및 외부 주변 에지(124)를 갖는다. 하우징(310)은 제1 측면(371), 제2 측면(372), 가스 유입부(315) 및 정면(312)을 갖는다. 유동 경로는 가스 유입부(315)로부터 하우징(310)을 통해 유동하고 정면(312)으로부터 나가는 가스가 따르는 경로로서 정의된다.
플라즈마 소스 어셈블리(300)는 유동 경로에 실질적으로 평행하게 배향된 제1 표면(322)을 갖는 적어도 하나의 RF 핫 전극(320)을 갖는다. 적어도 하나의 복귀 전극(330)은 하우징(310) 내에 있고, 유동 경로에 평행하게 배향되고 RF 핫 전극(320)의 제1 표면(322)으로부터 이격되어 갭(340)을 형성하는 제1 표면(332)을 갖는다. 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 웨지 형상 하우징(310)의 정면(312)은 서셉터 어셈블리(140)의 최상부면(141)으로부터 약 1mm 내지 약 5mm의 범위, 또는 약 1.5mm 내지 약 4mm의 범위, 또는 약 2mm의 거리에 위치된다. 도 15에 도시된 실시예는 플라즈마 소스 어셈블리를 갖는 처리 챔버의 하나의 가능한 구성의 예일 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
다시 도 6을 참조하면, 일부 실시예들은 하우징(310)을 통과하고 RF 핫 전극(320)이 갭(340)에서 플라즈마를 생성하도록 전력을 제공하는 동축 RF 피드 라인(380)을 포함한다. 동축 RF 피드 라인(380)은 절연체(386)에 의해 분리된 외부 전도체(382) 및 내부 전도체(384)를 포함한다. 내부 전도체(384)는 RF 핫 전극(320)과 전기적으로 통신하고, 외부 전도체(382)는 RF 핫 전극과는 다른 위상 전원(도시되지 않음) 또는 전기 접지와 전기적으로 통신한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 용어 "전기 통신"은 전기 저항이 거의 없도록 컴포넌트들이 직접 또는 중간 컴포넌트를 통해 연결됨을 의미한다. 내부 전도체(384)와 외부 전도체(382) 사이의 갭은 세라믹일 수 있지만 임의의 적합한 유전체 재료일 수 있는 유전체로 채워질 수 있다.
동축 RF 피드 라인(380)은 외부 전도체(382)가 복귀 전극(330) 상에서 종단되도록 구성될 수 있다. 내부 전도체(384)는 RF 핫 전극(320) 상에서 종단될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 유입부(315)는 동축 피드의 외부 주변부 주위에서 하우징에 피드된다. RF 피드는 동축 전송 라인의 형태일 수 있다. 외부 전도체는 복귀 전극에서 연결/종단될 수 있고, 내부 전도체는 RF 핫 전극에 연결된다. 복귀 전극(330)은 금속 개스킷을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 방법에 의해 금속 하우징에 연결될 수 있다. 이는 복귀 전류들의 대칭적인 기하형상을 보장하는 데에 도움이 된다. 모든 복귀 전류는 피드의 외부 전도체까지 유동하여 RF 노이즈를 최소화한다. 일부 실시예들에서, RF 피드는 대칭적인 RF 피드 전류를 RF 핫 전극에 제공하고, 대칭 복귀 전류들을 제공하도록 설계된다. 모든 복귀 전류가 외부 전도체까지 유동하여 RF 노이즈를 최소화하고, 소스 설치가 동작에 미치는 영향을 최소화한다.
회전 서셉터(플래튼)를 사용하는 임의의 처리 시스템에서 도 6 내지 도 8에 도시된 것과 같은 선형 방사상 플라즈마 소스에 대해, 플라즈마 노출(처리)은 웨이퍼의 외부 직경(OD)에 비해 웨이퍼의 내부 직경(ID)에서 더 크다. 동축 피드가 핫 전극의 대략적인 중심에 연결된 시스템에서, ID와 OD 노출 사이의 차이는 약 2.7배일 수 있다. 현재, 동축 피드는 전극의 중심 부근에서 핫 전극에 연결된다. 이러한 연결 구성은 웨이퍼의 ID 및 OD에서 균일한 플라즈마 노출을 제공하지 않을 수 있다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 유리하게 단순한 선형 설계 플라즈마 소스를 제공한다. 일부 실시예들은 유리하게는 웨이퍼 ID로부터 OD로 플라즈마 플럭스를 증가시키면서 높은 주파수 또는 매우 높은 주파수에서의 내부 직경 피드를 제공한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 수직 플라즈마 소스(VPS)는 웨이퍼로부터 ID로부터 OD까지, 그리고 그것을 넘어 연장되는 전력 공급 전극(핫 전극) 및 복귀 전극을 갖는 선형 플라즈마 소스일 수 있다. 핫 전극과 복귀 전극 사이의 갭은 ID로부터 OD까지의 전극들의 길이를 따라 실질적으로 균일할 수 있다.
일부 실시예들의 전극들은 금속 오염을 최소화하기 위해 유전체 재료로 이루어진 내부 및 외부 클래딩에 의해 둘러싸인다. 클래딩의 바닥과 플라즈마를 웨이퍼에 노출시키는 웨이퍼/서셉터 사이에 갭이 유지된다.
일반적으로, 플라즈마 어셈블리에서 생성된 전기장(및 플라즈마 플럭스)은 RF 피드 근처에서 가장 크며, 필드 강도는 RF 피드로부터의 거리에 따라 감소한다. 선형 수직 플라즈마 소스에서, 최소 전기장 및 플라즈마 밀도는 놀랍게도 RF 피드 아래에서 발생한다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않고, 이는 RF 전력의 주파수에 따라 증가하는 전자기 효과들에 기인하는 것으로 여겨진다. 본 발명자들은 RF 피드를 핫 전극의 ID 단부를 향해 이동시키는 것이 노출 불균일을 보상할 수 있다는 것을 발견했다.
전원(390)은 임의의 적절한 주파수에서 작동될 수 있다. 더 높은 주파수 전력은 서셉터 회전으로 인한 ID와 OD 사이의 상이한 노출을 보상할 수 있는 플라즈마 밀도 변화를 생성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시예들에서, 전원(390)은 높은 주파수(3-30MHz)에서, 또는 매우 높은 주파수에서(30-300MHz)에서 작동된다. 일부 실시예들에서, 전원(390)은 60MHz에서 작동된다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 플라즈마 소스 어셈블리(300)에 관한 것이다. 플라즈마 소스 어셈블리(300)는 도 17에 도시된 하우징(310)을 포함한다. 일부 실시예들의 하우징(310)은 사용될 수 있는 전력 연결 또는 가스 라인 연결을 제외하고 플라즈마 소스 어셈블리의 컴포넌트들 전부를 유지하거나 지지한다. 하나의 하우징에 결합되면, 플라즈마 소스 어셈블리는 모듈식일 수 있고; 그에 의해 어셈블리가 처리 장치로부터 이동되거나 처리 장치에 추가되거나 처리 장치로부터 제거되는 것을 허용한다. 일부 실시예들의 하우징(310)은 도 4 또는 도 5에 도시된 것과 유사한 가스 분배 어셈블리(120)에 맞는 웨지 형상이다. 하우징(310)은 웨지 형상일 수 있지만, 플라즈마가 형성되는 갭 또는 플라즈마 캐비티의 형상은 선형일 수 있다. 도 15에 도시된 실시예는 설명을 목적으로 하우징을 도시하지 않는다.
도 16은 일부 실시예들의 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 부분 측단면도를 도시한다. 하우징(310)은 도 4 및 도 5에 도시된 가스 분배 어셈블리(120)와 정렬될 수 있는 내부 주변 에지(123) 및 외부 주변 단부(124)를 갖는다. 도 17에 도시된 바와 같이, 하우징(310)은 가스 유입부(315)를 포함하여, 가스의 유동이 하우징(310)을 통과하고 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 정면(312)의 개구(313)를 나가는 것을 허용하기 위해, 가스 유입부(315)로부터의 유동 경로(318)를 형성할 수 있다. 정면(312)은 하우징(310), RF 핫 전극(320), 복귀 전극(330), 또는 서셉터 어셈블리로부터 거리를 두고 위치될 수 있는 임의의 적절한 재료에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 정면(312)은 재료들의 혼합을 야기하는 개별 컴포넌트들의 조합으로 형성된다.
플라즈마 소스 어셈블리는 제1 표면(322), 및 제1 표면(322)에 대향하는 제2 표면(324)을 포함하는 세장형 바디(321)를 갖는 RF 핫 전극(320)을 포함한다. 제1 표면(322) 및 제2 표면(324)은 RF 핫 전극(320)의 폭을 정의한다. 일부 실시예들에서, 제1 표면(322) 및 제2 표면(324)은 실질적으로 평행하다. 이와 관련하여, 용어 "실질적으로 평행한"은 표면들이 평행의 ±10°, ±9°, ±8°, ±7°, ±6°, ±5°, ±4°, ±3°, ±2° 또는 ±1° 이내의 주요 평면을 형성함을 의미한다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극(320)의 폭은 약 2mm 내지 약 20mm의 범위, 또는 약 3mm 내지 약 15mm의 범위, 또는 약 4mm 내지 약 10mm의 범위, 약 5mm 내지 약 9mm의 범위, 또는 약 6mm 내지 약 8mm의 범위, 또는 약 7mm이다.
RF 핫 전극(320)의 세장형 바디(321)는 내부 주변 단부(323) 및 외부 주변 단부(325)를 갖는다. RF 핫 전극(320)의 내부 주변 단부(323)는 하우징(310)의 내부 주변 에지(123) 근처에서 하우징(310) 내에 위치된다. RF 핫 전극(320)의 외부 주변 에지(325)는 하우징(310)의 외부 주변 에지(124) 근처에서 하우징(310) 내에 위치된다. 내부 주변 단부(323) 및 외부 주변 단부(325)는 RF 핫 전극(320)의 길이 L을 정의한다. 도 16에 도시된 실시예는 RF 핫 전극(320)과 대략 동일한 길이를 갖는 하우징(310)을 도시한다. 이는 단지 하나의 가능한 구성을 나타내는 것이며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 일부 실시예들의 하우징은 RF 핫 전극의 단부들을 넘어 연장되며 RF 핫 전극의 적어도 일부 주위를 랩핑할 수 있다. 일부 실시예들의 RF 핫 전극(320)의 길이 L은 약 160mm 내지 약 440mm의 범위 내에 있다. RF 핫 전극(320)의 길이 L은 처리될 기판의 폭에 걸쳐 이어지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 처리되는 기판들이 200mm 직경의 웨이퍼들인 경우, RF 핫 전극은 약 160mm 내지 약 440mm 범위, 또는 약 180mm 내지 약 220mm 범위, 또는 약 190mm 내지 약 210mm의 범위, 또는 약 195mm 내지 약 205mm의 범위 내의 길이 L을 가질 수 있다. 처리되는 기판들이 300mm 직경의 웨이퍼인 경우, RF 핫 전극은 약 160mm 내지 약 440mm의 범위, 또는 약 260mm 내지 약 440mm의 범위, 또는 약 280mm 내지 약 320mm의 범위, 또는 약 290mm 내지 약 310mm의 범위, 또는 약 295mm 내지 약 305mm의 범위 내의 길이 L을 가질 수 있다.
복귀 전극(330)은 복귀 전류가 흐르는 것을 허용하거나 RF 핫 전극으로부터 반대 극성 전압을 제공하기에 적합한 임의의 컴포넌트일 수 있다. 용어 "복귀 전극"은 RF 핫 전극과 함께 완전한 회로를 형성하는 전기 연결을 표현하기 위해 사용되며, 전류 또는 전자들의 유동 방향을 암시하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 일부 실시예들의 복귀 전극(330)은 하우징(310)이다. 일부 실시예들에서, 복귀 전극(330)은 하우징(310) 내의 개별 컴포넌트이다. 복귀 전극(330)은 하우징(310)과 동일한 재료로 이루어질 수 있지만 하우징(310)으로부터 전기적으로 고립될 수 있고, 또는 복귀 전극(330)은 하우징(310)과 다른 재료로 이루어질 수 있다. 도시된 실시예들에서, 복귀 전극(330)은 하우징(310)과 다른 재료이다. 일부 실시예들의 복귀 전극(330)은 하우징의 내부 주변 에지로부터 외부 주변 에지로 연장되는 세장형 바디를 갖는다. 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 갭(340)을 제공하기 위해 RF 핫 전극(320)으로부터 이격된다.
RF 피드(380)는 전원(390)을 RF 핫 전극(320)에 연결한다. RF 피드(380)는 도 6에 도시된 것과 같은 동축 RF 피드 라인일 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, RF 피드(380)는 RF 핫 전극(320)의 내부 주변 에지(323)로부터 거리 De에서 RF 핫 전극에 연결된다. 일부 실시예들의 거리 De는 RF 핫 전극(320)의 길이 L의 약 25% 이하이다. 일부 실시예들에서, 거리 De는 RF 핫 전극(320)의 길이 L의 약 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1% 이하이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, RF 핫 전극(320)은 RF 핫 전극(320)이 기판 또는 서셉터 어셈블리에 직접 노출되지 않도록 위치된 RF 핫 전극 클래딩(360)을 갖는다. 이러한 방식으로 사용될 때, 용어 "직접 노출되지 않는" 및 그와 유사한 것은 RF 핫 전극(320)으로부터 방출된 원자가 기판의 표면에 충격을 주는 직선 경로를 이동할 수 없음을 의미한다. 도시된 실시예에서, RF 핫 전극 클래딩(360)은 RF 핫 전극(320)의 모든 노출된 측면들 및 표면들 주위를 랩핑한다. 일부 실시예들의 RF 핫 전극 클래딩(360)은 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 클래딩(360)은 석영을 포함하거나 본질적으로 석영으로 구성된다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 클래딩(360)은 처리되는 웨이퍼 상에 오염물로서 스퍼터링되지 않는 재료로 이루어진다. RF 핫 전극 클래딩(360) 재료는 수행되는 프로세스 또는 퇴적에 의존할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복귀 전극(330)은 복귀 전극 클래딩(361)을 포함한다. 일부 실시예들의 복귀 전극 클래딩(361)은 복귀 전극(330)이 기판 또는 서셉터 표면에 직접 노출되지 않도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 복귀 전극 클래딩(361)은 실리콘, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시예들의 복귀 전극 클래딩(361)은 RF 핫 전극 클래딩(360)과는 다른 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 클래딩(360) 및 복귀 전극 클래딩(361)은 동일한 재료로 이루어진다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 클래딩(360)은 석영을 포함하고, 복귀 전극 클래딩은 알루미늄 산화물을 포함한다. 일부 실시예들에서, RF 핫 전극 클래딩(360)은 본질적으로 석영으로 구성되고/되거나 복귀 전극 클래딩은 본질적으로 석영 또는 알루미늄 산화물로 구성된다. 이러한 방식으로 사용될 때, 용어 "본질적으로 구성되는"은 대상 클래딩의 조성이 중량 기준으로 언급된 재료의 약 95%, 98% 또는 99% 이상임을 의미한다.
RF 핫 전극 클래딩(360) 및 복귀 전극 클래딩(361)은 플라즈마 소스 어셈블리(300)의 정면(312)을 형성할 수 있다. RF 핫 전극 클래딩(360)으로부터 기판(60)까지의 거리 Gh는 복귀 전극 클래딩(361)으로부터 기판(60)까지의 거리 Gr와 동일하거나 상이할 수 있다.
일부 실시예들의 플라즈마 소스 어셈블리(300)는 RF 핫 전극(320)의 내부 주변 단부(323)에서 생성된, RF 핫 전극(320)의 외부 주변 단부(325)에서 생성된 이온 플럭스보다 적은 이온 플럭스를 갖는 플라즈마를 제공한다.
본 개시내용의 추가 실시예들은 기판을 처리하는 방법들에 관한 것이다. 기판(60)은 가스 분배 어셈블리(120)에 인접한 서셉터 어셈블리(140) 상에 위치된다. 가스 분배 어셈블리(120)는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리를 포함한다. 가스는 하우징(310)의 가스 유입부(315)를 통해 RF 핫 전극(320)과 복귀 전극(330) 사이의 갭(340) 내로 유동된다. RF 핫 전극(320)은 갭(340) 내에 플라즈마를 형성하기 위해 내부 주변 단부(323)로부터 측정된 RF 핫 전극(320)의 길이 L의 25% 내에 위치된 RF 피드(380)를 통해 에너지를 공급받는다. 기판(60)을 플라즈마에 노출시키기 위해, 플라즈마는 하우징(310)의 정면(312) 밖으로 유동된다.
아르곤 플라즈마는 6.5T의 압력으로 100W, 60MHz에서 생성되었다. RF 피드는 전극의 내부 주변 단부의 끝으로부터 측정된 RF 핫 전극의 길이의 5% 내에 위치되었다. 플라즈마 밀도, 이온 플럭스 및 식각률은 웨이퍼 ID로부터 웨이퍼 OD로 증가하는 것으로 관찰되었다.
아르곤 플라즈마 이온 플럭스는 상이한 전력 세팅들에서 측정되었다. 도 18에 도시된 바와 같이 웨이퍼에 대한 통합된 이온 플럭스는, 이온 플럭스가 웨이퍼 ID로부터 웨이퍼 OD로 증가함을 보여주었다.
ALD 실리콘 이산화물 필름들은 60MHz, 400℃, 300W 및 6.5 Torr에서 ID 피드/VPS 플라즈마 소스를 사용하여 퇴적되었다. SiO2 웨이퍼 내 균일성은 2% 미만이었다. 희석 HF(1:100)에서 열 SiO2 퇴적에 포함된 습식 식각률 비(WERR)는 약 1.9였다.
ALD 실리콘 질화물 필름들은 60MHz, 500℃, 100W 및 6.5 Torr에서 ID 피드/VPS 플라즈마 소스를 사용하여 퇴적되었다. SiN 웨이퍼-내 균일성은 2% 미만이었고, 희석된 HF에서의 습식 식각률은 약 4.5Å/분이었다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 처리 챔버에서 아치형 경로를 따라 위치된 적어도 하나의 용량성 결합된 플라즈마 소스를 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 용어 "아치형 경로"는 원 형상 또는 타원 형상 경로의 적어도 일부를 이동하는 임의의 경로를 의미한다. 아치형 경로는 적어도 약 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, 45° 또는 60°의 경로 부분을 따른 기판의 이동을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가 실시예들은 복수의 기판을 처리하는 방법들에 관한 것이다. 복수의 기판은 처리 챔버 내의 기판 지지체 상에 로딩된다. 기판 상에 필름을 퇴적하기 위해, 기판 지지체는 복수의 기판 각각을 가스 분배 어셈블리에 걸쳐 통과시키도록 회전된다. 기판 지지체는 플라즈마 영역 내에서 실질적으로 균일한 플라즈마 노출을 발생시키는 용량성 결합된 플라즈마 소스에 인접한 플라즈마 영역으로 기판들을 이동시키도록 회전된다. 이것은 미리 결정된 두께의 필름이 형성될 때까지 반복된다.
캐러셀의 회전은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 연속 처리에서, 웨이퍼들은 끊임없이 회전하고, 그에 의해 그것들은 인젝터들 각각에 차례로 노출된다. 불연속 처리에서, 웨이퍼들은 인젝터 영역으로 이동되어 정지된 다음, 인젝터들 사이의 영역으로 이동되어 정지될 수 있다. 예를 들어, 캐러셀은 웨이퍼들이 인젝터 간 영역으로부터 인젝터를 가로질러 이동하고(또는 인젝터에 인접하여 정지함) 캐러셀이 다시 일시정지될 수 있는 다음의 인젝터-간 영역으로 이동하도록 회전할 수 있다. 인젝터들 사이의 일시정지는 각각의 층 퇴적 사이의 추가 처리(예를 들어, 플라즈마에의 노출)를 위한 시간을 제공할 수 있다.
플라즈마의 주파수는 사용되는 특정 반응성 종에 따라 튜닝될 수 있다. 적합한 주파수들은 400kHz, 2MHz, 13.56MHz, 27MHz, 40MHz, 60MHz, 100MHz, 121MHz 및 162MHz를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 기판은 층을 형성하기 전에 및/또는 층을 형성한 후에 처리에 종속된다. 이 처리는 동일한 챔버에서 또는 하나 이상의 별개의 처리 챔버에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 추가 처리를 위해 제1 챔버로부터 별개의 제2 챔버로 이동된다. 기판은 제1 챔버로부터 별개의 처리 챔버로 직접 이동될 수 있거나, 기판은 제1 챔버로부터 하나 이상의 이송 챔버로 이동된 후 별개의 처리 챔버로 이동될 수 있다. 따라서, 처리 장치는 이송 스테이션과 소통하는 복수의 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 종류의 장치는 "클러스터 툴" 또는 "클러스터 시스템", 및 그와 유사한 것으로 지칭될 수 있다.
일반적으로, 클러스터 툴은 기판 중심 찾기 및 배향, 탈기(degassing), 어닐링, 퇴적 및/또는 식각을 포함하는 다양한 기능들을 수행하는 복수의 챔버를 포함하는 모듈식 시스템이다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 클러스터 툴은 적어도 제1 챔버 및 중앙 이송 챔버를 포함한다. 중앙 이송 챔버는 처리 챔버들과 로드 록 챔버들 사이에서 기판들을 실어나를 수 있는 로봇을 하우징할 수 있다. 이송 챔버는 전형적으로 진공 조건으로 유지되고, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 및/또는 클러스터 툴의 전단부에 위치된 로드 록 챔버로 기판들을 실어나르기 위한 중간 스테이지를 제공한다. 본 개시내용을 위해 적응될 수 있는 2개의 잘 알려진 클러스터 툴은 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 둘 다 입수가능한 Centura® 및 Endura®이다. 그러나, 챔버들의 정확한 배열 및 조합은 본 명세서에 설명된 바와 같은 프로세스의 특정 단계들을 수행하기 위한 목적으로 변경될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 처리 챔버들은 순환 층 퇴적(CLD), 원자 층 퇴적(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 식각, 사전 세정, 화학 세정, RTP와 같은 열 처리, 플라즈마 질화, 탈기, 배향, 수산화, 및 다른 기판 프로세스들을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 클러스터 툴 상에서 챔버 내에서 프로세스들을 수행함으로써, 후속 필름을 퇴적하기 전의 산화 없이, 대기 불순물들로 인한 기판의 표면 오염이 회피될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 기판은 연속적으로 진공 또는 "로드 록(load lock)" 조건 하에 있고, 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 이동될 때 주변 공기에 노출되지 않는다. 따라서, 이송 챔버들은 진공 하에 있고, 진공 압력 아래로 "펌핑 다운"된다. 불활성 가스들은 처리 챔버들 또는 이송 챔버들 내에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판의 표면 상에 층을 형성한 후 반응물질들의 일부 또는 전부를 제거하기 위해, 불활성 가스가 퍼지 가스로서 사용된다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 퍼지 가스는 퇴적 챔버로부터 이송 챔버 및/또는 추가 처리 챔버로 반응물질들이 이동하는 것을 방지하기 위해 퇴적 챔버의 출구에서 주입된다. 따라서, 불활성 가스의 유동은 챔버의 출구에서 커튼을 형성한다.
처리 동안, 기판은 가열되거나 냉각될 수 있다. 이러한 가열 또는 냉각은 기판 지지체(예를 들어, 서셉터)의 온도를 변화시키는 것, 및 가열되거나 냉각된 가스들을 기판 표면으로 유동시키는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 수단에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체는 기판 온도를 전도성으로 변화시키도록 제어될 수 있는 히터/쿨러를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 기판 온도를 국소적으로 변화시키기 위해, 사용되는 가스들(반응성 가스들 또는 불활성 가스들)이 가열되거나 냉각된다. 일부 실시예들에서, 히터/쿨러는 기판 온도를 대류적으로 변화시키기 위해 기판 표면에 인접한 챔버 내에 위치된다.
기판은 또한 처리 동안 정지되거나 회전될 수 있다. 회전 기판은 연속적으로 또는 불연속적인 단계들로 회전될 수 있다. 예를 들어, 기판은 전체 프로세스에 걸쳐 회전될 수 있거나, 기판은 상이한 반응성 또는 퍼지 가스들에 대한 노출들 사이에서 소량씩 회전될 수 있다. 처리 동안 (연속적으로 또는 단계적으로) 기판을 회전시키는 것은, 예를 들어 가스 유동 기하형상들에서의 국소적 가변성의 효과를 최소화함으로써보다 더 균일한 퇴적 또는 식각을 생성하는 것을 도울 수 있다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 그것의 기본 범위를 벗어나지 않고서 본 개시내용의 다른 및 추가 실시예들이 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 플라즈마 소스 어셈블리로서,
    내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면(front face)을 갖는 하우징 - 상기 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 상기 하우징을 통과하고 상기 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해 상기 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성함 - ;
    상기 하우징 내의 RF 핫 전극(RF hot electrode) - 상기 RF 핫 전극은 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 상기 하우징의 상기 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 상기 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디(elongate body)를 가짐 - ;
    상기 하우징의 상기 내부 주변 에지와 상기 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖는 복귀 전극(return electrode) - 상기 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 갭을 제공하기 위해 상기 RF 핫 전극으로부터 이격됨 - ; 및
    상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부로부터 상기 RF 핫 전극의 길이의 25% 이하인 거리에서 상기 RF 핫 전극에 연결되는 RF 단일-피드 구조
    를 포함하고,
    상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스는 상기 RF 핫 전극의 상기 외부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스보다 작은, 플라즈마 소스 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복귀 전극은 상기 하우징인, 플라즈마 소스 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 RF 단일-피드 구조는 상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부로부터 상기 RF 핫 전극의 길이의 5% 이하인 거리에서 상기 RF 핫 전극에 연결되는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 RF 핫 전극이 노출되지 않도록 위치된 RF 핫 전극 클래딩을 더 포함하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 RF 핫 전극 클래딩은 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서, 상기 RF 핫 전극 클래딩은 처리 중인 웨이퍼 상에 오염물로서 스퍼터링되지 않는 재료를 포함하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  7. 제4항에 있어서, 상기 복귀 전극이 노출되지 않도록 위치되는 복귀 전극 클래딩을 더 포함하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복귀 전극 클래딩은 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 알루미늄 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 RF 핫 전극과 상기 복귀 전극 사이의 갭은 4mm 내지 15mm 범위 내의 폭을 갖는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서, 상기 RF 핫 전극들의 각각의 측면에 하나의 복귀 전극이 있도록 2개의 복귀 전극이 존재하고, 각각의 복귀 전극은 RF 핫 전극으로부터 이격되어 갭을 형성하는, 플라즈마 소스 어셈블리.
  12. 처리 챔버로서,
    상기 처리 챔버 내의 서셉터 어셈블리 - 상기 서셉터 어셈블리는 중심축 주위에서 복수의 기판을 지지하고 회전시키기 위한 최상부면을 가짐 - ; 및
    가스들의 유동을 상기 서셉터 어셈블리의 상기 최상부면을 향해 지향시키기 위해 상기 서셉터 어셈블리의 상기 최상부면에 대향하는 정면 표면을 갖는 가스 분배 어셈블리 - 상기 가스 분배 어셈블리는 플라즈마 소스 어셈블리를 포함함 -
    를 포함하고, 상기 플라즈마 소스 어셈블리는:
    내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면을 갖는 하우징 - 상기 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 상기 하우징을 통과하고 상기 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해 상기 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성함 - ;
    상기 하우징 내의 RF 핫 전극 - 상기 RF 핫 전극은 제1 표면 및 제2 표면, 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 상기 하우징의 상기 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 상기 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디를 가짐 - ;
    상기 하우징 내의 제1 복귀 전극 - 상기 복귀 전극은 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지와 상기 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖고, 상기 제1 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제1 갭을 제공하기 위해 상기 RF 핫 전극의 상기 제1 표면으로부터 이격됨 - ;
    상기 하우징 내의 제2 복귀 전극 - 상기 제2 복귀 전극은 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지와 상기 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖고, 상기 제2 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제2 갭을 제공하기 위해 상기 RF 핫 전극의 상기 제2 표면으로부터 이격됨 - ; 및
    상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부로부터 상기 RF 핫 전극의 길이의 25% 이하인 거리에서 상기 RF 핫 전극에 연결되는 RF 단일-피드 구조
    를 포함하고,
    상기 플라즈마 소스 어셈블리의 상기 하우징의 상기 정면은 상기 서셉터 어셈블리의 상기 최상부면으로부터 1mm 내지 5mm 범위 내의 거리에 위치되고, 상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부에서 발생된 이온 플럭스는 상기 RF 핫 전극의 상기 외부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스보다 작은, 처리 챔버.
  13. 제12항에 있어서, 상기 RF 핫 전극이 상기 서셉터 어셈블리에 직접 노출되지 않도록 위치된 RF 핫 전극 클래딩을 더 포함하는, 처리 챔버.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 복귀 전극 및 상기 제2 복귀 전극이 상기 서셉터 어셈블리에 직접 노출되지 않도록 위치된 복귀 전극 클래딩을 더 포함하는, 처리 챔버.
  15. 기판을 처리하는 방법으로서,
    가스 분배 어셈블리에 인접하여 서셉터 어셈블리 상에 기판을 위치시키는 단계 - 상기 가스 분배 어셈블리는 플라즈마 소스 어셈블리를 포함하고, 상기 플라즈마 소스 어셈블리는:
    내부 주변 에지, 외부 주변 에지, 및 정면을 갖는 하우징 - 상기 하우징은 가스 유입부를 포함하여, 가스의 유동이 상기 하우징을 통과하고 상기 정면 내의 개구를 나가는 것을 허용하기 위해 상기 가스 유입부로부터의 유동 경로를 형성함 - ,
    상기 하우징 내의 RF 핫 전극 - 상기 RF 핫 전극은 제1 표면 및 제2 표면, 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지 근처의 내부 주변 단부 및 상기 하우징의 상기 외부 주변 에지 근처의 외부 주변 단부를 구비하고 상기 RF 핫 전극의 길이를 정의하는 세장형 바디를 가짐 - ,
    상기 하우징 내의 제1 복귀 전극 - 상기 복귀 전극은 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지와 상기 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖고, 상기 제1 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제1 갭을 제공하기 위해 상기 RF 핫 전극의 상기 제1 표면으로부터 이격됨 - ,
    상기 하우징 내의 제2 복귀 전극 - 상기 제2 복귀 전극은 상기 하우징의 상기 내부 주변 에지와 상기 외부 주변 에지 사이에서 연장되는 세장형 바디를 갖고, 상기 제2 복귀 전극은 플라즈마가 형성될 수 있는 제2 갭을 제공하기 위해 상기 RF 핫 전극의 상기 제2 표면으로부터 이격됨 - , 및
    상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부로부터 상기 RF 핫 전극의 길이의 25% 이하인 거리에서 상기 RF 핫 전극에 연결되는 RF 단일-피드 구조
    를 포함함 - ;
    상기 하우징의 상기 가스 유입부를 통해, 상기 RF 핫 전극과 상기 제1 복귀 전극 사이의 상기 제1 갭, 및 상기 RF 핫 전극과 상기 제2 복귀 전극 사이의 상기 제2 갭 내로 가스를 유동시키는 단계;
    상기 제1 갭 및 상기 제2 갭 내에 플라즈마를 형성하기 위해 상기 RF 핫 전극에 에너지를 공급하는 단계 - 상기 플라즈마는 상기 RF 핫 전극의 상기 외부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스보다 낮은, 상기 RF 핫 전극의 상기 내부 주변 단부에서 생성된 이온 플럭스를 가짐 - ; 및
    상기 기판을 상기 플라즈마에 노출시키는 단계
    를 포함하는 방법.
KR1020197031408A 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스 KR102226827B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217006871A KR102302006B1 (ko) 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762506570P 2017-05-15 2017-05-15
US62/506,570 2017-05-15
PCT/US2018/032710 WO2018213272A2 (en) 2017-05-15 2018-05-15 Plasma source for rotating susceptor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217006871A Division KR102302006B1 (ko) 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190124330A KR20190124330A (ko) 2019-11-04
KR102226827B1 true KR102226827B1 (ko) 2021-03-11

Family

ID=64097401

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197031408A KR102226827B1 (ko) 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스
KR1020217006871A KR102302006B1 (ko) 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217006871A KR102302006B1 (ko) 2017-05-15 2018-05-15 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10903056B2 (ko)
JP (1) JP6880233B2 (ko)
KR (2) KR102226827B1 (ko)
CN (1) CN110622278B (ko)
TW (1) TWI733021B (ko)
WO (1) WO2018213272A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102662705B1 (ko) * 2016-01-24 2024-04-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 파이 형상 처리를 발생시키기 위한 대칭적인 플라즈마 소스
TWI733021B (zh) * 2017-05-15 2021-07-11 美商應用材料股份有限公司 電漿源組件、處理腔室與處理基板的方法
JP7052796B2 (ja) * 2017-07-28 2022-04-12 住友電気工業株式会社 シャワーヘッド及びその製造方法
FI130861B1 (fi) * 2020-10-12 2024-04-26 Beneq Oy Atomikerroskasvatuslaitteisto ja menetelmä
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source
KR20230033101A (ko) * 2021-08-27 2023-03-08 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338399A (ja) * 2002-05-21 2003-11-28 Sekisui Chem Co Ltd 放電プラズマ処理装置
US20150200076A1 (en) 2008-05-30 2015-07-16 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
US20150262792A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-17 Applied Materials, Inc. RF Multi-Feed Structure To Improve Plasma Uniformity

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5866871A (en) * 1997-04-28 1999-02-02 Birx; Daniel Plasma gun and methods for the use thereof
US6228438B1 (en) * 1999-08-10 2001-05-08 Unakis Balzers Aktiengesellschaft Plasma reactor for the treatment of large size substrates
AU2001224729A1 (en) * 2000-01-10 2001-07-24 Tokyo Electron Limited Segmented electrode assembly and method for plasma processing
WO2004079811A1 (ja) * 2003-03-06 2004-09-16 Sekisui Chemical Co., Ltd. プラズマ処理装置及び方法
KR100979186B1 (ko) * 2007-10-22 2010-08-31 다이나믹솔라디자인 주식회사 용량 결합 플라즈마 반응기
TWI440405B (zh) 2007-10-22 2014-06-01 New Power Plasma Co Ltd 電容式耦合電漿反應器
US8917022B2 (en) 2008-05-22 2014-12-23 Emd Corporation Plasma generation device and plasma processing device
KR101108879B1 (ko) * 2009-08-31 2012-01-30 주식회사 원익아이피에스 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치
KR20110054726A (ko) 2009-11-18 2011-05-25 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
JP5803714B2 (ja) * 2012-02-09 2015-11-04 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US20130220975A1 (en) 2012-02-27 2013-08-29 Rajinder Dhindsa Hybrid plasma processing systems
JP2013254723A (ja) 2012-05-11 2013-12-19 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
EP2898757A4 (en) 2012-09-19 2016-04-27 Apjet Inc APPARATUS AND METHOD FOR ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA PROCESSING
JP6134191B2 (ja) * 2013-04-07 2017-05-24 村川 惠美 回転型セミバッチａｌｄ装置
TWI769494B (zh) * 2013-08-16 2022-07-01 美商應用材料股份有限公司 用於高溫低壓環境中的延長的電容性耦合的電漿源
JP6552206B2 (ja) * 2015-02-02 2019-07-31 東京エレクトロン株式会社 排気管無害化方法及び成膜装置
WO2017044754A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Applied Materials, Inc. Plasma module with slotted ground plate
US10121655B2 (en) * 2015-11-20 2018-11-06 Applied Materials, Inc. Lateral plasma/radical source
KR102662705B1 (ko) * 2016-01-24 2024-04-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 파이 형상 처리를 발생시키기 위한 대칭적인 플라즈마 소스
TWI733021B (zh) * 2017-05-15 2021-07-11 美商應用材料股份有限公司 電漿源組件、處理腔室與處理基板的方法
KR102456063B1 (ko) * 2017-12-15 2022-10-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 수직 플라즈마 소스로부터의 개선된 플라즈마 노출을 위한 성형된 전극들

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338399A (ja) * 2002-05-21 2003-11-28 Sekisui Chem Co Ltd 放電プラズマ処理装置
US20150200076A1 (en) 2008-05-30 2015-07-16 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
US20150262792A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-17 Applied Materials, Inc. RF Multi-Feed Structure To Improve Plasma Uniformity

Also Published As

Publication number Publication date
US20210166923A1 (en) 2021-06-03
KR20190124330A (ko) 2019-11-04
TWI733021B (zh) 2021-07-11
WO2018213272A2 (en) 2018-11-22
KR102302006B1 (ko) 2021-09-14
JP6880233B2 (ja) 2021-06-02
US11315769B2 (en) 2022-04-26
US10903056B2 (en) 2021-01-26
CN110622278B (zh) 2022-02-11
WO2018213272A3 (en) 2019-01-03
TW201901733A (zh) 2019-01-01
JP2020520532A (ja) 2020-07-09
CN110622278A (zh) 2019-12-27
KR20210028754A (ko) 2021-03-12
US20180330927A1 (en) 2018-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210210312A1 (en) Symmetric Plasma Source to Generate Pie-Shaped Treatment
KR102226827B1 (ko) 서셉터를 회전시키기 위한 플라즈마 소스
KR102656575B1 (ko) 측방향 플라즈마/라디칼 소스
CN111492459B (zh) 用于来自竖直等离子体源的改进等离子体暴露的成形电极
KR102405729B1 (ko) 저주파수 바이어스를 활용한 유전체 막들의 기하학적 선택적 증착
US20230307213A1 (en) Vertically adjustable plasma source

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)