KR20150115780A - 다수의 플라즈마 구성들을 갖는 반도체 프로세싱 시스템들 - Google Patents

다수의 플라즈마 구성들을 갖는 반도체 프로세싱 시스템들 Download PDF

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Abstract

예시적인 시스템은 챔버를 포함할 수 있고, 챔버는 챔버의 프로세싱 영역에 반도체 기판을 수용(contain)하도록 구성된다. 시스템은, 챔버의 제 1 액세스(access)와 유체적으로(fluidly) 커플링되며, 제 1 액세스를 통해 챔버 내로 제 1 전구체를 전달하도록 구성되는 제 1 원격 플라즈마 유닛을 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 챔버의 제 2 액세스와 유체적으로 커플링되며, 제 2 액세스를 통해 챔버 내로 제 2 전구체를 전달하도록 구성되는 제 2 원격 플라즈마 유닛을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 액세스는, 챔버의 프로세싱 영역과 분리되어 있고 프로세싱 영역과 유체적으로 커플링된, 챔버의 혼합 영역(mixing region)과 유체적으로 커플링될 수 있다. 혼합 영역은, 제 1 및 제 2 전구체들이 챔버의 프로세싱 영역 외부에서(externally) 서로 상호작용하게 허용하도록 구성될 수 있다.

Description

다수의 플라즈마 구성들을 갖는 반도체 프로세싱 시스템들{SEMICONDUCTOR PROCESSING SYSTEMS HAVING MULTIPLE PLASMA CONFIGURATIONS}
관련 출원들에 대한 상호 참조들
[0001] 본 출원은, 2013년 2월 8일자로 출원된 미국 가 출원 제 61/762,767 호의 이익을 주장하는, 2013년 3월 8일자로 출원된 미국 정식 특허 출원 제 13/791,074 호를 우선권으로 주장하고, 상기 미국 출원들 양자 모두는 발명의 명칭이 "Semiconductor Processing Systems Having Multiple Plasma Configurations"이다. 상기 미국 출원들의 전체 개시내용들은 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 기술은 반도체 프로세스들 및 장비에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 기술은 다수의 플라즈마 구성(configuration)들을 갖는 프로세싱 시스템들에 관한 것이다.
[0003] 복잡하게 패터닝된 재료 층들을 기판 표면들 상에 생성하는 프로세스들에 의해 집적 회로들이 가능하게 된다. 패터닝된 재료를 기판 상에 생성하는 것은, 노출된 재료의 제거를 위한 제어되는 방법들을 요구한다. 화학적 에칭은, 포토레지스트에서의 패턴을 하부의(underlying) 층들로 전사하는 것(transferring), 층들을 박형화(thinning)하는 것, 또는 표면 상에 이미 존재하는 피처들(features)의 측면(lateral) 치수들을 박형화하는 것을 포함하는 다양한 목적들을 위해 사용된다. 예컨대, 패턴 전사 프로세스를 용이하게 하도록, 하나의 재료를 다른 재료보다 더 빠르게 에칭하는 에칭 프로세스를 갖는 것이 종종 바람직하다. 그러한 에칭 프로세스는 제 1 재료에 대해 선택적(selective)이라고 한다. 재료들, 회로들, 및 프로세스들의 다양성의 결과로서, 다양한 재료들에 대해 선택성(selectivity)을 갖는 에칭 프로세스들이 개발되어 왔다.
[0004] 습식(wet) HF 에칭은, 실리콘 산화물을 다른 유전체들 및 반도체 재료들에 비해 우선적으로 제거한다. 그러나, 습식 프로세스들은 몇몇 속박된(constrained) 트렌치들을 침투할(penetrate) 수 없고, 때로는, 남아있는 재료를 변형시킨다. 기판 프로세싱 영역 내에서 형성되는 국부(local) 플라즈마들로 야기되는 건식 에칭들은 더 많은 속박된 트렌치들을 침투할 수 있고, 남아있는 정교한 구조들의 더 적은 변형을 나타낼 수 있다. 그러나, 국부 플라즈마들은, 그러한 국부 플라즈마들이 방전될 때, 전기 아크(arc)들의 생성을 통해 기판을 손상시킬 수 있다.
[0005] 따라서, 전구체 케미스트리들(chemistries) 및 에칭 파라미터들에 대한 더 많은 제어(more control)를 허용하는, 반도체 기판들 상의 구조들 및 재료들을 선택적으로 에칭하기 위한 개선된 방법들 및 시스템들에 대한 필요성이 존재한다. 이러한 그리고 다른 필요성들이 본 기술에 의해 처리된다.
[0006] 반도체 프로세싱 챔버들과 관련된 방법들 및 시스템들이 설명된다. 예시적인 시스템은 챔버를 포함할 수 있고, 챔버는 챔버의 프로세싱 영역에 반도체 기판을 수용(contain)하도록 구성된다. 시스템은, 챔버의 제 1 액세스(access)와 유체적으로(fluidly) 커플링되고, 제 1 액세스를 통해 챔버 내로 제 1 전구체를 전달하도록 구성된 제 1 원격 플라즈마 유닛을 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 챔버의 제 2 액세스와 유체적으로 커플링되고, 제 2 액세스를 통해 챔버 내로 제 2 전구체를 전달하도록 구성된 제 2 원격 플라즈마 유닛을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 액세스들은, 챔버의 프로세싱 영역과 분리되고 그 프로세싱 영역과 유체적으로 커플링된, 챔버의 혼합 영역(mixing region)과 유체적으로 커플링될 수 있다. 혼합 영역은, 제 1 및 제 2 전구체들이 챔버의 프로세싱 영역 외부에서(externally) 서로 상호작용하게 허용하도록 구성될 수 있다.
[0007] 시스템은, 챔버의 프로세싱 영역과 혼합 영역 사이에 위치된 디바이스를 더 포함할 수 있다. 이러한 디바이스는 프로세싱 영역을 향하여 지향되는(directed) 이온 종(ionic species)의 유동을 적어도 부분적으로 억제하도록 구성될 수 있다. 챔버는, 챔버 내에서 챔버의 프로세싱 영역 위에 또는 그 프로세싱 영역의 상단 부분(top portion)에 위치된 가스 분배 어셈블리를 더 포함할 수 있고, 이러한 가스 분배 어셈블리는 챔버의 프로세싱 영역 내로 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 전달하도록 구성된다. 가스 분배 어셈블리는 상부(upper) 플레이트 및 하부(lower) 플레이트를 포함할 수 있고, 플레이트들은 플레이트들 사이에 볼륨(volume)을 정의하도록 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들, 및 하부 플레이트를 통하는, 볼륨으로부터의 유체 액세스(fluid access)를 제공하도록 구성된, 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들을 제공할 수 있다. 제 1 유체 채널들은 제 2 유체 채널들 및 플레이트들 사이의 볼륨으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 정의되는 볼륨은, 챔버의 제 1 및 제 2 액세스들로부터 분리된, 챔버에서의 제 3 액세스와 유체적으로 커플링된, 가스 분배 어셈블리의 측부(side)를 통해 유체적으로 액세스가능(accessible)할 수 있다.
[0008] 챔버에 대한, 제 1 액세스 및 제 2 액세스는, 챔버의 상단 부분과 커플링될 수 있다. 실시예들에서, 제 1 액세스 및 제 2 액세스는 서로 분리될 수 있다. 제 1 및 제 2 액세스들은 또한, 챔버의 상단 부분과 단일 위치(single location)에서 커플링될 수 있다. 제 1 원격 플라즈마 유닛 및 제 2 원격 플라즈마 유닛과 단일 액세스의 커플링은, 제 1 및 제 2 전구체들이 챔버의 혼합 영역에 액세스하기 전에, 상호작용하게 허용하도록 구성될 수 있다. 제 1 및 제 2 액세스들은 또한, 챔버의 측부 부분과 커플링될 수 있고, 액세스들은 서로 분리될 수 있거나 또는 함께 커플링될 수 있다. 제 1 액세스 및 제 2 액세스는, 챔버 주위에 방사상으로 분포되는(radially distributed) 플리넘(plenum)과 유체적으로 커플링될 수 있고, 그 플리넘은, 플리넘 전체에 걸친 복수의 위치들에서 챔버의 혼합 영역에 대한 액세스를 제공하도록 구성된다.
[0009] 프로세싱 시스템의 챔버는, 챔버의 프로세싱 영역과 혼합 영역 사이에 위치된 샤워헤드를 더 포함할 수 있으며, 그 샤워헤드는 챔버를 통해 제 1 및 제 2 전구체들을 분배하도록 구성된다. 샤워헤드는 샤워헤드의 외부 부분(exterior portion) 주위에 위치된 복수의 구멍(aperture)들을 정의할 수 있다. 샤워헤드는, 적어도, 샤워헤드의 중심 포인트(center point)로부터 샤워헤드의 방사상 길이(radial length)의 약 25 %까지 연장되는, 샤워헤드의 내부 부분 주위에 구멍들을 포함하지 않을 수 있다.
[0010] 시스템의 원격 플라즈마 유닛들은, 제 1 재료를 포함하는 제 1 원격 플라즈마 유닛 및 제 2 재료를 포함하는 제 2 원격 플라즈마 유닛을 가질 수 있다. 제 1 재료는 제 1 전구체의 조성(composition)에 기초하여 선택될 수 있고, 제 2 재료는 제 2 전구체의 조성에 기초하여 선택될 수 있다. 제 1 재료와 제 2 재료는, 유사하거나 또는 상이한 재료들일 수 있다. 제 1 및 제 2 원격 플라즈마 유닛들은, 약 10 W 내지 약 10 kW 또는 그 초과에서 동작하도록 구성될 수 있다. 제 1 원격 플라즈마 유닛은 제 1 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 1 전력 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있다. 제 2 원격 플라즈마 유닛은, 제 2 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 2 전력 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있다. 시스템은, 제 1 및 제 2 원격 플라즈마 유닛들을 유사한 또는 서로 상이한 전력 레벨들에서 동작시키도록 구성될 수 있다.
[0011] 또한, 반도체 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법들이 설명된다. 방법들은, 제 1 원격 플라즈마 유닛을 통해 반도체 프로세싱 챔버 내로 제 1 전구체를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 제 2 원격 플라즈마 유닛을 통해 프로세싱 챔버 내로 제 2 전구체를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전구체들은, 기판이 존재하는(reside), 챔버의 프로세싱 영역의 유체적으로(fluidly) 상류에(upstream) 위치된, 챔버의 혼합 영역에서 결합될 수 있다. 제 1 전구체는 불소-함유 전구체를 포함할 수 있고, 제 2 전구체는 산소-함유 전구체를 포함할 수 있다. 제 1 전구체는 제 1 원격 플라즈마 유닛에서 제 1 플라즈마 전력으로 여기될(excited) 수 있고, 제 2 전구체는 제 2 원격 플라즈마 유닛에서 제 2 플라즈마 전력으로 여기될 수 있다. 제 1 및 제 2 플라즈마 전력들은 유사할 수 있거나 또는 서로 상이할 수 있다.
[0012] 이러한 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 많은 이익들을 제공할 수 있다. 예컨대, 전구체들의 개별적인 여기(excitation)에 기초하여, 에칭 케미스트리들이 개선 및 튜닝될(tuned) 수 있다. 부가적으로, 더 균일한 가스 혼합물들을 제공할 수 있는 유동 경로들(flow pathways)에 기초하여, 더 우수한(greater) 프로세스 균일성이 제공될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들이, 이들의 다수의 이점들 및 피처들과 함께, 하기의 설명 및 첨부 도면들과 관련하여 더 상세히 설명된다.
[0013] 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조함으로써, 개시된 기술의 성질 및 이점들에 대한 추가적인 이해가 실현된 수 있다.
[0014] 도 1은 예시적인 프로세싱 툴의 일 실시예의 상면 평면도를 도시한다.
[0015] 도 2a는 예시적인 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0016] 도 2b는 도 2a에서 예시된 프로세싱 챔버의 부분의 상세도를 도시한다.
[0017] 도 3a 내지 도 3c는 개시된 기술에 따른 예시적인 샤워헤드 구성들의 개략도들을 도시한다.
[0018] 도 4는 개시된 기술에 따른 예시적인 샤워헤드의 부가적인 평면도를 도시한다.
[0019] 도 5는 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버의 간략화된 단면도를 도시한다.
[0020] 도 6은 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버의 간략화된 단면도를 도시한다.
[0021] 도 7은 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버의 간략화된 단면도를 도시한다.
[0022] 도 8은, 라인(A-A)을 따르는, 도 7에 예시된 프로세싱 챔버의 단면 부분의 평면도를 도시한다.
[0023] 도 9는 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버의 간략화된 단면도를 도시한다.
[0024] 도 10은, 라인(B-B)을 따르는, 도 9에 예시된 프로세싱 챔버의 단면 부분의 평면도를 도시한다.
[0025] 도 11은 개시된 기술에 따른, 반도체 프로세싱 챔버를 동작시키는 방법의 흐름도를 도시한다.
[0026] 여러 도면들이 개략도들로서 포함된다. 이러한 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이며, 축척(scale)이 고려된 것으로 구체적으로 언급되지 않는 한 축척은 고려되지 않는다는 점이 이해되어야 한다.
[0027] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피처들은 동일한 참조 부호(reference label)를 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 유사한 컴포넌트들을 구별하는 제 2 부호 및 대시를 참조 부호에 뒤따르게 함으로써, 구별될 수 있다. 본 명세서에서 오직 제 1 참조 부호만 사용되는 경우, 제 2 참조 부호와는 무관하게, 동일한 제 1 참조 부호를 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 대해 설명이 적용될 수 있다.
[0028] 본 기술은, 개선된 유체 전달 메커니즘들을 제공하는, 반도체 프로세싱을 위한 시스템들을 포함한다. 특정한 건식(dry) 에칭 기법들은 프로세싱 챔버 내에 라디칼 유체 종을 제공하기 위해 원격 플라즈마 시스템들을 활용하는 것을 포함한다. 본원과 양수인이 동일한, 2012년 4월 4일자로 출원된 특허 출원 일련 번호 제 13/439079 호에서 예시적인 방법들이 설명되고, 상기 특허 출원은 본원에서의 청구되는 양상들 및 설명과 일치하는 범위 내에서 인용에 의해 본원에 포함된다. 수개의 라디칼 종을 포함할 수 있는 건식 에천트(etchant) 화학식들이 사용되는 경우에, 상이한 유체들로부터 생성된 라디칼 종은 원격 플라즈마 챔버와 상이하게 상호작용할 수 있다. 예컨대, 에칭을 위한 전구체 유체들은 불소-함유 전구체들, 및 산소 또는 수소-함유 전구체들을 포함할 수 있다. 반응성 라디칼들로부터의 보호를 제공하기 위해, 원격 플라즈마 시스템의 플라즈마 공동(cavity) 뿐만 아니라, 프로세싱 챔버에 대한 분배 컴포넌트들이 코팅될 수 있거나 또는 라이닝될(lined) 수 있다. 예컨대, 알루미늄 플라즈마 공동은, 불소 라디칼들로부터 공동을 보호할 산화물 또는 질화물로 코팅될 수 있다. 그러나, 전구체들이 또한 수소 라디칼들을 함유하는 경우에, 수소 종은 알루미늄 산화물을 다시 알루미늄으로 변환(convert)할 수 있거나 또는 환원시킬 수 있고, 이 지점에서 불소가 알루미늄과 직접적으로 반응할 수 있어서 플루오르화 알루미늄과 같은 원하지 않는 부산물들을 생성할 수 있다.
[0029] 종래의 기술들은 정기적인 유지보수 및 컴포넌트들의 교체를 통해 이러한 원하지 않는 부작용들을 다뤄왔지만, 본 시스템들은 이러한 필요성을, 프로세싱 챔버 내로 개별적인 유체 경로들을 통해 라디칼 전구체들을 제공함으로써 극복한다. 개별적인 전구체 유체들을 전달하도록 각각 구성된 2개 또는 그 초과의 원격 플라즈마 시스템들을 활용함으로써, 각각의 시스템은 전달되는 유체에 기초하여 개별적으로 보호될 수 있다. 본 발명자들은 또한 놀랍게도, 개별적인 원격 플라즈마 시스템들을 통해 전구체 종을 제공함으로써, 각각의 유체의 특정한 해리(dissociation) 및 플라즈마 특성들이 맞춤화될(tailored) 수 있고 이에 의해 개선된 에칭 성능을 제공할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 따라서, 본원에서 설명되는 시스템들은 케미스트리 조절 측면에서 개선된 유연성(flexibility)을 제공한다. 이러한 그리고 다른 이익들이 이하에서 상세히 설명될 것이다.
[0030] 나머지 개시내용이, 개시되는 기술을 활용하는 특정한 에칭 프로세스들을 일반적으로 확인할 것이지만, 설명된 챔버들에서 발생할 수 있는 바와 같은 증착 및 세정 프로세스들에 대해 본 시스템들 및 방법들이 동등하게 적용가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 본 기술은 에칭 프로세스들에 대한 것으로만 제한되는 것으로 여겨지지 않아야 한다.
[0031] 도 1은 개시된 실시예들에 따른 증착, 에칭, 베이킹(baking), 및 경화 챔버들의 프로세싱 툴(100)의 일 실시예의 상면 평면도를 도시한다. 도면에서, 한 쌍의 FOUP들(front opening unified pods)(102)이 다양한 크기들의 기판들을 공급하고, 기판들은 로봇식 암들(104)에 의해 수용되고, 탠덤형(tandem) 섹션들(109a-c)에 위치된 기판 프로세싱 챔버들(108a-f) 중 하나 내에 배치되기 전에 저압 홀딩 구역(106) 내에 배치된다. 제 2 로봇식 암(110)은 홀딩 구역(106)으로부터 기판 프로세싱 챔버들(108a-f)로 그리고 그 역으로 기판 웨이퍼들을 운송하는 데에 사용될 수 있다. 각각의 기판 프로세싱 챔버(108a-f)는, 본원에서 설명되는 건식 에칭 프로세스들뿐만 아니라, 순환(cyclical) 층 증착(CLD), 원자 층 증착(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 에칭, 사전-세정, 디가스(degas), 배향(orientation), 및 다른 기판 프로세스들을 포함하는, 다수의 기판 프로세싱 동작들을 수행하도록 준비될 수 있다.
[0032] 기판 프로세싱 챔버들(108a-f)은 기판 웨이퍼 상의 유전체 막을 증착, 어닐링, 경화 및/또는 에칭하기 위한 하나 또는 그 초과의 시스템 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일 구성에서, 두 쌍의 프로세싱 챔버, 예컨대 108c-d 및 108e-f가 유전체 재료를 기판 상에 증착하는 데에 사용될 수 있고, 제 3 쌍의 프로세싱 챔버들, 예컨대 108a-b는 증착된 유전체를 에칭하는 데에 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 모든 3개의 쌍들의 챔버들, 예컨대 108a-f는 기판 상의 유전체 막을 에칭하도록 구성될 수 있다. 설명되는 프로세스들 중 임의의 하나 또는 그 초과는, 상이한 실시예들에 도시된 제조 시스템으로부터 분리된 챔버(들)에서 수행될 수 있다. 유전체 막들을 위한 증착, 에칭, 어닐링, 및 경화 챔버들의 부가적인 구성들이 시스템(100)에 의해 고려된다는 것이 인식될 것이다.
[0033] 도 2a는 프로세싱 챔버 내의 파티셔닝된(partitioned) 플라즈마 생성 영역들을 갖는 예시적인 프로세스 챔버 섹션(200)의 단면도를 도시한다. 예컨대, 티타늄 질화물, 탄탈룸 질화물, 텅스텐, 실리콘, 폴리실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물(oxynitride), 실리콘 산탄화물(oxycarbide) 등의 막 에칭 동안에, 프로세스 가스는 가스 유입구 어셈블리(205)를 통해 제 1 플라즈마 영역(215) 내로 유동될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 원격 플라즈마 시스템(RPS) 유닛들(201)이 시스템에 선택적으로 포함될 수 있고, 제 1 및 제 2 가스를 프로세싱할 수 있으며, 그 후에, 제 1 및 제 2 가스는 가스 유입구 어셈블리(205)를 통해 이동할 수 있다. 유입구 어셈블리(205)는 2개 또는 그 초과의 별개의 가스 공급 채널들을 포함할 수 있고, 여기서, 제 2 채널(도시되지 않음)은, RPS 유닛들(201)이 포함되는 경우, RPS 유닛들(201) 중 어느 하나를 바이패싱할 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들에서, 전구체 가스들은 여기되지 않은 상태로 프로세싱 챔버에 전달될 수 있다. 다른 예에서, 개시된 실시예들에서, RPS를 통해 제공되는 제 1 채널은 프로세스 가스를 위해 사용될 수 있고, RPS를 바이패싱하는 제 2 채널은 처리 가스를 위해 사용될 수 있다. 프로세스 가스들은 제 1 플라즈마 영역(215)에 진입하기 전에 RPS 유닛들(201) 내에서 여기될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들에서, 이하에서 일반적으로 지칭될 바와 같은 불소-함유 전구체는, 예컨대, RPS(201)를 통과할 수 있거나 또는 RPS 유닛들을 바이패싱할 수 있다. 이러한 배열에 의해 포함되는 다양한 다른 예들이 유사하게 이해될 것이다.
[0034] 개시된 실시예들에 따라, 냉각 플레이트(203), 페이스플레이트(faceplate)(217), 이온 억제기(ion suppressor)(223), 샤워헤드(225), 및 기판(255)이 위에 배치된 기판 지지부(265)가 도시되고, 각각 포함될 수 있다. 페데스탈(265)은 열 교환 채널을 가질 수 있고, 열 교환 채널을 통해, 열 교환 유체가, 기판의 온도를 제어하기 위해 유동한다. 이러한 구성은, 기판(255) 온도가, 약 -20℃ 내지 약 200℃와 같은 비교적 낮은 온도들에서, 또는 그러한 온도들 사이에서 유지되도록, 냉각 또는 가열되게 허용할 수 있다. 열 교환 유체는 에틸렌 글리콜 및/또는 물을 포함할 수 있다. 알루미늄, 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는, 페데스탈(265)의 웨이퍼 지지 플래터는 또한, 비교적 높은 온도들, 예컨대, 약 100 ℃ 또는 최대 100 ℃로부터 약 1100 ℃ 또는 그 초과까지의 온도들을 달성하기 위해, 내장형 저항성 가열기 엘리먼트를 사용하여 저항성으로(resistively) 가열될 수 있다. 가열 엘리먼트는 하나 또는 그 초과의 루프들로서 페데스탈 내에 형성될 수 있고, 가열기 엘리먼트의 외측 부분은 지지 플래터의 둘레 근처에서 연장(run)될 수 있는 한편, 내측 부분은, 더 작은 반경을 갖는 동심원의 경로 상에서 연장된다. 가열기 엘리먼트에 대한 와이어링(wiring)은 페데스탈(265)의 스템(stem)을 통과할 수 있는데, 상기 스템은 회전되도록 추가로 구성될 수 있다.
[0035] 페이스플레이트(217)는 피라미드형, 원뿔형, 또는 넓은 바닥 부분으로 확장되는 좁은 상단 부분을 갖는 다른 유사한 구조일 수 있다. 페이스플레이트(217)는 부가적으로, 도시된 바와 같이 평탄할 수 있고, 프로세스 가스들을 분배하는 데에 사용되는 복수의 스루-채널(through-channel)들을 포함할 수 있다. RPS(201)의 사용에 따라, 플라즈마 생성 가스들 및/또는 플라즈마 여기된 종은, 제 1 플라즈마 영역(215) 내로의 더 균일한 전달을 위해, 페이스플레이트(217)에서의, 도 2b에 도시된 복수의 홀들을 통과할 수 있다.
[0036] 가스들/종이 페이스플레이트(217)에서의 홀들을 통해 제 1 플라즈마 영역(215) 내로 유동하도록, 예시적인 구성들은, 페이스플레이트(217)에 의해 제 1 플라즈마 영역(215)으로부터 파티셔닝된 가스 공급 영역(258) 내로 개방된 가스 유입구 어셈블리(205)를 갖는 것을 포함할 수 있다. 제 1 플라즈마 영역(215)으로부터 다시 공급 영역(258), 가스 유입구 어셈블리(205), 및 유체 공급 시스템(미도시) 내로 플라즈마가 상당히 역류(backflow)하는 것을 방지하도록, 구조적 및 동작적 피처들이 선택될 수 있다. 구조적 피처들은, 백-스트리밍(back-streaming) 플라즈마를 비활성화하기 위해, 페이스플레이트(217)에서의 구멍들의 단면 기하형상들 및 치수들의 선택을 포함할 수 있다. 동작적 피처들은, 샤워헤드(225)를 통하는 플라즈마의 단방향 유동을 유지하는, 가스 공급 영역(258)과 제 1 플라즈마 영역(215) 사이의 압력 차이를 유지하는 것을 포함할 수 있다. 페이스플레이트(217), 또는 챔버의 전도성 상단 부분, 및 샤워헤드(225)는, 피처들 사이에 절연 링(220)이 위치된 것으로 도시되고, 절연 링은 AC 전위가 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223)에 대하여 페이스플레이트(217)에 인가되게 허용한다. 절연 링(220)은 페이스플레이트(217)와 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223) 사이에 위치될 수 있어서, 용량성 커플링된 플라즈마(CCP)가 제 1 플라즈마 영역에서 형성될 수 있게 할 수 있다. 배플(baffle)(미도시)이 부가적으로, 제 1 플라즈마 영역(215)에 위치될 수 있거나, 또는 그렇지 않으면, 가스 유입구 어셈블리(205)와 커플링될 수 있어서, 가스 유입구 어셈블리(205)를 통하는, 영역 내로의 유체의 유동에 영향을 미칠 수 있다.
[0037] 이온 억제기(223)는, 구조 전체에 걸친 복수의 구멍들을 정의하는 플레이트 또는 다른 기하형상을 포함할 수 있고, 복수의 구멍들은, 이온성 대전된(ionically-charged) 종의 플라즈마 여기 영역(215)으로부터의 이동(migration)을 억제하는 한편, 대전되지 않은 중성 또는 라디칼 종이, 이온 억제기(223)를 통해, 억제기와 샤워헤드 사이의 활성화된 가스 전달 영역 내로 통과하게 허용하도록 구성된다. 개시된 실시예들에서, 이온 억제기(223)는, 다양한 구멍 구성들을 갖는 천공된(perforated) 플레이트를 포함할 수 있다. 이러한 대전되지 않은 종은, 구멍들을 통해 덜 반응적인 캐리어 가스로 운송되는 고도로 반응적인 종을 포함할 수 있다. 위에서 주지된 바와 같이, 홀들을 통하는 이온 종의 이동이 감소될 수 있는데, 몇몇 경우들에서는 완전하게 억제될 수 있다. 이온 억제기(223)를 통과하는 이온 종의 양을 제어하는 것은, 하부 웨이퍼 기판과 접촉하게 되는 가스 혼합물에 대한 증가된 제어를 제공할 수 있고, 이는 결국, 가스 혼합물의 증착 및/또는 에칭 특성들의 제어를 증가시킬 수 있다. 예컨대, 가스 혼합물의 이온 농도에서의 조정들은, 가스 혼합물의 에칭 선택비, 예컨대, TiNx:SiOx 에칭 비율들, TiN:W 에칭 비율들 등을 상당하게 변경할 수 있다. 증착이 수행되는 대안적인 실시예들에서, 이는 또한, 유전체 재료들에 대한 등각적-대-유동성 스타일(conformal-to-flowable style) 증착들의 균형을 이동(shift)시킬 수 있다.
[0038] 이온 억제기(223)에서의 복수의 홀들은, 활성화된 가스, 즉 이온, 라디칼, 및/또는 중성 종의, 이온 억제기(223)를 통하는 통과를 제어하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 홀들의 종횡비, 또는 홀 직경 대 길이, 및/또는 홀들의 기하형상은, 활성화된 가스에서의 이온성 대전된 종의, 이온 억제기(223)를 통과하는 유동이 감소되도록, 제어될 수 있다. 이온 억제기(223)에서의 홀들은 플라즈마 여기 영역(215)을 향하는 테이퍼링된(tapered) 부분, 및 샤워헤드(225)를 향하는 원통형 부분을 포함할 수 있다. 원통형 부분은 샤워헤드(225)로 통과하는 이온 종의 유동을 제어하도록 형성될 수 있고 치수결정될(dimensioned) 수 있다. 조정가능한 전기 바이어스가 또한, 억제기를 통하는 이온 종의 유동을 제어하기 위한 부가적인 수단으로서, 이온 억제기(223)에 인가될 수 있다.
[0039] 이온 억제 엘리먼트(223)는 플라즈마 생성 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온성 대전된 종의 양을 감소시키거나 또는 제거하도록 기능할 수 있다. 대전되지 않은 중성 및 라디칼 종은, 기판과 반응하기 위해, 여전히 이온 억제기에서의 개구들을 통과할 수 있다. 기판을 둘러싸는 반응 영역에서의 이온성 대전된 종의 완전한 제거가 항상 바람직한 목표는 아니라는 것이 주지되어야 한다. 다수의 경우들에서, 이온 종은, 에칭 및/또는 증착 프로세스를 수행하기 위해 기판에 도달하도록 요구된다. 이러한 경우들에서, 이온 억제기는, 반응 영역에서의 이온 종의 농도를, 프로세스를 보조하는 레벨로 제어하는 것을 도울 수 있다.
[0040] 이온 억제기(223)와 조합된 샤워헤드(225)는, 챔버 플라즈마 영역(215)에 존재하는 플라즈마가 기판 프로세싱 영역(233)에서의 가스들을 직접 여기시키는 것을 회피하게 허용하면서, 여기된 종이 챔버 플라즈마 영역(215)으로부터 기판 프로세싱 영역(233)으로 이동하게 여전히 허용할 수 있다. 이러한 방식에서, 챔버는, 에칭되는 기판(255)과 플라즈마가 접촉하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이는, 생성된 플라즈마에 의해 직접 접촉되는 경우에, 손상될 수 있거나, 이탈(dislocated)될 수 있거나, 또는 그렇지 않으면 뒤틀릴(warped) 수 있는, 기판 상에 패터닝된 다양한 복잡한 구조들 및 막들을 유리하게 보호할 수 있다. 부가적으로, 플라즈마가, 기판과 접촉하거나 또는 기판 레벨에 접근하게 허용되는 경우, 산화물 종이 에칭되는 레이트(rate)가 증가될 수 있다. 따라서, 노출된 제 2 재료가 산화물인 경우, 이러한 재료는, 플라즈마를 기판으로부터 원격으로 유지함으로써 추가로 보호될 수 있다.
[0041] 프로세싱 시스템은, 제 1 플라즈마 영역(215) 또는 프로세싱 영역(233)에서 플라즈마를 생성하도록, 전력을 페이스플레이트(217), 이온 억제기(223), 샤워헤드(225), 및/또는 페데스탈(265)에 제공하기 위해, 프로세싱 챔버와 전기적으로 커플링된 전력 공급부(240)를 더 포함할 수 있다. 전력 공급부는, 수행되는 프로세스에 따라, 조정가능한 양의 전력을 챔버에 전달하도록 구성될 수 있다. 그러한 구성은, 수행되는 프로세스들에서 튜닝가능한 플라즈마가 사용되는 것을 허용할 수 있다. 종종 온(on) 또는 오프(off) 기능이 제공되는 원격 플라즈마 유닛과 달리, 튜닝가능한 플라즈마는 특정한 양의 전력을 플라즈마 영역(215)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이는 결국, 전구체들이, 이러한 전구체들에 의해 생성되는 에칭 프로파일들을 강화시키는 특정한 방식들로 해리될 수 있도록, 특정한 플라즈마 특성들의 전개(development)를 허용할 수 있다.
[0042] 플라즈마는 샤워헤드(225) 위의 챔버 플라즈마 영역(215) 또는 샤워헤드(225) 아래의 기판 프로세싱 영역(233)에서 점화될 수 있다. 플라즈마는, 불소-함유 전구체의 유입으로부터 라디칼-불소 전구체들을 생성하기 위해, 챔버 플라즈마 영역(215)에 존재할 수 있다. 전형적으로 무선 주파수(RF) 범위에 있는 AC 전압은, 증착 동안에 챔버 플라즈마 영역(215)에서 플라즈마를 점화시키기 위해, 페이스플레이트(217)와 같은, 프로세싱 챔버의 전도성 상단 부분과 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223) 사이에 인가될 수 있다. RF 전력 공급부는 13.56 MHz의 높은 RF 주파수를 생성할 수 있지만, 13.56 MHz 주파수와 조합하여 또는 단독으로 다른 주파수들을 또한 생성할 수 있다.
[0043] 플라즈마 전력은 다양한 주파수들 또는 다수의 주파수들의 조합일 수 있다. 예시적인 프로세싱 시스템에서, 플라즈마는, 이온 억제기(223) 및/또는 샤워헤드(225)에 대하여 페이스플레이트(217)에 전달되는 RF 전력에 의해 제공될 수 있다. 상이한 실시예들에서, RF 전력은, 약 10 와트 내지 약 2000 와트, 약 100 와트 내지 약 2000 와트, 약 200 와트 내지 약 1500 와트, 또는 약 200 와트 내지 약 1000 와트일 수 있다. 상이한 실시예들에서, 예시적인 프로세싱 시스템에 인가되는 RF 주파수는, 약 200 kHz 미만의 낮은 RF 주파수들, 약 10 MHz 내지 약 15 MHz의 높은 RF 주파수들, 또는 약 1 GHz 또는 그 초과의 마이크로파 주파수들일 수 있다. 플라즈마 전력은 원격 플라즈마 영역에 용량성-커플링(CCP)될 수 있거나 또는 유도성-커플링(ICP)될 수 있다.
[0044] 상단 플라즈마 영역(215)은, 예컨대, 막을 경화시키거나 또는 기판 프로세싱 영역(233)과 접하는(bordering) 내부 표면들을 세정하기 위해, 기판 프로세싱 영역(233)에서의 바닥 플라즈마가 턴 온되는(turned on) 경우, 저전력 또는 무전력으로 남을 수 있다. 기판 프로세싱 영역(233)에서의 플라즈마는, 샤워헤드(255)와 페데스탈(265) 또는 챔버의 바닥 사이에 AC 전압을 인가함으로써 점화될 수 있다. 세정 가스는, 플라즈마가 존재하는 동안 기판 프로세싱 영역(233) 내에 도입될 수 있다.
[0045] 전구체, 예컨대 불소-함유 전구체와 같은 유체가, 본원에서 설명되는 샤워헤드의 실시예들에 의해 프로세싱 영역(233) 내로 유동될 수 있다. 플라즈마 영역(215)에서의 프로세스 가스로부터 유도되는 여기된 종은 이온 억제기(223) 및/또는 샤워헤드(225)에서의 구멍들을 통해 이동할 수 있고, 샤워헤드의 개별적인 부분으로부터 프로세싱 영역(233) 내로 유동하는 부가적인 전구체와 반응할 수 있다. 대안적으로, 모든 전구체 종이 플라즈마 영역(215)에서 여기되는 경우, 어떠한 부가적인 전구체들도 샤워헤드의 개별적인 부분을 통해 유동되지 않을 수 있다. 프로세싱 영역(233)에는 플라즈마가 존재하지 않을 수 있거나, 또는 거의 존재하지 않을 수 있다. 개시된 애플리케이션들에서, 기판 상의 종을 제거하거나 또는 구조들을 에칭하기 위해, 전구체들의 여기된 유도체들이 기판 위의 영역에서 그리고, 가끔, 기판 상에서 결합될 수 있다.
[0046] 제 1 플라즈마 영역(215)에서의 유체들을 직접적으로 여기시키는 것, 또는 RPS 유닛들(201a-b)에서 유체들을 여기시키는 것은, 수개의 이익들을 제공할 수 있다. 제 1 플라즈마 영역(215)에서의 플라즈마로 인해, 유체들로부터 유도되는 여기된 종의 농도가 프로세싱 영역(233) 내에서 증가될 수 있다. 이러한 증가는 제 1 플라즈마 영역(215)에서의 플라즈마의 위치로부터 기인할 수 있다. 프로세싱 영역(233)은 원격 플라즈마 시스템(RPS)(201)보다 제 1 플라즈마 영역(215)에 더 근접하게 위치될 수 있어서, 여기된 종이, 다른 가스 분자들, 챔버의 벽들, 및 샤워헤드의 표면들과의 충돌들을 통해, 여기된 상태들을 벗어나게 되는 시간을 더 짧아지게 한다.
[0047] 프로세스 가스로부터 유도되는 여기된 종의 농도의 균일성이 또한, 프로세싱 영역(233) 내에서 증가될 수 있다. 이는 제 1 플라즈마 영역(215)의 형상으로부터 기인할 수 있는데, 제 1 플라즈마 영역의 형상은 프로세싱 영역(233)의 형상과 더 유사할 수 있다. RPS 유닛들(201a-b)에서 생성되는 여기된 종은, 샤워헤드(225)의 중앙 부근의 구멍들을 통과하는 종에 비하여, 샤워헤드(225)의 에지들 부근의 구멍들을 통과하기 위해 더 긴 거리들을 이동할 수 있다. 더 긴 거리는 여기된 종의 감소된 여기를 초래할 수 있고, 예컨대, 기판의 에지 부근에서 더 느린 성장 레이트를 초래할 수 있다. 제 1 플라즈마 영역(215)에서의 유체들을 여기시키는 것은, RPS(201)를 통해 유동되는 유체에 대한 이러한 차이를 완화시킬 수 있다.
[0048] 프로세싱 가스들은 RPS 유닛들(201a-b)에서 여기될 수 있고, 여기된 상태로 샤워헤드(225)를 통해 프로세싱 영역(233)으로 통과될 수 있다. 대안적으로, 플라즈마 가스를 여기시키거나 또는 RPS로부터의 이미 여기된 프로세스 가스를 강화하기 위해 제 1 플라즈마 영역에 전력이 인가될 수 있다. 프로세싱 영역(233)에서 플라즈마가 생성될 수 있지만, 대안적으로, 프로세싱 영역에서 플라즈마가 생성되지 않을 수 있다. 일 예에서, 전구체들 또는 프로세싱 가스의 유일한 여기는, 프로세싱 영역(233)에서 서로 반응하도록, RPS 유닛들(201a-b)에서 프로세싱 가스들을 여기시키는 것으로부터 이루어질 수 있다.
[0049] 유체 전구체들 이외에도, 전달을 돕기 위한 캐리어 가스들을 포함하여, 다양한 목적들을 위해 다양한 시간들에 도입되는 다른 가스들이 존재할 수 있다. 원하지 않는 종을 챔버 벽들, 기판, 증착된 막, 및/또는 증착 동안의 막으로부터 제거하기 위해, 처리 가스가 도입될 수 있다. 처리 가스는 플라즈마에서 여기될 수 있고, 그 후에, 챔버 내부의 잔류물(residual content)을 감소시키거나 또는 제거하는 데에 사용될 수 있다. 다른 개시된 실시예들에서, 처리 가스는 플라즈마 없이 사용될 수 있다. 처리 가스가 수증기를 포함하는 경우, 질량 유량계(MFM), 주입 밸브, 또는 상업적으로 이용 가능한 수증기 생성기들을 사용하여 전달이 달성될 수 있다. 처리 가스는 프로세싱 영역(233)으로, RPS 유닛을 통해 또는 RPS 유닛들을 바이패싱하여 도입될 수 있고, 제 1 플라즈마 영역에서 추가로 여기될 수 있다.
[0050] 도 2b는 페이스플레이트(217)를 통하는 프로세싱 가스 분배에 영향을 미치는 피처들의 상세도를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 페이스플레이트(217), 냉각 플레이트(203), 및 가스 유입구 어셈블리(205)가 교차하여 가스 공급 영역(258)을 정의하고, 프로세스 가스들은 가스 유입구(205)로부터 가스 공급 영역(258) 내로 전달될 수 있다. 가스들은 가스 공급 영역(258)을 충전할 수 있고, 페이스플레이트(217)에서의 구멍들(259)을 통해 제 1 플라즈마 영역(215)으로 유동할 수 있다. 구멍들(259)은, 프로세스 가스들이 프로세싱 영역(233) 내로 유동할 수 있도록, 그러나 페이스플레이트(217)를 횡단한 후의 가스 공급 영역(258) 내로의 역류가 부분적으로 또는 완전하게 방지될 수 있도록, 실질적으로 단방향 방식으로 유동을 지향시키도록 구성될 수 있다.
[0051] 프로세싱 챔버 섹션(200)에서 사용하기 위한, 샤워헤드(225)와 같은 가스 분배 어셈블리들은 듀얼 채널 샤워헤드들(DCSH)로서 지칭될 수 있고, 본원에서 도 2a뿐만 아니라 도 3a 내지 도 3c에서 설명되는 실시예들에서 부가적으로 상세하게 설명된다. 듀얼 채널 샤워헤드는, 프로세싱 영역(233)의 외부에서의 에천트들의 분리를 허용하여 프로세싱 영역 내로 전달되기 전에 챔버 컴포넌트들과 그리고 서로 간의 제한된 상호작용을 제공하는 에칭 프로세스들을 제공할 수 있다.
[0052] 샤워헤드(225)는 상부 플레이트(214) 및 하부 플레이트(216)를 포함할 수 있다. 플레이트들은 플레이트들 사이에 볼륨(218)을 정의하기 위해 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들(219), 및 하부 플레이트(216)를 통하는 제 2 유체 채널들(221)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 제 2 유체 채널들(221)만을 통해, 하부 플레이트(216)를 통하는, 볼륨(218)으로부터의 유체 엑세스를 제공하도록 구성될 수 있고, 제 1 유체 채널들(219)은 플레이트들 사이의 볼륨(218) 및 제 2 유체 채널들(221)로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 볼륨(218)은 가스 분배 어셈블리(225)의 측부(side)를 통해 유체적으로 액세스가능할 수 있다. 도 2의 예시적인 시스템은 듀얼-채널 샤워헤드를 포함하지만, 프로세싱 영역(233) 전에 제 1 및 제 2 전구체들이 유체적으로 격리된 상태로 유지하는 대안적인 분배 어셈블리들이 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 예컨대, 천공된 플레이트 및 플레이트 아래의 튜브들이 활용될 수 있지만, 다른 구성들은 감소된 효율로 동작할 수 있거나, 또는 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드만큼 균일한 프로세싱을 제공하지 않을 수 있다.
[0053] 도시된 실시예에서, 샤워헤드(225)는 제 1 유체 채널들(219)을 통해, 프로세스 가스들을 분배할 수 있고, 프로세스 가스들은 챔버 플라즈마 영역(215)에서의 또는 RPS 유닛들(201a-b)로부터의 플라즈마에 의한 여기에 따른 플라즈마 유출물들(effluents)을 함유한다. 실시예들에서, RPS 유닛들(201) 및/또는 챔버 플라즈마 영역(215) 내로 도입되는 프로세스 가스는 불소, 예컨대 CF4, NF3 또는 XeF2, 산소, 예컨대 N2O, 또는 수소-함유 전구체들, 예컨대 H2 또는 NH3를 함유할 수 있다. 하나 또는 양자 모두의 프로세스 가스들은 또한, 헬륨, 아르곤, 질소(N2) 등과 같은 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 플라즈마 유출물들은, 프로세스 가스의 이온화된 또는 중성 유도체들을 포함할 수 있고, 또한, 본원에서는, 도입된 프로세스 가스의 원자 성분을 나타내는, 라디칼-불소 전구체로서 지칭될 수 있다.
[0054] 부가적인 듀얼 채널 샤워헤드 뿐만 아니라, 이러한 프로세싱 시스템 및 챔버는, 2011년 10월 3일자로 출원된 특허 출원 일련 번호 제 13/251,714 호에서 더 완전하게 설명되고, 상기 특허 출원은 이로써, 본원에서의 청구된 피처들 및 설명과 일치하는 범위 내에서 모든 목적들을 위해 인용에 의해 포함된다.
[0055] 프로세싱 챔버 섹션(200)에서 사용하기 위한 가스 분배 어셈블리들(225)은 듀얼 채널 샤워헤드들(DCSH)로서 지칭되고, 본원의 도 3a 내지 도 3c에서 설명되는 실시예들에서 상세하게 설명된다. 듀얼 채널 샤워헤드는 유전체 재료의 유동성 증착, 및 동작 동안의 프로세싱 유체들과 전구체의 분리를 허용할 수 있다. 샤워헤드는 대안적으로, 반응 구역의 외부에서의 에천트들의 분리를 허용하여 프로세싱 영역 내로 전달되기 전에 챔버 컴포넌트들과 그리고 서로 간의 제한된 상호작용을 제공하는 에칭 프로세스들을 위해 활용될 수 있다.
[0056] 도 3a 내지 도 3c에서의 샤워헤드들을 일반적으로 참조하면, 제 1 매니폴드(320), 또는 상부 플레이트, 및 제 2 매니폴드(325), 또는 하부 플레이트에 의해 샤워헤드(300)에 정의된 내부 샤워헤드 볼륨 내로 우선 도입됨으로써, 전구체들이 프로세싱 영역 내로 도입될 수 있다. 매니폴드들은 복수의 구멍들을 정의하는 천공된 플레이트들일 수 있다. 전형적으로 제 3 전구체들로서 지칭되는, 내부 샤워헤드 볼륨에서의 전구체들은 하부 플레이트에 형성된 구멍들(375)을 통해 프로세싱 영역(233) 내로 유동할 수 있다. 이러한 유동 경로는 챔버에서의 프로세스 가스들의 나머지로부터 격리될 수 있고, 기판(255)과 하부 플레이트(325)의 바닥 사이에 정의된 프로세싱 영역(233) 내로의 진입까지, 전구체들이 반응되지 않거나 또는 실질적으로 반응되지 않은 상태가 되는 것을 제공할 수 있다. 프로세싱 영역(233)에 있게 되면, 2개의 전구체들은 서로 간에 그리고 기판과 반응할 수 있다. 제 3 전구체는, 샤워헤드(300)에 정의된 내부 샤워헤드 볼륨 내로, 본원의 샤워헤드 실시예들에 도시된 바와 같은 채널(322)과 같은, 샤워헤드에 형성된 측부 채널을 통해 도입될 수 있다. 제 1 및 제 2 전구체 가스들은, 제 1 플라즈마 영역에서 생성된 플라즈마로부터의 또는 RPS 유닛들로부터의 라디칼들을 포함하여, 플라즈마 상태에 있을 수 있다. 부가적으로, 프로세싱 영역에서 플라즈마가 생성될 수 있다.
[0057] 도 3a는 가스 분배 어셈블리(300)의 상부 투시도를 예시한다. 사용 시, 가스 분배 시스템을 통해 형성된 가스 구멍들의 축이 기판 지지부(도 2의 기판 지지부(265) 참조)의 평면에 대해 수직할 수 있거나 또는 실질적으로 수직할 수 있도록, 가스 분배 시스템(300)은 실질적으로 수평한 배향을 가질 수 있다. 도 3b는 가스 분배 어셈블리(300)의 바닥 투시도를 예시한다. 도 3c는 가스 분배 어셈블리(300)의 바닥 평면도이다.
[0058] 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 가스 분배 어셈블리(300)는 일반적으로, 환형 바디(340), 상부 플레이트(320), 및 하부 플레이트(325)를 포함한다. 환형 바디(340)는 내측 직경에 위치된 내측 환형 벽, 외측 직경에 위치된 외측 환형 벽, 상부 표면(315), 및 하부 표면(310)을 갖는 링일 수 있다. 상부 표면(315)과 하부 표면(310)은 환형 바디(340)의 두께를 정의한다. 도관(350)이 환형 바디(340)에 형성될 수 있고, 환형 바디(340)의 원주(circumference) 주위에서 연장되는 채널 내에서 냉각 유체가 유동될 수 있다. 대안적으로, 샤워헤드 어셈블리를 가열하는 데에 사용되는 가열 엘리먼트(351)가 채널을 통해 연장될 수 있다. 환형 바디(340)는 채널(322)을 부가적으로 정의할 수 있고, 채널을 통해 부가적인 전구체가 프로세싱 챔버에 전달될 수 있다.
[0059] 상부 플레이트(320)는 디스크-형상 바디일 수 있고, 환형 바디(340)와 제 1 상부 리세스에서 커플링될 수 있다. 상부 플레이트는 상부 리세스의 직경과 맞도록(mate) 선택된 직경을 가질 수 있고, 상부 플레이트는 상부 플레이트를 통해 형성된 복수의 제 1 구멍들(360)을 포함할 수 있다. 제 1 구멍들(360)은 상부 플레이트(320)의 바닥 표면 너머로 연장될 수 있고 이에 의해 다수의 융기된(raised) 원통형 바디들(미도시)을 형성할 수 있다. 각각의 융기된 원통형 바디 사이에 갭이 존재할 수 있다. 도 3a에서 보이는 바와 같이, 제 1 구멍들(360)은 다각형 패턴으로 상부 플레이트(320) 상에 배열될 수 있고, 이에 의해, 최외측 제 1 구멍들(360)의 중심들을 통해 그려진 가상 라인은 다각형의 도형을 정의하거나 또는 실질적으로 정의하는데, 이는 예컨대, 6면체 다각형일 수 있다.
[0060] 특히 도 3c에서 보이는 바와 같이, 하부 플레이트(325)는 하부 플레이트를 통해 형성된 다수의 제 2 구멍들(365) 및 제 3 구멍들(375)을 갖는 디스크-형상 바디를 가질 수 있다. 하부 플레이트(325)는 다수의 두께들을 가질 수 있는데, 정의된 부분들의 두께는 상부 플레이트(320)의 중앙 두께를 초과하고, 개시된 실시예들에서 상부 플레이트(320)의 두께의 적어도 약 2배이다. 하부 플레이트(325)는 또한, 제 1 하부 리세스에서 환형 바디(340)의 내측 환형 벽의 직경과 맞는 직경을 가질 수 있다. 제 2 구멍들(365)은, 상부 플레이트(320)까지 연장되는 원통형 바디들로서 하부 플레이트(325)에 의해 정의될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 개구들 사이에 채널들이 형성될 수 있고, 이러한 채널들은 서로 유체적으로 격리되며, 제 1 유체 채널들로서 지칭될 수 있다. 부가적으로, 상부 및 하부 플레이트들 사이에 형성된 볼륨은 제 1 및 제 2 구멍들 사이에 형성된 채널들로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 이에 따라, 제 1 구멍들(360)을 통해 유동하는 유체는 제 2 구멍들(365)을 통해 유동할 것이고, 플레이트들 사이의 내부 볼륨 내의 유체는 제 3 구멍들(375)을 통해 유동할 것이며, 유체들은, 이들이 제 2 또는 제 3 구멍들을 통해 하부 플레이트(325)를 빠져나갈 때까지 서로 유체적으로 격리될 것이다. 제 3 구멍들(375)은 제 2 유체 채널들로서 지칭될 수 있고, 이는 내부 볼륨으로부터 바닥 플레이트(325)를 통해 연장된다. 이러한 분리는, 라디칼 전구체가, 프로세싱 영역에 도달하기 전에 제 2 전구체와 접촉하는 것을 방지하는 것을 포함하여, 다수의 이익들을 제공할 수 있다. 가스들의 상호작용을 방지함으로써, 반응이 요구되는 프로세싱 영역 전에, 챔버 내의 반응들이 최소화될 수 있다.
[0061] 제 2 구멍들(365)은, 위에서 설명된 바와 같은 제 1 구멍들(360)의 패턴과 정렬되는 패턴으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 플레이트(320) 및 바닥 플레이트(325)가 포개어져서(one on top of the other) 위치되는 경우, 제 1 구멍들(360) 및 제 2 구멍들(365)의 축들이 정렬된다. 개시된 실시예들에서, 상부 및 하부 플레이트들은 서로 커플링될 수 있거나 또는 직접적으로 함께 본딩될 수 있다. 어떠한 시나리오 하에서도, 플레이트들의 커플링은, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 채널을 형성하기 위해 제 1 및 제 2 구멍들이 정렬되도록 발생할 수 있다. 복수의 제 1 구멍들(360) 및 복수의 제 2 구멍들(365)은, 서로에 대해 평행한 또는 실질적으로 평행한 이들 각각의 축들을 가질 수 있으며, 예컨대, 구멍들(360, 365)은 동심적일 수 있다. 대안적으로, 복수의 제 1 구멍들(360) 및 복수의 제 2 구멍들(365)은 서로로부터 약 1°내지 약 30°의 각도로 배치된 각각의 축을 가질 수 있다. 바닥 플레이트(325)의 중심에는, 제 2 구멍(365)이 존재할 수 있거나, 또는 존재하지 않을 수 있다.
[0062] 도 3c는 개시된 실시예들에 따른, 프로세싱 챔버와 함께 사용하기 위한 샤워헤드(325)의 저면도이다. 샤워헤드(325)는 도 2a에 도시된 샤워헤드와 대응한다. 제 1 유체 채널들(219)의 뷰(view)를 도시하는 스루-홀들(365)은, 샤워헤드(325)를 통하는 전구체들의 유동을 제어하고 그에 영향을 미치기 위해 복수의 형상들 및 구성들을 가질 수 있다. 제 2 유체 채널들(221)의 뷰를 도시하는 작은 홀들(375)은, 샤워헤드의 표면에 걸쳐, 심지어 스루-홀들(365) 사이에서도 실질적으로 균등하게 분포될 수 있으며, 이는, 전구체들이 샤워헤드를 빠져나갈 때 전구체들의, 다른 구성들보다 더 균등한 혼합을 제공하는 것을 도울 수 있다.
[0063] 개시된 실시예들에 따른 페이스플레이트 또는 샤워헤드에 대한 대안적인 배열이 도 4에 도시된다. 도시된 바와 같이, 샤워헤드(400)는 천공된 플레이트 또는 매니폴드를 포함할 수 있다. 샤워헤드의 어셈블리는 도 3에 도시된 바와 같은 샤워헤드와 유사할 수 있거나, 또는 특별히 전구체 가스들의 분배 패턴들을 위해 구성된 설계를 포함할 수 있다. 샤워헤드(400)는, 도 2, 도 5, 도 6, 도 7, 및/또는 도 9에 도시된 바와 같은 하나 또는 그 초과의 배열들과 같이, 예시적인 프로세싱 챔버 내에서 다양한 배열들로 위치되는 환형 프레임(410)을 포함할 수 있다. 프레임 상에 또는 프레임 내에 플레이트(420)가 커플링될 수 있고, 플레이트(420)는 개시된 실시예들에서, 이전에 설명된 바와 같은 플레이트(320)와 유사할 수 있다. 플레이트는 디스크 형상을 가질 수 있으며, 프레임(410) 상에 또는 프레임(410) 내에 시팅될(seated) 수 있다. 플레이트는 다양한 두께들로 이루어질 수 있으며, 플레이트 내에 정의된 복수의 구멍들(465)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 예시적인 배열은, 도 3의 배열을 참조하여 이전에 설명된 바와 같은 패턴을 포함할 수 있으며, 도시된 바와 같은 6변형(hexagon)과 같은 기하형상 패턴으로 구멍들의 일련의 링들을 포함할 수 있다. 이해될 바와 같이, 예시된 패턴은 예시적이며, 다양한 패턴들, 홀 배열들, 및 홀 스페이싱(spacing)이 설계에 포함된다는 것이 이해되어야 한다.
[0064] 도 5로 넘어가면, 개시된 기술에 따른 프로세싱 시스템(500)의 간략화된 개략도가 도시된다. 시스템(500)의 챔버는 이전에 논의된 바와 같은 컴포넌트들 중 임의의 것을 포함할 수 있으며, 챔버의 프로세싱 영역(533)에 반도체 기판(555)을 하우징하도록 구성될 수 있다. 기판(555)은 도시된 바와 같은 페데스탈(565) 상에 위치될 수 있다. 프로세싱 챔버(500)는 2개의 원격 플라즈마 유닛들 또는 시스템들(RPS)(501a-b)을 포함할 수 있다. 개시된 실시예들에서, 시스템(500)의 챔버는, 활용되는 전구체들의 수에 기초하여, 예시된 2개를 초과하는, 임의의 수의 부가적인 플라즈마 유닛들을 포함할 수 있다. 제 1 RPS 유닛(501a)은 시스템(500)의 챔버의 제 1 액세스(505)와 유체적으로 커플링될 수 있으며, 제 1 액세스(505)를 통해 시스템(500)의 챔버 내로 제 1 전구체를 전달하도록 구성될 수 있다. 제 2 RPS 유닛(501b)은 시스템(500)의 챔버의 제 2 액세스(510)와 유체적으로 커플링될 수 있으며, 제 2 액세스(510)를 통해 챔버 내로 제 2 전구체를 전달하도록 구성될 수 있다. 예시적인 구성은 챔버의 상단 부분과 커플링되는, 제 1 액세스(505) 및 제 2 액세스(510)를 포함할 수 있다. 예시적인 구성은, 제 1 액세스(505) 및 제 2 액세스(510)가 서로 분리되도록, 액세스들과 RPS 유닛들을 추가로 커플링시킬 수 있다.
[0065] 제 1 및 제 2 플라즈마 유닛들(501a-b)은 동일한 또는 상이한 플라즈마 유닛들일 수 있다. 예컨대, 시스템들 중 어느 하나 또는 양자 모두는, RF 플라즈마 시스템들, CCP 플라즈마 챔버들, ICP 플라즈마 챔버들, 토로이달(toroidal) 플라즈마 시스템들을 포함하는 자기 발생 플라즈마 시스템들, 마이크로파 플라즈마 시스템들 등, 또는 플라즈마를 형성할 수 있거나 또는 그렇지 않으면 내부에서 분자들을 여기 및/또는 해리시킬 수 있는 임의의 다른 시스템 타입일 수 있다. 제 1 액세스(505) 및 제 2 액세스(510)는 프로세싱 챔버의 혼합 영역(511)에 대한 액세스를 제공하기 위해 챔버의 부분과 커플링될 수 있다. 혼합 영역(511)은 챔버의 프로세싱 영역(533)으로부터 분리될 수 있고, 그와 유체적으로 커플링될 수 있다. 혼합 영역(511)은, 챔버의 프로세싱 영역(533)으로부터 외부에서 제 1 및 제 2 전구체들이 서로 상호작용하게 허용하도록 추가로 구성될 수 있다. 예컨대, 제 1 RPS 유닛(501a)을 통해 전달되는 제 1 전구체 및 제 2 RPS 유닛(501b)을 통해 전달되는 제 2 전구체는, 각각의 액세스 위치들을 통해 혼합 영역(511)에 진입할 수 있고, 영역 내에서 혼합될 수 있어서, 가스 혼합물의 프로파일에 걸친, 종의 더 균일한 확산(dispersion)을 제공할 수 있다. 혼합 영역(511)은 시스템(500)의 챔버의 상단 및 하기의 샤워헤드(509)와 같은 분배 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 정의될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 샤워헤드(509)는 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사할 수 있다. 샤워헤드(509)는, 챔버를 통해 진행되기 전에, 혼합 영역(511)에서의 전구체들의 체류 시간 및/또는 분포에 영향을 미치도록 위치 및/또는 형성될 수 있는 복수의 채널들 또는 구멍들(507)을 포함할 수 있다. 예컨대, 샤워헤드(509)에 걸친 구멍들의 수, 구멍들의 크기, 또는 구멍들의 구성을 조정함으로써 재결합(recombination)이 제어될 수 있거나 또는 영향을 받을 수 있다. 유전체 재료의 링과 같은 스페이서(504)가, 혼합 영역(511)을 추가로 정의하기 위해, 챔버의 상단과 샤워헤드(509) 사이에 위치될 수 있다. 예시된 바와 같이, 샤워헤드(509)는 챔버의 프로세싱 영역(533)과 혼합 영역(511) 사이에 위치될 수 있으며, 샤워헤드(509)는 챔버(500)를 통해 제 1 및 제 2 전구체들을 분배하도록 구성될 수 있다.
[0066] 시스템(500)의 챔버는, 개시된 실시예들에 선택적으로 포함될 수 있는 일련의 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 챔버를 통해 지향되는 전구체들의 분배에 추가로 영향을 미치기 위해, 부가적인 페이스플레이트 또는 샤워헤드(513)가 샤워헤드(509) 아래에 위치될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 혼합 영역(511)에서 적어도 부분적으로 혼합되는 전구체들은, 시스템의 동작 압력, 챔버 컴포넌트들의 배열, 및 전구체들의 유동 프로파일 중 하나 또는 그 초과에 의해 챔버를 통해 지향될 수 있다. 샤워헤드(509) 및 페이스플레이트(513)는 스페이서(506)에 의해 분리될 수 있으며, 스페이서는, 유전체 재료, 금속, 또는 2개의 샤워헤드들을 분리시키는 다른 조성과 같은 재료의 링을 포함할 수 있다. 페이스플레이트(513)는 혼합된 전구체들을 통해 균일한 프로파일을 추가로 제공하기 위해 전구체들의 부가적인 혼합 및 분배를 제공할 수 있다. 페이스플레이트(513)는 샤워헤드(509)와 유사한 형상 또는 치수(dimensioning)로 이루어질 수 있고, 다시, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 특성들을 가질 수 있다. 개시된 실시예들에서, 페이스플레이트(513)는 샤워헤드(509)보다 더 두꺼운 또는 더 얇은 두께로 이루어질 수 있다. 부가적으로, 페이스플레이트(513)에서의 채널들 또는 구멍들(508)은 샤워헤드(509)에 정의된 구멍들(507)과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 구멍들(508)의 일부 또는 전부는, 프로세싱 영역(533)을 향하여 외측으로 연장되는 테이퍼링된 부분을 갖는 것으로 예시된 바와 같이 상이하게 형성될 수 있다.
[0067] 페이스플레이트(513) 아래에는 부가적인 플레이트 또는 디바이스(523)가 배치될 수 있다. 플레이트(523)는 샤워헤드(509)와 유사한 설계를 포함할 수 있으며, 예컨대, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 배열을 가질 수 있다. 스페이서(510)는 페이스플레이트(513)와 플레이트(523) 사이에 위치될 수 있으며, 유전체 재료와 같이, 이전에 논의된 바와 같은 유사한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 구멍들(524)은 플레이트(523)에 정의될 수 있으며, 플레이트(523)를 통하는 이온 종의 유동에 영향을 미치도록 구성될 수 있고 분포될 수 있다. 예컨대, 구멍들(524)은 프로세싱 영역(533)을 향하여 지향되는 이온 종의 유동을 적어도 부분적으로 억제하도록 구성될 수 있다. 구멍들(524)은 이전에 논의된 바와 같은 채널들을 포함하는 다양한 형상들을 가질 수 있으며, 개시된 실시예들에서, 프로세싱 영역(533)으로부터 외측으로 연장되는 테이퍼링된 부분을 포함할 수 있다.
[0068] 시스템(500)의 챔버는 선택적으로, 챔버 내에 가스 분배 어셈블리(525)를 더 포함할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드들과 양상들이 유사할 수 있는 가스 분배 어셈블리(525)는, 챔버 내에서 프로세싱 영역(533)의 상단 부분에 또는 프로세싱 영역(533) 위에 위치될 수 있다. 가스 분배 어셈블리(525)는 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 챔버의 프로세싱 영역(533) 내로 전달하도록 구성될 수 있다. 도 5의 예시적인 시스템이 듀얼-채널 샤워헤드를 포함하지만, 프로세싱 영역(533) 전에, 제 1 및 제 2 전구체들로부터의 라디칼 종으로부터 유체적으로 격리된 상태로 제 3 전구체를 유지하는 대안적인 분배 어셈블리들이 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 예컨대, 천공된 플레이트 및 플레이트 아래의 튜브들이 활용될 수 있지만, 다른 구성들은 감소된 효율로 동작할 수 있거나, 또는 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드만큼 균일한 프로세싱을 제공하지 않을 수 있다. 개시된 설계들 중 하나를 활용함으로써, 프로세싱 영역(533)에 진입하기 전에 플라즈마에 의해 이전에 여기되지 않은 제 3 전구체가 프로세싱 영역(533) 내로 도입될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 플레이트(523)와 샤워헤드(525) 사이에, 환형 스페이서와 같은 부가적인 스페이서가 위치될 수 있어서, 플레이트들을 서로 격리시킬 수 있다. 제 3 전구체가 요구되지 않는 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(525)는 이전에 설명된 컴포넌트들 중 임의의 것과 유사한 설계를 가질 수 있으며, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 특성들을 포함할 수 있다.
[0069] 가스 분배 어셈블리(525)는, 이전에 논의된 바와 같은 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함할 수 있다. 플레이트들은 플레이트들 사이에 볼륨(527)을 정의하기 위해 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 예컨대, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들(540), 및 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들(545)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 하부 플레이트를 통하는, 볼륨(527)으로부터의 유체 액세스를 제공하도록 구성될 수 있고, 제 1 유체 채널들(540)은 제 2 유체 채널들(545) 및 플레이트들 사이의 볼륨(527)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 볼륨(527)은 이전에 논의된 바와 같은 채널(322)과 같이, 가스 분배 어셈블리(525)의 측부를 통해 유체적으로 액세스가능할 수 있다. 채널은 챔버(500)의 제 1 액세스(505) 및 제 2 액세스(510)로부터 분리된, 챔버에서의 제 3 액세스와 커플링될 수 있다.
[0070] RPS 유닛들(501a-b)의 플라즈마 공동들 및 챔버 액세스들(505, 510)로 이어지는 임의의 기계적 커플링들은, RPS 유닛들(501a-b)을 통해 유동되도록 선택되는 제 1 및 제 2 전구체들에 기초한 재료들로 제조될 수 있다. 예컨대, 특정한 에칭 동작들에서, 불소 함유 전구체, 예컨대, NF3는 제 1 및 제 2 RPS 유닛들 중 어느 하나, 예컨대 RPS 유닛(501a)을 통해 유동될 수 있다. 플라즈마가 RPS 유닛(501a)에서 형성되는 경우, 분자들은 라디칼 이온들로 해리될 수 있다. RPS 유닛(501a)이 불변(unaltered) 알루미늄으로 제조되는 경우, 불소 라디칼들은 공동 벽들과 반응하여, 플루오르화 알루미늄과 같은 부산물들을 형성할 수 있다. 따라서, RPS 유닛(501a)은, 예컨대, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 또는 제 1 전구체가 상호작용하지 않는 다른 재료일 수 있는 제 1 재료로 형성될 수 있다. RPS 유닛(501a)의 재료는 제 1 전구체의 조성에 기초하여 선택될 수 있으며, 전구체가 챔버 컴포넌트들과 상호작용하지 않도록 특별히 선택될 수 있다.
[0071] 유사하게, 제 2 RPS 유닛(501b)은 제 2 전구체에 기초하여 선택되는 제 2 재료로 제조될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 제 1 및 제 2 재료는 상이한 재료들일 수 있다. 예컨대, N2O 또는 O2와 같은 산소 함유 전구체 또는 수소 함유 전구체가 제 2 RPS 유닛(501b)을 통해 유동되고 플라즈마가 형성되는 경우, O*, NO*, H* 등을 포함할 수 있는 해리된 라디칼들은 RPS 유닛(501b)의 플라즈마 공동과 상호작용할 수 있다. 챔버가 알루미늄 산화물로 유사하게 제조되는 경우, 예컨대 예시적인 실시예에서, 수소 라디칼들은 산화물과 상호작용할 수 있으며, 보호 코팅을 제거할 수 있다. 따라서, RPS 유닛(501b)은 알루미늄과 같은 제 1 재료와 상이한 제 2 재료, 또는 제 2 전구체가 상호작용하지 않는 다른 재료로 제조될 수 있다. 이는, 커플링들 또는 챔버의 다른 다양한 컴포넌트들에도 또한 확장될 수 있다. 그러한 코팅들 또는 재료들의 선택들은 시간에 걸친 장비 열화(equipment degradation)를 개선할 수 있다. 따라서, 예컨대, 커플링들, 스페이서들, 가스 분배 어셈블리 플레이트들 등은 하나 또는 그 초과의 재료들로 제조되는 다수의 플레이트들을 각각 포함할 수 있다. 더욱이, 챔버는 이전에 설명된 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과를 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 가스 분배 어셈블리(525)는, 플라즈마 종으로부터 격리된 상태로 유지되는 제 3 전구체를 요구하지 않을 수 있는 구성들에서 제거될 수 있다. 유사하게, 샤워헤드(509)는, 페이스플레이트(513)가 전구체들의 적절한 분배 프로파일들을 제공할 수 있는 개시된 실시예들에서 제거될 수 있다.
[0072] 동작시, RPS 유닛들(501a-b) 중 하나 또는 양자 모두는, 제 1 및/또는 제 2 전구체를 적어도 부분적으로 이온화하도록 유닛 내에서 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다. 불소 함유 전구체 및 산소 함유 전구체가 활용되는 일 예에서, 산소 함유 전구체는 제 1 RPS 유닛(501a)을 통해 유동될 수 있으며, 불소 함유 전구체는 제 2 RPS 유닛(501b)을 통해 유동될 수 있다. 그러한 구성은 라디칼 종을 위한 이동 거리들에 기초하여 구성될 수 있다. 시스템(500)의 프로세싱 챔버로부터 동등한 거리들로 도시되어 있지만, RPS 유닛들(501)의 구성 및 크기에 기초하여, 이들 중 하나 또는 양자 모두는, 생성된 라디칼 종이 챔버로의 더 긴 유동 경로를 가질 수 있도록, 챔버로부터 추가로 옮겨질 수 있다. 예컨대, 수소 함유 전구체가 사용되는 실시예에서, 수소 라디칼들이, 더 짧은 반감기로 인해 불소 라디칼들보다 더 빠르게 재결합될 수 있기 때문에, 수소 함유 전구체는 챔버를 통해 더 짧은 유동 경로로 유동될 수 있다. 그러나, 임의의 또는 어느 하나의 RPS 유닛을 통해 임의의 또는 어느 하나의 전구체들이 유동할 수 있는 다양한 구성들이 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 부가적인 RPS 유닛들은, 수행될 동작들을 위해 부가적인 전구체들이 활용될 경우에 활용될 수 있다.
[0073] RPS 유닛들(501a-b)은 다양한 실시예들에서, 약 10 W 또는 그 미만 내지 약 10 또는 15 kW 또는 그 초과까지의 전력 레벨들에서 동작될 수 있다. 본 발명자들은 유리하게, 사용되는 특정한 전구체에 대해 각각의 RPS 유닛의 전력 및 플라즈마 프로파일이 튜닝될 수 있다는 것이, 개시된 기술의 부가적인 이익인 것을 결정하였다. 이러한 방식으로, 각각의 플라즈마는 각각의 RPS 유닛 내에 개별적인 플라즈마 전위들을 가질 수 있다. 예컨대, 불소 함유 전구체 및 산소 또는 수소 함유 전구체를 갖는 예를 계속하면, 몇몇 종래의 시스템들은, 해리를 요구하는 전구체들 양자 모두가 동일한 RPS 유닛을 통해 유동되는 것을 요구한다. 위에서 논의된 바와 같은 RPS 유닛 및 플라즈마 공동의 잠재적인 열화에 부가하여, 전구체들 양자 모두에 유익한 플라즈마 프로파일이 이용가능하지 않을 수 있다. 이 예를 계속하면, NF3를 포함하는 불소 함유 전구체들은 RPS 유닛에서 비교적 낮은 레벨의 전력에서 프로세싱될 수 있다. RPS를 100 W, 200 W, 400 W 또는 그 미만, 최대 1000 W 또는 그 초과의 전력 레벨에서 동작시킴으로써, 전구체는 입자들을 완전히 이온화하지 않는 더 작은 정도(lesser degree)로 해리될 수 있으며, NF 및 NF2 종을 또한 포함하는 독립적인 라디칼들을 포함한다. 부가적으로, 산소 또는 수소 함유 전구체를 프로세싱하는 RPS 유닛은, 완전한 해리가 요구될 수 있을 때, 훨씬 더 높은 전력 레벨에서 동작될 수 있다. 따라서, RPS 유닛은, 최대 약 1000 W 또는 그 초과 내지 최대 약 10 kW 또는 그 초과, 또는 그 초과에서 동작될 수 있다. 예시적인 프로세싱 시스템에서 인가되는 RF 주파수는, 상이한 실시예들에서, 약 500 kHz 미만의 낮은 RF 주파수들, 약 10 MHz 내지 약 15 MHz의 높은 RF 주파수들, 또는 약 1 GHz 또는 그 초과의 마이크로파 주파수들일 수 있다. 그에 따라, 제 1 RPS 유닛(501a)은, 제 1 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 1 전력 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 제 2 RPS 유닛은, 제 2 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 2 전력 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있다. 2개의 RPS 유닛들(501a-b)은 서로 상이한 전력 레벨들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 그러한 구성은 다른 변화들 중에서도, 개별적인 또는 디커플링된 전력 소스들을 요구할 수 있다.
[0074] 본 구성의 추가적인 이점은 각각의 전구체들의 유량들에 기초할 수 있다. 초기에, 이전에 논의된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전구체들 중 어느 하나 또는 양자 모두는 하나 또는 그 초과의 캐리어 가스들과 함께 유동될 수 있다. 그러나, 예시적인 동작들에서 활용되는 각각의 전구체의 양은 유사하지 않을 수 있으며, 이는 단일 RPS 유닛을 포함하는 종래의 시스템들에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 제 1 및 제 2 전구체들이 단일 RPS 유닛을 통해 유동되는 경우, 하나의 전구체의 유동을 증가시키는 것은, 적절한 양의 라디칼 종이 각각의 종으로부터 생성되는 것을 보장하기 위해, 제 2 전구체의 유동에서의 증가를 요구할 수 있다. 이는 다른 전구체의 양에서의 증가로부터의 각각의 전구체들 중 어느 하나의 희석으로 인해 발생할 수 있다. 그러나, 본 기술에서, 그러한 문제는 개별적으로 이온화된 전구체들에 기초하여 극복될 수 있다. 따라서, 전구체 유동들의 개별적인 조절을 허용하면서, 여전히, 다른 전구체 소스들의 적절한 라디칼 종을 제공함으로써, 추가적인 프로세스 튜닝이 제공될 수 있다.
[0075] RPS 유닛들 중 하나를 동작시키지만 다른 하나는 동작시키지 않음으로써 부가적인 유연성이 제공될 수 있다. 예컨대, 불소 함유 전구체가, 전구체에 기초하여 낮춰질 수 있는 전력 레벨에서 동작하도록 구성된 제 1 RPS 유닛(501a)을 통해 유동될 수 있다. 산소 또는 수소 함유 전구체가, 제 2 RPS 유닛(501b)을 통해 유동될 수 있으며, 제 2 RPS 유닛(501b)에서, 분자 전구체가 혼합 영역(511)으로 유동하도록 플라즈마가 형성되지 않는다. 제 1 및 제 2 전구체들이 혼합 영역(511)에 개별적으로 진입하는 경우에, 이들은 상호작용할 수 있고, RPS 유닛(501a)에서 적어도 부분적으로 라디칼화된(radicalized) 제 1 전구체는 제 2 전구체의 부분을 이온화시킬 수 있으며, 이 경우, 시스템의 전력 효율이 개선될 수 있다. 이러한 예들을 기초로, 많은 양상들이 다양한 동작 특성들에 기초하여 기술의 개시된 실시예들에서 반전 또는 변화될 수 있다는 것이 이해된다.
[0076] 부가적으로, 이전에 논의된 컴포넌트들 중 2개 또는 그 초과 사이에 정의된 챔버의 영역에, 이전에 설명된 바와 같은 플라즈마가 형성될 수 있다. CCP 소스와 같은 부가적인 플라즈마 소스를 제공함으로써, RPS 유닛들에서 생성되는 플라즈마 입자들이 지속될 수 있거나 또는 강화될 수 있으며, 재결합의 레이트가 추가로 튜닝될 수 있다. 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 제 1 플라즈마 영역(515)과 같은 플라즈마 영역이 페이스플레이트(508)와 플레이트(523) 사이에 형성될 수 있다. 스페이서(510)는 플라즈마 필드(plasma field)가 형성되게 허용하기 위해 서로 전기적으로 격리된 상태로 2개의 디바이스들을 유지할 수 있다. 페이스플레이트(508)는 전기적으로 대전될 수 있는 한편, 플레이트(523)는 플레이트들 사이에 정의된 영역 내에 플라즈마 필드를 생성하도록 접지 또는 DC 바이어싱될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 플라즈마가 사이에 형성될 수 있는 컴포넌트들의 열화를 최소화하기 위해 코팅 또는 시즈닝될(seasoned) 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 세라믹들, 금속 산화물들 등을 포함하는, 열화되거나 또는 영향을 받을 가능성이 더 적을 수 있는 조성들을 포함할 수 있다.
[0077] 종래의 CCP 플라즈마를 동작시키는 것은, 챔버 컴포넌트들을 열화시킬 수 있고, 이는, 기판 상에 부주의하게(inadvertently) 분배될 수 있는 입자들을 제거할 수 있다. 그러한 입자들은, 반도체 기판들에 걸쳐 단락(short-circuiting)을 제공할 수 있는 금속 입자들로 인해, 이러한 기판들로부터 형성된 디바이스들의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 개시된 기술의 CCP 플라즈마는 감소된 또는 실질적으로 감소된 전력에서 동작될 수 있는데, 이는 CCP 플라즈마가 플라즈마를 유지하기 위해서만 활용될 수 있고 플라즈마 영역 내의 종을 이온화하는데 활용되지 않을 수 있기 때문이다. 예컨대, CCP 플라즈마는, 약 1 kW, 500 W, 250 W, 100 W, 50 W, 20 W 등 또는 그 미만, 또는 그 미만의 전력 레벨에서 동작될 수 있다. 더욱이, CCP 플라즈마는 공간 내에 균일한 플라즈마 분포를 제공할 수 있는 평탄한 플라즈마 프로파일을 생성할 수 있다. 그에 따라, 더 균일한 플라즈마가 챔버의 프로세싱 영역에 대해 하류로 전달될 수 있다.
[0078] 도 6은 개시된 기술에 따른 프로세싱 시스템(600)의 간략화된 단면도를 도시한다. 시스템(600)의 프로세싱 챔버는, 도 5의 프로세싱 챔버에 대하여 이전에 설명된 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세싱 챔버는 챔버의 프로세싱 영역(633)에 반도체 기판(655)을 하우징하도록 구성될 수 있다. 기판(655)은 도시된 바와 같은 페데스탈(665) 상에 위치될 수 있다. 시스템(600)은 2개 또는 그 초과의 원격 플라즈마 유닛들 또는 시스템들(RPS)(601a-b)을 포함할 수 있다. 시스템(600)은 이전에 논의된 바와 같은, 제 1 RPS 유닛(601a) 및 제 2 RPS 유닛(601b)을 포함할 수 있으며, 이들 유닛들은 프로세싱 챔버에 라디칼화된 전구체들을 제공하도록 구성될 수 있다. 도면에 예시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 RPS 유닛들은 챔버에 대한 단일 액세스와 커플링하는 방식으로 챔버에 유체적으로 커플링될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들에서, 제 1 및 제 2 액세스들은, 프로세싱 챔버의 상단 표면을 따라 위치될 수 있는 단일 위치(605)에서 커플링된다. 제 1 RPS 유닛(601a) 및 제 2 RPS 유닛(601b)의 단일 액세스(605)와의 커플링은, 챔버의 혼합 영역(611)에 액세싱하기 전에 제 1 및 제 2 전구체가 상호작용하게 허용하도록 구성될 수 있다.
[0079] RPS 유닛들(601)을 챔버에 커플링시키는 컴포넌트들은 수개의 배열들에서의 파이핑(piping)(614)을 포함할 수 있다. 예컨대, 파이핑은 도면에 예시된 바와 같이 Y-연결(Y-connection)로, 또는 예컨대, 도 2에 예시된 바와 같이 T-연결로 배열될 수 있다. 다양한 다른 배열들 및 연결들은 유사하게, RPS 유닛들(601)을 커플링시키는데 사용될 수 있다. 파이핑(614)은 RPS 유닛들을 통해 유동될 수 있는 전구체들과의 상호작용이 거의 또는 전혀 없도록 설계된 재료들로 코팅 또는 생성될 수 있다. 파이핑(614)은 라이플링(rifling), 널링(knurling), 또는 챔버에 진입하기 전에 전구체들의 교란(turbulence) 및 혼합을 제공하도록 구성되는 다른 설계들로 형성될 수 있다. 개별적으로 여기된 전구체들은 액세스(605) 위에서 상호작용할 수 있어서, 챔버를 통하는 전구체들의 분배의 개선된 균일성을 제공할 수 있는 부가적인 혼합을 제공할 수 있다. 액세스(605)는 혼합 영역(611)을 적어도 부분적으로 정의하는 페이스플레이트(603)와 같은 상단 플레이트에 형성될 수 있다. 혼합 영역은 부가적으로, 프로세싱 영역(633) 내로의 이온 종의 유동을 억제하도록 구성될 수 있는 플레이트(623)에 의해 정의될 수 있다.
[0080] 플레이트(623)는 유사한 설계를 포함할 수 있으며, 예컨대, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 배열을 가질 수 있다. 스페이서(610)는 페이스플레이트(603)와 플레이트(623) 사이에 위치될 수 있으며, 이전에 논의된 바와 같은 유사한 컴포넌트들, 예컨대 유전체 재료를 포함할 수 있다. 구멍들(624)은 플레이트(623)에 정의될 수 있으며, 플레이트(623)를 통하는 이온 종의 유동에 영향을 미치도록 구성 및 분포될 수 있다. 예컨대, 구멍들(624)은 프로세싱 영역(633)을 향하여 지향되는 이온 종의 유동을 적어도 부분적으로 억제하도록 구성될 수 있다. 구멍들(624)은 이전에 논의된 바와 같은 채널들을 포함하는 다양한 형상들을 가질 수 있으며, 개시된 실시예들에서, 프로세싱 영역(633)으로부터 상방으로 연장되는 테이퍼링된 부분을 포함할 수 있다.
[0081] 시스템(600)은 챔버 내에 가스 분배 어셈블리(625)를 더 포함할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드들과 양상들이 유사할 수 있는 가스 분배 어셈블리(625)는, 챔버 내에서 프로세싱 영역(633)의 상단 부분에, 또는 프로세싱 영역(633) 위에 위치될 수 있다. 가스 분배 어셈블리(625)는 챔버의 프로세싱 영역(633) 내로 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 전달하도록 구성될 수 있다. 도 6의 예시적인 시스템이 듀얼-채널 샤워헤드를 포함하고 있지만, 프로세싱 영역(633)에 진입하기 전에, 제 3 전구체를 제 1 및 제 2 전구체들의 라디칼 종으로부터 유체적으로 격리된 상태로 유지하는 대안적인 분배 어셈블리들이 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 도시되지는 않지만, 플레이트들을 서로 격리시키기 위해, 환형 스페이서와 같은 부가적인 스페이서가 어셈블리(623)와 샤워헤드(625) 사이에 위치될 수 있다. 제 3 전구체가 요구되지 않는 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(625)는 이전에 설명된 컴포넌트들 중 임의의 것과 유사한 설계를 가질 수 있으며, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 특성들을 포함할 수 있다.
[0082] 가스 분배 어셈블리(625)는 이전에 논의된 바와 같은, 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함할 수 있다. 플레이트들은 플레이트들 사이에 볼륨(627)을 정의하기 위해 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 예컨대, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들(640), 및 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들(645)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 하부 플레이트를 통하는, 볼륨(627)으로부터의 유체 액세스를 제공하도록 구성될 수 있으며, 제 1 유체 채널들(640)은 제 2 유체 채널들(645) 및 플레이트들 사이의 볼륨(627)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 볼륨(627)은, 이전에 논의된 바와 같은 채널(322)과 같이, 가스 분배 어셈블리(625)의 측부를 통해 유체적으로 액세스가능할 수 있다. 채널은 챔버(600)의 제 1 액세스(605)로부터 분리된, 챔버에서의 제 3 액세스와 커플링될 수 있다.
[0083] 이전에 설명된 바와 같은 플라즈마가, 이전에 논의된 컴포넌트들 중 2개 또는 그 초과 사이에 정의된, 챔버의 영역에 형성될 수 있다. CCP 소스와 같은 부가적인 플라즈마 소스를 제공함으로써, 플라즈마 유출물들은 이전에 설명된 바와 같이 추가로 튜닝될 수 있다. 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 제 1 플라즈마 영역(615)과 같은 플라즈마 영역이 페이스플레이트(603)와 어셈블리(623) 사이의 혼합 영역(611)에 형성될 수 있다. 스페이서(610)는 플라즈마 필드가 형성되게 허용하기 위해 서로 전기적으로 격리된 상태로 2개의 디바이스들을 유지할 수 있다. 페이스플레이트(603)는 전기적으로 대전될 수 있는 한편, 어셈블리(623)는 플레이트들 사이에 정의된 영역 내에 플라즈마 필드를 생성하도록 DC 바이어싱 또는 접지될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 플라즈마가 사이에 형성될 수 있는 컴포넌트들의 열화를 최소화하도록 코팅 또는 시즈닝될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 세라믹들, 금속 산화물들 등을 포함하는, 열화되거나 또는 영향을 받을 가능성이 더 적을 수 있는 조성들을 포함할 수 있다.
[0084] 혼합 영역(611) 내에서 플라즈마를 생성함으로써, CCP로부터의 플라즈마 유출물들은 액세스(605)를 통해 역류할 수 있고, 파이핑(614)을 통해 역으로 이동할 수 있으며, 이는 컴포넌트들을 열화시킬 수 있다. 따라서, 역류하는 플라즈마를 억제하도록 구성된 디바이스 또는 메시 스크린과 같은 블록커(602)가, RPS 유닛들(601) 및 파이핑(614)과 같은 상류 컴포넌트들을 보호하기 위해 파이핑(614) 또는 액세스(605)에 포함될 수 있다.
[0085] 개시된 실시예들에서, 시스템(600) 챔버는 또한, CCP 플라즈마 능력들(capabilities)을 포함하지 않을 수 있으며, 플라즈마 생성물(production)은, 예컨대, RPS 유닛들(601a-b)로부터만 제조될 수 있다. CCP 플라즈마를 생성하는 것은 종종, 플라즈마가 형성되는 챔버의 부분들을 열화시킬 수 있으며, 이는 챔버 표면들로부터의 금속 또는 다른 재료 스퍼터링을 야기할 수 있다. 챔버로부터 변위된(displaced) 입자들은 챔버 영역들을 통과할 수 있고, 프로세싱 동작이 수행되고 있는 기판과 상호작용할 수 있거나 또는 기판에 증착될 수 있다. 이러한 방식으로, 최종적으로 생성된 기판은, 챔버 표면들로부터 변위된 금속성, 전도성, 또는 다른 재료들의 포함으로 인한 단락 발생들과 같은 성능 문제들을 가질 수 있다.
[0086] 도 7은 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버 시스템(700)의 간략화된 단면도를 도시한다. 프로세싱 시스템(700)은 도 5 및 도 6의 프로세싱 시스템들(500 및/또는 600)에 대하여 이전에 설명된 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세싱 시스템(700)은 챔버의 프로세싱 영역(733)에 반도체 기판(755)을 하우징하도록 구성될 수 있다. 기판(755)은 도시된 바와 같이 페데스탈(765) 상에 위치될 수 있다. 프로세싱 시스템(700)은 2개 또는 그 초과의 원격 플라즈마 유닛들 또는 시스템들(RPS)(701a-b)을 포함할 수 있다. 시스템은 이전에 논의된 바와 같은 제 1 RPS 유닛(701a) 및 제 2 RPS 유닛(701b)을 포함할 수 있으며, 이는 프로세싱 챔버에 라디칼화된 전구체들을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0087] 도면에 예시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 RPS 유닛들은 챔버의 측부 부분과 유체적으로 커플링될 수 있다. 제 1 액세스(705) 및 제 2 액세스(710)는 서로 개별적으로 배치될 수 있다. 제 1 액세스(705) 및 제 2 액세스(710)는 챔버 주위에 방사상으로 분배된 플리넘(712)과 유체적으로 커플링될 수 있다. 플리넘(712)은 챔버의 원주 주위에 커플링될 수 있으며, 플리넘(712) 전체에 걸친 복수의 위치들에서 챔버의 혼합 영역(711)에 대한 액세스를 제공하도록 구성될 수 있다. 플리넘(712)은 또한, 챔버 하우징의 경계들(confines) 내에 위치될 수 있지만, 혼합 영역(711)을 적어도 부분적으로 정의하는 환형 형상을 가질 수 있다. 혼합 영역(711)에 액세스를 제공하는, 플리넘(712) 전체에 걸친 복수의 위치들은 플리넘(712)의 내부 부분 주위에 정의된 포트들 또는 구멍들(714)을 포함할 수 있다. 포트들(714)은 플리넘(712)으로부터 혼합 영역(711) 내로의 전구체들의 더 균일한 전달을 제공하도록 위치될 수 있거나 또는 구성될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 플리넘(712)의 내측 벽은 2개 또는 그 초과의 포트들(714)을 정의할 수 있으며, 플리넘(712) 주위에 정의된, 약 4개 또는 그 초과의 포트들, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 40, 50 등, 또는 그 초과의 포트들(714)을 정의할 수 있다.
[0088] 개시된 실시예들에서, 제 1 액세스(705) 및 제 2 액세스(710)는, 이들이 플리넘(712)에 액세싱하기 전에, 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 커플링 또는 파이핑을 이용해 커플링될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들에서, 제 1 및 제 2 액세스들은, 프로세싱 챔버의 상단 표면을 따라 또는 챔버 하우징의 측부 부분을 따라 위치될 수 있는 단일 위치에 커플링된다. 단일 액세스와 제 1 RPS 유닛(701a) 및 제 2 RPS 유닛(701b)의 커플링은, 제 1 및 제 2 전구체들이 챔버의 혼합 영역(711) 및 플리넘(712)에 액세싱하기 전에 상호작용하게 허용하도록 구성될 수 있다.
[0089] 개별적으로 여기된 전구체들은, 챔버를 통하는 전구체들의 분배의 개선된 균일성을 제공할 수 있는 부가적인 혼합을 제공하도록, 플리넘(712) 주위에서 상호작용할 수 있다. 논의된 바와 같이, 플리넘은 페이스플레이트(703)와 같은 상단 플레이트에 의해 부분적으로 추가로 정의될 수 있는 혼합 영역(711)을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 혼합 영역은, 프로세싱 영역(733) 내로의 이온 종의 유동을 억제하도록 구성될 수 있는 플레이트(723)에 의해 부가적으로 정의될 수 있다.
[0090] 플레이트(723)는 유사한 설계를 포함할 수 있으며, 예컨대, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 배열을 가질 수 있다. 플리넘(712)의 하우징은, 하기에서 더 설명되는 바와 같이 페이스플레이트(703) 및 플레이트(723)가 서로 전기적으로 격리되게 허용할 수 있는 유전체 재료로 형성 또는 코팅될 수 있다. 구멍들(724)은 플레이트(723)에 정의될 수 있으며, 플레이트(723)를 통하는 이온 종의 유동에 영향을 미치도록 분배 및 구성될 수 있다. 예컨대, 구멍들(724)은 프로세싱 영역(733)을 향하여 지향되는 이온 종의 유동을 적어도 부분적으로 억제하도록 구성될 수 있다. 구멍들(724)은 이전에 논의된 바와 같은 채널들을 포함하는 다양한 형상들을 가질 수 있으며, 개시된 실시예들에서, 프로세싱 영역(733)으로부터 상방으로 연장되는 것으로 예시된 바와 같은 테이퍼링된 부분을 포함할 수 있다.
[0091] 시스템(700)은 챔버 내에 가스 분배 어셈블리(725)를 더 포함할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드들과 양상들이 유사할 수 있는 가스 분배 어셈블리(725)는, 시스템(700) 챔버 내에서, 프로세싱 영역(733)의 상단 부분에 또는 프로세싱 영역(733) 위에 위치될 수 있다. 가스 분배 어셈블리(725)는 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 챔버의 프로세싱 영역(733) 내로 전달하도록 구성될 수 있다. 도 7의 예시적인 시스템이 듀얼-채널 샤워헤드를 포함하고 있지만, 프로세싱 영역(733)에 진입하기 전에, 제 3 전구체를 제 1 및 제 2 전구체들의 라디칼 종으로부터 유체적으로 격리된 상태로 유지하는 대안적인 분배 어셈블리들이 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 도시되지는 않지만, 플레이트들을 서로 격리시키기 위해, 환형 스페이서와 같은 부가적인 스페이서가 플레이트(723)와 샤워헤드(725) 사이에 위치될 수 있다. 제 3 전구체가 요구되지 않는 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(725)는 이전에 설명된 컴포넌트들 중 임의의 것과 유사한 설계를 가질 수 있으며, 도 4에 예시된 샤워헤드와 유사한 특성들을 포함할 수 있다.
[0092] 가스 분배 어셈블리(725)는 이전에 논의된 바와 같은, 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함할 수 있다. 플레이트들은 플레이트들 사이에 볼륨(727)을 정의하도록 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 예컨대, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들(740), 및 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들(745)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 하부 플레이트를 통하는, 볼륨(727)으로부터의 유체 액세스를 제공하도록 구성될 수 있으며, 제 1 유체 채널들(740)은 제 2 유체 채널들(745) 및 플레이트들 사이의 볼륨(727)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 볼륨(727)은, 이전에 논의된 바와 같은 채널(322)과 같이, 가스 분배 어셈블리(725)의 측부를 통해 유체적으로 액세스가능할 수 있다. 채널은 시스템(700) 챔버의 제 1 액세스(705)로부터 분리된, 챔버에서의 제 3 액세스와 커플링될 수 있다.
[0093] 이전에 설명된 바와 같은 플라즈마는, 이전에 논의된 컴포넌트들 중 2개 또는 그 초과 사이에 정의된, 시스템(700) 챔버의 영역에서 형성될 수 있다. CCP 소스와 같은 부가적인 플라즈마 소스를 제공함으로써, 이전에 설명된 바와 같이, 플라즈마 유출물들이 추가로 튜닝될 수 있다. 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 제 1 플라즈마 영역(715)과 같은 플라즈마 영역은, 플레이트(723)와 페이스플레이트(703) 사이의 혼합 영역(711)에서 형성될 수 있다. 논의되는 바와 같이, 플리넘(712)의 하우징은, 플라즈마 필드가 형성되게 허용하기 위해, 2개의 디바이스들을 서로 전기적으로 격리된 상태로 유지할 수 있다. 플레이트들 사이에 정의된 영역 내에 플라즈마 필드를 생성하기 위해, 플레이트(723)가 접지 또는 DC 바이어싱될 수 있으면서, 페이스플레이트(703)는 전기적으로 대전될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 플라즈마가 사이에 형성될 수 있는 컴포넌트들의 열화를 최소화하기 위해 코팅 또는 시즈닝될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 세라믹들, 금속 산화물들 등을 포함하는, 열화되거나 또는 영향을 받을 가능성이 더 적을 수 있는 조성들을 포함할 수 있다.
[0094] 도 8은, 라인(A-A)을 따르는, 도 7에서 예시된 시스템(700) 챔버의 단면 부분의 상면 평면도를 도시한다. 이전에 설명된 바와 같이, 플리넘(812)은 내측 벽(804)과 외측 벽(802)을 포함하는 하우징에 의해 정의될 수 있다. 하우징은 연속적인(contiguous) 재료일 수 있거나, 또는 내측 벽(804) 및 외측 벽(802)을 구성하는 2개의 개별적인 재료들일 수 있다. 제 1 액세스(805) 및 제 2 액세스(810)를 포함할 수 있는 임의의 수의 액세스 포인트들을 통해, 플리넘(812)에 액세스가 제공될 수 있다. 예컨대, 플리넘으로의 단일 액세스가 제공될 수 있으며, 그 단일 액세스에 의해, 2개 또는 그 초과의 RPS 유닛들이 플라즈마 유출물들을 프로세싱 챔버에 전달할 수 있다. 예시된 바와 같이, 제 1 액세스(805)는, 플리넘 공간(812) 주위에 액세스를 제공하기 위해, 하나 또는 그 초과의 공간들(806)을 정의할 수 있다. 예시된 바와 같이, 제 1 액세스(805)로부터 다수의 방향들로 액세스를 제공하는 2개의 공간들(806a 및 806b)이 도시된다. 개시된 실시예들에서, 제 1 액세스(805)는, 제 1 전구체가 플리넘에 전달될 수 있는 더 적은 또는 더 많은 공간들(806)을 포함할 수 있다. 예컨대, 단일 위치로부터 플리넘(812)으로의 진입(ingress)을 허용하기 위해, 단일 공간(806a)이 정의될 수 있다. 부가적으로, 외측 벽(802)까지 정의된 것으로 예시되어 있지만, 제 1 액세스(805)는, 예컨대, 플리넘(812)을 정의하는, 외측 벽(802)과 내측 벽(804) 사이의 거리보다 더 작은 반경으로 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 액세스(805)로부터 외측 벽(802)을 향하여 지향되는 부가적인 공간(806)(미도시)이 제공될 수 있다. 더욱이, 전달되는 전구체에 대한 부가적인 유동 제어를 제공하기 위해, 플리넘(812) 내로 연장되는 것으로 예시되어 있지만, 제 1 액세스(805)는, 전구체가 단순히, 지향되지 않는 흐름 유동(current flow)으로 플리넘(812)을 통해 아래로 그리고 외측으로 유동할 수 있도록, 플리넘(812)의 상단 부분에 액세스를 포함할 수 있다.
[0095] 제 2 전구체가 플리넘(812)을 통해 챔버에 전달될 수 있는 제 2 액세스(810)에 대해 유사한 구성이 제공될 수 있다. 제 2 액세스(810)는 플리넘 공간(812)으로의 액세스를 제공하는 하나 또는 그 초과의 공간들(813)을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 제 2 액세스(810)로부터 다수의 방향들로 액세스를 제공하는 2개의 공간들(813a 및 813b)이 도시된다. 제 1 액세스(805)에 대하여 위에서 논의된 바와 같은 유사한 변형들이 제공될 수 있다. 제 1 액세스(805) 및 제 2 액세스(810) 각각으로부터의 단일 공간이 제공되는 예시적인 구성에서, 공간들은 유사한 또는 반대 방향들로 제공될 수 있다. 예컨대, 공간(806a)이, 플리넘(812) 주위에서의 하나의 방향으로 전구체를 지향시키도록 제 1 액세스(805)에 의해 정의되는 경우에, 공간(813b)은, 플리넘(812) 주위에서의 반대 방향으로 제 2 전구체를 지향시키도록 제 2 액세스(810)에 의해 정의될 수 있다. 이해될 바와 같은 다양한 대안들이 유사하게 포함된다. 부가적으로, 제 1 액세스(805)에 대하여 논의된 바와 같이, 제 2 액세스(810)는, 전구체가 플리넘(812)에 전달될 때 전구체에 추가적인 방향이 제공되지 않도록 플리넘 하우징의 상단에 대해서만 포팅(port)될 수 있고, 전구체는 플리넘(812) 주위에서 자연스럽게 유동할 수 있다.
[0096] 플리넘(812)의 내측 벽(804)은, 적어도 부분적으로, 이전에 설명된 바와 같은 혼합 영역(811)을 정의할 수 있다. 포트들 또는 구멍들(814)은, 전구체들이, 포트들(824)을 통해 어셈블리(823)를 횡단하기 전에, 혼합 영역(811)에 진입할 수 있는 액세스를 제공하기 위해, 내측 벽(804) 주위의 거리 전체에 걸쳐 정의될 수 있다. 포트(814x)와 같은 포트들(814)은 내측 벽(804)을 따라 다양한 방식들로 정의될 수 있고, 도시된 바와 같이 직선형 루멘-스타일(straight lumen-style) 특성들을 가질 수 있거나, 또는 전구체들의 분배가 제어 또는 튜닝될 수 있는 추가적인 방식들을 제공하기 위해, 개시된 실시예들에서 혼합 영역(811)으로부터 떨어져 있을 수 있거나 또는 혼합 영역(811)을 향하여 각도형성될(angled) 수 있다. 도시된 바와 같이, 포트들(814a 및 814b)은, 각각, 제 1 액세스(805) 및 제 2 액세스(810) 근처에 예시된다. 개시된 실시예들에서, 이들 포트들은, 혼합 영역(811) 내로의 전구체들의 분배에 추가로 영향을 미치도록 포함되지 않을 수 있거나 또는 포함될 수 있다. 부가적인 포트들(814)이 또한, 구조화된 또는 변화하는 간격들에서 제거될 수 있으며, 이 경우에, 내측 벽(804)은, 포트(814)가 정의되지 않은 섹션을 따라 연속적이도록 유지된다. 전달되는 전구체들이 플리넘(812)을 따라 그리고 포트들(814)을 통해 유동하도록 허용되거나 또는 지향되면, 전구체들은 혼합 영역(811)에서 상호작용할 수 있고 추가로 혼합될 수 있다. 그 후에, 전구체 혼합물은, 예컨대 기판에 대해 에칭 프로세스를 수행하기 위해 전구체들이 사용될 수 있는 프로세싱 영역을 향하여, 어셈블리(823)를 통해, 구멍들(824)을 통하여 유동할 수 있다.
[0097] 도 9는, 개시된 기술에 따른 프로세싱 챔버의 간략화된 단면도를 도시한다. 프로세싱 챔버 시스템(900)은, 도 5, 도 6, 또는 도 7 중 임의의 것에 대하여 설명된 시스템들에 대하여 이전에 설명된 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예컨대, 시스템(900) 챔버는, 챔버의 프로세싱 영역(933)에 반도체 기판(955)을 하우징하도록 구성될 수 있다. 기판(955)은 도시된 바와 같이 페데스탈(965) 상에 위치될 수 있다. 시스템(900)의 프로세싱 챔버는 2개 또는 그 초과의 원격 플라즈마 유닛들 또는 시스템들(RPS)(901a-b)을 포함할 수 있다. 챔버는, 프로세싱 챔버로 라디칼화된 전구체들을 제공하도록 구성될 수 있는, 이전에 논의된 바와 같은, 제 1 RPS 유닛(901a) 및 제 2 RPS 유닛(901b)을 포함할 수 있다. 제 1 RPS 유닛(901a)은 챔버의 제 1 액세스(905)와 유체적으로 커플링될 수 있고, 제 1 액세스(905)를 통해 챔버 내로 제 1 전구체를 전달하도록 구성될 수 있다. 제 2 RPS 유닛(901b)은 챔버의 제 2 액세스(910)와 유체적으로 커플링될 수 있고, 제 2 액세스(910)를 통해 챔버 내로 제 2 전구체를 전달하도록 구성될 수 있다. 예시적인 구성은, 챔버의 상단 부분과 커플링된, 제 1 액세스(905) 및 제 2 액세스(910)를 포함할 수 있다. 예시적인 구성은 추가로, 제 1 액세스(905)와 제 2 액세스(910)가 서로 분리되도록, RPS 유닛들을 액세스들과 커플링시킬 수 있다.
[0098] RPS 유닛들(901)에서 생성된 개별적으로 여기된 전구체들은, 챔버를 통하는 전구체들의 분배의 개선된 균일성을 제공하기 위해 전구체들이 혼합될 수 있는 혼합 영역(911)으로 지향될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 유동될 수 있다. 액세스들(905, 910)은, 적어도 부분적으로 혼합 영역(911)을 정의하는 페이스 플레이트(903)와 같은 상단 플레이트에 형성될 수 있다. 혼합 영역은 부가적으로, 챔버를 통해 전구체들을 분배하기 위해 활용될 수 있는 부분들(909, 914)의 구성 또는 샤워헤드에 의해 부가적으로 정의될 수 있다. 스페이서(908)는 부가적으로, 혼합 영역(911)의 부분을 정의할 수 있다.
[0099] 부분들(909, 914)을 포함하는 샤워헤드는, 전구체들의 분배에 영향을 미치도록 구성된 하나, 2개, 또는 그 초과의 플레이트들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 컴포넌트(909)는 환형 플레이트(909) 아래에 배치된 플레이트 구조(914)와 커플링된 환형 플레이트를 포함할 수 있다. 개시된 실시예들에서, 플레이트(914)는 환형 플레이트(909)를 따라(in line with) 배치될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 환형 플레이트(909) 및 플레이트(914)는 유사한 또는 상이한 재료들로 구성될 수 있다. 예컨대, 환형 부분(909)은 유전체 재료 또는 다른 비-전도성 재료로 형성될 수 있는 한편, 플레이트(914)는, 아래에서 논의되는 바와 같이 전극으로서 작용할 수 있는 금속 또는 다른 전도성 부분을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 부분들(909, 914) 양자 모두는 전도성 금속을 포함할 수 있고, 스페이서들(908, 912)은 플레이트를 시스템(900) 챔버의 다른 부분들로부터 전기적으로 격리시킬 수 있다. 구멍들(907)은 환형 부분(909)에서 정의될 수 있고, 그 구멍들(907)을 통해, 혼합된 전구체들이 유동될 수 있다.
[0100] 플레이트(923)는 부분들(909, 914)을 포함하는 샤워헤드 아래에 위치될 수 있고, 프로세싱 영역(933) 내로의 이온 종의 유동을 억제하도록 구성될 수 있다. 플레이트(923)는, 예컨대, 도 4에서 예시된 샤워헤드와 유사한 배열을 가질 수 있고, 유사한 설계를 포함할 수 있다. 스페이서(912)는, 플레이트(923)와 부분들(909, 914)을 포함하는 샤워헤드 사이에 위치될 수 있고, 유전체 재료와 같은, 이전에 논의된 바와 유사한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 구멍들(924)은 플레이트(923)에 정의될 수 있고, 플레이트(923)를 통하는 이온 종의 유동에 영향을 미치도록 구성될 수 있고 분포될 수 있다. 예컨대, 구멍들(924)은, 적어도 부분적으로, 프로세싱 영역(933)을 향하여 지향되는 이온 종의 유동을 억제하도록 구성될 수 있다. 구멍들(924)은, 이전에 논의된 바와 같은 채널들을 포함하는 다양한 형상들을 가질 수 있고, 개시된 실시예들에서, 프로세싱 영역(933)으로부터 상방으로 멀어지게 연장되는 테이퍼링된 부분을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 영역(915)은, 플레이트(923)와 부분들(909, 914)을 포함하는 샤워헤드에 의해 적어도 부분적으로 정의될 수 있다. 이러한 영역은, 아래에서 논의되는 바와 같은 전구체들의 프로세싱 또는 전구체들의 부가적인 혼합을 허용할 수 있다.
[0101] 시스템(900)의 챔버는 챔버 내에 가스 분배 어셈블리(925)를 더 포함할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 듀얼-채널 샤워헤드들과 양상들이 유사할 수 있는 가스 분배 어셈블리(925)는, 프로세싱 영역(933) 위에서 또는 프로세싱 영역(933)의 상단 부분에서 시스템(900) 챔버 내에 위치될 수 있다. 가스 분배 어셈블리(925)는 챔버(900)의 프로세싱 영역(933) 내로 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 전달하도록 구성될 수 있다. 도 9의 예시적인 시스템이 듀얼-채널 샤워헤드를 포함하고 있지만, 프로세싱 영역(933)에 진입하기 전에, 제 3 전구체를 제 1 및 제 2 전구체들의 라디칼 종으로부터 유체적으로 격리된 상태로 유지하는 대안적인 분배 어셈블리들이 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 도시되지 않았지만, 샤워헤드(925)와 어셈블리(923) 사이에, 플레이트들을 서로 격리시키기 위해, 환형 스페이서와 같은 부가적인 스페이서가 위치될 수 있다. 제 3 전구체가 요구되지 않는 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(925)는, 도 4에서 예시된 샤워헤드와 유사한 특성들을 포함할 수 있고, 이전에 설명된 컴포넌트들 중 임의의 것과 유사한 설계를 가질 수 있다.
[0102] 가스 분배 어셈블리(925)는 이전에 논의된 바와 같은, 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함할 수 있다. 플레이트들은, 플레이트들 사이에 볼륨(927)을 정의하도록 서로 커플링될 수 있다. 플레이트들의 커플링은, 예컨대, 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들(940), 및 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들(945)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 하부 플레이트를 통하는, 볼륨(927)으로부터의 유체 액세스를 제공하도록 구성될 수 있고, 제 1 유체 채널들(940)은, 제 2 유체 채널들(945) 및 플레이트들 사이의 볼륨(927)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 볼륨(927)은, 이전에 논의된 바와 같은 채널(322)과 같이 가스 분배 어셈블리(925)의 측부를 통해 유체적으로 액세스가능할 수 있다. 채널은, 시스템(900) 챔버의 제 1 액세스(905) 및 제 2 액세스(910)와 분리된, 챔버에서의 제 3 액세스와 커플링될 수 있다.
[0103] 이전에 논의된 컴포넌트들 중 2개 또는 그 초과 사이에 정의된, 시스템(900) 챔버의 영역에서, 이전에 설명된 바와 같은 플라즈마가 형성될 수 있다. CCP 소스와 같은 부가적인 플라즈마 소스를 제공함으로써, 이전에 설명된 바와 같이, 플라즈마 유출물들이 추가로 튜닝될 수 있다. 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 제 1 플라즈마 영역(215)과 특정 양상들이 유사할 수 있는 플라즈마 영역(915)이, 플레이트(923)와 부분들(909, 914)을 포함하는 샤워헤드 사이에 정의된 영역에 형성될 수 있다. 스페이서(912)는, 플라즈마 필드가 형성되게 허용하기 위해, 2개의 디바이스들을 서로 전기적으로 격리된 상태로 유지할 수 있다. 개시된 실시예들에서, 샤워헤드의 부분(914)은, 전기적으로 대전될 수 있고, 이전에 논의된 바와 같이, 예컨대 전기적으로 절연성일 수 있는 부분(909)에 의해 격리될 수 있다. 샤워헤드는 부분적으로 또는 전체적으로 전기적으로 대전될 수 있는 한편, 플레이트(923)는 접지될 수 있거나 또는 DC 바이어싱될 수 있어서, 플레이트들 사이에 정의된 영역 내에 플라즈마 필드를 생성할 수 있다. 플라즈마가 사이에 형성될 수 있는 컴포넌트들의 열화를 최소화하기 위해, 플레이트들은 부가적으로 코팅 또는 시즈닝될 수 있다. 플레이트들은 부가적으로, 세라믹들, 금속 산화물들 등을 포함하는, 열화되거나 또는 영향을 받을 가능성이 더 적을 수 있는 조성들을 포함할 수 있다.
[0104] 도 10은, 라인(B-B)을 따르는, 도 9에서 예시된 프로세싱 챔버의 단면 부분의 상면 평면도를 도시한다. 부분들(1009 및 1014)을 포함하는 샤워헤드(1000)는 이전에 논의된 바와 같은 하나 또는 그 초과의 플레이트들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 부분(1009)은 샤워헤드(1000)의 내부 부분(1014)을 둘러싸는, 샤워헤드의 외부 환형 부분을 포함할 수 있다. 부분(1014)은, 외부 부분(1009)의 평면 내에 포함될 수 있거나, 또는 외부 부분(1009) 아래에 또는 위에 배치 또는 시팅될 수 있다. 내부 부분은, 샤워헤드(1000)를 형성하기 위해, 외부 부분에 용접될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 외부 부분과 기계적으로 커플링될 수 있다. 외부 부분(1009)은 샤워헤드(1000)의 외부 부분(1009)의 환형 내측 부분일 수 있는 섹션(1016)을 포함할 수 있다. 섹션(1016)은 내부 부분(1014) 및 외부 부분(1009) 양자 모두와 커플링된 부가적인 환형 섹션일 수 있다. 섹션(1016)은, 샤워헤드(1000)를 통하는 액세스를 제공하는, 섹션(1016) 내에 정의된 복수의 구멍들(1007)을 포함할 수 있다. 구멍들(1007)은, 예시된 바와 같이 링 패턴과 같은 다양한 패턴들로 정의될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 샤워헤드(1000)는 내부 부분(1014)에 구멍들을 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 내부 부분(1014)에는 구멍들이 없을 수 있고, 구멍들은 샤워헤드(1000)의 중심 포인트로부터 연장되는 영역에 형성되지 않을 수 있다. 샤워헤드의 방사상 길이에 기초하여, 샤워헤드는, 적어도 샤워헤드의 중심 포인트로부터 샤워헤드의 방사상 길이의 적어도 10 % 내에 정의되는 영역까지 연장되는, 샤워헤드의 내부 부분(1014) 주위에 구멍들(1007)을 포함하지 않을 수 있다. 부가적으로, 샤워헤드의 중심 포인트로부터 적어도 약 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 60 % 등 또는 그 초과 내에 정의되는 영역까지 연장되는, 샤워헤드의 내부 부분(1014) 내에 구멍들이 포함되지 않을 수 있다.
[0105] 구멍들(1007)의 단일 링으로서 예시되어 있지만, 섹션(1016)은 구멍들(1007)의 하나 초과의 링을 포함할 수 있다. 구멍들(1007)은, 구멍들(1007) 사이의 연속적인 스페이싱(spacing), 뿐만 아니라, 변화되는 스페이싱, 또는 일치하지 않는(inconsistent) 스페이싱을 포함할 수 있는 다양한 스페이싱 간격들로 배치될 수 있다. 구멍들의 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 등 또는 그 초과의 열들과 같은, 구멍들(1007)의 다수의 열들이 포함되는 경우에, 구멍들은, 열들 사이에서 변위될 수 있거나, 또는 샤워헤드(1000)의 중심 포인트로부터 연장되는, 샤워헤드의 반경으로부터 방사상 정렬 상태에 있을 수 있다. 개시된 실시예들에서, 외부 부분(1009)은, 내부 부분(1014)의 두께와 동등한, 그 초과인, 또는 그 미만인 두께로 이루어질 수 있다. 부가적으로, 부분(1016)은, 내부 부분(1014)과 외부 부분(1009) 중 어느 하나 또는 양자 모두의 두께와 동등한, 그 초과인, 또는 그 미만인 두께로 이루어질 수 있다. 부분들(1009, 1014, 및 1016) 각각에 포함된 재료들은 샤워헤드(1000)의 다른 부분들 중 임의의 것과 유사할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 예컨대, 섹션(1016)은, 서로 유사한 또는 상이한 재료들을 포함할 수 있는, 외부 부분(1009) 및 내부 부분(1014) 양자 모두와 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 외부 부분(1009) 및 내부 부분(1014)은 금속 또는 전도성 재료를 포함할 수 있는 한편, 섹션(1016)은, 내부 부분(1014)이 시스템의 다른 부분들로부터 전기적으로 격리되게 허용하는 유전체 재료를 포함한다. 개시된 실시예들에서, 외부 부분(1009) 및 섹션(1016)은 유전체 재료와 같은 유사한 비-전도성 재료로 이루어질 수 있는 한편, 내부 부분(1014)은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 이해될 바와 같은 다양한 다른 구성들이 기술에 의해 유사하게 포함된다.
[0106] 설명되는 기술을 더 양호하게 이해하고 인식하기 위해, 개시된 실시예들에 따른 에칭 프로세스의 흐름도인 도 11이 이제 참조된다. 기술이, 대안적인 배열들로 증착 프로세스들에 대해 유사하게 활용될 수 있다는 것이 이해된다. 제 1 동작 전에, 패터닝된 기판에 구조가 형성될 수 있다. 구조는, 실리콘, 산화물들, 질화물들, 텅스텐, 구리, 티타늄, 탄탈룸 등을 포함하는 금속들, 또는 다른 컴포넌트들의 개별적인 노출된 영역들을 보유할 수 있다. 실리콘은, 비정질, 결정질, 또는 다결정질(이 경우에, 폴리실리콘이라고 일반적으로 지칭됨)일 수 있다. 이전의 증착 및 형성 프로세스들은 동일한 챔버에서 수행되었을 수 있거나 또는 수행되지 않았을 수 있다. 상이한 챔버에서 수행된 경우에, 기판은 위에서 설명된 것과 같은 시스템으로 이송될 수 있다.
[0107] 동작(1110)에서, 기판 프로세싱 영역으로부터 분리된 제 1 플라즈마 영역 내로, 수소-함유 전구체 또는 산소-함유 전구체와 같은 제 1 전구체가 유동될 수 있다. 개별적인 플라즈마 영역은, 본원에서 원격 플라즈마 영역이라고 지칭될 수 있고, 프로세싱 챔버 내의 격실(compartment) 또는 프로세싱 챔버와 별개인 모듈 내에 있을 수 있다. 일반적으로 말하자면, 이전에 논의된 바와 같은 제 1 RPS 유닛과 같은 제 1 플라즈마 영역 내로 수소 또는 산소-함유 전구체가 유동될 수 있고, 그 제 1 플라즈마 영역에서, 수소 또는 산소-함유 전구체는 플라즈마에서 여기되고, 수소 또는 산소-함유 전구체는 H2, NH3, O2, O3, N2O, 탄화수소들 등으로부터 선택되는 적어도 하나의 전구체를 포함할 수 있다. 동작(1120)에서, 제 2 원격 플라즈마 영역 내로, 제 2 전구체, 예컨대 삼플루오르화 질소, 또는 상이한 불소-함유 전구체의 유동이 도입될 수 있고, 제 2 원격 플라즈마 영역에서, 그 제 2 전구체는 플라즈마에서 여기된다. 제 1 및 제 2 플라즈마 시스템들은 이전의 논의된 바와 같은 임의의 방식으로 동작될 수 있고, 개시된 실시예들에서, 수소 또는 산소-함유 전구체 및 불소-함유 전구체는 대안적인 RPS 유닛들을 통해 유동될 수 있다. 불소의 다른 소스들이 삼플루오르화 질소를 대체하거나 또는 증대(augment)시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 불소-함유 전구체는 제 2 원격 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있고, 불소-함유 전구체는, 원자 불소, 이원자 불소, 삼플루오르화 브롬, 삼플루오르화 염소, 삼플루오르화 질소, 플루오르화 수소, 플루오르화 탄화수소들(fluorinated hydrocarbons), 육플루오르화 황, 및 이플루오르화 크세논으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전구체를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전구체들 중 어느 하나 또는 양자 모두가, 이전에 논의된 것들과 같은 캐리어 전구체들에 포함될 수 있다.
[0108] 동작(1130)에서, 그 후에, 제 1 및 제 2 전구체들의 원격 플라즈마 영역들에서 형성된 플라즈마 유출물들은, 챔버의 혼합 영역 내로 개별적으로 유동될 수 있고, 그 후에, 그 혼합 영역에서 조합될 수 있다. 혼합 영역은, 패터닝된 기판과 같은 기판이 존재하는, 챔버의 프로세싱 영역의 유체적으로 업스트림에서 위치될 수 있다. 챔버 세정 동작이 수행되고 있는 경우에, 그러한 동작들 동안에, 기판은 챔버에 위치되지 않을 수 있다. 전구체들의 가스 유동 비율들은, 약 1:1000, 1:500, 1:250, 1:100, 1:50, 1:25, 1:15, 1:10, 1:5, 1:1, 5:1, 10:1 15:1, 25:1, 50:1, 100:1, 250:1, 500:1, 1000:1 등 또는 그 미만, 또는 그 초과의 유동 비율들(O 또는 H:F)과 같은 다양한 유동 비율들을 포함할 수 있다. 노출된 텅스텐, 티타늄 질화물, 또는 다른 금속들의 영역들이 또한, 패터닝된 기판 상에 존재할 수 있고, 노출된 금속성 영역들이라고 지칭될 수 있다. 전구체들은 프로세싱 영역으로 전달될 수 있고, 예컨대 에칭 동작을 수행하기 위해 기판 재료들과 반응할 수 있다. 기판 프로세싱 영역으로부터 반응성 화학 종이 제거될 수 있고, 그 후에, 프로세싱 영역으로부터 기판이 제거될 수 있다.
[0109] 불소-함유 전구체, 및/또는 산소 또는 수소-함유 전구체는, He, N2, Ar 등과 같은 하나 또는 그 초과의 비교적 비활성인 가스들을 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는, 플라즈마 안정성을 개선하기 위해, 그리고/또는 원격 플라즈마 영역으로 액체 전구체들을 운반하기 위해 사용될 수 있다. 상이한 가스들의 유량들 및 유동 비율들은 에칭 레이트 및 에칭 선택비를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 불소-함유 가스는, 약 1 sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 5000 sccm의 유량으로 NF3를 포함할 수 있다. 수소 또는 산소-함유 전구체는 약 1 sccm 내지 5,000 sccm의 유량으로 포함될 수 있고, 약 0 sccm 내지 3000 sccm의 유량의 하나 또는 그 초과의 캐리어 가스들이 양 전구체 스트림에 포함될 수 있다. O 또는 H:F의 원자 유량들 또는 유동 비율은, 산화물과 같은, 기판 재료들 상의 고체 잔여물 형성을 감소시키거나 또는 제거하기 위해, 개시된 실시예들에서 높게 유지될 수 있다. 고체 잔여물의 형성은, 약간의 실리콘 산화물을 소모하며, 이는 에칭 프로세스의 실리콘 선택비를 감소시킬 수 있다. 기술의 실시예들에서, O 또는 H:F의 원자 유동 비율은, 약 5, 25(즉, 25:1) 또는 그 초과, 약 30:1 또는 그 초과, 또는 약 40:1 또는 그 초과일 수 있다.
[0110] 전구체들을 유체적으로 분리된 상태로 유지함으로써, 부식 및 RPS 시스템들과의 다른 상호작용이 감소될 수 있거나 또는 제거될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리를 포함하는 분배 컴포넌트들 및 RPS 유닛들은, 전달되는 전구체들에 기초하여 선택되는, 그리고 따라서, 장비와 이온화된 전구체들 사이의 반응을 방지하도록 선택되는 재료들로 제조될 수 있다.
[0111] 기술의 실시예들에서, 원격 플라즈마 영역으로부터 기판 프로세싱 영역으로의 통과(transit) 동안에, 플라즈마 유출물들로부터 이온들을 필터링하기 위해, 이온 억제기가 사용될 수 있다. 이온 억제기는, 플라즈마 생성 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온성 대전된 종을 감소시키도록 또는 제거하도록 기능한다. 대전되지 않은 중성 및 라디칼 종이, 기판에서 반응하기 위해, 이온 억제기에서의 개구들을 통과할 수 있다. 기판을 둘러싸는 반응 영역에서의 이온성 대전된 종의 완전한 제거가 항상 바람직한 목표인 것은 아니라는 것이 주지되어야 한다. 다수의 경우들에서, 이온 종은, 에칭 및/또는 증착 프로세스를 수행하기 위해, 기판에 도달하도록 요구된다. 이러한 경우들에서, 이온 억제기는, 프로세스를 보조하는 레벨로, 반응 영역에서의 이온 종의 농도를 제어하는 것을 돕는다. 개시된 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리의 상부 플레이트는 이온 억제기를 포함할 수 있다.
[0112] 에칭 프로세스 동안에, 기판의 온도는 0 ℃ 초과일 수 있다. 기판 온도는 대안적으로, 약 20 ℃ 또는 그 초과 그리고 약 300 ℃ 또는 그 미만일 수 있다. 이러한 기판 온도 범위의 높은 단부(end)에서, 에칭 레이트는 떨어질 수 있다. 이러한 기판 온도 범위의 더 낮은 단부에서, 대안적인 컴포넌트들이 에칭되기 시작할 수 있고, 따라서, 선택비가 떨어질 수 있다. 개시된 실시예들에서, 본원에서 설명되는 에칭들 동안의 기판의 온도는, 약 200 ℃ 또는 그 미만이면서 약 30 ℃ 또는 그 초과일 수 있거나, 또는 약 150 ℃ 또는 그 미만이면서 약 40 ℃ 또는 그 초과일 수 있다. 개시된 실시예들에서, 기판 온도는, 100 ℃ 미만, 약 80 ℃ 또는 그 미만, 약 65 ℃ 또는 그 미만, 또는 약 50 ℃ 또는 그 미만일 수 있다.
[0113] 프로세스 압력은 다양한 동작들에 대해 유사하게 조정될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 기판 프로세싱 영역 내의 압력은, 약 10 Torr 또는 그 미만, 약 5 Torr 또는 그 미만, 약 3 Torr 또는 그 미만, 약 2 Torr 또는 그 미만, 약 1 Torr 또는 그 미만, 또는 약 750 mTorr 또는 그 미만일 수 있다. 적절한 에칭 레이트를 보장하기 위해, 기술의 실시예들에서, 압력은, 약 0.02 Torr, 또는 그 미만, 또는 그 초과일 수 있고, 대략 대기압(atmospheric pressure) 또는 약 760 Torr까지의 범위에 있을 수 있다. 부가적인 예들, 프로세스 파라미터들, 및 동작 단계들은, 본원에서 설명되는 전달 메커니즘들과 불일치하지 않는 정도까지, 이전에 포함된 출원 일련 번호 제 13/439079 호에 포함된다. 압력은, 수행되는 플라즈마 프로세싱에 기초하여 조절될 수 있거나 또는 결정될 수 있다. CCP 플라즈마 동작들은, 원격 플라즈마 프로세스들보다 더 높은 압력들에서 동작될 수 있다. 실시예들에서, 동작 압력들은 RPS 유닛들의 사용에 기초하여 약 20 Torr 미만일 수 있다. 그러나, 개시된 실시예들에서, RPS 유닛은, 약 760 Torr 또는 그 초과까지, 약 5 Torr, 10 Torr, 20 Torr, 50 Torr, 100 Torr 초과의 압력들에서 동작하도록 구성 또는 크기설정될(sized) 수 있다.
[0114] 전구체들을 여기시키는 RPS 유닛들은, 이전에 설명된 바와 같은 플라즈마 전력들 중 임의의 것에서 동작될 수 있다. 개시된 실시예들에서, RPS 유닛들은 유사한 또는 상이한 전력 레벨들에서 동작될 수 있다. 예컨대, 제 1 원격 플라즈마 유닛에서 여기되는 제 1 전구체는 제 1 플라즈마 전력 레벨에서 여기될 수 있다. 제 2 원격 플라즈마 유닛에서 여기되는 제 2 전구체는 제 2 플라즈마 전력 레벨에서 여기될 수 있다. 제 1 및 제 2 플라즈마 전력 레벨들은, 서로 유사할 수 있거나, 또는 어느 하나의 플라즈마 전력 레벨이 다른 전력 레벨보다 더 크면서 상이할 수 있다.
[0115] 전술된 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 본 기술의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위하여 다수의 세부사항들이 제시되었다. 그러나, 이들 세부사항들 중 일부가 없이, 또는 부가적인 세부사항들과 함께, 특정 실시예들이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
[0116] 수개의 실시예들을 개시하였지만, 개시된 실시예들의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형들, 대안적 구성들, 및 등가물들이 사용될 수 있다는 것을 당업자는 인식할 것이다. 부가적으로, 본 기술이 불필요하게 불명료해지는 것을 방지하기 위해서, 잘 알려져 있는 많은 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명하지 않았다. 따라서, 상기 설명은 본 기술의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
[0117] 수치 범위가 주어진 경우, 그러한 수치 범위의 상한들과 하한들 사이에 존재하는 각각의 값은, 문맥상 달리 명백히 표시되어 있지 않는 한 하한의 단위의 최소의 프랙션(smallest fraction)까지 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 명시된 범위 내의 임의의 명시된 값들 또는 그 범위에 속하는 명시되지 않은 값들과 그러한 명시된 범위 내의 임의의 다른 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 다른 값 사이에 존재하는 임의의 더 좁은 범위가 포함된다. 이러한 소범위의 상한들과 하한들은 독립적으로 그러한 범위에 포함되거나 그러한 범위에서 제외될 수 있고, 각각의 범위는, 상한과 하한 중 하나 또는 둘 모두가 그러한 소범위에 포함되든지 그러한 소범위에서 제외되든지 간에, 임의의 한계값이 명시된 범위에서 구체적으로 제외된 것이 아닌 한, 또한 본 기술에 포함된다. 명시된 범위가 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 포함된다.
[0118] 본원 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("a", "an" 및 "the")은 문맥상 달리 명백히 표시되어 있지 않는 한 복수의 지시대상들을 포함한다. 따라서, 예컨대, "구멍(an aperture)"에 대한 언급은 복수의 그러한 구멍들을 포함하며, "상기 플레이트(the plate)"에 대한 언급은 하나 또는 그 초과의 플레이트들 및 당업자에게 알려진 그 등가물들에 대한 언급을 포함하며, 기타의 경우도 유사하다.
[0119] 또한, 본 명세서 및 다음의 청구항들에서 사용되는 경우에, 포함("comprise(s)", "comprising", "contain(s)", "containing", "include(s)", 및 "including")이라는 단어들은, 언급된 피처들, 정수들, 컴포넌트들, 또는 단계들의 존재를 특정하도록 의도되지만, 이들은 하나 또는 그 초과의 다른 피처들, 정수들, 컴포넌트들, 단계들, 동작들, 또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 반도체 프로세싱을 위한 시스템으로서,
    챔버 ― 상기 챔버는 상기 챔버의 프로세싱 영역에 반도체 기판을 수용(contain)하도록 구성됨 ―;
    상기 챔버의 제 1 액세스(access)와 유체적으로(fluidly) 커플링되고, 상기 제 1 액세스를 통해 상기 챔버 내로 제 1 전구체를 전달하도록 구성된 제 1 원격 플라즈마 유닛; 및
    상기 챔버의 제 2 액세스와 유체적으로 커플링되고, 상기 제 2 액세스를 통해 상기 챔버 내로 제 2 전구체를 전달하도록 구성된 제 2 원격 플라즈마 유닛
    을 포함하며,
    상기 챔버의 제 1 및 제 2 액세스들은, 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역과 분리되고 상기 프로세싱 영역과 유체적으로 커플링된, 상기 챔버의 혼합 영역(mixing region)과 유체적으로 커플링되고, 상기 혼합 영역은, 제 1 및 제 2 전구체들이 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역 외부에서(externally) 서로 상호작용하게 허용하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는, 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역과 상기 혼합 영역 사이에 위치된 디바이스를 더 포함하며, 상기 디바이스는 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역을 향하여 지향되는(directed) 이온 종(ionic species)의 유동을 적어도 부분적으로 억제하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는, 상기 챔버 내에서 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역 위에 또는 상기 프로세싱 영역의 상단 부분에 위치된 가스 분배 어셈블리를 더 포함하며, 상기 가스 분배 어셈블리는 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역 내로 상기 제 1 및 제 2 전구체들 양자 모두를 전달하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 분배 어셈블리는 상부(upper) 플레이트 및 하부(lower) 플레이트를 포함하며, 상부 및 하부 플레이트들은 상기 플레이트들 사이에 볼륨(volume)을 정의하도록 서로 커플링되고, 상기 플레이트들의 커플링은, 상기 상부 및 하부 플레이트들을 통하는 제 1 유체 채널들, 및 상기 하부 플레이트를 통하는, 상기 볼륨으로부터의 유체 액세스(fluid access)를 제공하도록 구성되는, 상기 하부 플레이트를 통하는 제 2 유체 채널들을 제공하고, 상기 제 1 유체 채널들은 상기 제 2 유체 채널들 및 상기 플레이트들 사이의 상기 볼륨으로부터 유체적으로 격리되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 볼륨은, 상기 챔버의 상기 제 1 및 제 2 액세스들로부터 분리된, 상기 챔버에서의 제 3 액세스와 유체적으로 커플링된, 상기 가스 분배 어셈블리의 측부(side)를 통해 유체적으로 액세스가능한(accessible),
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액세스 및 상기 제 2 액세스는 상기 챔버의 상단 부분과 커플링되고, 상기 제 1 및 제 2 액세스들은 서로 분리되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 액세스들은, 상기 챔버의 상단 부분과 단일 위치(single location)에서 커플링되고, 상기 제 1 원격 플라즈마 유닛 및 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛과 단일 액세스의 커플링은, 상기 제 1 및 제 2 전구체들이, 상기 챔버의 상기 혼합 영역에 액세스하기 전에 상호작용하게 허용하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액세스 및 상기 제 2 액세스는 상기 챔버의 측부 부분과 커플링되고, 상기 제 1 및 제 2 액세스들은 서로 분리되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 액세스 및 상기 제 2 액세스는 상기 챔버 주위에 방사상으로 분포된(radially distributed) 플리넘(plenum)과 유체적으로 커플링되며, 상기 플리넘은, 상기 플리넘 전체에 걸친 복수의 위치들에서 상기 챔버의 상기 혼합 영역에 대한 액세스를 제공하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는, 상기 챔버의 상기 프로세싱 영역과 상기 혼합 영역 사이에 위치된 샤워헤드를 더 포함하며, 상기 샤워헤드는 상기 챔버를 통해 상기 제 1 및 제 2 전구체들을 분배하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 상기 샤워헤드의 외부 부분(exterior portion) 주위에 위치된 복수의 구멍(aperture)들을 정의하고, 상기 샤워헤드는, 적어도, 상기 샤워헤드의 중심 포인트(center point)로부터 상기 샤워헤드의 방사상 길이(radial length)의 약 25 %까지 연장되는, 상기 샤워헤드의 내부 부분 주위에 구멍들을 포함하지 않는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 원격 플라즈마 유닛은 제 1 재료를 포함하고, 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛은 제 2 재료를 포함하는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 상기 제 1 전구체의 조성(composition)에 기초하여 선택되고, 상기 제 2 재료는 상기 제 2 전구체의 조성에 기초하여 선택되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 재료와 상기 제 2 재료는 상이한 재료들인,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 원격 플라즈마 유닛 및 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛은, 약 10 W 내지 약 10 kW 또는 그 초과의 전력 레벨들에서 동작하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 원격 플라즈마 유닛은 상기 제 1 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 1 전력 레벨에서 동작하도록 구성되고, 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛은 상기 제 2 전구체의 조성에 기초하여 선택되는 제 2 전력 레벨에서 동작하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 시스템은, 상기 제 1 원격 플라즈마 유닛 및 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛을 서로 상이한 전력 레벨들에서 동작시키도록 구성되는,
    반도체 프로세싱을 위한 시스템.
  18. 반도체 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    제 1 원격 플라즈마 유닛을 통해 반도체 프로세싱 챔버 내로 제 1 전구체를 유동시키는 단계; 및
    제 2 원격 플라즈마 유닛을 통해 상기 프로세싱 챔버 내로 제 2 전구체를 유동시키는 단계
    를 포함하며,
    제 1 및 제 2 전구체들은, 기판이 존재하는(reside), 상기 챔버의 프로세싱 영역의 유체적으로(fluidly) 상류에(upstream) 위치된, 상기 챔버의 혼합 영역에서 결합되는,
    반도체 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체는 불소-함유 전구체를 포함하고, 상기 제 2 전구체는 산소-함유 전구체를 포함하는,
    반도체 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체는 상기 제 1 원격 플라즈마 유닛에서 제 1 플라즈마 전력으로 여기되고(excited), 상기 제 2 전구체는 상기 제 2 원격 플라즈마 유닛에서 상기 제 1 플라즈마 전력과 상이한 제 2 플라즈마 전력으로 여기되는,
    반도체 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법.
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