KR102414851B1 - 증착 레이트 균일성을 향상시키고 기판 프로세싱 시스템들에서의 디펙트들을 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

증착 레이트 균일성을 향상시키고 기판 프로세싱 시스템들에서의 디펙트들을 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 시스템들 및 방법들은 액체 전구체 소스와 유체 연통하는 제 1 밸브를 사용하여 액체 전구체를 공급하는 단계; 퍼지 가스 소스와 유체 연통하는 제 2 밸브를 사용하여 퍼지 가스를 공급하는 단계; 제 1 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 입력 포트 및 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 2 입력 포트를 갖는 제 3 밸브를 배치하는 단계; 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 방향 전환 주입기 밸브의 입력 포트를 배열하는 단계; 및 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드, 및 제 4 모드에서 동작시키는 단계를 포함한다.

Description

증착 레이트 균일성을 향상시키고 기판 프로세싱 시스템들에서의 디펙트들을 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING DEPOSITION RATE UNIFORMITY AND REDUCING DEFECTS IN SUBSTRATE PROCESSING SYSTEMS}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들, 보다 구체적으로 디펙트들을 감소시키고 층간 유전체들의 증착 레이트 균일성을 향상시키기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경 기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경 기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 기판 상에 막을 증착하도록 사용된다. 예를 들어, 기판 프로세싱 시스템은 CVD (chemical vapor deposition), PE (plasma-enhanced) CVD, ALD (atomic layer deposition), PEALD 등을 수행할 수도 있다. 증착은 프로세싱 챔버에 가스 혼합물을 공급하여 수행될 수도 있다. 가스 혼합물은 함께 혼합되는 하나 이상의 가스들을 포함할 수도 있다.
일부 환경들에서, 액체 전구체는 캐리어 가스로 기화될 수도 있다. 액체 전구체의 정확한 계량은 적절한 가스 혼합물이 프로세싱 챔버 내에서 형성되는 것을 보장하도록 수행된다. 디바이스 크기가 계속 감소함에 따라, 증착 레이트 균일성을 향상시키고 디펙트들을 감소시키는 것이 기판 프로세싱 시스템들에 있어서 보다 중요하게 된다.
기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법은 액체 전구체 소스와 유체 연통하는 제 1 밸브를 사용하여 액체 전구체를 공급하는 단계; 퍼지 가스 소스와 유체 연통하는 제 2 밸브를 사용하여 퍼지 가스를 공급하는 단계; 제 1 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 입력 포트 및 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 2 입력 포트를 갖는 제 3 밸브를 배열하는 단계; 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 방향 전환 주입기 밸브의 입력 포트를 배열하는 단계; 및 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드에서 동작시키는 단계를 포함한다. 액체 전구체에 대한 요청이 없을 때, 방법은 제 1 모드로 설정하는 단계, 제 1 밸브를 폐쇄하는 단계, 제 2 밸브를 개방하는 단계, 제 3 밸브에 의해 퍼지 가스를 공급하는 단계; 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하는 단계를 포함한다. 액체 전구체에 대한 요청이 있을 때, 방법은 연속하여 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드로 설정하는 단계를 포함한다. 제 2 모드로 설정하는 단계는 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 제 3 모드로 설정하는 단계는 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브를 폐쇄하는 단계 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하는 단계를 포함한다. 제 4 모드로 설정하는 단계는 제 1 밸브를 개방하는 단계, 제 2 밸브를 폐쇄하는 단계, 제 3 밸브를 사용하여 액체 전구체를 공급하는 단계; 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 주입기 밸브의 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 제 1 주입기 밸브의 출력 포트를 배열하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 제 2 방향 전환 주입기 밸브는 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는다. 제 2 주입기 밸브는 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는다.
다른 특징들에서, 방법은 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드 동안 제 1 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 방법은 액체 전구체를 가열된 주입기 매니폴드에 선택적으로 공급하도록, 제 4 모드 후에 제 5 모드 동안 제 1 주입기 밸브를 선택적으로 개방하는 단계를 포함한다. 방법은 액체 전구체의 전달이 불필요할 때 제 1 모드로 선택적으로 복귀하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS; tetraethyl orthosilicate) 를 포함한다. 퍼지 가스는 헬륨을 포함한다. 방법은 기판 프로세싱 시스템을 사용하여 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 를 수행하는 단계를 포함한다. 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함하고 퍼지 가스는 헬륨을 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 기판 상에 층간 유전체 (ILD; interlayer dielectric) 를 증착하는 단계를 포함한다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템은 액체 전구체 소스와 유체 연통하는 제 1 밸브를 포함한다. 제 2 밸브는 퍼지 가스 소스와 유체 연통한다. 제 3 밸브는 제 1 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 입력 포트 및 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 2 입력 포트를 갖는다. 제 1 방향 전환 주입기 밸브는 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는다. 제어기는 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드에서 동작시키도록 구성된다. 액체 전구체에 대한 요청이 없을 때, 제어기는 제 1 모드로 설정하고 그리고 제 1 밸브를 폐쇄하고, 제 2 밸브를 개방하고, 제 3 밸브를 사용하여 퍼지 가스를 공급하고 그리고 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방한다. 액체 전구체에 대한 요청이 있을 때, 제어기는 연속하여 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드로 설정한다. 제어기는 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하여 제 2 모드로 설정한다. 제어기는 제 1 밸브, 제 2 밸브 및 제 3 밸브를 폐쇄하고, 그리고 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하여 제 3 모드로 설정한다. 제어기는 제 1 밸브를 개방하고, 제 2 밸브를 폐쇄하고, 제 3 밸브에 의해 액체 전구체를 공급하고 그리고 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하여 상기 제 4 모드로 설정한다.
다른 특징들에서, 제 1 주입기 밸브는 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는다.
다른 특징들에서, 제 2 방향 전환 주입기 밸브는 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는다. 제 2 주입기 밸브는 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는다.
다른 특징들에서, 제어기는 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드 동안 제 1 주입기 밸브를 폐쇄하도록 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 액체 전구체를 가열된 주입기 매니폴드에 선택적으로 공급하도록, 제 4 모드 후에 제 5 모드 동안 제 1 주입기 밸브를 선택적으로 개방하도록 구성된다. 제어기는 액체 전구체의 전달이 불필요할 때 제 1 모드로 선택적으로 복귀하도록 구성된다.
다른 특징들에서, 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함한다. 퍼지 가스는 헬륨을 포함한다.
기판 프로세싱 시스템은 액체 전구체 전달 시스템을 포함한다. 프로세싱 챔버는 기판을 공급하도록 페데스탈 (pedestal) 을 포함한다. 플라즈마 생성기는 프로세싱 챔버에서 선택적으로 플라즈마를 생성한다.
다른 특징들에서, 기판 프로세싱 시스템은 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 를 수행한다. 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함하고 퍼지 가스는 헬륨을 포함한다. 기판 프로세싱 시스템은 기판 상에 층간 유전체 (ILD) 를 증착하도록 사용된다.
본 개시의 적용 가능성의 추가의 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 분명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 오직 예시의 목적들을 위해 의도된 것이고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부한 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1a는 기판 프로세싱 시스템을 위한 예시적인 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 1b는 제 1 모드로 배열된 밸브들을 가진 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 1c는 제 2 모드로 배열된 밸브들을 가진 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 1d는 제 3 모드로 배열된 밸브들을 가진 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 2a는 본 개시에 따라 제 1 모드로 배열된 밸브들을 가진 기판 프로세싱 시스템을 위한 예시적인 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 2b는 본 개시에 따라 제 2 모드로 배열된 밸브들을 가진 예시적인 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 2c는 본 개시에 따라 제 3 모드로 배열된 밸브들을 가진 예시적인 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 2d는 본 개시에 따라 제 4 모드로 배열된 밸브들을 가진 예시적인 액체 전구체 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따라 액체 전구체 전달 시스템을 제어하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
도 4는 본 개시에 따라 액체 전구체 전달 시스템을 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 예를 예시한다.
도면들에서, 참조 부호들은 유사하고 그리고/또는 동일한 엘리먼트들 (element) 을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
층간 유전체들 (ILD들) 을 다루는 종래의 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 전달 라인들에서 헬륨과 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 액을 혼합한다. 라인들 내의 헬륨 및 TEOS 혼합물은 후 세정, 완전한 플러시 루틴들 동안 마이크로-버블들을 생성한다. 얇은 막 증착 레이트들은 TEOS 내의 헬륨의 양에 매우 민감하다. TEOS 공급 도관에서 (마이크로-버블들을 가진) TEOS 및 헬륨 혼합물을 제거하기 위해서, 프라이밍 (priming) 이 수행될 수도 있다. 프라이밍은 증착을 시작하기 전에 도관 내의 TEOS 및 헬륨 혼합물을 밀어내도록 후레시한 (fresh) TEOS 액체를 사용하는 것을 수반한다. 대규모 TEOS 프라이밍은 증가된 디펙트들을 초래한다. 도관 내의 잔류 헬륨 마이크로-버블들의 존재는 불안정한 막 증착 레이트들을 초래한다.
본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 공급 도관들에서 TEOS 및 헬륨의 혼합을 상당히 제거한다. 결과적으로, 액체 TEOS 프라이밍에 대한 필요 조건은 최소화된다. 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 디펙트들을 감소시키고 증착 레이트 균일성을 향상시킨다.
이제 도 1a를 참조하면, 액체 전구체 전달 시스템 (10) 의 예가 도시된다. 액체 전구체 전달 시스템 (10) 은 밸브들 (16 및 18) 과 유체 연통하는 액체 전구체 소스 (14) 를 포함한다. 밸브 (18) 는 2개의 입력 포트들 및 하나의 출력 포트를 가질 수도 있다. 밸브 (18) 는 폐쇄 위치, 액체 전구체 공급 위치 및 퍼지 가스 공급 위치를 가질 수도 있다. 밸브 (18) 의 출력 포트는 주입기 밸브들 (20 및 22) 및 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 과 유체 연통한다.
주입기 밸브들 (20 및 22) 의 출력부들은 가열된 주입기 매니폴드 (39) 와 유체 연통한다. 가열된 주입기 매니폴드 (39) 의 출력부는 기판 프로세싱 시스템과 같은 프로세스 (40) 에 대한 입력부이다. 비활성 가스 공급부 (44) 는 스크러브된 (scrubbed) 배기 시스템과 유체 연통될 수도 있는, 도관 (49) 으로 밸브 (48) 를 사용하여 비활성 가스를 공급한다. 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 의 출력 포트들은 도관 (49) 에 연결된다.
이제 도 1b를 참조하면, 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템은 액체 전구체의 공급이 불필요할 때 제 1 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 제 1 모드에서, 밸브 (16) 는 폐쇄되고, 밸브 (18) 는 퍼지 가스 플로우를 허용하며, 밸브 (24) 는 개방되고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 개방된다. 액체 전구체가 공급되지 않을 때, 퍼지 가스는 밸브들 (24 및 18) 을 통해 흐르고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 에 의해 도관 (49) 으로 방향 전환된다.
이제 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템은 액체 전구체에 대한 요청이 제어기 (50) 에 의해 수용될 때 제 2 모드 (도 1c) 및 제 3 모드 (도 1d) 로 연속으로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 도 1c에서, 밸브 (24) 는 폐쇄되고, 밸브 (18) 는 액체 전구체를 공급하도록 배치되며, 밸브 (16) 는 개방되고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 폐쇄된다.
일부 예들에서, 퍼지 가스 공급부의 압력은 액체 전구체 공급부의 압력보다 보다 높다. 단지 예를 들면, 퍼지 가스 공급부의 압력은 약 55 psi일 수도 있고 액체 전구체 공급부의 압력은 퍼지 가스 공급부의 압력보다 보다 낮다. 밸브들이 제 2 모드로 설정될 때, 퍼지 가스는 퍼지 가스의 보다 높은 압력에 기인하여 액체 전구체 내로 역류하는 경향이 있다. 결과적으로, 마이크로버블들이 액체 전구체 내에 생성될 수도 있다.
도 1d에서, 도 1a의 액체 전구체 전달 시스템은 제 3 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 밸브 (24) 는 폐쇄되고, 밸브 (18) 는 액체 전구체를 공급하도록 배치되며, 밸브 (16) 는 개방되고 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 개방된다. 사전 결정된 양의 액체 전구체는 라인들을 프라이밍하도록 (prime) 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 통해 흐른다. 예를 들어, TEOS와 같은 액체 전구체의 약 15 ml가 라인들을 프라이밍하도록 사용될 수도 있다. 그 후에, 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 폐쇄된다.
제 1 모드, 제 2 모드 및 제 3 모드 동안, 주입기 밸브들 (20 및 22) 은 폐쇄된다. 제 3 모드 후에, 액체 전구체는 가열된 주입기 매니폴드 (39) 에 공급되도록 준비된다. 예를 들어, 주입기 밸브들 (20 및 22) 은 액체 전구체를 가열된 주입기 매니폴드 (39) 에 주입하도록 필요에 따라 선택적으로 동작될 수도 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 제어기 (50) 는 상기에 기술된 바와 같은 밸브들 (16, 18, 20, 22, 24, 34, 38 및 48) 의 동작을 제어하도록 사용될 수도 있다.
이제 도 2a를 참조하면, 액체 전구체 전달 시스템 (100) 이 도시된다. 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 도 1a 내지 도 1d에 도시된 시스템과 유사하다. 그러나, 제어기 (150) 는 밸브들을 상이하게 동작시킨다. 도 2a에 도시된 밸브들은 액체 전구체가 전달되지 않을 때 배열된다. 퍼지 가스는 퍼지 가스 공급부 (23) 에 의해 밸브 (24), 밸브 (18), 및 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 통해 도관 (49) 에 공급된다.
이제 도 2b 내지 도 2d를 참조하면, 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 액체 전구체에 대한 요청에 응답하여 연속으로 발생하는 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 도 2b에서, 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 제 2 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 제 2 모드에서, 밸브들 (16, 18 및 24) 은 폐쇄된다. 퍼지 가스는 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 과 밸브 (18) 의 출력 포트 사이에 갇힌다 (trap). 도관의 이 부분들에서 어떠한 액체 전구체도 없고, 따라서 마이크로버블들이 생성되지 않는다.
도 2c에서, 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 제 3 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 밸브들 (16, 18, 24) 은 폐쇄되고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 개방된다. 제 2 모드 동안 갇혔던 퍼지 가스는 제 3 모드에서 도관 (49) 내로 흐른다.
도 2d에서, 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 제 4 모드로 배열된 밸브들을 갖고서 도시된다. 밸브 (16) 는 개방되고, 밸브 (18) 는 액체 전구체를 공급하며, 밸브 (24) 는 폐쇄되고 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 은 폐쇄된다. 액체 전구체는 액체 전구체 공급부 (14) 와 주입기 밸브들 (20, 22, 34, 및 38) 의 입력 포트들 사이의 도관 내로 흐른다. 액체 전구체 전달 시스템 (100) 은 주입기 밸브들 (20 및 22) 을 사용하여 액체 전구체를 공급하도록 준비된다.
이제 도 3을 참조하면, 액체 전구체 전달 시스템을 제어하기 위한 예시적인 방법 (200) 이 도시된다. 방법은 제 1 모드로 이미 배열된 밸브들을 갖고서 시작점에서 도시된다. 204에서, 제어는 액체 전구체에 대한 요청이 있는지의 여부를 결정한다. 204가 참이라면, 제어는 208로 진행되고 어떤 퍼지 가스 또는 액체 전구체도 공급하지 않도록 퍼지 가스와 연관된 밸브 (24) 를 폐쇄하고, 밸브 (16) 를 폐쇄하고, 공통 밸브 (18) 를 폐쇄하며, 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 폐쇄한다 (예를 들어, 제 2 모드). 216에서, 제어는 어떤 퍼지 가스 또는 액체 전구체도 공급하지 않도록 퍼지 가스와 연관된 밸브 (24) 를 폐쇄하고, 액체 전구체와 연관된 밸브 (16) 를 폐쇄하고, 공통 밸브 (18) 를 배치하며, 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 개방한다 (예를 들어, 제 3 모드).
224에서, 제어는 액체 전구체를 공급하도록 액체 전구체와 연관된 밸브 (16) 를 개방하고, 공통 밸브 (18) 를 배치하며, 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 폐쇄한다 (예를 들어, 제 4 모드). 228에서, 제어는 주입기 밸브들 (20 및 22) 을 사용하여 필요에 따라 가열된 주입기 매니폴드 (39) 에 액체 전구체를 선택적으로 공급한다. 232에서, 제어는 액체 전구체에 대한 요청이 종료되었는지의 여부를 결정한다. 232가 참이라면, 제어부는 밸브 (24) 를 개방하고, 퍼지 가스를 흘리도록 밸브 (18) 를 배치하고, 밸브 (16) 를 개방하며 그리고 방향 전환 주입기 밸브들 (34 및 38) 을 폐쇄한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 제어는 결정을 허용하도록 필요에 따라 하나 이상의 단계들 (208, 216 및/또는 224) 사이의 하나 이상의 사전 결정된 기간들을 기다릴 수도 있다.
이제 도 4를 참조하면, 압력-기반 액체 플로우 제어 시스템과 함께 사용된 기판 프로세싱 시스템 (310) 의 예가 도시된다. 일부 예들에서, 기판 프로세싱 시스템은 ALD (atomic layer deposition), PE (plasma-enhanced) ALD, CVD (chemical vapor deposition), 또는 PECVD를 수행하도록 사용된다.
기판 프로세싱 시스템 (310) 은 프로세싱 챔버 (312) 를 포함하도록 도시된다. 가스는 샤워헤드 (showerhead) 또는 다른 디바이스와 같은 가스 분배 디바이스 (314) 를 사용하여 프로세싱 챔버에 공급될 수도 있다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판 (318) 은 프로세싱 동안 페데스탈 (316) 상에 배열될 수도 있다. 페데스탈 (316) 은 정전기 척 (chuck), 기계 척 또는 다른 유형의 척일 수도 있다.
가스 전달 시스템 (320) 은 하나 이상의 가스 소스들 (322-1, 322-2, ..., 및 322-N) (총체적으로 가스 소스들 (322)) 을 포함할 수도 있고, 여기서 N은 1 초과의 정수이다. 값들 (324-1, 324-2, ..., 및 324-N), 질량 유량 제어기들 (326-1, 326-2, ..., 및 326-N), 또는 다른 유량 제어 디바이스들이, 프로세싱 챔버 (312) 에 가스 혼합물을 공급하는, 매니폴드 (330) 에 선택된 가스 혼합물을 제어 가능하게 공급하도록 사용될 수도 있다. 매니폴드 (330) 는 또한 가열된 주입기 매니폴드 (39) 의 출력을 수용한다.
제어기 (340) 는 온도, 압력 및 프로세스 타이밍과 같은 프로세스 파라미터들을 모니터링하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (340) 는 제어기 (50) 에 의해 또는 별도의 제어기로서 구현될 수도 있다. 제어기 (340) 는 또한 가스 전달 시스템 (320), 페데스탈 히터 (342), 플라즈마 생성기 (346) 와 같은 프로세스 디바이스들, 및/또는 프로세싱 챔버 (312) 로부터의 반응 물질들의 제거를 제어하도록 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 밸브 (350) 및 펌프 (352) 는 프로세싱 챔버 (312) 로부터 반응 물질들을 제거하도록 사용될 수도 있다. RF 플라즈마 생성기 (346) 는 프로세싱 챔버에서 RF 플라즈마를 생성시킬 수도 있다. RF 플라즈마 생성기 (346) 는 인덕티브 또는 커패시티브 유형의 RF 플라즈마 생성기일 수도 있다. RF 플라즈마 생성기 (346) 는 고주파수 RF 생성기, 저주파수 RF 생성기 및 매칭 네트워크 (미도시) 를 포함할 수도 있다.
제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 도 1a 내지 도 1d에서 상기에 기술된 시스템들 및 방법들을 사용하여 그리고 액체 전구체로서 TEOS, 퍼지 가스로서 헬륨, 그리고 비활성 가스로서 분자 질소를 사용하여 진행되었다. 제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 150 옹스트롬 (Å) 의 타겟 두께를 갖는다. 제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 진행되는 기판들의 그룹에 대해 16 내지 20 Å의 두께 범위를 갖는다. 제 3 프로세스는 100 Å의 타겟 범위를 갖고 ~12 Å의 두께 범위를 갖는다.
제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 도 2a 내지 도 2d에서 상기에 기술된 시스템들 및 방법들을 사용하여 그리고 액체 전구체로서 TEOS, 퍼지 가스로서 헬륨, 그리고 비활성 가스로서 분자 질소를 사용하여 진행되었다. 제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 150 옹스트롬 (Å) 의 타겟 두께를 갖는다. 제 1 프로세스 및 제 2 프로세스는 진행되는 기판들의 그룹에 대해 두께 범위의 약 50 % 이상의 감소를 갖는다 (8 Å 미만). 제 3 프로세스는 100 Å의 타겟 범위를 갖고 ~5 Å의 두께 범위를 갖는다. 유사하게, 디펙트 성능에서의 상당한 개선이 (약 5 내지 약 10 배) 도 2a 내지 도 2d에 기술된 시스템들 및 방법들에 의해 성취되었다. 어떤 이론도 제한되지 않고서, 입자 성능 개선은 주로 ILD들에 대한 액체 전구체 전달 시스템에서 잔여물들을 남기는 챔버 프리코트들 (precoat) 및 TEOS 프라이밍의 상당한 양의 제거에 기인할 수도 있다. 일부 예들에서, 프라이밍은 약 10배만큼 감소된다.
전술한 기술은 단순히 특성을 예시하는 것이고 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 애플리케이션, 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특별한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 방법 내에서 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리를 변경하지 않고 다른 순서로 (또는 동시에) 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
아래에 정의를 포함하는 본 출원에서, 용어 제어기는 용어 회로로 대체될 수도 있다. 용어 제어기는 ASIC (Application Specific Integrated Circuit); 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 개별 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 집적 회로; 결합 로직 회로; FPGA (field programmable gate array); 코드를 실행하는 프로세서 (공유, 전용, 또는 그룹); 프로세서에 의해 실행된 코드를 저장하는 메모리 (공유, 전용, 또는 그룹); 기술된 기능을 제공하는 다른 적합한 하드웨어 컴포넌트들 (component); 또는 시스템-온-칩에서와 같이, 상기의 일부 또는 전부의 조합의 일부를 지칭하거나 포함할 수도 있다.
상기에 사용된 바와 같은, 용어 코드는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수도 있고, 프로그램들, 루틴들, 기능들, 클래스들, 및/또는 객체들을 지칭할 수도 있다. 용어 공유 프로세서는 복수의 제어기들로부터의 일부 또는 전체 코드를 실행하는 단일 프로세서를 포괄한다. 용어 그룹 프로세서는 추가의 프로세서들과 결합하여, 하나 이상의 제어기들로부터의 일부 또는 전체 코드를 실행하는, 프로세서를 포함한다. 용어 공유 메모리는 복수의 제어기들로부터 일부 또는 전체 코드를 저장하는 단일 메모리를 포괄한다. 용어 그룹 메모리는 추가의 메모리들과 결합하여, 하나 이상의 제어기들로부터 일부 또는 전체 코드를 저장하는 메모리를 포괄한다. 용어 메모리는 용어 컴퓨터-판독 가능 매체의 서브세트일 수도 있다. 용어 컴퓨터-판독 가능 매체는 매체를 통해 전파하는 일시적 전기 및 전자기 신호들을 포괄하지 않고, 따라서 유형의 및 비일시적이라고 간주될 수 있다. 비일시적 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체의 비제한적 예들은 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 자기 저장 장치, 및 광 기억 장치를 포함한다.
이 출원서에 기술된 장치들 및 방법들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 수행된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램들은 적어도 하나의 비일시적 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되는 프로세서-실행 가능 인스트럭션들을 포함한다. 컴퓨터 프로그램들은 또한 저장된 데이터를 포함 및/또는 필요로 할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법으로서,
    액체 전구체 소스와 유체 연통하는 제 1 밸브를 사용하여 액체 전구체를 공급하는 단계;
    퍼지 가스 소스와 유체 연통하는 제 2 밸브를 사용하여 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    상기 제 1 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 입력 포트 및 상기 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 2 입력 포트를 갖는 제 3 밸브를 배열하는 단계;
    상기 제 3 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 방향 전환 주입기 밸브의 입력 포트를 배열하는 단계; 및
    상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드에서 동작시키는 단계를 포함하고,
    액체 전구체에 대한 요청이 없을 때, 상기 제 1 모드로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 모드로 설정하는 단계는 상기 제 1 밸브를 폐쇄하는 단계, 상기 제 2 밸브를 개방하는 단계, 상기 제 3 밸브에 의해 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계, 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하는 단계를 포함하고,
    액체 전구체에 대한 요청이 있을 때, 연속하여 상기 제 2 모드, 상기 제 3 모드 및 상기 제 4 모드로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 모드로 설정하는 단계는 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하고,
    상기 제 3 모드로 설정하는 단계는 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브를 폐쇄하는 단계 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 제 4 모드로 설정하는 단계는 상기 제 1 밸브를 개방하는 단계, 상기 제 2 밸브를 폐쇄하는 단계, 상기 제 3 밸브를 사용하여 상기 액체 전구체를 공급하는 단계, 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 주입기 밸브의 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 상기 제 1 주입기 밸브의 출력 포트를 배열하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는 제 2 방향 전환 주입기 밸브; 및
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 상기 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는 제 2 주입기 밸브를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 모드, 상기 제 2 모드, 상기 제 3 모드 및 상기 제 4 모드 동안 상기 제 1 주입기 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액체 전구체를 상기 가열된 주입기 매니폴드에 선택적으로 공급하도록, 상기 제 4 모드 후에 제 5 모드 동안 상기 제 1 주입기 밸브를 선택적으로 개방하는 단계; 및
    상기 액체 전구체의 전달이 불필요할 때 상기 제 1 모드로 선택적으로 복귀하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는 헬륨을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 프로세싱 시스템을 사용하여 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 를 수행하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS; tetraethyl orthosilicate) 를 포함하고 상기 퍼지 가스는 헬륨을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 상에 층간 유전체 (ILD; interlayer dielectric) 를 증착하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템에서 액체 전구체를 전달하기 위한 방법.
  11. 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템으로서,
    액체 전구체 소스와 유체 연통하는 제 1 밸브;
    퍼지 가스 소스와 유체 연통하는 제 2 밸브;
    상기 제 1 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 1 입력 포트 및 상기 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 제 2 입력 포트를 갖는 제 3 밸브;
    상기 제 2 밸브의 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는 제 1 방향 전환 주입기 밸브; 및
    상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드에서 동작시키도록 구성된 제어기를 포함하고,
    액체 전구체에 대한 요청이 없을 때, 상기 제어기는 상기 제 1 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 2 밸브를 개방하고, 상기 제 3 밸브를 사용하여 상기 퍼지 가스를 공급하고 그리고 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방함으로써 상기 제 1 모드로 설정하고,
    액체 전구체에 대한 요청이 있을 때, 상기 제어기는 연속하여 상기 제 2 모드, 상기 제 3 모드 및 상기 제 4 모드로 설정하고,
    상기 제어기는 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하여 상기 제 2 모드로 설정하고,
    상기 제어기는 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 및 상기 제 3 밸브를 폐쇄하고, 그리고 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 개방하여 상기 제 3 모드로 설정하고, 그리고
    상기 제어기는 상기 제 1 밸브를 개방하고, 상기 제 2 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 3 밸브에 의해 상기 액체 전구체를 공급하고 그리고 상기 제 1 방향 전환 주입기 밸브를 폐쇄하여 상기 제 4 모드로 설정하는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는 제 1 주입기 밸브를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트를 갖는 제 2 방향 전환 주입기 밸브; 및
    상기 제 3 밸브의 상기 출력 포트와 유체 연통하는 입력 포트 및 상기 가열된 주입기 매니폴드와 유체 연통하는 출력 포트를 갖는 제 2 주입기 밸브를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 모드, 상기 제 2 모드, 상기 제 3 모드 및 상기 제 4 모드 동안 상기 제 1 주입기 밸브를 폐쇄하도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 액체 전구체를 상기 가열된 주입기 매니폴드에 선택적으로 공급하도록, 상기 제 4 모드 후에 제 5 모드 동안 상기 제 1 주입기 밸브를 선택적으로 개방하고; 그리고
    상기 액체 전구체의 전달이 불필요할 때 상기 제 1 모드로 선택적으로 복귀하도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는 헬륨을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템을 위한 액체 전구체 전달 시스템.
  18. 기판 프로세싱 시스템으로서,
    제 11 항에 기재된 액체 전구체 전달 시스템;
    기판을 지지하기 위한 페데스탈 (pedestal) 을 포함하는 프로세싱 챔버; 및
    상기 프로세싱 챔버에서 선택적으로 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성기를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판 프로세싱 시스템은 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 를 수행하는, 기판 프로세싱 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 액체 전구체는 테트라에틸 오소실리케이트 (TEOS) 를 포함하고 상기 퍼지 가스는 헬륨을 포함하고; 그리고
    상기 기판 프로세싱 시스템은 상기 기판 상에 층간 유전체 (ILD) 를 증착하도록 사용되는, 기판 프로세싱 시스템.
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