KR102555142B1 - 비소 관련 프로세스들을 위한 탈기 챔버 - Google Patents

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춘 얀
후아 충
슈베르트 에스. 추
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Abstract

본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 집적 회로들의 제조에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에 개시된 구현들은 기판 가스방출을 감소시키기 위한 장치, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 기판은 비소 함유 물질을 기판 상에 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버에서 처리되고, 그 다음, 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버로 이송된다. 탈기 챔버는 수소, 질소, 및 산소 및 염화수소 또는 염소 가스를 챔버에 공급하기 위한 가스 패널, 기판 지지부, 펌프, 및 적어도 하나의 가열 메커니즘을 포함한다. 기판이 비소를 주변 환경 내로 분산시키지 않고 탈기 챔버로부터 제거될 수 있도록, 잔류 또는 비산(fugitive) 비소가 기판으로부터 제거된다.

Description

비소 관련 프로세스들을 위한 탈기 챔버
본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 집적 회로들의 제조에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에 개시된 구현들은 기판 가스방출을 감소시키기 위한 시스템들, 방법들 및 장치에 관한 것이다.
현대의 논리 회로, 메모리 회로 또는 집적 회로의 제조는 전형적으로, 4백 개 초과의 프로세스 작동들을 포함한다. 다수의 이러한 작동들은, 얇은 표면 막들의 화학반응 또는 원자 순서의 재배열(예를 들어, 확산, 산화, 재결정화, 살리사이드화, 치밀화, 유동)을 유도하기 위해 반도체 기판의 온도를 목표 값까지 상승시키는 열 프로세스들이다.
이온 주입은 전계 효과 또는 양극성 트랜지스터 제조에 필요한 p-n 접합들을 형성하기 위해 반도체 기판들에 화학적 불순물들을 도입하기 위한 방법이다. 그러한 불순물들은 P형 도펀트들, 예컨대, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 베릴륨, 마그네슘, 및 아연, 및 N형 도펀트들, 예컨대, 인, 비소, 안티모니, 비스무트, 셀레늄, 및 텔루륨을 포함한다. 화학적 불순물들의 이온 주입은 주입의 범위에 걸쳐 반도체 기판의 결정화도를 붕괴시킨다. 낮은 에너지들에서, 기판에 비교적 적은 손상이 발생한다. 그러나, 주입된 도펀트들은 기판의 전기적 활성 부위들 상에 놓이지 않을 것이다. 그러므로, 기판의 결정화도를 복원하고 주입된 도펀트들을 전기적 활성 결정 부위들 상으로 유도하기 위해 어닐링이 요구된다.
예를 들어, RTP 챔버에서의 기판의 처리 동안, 기판은 기판에 주입된 불순물들을 가스방출하는 경향이 있을 수 있다. 이러한 가스방출된 불순물들은 도펀트 물질, 도펀트 물질로부터 유도된 물질, 또는 어닐링 프로세스, 예컨대, 규소의 승화 동안 기판을 탈출할 수 있는 임의의 다른 물질일 수 있다. 가스방출된 불순물들은 챔버의 반사기 플레이트 상에 그리고 더 차가운 벽들 상에 증착될 수 있다. 이러한 증착은 온도 고온계 판독들과 간섭하고 기판 상의 방사선 분포 영역들과 간섭할 수 있으며, 이는 차례로, 기판이 어닐링되는 온도에 영향을 미친다. 가스방출된 불순물들의 증착은 또한, 기판 상에 원치 않는 입자들을 야기할 수 있고, 또한, 기판 상에 슬립 라인들을 생성할 수 있다. 증착물의 화학 조성에 따라, 챔버는 습식 세정 프로세스를 위해 오프라인 상태가 된다.
더욱이, 가장 큰 도전 과제들 중 하나는, 비소 도핑된 규소 프로세스 이후 기판들로부터의 가스방출 ― 이는, III-V 에피택셜 성장 프로세스 동안 기판들로부터의 가스방출보다 더 큼 ― 을 제어하는 것이다. 현재의 가스방출 제어에서의 제한들은, 프로세스 챔버 또는 식각 챔버에서의 열 백(thermal back) 프로세스(>섭씨 200 도)가 비소 도핑된 규소 프로세스 또는 다른 비소 관련 프로세스 이후에 적합하지 않다는 것을 포함하는데, 이는 비소 관련 가스방출 가스들을 기판 표면으로부터 몰아내기 위해 각각의 기판에 대해 더 긴 베이크 시간이 필요하고 처리량이 낮아지기 때문이다. 더욱이, 긴 N2 퍼지/펌프 주기는 덜 효율적이고, 처리량에 큰 영향을 미친다. 종래의 알려진 방법들에 대해 시험이 수행되었고, 결과들은, 펌프/퍼지의 10회 주기들 이후에, 비소 가스방출이 1.9 ppb로 여전히 검출되었음을 나타낸다.
비소 독성 때문에, 비소 잔류물들에 대해 전형적으로, 절대 제로 10억분율(ppb)의 가스방출이 요구된다. 기판들의 후속 취급 및 처리 동안 비소 가스방출로부터의 독성을 최소화하기 위해, 기판 가스방출을 감소시키기 위한 개선된 시스템들, 방법들 및 장치가 필요하다.
일 구현에서, 시스템이 개시된다. 시스템은 기판 상에 비소 함유 물질을 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버, 이송 챔버, 및 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버를 포함한다. 에피택셜 증착 챔버 및 탈기 챔버 각각은 이송 챔버에 연결된다. 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버는 복수의 챔버 벽들, 가스 패널, 적어도 하나의 가열 메커니즘, 기판 지지부, 펌프, 및 비소 검출 디바이스를 포함한다. 가스 패널, 적어도 하나의 가열 메커니즘, 기판 지지부, 펌프, 및 비소 검출 디바이스 각각은, 복수의 챔버 벽들 중 적어도 하나에 연결된다.
또 다른 구현에서, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 비소 함유 물질을 기판 상에 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버로부터 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버로 기판을 이송하는 단계, 수소 또는 질소 가스를 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계, 탈기 챔버 내로의 수소 또는 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계, 기판 상에서의 비소 가스방출을 제1 양까지 감소시키기 위해 산소 가스와 질소 가스의 혼합물을 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계, 탈기 챔버 내로의 산소 및 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계, 기판이 제거된 이후 탈기 챔버를 세정하기 위해 염소 함유 가스를 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계, 및 탈기 챔버 내로의 염소 함유 가스의 유동을 중단시키는 단계를 포함한다.
또 다른 구현에서, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 에피택셜 증착 챔버에서 제1 기판 상에 비소 함유 물질을 증착시키는 단계, 제1 기판을 에피택셜 증착 챔버로부터 탈기 챔버로 이송하는 단계, 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키는 단계, 및 탈기 챔버에서 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키면서, 에피택셜 증착 챔버에서 제2 기판 상에 비소 함유 물질을 증착시키는 단계를 포함한다. 비소 가스방출을 감소시키는 단계는, 수소 또는 질소 가스를 탈기 챔버 내로 유동시키는 것, 탈기 챔버 내로의 수소 또는 질소 가스의 유동을 중단시키는 것, 기판 상에서의 비소 가스방출을 제1 양까지 감소시키기 위해 산소 가스와 질소 가스의 혼합물을 탈기 챔버 내로 유동시키는 것, 탈기 챔버 내로의 산소 및 질소 가스의 유동을 중단시키는 것, 기판이 제거된 이후에 탈기 챔버를 세정하기 위해 염소 함유 가스를 탈기 챔버 내로 유동시키는 것, 탈기 챔버 내로의 염소 함유 가스의 유동을 중단시키는 것, 및 비소 검출 디바이스를 사용하여 비소 가스방출의 양을 검출하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 구현들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 구현들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 구현들만을 예시하며, 그러므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본원에 설명된 일 구현에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템의 개략도를 예시한다.
도 2는 본원에 설명된 일 구현에 따른 기판 지지부의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 3은 본원에 설명된 일 구현에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 4는 본원에 설명된 일 구현에 따른 방법을 요약하는 흐름도를 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 모든 경우에, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 추가적으로, 일 구현의 요소들은 본원에 설명된 다른 구현들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 집적 회로들의 제조에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에 개시된 구현들은 기판 가스방출을 감소시키기 위한 장치, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 기판은 비소 함유 물질을 기판 상에 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버에서 처리되고, 그 다음, 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버로 이송된다. 탈기 챔버는 수소, 질소, 및 산소 및 염화수소 또는 염소 가스를 챔버에 공급하기 위한 가스 패널, 기판 지지부, 펌프, 및 적어도 하나의 가열 메커니즘을 포함한다. 기판이 비소를 주변 환경 내로 분산시키지 않고 탈기 챔버로부터 제거될 수 있도록, 잔류 또는 비산(fugitive) 비소가 기판으로부터 제거된다.
도 1은 일 구현에 따른 탈기 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 탈기 챔버(100)는 가스 패널(102), 적어도 하나의 가열 메커니즘(106), 기판 지지부(120) 및 펌프(110)를 포함한다. 가스 패널(102), 적어도 하나의 가열 메커니즘(106), 기판 지지부(120), 및 펌프(110) 각각은 복수의 탈기 챔버 벽들(108a, 108b, 108c, 및 108d) 중 적어도 하나에 연결된다. 가스 패널(102)은 챔버 벽들(108a, 108b, 108c, 또는 108d) 중 적어도 하나에 결합된다. 바람직한 구현에서, 가스 패널(102)은 수소, 질소, 산소 및 염소 가스들을 탈기 챔버(100) 내로 유동시키도록 구성된다. 적어도 하나의 가열 메커니즘은 온화한 열을 챔버(100)에 제공하도록 구성된다. 일 구현에서, 적어도 하나의 가열 메커니즘(106)은 적외선(IR) 가열을 위해 사용되는 램프이다. 또 다른 구현에서, 적어도 하나의 가열 메커니즘(106)은 오버헤드 기구의 저항성 가열기이다. 일 구현에서, 기판 지지부(120)는 단일 기판을 지지하도록 구성된다. 또 다른 구현에서, 기판 지지부(120)는, 도 2에 도시되고 아래에 논의되는 바와 같이, 복수의 기판들을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 구현에서, 하나 이상의 기판은 원형 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판은 200 밀리미터(mm) 원형 기판, 300 mm 원형 기판, 또는 450 mm 원형 기판일 수 있다. 또 다른 구현에서, 하나 이상의 기판은 비원형 기판일 수 있다. 일 구현에서, 펌프(110)는 탈기 챔버(100)로부터 잔류 가스들 및 물질들을 제거하도록 구성된다.
추가적으로, 일 구현에서, 탈기 챔버(100)는 챔버 벽들(108a, 108b, 108c, 또는 108d) 중 적어도 하나에 결합된 비소 검출 디바이스(104)를 포함한다. 비소 검출 디바이스(104)는 비소 농도를 검출하는 데에 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 비소 검출 디바이스(104)는, 예를 들어, 비소의 농도에 기초하여, 일정 기간에 걸친 비소의 농도(적분)에 기초하여, 또는 비소의 변화율(미분)에 기초하여, 비소 종료점을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 일 구현에 따른 기판 지지부(220)의 개략적인 평면도를 예시한다. 기판 지지부(220)는 도 1에 도시된 기판 지지부(120)일 수 있다. 예시된 바와 같이, 환형 링(224)은 서로 이산된 위치에서 복수의 기판들(228)을 지지하도록 구성된다. 일 구현에서, 환형 링(224)은 디스크 형상이다. 4개의 기판들(228)이 예시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 수의 기판들(228)이 환형 링(224)에 의해 지지될 수 있다는 것이 고려된다. 대안적인 구현에서, 기판 지지부(220)는 복수의 기판들을 지지하도록 구성된 원통 양식의 기판 지지부로서 배열될 수 있다. 기판 지지부(220)가 원통 양식의 기판 지지부인 경우, 원통 양식의 기판 지지부에 있는 모든 기판들이, 비소 가스방출을 감소시키기 위해 적절히 가열되도록, 가열 메커니즘(106)을 사용하여 전체 기판 지지부가 가열될 수 있다.
도 3은 본원에 설명된 일 구현에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템(340)의 개략도를 예시한다. 더 구체적으로, 시스템(340)은 위에서 설명된 방법들에 따라 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 클러스터 툴이다. 시스템(340)은 에피택셜 증착 챔버(350), 탈기 챔버(300), 및 시스템(340)의 중심부를 포함하고, 시스템의 중심부는 이송 챔버(342)이다. 이송 챔버(342) 내에는 기판 이송 메커니즘(344)이 있다. 추가적으로, 기판들을 시스템(340) 내로 로딩하기 위한 로드 록 챔버(346)가 포함된다. 에피택셜 증착 챔버(350) 및 탈기 챔버(300)는 이송 챔버(342)에 연결된다. 로드 록 챔버(346)는 기판 정렬 챔버(348)를 통해 이송 챔버(342)에 연결된다. 바람직한 구현에서, 에피택셜 증착 챔버(350)는 상업적으로 입수가능한 프로세스 챔버, 예컨대, 캘리포니아주 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드(Applied Materials, Inc.)로부터 입수가능한 센츄라®(Centura®) RP Epi 반응기, 캘리포니아주 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드로부터 입수가능한 프로듀서®(Producer®) Epi 반응기, 또는 에피택셜 증착 프로세스들을 수행하도록 적응된 임의의 적합한 반도체 프로세스 챔버일 수 있다. 바람직한 구현에서, 탈기 챔버(300)는 위에서 설명되고 도 1에 도시된 탈기 챔버(100), 또는 비소 가스방출을 감소시키도록 적응된 임의의 적합한 탈기 챔버일 수 있다.
작동 시에, 일단 기판이 에피택셜 증착 챔버(350)에서 처리되면, 기판은 탈기 챔버(300)로 곧바로 이송될 것이다. 에피택셜 증착 챔버(350)가 하나의 기판 상에 증착시키는 중일 수 있는 동안에, 탈기 챔버(300)는, 아래에 설명되고 도 4에 도시된 바와 같이, 에피택셜 증착 챔버, 예컨대, 에피택셜 증착 챔버(350)에 의해 이미 처리된 또 다른 기판을 탈기시키는 중일 수 있다. 따라서, 증착 및 탈기 둘 모두가 에피택셜 증착 챔버(350)에서 수행되는 경우에 필요할 수 있는 바와 같은, 세정을 위한 정지 시간을 에피택셜 증착 챔버(350)가 필요로 하지 않을 수 있기 때문에, 처리량이 증가된다.
전술한 내용은 단일 에피택셜 증착 챔버(350) 및 단일 탈기 챔버(300)를 고려하지만, 시스템(340)은 추가적인 에피택셜 증착 챔버들, 추가적인 탈기 챔버들, 및 임의의 추가적인 기판 처리 챔버들을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현에서, 에피택셜 증착 챔버(350)는 제1 플랫폼 상에 통합될 수 있고, 탈기 챔버(100)일 수 있는 탈기 챔버(300)는 단일 클러스터 툴 시스템 내에 통합되기 보다는 제2 플랫폼 상에 통합될 수 있다. 이러한 대안적인 구현에서, 기판은 에피택셜 증착 챔버(350)로부터 전면 개방 통합 포드(FOUP)로 그리고 이어서 탈기 챔버(300)로 이송될 수 있다.
도 4는 본원에 설명된 일 구현에 따른 방법(460)을 요약하는 흐름도를 예시한다. 방법(460)의 제1 작동, 즉, 작동(462) 이전에, 기판은 에피택셜 증착 챔버, 예를 들어, 도 3에 도시된 에피택셜 증착 챔버(350)에서 처리될 수 있다. 처리 동안, 가스방출이 발생할 수 있다. 더 구체적으로, 기판은 기판에 주입된 불순물들, 예를 들어, 비소 도핑된 규소 또는 다른 비소 관련 프로세스 동안 증착된 비소 도펀트 물질을 가스방출하는 경향이 있을 수 있다. 이러한 가스방출은 기판 상에 원치 않는 입자들을 야기할 수 있다.
작동(462)에서, 기판은, 비소 함유 물질을 기판 상에 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버, 예컨대, 도 3에 도시된 에피택셜 증착 챔버(350)로부터, 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버, 예컨대, 도 3에 도시된 탈기 챔버(300)로 이송되고, 탈기 챔버는 위에서 설명되고 도 1에 도시된 탈기 챔버(100)일 수 있다.
작동(464)에서, 수소 또는 질소 가스가 탈기 챔버(300) 내로 유동된다. 수소 또는 질소 가스를 탈기 챔버(300) 내로 유동시킴으로써, 비소는 기판의 표면으로부터 휘발될 수 있다. 작동(464) 동안, 기판으로부터 비소를 제거하기 위해 열이 사용될 수 있고, 그 다음, 수소 또는 질소 가스가 비소를 챔버(300)로부터 제거할 수 있다. 일 구현에서, 수소 또는 질소 가스는 수소 가스, 예컨대, H2일 수 있다. 또 다른 구현에서, 수소 또는 질소 가스는 질소 가스, 예컨대, N2일 수 있다. 또 다른 구현에서, 수소 또는 질소 가스는 에피택셜 증착된 막에 비반응성일 수 있는 불활성 가스일 수 있다. 작동(464) 이전에, 기판은 섭씨 약 500 도(℃) 내지 약 700 ℃, 예를 들어, 약 600 ℃의 온도까지 가열된다. 그 다음, 온도는 방법(460)의 나머지 동안에 약 600 ℃의 일정한 온도로 유지될 수 있고, 이는 온도를 올리거나 내리는 데에 손실되는 시간을 감소시킴으로써 시스템 처리량을 증가시킨다.
일 구현에서, 작동(464) 동안, 수소 또는 질소 가스는 탈기 챔버(300) 내로 연속적으로 유동될 수 있다. 또 다른 구현에서, 작동(464) 동안, 수소 또는 질소 가스는 탈기 챔버(300) 내로 불연속적으로 유동될 수 있다. 일 구현에서, 수소 또는 질소 가스의 유량은 분당 약 10 표준 리터(slm) 내지 약 30 slm일 수 있다. 비소를 퍼지 가스 내로 유도하기 위해 큰 농도 구배를 생성하기 위해 더 높은 유량이 사용될 수 있다. 이러한 프로세스 동안, 탈기 챔버(300)에서의 압력은 저압일 수 있다. 일 구현에서, 압력은 약 1 Torr 내지 약 100 Torr일 수 있다. 수소 또는 질소 가스는 약 1분 내지 약 10분 동안 탈기 챔버(300) 내로 유동될 수 있다.
일 구현은 기판 표면으로부터 비소의 제거를 가속하기 위한 짧은 압력 감소 작동을 특징으로 할 수 있다. 챔버(300)에서의 배압을 제어하는 데에 사용되는 압력 제어 부재, 예컨대, 스로틀 밸브는 약 5 내지 약 30 초 동안 개방될 수 있고, 가스 유동은 기판으로부터 추출된 추가적인 비소를 제거하기 위해 안정화될 수 있고, 그 다음, 스로틀 밸브는 챔버(300)에서의 압력을 복원하기 위해 다시 조여질 수 있다. 그 다음, 탈기 챔버(300) 내로의 수소 또는 질소 가스 유동이 중단될 수 있다.
작동(466)에서, 기판 상에서의 비소 가스방출을 제1 양까지 감소시키기 위해 산화 가스, 또는 질소 가스와 산소 가스의 혼합물이 탈기 챔버, 예컨대, 도 3에 도시된 탈기 챔버(300) 내로 유동되고, 탈기 챔버는 위에서 설명되고 도 1에 도시된 탈기 챔버(100)일 수 있다. 이러한 작동 동안, 산소 함유 가스에 대한 노출 및 열은 기판 표면에 산소를 추가하여 산화규소(또는 다른 반도체 산화물)를 형성한다. 이는 산화물 매트릭스에 있는 임의의 잔류 비소를 둘러싸고 표면을 실질적으로 부동태화한다. 일 구현에서, 산화 가스, 또는 질소 가스와 산소 가스의 혼합물은, 산소 가스, 예컨대, O2, 또는 질소 가스, 예컨대, N2, 또는 O2와 N2의 혼합물일 수 있다. 또 다른 구현에서, 산소 가스와 질소 가스의 혼합물은 NO2 또는 H2O일 수 있다. 일 구현에서, 부피로 N2에서의 O2 백분율은 약 0.1% 내지 약 1%일 수 있다. 일 구현에서, N2가 탈기 챔버(300) 내로 유동될 수 있고, 그 다음, O2가 수 분 동안 탈기 챔버(300) 내로 유동될 수 있다. 이러한 작동 동안, 온도는 약 100 ℃ 내지 약 300 °일 수 있다. O2가 탈기 챔버(300) 내로 유동하고 있는 동안, 압력은 약 80 Torr 내지 약 300 Torr로 상승될 수 있다. O2가 탈기 챔버(300) 내로 유동하고 있는 동안 압력을 상승시키는 것은, O2가 더 긴 기간 동안 기판 표면 상에 남는 것을 허용하고, 따라서, 증가된 산화를 초래한다. 그 다음, N2는 탈기 챔버(300)를 퍼지하기 위해 약 20 Torr 미만의 더 낮은 압력으로 챔버(300) 내로 유동될 수 있다. 그 다음, 탈기 챔버로의 산소 및 질소 가스의 유동은 중단될 수 있다.
작동(468)에서, 기판이 제거된 이후 탈기 챔버(300)를 세정하기 위해 염소 함유 가스가 탈기 챔버(300) 내로 유동된다. 더 구체적으로, 염소 함유 가스는 탈기 프로세스 동안 탈기 챔버(300)의 표면 내부에 흡착된 잔류 비소를 제거한다. 이러한 세정은 탈기 챔버(300)에서 낮은 비소 배경을 보장한다. 탈기 챔버(300)에서의 높은 비소 배경은 탈기 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 기판 가스방출을 감소시키기 위한 장치, 시스템들 및 방법들이 제공된다. 개시된 개별 탈기 챔버는 감소된 비소 가스방출을 가능하게 한다. 본 개시내용의 이점들은, 비소 가스방출을 제로(즉, 검출 불가능한 수준들)로 감소시키는 한편, 기판들이 병렬 처리될 수 있기 때문에 처리량을 증가시키는 것을 포함한다. 구체적으로, 에피택셜 증착이 에피택셜 증착 챔버에서 하나의 기판 상에 수행될 수 있는 동안, 또 다른 기판은 비소 가스방출을 감소시키기 위해 전용 탈기 챔버에서 병렬로 탈기를 겪는다.
전술한 내용은 본 개시내용의 구현들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 구현들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법으로서,
    비소 함유 물질을 기판 상에 증착시키기 위한 에피택셜 증착 챔버로부터 상기 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키기 위한 탈기 챔버로 상기 비소 함유 물질이 상부에 형성된 상기 기판을 이송하는 단계;
    상기 기판이 내부에 있는 상기 탈기 챔버를 가열하고, 상기 탈기 챔버 내에서 일정한 온도를 유지하는 동안,
    수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계 - 상기 수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계는 1 Torr 내지 100 Torr의 제1 압력에서 발생함 -;
    상기 수소 또는 질소 가스의 유동을 안정화하고 상기 기판으로부터 추출된 비소를 제거하기 위해, 5 내지 30 초 동안 상기 탈기 챔버 내의 압력을 상기 제1 압력으로부터 제2 압력으로 감소시키는 단계;
    상기 탈기 챔버에서의 압력을 상기 제2 압력으로부터 상기 제1 압력으로 복원하는 단계;
    상기 탈기 챔버 내로의 수소 또는 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계;
    상기 기판 표면 상에 산화규소 막을 형성하고 상기 기판 상에서의 비소 가스방출을 제1 양의 비소까지 감소시키기 위해 산소 및 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계;
    상기 탈기 챔버 내로의 산소 및 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계;
    상기 기판이 제거된 이후 상기 탈기 챔버를 세정하기 위해 염소 함유 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계; 및
    상기 탈기 챔버 내로의 상기 염소 함유 가스의 유동을 중단시키는 단계를 포함하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 양의 비소 가스방출을 검출하는 단계를 더 포함하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탈기 챔버에서의 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃인, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계는, 10 slm 내지 30 slm의 유량으로 1 분 내지 10 분 동안 발생하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 기판 상에서의 비소 가스방출을 상기 제1 양까지 감소시키기 위해 산소 가스와 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는,
    질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계;
    질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계; 및
    산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계를 포함하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는 80 Torr 내지 300 Torr의 압력에서 발생하고, 산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는 20 Torr 미만의 압력에서 발생하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  12. 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법으로서,
    에피택셜 증착 챔버에서 비소 함유 물질을 제1 기판 상에 증착시키는 단계;
    상기 제1 기판을 상기 에피택셜 증착 챔버로부터 탈기 챔버로 이송하는 단계;
    상기 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키는 단계 - 비소 가스방출을 감소시키는 단계는:
    상기 기판이 내부에 있는 상기 탈기 챔버를 가열하고, 상기 탈기 챔버 내에서 일정한 온도를 유지하는 동안,
    수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계 - 상기 수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계는 1 Torr 내지 100 Torr의 제1 압력에서 발생함 -;
    상기 수소 또는 질소 가스의 유동을 안정화하고 상기 제1 기판으로부터 추출된 비소를 제거하기 위해, 5 내지 30 초 동안 상기 탈기 챔버 내의 압력을 상기 제1 압력으로부터 제2 압력으로 감소시키는 단계;
    상기 탈기 챔버에서의 압력을 상기 제2 압력으로부터 상기 제1 압력으로 복원하는 단계;
    상기 탈기 챔버 내로의 수소 또는 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계;
    상기 기판 표면 상에 산화규소 막을 형성하고 상기 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 제1 양의 비소까지 감소시키기 위해 산소 및 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계;
    상기 탈기 챔버 내로의 산소 및 질소 가스의 유동을 중단시키는 단계;
    상기 제1 기판이 제거된 이후 상기 탈기 챔버를 세정하기 위해 염소 함유 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계;
    상기 탈기 챔버 내로의 상기 염소 함유 가스의 유동을 중단시키는 단계; 및
    상기 제1 양의 비소를 검출하는 단계를 포함함 -; 및
    상기 탈기 챔버에서 상기 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 감소시키는 동안, 상기 에피택셜 증착 챔버에서 비소 함유 물질을 제2 기판 상에 증착시키는 단계를 포함하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탈기 챔버에서의 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃이고, 수소 또는 질소 가스의 유동을 상기 탈기 챔버 내로 제공하는 단계는, 10 slm 내지 30 slm의 유량으로 1 분 내지 10 분 동안 발생하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에서의 비소 가스방출을 상기 제1 양까지 감소시키기 위해 산소 및 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는,
    질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계;
    질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계; 및
    산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계를 포함하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는 80 Torr 내지 300 Torr의 압력에서 발생하고, 산소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시킨 이후 질소 가스를 상기 탈기 챔버 내로 유동시키는 단계는 20 Torr 미만의 압력에서 발생하는, 비소 가스방출을 감소시키기 위한 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69632175T2 (de) * 1995-08-31 2004-09-02 Texas Instruments Inc., Dallas Herstellungsverfahren einer epitaktischen Schicht mit minimaler Selbstdotierung
US6136678A (en) 1998-03-02 2000-10-24 Motorola, Inc. Method of processing a conductive layer and forming a semiconductor device
US6183564B1 (en) * 1998-11-12 2001-02-06 Tokyo Electron Limited Buffer chamber for integrating physical and chemical vapor deposition chambers together in a processing system
US6413844B1 (en) * 2001-01-10 2002-07-02 Asm International N.V. Safe arsenic gas phase doping
US6713127B2 (en) * 2001-12-28 2004-03-30 Applied Materials, Inc. Methods for silicon oxide and oxynitride deposition using single wafer low pressure CVD
US20030224619A1 (en) * 2002-06-04 2003-12-04 Yoshi Ono Method for low temperature oxidation of silicon
US7064073B1 (en) * 2003-05-09 2006-06-20 Newport Fab, Llc Technique for reducing contaminants in fabrication of semiconductor wafers
WO2007013464A1 (ja) * 2005-07-29 2007-02-01 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体装置の製造方法
KR100827476B1 (ko) 2006-08-29 2008-05-06 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자를 제조하기 위한 디가스 챔버 및 이를 이용한디가스 공정
CN101548190A (zh) * 2006-12-18 2009-09-30 应用材料股份有限公司 低能量、高剂量砷、磷与硼注入晶片的安全处理
US7615748B2 (en) * 2007-09-25 2009-11-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Outgassing rate detection
CN101911253B (zh) * 2008-01-31 2012-08-22 应用材料公司 闭环mocvd沉积控制
US7968441B2 (en) * 2008-10-08 2011-06-28 Applied Materials, Inc. Dopant activation anneal to achieve less dopant diffusion (better USJ profile) and higher activation percentage
US20100273291A1 (en) * 2009-04-28 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Decontamination of mocvd chamber using nh3 purge after in-situ cleaning
US8525139B2 (en) * 2009-10-27 2013-09-03 Lam Research Corporation Method and apparatus of halogen removal
US8999798B2 (en) * 2009-12-17 2015-04-07 Applied Materials, Inc. Methods for forming NMOS EPI layers
US20140220777A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-07 International Business Machines Corporation Processing system for combined metal deposition and reflow anneal for forming interconnect structures
KR101825673B1 (ko) * 2013-08-21 2018-02-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체 박막 제조들에서의 가변 주파수 마이크로파(vfm) 프로세스들 및 애플리케이션들
TW201517133A (zh) * 2013-10-07 2015-05-01 Applied Materials Inc 使用熱佈植與奈秒退火致使銦鋁鎵氮化物材料系統中摻雜劑的高活化
GB201421151D0 (en) * 2014-11-28 2015-01-14 Spts Technologies Ltd Method of degassing

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