KR20050100610A - 박막의 층간 증착을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간단히 ALP 처리량을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예는 웨이퍼상에 층간 성장을 달성하는 반응기에서 가스 흐름을 연속적으로 조정함으로써 ALP 처리량을 증가시키는 방법을 포함한다. 제 1 시간 간격 후, 제 1 반응 물질 흐름은 감소되는 반면, 캐리어 가스 흐름은 대략 일정한 전체 가스 흐름을 유지하기 위해 증가된다. 제 1 반응 물질 흐름이 예정된 최소량에 도달할 경우, 제 2 반응 물질 흐름이 개시되어 증가하는 반면, 캐리어 가스 흐름은 일정한 전체 가스 흐름을 계속하기 위해 감소된다. 택일적으로 상기 방법은 기판과 반응하는 제 1 인가 가스 또는 반응 물질에 첨가된 리간드로서 반응 물질 흡착 및 화학적 흡착을 증진시키는 기판을 도입하는 것을 포함한다. 택일적으로 막 특성을 개선하기 위한 급속 열 어닐링, 평행한 웨이퍼 프로세싱 및 반응 물질 저장소를 포함한다.

Description

박막의 층간 증착을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LAYER BY LAYER DEPOSITION OF THIN FILMS}
본 출원은 (a) (i)1997년 8월 11일 출원된 미국 출원 일련 번호 08/909,461, (ii)1999년 1월 12일 출원된 미국 출원 일련 번호 09/228,835(1998년 1월 15일 출원된 미국 출원 일련 번호 60/071,572를 우선권으로 함) 및 (iii)1999년 1월 12일 출원된 미국 출원 일련 번호 228,840(1998년 1월 15일 출원된 미국 가출원 일련 번호 60/571,571을 우선권으로 함)의 부분 연속 출원인 1999년 9월 15일 출원된 미국 출원 일련 번호 09/396,588(1998년 9월 16일 출원된 미국 가출원 일련 번호 60/100,594를 우선권으로 함)의 부분 연속출원인 2001년 9월 10일 출원된 미국 출원 일련 번호 09/954,705의 부분 연속 출원인 2002년 8월 9일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 10/216,079; 및 (b) 1999년 9월 15일 출원된 미국 출원 일련 번호 09/396,590(1998년 9월 16일 출원된 미국 출원 일련 번호 60/100,596을 우선권으로 함)의 부분 연속 출원이다. 각각의 상기한 출원은 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 기판 상에 재료를 증착하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 반응기 및 가스 운반 복합체 없이, 반응물질 소스의 광범위한 어레이, ALP 반응 화학 작용 및 반응기 구조에 ALP를 더욱 적합하게 하는 통상의 반응기 설계와 양립할 수 있는 박막의 층간(layer-by-layer) 증착용 방법 및 장치에 관한 것으로, 종래 기술의 펌프 세정 단계는 연속적으로 조정된 가스 흐름 및 압력의 제공에 의해 회피되며, 모든 운반 밸브가 개방 상태로 유지되고 전환 라인이 폐쇄로 유지되게 하며, 그 결과 on/off 상태 사이의 밸브의 빠른 순환을 방지한다.
반도체 장치 제조에서 박막의 층간 증착이 점점더 중요하게 되고 있다. 층간 증착은 층 두께의 우수한 제어, 웨이퍼 전체의 개선된 균일성, 두께의 작은 주기성을 갖는 라미네이팅된 막의 증착 능력, 및 밀도, 컨포멀 특성, 절연 특성 등과 같은 현저히 개선된 막 특성을 포함하여, 통상의 화학 기상 증착 또는 화학 기상 에피택시와 비교해서 몇몇 장점을 제공하며, 특히, 전체 막의 두께는 10nm이하의 스케일이다. 층간 증착은 금속(Al, W, Ti 등), 반도체(Si, ZnSe, III-V 및 II-VI족 화합물), 산화물(SiO2 , TaO5, Al2O3, TiO2, SrTiO3, HfO2, ZrO2 등), 질화물(Si3N4, TiN, TaN, AlN), 실리사이드(TaSiN, TiSiN) 및 이러한 물질의 나노라미네이트를 포함하는 다양한 막들에 사용된다. 이러한 모든 물질은 반도체 소자에서 산업상 관련성이 매우 높다.
원자층 프로세스(ALP:atomic layer processing)라고도 불리는 층간 성장에서, 막은 한 번에 대략 단층이 증착되는데, 즉 각 층의 두께는 원자간 간격에 따르므로 원자층 프로세스라는 용어를 쓴다. 원자층 프로세싱을 위해, 기판은 반응이 표면을 포화시키는 흡착된/화학적으로 흡착된 반응 물질과 연이은 펄스에 제공된 제 2 가스상 반응 물질 사이의 표면 반응에 한정되도록 반응 물질의 흐름에 연속적으로 노출된다. 이러한 방식으로, 반응은 통상적으로 자기 제한되며, 일단 표면 흡수된 반응 물질이 소모되면, 단층의 막이 생성된다. 최근에, 서브-단층들 또는 몇몇 단층들이 원자층 증착에서 교대층 증착으로 이름이 변경되게 유발하는 동일한 기술을 통해 얻어질 수 있다. ALP 기술은 에피택셜 및 비에피택셜 막을 증착하는데 사용된다. 에피택셜 막의 증착 공정은 원자층 에피택시(ALE)라고 불리는 반면, 비에피택셜 막을 증착하는 기술은 전통적으로 원자층 증착(ALD)으로 불린다. ALP용 기상 소스 반응 물질은 가스 소스이거나 열 증발, 액체 소스의 증발 또는 원격 플라즈마 분해에 의해 생성될 수 있다.
웨이퍼를 다양한 반응 물질에 연속적으로 노출시킴으로써 막을 증착하는기술은 잘 알려져 있으며 20년 동안 애용되고 있다. ALP를 위한 중요한 필요 조건은 반응 물질을 가스 상태에 있는 서로로부터 분리시키는 것이다. 대부분의 ALP 반응의 경우, 가스 상태의 반응 물질을 분리시키는 것은 반응 소스들 사이의 가스상 반응을 방지하고, 또한 반응 물질이 동시에 가스 상태로 존재할 경우 발생할 수 있는 소정의 기생 화학 기상 증착을 억제하기 위해 필수적이다. 다른 선구체가 유입될 때 하나의 선구체의 가능한 잔여 레벨은 프로세스에 의존한다. 하나의 선구체의 가능한 잔류 레벨을 결정하는 하나의 표준은 전체 증착율에 대한 기생 CVD의 기여도이다. ALP 프로세스에서 전체 증착율에 대한 기생 CVD의 기여도는, 막 특성, 막 균일성 및 스텝 커버리지가 허용할 경우 더 높은 값도 가능하지만, 통상적으로 10% 미만이다. 사실, 기생 CVD는, 기생 CVD가 없었을 경우 늦어질 ALP 프로세스의 증착율을 강화하는데 사용될 수도 있다. 몇몇 프로세스의 경우, 전체 증착율에 대한 CVD의 기여도는 미립자 생성 가스상 반응을 방지하기 위해 1% 미만이어야 한다. ALP 동안 선구체들을 서로로부터 완전히 분리시키는 것은 요구되지 않으며, 몇몇 경우, 요구되지 않을 수도 있다. 몇몇 기생 CVD는 바람직하지 않은 반작용이, 기생 CVD가 없을 경우, 증착될 막을 에칭하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 선구체의 격리를 위한 다양한 방법들이 책자로 소개되어 있다. 반응 물질을 분리시키는 한가지 방법은 반응 물질을 상이한 영역에 제한하고 기판을 다수의 반응 물질의 교대하는 도즈에 기판을 노출시키기 위해 상이한 영역들 사이로 기판을 이동시키는 것이다. 이러한 방법은 미국 특허 4,058,430에 개시되어 있다. 이러한 방법의 단점은 화학 기상 증착, 특히 완전한 표면 포화를 달성하기 위해 기판 전체에 높은 반응 물질 부분 압력을 요구하는 프로세스를 위해 사용되는 통상의 반응기에서 실행하기 어렵다는 것이다. 반응 물질을 격리시키는 다른 방법은 분리된 운반 라인을 통해 하나 이상의 기판을 수용하고 있는 진공 챔버로 반응 물질을 펄스의 형태로 연속적으로 공급하는 것이다. 배출 또는 펌핑 단계가 연속적인 펄스들 사이에 행해져서 다음 반응 물질을 유입시키기 전에 챔버내의 하나의 반응 물질을 제거한다. 미국 특허 4,058,430은 정지된 기판을 반응 물질의 교번하는 펄스에 노출시키고 반응 물질을 갖는 챔버를 배출시키기 위해 펄스들 사이에 배출 또는 펌핑 단계를 사용하는, 통상적으로 사용되는 방법을 개시한다. 미국 특허 4,058,430은 운반 시스템 및 챔버에서 기판이 서로로부터 격리된 반응 물질의 교번하는 펄스에 노출된 원자층 증착 및 원자층 에피택시를 개시한다. 이러한 기술 중 하나에서 선구체들의 완전한 격리는 달성되지 않지만, 하나의 선구체의 잔여 농도는 다른 선구체가 유입되기 전에 임의의 낮은 레벨로 감소될 수 있다.
ALD 시퀀스에 대한 개선이 제안되었다. 일 개선안은 배출 단계와 동시에 세정 가스를 유입시키는 것이다. 이는 통상적으로 펌프 세정 단계로 불린다. 세정 가스는 가스 확산 배리어로 작용하여 모든 반응 물질 및 세정 가스가 가스 인입구로부터 챔버 배기부로 동일한 흐름 경로를 따를 때, 반응 물질들 사이에 상호 작용을 방지할 수 있다. 이러한 개선안은 미국 특허 4,389,973에 개시된다. 챔버의 동시 배출과 함께하는 상기한 세정 가스 흐름은 또한 미국 특허 6,015,590에 개시된 바와 같이 반응 물질의 잔여 농도를 트레이스 레벨(1% 미만)로 감소시킨다. 다수의 펌프 세정 단계는 다음의 반응 물질 펄스가 챔버에 유입되기 훨씬 전에 챔버의 반응 물질 농도를 감소시키는데 사용될 수 있다. 이러한 ALP 모드는 간단하고 CVD 반응기 구성의 광범위한 영역에 쉽게 적용할 수 있기 때문에 널리 사용되므로 통상적으로 ALP 기술로 언급된다. 단일 웨이퍼 ALP 반응기의 경우, 이러한 특성은 펌핑만을 사용하는 것과 비교하여 챔버로부터 반응 물질을 배출시키는 더 신속한 방법을 제공한다. 이는 펌핑이 1-2초보다 짧은 시간 스케일에서 선구체의 농도를 트레이스 레벨로 감소시킬 수 있는 동안 동시에 세정되기 때문인데, 만일 펌핑이 단독으로 사용될 경우, 현저히 긴 시간(2-5초)이 소요된다.
통상의 ALP 시퀀스가 도1에 도시된다. 반응 물질 펄싱 및 펄프/세정 단계를 참조하라.
ALP를 위한 통상의 증착율은 1 단층/주기이며, 이는 ~1Å/주기로 이해될 수 있다. 통상의 ALP 기술에 따른 각각의 주기는 다음 단계로 구성된다.
● 기판 상에 흡착된/화학적으로 흡착된 층을 형성하기 위해 반응 물질 1의 펄스를 도입.
● 가스상인 반응 물질 1의 잔류 농도를 트레이스 레벨로 감소시키기 위해 전형적으로 불활성인 세정 가스의 펄스로 반응기를 세정하는 동안 반응기를 동시에 펌핑.
● 기판상에 흡착된/화학적으로 흡착된 층과 반응시키기 위해 챔버로 반응 물질 2의 펄스를 도입하여 막을 형성.
● 가스상인 반응 물질 2의 잔류 농도를 트레이스 레벨로 감소시키기 위해 전형적으로 불활성인 세정 가스의 펄스로 반응기를 세정하는 동안 반응기를 동시에 펌핑.
따라서, 가장 간단한 ALP 주기는 네 개의 개별 가스들의 펄스/단계로 구성된다. 30-100Å인 통상의 막 두께의 경우, 다수의 ALP 주기는 30-100 주기의 범위이다. 명백하게, 높은 웨이퍼 처리량을 달성하기 위해, 짧은 주기 시간이 달성되어야 한다. 이상적으로, 10초 이하의 주기 시간은 6주기/분 또는 6Å/분의 대응하는 증착율을 가능하게 한다. 따라서, 한번에 하나의 웨이퍼를 프로세싱하는 단일 웨이퍼 프로세스 모듈을 위한 최대 처리량은 30Å막의 경우 10wph이며, 100Å의 경우 3-4wph 이다. 이를 20-30wph의 웨이퍼 처리량을 갖는 통상의 단일 웨이퍼 CVD 모듈과 비교하라. 반도체 소자의 대량 생산을 위해 비용 효율적이될 ALP 프로세스의 경우, 웨이퍼 처리량에서 5-10배의 개선이 필연적이다.
ALD 프로세스에 대한 높은 처리량은 몇 가지 이유로 필수적이다. 당연히, 높은 처리량은 프로세스의 소유자의 비용을 감소시킨다. 더욱 중요하게, ALD 프로세스는 종종 진공 통합 클러스터 툴에서의 높은 처리량 프로세스와 함께 사용된다. 우수한 예는 사전 세정, 계면 옥시니트라이드 성장, ALD 높은 k 증착 및 게이트 전극 증착을 위한 모듈로 구성된 높은 k 게이트 스택용 클러스터 툴이다. 가장 낮은 처리량을 갖는 모듈이 상기한 클러스터 툴의 처리량을 결정한다. 이상적으로, 모듈은 최대 생산성을 위한 처리량에 부합되어야 한다.
통상의 ALP를 위한 10초의 주기 시간은 또한 상당히 짧은 펄스 및 2-3초 정도의 펌프-세정 시간을 필요로 한다. 전술한 바와 같이, 단일 웨이퍼 ALP에 대한 10초 이상의 주기 시간은 웨이퍼 처리량을 현저히 떨어드리며, 결국 비생산적이다. 짧은 펄스 및 펌프 세정 시간을 달성하기 위한 필요성이 다음 사항을 포함하여 추가의 하드웨어 및 프로세스 복잡성을 대두시킨다.
● 반응 물질 및 세정 가스 운반 시스템은 운반 시스템으로부터 반응기로 반응 물질 및 세정 가스 통과 시간이 실질적으로 펄스 주기보다 짤아지도록 설계되어야 한다. 일반적으로, 이는 가스 운반 시스템을 반응기 챔버에 근접하게 위치시키고, 운반 라인 체적을 감소시키고, 챔버로 반응 물질을 운반하는 캐리어 가스를 사용함으로써 달성될 수 있다.
● 안정적인 흐름이 각각의 반응 물질 펄스 동안 달성될 수 있도록, 반응 가스 및 세정 가스 흐름 성분은 초단위 시간 스케일의 일부에서 오프 상태와 정규 흐름 상태 사이에 토글되어야 한다. 이는 가스상 반응 물질에 대해 달성될 수 있지만, 액상 반응 물질 소스, 원격 플라즈마 반응 물질 소스, 및 수 초의 시간 스케일에 응답하는 다른 소스에 대해 더욱 복잡하다. 이러한 소스의 경우, 흐름을 펌프의 포어라인(foreline)으로 직접 운반하는 전환 라인이 실행될 수 있다. 그러나, 특정 구조로 연결되는 펌프의 포어라인에서 반응 물질의 혼합 위험은 설명되어야 한다. 게다가 펌프의 포어라인으로 전환된 반응 물질이 낭비된다.
● 오프 상태와 온 상태 사이의 흐름 제어기 및 밸브들과 같은 흐름 성분의 반복된 신속한 주기는 챔버의 압력 파괴 및 프로세스의 입자 동작을 역으로 충돌하는 흐름 성분에서 증가된 입자 생성/방출을 초래한다. 게다가, 오프 상태와 온 상태 사이의 일정한 주기하의 이러한 성분의 신뢰성은 중요한 관계로 증명되었다.
● SiCl4/NH3를 사용하는 SiN과 같은 몇몇 ALP 프로세스의 경우, 완전한 표면 포화를 위한 반응 물질 노출 도즈는 100Torr를 초과하는데, 즉 만일 웨이퍼 상의 반응 물질의 부분 압력이 1Torr인 경우, 100초의 노출 시간이 필요하다. 대안은 예를 들어 10초 동안 10Torr와 같은 반응 물질의 높은 부분 압력을 사용하는 것이다. 이는 반응 물질을 위해 액체 소스를 포함하는 대부분의 예에는 비현실적인데, 그 이유는 액체 소스의 기상 입력이 원하는 부분 압력을 달성하는 데는 불충분하기 때문이다.
많은 ALP 시퀀스에서, 비록 낮은 농도로 존재하지만, 반응 부산물은 원자층 에칭을 초래하는 역방향으로 반응을 진행시킬 수 있다. 이는 바람직하지 않으며 반드시 회피되어야 한다. 이러한 현상은 통상적으로 반응 부산물로서 HF 또는 HCl을 생성하는 ALP 반응에서 발생한다. 예를 들어, TiCl4 및 NH3를 사용한 TiN의 ALP에서, HCl 부산물은 역반응을 억제하는 TiCl4의 낮은 잔류 기본 압력(background pressure)이 존재하지 않는다면, 형성된 TiN을 에칭할 수 있다. Ga 및 As의 연속 펄스를 사용하는 GaAs와 같은 화합물 반도체 막의 증착 동안, As의 낮은 부분 압력은 증착된 막으로부터 As가 증발하는 것을 방지하기 위해 Ga 펄스 동안 존재해야 한다. 반응 물질의 낮은 부분 압력은 반응 물질이 세정 단계동안 흡착되는 것을 유지하는데 필수적일 수도 있다.
ALP용 증착 온도는 통상적으로 대등한 CVD 온도보다 낮다. 이는 대등한 CVD 프로세스에서 사용되는 것보다 조금 낮은 온도 범위에서 발생하는 모든 표면 위치의 완전한 포화가 필수적이기 때문이다. 예를 들어, CVD 프로세스 온도가 450-550℃인 반면, TiN은 350-450℃에서 ALP 시퀀스를 사용하여 TiCl4/NH3로부터 증착될 수 있다. 더 낮은 온도에서 동작할 경우의 결점은 반응이 완료되지 않을 수도 있다는 것이며, 이는 높은 불순물을 갖는 비화학량론적 막 또는 막들을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 비염소 처리된 선구체를 사용하여 증착된 막들에서, 잔류 염소 오염이 통상적으로 관심사이다. 유사하게, 유기 선구체를 사용하여 증착된 막의 경우, 탄소 및 수소 오염이 발생한다. 라디칼 보조 ALP가 상당한 성과로 이러한 문제점을 개선하는데 사용되어 왔지만, 노출 시간은 매우 긴데, 이는 처리량을 떨어뜨리는 ALP 주기의 존속시간을 연장시킨다. 플라즈마 어닐링 또는 플라즈마 조밀화는 이러한 공정을 가속화할 수 있지만, 플라즈마 이온이 막으로의 유한한 침투 깊이를 갖기 때문에, 불순물의 제거는 막 두께 전체에서 균일하지 않다. 또한 막은 플라즈마에 직접 노출시키는 것은 표면 오염물을 증가시키는 것 외에도 막 또는 하부 소자 구조물에 플라즈마로 인한 손상을 초래할 수 있다. 우수한 플라즈마 균일성을 갖는 ALP 및 플라즈마 프로세스에 적합한 반응기를 만드는 것은 또한 중요한 기술적 임무이다.
도 1은 종래 기술의 ALP 시퀀스를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 대한 시간의 함수로서 흐름 및 압력 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 ALP 동작의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 가스 흐름의 택일적 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 다중 웨이퍼 반응기와 조합한 ALP 가스 주입기를 나타낸 도면이다.
도 6a는 종래 기술의 가스 운반 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6b는 도6a의 시스템의 ALP 동작의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명에 따른 가스 운반 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7b는 도 7a의 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7c는 도 7a의 운반 시스템의 변형을 나타낸 도면이지만 다중 플레넘(multi-plenum) 주입기에 적용된다.
도 8은 다중 웨이퍼 반응기와 조합한 본 발명의 반응기 저장소를 갖는 가스 운반 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9는 다중 웨이퍼 반응기의 개략도이다.
도 10은 ALP에서 흡수율을 증가시키는 화학 흡착의 사용을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 화학 흡착을 사용한 증착을 증가시키는 택일적 방법의 흐름도이다.
도 12는 ALP의 단일 웨이퍼 반응기를 나타낸 도면이다.
도 13은 급속 열 어닐링을 위한 장치를 나타낸 도면이다.
도 14는 펄스 시간의 함수로서 표면 포화를 나타낸 도면이다.
도 15a는 충전 동안 시간 대 챔버 압력의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 15b는 반응기 저장소를 사용하여 충전하는 동안 시간 대 챔버 압력, 및 시간 대 저장소 압력의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 펌핑(그래프a), 및 펌핑 및 세정(그래프b)에 의해 반응 물질을 배출시키는 시간을 나타낸 두 개의 그래프를 갖는 그래프이다.
본 발명의 목적은 ALP 프로세스에서 웨이퍼 처리량을 증가시키는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 처리량이 단일 웨이퍼 ALP 반응기보다 높고 통상의 단일 웨이퍼 CVD 반응기에 비해 더 경쟁력 있도록 평행한 웨이퍼 프로세싱 모듈을 사용하여 ALP 시스템에서 웨이퍼 처리량을 향상시키는 것이다.
본 발명의 목적은 ALP 시스템 운반 장치 반응기 챔버에서 반응 물질 ,및 통상의 반응기 설계와 양립할 수 있고 통상의 ALP에서 실행되는 펌핑 단계를 필요로 하지 않는 반응기 배출 라인을 분리시키는 개선된 방법을 제공하는 것으로, 반응기 및 가스 운반 복잡성을 증가시키지 않고, 반응 물질 소스의 광범위한 어레이, ALP 반응 화학 작용 및 반응기 구조에 ALP를 더욱 적합하게 한다.
본 발명의 또다른 목적은 기판 표면상의 반응 물질의 흡착율/화학적 흡착율을 증가시킴으로써 요구되는 최소 반응 물질 노출 도즈를 감소시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 ALP 동안 발생할 수 있는 역반응을 억제하여 양호한 막 보전성 유지하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 처리량이 단일 웨이퍼 ALP 반응기보다 더 높고 통상의 단일 웨이퍼 CVD 반응기보다 경쟁력 있도록 평행한 웨이퍼 프로세싱 모듈을 사용하여 원자층 프로세싱을 위해 웨이퍼 처리량을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 급속한 열 보조 ALP를 사용하여 손상 유발 또는 표면 불순물의 증가 없이 ALP 막으로부터 불순물을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
요약하면, 본 발명의 실시예는 웨이퍼상에 층간 성장을 달성하기 위해 반응기에서 가스 흐름을 연속적으로 조정함으로써 ALP 처리량을 증가하는 방법을 포함한다. 제 1 반응 물질이 캐리어 가스의 일정비로 유입된다. 제 1 시간 간격 후, 제 1 반응 물질 흐름은 감소되는 반면, 캐리어 가스 흐름은 대략 일정한 전체 가스 흐름을 유지하기 위해 증가된다. 제 1 반응 물질 흐름이 최소의 예정된 양에 도달할 때, 제 2 반응 물질 흐름이 개시되어 증가되는 반면, 캐리어 가스는 일정한 전체 가스 흐름을 계속하기 위해 감소된다. 상기한 방법은 택일적으로 표면과 반응하는 제 1 인가 가스로서 또는 반응 물질에 추가된 리간드로서 반응 물질 흡착 및 화학적 흡착을 향상시키는 물질을 도입하는 것을 포함한다. 또다른 대안은 막 특성, 평행한 웨이퍼 프로세싱 및 반응 물질 저장소를 개선시키기 위해 주기적인 급속 열 어닐링을 포함한다.
본 발명의 장점은 반응 물질 노출 도즈 및 노출 시간을 감소시킴으로써 반응 물질의 비용을 감소시킨다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 원하지 않는 원자층 에칭을 유발하는 역반응의 발생을 방지한다는 것이다.
본 발명의 또다른 장점은 웨이퍼 프로세싱의 처리량을 증가시키는 방법 및 장치를 제공한다는 것이다.
본 발명의 원자층 프로세싱의 방법의 실시예가 시간의 함수로서 반응 물질 및 캐리어 밸러스트 가스의 흐름을 나타내는 도2의 그래프를 참조하여 설명될 것이다. 제 1 반응 물질 가스의 흐름은 그래프(10)로 도시되며, 제 2 반응 물질 가스는 그래프(12)로 도시된다. 밸러스트/캐리어 가스의 흐름은 그래프(14)로 표시되고, 전체 가스 흐름은 그래프(16)로 표시된다. 원자층 프로세싱 가스 흐름의 방법은 도 2에 도시된 흐름을 설명하는 도 3의 흐름도를 기초로 상세히 설명된다. 라인(14)(도2)로 나타난 캐리어 가스는 연속한 흐름율(블록 18)로 주입 및 유지된다. 이어, 제 1 반응 물질 가스(라인(10), 도2)가 도 2의 항목(20) 및 블록(22)과 같이 나타난 제 1 시간 주기 동안 예정된 흐름 조절 윤곽에 따라 주입된다. 도 2 및 도 4에 도시된 조절 윤곽은 사다리형이다. 본 발명은 또한 사인 곡선과 같은 다른 윤곽을 포함할 수 있다. 제 1 반응 물질 흐름이 블록(26)에 개시된 대로 레벨(24)로 감소될 경우, 제 2 반응 물질이 도 3의 블록(30)에 개시된 바와 같이, 제 2의 시간 주기(28)(도 2) 동안 도 2에서 라인(12)으로 표시된 대로 유입된다.
제 2 주기(28)의 종료시, 제 2 반응 물질이 정지되거나, 최소화되며, 제 1 반응 물질은 다시 증가된다. 제 2 반응 물질은 만일 반응 물질 2가 가스 소스를 가지고 반응 물질 2의 온/오프 제어가 간단하다면 최소화되기 보다는 정지될 것이다. 도 2에 도시된 이러한 주기는 도 3에서 복귀 라인(34)으로 도시된다. 도 2 및 도 3에 도시된 방법은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술과는 현저히 상이하며, 여기서 명확한 분리가 제 1 반응 물질과 제 2 반응 물질의 주입 사이에 행해진다. 종래 기술의 방법은 제시간에 이러한 분리 동안 세정 가스를 분출시키기 위해 및/또는 반응 물질 가스를 제거하기 위해 반응 챔버를 배출시키기 위해 세정 가스를 주입시킨다. 도 4는 본 발명의 방법의 택일적 실시예를 도시하는데, 여기서 전체 가스 흐름(42)은 제 1 반응 물질 가스(41)로부터 제 2 반응 물질 가스(43)로 변화하는 프로세스 동안 반응 물질 가스(41)의 급강하와 동시에 발생하는 캐리어 가스 라인(38)의 급상승 영역(peaked area)(36)으로 나타난 바와 같이 캐리어 가스를 증가시킴으로써 도 2에 도시된 것보다 더 일정하게 유지된다. 본 발명의 방법은 어떠한 세정 또는 배출 단계가 사용되지 않는 점에서 종래 기술의 방법과 상이하다. 도 2-4의 방법의 장점은 특정한 기간의 ALD 주기 동안 각각의 반응 물질의 유효 노출 도즈가, 세정 또는 배출을 대기할 필요가 없기 때문에, 증가된다는 것이다. 택일적으로, 각각의 반응 물질에 대한 노출 시간은 감소될 수 있으며, 이는 원자층의 분량을 증착하기 위해 필요한 시간을 감소시킨다.
도2, 3 및 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 방법은 제 1 반응 물질로부터 제 2 반응 물질로 가스 흐름을 조절하는 것을 개시한다. 본 발명은 예를 들어 제 1 반응 물질로부터 제 2 반응 물질로 이어, 제 3 반응 물질로 조절하는 소정 수의 반응 물질들을 또한 포함한다.
도 2-4를 참조하여 전술한 바와 같이, 하나의 반응 물질로부터 다른 반응 물질로의 반응 물질 흐름을 연속적으로 조정하는 방법은 ALP 시스템에서 실질적으로 기판/웨이퍼 처리량에서 실질적인 증가를 제공된다. 본 발명은 또한 도2, 3 및 4를 참조하고 추가의 방법적 소자 및 장치와 조합하여 개시된 바와 같은 방법을 포함한다. 도 5는 도2-4를 참조하여 전술한 바와 같이 동작하는 ALP 방법을 반응기(44) 및 가스 주입 장치(46)의 조합을 도시한다. 상기 도면에서, 두 반응 물질들은 공통 가스 주입 포트(47)를 통해 반응기로 진입한다. 반응 물질들 사이의 공간 분리를 개선하기 위해 다중 플레넘 주입기를 통하는 것처럼 분리된 가스 주입기를 통해 두 개의 반응 물질을 주입하는 것이 유리하다. 다중 플레넘 주입기는 미국 특허 출원 일련 번호 10/216,079에 개시되며, 그 내용은 본 명세서에 참조된다. 반응기(44)는 미국 특허 일련 번호 08/909,461에 상세하게 개시되며, 그 내용은 본 명세서에 참조된다. 반응기(44)에서 다수 웨이퍼의 동시 프로세싱은 웨이퍼 처리량에서 현저한 증가를 제공한다. 택일적 실시예로서, 본 발명의 방법 및 장치는 반응 물질의 증가된 공급을 제공하는 반응기 저장소를 포함한다. 또다른 택일적 실시예는 예정된 수의 각각의 주기 후, 급속 열 어닐링을 제공하는 방법 및 장치를 포함한다. 급속 열 어닐링은 본 발명의 방법 및 장치에 의해 제공된 높은 웨이퍼 처리량으로 막 품질을 개선한다. 반응 물질 저장소는 다중 웨이퍼 반응기와 함께 ALP에 적용된 상태로 도 8에 도시된다. 저장소는 본 발명에 따라 단일 웨이퍼 반응기로 사용될 수도 있다. 급속 열 어닐링은 점선(49)로 나타낸 택일적 실시예로 도시된 바와 같이 도3의 블록(48)으로 개시된다. 조절된 가스 흐름, ALP 다중 웨이퍼 반응기, 반응 물질 저장소 및 급속 열 어닐링의 방법 및 장치에 대한 상세한 설명은 상세한 설명 및 도면으로 제공될 것이다.
도2-4를 참조하여 도시된 바와 같이 흐름 및 압력의 조절은 이제 더욱 상세하게 설명될 것이다. 전술한 바와 같이, 종래 기술의 ALP에서 실행된 대로 펌프 세정 단계가 생략되었다. 대신, 반응 물질 흐름 및 압력은 하나의 반응 물질로부터 바로 다른 반응 물질로 주기적으로 조절된다. 도 2의 항목 번호(24)로 도시된 바와 같이, 반응 물질의 흐름 및 압력은 완전한 턴-오프보다는 임의의 낮은 값으로 강하된다. 전술한 바와 같이, 다른 선구체가 유입될 경우 하나의 선구체의 허용가능한 잔류 레벨은 프로세스에 따라 다르다. 하나의 선구체의 허용가능한 잔류 레벨을 결정하는 하나의 표준은 전체 증착율에 대한 기생 CVD의 기여도이다. APL 프로세스의 경우, 전체 증착율에 대한 기생 CVD의 기여도는, 만일 막 특성, 막 균일성 및 스텝 커버리지가 손상되지 않는다면 비록 더 높은 값이 가능할지라도, 전형적으로 10% 미만이다. 사실, 기생 CVD는 기생 CVD가 사용되지 않는다면 늦어질 ALP 프로세스의 증착율을 강화시키는데 사용될 수도 있다. 이는 분자 CVD로 칭해진다. 분자 CVD는 ALP에 비해 증착율을 강화시키지만, 상대적으로 양호한 스텝 커버리지, 막 균일성 및 양호한 막 특성을 달성한다. 몇몇 프로세스에서, 전체 증착율에 대한 CVD의 기여도는 특정한 생성 가스상 반응 물질을 회피하기 위해 1% 미만이어야 한다. 또한, ALP 동안 선구체를 서로로부터 완전히 분리하는 것은 요구되지 않으며, 소정의 경우 바람직하지 않을 수도 있다. 몇몇 기생 CVD는 증착될 막을 에칭할 수도 있는 해로운 역반응을 방지할 수 있다. 본 발명에 따라, 종래 기술의 ALP에서 개별 세정 단계 어떠한 프로세스 이익도 없고 단지 반응 물질을 서로로부터 격리시키는 작용을 한다는 것이 밝혀졌다. 다양한 흐름 및 압력 조절 파형들(예를 들어, 사각형, 삼각형, 사디리꼴, 사인곡선, 지수 함수형 등)이 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 사다리꼴 파형은 도 2 및 4에 도시된다. 전술한 바와 같이, 캐리어 가스 흐름은 각각 도 2 및 도4에 라인(14 및 38)으로 표시되며, 통상적으로 반응 물질 운반 시스템으로부터 반응기 챔버로의 가스 흐름 전송 시간을 감소시키기 위해 필수적이다. 캐리어 가스 흐름율은 또한 챔버내의 반응 물질의 잔류 시간을 제어한다. 게다가, 캐리어 가스는 선구체를 희석시켜서 운반 라인내에서의 응축될 기회를 감소시킨다. 도 2에 도시된 방법에서, 반응 물질 흐름이 하나의 반응 물질로부터 다른 반응 물질로 전환되면, 챔버를 통한 전체 흐름율을 저하된다. 가스 밸러스트로 작용하기 위한 이러한 전환 동안 캐리어 가스를 증가시키는 것은 이러한 저하를 보상할 수 있으며, 더욱 일정한 전체 흐름율을 초래한다. ALP에 대한 이러한 추가의 개선은 항목(36)으로 도 4에 도시된다.
도 1에 도시된 종래의 ALP 시퀀스에서, 개별 반응 물질 펄싱 및 펌프/세정 단계가 포함된다. 본 발명의 ALP 프로토콜은 종래 기술의 반응 물질 및 불활성 세정 가스의 개별 펄싱에 비해 몇몇 장점을 제공한다. 종래 기술의 시스템은 특정 반응 물질이 반응 물질 챔버에 보내지지 않을 경우, 펌프의 포어라인으로 반응 물질을 전환시키기 위해 전환 라인을 구비한 가스 운반 시스템을 필요로 한다. 본 발명은 전환 라인을 필요로 하지 않으며, 결국 펌프 포어라인에서 반응 물질 혼합의 문제점을 방지한다. 이는 이하의 상세한 설명에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 다른 장점은 흐름이 조절되는 시간 스케일이 종래 기술의 ALP 주기에 비해 길기 때문에종래 기술의 밸브 및 흐름 제어 성분의 급속한 주기가 필요없다는 것이다. 이는 ALP 프로토콜이 승화된 고체, 액체 및 원격 플라즈마를 포함하는 다양한 반응 물질 소스에 적합하게 한다. 종래의 시스템에서, 반응 물질 펄스 및 세정 시간은 ALP 주기의 기간을 단축시키기 위해 0.5-1초처럼 짧을 수 있다. 연속적은 흐름 조절이지만, 반응 물질 펄스 시간은 ALP 주기의 전체 기간을 증가시키지 않고 두 배가될 수 있다.
종래 기술에서, 가스 성분 및 가스 밸브의 급속한 주기는 압력 파괴를 초래할 수 있다. 통상적으로 압력 파괴는 약하게 점착된 입자를 가스 스트림으로 늦추고, 그 결과 웨이퍼를 오염시킨다. 본 발명의 유연한 흐름 조절은 압력 파괴를 방지하거나 적어도 최소화시킨다. 가스 밸브의 종래의 급속 주기는 특히, 높은 반응성인, 또는 낮은 증기압을 갖는 반응 물질에 노출된 밸브에 대해 밸브내의 현저한 입자 생성을 증가시킬 수도 있다. 본 발명의 흐름 조절 방법은 또한 임의의 낮은 반응 물질 농도가 바람직하지 않은 역반응을 최소화시키기 위한 주기의 전체 부분 동안 유지되게 한다. 도 2 및 4에서, 반응 물질 1의 낮은 잔류 흐름은 주기의 모든 시간에서 제공된다. 대부분의 예에서, 반응 물질1이 흐르는 동안 반응 물질 2의 낮은 잔류 레벨이 허용가능하다.
본 발명의 방법에서, 반응 물질에 대한 웨이퍼 표면의 효율적인 노출 시간은 ALP 주기의 기간을 증가시키지 않고 증가한다. 이는 도 1 및 2를 비교하여 알 수 있다. 혼합된 기간을 갖는 ALP 주기에 대해, 도 2의 반응 물질중 하나에 대한 웨이퍼 표면의 효울적인 노출 시간은 개별 불활성 가스 세정 단계가 제거되기 때문에 도 1의 값을 두 배로 한다. 프로세스 시간에 부담을 가중시키는 종래 기술의 개별 배기 및 불활성 가스 세정 단계는 제거되었다.
도 6a는 종래의 반응 물질 가스 운반 시스템의 개략도이며, 도 7a는 본 발명에 따른 반응 물질 가스 운반 시스템의 개략도이다. 단지 필수 구성 요소만이 개시되었다. 실제 시스템은 운반 시스템이 더욱 견고하고 내구성을 갖도록 통상적으로 추가의 밸브 ,필터 등과 같은 더 많은 소자를 포함한다. "제어"라고 표시된 박스는 흐름 제어기이다. 제어기의 종류에는 고압 가스 소스용 질량 흐름 제어기, 낮은 증기압 가스 소스용 압력 기반 흐름 제어기, 및 콤비네이션 액체 질량 흐름 제어기 및 액체 소스용 증발기 등이 있다. 콤비네이션 질량 흐름 제어기, 버블러, 및 온도 제어기는 고체 및 액체 소스에 사용될 수도 있다. 도6a에 개시된 종래 기술의 시스템(48)은 반응 물질 및 불활성 세정 가스의 교번하는 펄스를 제공한다. 통상적으로, 운반 밸브(52, 52, 54) 및 전환 밸브(56, 58, 60)는 제어기(68, 70, 72)가 자신의 세트-포인트 값을 유지하는 동안 반응기로 반응 물질의 펄스를 운반하기 위해 온/오프 토글링된다. 운발 밸브(50, 52, 54)는 메인 흐름 경로(74)와 인라인으로 도시되며, 운반 밸브(56, 58, 60)는 폄프(미도시)의 포어라인과 연결된 전환 라인(76, 78, 80)과 인라인으로 장착된다.
도 7a는 온/오프 신호보다는 연속적으로 조절된 흐름 및 압력 신호를 사용하는 본 발명의 개선된 ALP 프로토콜용 반응 물질 운반 시스템(82)을 도시한다. 흐름 제어기(92, 94, 96)의 가스 운반 라인(86, 88, 90) 다운스트림을 배기하는데 사용될 수 있는 단일의 전환 라인(84)을 제외하고, 도 6의 운반 라인(76, 78, 80)이 제거되었음을 주의해야 한다. 여기서, 전환 라인(84)은 통상적으로 전환 라인이기보다는 펌프 아웃 라인으로 사용된다. 이러한 시스템의 동작은 도 6a에 도시된 시스템과는 현저히 상이하다. 프로세싱 동안, 운반 밸브(100)는 개방된 채 유지되고 전환 라인 밸브(104)는 폐쇄된 채 유지된다. 온/오프 상태의 급속한 밸브 주기가 방지된다. 전술한 파형은 각각의 흐름 제어기로 제공되어 도 2에 도시된 반응 물질 및 캐리어/밸러스트 흐름이 달성될 수 있다. 사실, 제어기(92, 94, 96)로 향하는 제어기 신호(106, 108, 109)는 더욱 빠른 응답을 위해 각각의 흐름 제어기의 제어 밸브로 직접 제공될 수 있다. 질량 흐름 제어기는 외부적으로 제공된 흐름 세트-포인트에 응답하여 원하는 흐름을 달성하기 위해 내부 제어 밸브의 위치를 조절하는 장치 및 PID 제어 루프를 감지하는 내부 흐름을 통합한다. 내부 흐름 센서의 응답 시간이 통상적으로 1-2초이므로, 질량 흐름 제어기는 수 초보다 짧은 시간 스케일에 대해 세트-포인트 변화에 응답할 수 없다. 연속적인 흐름 조절을 위해, 질량 흐름 제어기의 응답 시간은 감소되어야 한다. 질량 흐름 제어기로 연속적으로 변화하는 세트-포인트를 제공하기 보다는, 느리게 변화하는 신호가 흐름을 제어하기 위해 내부 제어 밸브로 직접 제공될 수도 있다. 이러한 방식으로, 질량 흐름 제어기의 본질적으로 느린 응답 시간이 극복될 수 있다. 이러한 방식으로, 반응 물질 운반 시스템의 구조 및 동작은 종래의 ALP 시퀀스용 운반 시스템에 비해 현저히 간단하게 될 수 있다. 도6a으 시스템을 사용하는 종래 기술의 4단계 ALP 시퀀스 더욱 상세한 설명은 도 6b의 흐름도의 블록(59-65)에 개시된다. 이러한 단계들은 복귀 라인(67)으로 나타낸 바와 같이 원하는 막 두께를 증착하기 위해 여러 번 반복된다.
도 6b에서, 도 7a에 개시된 장치를 사용하는 본 발명에 따른 ALP 시퀀스는 도 7b의 블록(81 및 83)에 개시된 바와 같이 감소된 온/오프 스위칭 소자를 사용하여 단지 두 단계로 구성된다. 상기 단계들은 복귀 라인(85)으로 나타낸 대로 원하는 막 두께를 얻기 위해 반복된다.
다중 플레넘 주입기에 적용되는 도 7a에 도시된 운반 시스템의 변형은 도 7c에 도시된다. 도 7c의 반응 물질 1 및 반응 물질 2는 개별 주입기를 통해 챔버로 도입되는 각각의 플레넘 1 및 2(미도시)를 통해 챔버로의 입력을 위해 개별 출력(87 및 89)을 통해 도 7c의 시스템으로부터 출력된다.
반응 물질 저장소를 사용하는 다른 택일적인 반응 물질 운반 시스템은 도 8에 도시된다. 제 1 및 제 2 소스(112 및 114)는 대응하는 제어 밸브(124 및 126)가 소스(112 및 114)가 반응 물질 중기를 생성하는 것만큼 빠르게 반응기(128)로 흐름을 제공하지 않을 경우, 저장소(120 및 122)를 채우기 위해 증기(116 및 118)를 제공한다. 전술한 바와 같이, 제어기(124 및 126)는 종래 기술의 시스템에서와 같이 반응 물질을 완전히 차단하지 않는다. 도 2 및 4의 방법에 따라, 반응 물질 저장소는 제어기(124, 126)에 의해 제공된 제어기/밸브 개방 정도에 따라 반응 물질 증기를 챔버에 공급한다. 캐리어 소스 제어기(131)는 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 더욱 일정한 가스 흐름을 유지하기 위해 조절될 수도 있다. 반응 물질이 저장소로부터 챔버로 흐름에 따라, 저장소는 고갈되며 그 결과 업스트림 가스 압력을 감소시킨다. 제어기(124 및 126)는 챔버로의 원하는 반응 물질 흐름율을 달성하기 위해 업스트림 압력의 상기한 감소를 보상해야 한다. ALP 주기에서, 단지 하나의 반응 물질이 실질적인 흐름율로 흐르며, 제 2의 반응 물질은 상당히 감소된 흐름율로 챔버로 흐른다. 챔버로의 하나의 반응 물질의 흐름율이 감소될 경우, 대응하는 반응 물질 저장소가 다시 채워진다. 반응 물질 저장소의 용량은 반응 물질 도즈 단계를 위해 총분한 반응 물질을 확보하도록 선택되어야 한다.
반응 물질 저장소는 종래 기술의 시스템에 비해 더 많은 반응 물질을 공급한다. 종종, 종래 기술에서, 챔버로 운반될 수 있는 최대 반응 물질 흐름은 반응 물질의 특성에 의해 제한된다. 이는 특히 통상적으로 낮은 증기압을 가지며 쉽게 증기화되지 않는 액체 또는 고체 반응 물질 소스의 경우 해당된다. 예를 들어, 증발기가 단지 반응 물질을 10sccm 증발시킬 수 있기 때문에, 최대 10sccm흐름율로 운반될 수 있는 종래 기술의 시스템을 고려해야 한다. 이러한 경우, 상기한 반응 물질을 사용하여 1Torr로 1리터의 반응 물질 챔버를 채우기 위해 필요한 시간은 ~8초이다. 대조적으로, 본원 발명의 저장소가 반응 물질 증기가 10Torr-1로 충전되면(예를 들어, 1.5Torr로 채워진 4리터 저장소), 1리터의 반응기 챔버는 저장소가 챔버로 방출시킬 경우 거의 동시에 1Torr로 채워진다. 이러한 개선은 대략적으로 크기가 단일 웨이퍼 챔버의 체적보다 큰 평행한 웨이퍼 프로세싱 챔버에 대해 특히 유리하다. 반응 물질 저장소가 없을 경우, 반응 물질 소스로부터의 반응 물질 흐름은 단일 웨이퍼 ALP 반응기용 밸브에 비해 더 큰 크기를 가져야 한다. 반응 물질 저장소는 반응 물질 소스로부터 이러한 높은 반응 물질 흐름에 대한 요구를 제거한다. 반응 물질 저장소 또는 증발된 반응 물질 증기를 수용하는다른 방법 없이, 다운스트림 압력은 운반 밸브가 폐쇄된 경우 허용 불가능하게 높은 레벨에 도달할 것이다. 종래 기술의 도 6a는 각각의 가스에 대응하는 운반 밸브(50-54)가 차단될 경우, 초과 증기를 펌프 또는 펌프의 포어라인으로 전환시키는 전환 밸브(56-60) 및 라인(76-80)를 도시한다. 본 발명의 도 8을 참조하면, 포어라인으로의 전환 대신, 흐름은 반응 물질 저장소에 축적되어, 반응 물질 저장소를 채운다. 4단계로 구성된 종래 기술의 통상의 ALP 시퀀스에서, 반응 물질은 ALP 주기의 ~25% 동안 챔버로 흐른다. 이러한 이유로, ALP 주기의 75% 동안 반응 물질은 펌프의 포어라인으로 전환되며 필수적으로 낭비된다. 선구체를 포어라인으로 전환하는 것은 입자 생성과 같은 몇몇 예상하지 못한 결과를 초래할 수 있다. 통상의 ALP 시퀀스에서, 하나의 반응 물질이 운반되면, 다른 반응 물질은 챔버로 그리고 결국 포어라인으로 도입된다. 따라서, 펌프의 두 반응 물질은 포어라인에서 혼합하며, 이는 입자를 발생시킨다. 본 발명의 반응 물질 저장소의 경우, 반응 물질은 챔버(130)로 흐르거나 반응기 저장소에 축적된다. 반응기 저장소의 내용물은 주기적으로 반응기 챔버(130)로 방출되고 저장소의 압력을 낮춘다. 이러한 방식으로, 반응 물질 낭비가 감소되며, 펌프의 포어라인에서의 입자 생성이 방지된다.
ALP 프로세싱에 사용하기 위한 도 8의 다중 웨이퍼 반응기(128)의 바람직한 실시예는 내부면을 도시하는 절개도로 도 9에 도시된다. 이러한 반응기는 미국 특허 일련 번호 10/216,079의 도 27 및 28을 참조하여 상세히 설명되며, 전체 내용은 본 명세서에서 참조된다. 도 9의 다중 웨이퍼 반응기의 챔버는 성공적인 ALP 주기의 필요성에 부합할 수 있는 감소된 체적으로 설계된다. 매우 일반적으로, 도 9의 반응기는 다중 웨이퍼 보트(133), 가스 입력부(135), 배기부(137), 히터(139), 및 세정 주입기 포트 및 열전쌍 포트로 사용될 수 있는 두 개의 추가 포트(141, 143)을 포함한다. 각각의 히터 및 포트는 제어기에 의해 온도가 제어된다. 도 9의 반응기의 배열은 챔버 내부 체적을 최소화하며, 이는 적절한 가스 흐름의 제어를 위해 전술한 바와 같이 중요한 특성이다.
도 8에서 시스템(132)과 같이 가스 운반 시스템은 특정 응용예를 지지하도록 설계되어야 한다. 가스 운반 시스템의 구성 요소는 응용예에 종속한다. 도 8은 두 개의 반응 물질 소스(112 및 114)와 하나의 캐리어 소스를 도시하지만, 본 발명은 특정 막의 증착을 위해 요구되는 소정 수의 구성 요소를 포함한다. 예를 들어, AlOx/HfOx 막의 나노 라미네이트를 증착하기 위해, 하나 이상의 액체 반응 물질 소스(예를 들어, 트리메틸알루미늄, Hf-t-butoxide, 및 물), 하나 이상의 가스 반응 물질(예를 들어, 산소, 오존, 니트로스옥사이드, 암모니아 등), 및 라디칼 소스(예를 들어, 수소, 산소, 또는 아르곤과 같은 캐리어 가스를 갖거나 갖지 않은 니트로스옥사이드 원격 플라즈마)를 포함한다. 가스 운반 시스템은 각각의 반응 물질 소스로부터 반응 물질 챔버로 2초 이하의 짧은 반응 물질 가스 운반 시간을 달성하도록 배치된다. 도 9의 반응기는 도 6a를 참조한 설명과 같이 종래 기술의 가스 운반 시스템과 함께 사용될 수 있으며, 이러한 조합은 새로운 것으로 여겨지며 ALP 프로세싱 속도를 향상시킨다. 도 9의 반응기는 도 8에 도시된 반응 물질 저장소와 관련하여 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게, 도 9의 반응기는 도 2-4를 참조하여 설명된 조절된 가스 흐름을 제공하는 본 발명에 따른 가스 운반 시스템과 함께 사용될 수 있다. 개선된 운반 시스템의 구조는 도 7을 참조하여 설명될 수 있으며, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이 반응 물질 저장소를 포함할 수 있다.
도 9의 챔버는 미국 특허 일련 번호 10/216,079의 구성을 참조하여 상세히 설명된다. 본 발명에 따라 ALP 프로세싱에서 도 9의 챔버의 통합은 종래 기술에 대한 개선인데, 이는 작은 챔버 체적이 반응 물질의 개선된 제어를 가능하게 하며, 그 결과 챔버에서의 반응 물질의 더욱 신속한 변화를 가능하게 하고, ALP 주기를 최소화하고 반응 물질의 사용을 최대화한다. 웨이퍼당 효율적인 챔버 체적은 보트와 둘레의 챔버 표면 사이의 웨이퍼간 공간 및 갭을 감소시킴으로써 도 9의 챔버에서 감소된다. 가스 주입 포트, 배기 포트, 세정 주입기 포트 및 열전쌍 포트는 둘레의 챔버 표면을 구성한다. 택일적으로, 도 9의 반응기는 보트에 근접하며, 미국 특허 일련 번호 10/216,079에 개시된, 열 실드를 포함할 수 있다. ALP 프로세싱 온도는 통상적으로 300-550℃의 범위이며, 따라서, 보트와 둘레의 챔버 표면 사이의 갭은 미국 특허 일련 번호 10/216,079에 설명된 바와 같이, 주입기 포트, 배기 포트, 세정 주입 포트 및 열정쌍 포트를 과도 가열하지 않고 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼당 무관한 체적은 각각의 웨이퍼 쌍에 대해 웨이퍼간 체적의 25%로 감소될 수 있다. 이러한 개선으로, 20-30초의 통상의 ALP 주기는 용이하게 유지될 수 있으며, 이는 2-3Å/분의 증착율로 해석된다. 본 발명의 개선된 조절된 흐름을 사용하는 평행한 웨이퍼 프로세서/반응기는 한번에 25개까지 웨이퍼를 프로세싱할 수 있다. 통상적으로 프로세스는 웨이퍼 로딩/언로딩을 위해 부가의 10분, 및 웨이퍼 온도를 안정화시키기 위해 부가의 10분을 포함한다. 따라서, 전체 기간은 프로세싱 시간에 부가의 20분은 더한 것이다. 부가의 20분으로 인해, 30Å 막의 처리량은 대략 시간당 40개의 웨이퍼인 반면, 100Å의 처리량은 시간당 20개이다. 종래의 기술을 사용하는 증착의 경우, 30Å의 막인 경우 시간당 10개의 웨이퍼, 100Å 막인 경우, 시간당 4개의 웨이퍼를 생산할 수 있는 것과 비교하라. 본 발명에 따라 5배의 처리량 개선 효과를 용이하게 달성할 수 있다.
ALP의 경우, 각각의 반응 물질에 의한 웨이퍼 표면의 완전한 포화는 우수한 막 균일성, 우수한 스텝 커버리지 및 우수한 막 특성을 위해 필수적이다. 표면 포화의 정도는 도 14에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 반응 물질에 노출되는 시간(펄스 시간)에 근본적으로 의지한다. 표면 포화는 또한 반응 물질의 화학적 성질에 영향을 받는다. 몇몇 반응 물질은 매우 신속하게 흡착(도14의 그래프)한다. 더욱 빈번하게, 포화 속도는 늦게 진행(예를 들어, 도 14의 그래프(b))한다. 그래프(c)는 시간에 따른 반응 물질의 포화도를 나타내며, 그래프(d)는 흡착된 반응 물질의 포화도를 나타낸다.
모든 경우에, 반응기를 가능한한 신속하게 각각의 반응 물질로 채우는 것은 단축된 시간 주기에 표면 포화를 달성시킨다. 반응 물질로 반응기를 채우는 시간이 너무 길고, 반응 물질이 시간의 주기 동안 분해 또는 흡착되는 경향(도 14의 그래프(c 및 d))을 갖는다면, 반응 물질이 제 2의 반응 물질이 도입되기 전에 분해 또는 흡착되므로 ALP는 불가능하다. 긴 반응기 채움 시간은 더 큰 체적을 갖는 챔버의 경우 중요한 논점이다. 가능한한 많이 챔버 체적이 감소되는 것이 매우 중요하다. 반응 물질 저장소는 부분적으로 큰 체적의 챔버에 필요한 더 긴 채움 시간을 부분적으로 경감시킨다. 도 15a는 1 slm N2의 안정된 흐름이 사용될 경우 92 리터의 평행한 웨이퍼 프로세싱 반응기의 채움 시간을 도시한다. 채움 시간은 ~5초이며, 이는 소정의 공급 파라미터를 사용하여 가능한 최대 챔버 압력의 원하는 비율에 도달하는데 필요한 시간을 한정한다. 대신에 만일 300Torr-리터(90Torr×3.5리터)로 채워지는 본 발명의 반응 물질 저장소가 사용되면, 160리터 챔버에 대한 채움 시간은 도 15b에 도시된 바와 같이 2초 미만으로 감소된다. 도 15b는 또한 챔버가 채워짐에 따른 저장소 압력의 감소를 나타낸다. 만일 챔버 체적이, 통상적으로 25개의 웨이퍼를 프로세싱하도록 설계된 도 9의 평행한 웨이퍼 프로세싱 반응기를 위해 달성할 수 있는, 45리터로 감소되면, 반응기 채움 시간은 1초에 도달할 것이다. 따라서 반응기 채움 시간의 현저한 감축은 반응 물질 저장소의 사용을 통해 달성될 수 있다.
펌핑만을 사용하는 경우와 비교하여 더욱 시간 효율적이기 때문에, 단일 웨이퍼 ALP 반응기는 펌핑과 동시에 반응기 챔버로부터 반응 물질을 배출시키기 위해 세정을 조합하여 사용한다. 이는 완전히 닫혀진 위치에서 챔버 압력 제어 밸브(즉, 스로틀 밸브)를 개방시키는데 몇 초가 소요되기 때문이다. 대조적으로, 플레넘 밸브가 초단위의 비율로 개방 및 폐쇄될 수 있다. 그러나 단일 웨이퍼 ALP 반응기와 비교하여 높은 컨덕턴스 배기 포트 및 실질적으로 큰 챔버 체적을 갖는 도 9에 도시된 평행한 웨이퍼 프로세싱 반응기의 경우, 동시 펌핌보다는 단독 펌핑이 더 짧은 시간 주기에서 충분한 반응 물질 배기를 달성할 수 있다. 도 16의 그래프 "a"는 초기 압력보다 2단계의 크기 단위가 낮은 챔버 압력을 감소시키기 위한 펌핑 시간이 약 2-3초라는 것은 보여주며, 두 그래프(a 및 b)는 유사한 초기 및 최종 조건을 위한 두 개의 실험으로부터 얻은 데이터를 나타낸다. 도 16의 그래프"b"는 펌핑 및 세정이 동시에 사용될 경우, 반응 물질의 부분 압력에서의 동일한 감소를 달성하기 위해 현저히 더 길다는 것을 보여준다.
원자층 증착에서 웨이퍼 처리량을 향상시키기 위한 본 발명의 목적은 화학적 흡착율을 증가시키는 방법의 실시를 통해 더욱 증진된다.
반응 물질 펄스 시간에 대한 기본적인 하한은 특정 온도에서 표면의 완전한 포화를 달성하기 위한 반응 물질 노출 도즈이다. 통상적으로 온도는 반응 물질 커버리지를 최대화하고, 화학적 흡착 반응 물질과 가스상 반응 물질들 사이의 표면 반응이 달성되어 낮은 불순물 성분을 갖는 화학량론적 막이 형성되는 것을 보장한다. 완전한 포화를 위해 100Torr를 초과하는 몇몇 반응 물질 노출 도즈의 경우, 프로세스의 산업적 실현성에 부정적으로 영향을 미친다. 도 10은 ALD 프로세스에서 화학적 흡착율을 증가시키기 위한 하나의 방법을 도시한다. 블록(134 및 136)에 의해 표시되는 일련의 반응 물질에 이어 프로세싱될 웨이퍼(블록 (138))의 표면과 작용하는 챔버로 반응물을 주입되지만, 상기 일련의 반응 물질은 선택된 증착에 대해 요구되는 소정의 수일 수 있다. 이어, 주기가 복귀 라인(140)으로 도시된 바와 같이 반복된다. ALP 주기는 제 1 반응 물질의 주입에 앞서 표면을 사전처리하도록 블록(138)으로 시작될 수 있다.
표면 화학적 흡착율은 웨이퍼 표면에 대한 반응 물질의 부착 계수에 의존한다. 더 높은 부착 계수는 더 높은 화학적 흡착율을 초래한다. 기판의 표면 본딩은 부착 계수에 영향을 미친다. 통상적으로 히드록시화된(OH) 또는 C-H 본딩된 표면은 부착 계수를 향상시킨다. 표면 본딩은 표면과 작용하는 ALP 시퀀스 동안 블록(138)에서 나타낸 바와 같이 반응물을 도입함으로써 원하는 더 높은 반응도로 변경될 수 있다. 목적을 위한 반응물의 예는 본 명세서를 참조한 후 기술 분야의 당업자에게 명확할 것이다. 예를 들어, 증기는 웨이퍼 표면을 히드록시화하는 반응물로 작용한다. 프로세스는 SiN의 ALP를 위해 사용될 수 있는데, 이는 SiCl4 및 Si2Cl6가 SiN 표면에서 낮은 부착 계수를 갖지만 히드록시화된 표면에 대해서는 실질적으로 높은 부착계수를 갖기 때문이다. 알콜, 루이스 염, 및 탄화 수소와 같은 유기 반응물은 유사하게 작용할 수 있다. 반응물의 선택은 부착 계수의 개선 및 소개되는 잔류 막 오염에 의해 결정된다. 예를 들어, H2O가 각각의 ALP 주기의 종료시 SiN 표면을 히드록시화하는데 사용될 경우, 막에서의 산소 불순물 레벨이 증가하기 쉽다.
도 11은 ALD 프로세스에서 화학적 흡착을 증가시키는 또다른 방법은 도시한다. 도 11에 따라, 표면 화학적 흡착율은 화학적 흡착(블록(142 및 144))을 증진시키기 위해 염기성 반응 물질에 반응성 리간드를 첨가함으로써 향상된다. 예를 들어, SiCl4를 사용하는 ALP SiN의 경우, 하나 이상의 유기 리간드가 염기성 반응 물질에 첨가된다. 유기 리간드는 증착된 막의 잔여 탄소 오염물과 본딩하여 화학적 흡착을 증진시킨다. 염기성 반응 물질에 첨가될 수 있는 다른 물질은 특히 미량의 탄소 함량을 갖는 표면에 대해 염소처리된 실란보다 더 높은 화학적 흡착율을 갖는 다량의 염소처리된 알킬 실란을 포함한다. 이러한 방식을 위한 트레이드오프는 전술한 방식과 유사하다. 막에서의 불순물 레벨은 더 높기 쉽다. 미량의 소정의 불순물은 수용가능하며, 어떤 경우 막의 특성을 향상시킨다. 미량의 탄소 불순물을 포함하는 유기 선구체로 증착된 SiN 막은 카본이 없는 무기 반응 물질로 증착된 막과 비교하여 더 낮은 누설 전류를 갖는 것이 밝혀졌다. SiN 및 SiO2의 ALD 위해 사용된 염소처리된 실리콘 소스를 위한 다른 옵션은 더 무거운 할로겐을 갖는 하나 이상의 염소 원자를 대체하는 것이다. 예를 들어, 실리콘 테트라브로마이드 또는 실리콘 테트라이오다이드는 SiN 증착을 위해 NH3와 함께 사용될 수도 있다. 이러한 두 선구체는 더 낮은 휘발성을 가지므로 염소처리된 형태보다 웨이퍼 표면에 대해 더 높은 부착 계수를 갖는다. 염소처리된 실란으로부터 실리콘 테트라브로마이드 또는 실리콘 테트라이오다이드로 전환하는 또다른 이익은 할라이드 본딩에 대한 실리콘이 더 약해지므로 ALP가 더 낮은 온도에서 가능하다는 것이다. 통상적으로 더 낮은 온도는 더 높은 표면 포화를 의미하는 더 높은 부착 계수를 촉진시킨다.
화학적 흡착을 증가시키기 위한 또다른 옵션은 의도적으로 막에 소정의 오염물을 도입시키는 반응물 중 하나에 리간드를 첨가하는 것이다. 이러한 오염은 다른 리간드에 대해 화학적 흡착율을 증가시킨다. 예를 들어, 알킬 아민, 알킬 히드라진 등과 같은 질소 소스는 증착된 막에 C-H 오염물을 남겨서 ALD SiN 동안 실리콘 소스의 화학적 흡착율을 증가시킨다.
본 발명의 방법은 성장 동안 막을 주기적으로 어닐링함으로써 더욱 강화된다. 다시 말해, 전체 막의 증착에 이어 막을 어닐링하기 보다는, 본 발명은 막이 두께 전체를 통해 균일하게 어닐링되도록 성장 동안 주기적으로 막을 어닐링한다. 종래 기술의 방법을 참조하면, CVD로 증착된 막은 밀도, 전기적 결함 밀도, 절연 특성, 스트레스, 열 안정성 등과 같은 막 특성을 향상시키기 위해 다양한 대기(N2, AR, H2, O2, N2O 및 이들 가스의 혼합)에서 증착 온도 이상의 온도로 정형적으로 어닐링된다. ALP 막은 CVD와 비교하여 더 낮은 온도로 증착되며 또한 어닐링으로부터 유리하다. 본 발명에 따라 ALP에 적용된 금속 열 어닐링은 예를 들어 바람직하게 5-50 주기 마다 주기적으로 막을 어닐링한다.
ALP 프로세싱에서 급속 열 어닐링을 달성하는 장치는 도 12 및 13에 도시된다. 도 12는 단일 웨이퍼 반응기(146)이다. 프로세싱될 웨이퍼(148)는 상부 서셉터(150)와 하부 서셉터(152) 사이에 세팅된다. 반응기 챔버(154)는 ALP 프로세싱에서 효율적이기 위해 최소화되어야 한다. 일반적으로 CVD 시스템에 사용된 큰 챔버 체적은 전술한 바와 같이 챔버 반응 물질에서 급속한 변화를 위해 요구되기 때문에 ALP에 사용가능하지 않다. 본 발명에 따라, 도 12의 구조 또는 유사한 반응기의 서셉터들 사이의 체적에 대한 전체 챔버 가스 체적의 비는 3 미만 바람직하게는 1.5미만이어햐 한다. 전술한 미국 특허 일련 번호 10/216,079에 개시된 다중 웨이퍼 챔버는 서셉터들 사이의 체적에 잔류할 수도 있는 전체 챔버 체적의 낮은 비로 인해 ALP 및 급속 열처리에 적용가능하다.
도 12의 반응기에서, 웨이퍼의 온도는 램프(156)로부터 서셉터(150 및 152)로 많거나 적은 열을 제공함으로써 신속하게 상승 및 하강한다. 동시에, 어닐링 가스는 막을 어닐링하기 위해 주입된다. 유사한 반응기가 미국 특허 일련 번호 10/216,079의 도 10에 도시된다. 도 13은 웨이퍼(158)의 온도를 급속하게 증가 및 감소시키는 택일적인 방법을 도시한다. 웨이퍼(158)은 하부 서셉터(162)의 세척 홀을 통과하는 핀(160)상에 지지된다. 장치(164)는 웨이퍼(158)를 상승 및 하강시키도록 설계된다. 상부 서셉터(166)는 히터(168)에 의해 제 1 온도로 가열되며, 하부 서셉터(162)는 히터(170)에 의해 제 2 온도로 가열된다.
동작시, 예를 들어, 상부 서셉터(160)는 더 높은 온도로 가열될 수 있고 하부 서셉터는 더 낮은 온도로 가열될 수 있다. 이어 장치(164)는 어닐링을 위한 웨이퍼 온도로 상승시키기 위해 상부 서셉터(166)를 향해 웨이퍼를 상승시키고 ALP 증착을 위해 필요한 낮은 온도로 서셉터(162)를 향해 웨이퍼를 하강시키는데 사용된다.
요약하면, 개선된 설계는 웨이퍼를 감싸는 한 쌍의 서셉터를 구비한 반응기를 포함한다. 웨이퍼를 가열하기 위해 서셉터를 사용하는 것은 몇몇 장점을 제공한다. 서셉터들 사이의 공간은 웨이퍼 온도가 특별히 균일하게 하는 등온 환경이다. 차가운 웨이퍼가 뜨거운 서셉터들 사이에 배치될 경우 서셉터는 신속하게 웨이퍼를 상온에서 프로세싱 온도로 가열한다. 서셉터는 시스템의 열 질량을 형성하며 서셉터간 갭은 주입기로부터 배기 포트로 흐름 컨덕턴스를 한정한다. 이러한 배열은 다수의 웨이퍼 크기들이 동일한 프로세스 방식으로 프로세싱되게 하는데, 이는 시스템의 열 질량 및 서셉터를 통한 흐름 컨덕턴스가 웨이퍼 크기에 독립적이기 때문이다. 미국 특허 일련 번호 10/216,079에 개시된 바와 같이, 만일 웨이퍼가 서셉터에 비해 직경이 훨씬 작다면, 웨이퍼에 앞서 서셉터 공간이 열 경계층을 한정한다. 반응 물질 가스가 서셉터 에지에서 시작하는 열 경계층을 횡단함에 따라, 반응 물질 가스는 웨이퍼 에지에 도달하기 전에 사전 가열된다. 따라서, 흐름 및 가스 온도는 가스 흐름이 웨이퍼 에지에 도달하기 전에 완전히 설정되어 웨이퍼 표면으로 반응 물질의 균일하게 가열된 공급을 초래한다. 예로써, 이러한 사전 가열은 고품질의 실리콘 질화물의 균일한 증착에 필수적이다.
급속 열 보조 ALP의 경우, 서셉터의 사용은 추가의 장점을 제공한다. 프로세스 가스에 노출된 유효한 챔버 체적은 큰 체적을 갖고 서셉터는 갖지 않는 종래의 챔버와 비교하여 현저히 감소된다.
비록 본 발명이 특정예로 설명되었지만, 당업자는 본 발명을 변경할 수 있다. 따라서, 이하의 청구항은 본 발명의 사상내에서 행해질 모든 변경을 포함한다.

Claims (21)

  1. 하나의 가스를 주입하기 전에 챔버로부터 다른 가스를 세정하지 않고, 반응 물질 챔버로 연속하여 일련의 가스들을 주입하는 것을 포함하는 원자층 프로세싱에 의해 적어도 하나의 기판상에 물질을 증착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 가스는 반응 물질 가스 및 불활성 캐리어 가스의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 주입된 상기 제 2 가스는 앞서 주입된 상기 제 1 가스의 감소된 흐름을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스들은 반응 물질 가스를 포함하는 가스의 주입에 앞서 상기 기판상에 표면 사이트를 활성화시키는 제 1 활성화 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 일련의 가스들의 양은 상기 재료를 원하는 두께로 증착하기에 충분한 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 활성화 가스는 상기 기판상의 반응 물질의 흡착율 및 화학적 흡착율을 증가시키기 위한 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 각각의 그룹의 주입에서 적어도 하나의 가스는 상기 기판상의 반응 물질 흡착율 및 반응 물질의 화학적 흡착율을 향상시키기 위해 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 각각 예정된 수의 상기 가스들을 주입 후, 상기 적어도 하나의 기판을 급속 열 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반응기는,
    a) 복수의 상기 기판은 수용하는 보트;
    b) 상기 보트 주위에 이격된 복수의 제 1 히터 섹션; 및
    c) 다수의 온도 제어된 제 2 영역을 포함하며, 각각의 상기 영역은 두 개의 히터 섹션들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 영역은 각각의 상기 기판 전체에 집중된 가스 흐름을 제공하기 위해 주입기 플레이트와 함께 구성된 온도 제어된 가스 주입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 영역은 각각의 상기 기판 전체에 상기 가스를 유도하기 위해 상기 주입기로부터 상기 보트에 대향하여 배치된 온도 제어된 가스 배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  12. 복수의 반응 물질 가스들을 증착 챔버로 주입시키는 것을 포함하는 원자층 프로세싱에 의해 적어도 하나의 기판에 물질을 증착하는 방법으로서, 상기 반응 물질 가스들 중 하나를 상기 반응 물질 가스들 중 다른 하나로 전환하여 주입하는 동안, 적어도 하나의 상기 반응 물질 가스들을 포함하는 가스가 연속적으로 흐르는, 물질 증착 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 챔버는 단일 웨이퍼 챔버인 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 챔버는 다중 웨이퍼 챔버인 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  15. 반응기 챔버에서 원자층을 증착하는 방법으로서, 상기 챔버는 다중 웨이퍼 챔버인, 원자층 증착 방법.
  16. 반응기 챔버에서 원자층을 증착하는 방법으로서, 복수의 반응 물질 가스들이 상기 챔버로 주입되고, 상기 각각의 반응 물질 가스는 전용 반응 물질 저장소로부터 주입되고, 상기 반응 물질들은 펌프의 포어라인에서 혼합되지 않으며, 선구체 운반 시스템의 주기는 최소화되는, 원자층 증착 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 각각 예정된 수의 상기 그룹들의 주입 후, 상기 기판들을 급속 열 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 각각 예정된 수의 상기 그룹들의 주입 후, 상기 기판들을 급속 열 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 각각 예정된 수의 상기 그룹들의 주입 후, 상기 기판들을 급속 열 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 주입된 가스는 적어도 하나의 반응 물질 가스, 및 화학적 흡착율을 증가시키기 위해 상기 기판의 표면과 작용하는 반응물을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
  21. 제 12 항에 있어서, 상기 가스들은 적어도 하나의 반응 물질, 및 화학적 흡착율을 증가시키기 위해 상기 기판의 표면과 작용하는 반응물을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 방법.
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