KR102371535B1 - 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들 - Google Patents

서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR102371535B1
KR102371535B1 KR1020167032119A KR20167032119A KR102371535B1 KR 102371535 B1 KR102371535 B1 KR 102371535B1 KR 1020167032119 A KR1020167032119 A KR 1020167032119A KR 20167032119 A KR20167032119 A KR 20167032119A KR 102371535 B1 KR102371535 B1 KR 102371535B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
processing chamber
contact
sensor
assembly
Prior art date
Application number
KR1020167032119A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160145747A (ko
Inventor
요제프 유도브스키
케빈 그리핀
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 KR1020227007098A priority Critical patent/KR102421679B1/ko
Publication of KR20160145747A publication Critical patent/KR20160145747A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102371535B1 publication Critical patent/KR102371535B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • 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]
    • C23C16/45544—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
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/205—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using reduction or decomposition of a gaseous compound yielding a solid condensate, i.e. chemical deposition
    • 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
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal 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

Abstract

반도체 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들이 설명되며, 여기에서는, 센서(예를 들어, 접촉 열전쌍(contact thermocouple))가 가스 분배 어셈블리 내에 포지셔닝되어, 증착 이전에, 증착 동안 및/또는 증착 이후에 막 파라미터(film parameter) 및/또는 온도를 측정한다.

Description

서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들{APPARATUS FOR SUSCEPTOR TEMPERATURE VERIFICATION AND METHODS OF USE}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판을 프로세싱하는 장치 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은, 프로세싱 전에, 프로세싱 동안 그리고/또는 프로세싱 이후에, 기판들의 온도 및 다른 파라미터들을 측정하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스들을 형성하는 프로세스는 일반적으로, 다수의 프로세싱 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 플랫폼들에서 수행된다. 몇몇 경우들에서, 다중-챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은, 제어되는 환경에서 순차적으로 기판에 대해 2개 또는 그 초과의 프로세스들을 수행하는 것이다. 다른 경우들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼은 기판들에 대해 단일 프로세싱 단계를 수행할 수 있으며; 부가적인 챔버들은, 기판들이 플랫폼에 의해 프로세싱되는 레이트(rate)를 최대화하기 위해 사용된다. 후자의 경우에서, 기판들에 대해 수행되는 프로세스는 전형적으로, 배치(batch) 프로세스이고, 그러한 배치 프로세스에서, 예를 들어 25개 또는 50개와 같은 비교적 많은 수의 기판들이, 주어진 챔버에서, 동시에 프로세싱된다. 배치 프로세싱은, 경제적으로 실용적인 방식으로 개별적인 기판들에 대해 수행되기에 너무 시간-소모적인 프로세스들에 대해, 이를테면, ALD 프로세스들 및 몇몇 화학 기상 증착(CVD) 프로세스들에 대해, 특히 유익하다.
[0003] 기판 프로세싱 플랫폼 또는 시스템의 유효성(effectiveness)은 종종, COO(cost of ownership)에 의해 정량화된다(quantified). COO는, 많은 요인(factor)들에 의해 영향을 받기는 하지만, 시스템 풋프린트, 즉 제조 플랜트(fabrication plant)에서 시스템을 동작시키기 위해 사용되는 총 바닥 면적(floor space), 및 시스템 처리량, 즉 시간당 프로세싱되는 기판들의 개수에 의해 주로 영향을 받는다. 풋프린트는 전형적으로, 유지보수(maintenance)를 위해 사용되는, 시스템에 인접한 액세스 구역(access area)들을 포함한다. 따라서, 기판 프로세싱 플랫폼이 비교적 작을 수 있다고 하더라도, 시스템이 동작 및 유지보수를 위해 모든 측(side)들로부터의 액세스를 필요로 한다면, 시스템의 실질적인 풋프린트는 여전히 엄청나게 클 수 있다.
[0004] 반도체 디바이스들의 크기가 축소됨에 따라, 프로세스 가변성에 대한 반도체 산업의 허용오차(tolerance)는 계속해서 감소하고 있다. 더 엄격한 프로세스 요건들을 충족시키기 위해, 산업은 다수의 새로운 프로세스들을 개발하였으며, 이들은 종종, 완료하는 데에 더 긴 시간이 걸린다. 예를 들어, 고 종횡비의 65 nm 또는 더 작은 인터커넥트 피처(interconnect feature)의 표면 상에 구리 확산 배리어 층을 등각적으로 형성하기 위해, ALD 프로세스가 사용될 수 있다. ALD는, CVD와 비교하여 더 우수한 스텝 커버리지를 나타내는 CVD의 변형이다. ALD는, 전계 발광 디스플레이(electroluminescent display)들을 제조하기 위해 처음에 이용되었던 원자 층 에피택시(ALE)에 기초한다. ALD는, 기판 표면 상에 반응성 전구체 분자들의 포화된 모노레이어(saturated monolayer)를 증착하기 위해 화학 흡착(chemisorption)을 이용한다. 이는, 증착 챔버 내로의 적절한 반응성 전구체들의 펄싱을 주기적으로 교번시킴으로써 달성된다. 기판의 표면 상에 균일한 재료 층을 형성하도록, 이전에 증착된 층들에 대한 새로운 원자 층을 제공하기 위해, 반응성 전구체 또는 반응성 가스의 각각의 주입은 전형적으로, 비활성 가스 퍼지에 의해 분리된다. 재료 층을 미리 결정된 두께로 형성하기 위해, 반응성 전구체 및 비활성 퍼지 가스들의 사이클(cycle)들이 반복된다. ALD 기법들에 대한 가장 큰 단점은, 증착 레이트가, 전형적인 CVD 기법들 보다 적어도 10배 만큼 훨씬 더 낮다는 것이다. 예를 들어, 몇몇 ALD 프로세스들은, 기판의 표면 상에 고 품질 층을 증착하기 위해, 약 10 내지 약 200 분의 챔버 프로세싱 시간을 요구할 수 있다. 더 나은 디바이스 성능을 위해 그러한 ALD 및 에피택시 프로세스들을 선택함에 있어서, 매우 낮은 기판 프로세싱 처리량(throughput)으로 인해, 통상의 단일 기판 프로세싱 챔버에서 디바이스들을 제조하기 위한 비용이 증가할 것이다. 따라서, 그러한 프로세스들을 구현하는 경우, 연속적인(continuous) 기판 프로세싱 접근법이 경제적으로 실행가능하게 될 필요가 있다.
[0005] 증착 프로세스를 평가하는 것은, 증착된 막(film)들의 품질 및 프로세스 완료를 결정하기 위한 신속하고 정확한 수단을 동적으로 제공한다. 하지만, 캐러셀-타입(carousel-type) 프로세싱 챔버에서의 웨이퍼(예를 들어, 온도, 막 특성들)의 광학적 측정들은 프로세싱 중에 수행될 수 없다. 증착 동안 프로세싱 챔버에 광학 디바이스들(예를 들어, 고온계들)을 포지셔닝(positioning)하는 것은 문제가 될 수 있는데, 왜냐하면 광학 기구들이 증착 반응에 의해 손상되어(fouled), 이들을 사용하기에 적합하지 않게 하기 때문이다.
[0006] 배치 프로세싱 시스템 내의 큰 플래튼 서셉터(platen susceptor)의 온도를 측정하는 것 또한, 가스 분배 어셈블리와 서셉터 어셈블리 간의 거리로 인해 어려울 수 있다. 따라서, 프로세싱 챔버 기능들을 방해하지 않으면서 서셉터 온도를 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법들이 필요하다.
[0007] 본 개시내용의 실시예들은, 서셉터 어셈블리 및 가스 분배 어셈블리를 포함하는 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 서셉터 어셈블리는, 복수의 기판들을 지지하고 그러한 기판들을 중심축을 중심으로 회전시키기 위한 상단 표면(top surface)을 포함한다. 상단 표면은 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지를 갖는다. 가스 분배 어셈블리는 서셉터 어셈블리 위쪽에 있으며, 그리고 가스들의 유동들을 서셉터 어셈블리 쪽으로 지향시키기 위한 복수의 세장형(elongate) 가스 포트들, 및 측정 동안 서셉터 어셈블리를 접촉하도록 포지셔닝되는 적어도 하나의 센서를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 부가적인 실시예들은, 서셉터 어셈블리, 가스 분배 어셈블리 및 접촉 열전쌍(contact thermocouple)을 포함하는 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 서셉터 어셈블리는, 복수의 기판들을 지지하고 그러한 기판들을 중심축을 중심으로 회전시키기 위한 상단 표면을 포함한다. 상단 표면은, 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지를 갖는다. 가스 분배 어셈블리는 서셉터 어셈블리 위쪽에 있으며, 그리고 가스들의 유동들을 서셉터 어셈블리 쪽으로 지향시키기 위한 복수의 세장형 가스 포트들을 포함한다. 접촉 열전쌍은, 측정 동안 서셉터 어셈블리를 접촉하도록 가스 분배 어셈블리의 비활성 가스 영역 내에 포지셔닝된다.
[0009] 본 개시내용의 추가의 실시예들은 프로세싱 챔버에서 적어도 하나의 기판을 프로세싱하는 방법들에 관한 것이다. 적어도 하나의 기판은 서셉터 어셈블리의 상단 표면 내의 오목부(recess)에 포지셔닝된다. 기판은 상단 표면을 갖는다. 기판 및 서셉터 어셈블리는, 기판의 상단 표면 상에 막을 증착하기 위해 기판의 상단 표면 쪽으로 가스들의 유동들을 지향시키는 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널들을 포함하는 가스 분배 어셈블리 아래를 통과한다. 가스 분배 어셈블리의 비활성 영역에 포지셔닝된 센서로부터 측정이 이루어진다.
[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 달성되고 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간단히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이, 첨부된 도면들에 예시되어 있는 본 개시내용의 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 하지만, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 공간적인(spatial) 원자 층 증착 챔버의 부분적인 측단면도이다.
[0012] 도 2는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 서셉터의 사시도를 도시한다.
[0013] 도 3은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 파이-형상(pie-shaped) 가스 분배 어셈블리의 개략도를 도시한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 로딩 스테이션과 4개의 가스 분배 어셈블리들 및 4개의 유도성으로 커플링된 파이-형상 플라즈마 소스들을 갖도록 구성된 기판 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도이다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 센서들을 갖는 가스 분배 플레이트의 정면도이다.
[0016] 도 6은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 이동가능한 접촉 열전쌍을 도시한다.
[0017] 이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처(feature)들이 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 예상된다.
[0018] 본 개시내용의 실시예들은, 프로세싱 전에, 프로세싱 동안 그리고/또는 프로세싱 이후에, 웨이퍼의 광학적 측정들을 행하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "기판" 및 "웨이퍼"라는 용어는 교환가능하게 사용되고, 이들은, 프로세스가 작용하는, 표면, 또는 표면의 일부를 지칭한다. 기판에 대한 언급이 또한, 문맥상 명확히 다르게 지시되지 않는 한, 기판의 일부를 언급할 수 있다는 것이 당업자에 의해 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 도 1에 대하여 설명되는 공간적으로 분리된 ALD에서, 각각의 전구체가 기판에 전달되지만, 임의의 개별적인 전구체 스트림이, 임의의 주어진 시간에서, 기판의 일부에만 전달된다. 부가적으로, 기판 상의 증착에 대한 언급은, 하나 또는 그 초과의 막들 또는 피처(feature)들이 위에 증착 또는 형성된 기판, 및 베어(bare) 기판 양자 모두를 의미할 수 있다.
[0019] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "반응성 가스", "전구체", "반응물(reactant)" 등과 같은 용어들은, 원자 층 증착 프로세스에서 반응적인 종(species)을 포함하는 가스를 의미하기 위해, 교환가능하게 사용된다. 예를 들어, 제 1 "반응성 가스"는 단순히, 기판의 표면 상에 흡착될 수 있고, 제 2 반응성 가스와의 추가적인 화학 반응을 위해 이용가능할 수 있다.
[0020] 본 개시내용의 실시예들은 캐러셀 프로세싱 동안 광학 측정들을 행하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "캐러셀 프로세싱 동안(during carousel processing)" 등의 용어는, 대상(subject) 액션이, 비제한적으로, 웨이퍼 로딩/언로딩 및 증착을 포함하는, 프로세스 시퀀스에서의 임의의 포인트에서 행해질 수 있음을 의미한다. 몇몇 측정들은 서셉터가 회전하고 있는 동안 행해질 수 있는 한편, 몇몇 측정들은 서셉터가 정지되어 있을 때에 행해질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 측정의 타이밍은, 예를 들어, 측정의 타입 및 측정 디바이스의 타입에 의존할 수 있다.
[0021] 하나 또는 그 초과의 실시예들의 캐러셀 공간적 ALD 샤워헤드는 주입기 설계 내에 반응성 가스 유동들이 실질적으로 없는 분리된 섹션(segregated section)들을 갖는다. 따라서, 분리된 섹션들의 위치들에 포지셔닝되는 광학 기구 상에는 어떠한 막도 증착될 수 없다. 주입기 설계 내의 분리된 섹션들로 인해, 고온계들, 간섭계들 및 관련 디바이스들이 실제 프로세스 환경의 활성(active) 온도 및 막 특성화(characterization) 데이터를 얻기 위해 설치될 수 있다. 데이터는 프로세싱 전에, 프로세싱 동안 그리고/또는 프로세싱 이후에 획득될 수 있다. 광학 기구들의 배치는, 웨이퍼의 상단 측으로부터, 내측 직경, 중간 또는 외측 직경 영역들에서 서셉터 또는 웨이퍼를 판독(read)할 수 있다.
[0022] 도 1은, 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버(100)의 일부의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 일반적으로, 진공 또는 적어도 저압 조건들 하에서 동작되는 밀봉가능한 인클로저(sealable enclosure)이다. 챔버(100)는, 기판(60)의 상단 표면(61)에 걸쳐 하나 또는 그 초과의 가스들을 분배할 수 있는 가스 분배 어셈블리(30)를 포함한다. 가스 분배 어셈블리(30)는 당업자에게 알려져 있는 임의의 적합한 어셈블리일 수 있고, 설명되는 특정 가스 분배 어셈블리들은, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 가스 분배 어셈블리(30)의 출력 면(output face)은 기판(60)의 제 1 표면(61)을 향한다.
[0023] 본 개시내용의 실시예들에 대해 사용하기 위한 기판들은 임의의 적합한 기판일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판은, 강성(rigid)이고 불연속적(discrete)이며 대체로 평탄한 기판이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 기판에 대해 언급하는 경우에, "불연속적인"이라는 용어는, 기판이 고정된 치수를 갖는 것을 의미한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들의 기판은, 200 mm 또는 300 mm 직경의 실리콘 기판과 같은 반도체 기판이다. 몇몇 실시예들에서, 기판은, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 갈륨 비소, 질화 갈륨, 게르마늄, 인화 갈륨, 인화 인듐, 사파이어 및 실리콘 탄화물 중 하나 또는 그 초과이다.
[0024] 가스 분배 어셈블리(30)는, 기판(60)에 하나 또는 그 초과의 가스 스트림들을 전달하기 위한 복수의 가스 포트들, 및 프로세싱 챔버(100) 밖으로 가스 스트림들을 전달하기 위해 각각의 가스 포트 사이에 배치된 복수의 진공 포트들을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 가스 분배 어셈블리(30)는 제 1 전구체 주입기(120), 제 2 전구체 주입기(130), 및 퍼지 가스 주입기(140)를 포함한다. 주입기들(120, 130, 140)은, 메인프레임과 같은 시스템 컴퓨터(미도시)에 의해, 또는 프로그램가능한 논리 제어기와 같은 챔버-특정 제어기에 의해 제어될 수 있다. 전구체 주입기(120)는, 복수의 가스 포트들(125)을 통해, 프로세싱 챔버(100) 내로, 화합물 A의 반응성 전구체의 연속적인(또는 펄스) 스트림을 주입(inject)한다. 전구체 주입기(130)는, 복수의 가스 포트들(135)을 통해, 프로세싱 챔버(100) 내로, 화합물 B의 반응성 전구체의 연속적인(또는 펄스) 스트림을 주입한다. 퍼지 가스 주입기(140)는, 복수의 가스 포트들(145)을 통해, 프로세싱 챔버(100) 내로, 비-반응성 또는 퍼지 가스의 연속적인(또는 펄스) 스트림을 주입한다. 퍼지 가스는 프로세싱 챔버(100)로부터 반응성 재료 및 반응성 부산물들을 제거한다. 퍼지 가스는 전형적으로, 질소, 아르곤, 및 헬륨과 같은 비활성 가스이다. 가스 포트들(145)은, 화합물 B의 전구체로부터 화합물 A의 전구체를 분리시켜서, 전구체들 사이의 교차-오염(cross-contamination)을 피하기 위해, 가스 포트들(125)과 가스 포트들(135) 사이에 배치된다.
[0025] 다른 양상에서, 프로세싱 챔버(100) 내로 전구체들을 주입하기 전에, 원격 플라즈마 소스(미도시)가 전구체 주입기(120) 및 전구체 주입기(130)에 연결될 수 있다. 반응성 종의 플라즈마는, 원격 플라즈마 소스 내의 화합물에 전기장을 인가함으로써 생성될 수 있다. 의도된 화합물들을 활성화시킬 수 있는 임의의 전력 소스가 사용될 수 있다. 예를 들어, DC, 무선 주파수(RF), 및 마이크로파(MW) 기반 방전 기법들을 사용하는 전력 소스들이 사용될 수 있다. RF 전력 소스가 사용되는 경우, 전력 소스는 용량성으로 또는 유도성으로 커플링될 수 있다. 활성화는 또한, 열 기반 기법, 가스 브레이크다운(gas breakdown) 기법, 고 에너지 광 소스(예를 들어, UV 에너지), 또는 x-레이 소스에 대한 노출에 의해 생성될 수 있다. 예시적인 원격 플라즈마 소스들은, MKS Instruments, Inc. 및 Advanced Energy Industries, Inc.와 같은 벤더(vendor)들로부터 입수가능하다.
[0026] 챔버(100)는, 프로세싱 챔버(100)에 연결된 펌핑 시스템(150)을 더 포함한다. 펌핑 시스템(150)은 일반적으로, 하나 또는 그 초과의 진공 포트들(155)을 통해 프로세싱 챔버(100) 밖으로 가스 스트림들을 진공배기시키도록 구성된다. 진공 포트들(155)은, 가스 스트림들이 기판 표면과 반응한 후에, 프로세싱 챔버(100) 밖으로 가스 스트림들을 진공배기시키고, 전구체들 사이의 교차-오염을 추가로 제한하기 위해, 각각의 가스 포트 사이에 배치된다. 챔버(100)는, 각각의 포트 사이에서 프로세싱 챔버(100) 상에 배치된 복수의 파티션(partition)들(160)을 포함한다. 각각의 파티션의 하부 부분은, 기판(60)의 제 1 표면(61) 가까이로 연장되고, 예를 들어, 제 1 표면(61)으로부터 약 0.5 mm 또는 그 초과로 연장된다. 이러한 방식으로, 파티션들(160)의 하부 부분들은, 가스 스트림들이 기판 표면과 반응한 후에, 가스 스트림들이 진공 포트들(155)을 향하여 하부 부분들 주위에서 유동하게 허용하기에 충분한 거리 만큼, 기판 표면으로부터 분리된다. 화살표들(198)은 가스 스트림들의 방향을 표시한다. 파티션들(160)이 가스 스트림들에 대한 물리적인 배리어로서 동작하기 때문에, 파티션들(160)은 또한, 전구체들 사이의 교차-오염을 제한한다. 도시된 배열은 단지 예시적인 것일 뿐이고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 도시된 가스 분배 시스템이 단지 하나의 가능한 분배 시스템일 뿐이고, 다른 타입들의 샤워헤드들 및 가스 분배 어셈블리들이 채용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
[0027] 이러한 종류의 (즉, 다수의 가스들이 동시에 기판을 향하여 별개로 유동되는) 원자 층 증착 시스템들은 공간적인 ALD라고 지칭된다. 동작에 있어서, 기판(60)은, 프로세싱 챔버(100)에 (예를 들어, 로봇에 의해) 전달되고, 프로세싱 챔버 내로의 진입 전에 또는 그 후에, 셔틀(65) 상에 배치될 수 있다. 셔틀(65)은, 가스 분배 어셈블리(30) 아래를(또는 위를) 통과하면서, 프로세싱 챔버(100)를 통해, 트랙(70) 또는 어떤 다른 적합한 이동 메커니즘을 따라 이동된다. 도 1에서 도시된 실시예에서, 셔틀(65)은 챔버를 통해 선형 경로로 이동된다. 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 도 3은 웨이퍼들이 캐러셀 프로세싱 시스템을 통해 원형 경로로 이동되는 실시예를 도시한다.
[0028] 도 1을 다시 참조하면, 기판(60)이 프로세싱 챔버(100)를 통해 이동함에 따라, 기판(60)의 제 1 표면(61)은, 가스 포트들(125)로부터 유래하는 반응성 가스 A, 및 가스 포트들(135)로부터 유래하는 반응성 가스 B, 및 그 사이의 가스 포트들(145)로부터 유래하는 퍼지 가스에 반복적으로 노출된다. 퍼지 가스의 주입은, 다음의 전구체에 기판 표면(61)을 노출시키기 전에, 이전의 전구체로부터의 반응되지 않은 재료를 제거하도록 설계된다. 다양한 가스 스트림들(예를 들어, 반응성 가스들 또는 퍼지 가스)에 대한 각각의 노출 후에, 가스 스트림들은, 펌핑 시스템(150)에 의해 진공 포트들(155)을 통해 진공배기된다. 진공 포트가 각각의 가스 포트의 양 측들 상에 배치될 수 있기 때문에, 가스 스트림들은 양 측들 상에서 진공 포트들(155)을 통해 진공배기된다. 따라서, 가스 스트림들은, 각각의 가스 포트들로부터, 기판(60)의 제 1 표면(61)을 향하여 수직으로 하방으로 유동하고, 기판 표면(61)에 걸쳐 그리고 파티션들(160)의 하부 부분들 주위에서 유동하고, 마지막으로, 진공 포트들(155)을 향하여 상방으로 유동한다. 이러한 방식으로, 각각의 가스는 기판 표면(61)에 걸쳐 균일하게 분배될 수 있다. 화살표들(198)은 가스 유동의 방향을 표시한다. 기판(60)은 또한, 다양한 가스 스트림들에 노출되면서, 회전될 수 있다. 기판의 회전은 형성된 층들에서의 스트립들의 형성을 방지하거나 최소화하는 데에 유용할 수 있다. 기판의 회전은, 연속적일 수 있거나 또는 불연속적인 단계들로 이루어질 수 있고, 기판이 가스 분배 어셈블리(30) 아래를 통과하고 있는 동안에, 또는 기판이 가스 분배 어셈블리(30) 전의 및/또는 후의 영역에 있는 경우에 발생할 수 있다.
[0029] 마지막 가스 포트에 대한 완전한 노출을 보장하기 위해, 가스 분배 어셈블리(30) 후에, 충분한 공간이 일반적으로 제공된다. 기판(60)이 가스 분배 어셈블리(30) 아래를 통과하였다면, 제 1 표면(61)은 프로세싱 챔버(100)에서의 모든 각각의 가스 포트에 노출된 것이다. 기판은 반대 방향으로 다시 운반될 수 있거나, 또는 앞으로(forward) 운반될 수 있다. 기판(60)이 반대 방향으로 이동하는 경우에, 기판 표면은, 제 1 노출과 역순으로, 반응성 가스 A, 퍼지 가스, 및 반응성 가스 B에 다시 노출될 수 있다.
[0030] 기판 표면(61)이 각각의 가스에 노출되는 정도는, 예를 들어, 가스 포트로부터 유래하는 각각의 가스의 유량들, 및 기판(60)의 이동의 레이트에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 가스의 유량들은, 기판 표면(61)으로부터, 흡착된 전구체들을 제거하지 않도록 제어된다. 각각의 파티션 사이의 폭, 프로세싱 챔버(100) 상에 배치된 가스 포트들의 수, 및 기판이 가스 분배 어셈블리를 횡단하여 통과되는 횟수가 또한, 기판 표면(61)이 다양한 가스들에 노출되는 정도를 결정할 수 있다. 결과적으로, 증착된 막의 양 및 품질은 위에서-참조된 요인들을 변화시킴으로써 최적화될 수 있다.
[0031] 프로세스의 설명이, 가스 분배 어셈블리 아래에 포지셔닝된 기판을 향하여 하방으로 가스의 유동을 지향시키는 가스 분배 어셈블리(30)에 대해 이루어졌지만, 이러한 배향(orientation)은 상이하게 될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 몇몇 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(30)는 기판 표면을 향하여 상방으로 가스의 유동을 지향시킨다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "횡단하여 통과된(passed across)"이라는 용어는, 기판의 전체 표면이 가스 분배 플레이트로부터의 각각의 가스 스트림에 노출되도록, 기판이 가스 분배 어셈블리의 하나의 측으로부터 다른 측으로 이동된 것을 의미한다. 부가적인 설명의 부재 시에, "횡단하여 통과된"이라는 용어는, 가스 분배 어셈블리들, 가스 유동들, 또는 기판 포지션(position)들의 임의의 특정한 배향을 암시하지 않는다.
[0032] 몇몇 실시예들에서, 셔틀(65)은 기판(60)을 운반하기 위한 서셉터(66)이다. 일반적으로, 서셉터(66)는, 기판에 걸쳐 균일한 온도를 형성하는 것을 돕는 캐리어이다. 서셉터(66)는, (도 1의 배열에 관하여, 좌측에서 우측으로의 그리고 우측에서 좌측으로의) 양 방향들로 이동가능하거나, 또는 (도 3에 관하여) 원형 방향으로 이동가능하다. 서셉터(66)는 기판(60)을 운반하기 위한 상단 표면(67)을 갖는다. 서셉터(66)는, 기판(60)이 프로세싱을 위해 가열될 수 있도록, 가열형 서셉터일 수 있다. 예로서, 서셉터(66)는, 서셉터(66) 아래에 배치된, 복사 열 램프들(90), 가열 플레이트, 저항성 코일들, 또는 다른 가열 디바이스들에 의해 가열될 수 있다.
[0033] 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터(66)의 상단 표면(67)은 기판(60)을 수용하기 위한 오목부(recess)(68)를 포함한다. 일반적으로, 서셉터(66)는 기판의 두께보다 더 두꺼우며, 그에 따라 기판의 아래에 서셉터 재료가 존재하게 된다. 몇몇 실시예들에서, 기판(60)이 오목부(68) 내에 배치될 때, 기판(60)의 제 1 표면(61)이 서셉터(66)의 상단 표면(67)과 같은 높이가 되도록 또는 실질적으로 동일 평면 상에 있도록, 오목부(68)의 크기가 정해진다(sized). 다르게 설명하면, 기판(60)이 내부에 배치될 때, 기판(60)의 제 1 표면(61)이 서셉터(66)의 상단 표면(67) 위로 돌출하지 않도록, 몇몇 실시예들의 오목부(68)의 크기가 정해진다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일 평면 상"이라는 용어는, 웨이퍼의 상단 표면과 서셉터 어셈블리의 상단 표면이 ±0.2 mm 내에서 동일 평면 상에 있는 것을 의미한다. 몇몇 실시예들에서, 상단 표면들은, ±0.15 mm, ±0.10 mm, 또는 ±0.05 mm 내에서 동일 평면 상에 있다.
[0034] 도 1은, 개별적인 가스 포트들이 도시된, 프로세싱 챔버의 단면도를 도시한다. 이러한 실시예는, 개별적인 가스 포트들의 폭이 가스 분배 플레이트의 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 동일한 선형 프로세싱 시스템, 또는 개별적인 가스 포트들이, 파이 형상과 일치하기 위해 폭을 변화시키는 파이-형상 세그먼트일 수 있다. 도 3은, 파이-형상 가스 분배 어셈블리(30)의 일부를 도시한다. 기판은 이러한 가스 분배 어셈블리(30)를 가로질러서 호(arc) 형상 경로(32)로 통과될 것이다. 각각의 개별적인 가스 포트들(125, 135, 145, 155)은 가스 분배 어셈블리(30)의 내측 주변 영역으로부터 외측 주변 영역으로 연장하며, 그리고 가스 분배 어셈블리(30)의 내측 주변 에지(33) 근처에서 더 좁은 폭을 가지며, 가스 분배 어셈블리(30)의 외측 주변 에지(34) 근처에서 더 큰 폭을 갖는다. 개별적인 포트들의 형상 또는 종횡비는, 가스 분배 어셈블리(30) 세그먼트의 형상 또는 종횡비에 비례할 수 있거나, 또는 가스 분배 어셈블리(30) 세그먼트의 형상 또는 종횡비와 상이할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 개별적인 포트들은, 경로(32)를 따라 가스 분배 어셈블리(30)를 횡단하여 통과하는 웨이퍼의 각각의 지점이, 각각의 가스 포트 아래에서 대략 동일한 체류 시간을 갖게 되도록, 형상화된다(shaped). 기판들의 경로는 가스 포트들에 대해 수직적일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리들 각각은, 기판에 의해 횡단되는 경로에 대해 실질적으로 수직적인 방향으로 연장되는 복수의 세장형 가스 포트들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 수직적인"이라는 용어는, 이동의 대략적인 방향이, 가스 포트들의 축에 대해 대략적으로 수직적인 것을 의미한다. 파이-형상 가스 포트의 경우에, 가스 포트의 축은, 포트의 폭의 중간-지점이 포트의 길이를 따라 연장되는 것으로서 정의되는 라인인 것으로 고려될 수 있다.
[0035] 다수의 가스 주입기들을 갖는 프로세싱 챔버들은, 웨이퍼들이 동일한 프로세스 플로우를 겪도록, 다수의 웨이퍼들을 동시에 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 4개의 가스 분배 어셈블리들(30) 및 4개의 기판들(60)을 갖는다. 프로세싱의 초기에, 기판들(60)은 가스 분배 어셈블리들(30) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 45°만큼 캐러셀의 서셉터(66)를 회전시키는 것은, 각각의 기판(60)이, 막 증착을 위해 가스 분배 어셈블리(30)로 이동되도록 초래할 것이다. 부가적인 45°회전은 기판들(60)을 가스 분배 어셈블리들(30)로부터 벗어나게 이동시킬 것이다. 이는 도 4에서 도시된 포지션(position)이다. 공간적인 ALD 주입기들의 경우, 주입기 어셈블리에 대한 웨이퍼의 이동 동안에, 웨이퍼 상에 막이 증착된다. 몇몇 실시예들에서, 서셉터(66)는, 기판들(60)이 가스 분배 어셈블리들(30) 아래에서 정지하지 않도록 회전된다. 기판들(60) 및 가스 분배 어셈블리들(30)의 수는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로세싱되고 있는 웨이퍼들의 수는 가스 분배 어셈블리들의 수와 동일하다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 프로세싱되고 있는 웨이퍼들의 수는, 가스 분배 어셈블리들의 수의 정수 배수이다. 예를 들어, 4개의 가스 분배 어셈블리들이 존재하는 경우에, 프로세싱되고 있는 4x개의 웨이퍼들이 존재하고, 여기에서, x는 1과 동등한 또는 그 초과의 정수 값이다.
[0036] 도 4에서 도시된 프로세싱 챔버(100)는 단지, 하나의 가능한 구성을 표현하는 것일 뿐이고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 여기에서, 프로세싱 챔버(100)는 복수의 가스 분배 어셈블리들(30)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 프로세싱 챔버(100) 둘레에 균등하게 이격된 4개의 가스 분배 어셈블리들(30)이 존재한다. 도시된 프로세싱 챔버(100)는 팔각형이지만, 당업자라면, 이는 하나의 가능한 형상이며 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 도시된 가스 분배 어셈블리들(30)은 사다리꼴이지만, 당업자라면, 가스 분배 어셈블리들이 임의의 적합한 형상, 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같은 파이-형상 세그먼트들일 수 있음을 이해할 것이다.
[0037] 프로세싱 챔버(100)는, 둥근 서셉터(66) 또는 서셉터 어셈블리로서 도시된 기판 지지 장치를 포함한다. 기판 지지 장치 또는 서셉터(66)는, 가스 분배 어셈블리들(30) 각각 아래에서 복수의 기판들(60)을 이동시킬 수 있다. 로드 락(82)은, 기판들(60)이 챔버(100) 내로 로딩되도록/챔버(100)로부터 언로딩되도록 허용하기 위해, 프로세싱 챔버(100)의 측면에 연결될 수 있다.
[0038] 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 챔버는, 가스 분배 어셈블리들(30)과 플라즈마 스테이션들(80) 사이에 포지셔닝되는 복수의 가스 커튼들(미도시)을 포함한다. 각각의 가스 커튼은, 가스 분배 어셈블리들(30)로부터의 프로세싱 가스들의 이동이 가스 분배 어셈블리 영역들로부터 이동하는 것, 및 플라즈마 소스들(80)로부터의 가스들이 플라즈마 영역들로부터 이동하는 것을 방지하거나 또는 최소화하기 위한 배리어를 생성할 수 있다. 가스 커튼은, 개별적인 프로세싱 섹션들을 인접한 섹션들로부터 격리시킬 수 있는, 가스 및 진공 스트림들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 커튼은 퍼지(또는 비활성) 가스 스트림이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은 프로세싱 챔버로부터 가스들을 제거하는 진공 스트림이다. 몇몇 실시예들에서, 가스 커튼은, 순서대로, 퍼지 가스 스트림, 진공 스트림, 및 퍼지 가스 스트림이 존재하도록 하는, 퍼지 가스 및 진공 스트림들의 조합이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은, 순서대로, 진공 스트림, 퍼지 가스 스트림, 및 진공 스트림이 존재하도록 하는, 진공 스트림들 및 퍼지 가스 스트림들의 조합이다.
[0039] 몇몇 실시예들에서, 센서들이, 공간적인 ALD 프로세싱 챔버 내의 가스 분배 어셈블리의 퍼지 가스 포트들 내에 포지셔닝된다. 센서들이 퍼지 가스 포트들 내에 있는 것으로 도시될 수 있지만, 당업자라면 센서들이 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 퍼지 가스 채널에 센서들을 포지셔닝하게 되면, 센서들의 정확도 및/또는 정밀도를 감소시킬 수 있는, 부식성 화학물질들 또는 증착 가스들에 대한 센서 노출을 최소화하거나 없애는 것을 도울 수 있다.
[0040] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 비-접촉 포지션과 접촉 포지션 사이에서 이동하는 접촉 센서(contact sensor)들이 포함된다. 사용중이 아닐 때, 접촉 센서들은, 전체 센서가 비활성 가스 샤우드(inert gas shroud)로 감싸지는(enveloped) 비-접촉 포지션으로 리트랙팅될(retracted) 수 있다. 이용될 때, 접촉 센서들은 퍼지 가스 채널로부터 접촉 포지션으로 연장되며, 접촉 포지션에서, 접촉 센서들은 서셉터 어셈블리를 접촉한다.
[0041] 큰 배치 프로세싱 챔버들은 프로세싱 챔버의 내부 둘레에 포지셔닝되는 임의의 적합한 개수의 센서들을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 퍼지 가스 포트들 내에 1개 또는 2개의 센서들이 존재한다. 센서들은, 비제한적으로, 접촉 열전쌍들 및 고온계들을 포함하는 임의의 타입의 적합한 센서일 수 있다. 사용되는 센서들의 타입은 프로세싱 챔버 전체에 걸쳐서 동일할 수 있거나, 또는 상이한 타입들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 각각의 퍼지 가스 포트들은 접촉 열전쌍 및 고온계를 갖는다.
[0042] 프로세싱 동안, 서셉터 어셈블리 및/또는 웨이퍼들의 온도를 모니터링하거나 또는 증착되고 있는 막의 특정한 특성을 모니터링하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 형성 동안 막의 방사율(emissivity)을 측정한다. 본 개시내용의 실시예들은 가스 분배 어셈블리 상에 또는 가스 분배 어셈블리 내에 센서를 가지며, 이러한 센서는 프로세싱 동안 온도 및 다수의 다른 파라미터들을 직접적으로 측정할 수 있다. 당업자라면 "프로세싱 동안"의 용어가, 서셉터가 이동하고 있는 동안 또는 회전하면서 멈추어 있는 동안을 의미할 수 있음을 이해할 것이다.
[0043] 따라서, 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들은, 서셉터 어셈블리(66) 및 가스 분배 어셈블리(30)를 포함하는 프로세싱 챔버에 관한 것이다. 서셉터 어셈블리(66)는, 복수의 기판들(60)을 지지하고 그러한 복수의 기판들(60)을 중심축(18)을 중심으로(17) 회전시키기 위한 상단 표면(67)을 포함한다. 서셉터 어셈블리(66)의 상단 표면(67)은 내측 주변 에지(92) 및 외측 주변 에지(91)를 갖는다. 가스 분배 어셈블리(30)는 서셉터 어셈블리(66) 위쪽에 포지셔닝된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리(30)는, 서셉터 어셈블리(66) 쪽으로 가스들의 유동들을 지향시키기 위한 복수의 세장형 가스 포트들(125, 135, 145) 및 프로세싱 챔버 밖으로 가스들의 유동들을 지향시키기 위한 세장형 진공 포트들(155)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 세장형 가스 포트들은, 제 1 반응성 가스를 전달하는 제 1 반응성 가스 포트(즉, 가스 포트(125)) 및 제 2 반응성 가스를 전달하는 제 2 반응성 가스 포트(즉, 가스 포트들(135))를 포함한다. 세장형 가스 포트들은 또한, 적어도 하나의 진공 포트를 포함할 수 있다. 가스 분배 어셈블리(30)는 또한, 서셉터 어셈블리(66) 쪽으로 지향되는 적어도 하나의 센서(95)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 센서(95)는 접촉 열전쌍을 포함하며, 그리고 서셉터 어셈블리(66)의 표면을 접촉하도록 포지셔닝된다.
[0044] 도 5에 도시된 센서들(95)은, 진공 포트(155)(펌프 포트라고도 또한 지칭됨)와 퍼지 포트(145)(비활성 영역 또는 비활성 가스 영역이라고도 지칭될 수 있음) 사이에 위치된다. 비활성 영역 또는 비활성 가스 영역은, 센서들에 대해 가스들이 실질적으로 비활성인 구역이다. 비활성 영역에서, 이론적으로는, 단지 퍼지 가스들 및/또는 진공 스트림들 만이 센서(95)와 접촉할 것이다. 몇몇 실시예들에서, 센서(95)는 퍼지 가스 포트(145) 내에 위치된다. 이러한 포지션에서, 이론적으로는, 단지 퍼지 가스들 만이 센서(95)를 지나 유동할 수 있으며, 그리고 센서(95) 주위에 비활성 가스의 한결같은(steady) 유동을 유지(즉, 비활성 가스 엔벨로프(envelope)를 형성)할 수 있다. 센서들(95)은, 프로세싱 동안 어떤 포인트에서 측정이 이루어지느냐에 따라, 서셉터 어셈블리 또는 웨이퍼일 수 있는 중간 영역 뿐만 아니라, 서셉터 어셈블리의 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지 근방에서의 서셉터 어셈블리 상의 포인트들을 측정하도록 포지셔닝된다.
[0045] 센서(95)는 가스 분배 어셈블리(30)의 표면 상에 직접적으로 또는 가스 분배 플레이트 내의 오목부 또는 홀(hole)(96) 내에 포지셔닝될 수 있다. 홀(96)은 센서(95)의 크기에 따라 임의의 적합한 크기일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 홀(96)은 직경이 최대 약 10 mm 이다. 몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 센서(95)가 포지셔닝될 수 있는 적어도 하나의 홀(96)이 존재한다.
[0046] 몇몇 실시예들에서, 센서(95)는, 접촉 열전쌍, 접촉 서미스터(contact thermistor) 또는 접촉 저항 온도 검출기(contact resistance temperature detector) 중에서 하나 또는 그 초과를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "접촉 열전쌍"의 용어는, 측정되고 있는 표면을 접촉하는 임의의 타입의 온도 측정 센서를 설명하는 데에 사용된다.
[0047] 도 6은, 이동가능한 접촉 센서(95)를 갖는, 본 개시내용의 다른 실시예를 도시한다. 여기에서는, 3개의 센서들(95)이, 레버(92)에 연결된 핸들(99)에 의해 이동되는 지지 바(support bar)(97)에 연결된다. 지지 바(97)가 비-접촉 포지션과 접촉 포지션 사이에서 슬라이드하거나 또는 이동할 수 있도록, 베이스(98)의 포지션이 고정된다. 도 6에 도시된 실시예는 수동 핸들(99)을 포함하지만, 당업자라면, 임의의 적합한 제어기, 이를테면, 프로세싱 챔버 시스템들의 나머지를 핸들링하는 제어기에 의해 제어될 수 있는 동력화된 액추에이터(motorized actuator)가 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
[0048] 몇몇 실시예들에서는, 온도를 측정하기 위한 적어도 2개의 접촉 열전쌍들이 존재한다. 접촉 열전쌍들 중 적어도 하나는 서셉터 어셈블리의 내측 주변 에지 근방에서의 온도를 측정하도록 포지셔닝되고, 접촉 열전쌍들 중 적어도 하나는 서셉터 어셈블리의 외측 주변 에지 근방에서의 온도를 측정하도록 포지셔닝된다.
[0049] 본원에서의 개시내용이 특정 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 본 개시내용의 원리들 및 적용예들을 예시하는 것이다. 당업자라면, 본 개시내용의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서, 본 개시내용의 방법 및 장치에 대한 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함한다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버로서,
    복수의 기판들을 지지하고 상기 복수의 기판들을 중심축을 중심으로 회전시키기 위한 상단 표면(top surface)을 포함하는 서셉터 어셈블리 ― 상기 상단 표면은 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지를 가지고, 상기 상단 표면은 내부에 형성된 복수의 오목부들(recesses)을 포함하고, 상기 오목부들은 오목부에 지지된 웨이퍼가 서셉터 어셈블리의 상단 표면과 동일 평면 상에 있는 상단 표면을 갖도록 웨이퍼의 에지를 지지하도록 크기가 정해짐(sized) ― ; 및
    상기 서셉터 어셈블리 위쪽에 있는 가스 분배 어셈블리 ― 상기 가스 분배 어셈블리는, 가스들의 유동들을 상기 서셉터 어셈블리 쪽으로 지향시키기 위한 복수의 세장형(elongate) 가스 포트들을 포함하고, 상기 세장형 가스 포트들은 제 1 반응성 가스 포트, 제 2 반응성 가스 포트, 퍼지 가스 포트, 및 적어도 하나의 진공 포트를 포함하고, 상기 가스 분배 어셈블리는, 측정 동안 상기 서셉터 어셈블리를 접촉하도록 포지셔닝되는(positioned) 적어도 하나의 센서를 포함하고, 제 1 반응성 가스가 상기 제 1 반응성 가스 포트를 통해 유동하고 제 2 반응성 가스가 상기 제 2 반응성 가스 포트를 통해 유동하는 동안 퍼지 가스들만이 센서와 접촉하도록, 상기 센서는 제 1 반응성 가스 포트와 제 2 반응성 가스 포트 사이의 가스 분배 어셈블리의 비활성 가스 영역에 포지셔닝됨 ― ;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 센서는 베이스(base)에 연결된 지지 바(support bar)에 연결되고, 지지 바에 연결된 상기 적어도 하나의 센서를 비-접촉 포지션과 접촉 포지션 사이에서 이동시키기 위해 지지 바가 비-접촉 및 접촉 포지션들 사이에서 이동할 수 있도록, 상기 베이스가 고정되는,
    프로세싱 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 퍼지 가스 포트 내에 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 홀 내에 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 접촉 열전쌍(contact thermocouple)을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접촉 열전쌍은 측정을 위해 비-접촉 포지션(non-contact position)으로부터 접촉 포지션으로 이동하는,
    프로세싱 챔버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    온도를 측정하기 위한 적어도 2개의 센서들이 존재하고, 적어도 하나의 센서는, 상기 서셉터 어셈블리의 상기 내측 주변 에지 근방에서의 온도를 측정하도록 포지셔닝되며, 그리고 적어도 하나의 센서는, 상기 서셉터 어셈블리의 상기 외측 주변 에지 근방에서의 온도를 측정하도록 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서로부터의 데이터를 분석하기 위해 적어도 하나의 센서와 통신하는 제어기를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  8. 프로세싱 챔버로서,
    복수의 기판들을 지지하고 상기 복수의 기판들을 중심축을 중심으로 회전시키기 위한 상단 표면(top surface)을 포함하는 서셉터 어셈블리 ― 상기 상단 표면은 내측 주변 에지. 외측 주변 에지, 및 오목부에 지지된 웨이퍼가 서셉터 어셈블리의 상단 표면과 동일 평면 상에 있는 상단 표면을 갖도록 크기가 정해지는 복수의 오목부들을 가짐 ― ;
    상기 서셉터 어셈블리 위쪽에 있는 가스 분배 어셈블리 ― 상기 가스 분배 어셈블리는, 가스들의 유동들을 상기 서셉터 어셈블리 쪽으로 지향시키기 위한 복수의 세장형(elongate) 가스 포트들을 포함하고, 상기 세장형 가스 포트들은 제 1 반응성 가스 포트 및 제 2 반응성 가스 포트를 포함하고, 상기 제 1 반응성 가스 포트 및 상기 제 2 반응성 가스 포트는 비활성 가스 포트의 양측에 진공 포트가 있는 비활성 가스 포트에 의해 분리되고, 상기 진공 포트들 및 상기 비활성 가스 포트는 비활성 가스 영역을 형성함 ― ; 및
    측정 동안 상기 서셉터 어셈블리와 접촉하기 위해 상기 가스 분배 어셈블리의 상기 비활성 가스 영역에 포지셔닝된 적어도 2개의 접촉 열전쌍들 ― 적어도 하나의 접촉 열전쌍은 서셉터 어셈블리의 상기 내측 주변 에지 근처의 온도를 측정하도록 포지셔닝되고, 적어도 하나의 접촉 열전쌍은 서셉터 어셈블리의 상기 외측 주변 에지 근처의 온도를 측정하도록 포지셔닝됨 ― ;을 포함하고,
    상기 적어도 2개의 접촉 열전쌍들은 베이스에 연결된 지지 바에 연결되고, 지지 바에 연결된 상기 열전쌍들을 동시에 이동시키기 위해 지지 바가 비-접촉 및 접촉 포지션들 사이에서 이동할 수 있도록, 상기 베이스가 고정되는,
    프로세싱 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 바에 연결된 상기 열전쌍들을 동시에 이동시키기 위해 지지 바에 연결되는 액추에이터(actuator)를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 열전쌍들로부터의 데이터를 분석하기 위해 적어도 2개의 접촉 열전쌍들과 통신하는 제어기를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020167032119A 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들 KR102371535B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227007098A KR102421679B1 (ko) 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461981731P 2014-04-18 2014-04-18
US61/981,731 2014-04-18
PCT/US2015/026429 WO2015161225A1 (en) 2014-04-18 2015-04-17 Apparatus for susceptor temperature verification and methods of use
US14/689,447 US9765434B2 (en) 2014-04-18 2015-04-17 Apparatus for susceptor temperature verification and methods of use
US14/689,447 2015-04-17

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227007098A Division KR102421679B1 (ko) 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160145747A KR20160145747A (ko) 2016-12-20
KR102371535B1 true KR102371535B1 (ko) 2022-03-04

Family

ID=54321507

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167032119A KR102371535B1 (ko) 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들
KR1020227007098A KR102421679B1 (ko) 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227007098A KR102421679B1 (ko) 2014-04-18 2015-04-17 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9765434B2 (ko)
KR (2) KR102371535B1 (ko)
CN (2) CN207376114U (ko)
WO (1) WO2015161225A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7976631B2 (en) * 2007-10-16 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Multi-gas straight channel showerhead
US9388494B2 (en) 2012-06-25 2016-07-12 Novellus Systems, Inc. Suppression of parasitic deposition in a substrate processing system by suppressing precursor flow and plasma outside of substrate region
TWI683382B (zh) * 2013-03-15 2020-01-21 應用材料股份有限公司 具有光學測量的旋轉氣體分配組件
US9617638B2 (en) 2014-07-30 2017-04-11 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for showerhead backside parasitic plasma suppression in a secondary purge enabled ALD system
US10273578B2 (en) * 2014-10-03 2019-04-30 Applied Materials, Inc. Top lamp module for carousel deposition chamber
US10954597B2 (en) * 2015-03-17 2021-03-23 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition apparatus
US9508547B1 (en) * 2015-08-17 2016-11-29 Lam Research Corporation Composition-matched curtain gas mixtures for edge uniformity modulation in large-volume ALD reactors
US10550469B2 (en) * 2015-09-04 2020-02-04 Lam Research Corporation Plasma excitation for spatial atomic layer deposition (ALD) reactors
US9738977B1 (en) 2016-06-17 2017-08-22 Lam Research Corporation Showerhead curtain gas method and system for film profile modulation
WO2018093874A1 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 Applied Materials, Inc. Dynamic phased array plasma source for complete plasma coverage of a moving substrate
JP6640781B2 (ja) * 2017-03-23 2020-02-05 キオクシア株式会社 半導体製造装置
KR102595355B1 (ko) * 2017-12-28 2023-10-30 삼성디스플레이 주식회사 증착 장치 및 그것을 이용한 증착 방법
US20230076170A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 Applied Materials, Inc. Metrology slot plates

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539759A (en) 1968-11-08 1970-11-10 Ibm Susceptor structure in silicon epitaxy
JPH0697676B2 (ja) 1985-11-26 1994-11-30 忠弘 大見 ウエハサセプタ装置
JPH081922B2 (ja) 1991-01-25 1996-01-10 株式会社東芝 ウェハ−保持装置
US5976261A (en) * 1996-07-11 1999-11-02 Cvc Products, Inc. Multi-zone gas injection apparatus and method for microelectronics manufacturing equipment
US6197117B1 (en) 1997-07-23 2001-03-06 Applied Materials, Inc. Wafer out-of-pocket detector and susceptor leveling tool
US6461428B2 (en) * 1999-12-06 2002-10-08 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Method and apparatus for controlling rise and fall of temperature in semiconductor substrates
JP3982402B2 (ja) 2002-02-28 2007-09-26 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理方法
US6950774B2 (en) 2003-01-16 2005-09-27 Asm America, Inc. Out-of-pocket detection system using wafer rotation as an indicator
US6823753B1 (en) 2003-05-16 2004-11-30 Asm America, Inc. Sensor signal transmission from processing system
US7352440B2 (en) 2004-12-10 2008-04-01 Asml Netherlands B.V. Substrate placement in immersion lithography
JP5156446B2 (ja) 2008-03-21 2013-03-06 株式会社Ｓｕｍｃｏ 気相成長装置用サセプタ
US8961691B2 (en) 2008-09-04 2015-02-24 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, computer readable storage medium for storing a program causing the apparatus to perform the method
DE102009010555A1 (de) 2009-02-25 2010-09-02 Siltronic Ag Verfahren zum Erkennen einer Fehllage einer Halbleiterscheibe während einer thermischen Behandlung
KR101069846B1 (ko) * 2009-07-22 2011-10-04 한국원자력연구원 삽입형 충격 지지판과 이동가능한 탄성 지지판으로 구성된 지지격자체
WO2011052817A1 (ko) * 2009-10-28 2011-05-05 엘아이지에이디피 주식회사 금속 유기물 화학 기상 증착장치 및 이를 위한 온도제어방법
KR101128738B1 (ko) * 2009-12-30 2012-03-23 엘아이지에이디피 주식회사 증착장치
KR20110095633A (ko) * 2010-02-19 2011-08-25 주성엔지니어링(주) 기판처리장치 및 방법
KR20130051013A (ko) 2010-06-09 2013-05-16 솔렉셀, 인크. 고생산성 박막 증착 방법 및 시스템
US20120135609A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Applied Materials, Inc. Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition
KR101302157B1 (ko) * 2010-12-27 2013-08-30 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상 증착장치
US20120225191A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-06 Applied Materials, Inc. Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition
US20130196078A1 (en) 2012-01-31 2013-08-01 Joseph Yudovsky Multi-Chamber Substrate Processing System
US20130210238A1 (en) 2012-01-31 2013-08-15 Joseph Yudovsky Multi-Injector Spatial ALD Carousel and Methods of Use
KR101385258B1 (ko) 2012-08-03 2014-04-21 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상 증착장치
US20160056032A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for stable deposition rate control in low temperature ald systems by showerhead active heating and/or pedestal cooling

Also Published As

Publication number Publication date
KR102421679B1 (ko) 2022-07-14
KR20160145747A (ko) 2016-12-20
US9765434B2 (en) 2017-09-19
KR20220044535A (ko) 2022-04-08
US20170370001A1 (en) 2017-12-28
US20150299855A1 (en) 2015-10-22
US10900125B2 (en) 2021-01-26
CN207376114U (zh) 2018-05-18
CN206516610U (zh) 2017-09-22
WO2015161225A1 (en) 2015-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102371535B1 (ko) 서셉터 온도 확인을 위한 장치 및 사용 방법들
US11821083B2 (en) Gas separation control in spatial atomic layer deposition
KR102271731B1 (ko) 배치 프로세싱을 위한 경사진 플레이트 및 사용 방법들
KR102589174B1 (ko) 공간적으로 분리된 원자 층 증착 챔버를 위한 개선된 인젝터
US20150345022A1 (en) Apparatus And Methods For Injector To Substrate Gap Control
KR102563831B1 (ko) 캐러셀 증착 챔버를 위한 상단 램프 모듈
US20130210238A1 (en) Multi-Injector Spatial ALD Carousel and Methods of Use
US20160024653A1 (en) Plasma Source For Rotating Platen ALD Chambers
US20150275364A1 (en) Cyclic Spike Anneal Chemical Exposure For Low Thermal Budget Processing
US20160027674A1 (en) Carousel Gas Distribution Assembly With Optical Measurements
US20160068958A1 (en) Lamp Heater For Atomic Layer Deposition
US20170051407A1 (en) Heating Source For Spatial Atomic Layer Deposition
KR102664779B1 (ko) 공간적인 원자 층 증착에서의 가스 분리 제어

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant