KR19990006486A - 최적의 낮은 유전 상수 hdp-cvd 처리를 위한 처방 단계의 시퀀싱 - Google Patents
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Abstract
순차적 처리 단계는 기판 상에 플루오르 첨가된 실리콘 글라스(FSG) 층을 형성한다. 이런 층은 상기 층내에 헤이즈 또는 버블을 형성할 가능성이 무척 적으며, 다른 FSG 층 보다 순차적 처리 단계 동안 수증기가 덜 탈착된다. 순수 실리콘 글라스(USG)가 상대적으로 뜨거운 웨이퍼 표면 상에 증착되어 4.5 : 1에 이르는 종횡비로 0.8㎛ 만큼 좁은 기판 상의 트렌치를 충전할 수 있다.
Description
본 발명은 집적 회로의 제조에 관한 것으로서, 특히 감소된 유전 상수를 가지는 고품질의 플루오르 도핑된 절연막의 증착을 위한 방법 및 장치를 포함하는 기술을 제공한다.
반도체 소자의 기하학적 형태는 크기에서 지속적으로 감소되고 있어, 제조된 웨이퍼당 더 많은 소자와 더 빠른 소자를 제공한다. 현재, 일부 소자는 형상 사이의 0.25㎛ 간격 미만으로 제조되고 있고; 어떤 경우에는 소자 형상 사이의 0.18㎛ 간격 만큼 작다. 이런 형상의 보기는 금속층 위에 패턴화된 도선 또는 선이다. 실리콘 이산화물과 같은 비도전성 유전체 재료층이 종종 패턴화된 금속층 사이와 상부에 증착된다. 이런 유전체층은 물리적 또는 화학적 손상으로부터 금속층을 보호하고, 다른 층으로부터 금속층을 절연하며, 서로로부터 도전성 형상을 절연하는 여러 목적으로 소용된다. 도전성 형상 사이의 간격, 또는 갭이 감소됨에 따라, 유전체 재료로 상기 갭을 채우는 것은 더욱 어려워지고 있다.
알루미늄 선을 사용한 웨이퍼의 처리는 웨이퍼의 온도를 낮게 유지하기를 요구하는데, 여기에서 손상이 알루미늄에 발생할 수 있다. 알루미늄은 알루미늄 화합물의 형성을 포함하는 용융 또는 화학적 침투에 의해 손상될 수 있다. 화학 기상 증착(CVD)은 전형적으로 층을 형성하는데 필요한 반응을 유도하기 위하여 상승된 온도를 요구한다. 증착 온도를 낮추기 위해 여러 방법이 사용된다. 일부 방법은 상당히 반응적인 증착 가스의 사용에 집중한다. 다른 방법은 증착 시스템에 전자기 에너지를 인가한다. 전자기 에너지의 인가는 증착 가스의 반응을 위해 필요한 온도를 낮추고 성장층에 관련한 반응물 종(species)을 이동시킴으로써 증착된 층의 형성을 개선할 수 있다.
낮은 유전 상수를 얻고 유전체 재료로 갭을 충전하기 위한 많은 시도가 진행되어 왔다. 가장 유망한 해결책 중 하나는 실리콘 이산화물 층으로의 할로겐 원소 혼입이다. 막에서의 할로겐 혼입의 보기는 1995년 10월 25일에 제출되고, 할로겐 도핑된 실리콘 산화물막의 막 안정성 개선을 위한 방법 및 장치로 명명된 미국 출원 번호 제08/548,391호에 개시되어 있다.
실리콘 산화물 막을 위한 바람직한 할로겐 도판트인 플루오르는 실리콘 산화물 막의 유전 상수를 낮춘다고 믿어지는데, 플루오르가 전체 SiOF 망상 조직의 분극화를 감소시키는 음전기 원자이기 때문이다. 또한 플로오르 도핑된 실리콘 산화물막은 플루오르 첨가된 실리콘 글라스(FSG) 막으로 참조된다.
유전 상수의 감소에 부가적으로, 실리콘 이산화물 층내의 플루오르 혼입은 증착된 막의 갭 충전 특성을 개선할 수 있다. 플루오르가 에칭 종이기 때문에, 막이 증착되고 있을 때 플루오르가 막을 에칭한다고 믿어진다. 이러한 동시 증착/에칭 현상은 갭의 코너를 우선적으로 에칭하고, 갭 개방을 유지하여 상기 갭은 보이드 없는 FSG로 채워진다.
불행하게도, 일부 FSG 층과 연관된 여러 문제점이 있다. 하나의 문제점은 빈약하게 형성된 FSG 층이 대기, 또는 증착 처리와 연관된 반응 부산물로부터 수분을 흡수할 수 있다는 것이다. 수분 흡수는 FSG 의 유전 상수를 상승시킨다. 또한 흡수된 수분은 순차적 웨이퍼 처리 단계와 간섭할 수 있다. 많은 응용에 대해, FSG 층은 약 450℃ 이하에서 상당한 수증기를 탈착시키지않는 것이 바람직하다.
수분 흡수와 탈착을 감소하는 한가지 기술은 FSG 층이 증착되어진 후 웨이퍼를 베이킹하는 것이다. 베이킹은 FSG를 증착한 후 곧바로 동일한 챔버에서 수행될 수 있거나, 또는 나중에 오븐에서 수행될 수 있다. 베이킹은 FSG의 수분의 일부를 방출시킬 수 있지만, 상기 층은 일부 환경하에서 대기로부터 수분을 재흡수할 수 있다. 예를 들면, 수분 재흡수는 웨이퍼 처리가 FSG 증착과 베이킹 이후에 곧바로 지속된다면 문제가 되지 않는다. 그러나, 일부 제조 환경에서, FSG 증착 다음의 웨이퍼 처리는 여러 날 또는 일주일 동안 조차 수행되지 않을 수 있고, 그러므로 수분 흡수를 위한 조건을 잠재적으로 제공한다. 웨이퍼 처리 단계 사이의 시간은 처리 작업중 대기, 분산된 제조(예를 들면, 하나의 처리 단계는 하나의 공장 위치에서 수행되며, 순차적 처리 단계는 다른 공장 위치에서 수행된다), 또는 장비 유지에 기인하는 지연 등 때문에 발생할 수 있다.
캡 층은 FSG 층내로의 수분 재흡수를 감소하는 한가지 방법을 제공한다. 상기 캡 층은 전형적으로 캡을 증착하기 이전에 FSG 층을 베이킹하거나 또는 베이킹하지않고 FSG 층 위에 증착되는 순수 실리콘 글라스(USG)이다. 상기 캡은 개별 증착 챔버 또는 펌프-다운(pump-down)에서 수행될 수 있고, 또는 상기 처리는 동일 챔버에서의 FSG 층 증착을 수반하여 합리화될 수 있다. 캡 층은 많은 조건하에서 수분 흡수로부터의 수용가능한 보호를 제공할 수 있다. 그러나, 캡 층의 부가는 웨이퍼 제조 처리 시간을 증가시킨다. 일부 보기에서, 예를 들면 전체 층 증착 시간이 꽤 길어지는 경우에, 캡 층을 부가하는 시간은 중요하지 않다. 웨이퍼 처리량(시간당 증착 챔버에서 처리되는 웨이퍼의 수)이 증가함에 따라, 상기 캡 층 증착 시간은 전체 증착 시간의 상당한 부분을 차지할 수 있다. 이런 보기에서, 캡 증착 단계를 제거함으로써 전체 증착 시간을 감소하는 것이 바람직할 수 있다.
부식은 일부 FSG 층과 연과된 다른 문제점이다. 플루오르가 FSG 격자내에 느슨하게 결합되거나 또는 표면상의 자유 플루오르로서 축적된다면, 불화 수소산(HF)을 형성하기 위해 물과 결합할 수 있다. HF는 금속선 또는 반사 방지층과 같은 다른 소자 형상을 부식시키고, 심지어 파괴시킬 수 있다.
부식의 문제점을 극복하는데 사용되는 한가지 기술은 FSG 증착 이전에 웨이퍼 위에 라이너를 형성하는 것이다. 상기 라이너는 전형적으로 소자 형상과 FSG 사이의 배리어로서 기능하는 USG 박막층이다. 더 두꺼운 라이너는 이런 기능을 보다 낫게 수행할 것이다. 상기 라이너가 USG로 제조되기 때문에, FSG 층 보다 더 높은 유전 상수를 가지며, 더 얇은 라이너는 도전선 사이의 층에 대해 낮은 유전 상수를 유지하는 것이 바람직하다. 양호한 라이너 두께는 상기 층에 대한 부식 보호 및 낮은 유전 상수 사이의 절충안이다.
일부 FSG 층에 관련한 다른 문제점은 이들이 불안정하다는 것이다. 다시 말해서, 상기 층 특성은 시간에 걸쳐 변화한다. 예를 들면, 빈약하게 형성된 FSG 층은 대기에 노출될 때 상기 층내에 구름같은 헤이즈(haze), 또는 버블을 형성할 수 있다. 짧은 주기의 시간 동안 상대적으로 건조한 공기에 노출된 웨이퍼는 어떤 헤이즈를 나타낼 수 없는 반면, 동일 조건 동안 더 습윤한 공기 또는 더 긴 시간 주기 동안 건조한 공기에 노출된 동일한 웨이퍼는 헤이즈를 나타낼 것이다. 현대의 소자 제조는 종종 웨이퍼가 여러 주일의 주기에 걸쳐 여러 서로 다른 위치에서 처리되는 분산된 처리를 사용한다. 헤이즈를 나타내는 웨이퍼는 전형적으로 처리 과정에서 불합격 처리되어, 상기 처리 과정의 시점까지의 모든 재료와 처리의 가치를 낭비한다. 일부 제조업자의 공정 제어 규격하에서, 적어도 3주 동안 대기에 노출될 때 웨이퍼가 헤이즈를 나타내지 않는다는 것은 중요하다.
헤이징은 민감하고 어려운 문제이다. 웨이퍼의 벌크 저항 조차도 헤이즈를 형성하는 웨이퍼의 경향에 영향을 끼칠 수 있다. 헤이즈 형성은 증착동안 웨이퍼의 온도에 관련될 수 있고, 수분과 플루오르가 얼마나 상기 층내로 혼입되는가에 영향을 끼칠 수 있다. 일부 처리 챔버는 처리 동안 적소에 웨이퍼를 홀딩하는 정전기 척을 사용한다. 웨이퍼 저항력은 얼마나 강하게 웨이퍼가 홀딩되는가에 기여하고, 그러므로 웨이퍼가 얼마나 잘 정전기 척에 열적으로 결합하는가에 기여한다. 헤이즈 형성의 메커니즘이 있더라도, 웨이퍼 저항력은 웨이퍼 제조 순서에 처리 흐름을 억제하고 수율을 감소시킬 수 있는 다른 변수를 부가한다.
더욱이, 일반적으로 말하면, FSG 층의 증착 동안 플루오르의 농도가 높아질수록 헤이즈를 형성하는 경향은 더 커진다. 그러므로, 칩 제조업자는 단지 잠재적 헤이즈 형성 문제점을 방지하기 위해 상대적으로 낮은 플루오르 농도를 사용할 수 있다. 제조업자가 더욱 안정한 FSG 막 형성을 신뢰할 수 있다면, 이들은 플루오르 농도를 증가할 수 있고 더 낮은 유전 상수를 갖는 FSG 층의 얻어지는 이익을 즐길 수 있을 것이다.
이와 같이, 가능한 최단 시간에 감소된 유전 상수와 양호한 갭 충전 특성을가지는 산화막을 제조하는 것이 바람직하다는 것을 알수 있다. 또한 할로겐 도핑된 산화막의 안정성을 증가시켜 웨이퍼 저항력에 무관하게 상기 막의 수분 흡수와 헤이징을 감소시키는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 낮은 유전 상수 및 웨이퍼 저항력에 대한 감소된 민감도를 갖는 안정한 할로겐 도핑된 실리콘 산화막을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일실시예에서, 이런 층은 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 시스템에서 증착된다. 챔버내로 플루오르를 흘려주기 이전의 단계 순서는 안정한 막의 형성을 위해 결정적이다.
일실시예에서, 단계 순서는 챔버내로 웨이퍼를 진입시키고 처리 가스를 사용한 초기 챔버 압력의 세팅을 포함한다. 다음에, 플라즈마가 플라즈마 결합 구조에 무선 주파수(RF) 파워를 인가함으로써 형성되거나 점화된다. 상기 플라즈마는 증착 이전에 100℃ 이상으로 웨이퍼를 가열한다.
플루오르가 증착 챔버내로 흐르기 이전에 상대적으로 얇은 USG 층이 상기 가열된 웨이퍼 상에 증착된다. 이런 얇은 층은 형상간 캐패시턴스를 과도하게 증가시키지않고 하부 기판을 보호하는 라이너로서 기능한다. 본 발명의 목적은 플루오르가 먼저 챔버내로 보내질 때 여전히 웨이퍼의 표면이 상당히 뜨거운 상태, 적어도 100℃가 되도록 보장하는 것이다. 플루오르 흐름이 시작된 후, 상기 플라즈마 파워는 감소되고, 웨이퍼를 냉각하고 증착 대 에칭비를 증가함으로써 상기 층의 최종 증착 속도를 증진한다. 챔버내의 플로오르의 오염, 및 층에서의 플루오르 혼입은 플루오르 함유 가스의 흐름을 증가시킴으로서 증가될 수 있다. 이런 순서는 감소되는 유리된 플루오르와 낮은 유전 상수를 갖는 층을 제공한다. 유리된 플루오르의 감소는 층 안정성을 증진시켜, 층 형성에 수반하는 헤이즈와 버블 형성을 감소시킨다.
본 발명의 목적과 장점은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 도출될 것이다.
본 발명의 목적은 낮은 유전 상수 및 웨이퍼 저항력에 대한 감소된 민감도를 갖는 안정한 할로겐 도핑된 실리콘 산화막을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 고밀도 화학 기상 증착 시스템의 일시예에 따른 개략도.
도 1b는 도 1a의 바람직한 CVD 처리 챔버와 결합하여 사용될 수 있는 가스 링의 간략화된 단면도.
도 2는 도 1a의 바람직한 CVD 처리 챔버와 결합하여 사용될 수 있는 모니터와 라이트 펜의 간략화된 다이아그램도.
도 3은 도 1a의 바람직한 CVD 처리 챔버를 제어하는데 사용되는 바람직한 처리 제어 컴퓨터 프로그램 제품의 순서도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 집적 회로 일부의 간략화된 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 반도체 웨이퍼 상의 금속선 위에 증착된 FSG 층의 간략화된 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 바람직한 처리 순서의 순서도.
도 7은 FSG의 증착 및 그것의 상부층의 제거 후 FSG 막으로부터의 수분 탈착을 도시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
601 : 금속 라인 602 : 절연막
603 : USG 라이너 604 : FSG 벌크층
605 : FSG 스킨층 606 : 웨이퍼
Ⅰ. 서론
본 발명은 낮은 유전 상수와 양호한 갭 충전 특성을 가지는 절연층의 증착을 허용한다. 상기 층은 3.5 미만의 적당한 유전 상수를 가질 수 있고, 0.18㎛ 이하의 폭과 0.8㎛ 이상의 높이가 되는 갭을 충전한다. 상기 층은 안정한데, 이는 헤이즈가 형성되지 않고 상관적인 유전 상수가 여러 날의 주기에 걸쳐 대기에 노출될 때 상기 층에서 상당하게 증가하지 않는다는 것을 의미한다. 이런 층 안정성은 기판 벌크 저항성과 상대적으로 독립적이다.
Ⅱ. 바람직한 CVD 시스템
도 1a는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 시스템(10)의 일실시예를 도시하는데, 거기에서 본 발명에 따라 유전체 층이 증착될 수 있다. 시스템(10)은 챔버(13), 진공 시스템(70), 소스 플라즈마 시스템(80A), 바이어스 플라즈마 시스템(80B), 가스 운반 시스템(33) 및 원격 플라즈마 세정 시스템(50)을 포함한다.
상기 챔버(13)의 상부는 알루미나 또는 알루미늄 질화물과 같은 유전체 재료로 제조되는 돔(14)을 포함한다. 돔(14)은 플라즈마 처리 영역(16)의 상부 경계를 한정한다. 플라즈마 처리 영역(16)은 기판(17)의 상부면과 기판 지지용 부재(18)에 의해 하부 상에 본딩된다.
히터 플레이트(23)와 냉각 플레이트(24)가 위에 놓여지고, 돔(14)에 열적으로 결합된다. 히터 플레이트(24)와 냉각 플레이트(24)는 100 내지 200℃의 약 ±10℃ 내에서 돔 온도의 제어를 허용한다. 이것은 여러 처리를 위한 돔 온도의 최적화를 허용한다. 예를 들면, 증착 처리보다 세정 또는 에칭 처리를 위해 더 높은 온도로 상기 돔을 유지하는 것이 바람직하게 될 수 있다. 또한 돔 온도의 정밀한 제어는 챔버내의 박편 또는 미립자 수를 감소시키고 증착된 층과 기판 사이의 응착력을 개선시킨다.
챔버(13)의 하부는 챔버를 진공 시스템에 결합하는 몸체 부재(22)를 포함한다. 기판 지지용 부재(18)의 기저부(21)는 몸체 부재(22) 상에 장착되고, 몸체 부재(22)와 함께 연속적 내부 표면을 형성한다. 기판은 로봇 블레이드(도시 안됨)에 의해 챔버(13)의 측면에서 삽입/제거 개구부(도시 안됨)를 통해 챔버의 내부와 외부로 이송된다. 모터(도시 안됨)는 웨이퍼를 상승 및 하강시키는 리프트 핀(도시 안됨)을 상승 및 하강시키는 리프트 핀 플레이트(도시 안됨)를 상승 및 하강시킨다. 챔버(13)내로 이송될 때, 기판은 상승된 리프트 핀 상에 로딩되며, 다음에 기판 지지용 부재(18)의 기판 수용부(19)로 하강된다. 기판 수용부(19)는 기판 처리동안 상기 기판을 기판지지 부재(18)에 고정하는 정전기 척(20)을 포함한다.
진공 시스템(70)은 트윈-블레이드 드로틀 밸브(26)를 하우징하고 게이트 밸브(27)와 터보 몰레큘러 펌프(28)에 부착되는 드로틀 몸체(25)를 포함한다. 드로틀 몸체(25)는 가스 흐름에 대한 최소 차단을 제공하고, 계류중인 1995년 12월 12일에 원래 제출된 미국 특허 출원, 1996년 9월 11일에 다시 제출된 일련번호 제08/574,839호, 및 대칭적 챔버로 명명된 일련번호 제08/712,724호에 개시된 바와 같이 대칭적 펌핑을 허용한다. 게이트 밸브(27)는 드로틀 몸체(25)로부터 펌프(28)를 절연할 수 있고, 또한 드로틀 밸브(27)가 완전히 개방될 때 배기 흐름 능력을 억제함으로써 챔버 압력을 제어할 수 있다. 상기 드로틀 밸브, 게이트 밸브, 및 터보 몰레큘러 펌프의 장치는 1 내지 100 밀리토르 사이로부터 정밀하고 안정한 챔버 압력의 제어를 허용한다.
상기 소스 플라즈마 시스템(80A)은 돔(14) 위에 장착된 상부 코일(29)과 측면 코일(30)을 포함한다. 대칭적 그라운드 시일드(도시 안됨)는 코일 사이의 전기적 결합을 감소시킨다. 상부 코일(29)은 상부 소스 RF 발생기(31A)에 의해 파워가 인가되는 반면, 측면 코일(30)은 측면 소스 RF 발생기(31B)에 의해 파워가 인가되고, 각 코일에 대해 독립적인 파워 레벨과 동작 주파수를 허용한다. 이런 이중 코일 시스템은 챔버(13)내의 방사 이온 밀도의 제어를 허용하고, 그결과 플라즈마 균일도를 개선시킨다. 전형적으로, 측면 코일(30)과 상부 코일(29)은 유도적으로 구동되어 상보형 전극을 요구하지 않는다. 특별한 실시예에서, 상기 상부 소스 RF 발생기(31A)는 공칭적으로 2㎒에서 2,500와트에 이르는 RF 파워를 공급하고 상기 측면 소스 RF 발생기(31B)는 공칭적으로 2㎒에서 5,000와트에 이르는 RF 파워를 공급한다. 상기 상부 및 측면 RF 발생기의 동작 주파수는 플라즈마 발생 효율을 개선하기 위하여 공칭 동작 주파수(예를 들면, 각각 1.7-1.9㎒와 1.9-1㎒에 이르는)로부터 오프셋 될 수 있다.
바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 바이어스 RF 발생기(31C)와 바이어스 정합 회로(32C)를 포함한다. 상기 바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 상보형 전극으로서 기능하는 몸체 부재(22)에 기판부(19)를 용량성 결합시킨다. 상기 바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 기판 표면으로의 소스 플라즈마 시스템(80A)에 의해 형성된 플라즈마 종의 전달을 증진하는데 기여한다. 특정 실시예에서, 바이어스 RF 발생기는 13.56㎒에서 5,000와트에 이르는 RF 파워를 공급한다.
처리대(16)내에 형성된 상기 RF 전계에 부가적으로, 직류(DC) 전계가 처리대(16)내에 형성될 수 있다. 예를 들면, 몸체 부재(22)와 관련한 기판 수용부(19)에 대한 음극 DC 전위의 공급은 기판(17)의 표면에 대한 양극으로 대전된 이온의 전달을 증진할 수 있다.
RF 발생기(31A와 31B)는 디지털 제어 신시사이저를 포함하고 1.7 내지 2.1㎒ 사이의 주파수 범위에 걸쳐 동작한다. 각각의 발생기는 챔버와 코일로부터 다시 발생기로 반산된 파워를 측정하는 RF 제어 회로(도시 안됨)를 포함하고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 최저 반사된 파워를 얻기 위해 동작 주파수를 조절한다. RF 발생기는 전형적으로 50 옴의 특징적 임피던스를 갖는 부하에서 동작하도록 디자인된다. RF 파워는 상기 발생기와 다른 특징적 임피던스를 가지는 부하로부터 반사될 수 있다. 이것은 부하에 전달되는 파워를 감소할 수 있다. 부가적으로, 상기 부하로부터 다시 상기 발생기로 반사된 파워는 과부하되어 상기 발생기에 손상을 줄 수 있다. 플라즈마의 임피던스가 다른 인자들 중에서도 플라즈마 이온 밀도에 의존하여 5옴 미만으로부터 900옴 이상의 범위에 있을 수 있고, 반사된 파워가 주파수의 함수가 될 수 있기 때문에, 상기 반사된 파워에 따른 발생기 주파수의 조절은 RF 발생기로부터 플라즈마에 전달된 파워를 증가시키고 상기 발생기를 보호한다. 상기 반사된 파워를 감소하고 효율을 개선하기 위한 다른 방법은 정합 회로를 사용하는 것이다.
정합 회로(32A와 32B)는 발생기(31A와 31B)의 출력 임피던스를 개별 코일(29과 30)과 정합시킨다. 상기 RF 제어 회로는 부하가 변화할 때 상기 발생기를 부하에 정합하기 위해 정합 회로내의 캐패시터 값을 변경함으로써 정합 회로를 동조할 수 있다. 상기 RF 제어 회로는 부하로부터 다시 발생기로 반사된 파워가 특정 한계를 초과할 때 정합 회로를 동조할 수 있다. 일정한 정합을 제공하고, 정합 회로의 동조로부터 RF 제어 회로를 효과적으로 무력하게 하는 한 방법은 반사된 파워 한계를 반사된 파워의 어떤 예측값 이상으로 세팅하는 것이다. 이것은 정합 회로를 그것의 가장 새로운 조건으로 홀딩함으로써 일부 조건하에서 플라즈마를 안정화시키는 것을 보조할 수 있다.
또한 다른 측정이 플라즈마 안정화를 보조할 수 있다. 예를 들면, 상기 RF 제어 회로가 부하(플라즈마)에 운반되는 전력을 결정하는데 사용될 수 있고 층의 증착동안 상기 운반된 파워를 실질적으로 일정하게 유지하도록 발생기 출력 파워를 증가 또는 감소할 수 있다.
가스 운반 시스템(33)은 가스 운반 라인(38)(일부가 도시됨)을 통하여 기판 처리를 위해 여러 소스로부터 챔버로 가스를 공급한다. 가스는 가스 링(37), 상부 노즐(45) 및 가스 배출구(46)를 통해 챔버(13)내로 유입된다. 도 1b는 가스 링(37)의 부가적 상세를 도시하는 챔버(13)의 간략화된 부분적 단면도이다.
일실시예에서, 제 1 및 제 2 가스 소스(34A와 34B)와 제 1 및 제 2 가스 흐름 제어기(35A'와 35B')는 가스 운반 라인(38)(일부가 도시됨)을 통하여 가스를 가스 링(37)내의 링 플리넘(36)에 제공한다. 가스 링(37)은 기판 상에 균일한 가스 흐름을 제공하는 다수의 가스 노즐(39와 40)(단지 2개가 도시됨)을 가진다. 이것은 개별 챔버내에서의 특정 처리를 위한 균일도 프로파일 및 가스 사용 효율의 변경을 허용한다. 특정 실시예에서, 상기 가스 링(37)은 전체 24개 가스 노즐, 즉 12개 제 1 가스 노즐(40)과 12개 제 2 가스 노즐(39)을 가진다.
가스 링(37)은 다수의 제 1 가스 노즐(40)(단지 그중 하나가 도시됨)을 가지는데, 바람직한 실시예에서 다수의 제 2 가스 노즐(39) 보다 더 짧고 동일 평면상에 있다. 일실시예에서, 제 1 가스 노즐(40)은 몸체 플리넘(41)으로부터 하나 이상의 가스를 수용하며, 제 2 가스 노즐(39)은 가스 링 플리넘(36)으로부터 하나 이상의 가스를 수용한다. 일부 실시예에서, 챔버(13)내로 가스를 주입하기 이전에, 예를 들면 제 1 가스 노즐이 산소 또는 오존과 같은 산화제 가스를 운반하는데 사용되고 제 2 가스 노즐이 실란과 같은 소스 가스를 운반하는데 사용될 때 상기 몸체 플리넘(41)과 가스 링 프리넘(36)에서 가스를 혼합하지 않는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 처리 가스는 몸체 플리넘(41)과 가스 링 플리넘(36) 사이에 개구(도시 안됨)를 제공함으로써 가스를 챔버(13)내에 주입하기 전에 혼합될 수 있다. 일실시예에서, 제 3 및 제 4 가스 소스(34C와 34D), 제 3 및 제 4 가스 흐름 제어기(35C와 35D')는 가스 운반 라인(38)을 통해 몸체 플리넘에 가스를 제공한다. 43B와 같은 부가적 밸브(다른 밸브는 도시안됨)는 흐름 제어기로부터 챔버로의 가스를 차단할 수 있다.
일실시예에서, 실란 또는 실리콘 테트라플루오르화물(SiF4)과 같은 가연성의 유독한 또는 부식성 가스가 사용될 수 있다. 이런 보기에서, 증착후 가스 운반 라인에 잔류하는 가스를 제거하는 것이 바람직하다. 이것은 운반 라인(38A)으로부터 챔버(13)를 격리하고 운반 라인(38A)을 예를 들어 진공 포어라인(44)으로 배출하도록 밸브(43B)와 같은 3통로 밸브를 사용하여 달성될 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 다른 유사한 밸브(43A와 43C)가 다른 가스 운반 라인(35A와 35C)에 결합될 수 있다. 상기 3통로 밸브는 배출되지 않은 가스 운반 라인(3통로 밸브와 챔버 사이)의 실제 체적을 최소화하도록 챔버(13)에 가깝게 배치될 수 있다. 부가적으로, 2통로(온-오프) 밸브(도시 안됨)가 MFC와 챔버 사이 또는 가스 소스와 MFC 사이에 배치될 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 또한 챔버(13)는 상부 노즐(45)과 상부 벤트(46)를 가진다. 상부 노즐(45)과 상부 벤트(46)는 가스의 상부 및 측면 흐름의 독립적 제어를 허용하여, 막 균일도를 개선하고 막의 증착 및 도핑 파라미터의 미세 조절을 허용한다. 상부 배출구(46)는 가스가 가스 운반 시스템으로부터 챔버내로 흐를 수 있는 상부 노즐(45) 둘레의 환형 개구부이다. 일실시예에서, 제 1 가스 소스(34A)는 소스 가스 노즐(39)과 상부 노즐(45)를 공급하는 실란 소스이다. 소스 노즐 유량 제어기(MFC)(35A')는 제 2 가스 노즐(39)에 운반되는 실란의 양을 제어하고 상부 노즐 MFC(35A)는 상부 가스 노즐(45)에 운반되는 실란의 양을 제어한다. 유사하게, 2개의 MFC(35B와 35B')가 소스(34B)와 같은 단일의 산소 소스로부터 상부 배출구(46)와 제 1 가스 노즐(40)로의 산소 흐름을 제어하는데 사용될 수 있다. 상부 노즐(45)과 상부 배출구(46)에 공급된 가스는 챔버(13)내로 흐르기 전에 분리된 체 유지되어야 하고, 또는 상기 가스는 챔버(13)내로 흐르기 전에 상부 플리넘(48)에서 혼합될 수 있다. 동일한 가스의 개별 소스가 챔버의 여러 부분을 공급하는데 사용될 수 있다.
원격 마이크로파 발생 플라즈마 세정 시스템(50)이 챔버 부품으로부터 증착 찌꺼기를 주기적으로 세정하도록 제공된다. 상기 세정 시스템은 플루오르, 실리콘 테트라 플루오르화물, 또는 동등물과 같은 세정 가스 소스(34E)로부터 반응기 공동(53)내에 플라즈마를 형성하는 원격 마이크로파 발생기(51)를 포함한다. 이런 플라즈마로부터 얻어지는 반응 종(species)은 세정 가스 공급 포트(54)를 지나 어플리케이터 관(55)을 통해 챔버(13)로 운반된다. 세정 플라즈마를 포함하는데 사용되는 재료(예를 들면, 공동(53)과 어플리케이터 관(55))는 플라즈마에 의한 공격에 저항성이 있어야 한다. 반응기 공동(53)과 공급 포트(54)는 바람직한 플라즈마 종의 농도가 반응기 공동(53)으로부터의 거리로 쇠퇴될 수 있기 때문에 실제 짧게 유지되어야 한다. 원격 공동에서의 세정 플라즈마 발생은 능률적인 마이크로파 발생기의 사용을 허용하고 챔버 부품이 온도, 방사선 또는 인-시튜 플라즈마에 존재할 수 있는 글로우 방전의 충격을 겪지않도록 한다. 결국, 정전기 척(20)과 같이 상당히 민감한 부품은 인-시튜 플라즈마 세정 처리에 관련하여 요구될 수 있는 바와 같이 더미 웨이퍼로 커버되거나 보호될 필요가 없다. 세정 처리 또는 다른 처리 동안, 상기 게이트 밸브(27)는 챔버로부터 터보 몰레큘러 진공 펌프(28)를 격리하도록 밀폐될 수 있다. 이런 구성에서, 상기 포어라인은 전형적으로 기계적 진공 펌프가 되는 원격 진공 펌프에 의해 발생된 프로세스 진공을 제공한다. 게이트 밸브를 사용한 챔버로부터의 터보 몰레큘러 펌프의 격리는 부식성 화합물 또는 챔버 세정 또는 다른 처리로부터 초래하는 다른 잠재적으로 해로운 현상로부터 상기 터보 몰레큘러 펌프를 보호한다.
시스템 제어기(60)는 시스템(10)의 동작을 제어한다. 바람직한 실시예에서, 제어기(60)는 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브(도시 안됨), 및 카드 랙(도시 안됨)과 같은 메모리(62)를 포함한다. 상기 카드 랙은 싱글 보드 컴퓨터(SBC)(도시 안됨), 아날로그와 디지털 입출력 보드(도시 안됨), 인터페이스 보드(도시 안됨), 및 스텝퍼 모터 제어기 보드(도시 안됨)를 포함한다. 상기 시스템 제어기는 보드, 카드 케이지 및 접속기 디멘션과 타입을 정의하는 Versa Modular European(VME) 표준에 따른다. 또한 상기 VME 표준은 16비트 데이터 버스와 24비트 어드레스 버스를 가지는 버스 구조를 정의한다. 시스템 제어기(31)는 하드 디스크 드라이브에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 플로피 디스크에 저장된 프로그램과 같은 다른 컴퓨터 프로그램의 제어하에 동작한다. 예를 들면, 상기 컴퓨터 프로그램은 타이밍, 가스 혼합, RF 파워 레벨과 특별한 처리의 다른 파라미터를 규정한다. 사용자와 시스템 제어기 사이의 인터페이스는 도 2에 도시된 음극선관(CRT)(65)과 같은 모니터, 및 라이트 펜(66)을 통해 이루어진다.
도 2는 도 1a의 바람직한 CVD 처리 챔버와 결합하여 사용되는 바람직한 시스템 사용자 인터페이스의 일부를 도시한다. 시스템 제어기(60)는 메모리(62)에 결합된 프로세서(61)를 포함한다. 바람직하게, 메모리(62)는 하드 디스크 드라이브가 될 수 있지만, 물론 메모리(62)는 ROM, PROM 등과 같은 다른 메모리 종류가 될 수 있다.
시스템 제어기(60)는 컴퓨터 프로그램의 제어하에서 동작한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 타이밍, 가스 혼합, RF 파워 레벨과 특별한 처리의 다른 파라미터를 규정한다. 사용자와 시스템 사이의 인터페이스는 도 2에 도시된 바와 같은 CRT 모니터(65)와 라이트 펜(66)을 통해 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 2개의 모니터(65와 65A)가 사용되는데, 하나는 조작자를 위해 청정실 벽(65)에 장착되고 다른 하나는 서비스 기술자를 위해 벽(65A) 뒤에 장착된다. 모니터는 둘다 동일한 정보를 표시하지만, 단지 하나의 라이트 펜(예를 들면, 66)이 인에이블된다. 특별한 스크린 또는 기능을 선택하기 위하여, 조작자는 디스플레이 스크린의 영역을 터치하고 펜에 있는 버튼을 누른다. 터치된 영역은 그것의 컬러를 변경함으로써 또는 새로운 메뉴를 표시함으로써 선택되는 것을 확실하게 한다.
상기 컴퓨터 프로그램 코드는 68000 어셈블리 언어, C, C++, 또는 파스칼과 같은 어떤 일반적 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 기록될 수 있다. 적당한 프로그램 코드는 일반적 텍스트 에디터, 및 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 저장 또는 내장된 컴퓨터 사용가능 매체를 사용하여 단일 파일, 또는 다중 파일내에 기입된다. 기입된 코드 텍스트가 고급 언어로 작성된다면, 상기 코드는 컴파일링되며, 다음에 얻어진 컴파일러 코드는 미리 컴파일링된 윈도우 라이브러리 루틴의 객체 코드와 링크된다. 링크된 컴파일링 객체 코드를 실행하기 위하여, 상기 시스템 사용자는 상기 객체 코드를 호출하여, 상기 컴퓨터 시스템이 메모리내로 코드를 로딩하도록 하고, 코드로부터 CPU가 판독하고 프로그램에 지정된 업무를 수행하도록 코드를 실행한다.
도 3은 컴퓨터 프로그램(300)의 계층적 제어 구조의 예시적 블록도를 도시한다. 사용자는 라이트 펜 인터페이스를 사용함으로써 CRT 모니터에 표시되는 메뉴 또는 스크린에 응답하여 처리 세트 번호와 처리 챔버 번호를 처리 선택기 서브루틴(310)에 기입한다. 상기 처리 세트는 특정 처리를 수행하는데 필요한 처리 파라미터의 소정 세트이고, 미리 정의된 세트 번호에 의해 식별된다. 처리 선택기 서브루틴(310)은 (ⅰ) 다중 챔버 시스템에서 요구되는 처리 챔버, 및 (ⅱ) 요구된 처리를 수행하기 위해 처리 챔버를 동작하는데 필요한 요구된 처리 파라미터 세트를 식별한다. 특정 처리를 수행하기 위한 처리 파라미터는 처리 가스 조성과 흐름 속도와 같은 처리 조건, 온도, 압력, RF 파워 레벨과 같은 플라즈마 조건, 및 챔버 돔 온도에 관련하고, 처방전의 형태로 사용자에게 제공된다. 상기 처방전에 의해 상세된 파라미터는 라이트 펜/CRT 모니터 인터페이스를 사용하여 기입된다.
상기 처리를 모니터링하기 위한 신호는 시스템 제어기의 아날로그 입력 및 디지털 입력 보드에 의해 제공되고 상기 처리를 제어하기 위한 신호는 시스템 제어기(60)의 아날로그 출력 및 디지털 출력 보드에서 출력된다.
처리 시퀀서 서브루틴(320)은 식별된 처리 챔버와 처리 선택기 서브루틴(310)으로부터의 처리 파라미터 세트를 수용하고 여러 처리 챔버의 동작을 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 다중 사용자가 처리 세트 번호와 처리 챔버 번호를 기입할 수 있고, 또는 한 사용자가 다중 처리 세트 번호와 처리 챔버 번호를 기입할 수 있고, 그래서 시퀀서 서브루틴(320)은 요구된 시퀀스로 선택된 처리를 스케줄링하도록 동작한다. 바람직하게, 시퀀서 서브루틴(320)은 (ⅰ) 상기 챔버가 사용되고 있는지를 결정하기 위해 처리 챔버의 동작을 모니터링하는 단계, (ⅱ) 어떤 처리가 사용되고 있는 챔버에서 수행되는지를 결정하는 단계, 및 (ⅲ) 처리 챔버의 유효성과 수행될 처리 형태에 기초하여 요구된 처리를 실행하는 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 폴링과 같은 처리 챔버를 모니터링하는 종래 방법이 사용될 수 있다. 처리가 실행될 수 있는 스케줄링 때, 시퀀서 서브루틴(320)은 선택된 처리를 위한 요구된 처리 조건과 비교해볼 때 사용되는 처리 챔버의 현재 조건, 또는 각각의 특별한 사용자 기입 요구서의 시기, 또는 시스템 프로그래머가 스케줄링 우선권을 결정하기 위해 포함하기를 원하는 어떤 다른 관련 인자를 고려하여 디자인될 수 있다.
시퀀서 서브루틴(320)이 다음에 실행되어야 하는 처리 챔버와 처리 세트 조합을 결정한 후, 시퀀서 서브루틴(320)은 특별한 처리 세트 파라미터를 챔버 관리기 서브루틴(330A-C)에 전달함으로써 처리 세트의 실행을 초래하고, 시퀀서 서브루틴(320)에 의해 결정된 처리 세트에 따라 챔버(13)와 다른 챔버(도시 안됨)에서의 다중 처리 작업을 제어한다.
챔버 구성 요소 서브루틴의 예는 기판 위치 설정 서브루틴(340), 처리 가스 제어 서브루틴(350), 압력 제어 서브루틴(360) 및 플라즈마 제어 서브루틴(370)이다. 당업자는 챔버(13)에서 수행될 것이 요구되는 처리가 무엇인가에 의존하여 다른 챔버 제어 서브루틴이 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 동작중, 챔버 관리기 서브루틴(330A)은 실행되는 특별한 처리에 따라 처리 구성 요소 서브루틴을 스케줄링 또는 호출한다. 챔버 관리기 서브루틴(330A)에 의한 스케줄링은 실행될 처리 챔버와 처리 세트의 스케줄링에서 시퀀서 서브루틴(320)에 의해 사용되는 방식으로 수행된다. 전형적으로, 챔버 관리기 서브루틴(330A)은 여러 챔버 부품을 모니터링하고, 부품이 실행될 처리 세트에 대한 처리 파라미터에 기초하여 동작될 것이 필요한지의 여부를 결정하며, 상기 모니터링과 결정 단계에 응답하여 챔버 구성 요소 서브루틴의 실행을 초래하는 단계를 포함한다.
이제 특별한 챔버 구성요소 서브루틴의 동작이 도 3을 참조하여 기술될 것이다. 기판 위치 설정 서브루틴(340)은 기판 지지용 부재(18) 위에 기판을 로딩하는데 사용되는 챔버 부품을 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 또한 기판 위치 설정 서브루틴(340)은 다른 공정이 완료된 후 다중 챔버 시스템의 PECVD 반응기 또는 다른 반응기로부터 챔버(13)로의 기판의 이송을 제어할 수 있다.
처리 가스 제어 서브루틴(350)은 처리 가스 구성과 흐름 속도를 제어하기 위한 프로그램 코드를 가진다. 서브루틴(350)은 안전 차단 밸브의 개방/밀폐 위치를 제어하며, 또한 요구된 가스 흐름 속도를 얻기 위하여 유량 제어기를 램핑 업/다운시킨다. 처리 가스 제어 서브루틴(350)을 포함하여 모든 챔버 구성요소 서브루틴은 챔버 관리기 서브루틴(330A)에 의해 호출된다. 서브루틴(350)은 요구된 가스 흐름 속도에 관련된 챔버 관리기 서브루틴(330A)으로부터의 처리 파라미터를 수신한다.
전형적으로, 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 가스 공급 라인을 개방함으로써, 그리고 반복적으로 (ⅰ) 필요한 유량 제어기를 판독하고, (ⅱ) 상기 판독값을 챔버 관리기 서브루틴(330A)으로부터 수신된 요구 흐름 속도와 비교하며, (ⅲ) 필요한대로 가스 공급 라인의 흐름 속도를 측정함으로써 동작한다. 더욱이, 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 불안전한 속도를 고려하여 가스 흐름 속도를 모니터링하고, 불안전한 조건이 검출될 때 안전 차단 밸브를 작동시키는 단계를 포함한다.
일부 처리에서, 반응성 처리 가스가 챔버내로 유입되기 이전에 아르곤 같은 불활성 가스가 챔버 압력을 안정화하기 위하여 챔버(13)내로 흘려진다. 이런 처리를 위하여, 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 챔버의 압력을 안정화하는데 필요한 시간 동안 챔버(13)내로 불활성 가스를 흘려주기 위한 단계를 포함하도록 프로그래밍된다. 다음에 이미 개시된 단계가 수행될 수 있다.
부가적으로, 처리 가스가 테트라에틸오르토실란(TEOS)과 같은 액체 전구체로부터 기화되어야 할 때 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 버블러 어셈블리의 액체 전구체를 통해 헬륨과 같은 운반 가스를 버블링하기 위한 또는 헬륨을 액체 주입 밸브로 유입하기 위한 단계를 포함할 수 있다. 이런 형태의 처리를 위하여, 상기 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 요구된 처리 가스 흐름 속도를 얻기 위해 운반 가스의 흐름, 버블러의 압력 및 버블러 온도를 조정한다. 이미 개시된 바와 같이, 요구된 처리 가스 흐름 속도는 처리 파라미터로서 처리 가스 제어 서브루틴(350)에 전달된다.
더욱이, 상기 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 주어진 처리 가스 흐름 속도를 위해 필요한 값을 포함하는 저장된 테이블에 접근함으로써 요구된 처리 가스 흐름 속도를 위해 필요한 운반 가스 흐름 속도, 버블러 압력, 및 버블러 온도를 얻기 위한 단계를 포함한다. 필요한 값이 얻어질 때, 운반 가스 흐름 속도, 버블러 압력 및 버블러 온도가 모니터링되고, 필요한 값과 비교되어 조절된다.
또한 상기 처리 가스 제어 서브루틴(350)은 독립적 헬륨 제어(IHC) 서브루틴(도시 안됨)을 갖는 웨이퍼 척에 있는 내부와 외부 통로를 통해 헬륨(He)과 같은 열 이송 가스의 흐름을 제어할 수 있다. 상기 가스 흐름은 기판을 척에 대해 열적으로 결합한다. 전형적인 처리에서, 상기 웨이퍼는 플라즈마와 층을 형성하는 화학적 반응에 의해 가열되고, He은 수냉될 수 있는 척을 통과하여 기판을 냉각한다. 이것은 기판 상의 이미 형성되어 있는 형상을 손상시킬 수 있는 온도 이하로 기판을 유지한다.
압력 제어 서브루틴(30)은 챔버의 배출부에 있는 드로틀 밸브의 개구부의 크기를 조정함으로써 챔버(13)의 압력을 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 상기 드로틀 밸브로 챔버를 제어하기 위한 적어도 2가지 기본적인 방법이 있다. 제 1 방법은 여럿 가운데서 전체 처리 가스 흐름, 처리 챔버의 크기 및 펌핑 능력에 관련될 때 챔버 압력의 특징화에 의존한다. 제 1 방법은 고정 위치에 드로틀 밸브(26)를 셋팅한다. 드로틀 밸브(26)의 고정 위치에 대한 셋팅은 결국 대기 상태 압력을 초래한다.
대안적으로, 상기 챔버 압력이 압력계를 사용하여 측정될 수 있고, 제어 위치가 가스 흐름과 배기 능력에 의한 경계 세트내에 있다고 가정하여 드로틀 밸브(26) 위치가 압력 제어 서브루틴(360)에 따라 조절될 수 있다. 전자의 방법은 후자 방법과 연관된 측정, 비교 및 계산이 불필요하기 때문에 더 빠른 챔버 압력 변화를 초래할 것이다. 전자의 방법은 챔버 압력의 정밀한 제어가 요구되지 않는 경우에 적당한 반면, 후자의 방법은 층의 증착 동안과 같이 정밀하고 반복 가능하며 안정한 압력이 요구되는 경우에 바람직할 수 있다.
압력 제어 서브루틴(360)이 호출될 때, 요구된(또는 목표) 압력 레벨은 챔버 관리기 서브루틴(330A)으로부터의 파라미터로서 수신된다. 압력 제어 서브루틴(360)은 챔버에접속된 하나 이상의 일반적 압력계를 판독함으로써 챔버(13)내의 압력을 측정하고, 목표 압력에 대응하는 저장된 압력 테이블로부터 비례, 미분 및 차동(PID) 값을 얻고, 압력 테이블로부터 얻어진 PID 값에 따라 드로틀 밸브(26)를 조절하도록 동작한다. 대안적으로, 압력 제어 서브루틴(360)은 요구된 압력 또는 압력 범위로 챔버(13)의 압력을 조정하도록 특별한 개구부 크기로 드로틀 밸브(26)를 개방 또는 밀폐할 수 있다.
플라즈마 제어 서브루틴(370)은 RF 발생기(31A와 31B)의 주파수와 파워 출력 셋팅을 제어하기 위한, 그리고 정합 회로(32A와 32B)를 동조하기 위한 프로그램 코드를 포함한다. 플라즈마 제어 서브루틴(370)은 이전에 개시된 챔버 구성 요소 서브루틴과 마찬가지로 챔버 관리기 서브루틴(330A)에 의해 호출된다.
이미 개시된 일부 또는 모든 부시스템과 루틴을 결합할 수 있는 시스템의 예는 어플라이드 머티어리얼스에 의해 제조되고 본 발명을 실행하도록 구성된 울티마 시스템이 될 것이다.
Ⅲ. 바람직한 구조
도 4는 본 발명의 특징을 결합한 집적 회로(500)의 간략화된 단면도이다. 지적 회로(500)는 반도체 웨이퍼, 이를테면 실리콘 웨이퍼, 갈륨 비화물 웨이퍼 또는 다른 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 집적 회로(500)는 필드 산화물 영역(507)에 의해 서로 전기적으로 절연된 NMOS와 PMOS 트랜지스터(503과 506)를 포함한다. 각각의 트랜지스터(503과 506)는 소스 영역(508), 게이트 영역(509) 및 드레인 영역(510)을 포함한다.
금속전 유전체층(511)은 금속층(M1)으로부터 트랜지스터(503과 506)를 분리하고 접촉부(512)에 의해 형성된 금속층(M1)과 트랜지스터 사이의 접속부를 가진다. 금속층(M1)은 집적 회로(500)에 포함된 4개의 금속층(M1-M4) 중 하나이다. 각각의 금속층(M1-M4)은 개별 금속간 유전체(IMD) 층(513A-C)에 의해 인접한 금속층으로부터 분리된다. 인접한 금속층은 비아(514)에 의해 선택된 개구부에 접속된다. 평면 패시베이션층(515)이 금속층(M4) 위에 놓인다.
본 발명의 실시예는 특히 IMD 층에 대해 유용하지만, 집적 회로(500)에 도시된 각각의 유전체층에서의 사용을 발견할 수 있다. 간략화된 집적 회로(500)는 단지 설명 목적을 위한 것이다. 당업자들은 다른 집적 회로, 이를테면 마이크로 프로세서, 특정 응용 집적 회로, 메모리 소자 등의 제조를 위해 본 발명을 사용할 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 방법은 다른 기술을 사용하는 집적 회로, 이를테면 BiCMOS, NMOS, 바이폴라 등의 제조에 사용될 수 있다.
Ⅳ. 증착 처방 단계 시퀀싱
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 절연막(602)이 금속 라인(601) 위와 웨이퍼(606) 상의 갭(607)내에 증착된 것이 도시된다. 바람직한 일실시예에서, 웨이퍼(606)는 실리콘 웨이퍼이다. 절연막(602)은 USG 라이너(603), FSG 벌크층(604) 및 FSG 스킨층(605)으로 구성된다. USG 라이너(603), FSG 벌크층(604), 및 FSG 스킨층(605)은 하나의 연속적인 증착 공정으로 형성된다. USG 라이너(603)는 150 내지 600Å이지만, 가장 바람직하게 300 내지 400Å이다. USG 라이너(603), FSG 벌크층(604), 및 FSG 스킨층(605)의 형성 이전과 동안의 처방 단계의 적당한 시퀀싱은 절연막(602)의 뛰어난 안정성을 보장한다. 이 경우에, 반사 방지층(619)이 금속 라인(601) 위에 놓인다. 바람직한 실시예에서, 반사 방지층(619)은 티타늄 질화물이 될 수 있다.
일실시예에서, 처방 단계의 적당한 시퀀싱은 HDP-CVD 증착 시스템에 관련하는데, 기판은 어떤 USG 증착 이전에 플라즈마에 의해 적당한 온도로 가열된다. 그러나, 상기 기판은 RF 플라즈마에 부가적으로 전기 저항성 가열기, 복사 램프 가열기, 반응열 또는 다른 수단에 의해 가열될 수 있다. 상기 기판의 표면은 플루오르가 챔버내로 수용될 때 상당히 뜨겁게 유지된다. HDP-CVD 공정에서, 상기 플라즈마는 증착 특성을 증진시키지만, 또한 증착된 층의 일부 또는 모두를 스퍼터 오프(sputter off) 할 수 있다. 이런 과정은 코스퍼터링(cosputtering)으로 칭해진다. 적당한 RF 파워 레벨은 다른 것들 중에서 공정 압력, 기판 온도, 사용된 증착 가스의 형태 및 웨이퍼 상에 미리 존재하는 패턴화된 층에 따라 선택된다. 유사한 효과는 플라즈마에 플루오르가 존재하기 때문에 발생한다. 상기 플라즈마 종은 FSG 층이 증착될 때 FSG 층을 공동 에칭할 수 있다. 이것은 증착 속도 대 에칭 속도의 비로서 기술될 수 있다. 1 이상의 비율은 네트 증착을 초래하고, 1 미만의 비율은 재료가 증착되는 것 보다 더 빨리 에칭된다는 것을 나타낸다. 그러므로, 높고, 좁은, 가까이 배치된 금속 트레이스(이를테면 0.18㎛ 만큼 유사한 트레이스로부터 분리된 1㎛ 높이 금속 트레이스) 또는 다른 유사한 (고종횡비) 형상을 가지는 웨이퍼 상에 FSG 층을 증착할 때, 웨이퍼 상의 트레이스 또는 다른 형상을 오버 스퍼터링 또는 오버 에칭하지 않고 트레이스 사이의 갭이 증착동안 개방되게 유지되어 갭이 요구된 층으로 채워질 수 있도록 적당한 RF 파워 레벨과 플루오르 플라즈마 농도를 선택하는 것이 중요하다. 전형적으로, 대부분의 스퍼터링과 에칭은 선의 코너(608)에서 발생한다. 부가적으로, 갭이 채우질 때, 갭 높이 대 갭 폭의 비율인 종횡비가 변화하며, 따라서 상기 RF 파워와 플루오르 농도가 변화할 수 있다. 전형적으로, 더 많은 증착은 트레이스(609)의 벽보다 수평 표면에서 발생하고, 그러므로 종횡비는 증착이 진행됨에 따라 감소한다.
상기 기판 온도는 서머스탯으로 제어될 수 있고, 또는 상기 기판 온도는 특별한 동작 조건을 위해 특징화될 수 있다. 다음의 보기에서, 상기 기판은 증착 시스템의 동작 조건의 특징화에 따라 플라즈마로 가열된다. 여러 시스템 동작 조건하에서 성장된 산화막의 습식 에칭 상대 비율(WERR : wet etch relative ratio)이 산화층 형성 동안 기판의 표면 온도를 특징화하는데 사용될 수 있다. 이런 방법은 종래 기술에 잘 공지되어 있다.
도 6은 본 발명의 단계 시퀀스의 일실시예를 도시하는 순서도이다. 먼저 플루오르가 챔버내로 진입할 때의 상기 기판 온도는 얼마나 잘 플루오르가 글라스 층의 성장 표면내로 결합하는가에 영향을 끼치기 때문에 중요하다. 따라서, 할로겐 가스 흐름의 개시 이전의 기판 예열에 포함된 상기 단계 시퀀스는 중요하게 될 수 있다. 기판이 미리 존재하는 알루미늄 형상을 가지고 있다면, 알루미늄 형상을 손상시키지 않고 충분히 높은 온도에서 충분히 FSG의 초기층을 형성하도록 기판을 가열하는 것이 중요하게 될 수 있다. 수반하는 공정은 특정 내부 부피를 갖는 증착 챔버에 있는 공칭 200㎜ 직경 실리콘 웨이퍼에 관련한다; 그러나, 당업자들은 상기 공정이 다른 변화중에서 다른 기판 재료, 다른 기판 크기 및 다른 챔버 부피에 대해 변형될 수 있다고 예측할 수 있을 것이다.
기판이 상기 증착 시스템에 배치되고(단계 701), 아르곤이 가스 노즐(39)로 95 sccm의 속도 및 상부 노즐(45)로 15sccm의 속도로 진입된다. 이런 가스 흐름은 고정된 드로틀 밸브 세팅에 기초하여 약 50 밀리토르의 초기 챔버 압력을 형성한다(단계 702). 플라즈마는 상부 코일(29)에 1,000W의 RF 파워를 인가함으로써 이런 초기 압력에서 점화한다(단계 703). 상기 드로틀 밸브가 3-5 밀리토르의 증착 압력까지 챔버 압력을 낮추기 위해 개방되기 전에, 1초면 안정된 플라즈마가 형성된다. 상기 드로틀 밸브는 특정 주기의 시간동안 설정 위치까지 개방될 수 있어, 증착 챔버의 이전 특성화에 기초하여 요구된 압력을 형성할 수 있다. 증착 압력까지의 챔버 압력 세팅에 수반하여, 전체 플라즈마 에너지는 상부 코일에 벌써 인가된 1,000 W에 부가적으로 측면 코일에 2,000 W의 RF 파워를 공급함으로써 증가된다(단계 704).
다음 단계 동안, 상기 상부 코일 파워는 1500 W까지 증가되고, 상기 측면 코일 파워는 3500 W까지 증가되며, 챔버로의 산소 흐름이 30 sccm의 초기 속도로 시작된다(단계 705). 2분의 1초후, 음전압이 정전기 척에 인가되어(단계 706), 정전기 척과 친밀한 접촉으로 기판을 당긴다. 양전압 외의 음전압 인가는 기판에 대한 양으로 대전된 플라즈마 종의 전달을 증진시킨다. 상기 정전기 척은 열전송 가스를 운반하려는 의도의 내부 및 외부 냉각 링을 가진다. 헬륨은 기판과 정전기 척을 열적으로 결합하기 위해 내부 및 외부 채널을 통해 흘리기 위한 바람직한 가스이다. 정전기 척은 정전기 척내의 통로(도시 안됨)로 흐르는 물/글리콜 혼합물과 같은 열전송 액체에 의해 냉각될 수 있다(일부 실시예에서 가열된다). 상기 열전송 액체는 냉각 시스템에 의해 약 60℃의 온도로 유지된다. 아직 헬륨이 냉각 링을 통해 흐르지 않기 때문에, 기판과 정전기 척 사이의 열전송은 상대적으로 작다. 이것은 냉각 헬륨이 흐르는 경우보다 더욱 급속히 기판을 가열하도록 한다.
상기 기판은 6초 동안 플라즈마에 의해 예열된다(단계 706). 이런 주기 동안, 상기 산소 흐름은 126 sccm까지 증가하는데, 110 sccm의 속도로 산화제 노즐로부터 흐르며, 16 sccm의 속도로 상부 구멍으로부터 흐른다. 시스템 부품의 열량과 포함된 단시간 주기는 상기 공정 단계 동안 피드백식 온도 제어 시스템의 사용을 어렵게 한다. 그러므로, 플라즈마 가열, 기판과 척의 열량 및 플라즈마의 파워와 압력 사이의 관계를 이해하는 것이 중요하다. 예를 들면, 마찬가지로 유사한 조건에서 동일 주기동안 유지된다면, 최고 압력에서의 플라즈마는 기판에 더 많은 열을 전송할 수 있어 알루미늄 트레이스 같이 기판에 미리 형성된 형상을 손상시킨다.
상기 기판이 예열된 후, 실란이 소스 가스 노즐(39)로부터 30 sccm 및 상부 노즐(45)로부터 5sccm을 포함하는 35 sccm의 속도로 챔버내에 유입된다(단계 707). 이것은 FSG 증착을 위한 준비로 예열된 기판 상에 3초 주기동안 약 300-400Å 두께의 USG층을 성장시킨다. 이런 라이너 층이 증착된 후, 헬륨이 상기 기판을 수냉식 척에 열적으로 결합하여 기판을 냉각하는 정전기 척(20)내의 냉각 채널를 통해 흐르게 된다(단계 708). 상기 채널내의 헬륨 압력은 챔버 압력보다 더 높게 될 수 있어 척으로부터 기판을 밀어내는 힘을 초래하지만, 기판에 대한 정전기 척의 흡착력은 정전기 척 상에 웨이퍼를 홀딩하기에 충분하다.
다음 단계는 증착 시스템내로의 플루오르 유입한다(단계 709). 실리콘 테트라플루오르화물이 1초 동안 산화제 노즐(40)로부터 5 sccm의 상대적으로 낮은 속도로 유입된다. 그중에도, 이것은 SiF4로 SiF4유량 제어기로부터 분배 라인 다운스트림을 채운다. SiF4흐름의 개시에서 존재하는 초기 플루오르 종이 예열 단계 706의 수행 결과로서 적어도 100℃ 이상이 되는 기판 표면에 작용한다고 믿어진다. 이것은 플루오르가 글라스 격자에 단단히 결합하는 초기 FSG 층(610)(도5를 참조)을 초래할 수 있다. 이런 초기 FSG 층의 두께는 플라즈마 가열된 웨이퍼의 열용량을 포함하여 많은 인자에 의존하며, 단지 극소층, 또는 약 100Å 두께가 될 수 있다. 자유 플루오르(글라스에 단단히 결합하지 않는 플루오르)는 장 플루오르가 그속 트레이스 또는 반사 방지층, 특히 티타늄 질화물 반사 방지층을 부식시킬 수 있기 때문에 부적당하다. 상기 SiF4의 개시에 존재하는 상대적으로 낮은 플루오르 농도는 상기 층의 이런 부분에서의 잠재적인 자유 플루오르 축적을 제한한다.
주요 증착 단계를 위한 준비에서, 상기 드로틀 밸브를 제어하는 압력 피드백 루프가 편성된다. 즉, 이전 단계에서, 상기 드로틀 밸브는 고정 위치에 세팅되고, 선택된 위치는 이미 개시된 바와 같은 챔버 압력, 배기 용량 및 가스 흐름을 위해 전용된다. 이제, 상기 드로틀 밸브 위치는 6 밀리토르의 챔버 압력을 유지하기 위하여 압력계로부터의 압력 판독에 따라 제어된다. 이것은 증착 공정동안 챔버 압력의 상당한 정확성, 안정성 및 재현성을 제공한다.
이제 상기 RF 바이어스 파워는 주요 증착 단계를 예상하여 감소된다(단계 710). 상기 RF 바이어스 파워 레벨은 상부 코일(29)에 대해 900 W 및 측면 코일(30)에 분배된 2300 W로 세팅된다. 상기 SiF4흐름은 10 sccm까지 증가되고, 상기 실란 흐름은 소스 노즐(39)과 상부 노즐(45)로부터 각각 45 sccm와 4.5 sccm까지 증가된다. 상기 산소 흐름은 산화제 노즐(40)과 상부 구멍(46)으로부터 각각 84 sccm과 5.7 sccm까지 감소된다. 이런 조건은 스퍼터링 에칭 또는 플루오르 에칭에 의한 존재하는 기판 형상을 오버 에칭하지 않고 좁은 갭을 채우도록 요구된 FSG 증착하기에 적당한 압력을 세팅하고 유지하기 위해 2초동안 유지된다. 이런 시간 동안 이미 개시된 바와 같이 상기 라이너 층의 표면이 아직도 상당히 뜨겁기 때문에 약 200Å 두께의 상대적으로 고품질의 FSG 층이 상기 라이너 상에 형성된다고 믿어진다. 상대적으로 높은 기판 표면 온도, 증착 가스 흐름의 느린 속도, 및 낮은 RF 바이어스 파워는 모두 초기 FSG 층의 품질에 기여한다고 믿어진다.
다수의 FSG 층은 주요 증착 단계(단계 711) 동안 증착된다. 상기 웨이퍼의 온도는 이전 단계에서 보다 이런 단계에서 더 낮은데, 증착 대 에칭 비율을 증가시켜 더 높은 속도의 증착을 초래한다. 이런 단계 동안, 상기 RF 바이어스 파워 정합 제어 회로는 상기 제어 한계를 1500 W까지 증가시킴으로써 기능이 억제된다. 이것은 상기 RF 바이어스 파워 정합 시스템이 반사된 파워가 2500 W를 초과하지 않는다면 정합 회로망의 구성을 변경하려고 시도하지 않을 것이라는 의미한다. 상기 정합 회로망이 이미 이전 단계 동안 플라즈마와 챔버에 튜닝되었기 때문에, 반사된 파워가 이런 증착 단계 동안 2500 W를 초과할 가능성은 없을 것이다. 단계 711 동안, 900 W 파워가 상부 코일(29)에 공급되며, 2300 W 파워가 측면 코일(30)에 공급된다. 드로틀 밸브(26)는 6 밀리토르의 챔버 압력을 유지하도록 제어되는 반면, 소스 노즐(39)에 대한 아르곤 흐름은 46 sccm가지 감소되고 상부 노즐(45)을 통한 아르곤 흐름은 9 sccm가지 감소된다. 상기 증착은 요구된 최종 두께에 의존하여 대략 157초 동안 진행된다.
요구된 두께가 증착된 후, 실란과 SiF4의 흐름은 턴오프되고(단계 712) 이런 흐름과 연관된 가스 운반 라인은 3통로 밸브, 이를테면 도 1a에 도시된 바와 같은 밸브(43A-C)를 통해 포어라인 진공장치(44)로 덤핑된다. 이것은 이런 운반 라인으로부터 가스 찌꺼기를 제거한다. 일부 가스가 인화성, 유독성 또는 부식성을 가지기 때문에 개별 운반 라인에 일부 가스를 남기는 것은 바람직하지 않다. 부가적으로, 일부 반응 가스는 불안정하며, 다음 웨이퍼 증착이 오염된 층을 초래할 수 있을 때까지 상기 라인에 불안정한 반응 가스가 잔류할 수 있다. 상기 RF 바이어스 파워 정합 제어 한계는 이런 단계 동안 500 W까지 감소된다. 0.5초 후, 정전기 척(20)에 있는 냉각 채널로의 헬륨 흐름이 턴오프되고, 상부 RF 코일(29)에 대한 파워가 1000 W까지 증가되는 반면, 측면 RF 코일(30)에 대한 파워는 2000 W까지 감소된다(단계 713). 이것은 상기 FSG 층의 표면을 가열할 수 있고, 플루오르가 벌크 FSG 층에서보다 글라스 구조에서 더욱 단단히 결합하는 FSG의 얇은 스킨을 형성한다. 상기 스킨 층은 벌크 FSG 층으로의 또는 그것으로부터의 수분 또는 수증기 전달을 감소시킨다. 실리콘 산화물, 특히 플루오르 첨가된 실리콘 산화물(FSG 층을 형성하는)은 친수성인데, 즉 주위 환경으로부터 수증기를 흡수할 것이다. 일부 수증기는 증착 환경에 존재한다. 이런 수증기는 다른 이유 중에서 상기 웨이퍼가 100℃ 이하이기 때문에 벌크 FSG 층내에 결합될 수 있다. 부가적으로, 상기 스킨 층이 없다면, 상기 벌크 FSG는 대기로부터 수분을 흡수하여 헤이즈(haze) 또는 버블을 형성하고, 또는 부식성 불화 수소산을 형성하는 자유 또는 느슨한 결합 플루오르와 결합할 수 있으며, 또는 상기 층의 상대 유전 상수를 증가시킬 수 있다.
다음 단계의 시간조절은 일부 실시예에서 중요하다. 상기 냉각 채널내의 헬륨(흐르지 않지만 여전히 웨이퍼 후면에 일부 압력을 제공하는)은 포어라인 진공장치로 배출되고(단계 714), 약 3초 후 상기 정전기 척은 척을 접지함으로써 턴오프된다(단계 715). 상기 플라즈마는 기판과 정전기 척 사이의 정전기 힘을 중화하는 이온 소스를 제공하며, 잔여 헬륨 배압(back pressure)은 일반적으로 모든 헬륨이 포어라인에 의해 진공화되기전에 기판과 척 사이의 밀봉을 파괴한다. 헬륨 배압이 없다면, 상기 기판은 척에 달라붙을 수 있어 언로딩을 어렵게 한다. 충분히 헬륨이 배출되기 전에 정전기 척이 턴오프된다면, 상기 기판은 척에서 이탈할 수 있다. 최종적으로, 정전기 척이 플라즈마 존재없이 턴오프된다면, 웨이퍼와 척의 평행을 유지하는데 용인할 수 없게 긴 시간이 걸릴 수 있으며, 척으로부터 기판의 제거를 허용한다. 다음에 상기 기판은 디척킹(단계 716) 및 상기 챔버로부터의 제거(단계 717)를 준비한다.
이미 개시된 바람직한 방법은 단지 예시적 목적을 위한 것이다. 많은 공정 파라미터는 상기 공정이 진행될 수 있는 특정 챔버, 이런 경우 어플라이드 머티어리얼스사에 의해 제조된 울티마 챔버에 관련한다. 다른 챔버들은 서로 다른 체적, 배기 용량, 플라즈마 구성, 웨이퍼 척킹 시스템등을 가질 수 있는데, 서로 다른 압력, 가스 흐름 속도, 플라즈마 파워, 시간 또는 다른 공정 파라미터를 사용한 공정을 초래한다. 부가적으로, 다른 기판이 서로 다른 공정 파라미터를 초래할 수 있다. 예를 들면, 서로 다른 열 용량 또는 열 전도성을 갖은 기판을 위한 공정은 더 길거나 더 짤은 예열 단계를 가질 수 있다. 부가적으로, 알루미늄보다 더 높은 온도를 견딜 수 있는 미리 존재하는 형성을 갖는 기판은 손상없이 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 더욱이, 다른 가스, 이를테면 실리콘의 소스를 위한 TEOS 또는 플루오르의 소스로서 F2가 상기 공정에 사용될 수 있다.
Ⅴ. 테스트 결과
샘플은 상기 바람직한 공정에 따라 200㎜ 실리콘 웨이퍼에 층들을 성장함으로써 준비된다. 일부 샘플은 0.8㎛로 일정 간격 배치되는 0.8㎛ 높이의 금속 트레이스(4.44:1의 종횡비를 가지는 갭)를 가진다. 이런 갭은 증착층(USG 라이너 층, FSG 벌크 층 및 FSG 스킨층)으로 채워지고, 절단되며, 주사 전자 현미경을 사용하여 평가된다. 갭 성장 차단으로부터 얻어지는 보이드는 찾을 수 없다. 상기 층은 3.73까지 층의 상대 유전 상수를 더 낮추도록 충분한 플루오르가 결합된다.
상기 FSG 층의 안정성은 5개 웨이퍼 샘플을 21일 동안 저장하고, 헤이즈 또는 버블 형성을 검사하며, 잔여 막 스트레스와 유전 상수와 같은 막 파라미터를 비파괴적으로 테스팅함으로써 확인된다. 상기 샘플 집단에서 헤이즈 또는 버블은 관찰되지 않았고, 막 스트레스 또는 유전 상수의 상당한 변화는 발생하지 않았다.
부가적으로, 파괴적인 테스트 방법인 고온 측정은 약 6000Å 두께로 증착된 층을 갖는 웨이퍼의 다른 집단에서 수행된다. 웨이퍼는 1, 2, 및 3주 동안 대기 조건에 비축된다. 상기 샘플 웨이퍼는 샘플로부터 방출된 수증기의 농도를 측정하는 동안 점진적으로 더 높은 온도로 가열된다. 얻어지는 곡선의 하부 영역에 대한 적분은 웨이퍼로부터 탈착된 전체 수분을 표시한다. 현저한 수증기의 방출 또는 탈착은 500℃까지 관찰되지 않았다.
도 7은 증착될 때 웨이퍼(선 801) 및 습식 에칭 공정으로 FSG 층의 표면(선 802)으로부터 대략 1700Å를 제거한 후 동일 웨이퍼에 대한 파이로그램(pyrogram)을 도시한다. 이런 에칭은 FSG 스킨층을 제거한다고 가정된다. 이런 선들은 FSG 스킨층이 벌크 FSG 층으로부터의 흡수와 탈착에 대한 배리어를 제공하여 층 안정성을 증진한다는 것을 보여준다.
이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.
FSG 스킨층이 벌크 FSG 층으로부터의 흡수와 탈착에 대한 배리어를 제공하여 층 안정성을 증진한다.
Claims (18)
- 증착 챔버에서 기판상에 막을 형성하기 위한 방법에 있어서,(a) 상기 챔버에서 적어도 약 100℃의 온도까지 상기 기판을 가열하는 단계;(b) 실리콘 글라스를 증착하기에 적당한 조건하에서 상기 챔버내로 실리콘 함유 처리 가스를 흘려주는 단계;(c) 상기 기판 상에 순수 실리콘 글라스의 상대적으로 얇은 층을 형성하는 단계;(d) 상기 기판 온도가 적어도 약 100℃인 동안, 상기 순수 실리콘 글라스 층 위에 할로겐 함유 실리콘 산화물층의 제 1 부분을 형성하기 위한 흐름 속도로 상기 챔버내로 할로겐 함유 가스를 흘려주는 단계; 및(e) 상기 할로겐 실리콘 산화물 층의 제 2 부분을 형성하기 위하여 상기 할로겐 함유 가스의 흐름 속도를 증가시키고 상기 기판의 온도를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 기판은 단계 1(a)에서 플라즈마로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 순수 실리콘 글라스 층은 300 내지 400Å 두께인 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 실리콘 글라스 층의 제 1 부분은 약 300Å 두께 미만인 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 할로겐 함유 실리콘 글라스 층의 제 1 부분은 상기 할로겐 함유 가스의 흐름의 개시에서 형성되는 약 100Å두께 미만인 하부 할로겐 층 및 상기 할로겐 함유 가스의 흐름의 주요 흐름동안 상기 하부 할로겐 층에 형성된 상부 할로겐 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계 1(e)은 상기 단계 1(d) 이후에 약 5초 미만에서 발생하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스는 SiF4를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계 1(c)에서 상기 순수 실리콘 글라스 층을 형성한 후 상기 기판의 후면 근처에 냉각 매체를 흘려줌으로써 상기 기판을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 냉각 매체는 헬륨 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 순수 실리콘 글라스 층은 150 내지 600Å 두께인 것을 특징으로 하는 기판 상의 막 형성 방법.
- 챔버에서 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법에 있어서,(a) 상기 기판을 적어도 100℃의 온도로 가열하기에 충분한 시간동안 어떤 RF 파워 레벨과 제 1 챔버 압력에서 상기 챔버에 플라즈마를 형성하고 유지하는 단계;(b) 상기 막의 제 1 부분을 형성하기 위해 상기 챔버내로 처리 가스를 흘려주는 단계;(c) 상기 막의 제 2 부분을 형성하기 위하여 상기 챔버내로 할로겐 함유 가스를 흘려주는 단계;(d) 상기 RF 파워 레벨을 감소시켜 상기 기판의 가열을 감소하는 단계; 및(e) 상기 막의 제 3 부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스는 SiF4인 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 단계 11(b)에서 상기 막의 제 1 부분을 형성한 후 상기 기판의 후면 근처에 냉각 매체를 흘려줌으로써 상기 기판을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 냉각 매체는 헬륨 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 단계 11(d) 이후에, 상기 할로겐 함유 가스의 흐름 속도를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 챔버에서 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법에 있어서,(a) 상기 챔버내로 소스 가스를 흘려주기 이전에 제 1 RF 파워 레벨의 플라즈마로 100 내지 450℃ 온도로 상기 기판을 가열하는 단계;(b) 상기 기판 상에 순수 실리콘 글라스 층을 형성하기 위하여 상기 챔버내로 할로겐 비함유 소스 가스를 흘려주는 단계;(c) 상기 기판의 후면 근처에 냉각 매체를 흘려주는 단계;(d) 상기 기판이 약 100℃ 이상의 제 2 온도에 있는 동안 상기 순수 실리콘 글라스 층 위에 할로겐 도핑된 실리콘 글라스 층의 제 1 부분을 형성하기 위해 상기 챔버내로 할로겐 함유 가스를 흘려주는 단계;(e) 상기 제 1 RF 파워 레벨을 감소시키는 단계; 및(f) 상기 할로겐 도핑된 실리콘 글라스 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 막 형성 방법.
- 제 16항의 방법에 따라 형성된 집적 회로.
- 기판 상에 플루오르 첨가된 실리콘 글라스 층을 형성하기 위한 기판 처리 장치에 있어서,(a) 처리 챔버;(b) 상기 처리 챔버에 할로겐 비함유 소스 가스와 할로겐 함유 소스 가스를 운반하도록 구성된 가스 운반 시스템;(c) 상기 처리 챔버내에 플라즈마를 형성하도록 구성된 RF 플라즈마 시스템;(d) 상기 처리 챔버내의 선택된 압력을 세팅하고 유지하도록 구성된 진공 시스템;(e) 상기 가스 운반 시스템, 상기 플라즈마 시스템 및 상기 진공 시스템을 제어하도록 구성된 제어기; 및(f) 상기 제어기에 결합되고, 상기 기판 처리 장치의 동작을 지시하기 위해 내장된 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 가지는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 구비하는 메모리를 포함하며, 상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램은,(ⅰ) 상기 챔버내로 플라즈마 가스를 흘려주고 플라즈마 파워에서 플라즈마를 형성하기 위해 상기 가스 운반 시스템과 상기 플라즈마 시스템을 제어하기 위한 제 1 세트의 컴퓨터 명령;(ⅱ) 할로겐화되지 않은 층을 형성하기 위해 적어도 약 100℃의 온도까지 제 1 시간 주기 동안 상기 챔버에서 상기 플라즈마가 기판을 가열한 후 상기 챔버내로 할로겐 비함유 소스 가스를 흘려주기 위해 상기 가스 운반 시스템을 제어하기 위한 제 2 세트의 컴퓨터 명령;(ⅲ) 상기 기판의 후면 근처에 냉각 매체를 흘려주기 위한 제 3 세트의 컴퓨터 명령;(ⅳ) 상기 기판의 온도가 약 100℃ 이하로 떨어지기 이전에 상기 할로겐화되지 않은 층 위에 할로겐 함유층의 제 1 부분을 형성하기에 충분한 제 2 시간 주기내에서 상기 챔버내로 할로겐 함유 가스 흐름 속도로 할로겐 함유 가스를 흘려주기 위해 상기 가스 운반 시스템을 제어하기 위한 제 4 세트의 컴퓨터 명령; 및(ⅴ) 상기 플라즈마 파워를 감소하고 상기 할로겐 함유 가스 흐름 속도를 증가하기 위해 상기 가스 운반 시스템과 상기 플라즈마 시스템을 제어하기 위한 제 5 세트의 컴퓨터 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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