KR20180005756A - 붕소-도핑된 탄소 막들을 위한 정전 척킹 및 우수한 입자 성능을 가능하게 하기 위한 그레이딩된 인-시튜 전하 트랩핑 층들 - Google Patents

붕소-도핑된 탄소 막들을 위한 정전 척킹 및 우수한 입자 성능을 가능하게 하기 위한 그레이딩된 인-시튜 전하 트랩핑 층들 Download PDF

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압둘 아지즈 카자
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아밋 쿠마르 반살
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Abstract

본 개시내용은 일반적으로, 그레이딩된 조성을 갖는 프로세싱 챔버 시즈닝 층들에 관한 것이다. 일 예에서, 시즈닝 층은 붕소-탄소-질화물(BCN) 막이다. BCN 막은 막의 베이스에서 붕소의 더 큰 조성을 가질 수 있다. BCN 막이 증착됨에 따라, 붕소 농도는 제로에 접근할 수 있는 한편, 상대적인 탄소 및 질소 농도는 증가된다. BCN 막은 초기에, 붕소 전구체, 탄소 전구체, 및 질소 전구체를 공동-유동시킴으로써 증착될 수 있다. 제1 시간 기간 후에, 붕소 전구체의 유량이 감소될 수 있다. 붕소 전구체의 유량이 감소됨에 따라, 시즈닝 층의 증착 동안에 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 인가될 수 있다.

Description

붕소-도핑된 탄소 막들을 위한 정전 척킹 및 우수한 입자 성능을 가능하게 하기 위한 그레이딩된 인-시튜 전하 트랩핑 층들
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세스 챔버들과 같은 프로세스 챔버들을 위한 시즈닝(seasoning) 막들, 및 이를 적용하고 사용하는 방법들에 관한 것이다.
[0002] 차세대 디바이스들의 일 양상은, 더 높은 처리량 및 더 우수한 디바이스 수율, 및 프로세싱되는 각각의 실리콘 기판으로부터의 성능을 달성하는 것이다. NAND 및 DRAM 디바이스의 향후의 세대들은 증가되는 산질화물 증착들의 다중-적층들을 갖고, 이는 ± 200 μm를 초과하는 휨을 갖는 인입 기판들을 발생시킨다. 막 증착 동안에 기판들을 평탄화하기 위한 충분한 클램핑력 없이는, 베벨 커버리지, 두께, 및 에칭 선택성과 같은 막 특성들에서 균일성을 달성하는 것이 어렵게 된다.
[0003] 정전 척을 통해 기판으로부터 휨을 제거하는 것이 가능하고, 이는 막 특성 균일성을 개선한다. 그러나, 기판들의 정전 척킹은 종종, 프로세싱 챔버 컴포넌트들을 보호하기 위해 프로세싱 챔버 내에 적용된 시즈닝 층들에 의해 영향을 받는다. 시즈닝 막의 일 예는 붕소-함유 탄소이다. 붕소-함유 탄소 막이 정전 척킹을 가능하게 하지만, 붕소-함유 탄소 막은 쉽게 플레이킹(flake)되고, 기판들 상에 입자 오염을 발생시킨다. 시즈닝 층의 다른 예는 비정질 붕소 막들이다. 비정질 붕소 막들은 붕소-함유 탄소 막들과 비교하여 감소된 플레이킹을 갖는다. 그러나, 비정질 붕소 막들은 비교적 높은 누설 전류들을 갖고, 그에 따라, 휘어진 기판들의 정전 척킹에 부정적으로 영향을 미친다.
[0004] 그에 따라, 적절한 입자 및 척킹 성능을 제공하는 개선된 프로세싱 챔버 시즈닝 층에 대한 필요성이 존재한다.
[0005] 본 개시내용은 일반적으로, 그레이딩된(gradeded) 조성을 갖는 프로세싱 챔버 시즈닝 층들에 관한 것이다. 일 예에서, 시즈닝 층은 붕소-탄소-질화물(BCN) 막이다. BCN 막은 막의 베이스에서 붕소의 더 큰 조성을 가질 수 있다. BCN 막이 증착됨에 따라, 붕소 농도는 제로에 접근할 수 있는 한편, 상대적인 탄소 및 질소 농도는 증가된다. BCN 막은 초기에, 붕소 전구체, 탄소 전구체, 및 질소 전구체를 공동-유동시킴으로써 증착될 수 있다. 제1 시간 기간 후에, 붕소 전구체의 유량이 제로까지 점감될 수 있다. 붕소 전구체의 유량이 감소됨에 따라, 시즈닝 층의 증착 동안에 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 인가될 수 있다.
[0006] 일 실시예에서, 시즈닝 층을 증착하는 방법은, 제1 시간 기간 동안, 프로세싱 챔버 내로 붕소 전구체, 질소 전구체, 및 탄소 전구체를 도입하는 단계를 포함한다. 제1 시간 기간 동안에, 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 비정질 붕소 베이스 부분이 형성된다. 붕소 전구체의 유량은 제2 시간 기간 동안에 점감된다. 제2 시간 기간 동안에, 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 상단 부분이 베이스 부분 상에 증착된다. 상단 부분은 점감된 붕소 농도 프로파일을 갖는다.
[0007] 다른 실시예에서, 기판을 척킹하는 방법은 프로세스 챔버 내에 시즈닝 층을 형성하는 단계를 포함한다. 시즈닝 층을 형성하는 것은, 제1 시간 기간 동안, 프로세싱 챔버 내로 붕소 전구체, 질소 전구체, 및 탄소 전구체를 도입하는 것을 포함한다. 제1 시간 기간 동안에, 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 비정질 붕소 베이스 부분이 형성된다. 붕소 전구체의 유량은 제2 시간 기간 동안에 점감된다. 제2 시간 기간 동안에 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 상단 부분이베이스 부분 상에 증착된다. 상단 부분은 점감된 붕소 농도 프로파일을 갖는다. 기판이 프로세싱 챔버 내의 정전 척을 포함하는 지지부 상에 위치되고, 지지부에 기판을 정전적으로 척킹하기 위해 전력이 지지부에 인가된다.
[0008] 다른 실시예에서, 시즈닝 층은 붕소-탄소-질소 막을 포함하고, 여기에서, 붕소-탄소-질소 막은 균일한 붕소 농도를 갖는 베이스 부분, 및 점감된 붕소 농도를 갖는 상단 부분을 갖는다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하고, 본 개시내용은 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다.
[0010] 도 1a는 본 개시내용의 시즈닝 층이 증착될 수 있는 프로세싱 챔버의 개략도이다. 도 1b는 도 1a의 프로세싱 챔버의 기판 지지 조립체의 확대된 부분도이다.
[0011] 도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 시즈닝 층의 단면도를 예시한다.
[0012] 도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층을 증착하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0013] 도 4a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층의 증착 동안의 붕소-함유 전구체 가스의 유량의 그래프를 예시한다.
[0014] 도 4b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층의 증착 동안의 RF 전력의 인가의 그래프를 예시한다.
[0015] 도 5는 종래의 시즈닝 층들과 대비하여 본 개시내용의 시즈닝 층의 입자 성능을 비교적으로 예시한다.
[0016] 도 6a 및 도 6b는 종래의 시즈닝 층들과 대비하여 본 개시내용의 시즈닝 층의 척킹 성능을 비교적으로 예시한다.
[0017] 도 7a는 종래의 시즈닝 층으로 시즈닝된 프로세싱 챔버에서 프로세싱된 기판을 예시한다. 도 7b는 본 개시내용의 시즈닝 층으로 시즈닝된 프로세싱 챔버에서 프로세싱된 기판을 예시한다.
[0018] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명이 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것이 고려된다.
[0019] 본 개시내용은 일반적으로, 그레이딩된 조성을 갖는 프로세싱 챔버 시즈닝 층들에 관한 것이다. 일 예에서, 시즈닝 층은 붕소-탄소-질화물(BCN) 막이다. BCN 막은 막의 베이스에서 붕소의 더 큰 조성을 가질 수 있다. BCN 막이 증착됨에 따라, 붕소 농도는 제로에 접근할 수 있는 한편, 상대적인 탄소 및 질소 농도는 증가된다. BCN 막은 초기에, 붕소 전구체, 탄소 전구체, 및 질소 전구체를 공동-유동시킴으로써 증착될 수 있다. 제1 시간 기간 후에, 붕소 전구체의 유량이 제로까지 점감될 수 있다. 붕소 전구체의 유량이 감소됨에 따라, 시즈닝 층의 증착 동안에 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 인가될 수 있다.
[0020] 도 1a는 본 개시내용의 시즈닝 층이 증착될 수 있는 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 기판(102)이 상부에서 프로세싱되는 기판 지지 조립체(101)를 포함한다. 프로세싱 챔버(100)는 화학 기상 증착(CVD) 프로세싱 챔버, 핫 와이어 화학 기상 증착(HWCVD) 프로세싱 챔버, 에칭 챔버, 또는 기판들을 프로세싱하기 위한 다른 진공 챔버일 수 있다.
[0021] 프로세싱 챔버(100)는, 상단(104), 챔버 측벽들(105), 및 챔버 바닥(106)을 갖는 챔버 바디(103)를 포함하며, 상단(104), 챔버 측벽들(105), 및 챔버 바닥(106)은 접지(145)에 커플링된다. 상단(104), 챔버 측벽들(105), 및 챔버 바닥(106)은 내부 프로세싱 구역(107)을 정의한다. 챔버 측벽들(105)은 프로세싱 챔버(100) 내외로 기판(102)을 이송하는 것을 가능하게 하기 위한 기판 이송 포트(108)를 포함할 수 있다. 기판 이송 포트(108)는 이송 챔버 및/또는 기판 프로세싱 시스템의 다른 챔버들에 커플링될 수 있다.
[0022] 챔버 바디(103) 및 프로세싱 챔버(100)의 관련된 컴포넌트들의 치수들은 제한되지 않고, 일반적으로, 내부에서 프로세싱될 기판(102)의 사이즈보다 비례하여 더 크다. 기판 사이즈들의 예들은 특히, 200 mm 직경, 250 mm 직경, 300 mm 직경, 및 450 mm 직경을 포함한다.
[0023] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)를 진공배기시키고, 프로세싱 챔버(100)에 대해 압력을 제어하기 위해, 펌핑 디바이스(109)가 프로세싱 챔버(100)의 바닥(106)에 커플링된다. 펌핑 디바이스(109)는 종래의 러핑 펌프, 루츠 블로어, 터보 펌프, 또는 내부 프로세싱 구역(107)에서의 압력을 제어하도록 적응된 다른 유사한 디바이스일 수 있다. 일 예에서, 프로세싱 챔버(100)의 내부 프로세싱 구역(107)의 압력 레벨은 약 760 Torr 미만으로 유지될 수 있다.
[0024] 가스 패널(110)이 가스 라인(111)을 통해 챔버 바디(103)의 내부 프로세싱 구역(107) 내로 프로세스, 전구체 가스들, 및 다른 가스들을 공급한다. 가스 패널(110)은, 원하는 경우에, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스 소스들, 세정 가스들, 비활성 가스들, 비-반응성 가스들, 및 반응성 가스들을 제공하도록 구성될 수 있다. 샤워헤드(112)가 프로세싱 챔버(100)의 상단(104) 아래에 배치되고, 기판 지지 조립체(101) 위로 이격된다. 그에 따라, 샤워헤드(112)는, 기판(102)이 프로세싱을 위해 기판 지지 조립체(101) 상에 위치되는 경우에, 기판(102) 위에 있다. 가스 패널(110)로부터 제공되는 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 샤워헤드(112)를 통해 내부 프로세싱 구역(107) 내로 반응성 종을 공급할 수 있다. 샤워헤드(112)는 또한, 예컨대, 가스들로부터 이온화된 종을 생성하기 위해, 내부 프로세싱 구역(107) 내의 가스들에 전력을 커플링시키기 위한 전극으로서 기능한다. 다른 전극들 또는 디바이스들을 활용하여, 전력이 내부 프로세싱 구역(107) 내의 가스들에 커플링될 수 있다는 것이 고려된다.
[0025] 전력 공급부(113)가 정합 회로(114)를 통해 샤워헤드(112)에 커플링될 수 있다. 일 예에서, 전력 공급부(113)는 고 주파수 RF 에너지를 샤워헤드(112)에 공급할 수 있다. 전력 공급부(113)로부터 샤워헤드(112)에 인가되는 에너지는, 프로세싱 챔버(100)에서 플라즈마를 유지하기 위해, 내부 프로세싱 구역(107)에 배치된 프로세스 가스들에 유도성 커플링된다. 전력 공급부(113)에 대해 대안적으로 또는 부가하여, 전력 공급부(113)는, 프로세싱 구역(107) 내에서 플라즈마를 유지하기 위해, 프로세싱 구역(107)에서의 프로세스 가스들에 용량성 커플링될 수 있다. 전력 공급부(113)의 동작은, 프로세싱 챔버(100)에서의 다른 컴포넌트들의 동작을 또한 제어하는 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
[0026] 도 1b는 도 1a의 프로세싱 챔버(100)의 기판 지지 조립체(101)의 확대된 부분도이다. 기판 지지 조립체(101)는 상부에 배치된 기판(102)을 척킹하기 위한 정전 척(ESC)(115)을 포함한다. ESC(115)는 프로세싱 동안에 기판 지지 조립체(101)에 기판(102)을 고정시킨다. ESC(115)는 유전체 재료, 예컨대 세라믹 재료, 이를테면, 다른 적합한 재료들 중에서 알루미늄 질화물(AlN)로 형성될 수 있다. ESC(115)는 기판 지지 조립체(101)에 기판(102)을 홀딩하기 위해 정전 인력을 사용한다.
[0027] ESC(115)는 전력 소스(117)와 척킹 전극(116) 사이에 배치된 절연 트랜스(isolation transformer)(118)를 통해 전력 소스(117)에 연결된 척킹 전극(116)을 포함한다. 절연 트랜스(118)는 선택적으로, 전력 소스(117)의 부분일 수 있다. 전력 소스(117)는 척킹 전극(116)에 약 50 볼트 내지 약 5000 볼트의 척킹 전압을 인가할 수 있다. 선택적으로, 기판 지지 조립체(101)는 전력 공급부(162)에 커플링된 가열 엘리먼트(161)를 갖는 가열기, 냉각 베이스(미도시), 또는 설비 플레이트(160) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. ESC(115)는 ESC(115) 상에 배치된 코팅 또는 층을 가질 수 있으며, 그 코팅 또는 층은 프로세싱 챔버(100) 내에서 입자 오염을 감소시키고 전류 누설을 억제하도록 구성된다. 일 예에서, 코팅 또는 층은 시즈닝 층(220)이다.
[0028] 대안적인 실시예에서, 절연 트랜스(118)에 대해 부가하여 또는 대안으로서, RF 필터링 회로가 사용될 수 있다. RF 필터링 회로는 전력 소스(117)에 간섭할 수 있는 임의의 기생(parasitic) RF 컴포넌트들을 차단하도록 튜닝될 수 있고, 그에 따라, ESC(115)의 척킹 능력을 최대화할 수 있다. 일 예에서, RF 필터링 회로는 대략 13.56 MHz에서 HFRF를 필터링하는 50 nF 인덕터를 포함할 수 있다.
[0029] 일 예에서, ESC(115)는 기판을 척킹하기 위해 쿨롬 힘들 대신에 JR 힘들을 활용하는 존센-라벡(JR) 단극 척일 수 있다. JR 힘들을 활용하는 경우에, 척킹력은 접촉 면적의 증가 및/또는 유효 전압의 증가(예컨대, 증가된 전력 공급 및/또는 감소된 누설 전류)에 따라 증가된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 시즈닝 층들은 누설 전류에 영향을 미칠 수 있고, 그에 따라, ESC의 척킹 능력에 영향을 미칠 수 있다.
[0030] 도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 시즈닝 층(220)의 단면도를 예시한다. 시즈닝 층(220)은 기판 지지 조립체(101) 상에 배치된 것으로 예시된다. 그러나, 시즈닝 층(220)이 프로세싱 챔버의 다른 내부 표면들 상에 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 시즈닝 층(220)은 하나 또는 그 초과의 원소들의 그레이딩된 또는 점감된 농도를 갖는 그레이딩된 시즈닝 층이다.
[0031] 일 예에서, 시즈닝 층(220)은 붕소의 그레이딩된 농도를 갖는다. 그러한 예에서, 시즈닝 층(220)은 시즈닝 층(220)의 상단 부분(222b)에서보다 시즈닝 층(220)의 베이스 부분(222a)에서 더 큰 농도를 갖는다. 도 2에서 시즈닝 층(220)이 다수의 하위-층들을 갖는 것으로 도시되지만, 시즈닝 층(220)이 연속적으로 형성된 그레이딩된 조성을 갖는 단일 층이라는 것이 이해될 것이다. 시즈닝(220)은, 약 1 몰 퍼센트(mol%) 내지 10 mol%의 범위 내의 질소, 약 20 mol% 내지 약 50 mol%의 범위 내의 탄소, 및 베이스 부분(222a)의 약 80 mol% 내지 약 90 mol%에서 상단 부분(222b)의 제로(zero)까지의 범위 내의 붕소의 조성을 갖는 붕소-탄소-질소 막일 수 있다. 일 실시예에서, 시즈닝 층(220)이, 상단 부분(222b)에서의 제로까지 붕소 농도를 점감시키기 시작하기 전에, 베이스 부분(222a)에서 비교적 일정한 붕소 농도를 가질 수 있다는 것이 고려된다. 그러한 실시예에서, 베이스 부분(222a)은 약 85 mol% 내지 약 95 mol%와 같은 붕소의 균일한 농도를 가지면서 약 100 옹스트롬 내지 약 2,000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 베이스 부분(222a)을 증착한 후에, 약 200 옹스트롬 내지 약 20,000 옹스트롬, 이를테면 약 200 옹스트롬 내지 약 4,000 옹스트롬의 범위 내의 총 두께를 갖는 탄소-붕소-질화물 막을 계속 증착하면서, 붕소의 농도가 제로까지 아래로 점감될 수 있다.
[0032] 도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층을 증착하기 위한 방법(390)의 흐름도이다. 방법(390)은 동작(391)에서 시작된다. 동작(391)에서, 세정 동작이 수행된다. 세정 동작은, 에칭 프로세스, 증착 프로세스, 또는 다른 프로세스 후에, 프로세싱 챔버(100)와 같은 프로세싱 챔버 내에서 수행된다. 세정 프로세스는 프로세싱 챔버의 내부 표면들로부터 임의의 입자 오염물들 또는 이전에-증착된 챔버 시즈닝들을 제거한다. 적합한 세정 가스들은 O2, Ar, 또는 NF3, 또는 이들의 라디칼들 또는 이온들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
[0033] 세정 가스들의 진공배기 후에, 시즈닝 층(220)의 베이스 부분(222a)(도 2에서 도시됨)을 증착하기 위해, 동작(392) 동안에, 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들이 프로세싱 챔버 내로 도입된다. 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들은 프로세싱 챔버에 붕소, 탄소, 및 질소를 도입한다. 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들은 탄소-함유 전구체, 질소-함유 전구체, 및 붕소-함유 전구체를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들은 동일한 또는 상이한 가스 유입구를 통해 프로세싱 챔버에 도입될 수 있다.
[0034] 예시적인 탄소-함유 전구체들은 특히, 프로필렌, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 헥산, 이소프렌, 및 부타디엔을 포함한다. 탄소-함유 전구체 가스는 약 100 sccm 내지 약 2,000 sccm의 범위 내의 유량으로 프로세스 챔버 내로 도입될 수 있다. 예시적인 질소-함유 전구체들은 특히, 피리딘, 지방족 아민들, 아민들, 니트릴들, 및 암모니아를 포함한다. 질소-함유 전구체 가스는 약 500 sccm 내지 약 15,000 sccm의 범위 내의 유량으로 프로세스 챔버 내로 도입될 수 있다. 붕소-함유 전구체는 초기에, 약 500 sccm 내지 약 4,000 sccm의 범위 내의 유량으로 프로세싱 챔버 내로 도입될 수 있다. 예시적인 붕소-함유 전구체들은 특히, 디보란, 오르토카르보란, 및 트리메틸보라진을 포함한다. 동작(392) 동안에, 시즈닝 층(220)의 제1 부분이 형성된다. 시즈닝 층(220)의 제1 부분은 비정질 붕소 막이다. 비정질 붕소 막은 전구체 가스들의 열 분해 동안에 형성된다. 붕소-함유 전구체가 탄소-함유 및 질소-함유 전구체들보다 훨씬 더 쉽게 해리되기 때문에, 동작(392) 동안에 형성되는 비정질 붕소 막은 약 80 mol% 내지 약 100 mol% 붕소, 이를테면 약 80 mol% 내지 약 90 mol% 붕소일 수 있다.
[0035] 동작(393)에서, 붕소-함유 전구체의 유량이 감소되고, RF 전력이 인가된다. 붕소-함유 전구체는 초기에, 약 500 sccm 내지 약 4,000 sccm의 범위 내의 유량으로 프로세싱 챔버 내로 도입될 수 있고, 약 제로의 유량까지 점감될 수 있다. 시즈닝 층(220)의 증착 동안에, 탄소-함유 전구체 및 질소-함유 전구체의 유량들은 대략 일정하게 유지될 수 있는 한편, 붕소-함유 전구체의 유량은 시즈닝 층(220)의 형성 동안에 감소될 수 있다. 붕소-함유 전구체의 점감과 동시에, 전구체 가스들을 이온화하기 위해 RF 전력이 인가된다. RF 전력이 질소-함유 전구체 및 탄소-함유 전구체의 이온화를 가능하게 하기 때문에, 동작(393) 동안에 형성되는 시즈닝 층(220)의 부분(예컨대, 도 2에서 도시된 상단 부분(222b))은 동작(392) 동안에 형성된 시즈닝 층(220)의 부분(예컨대, 베이스 부분(222a))보다 더 높은 농도의 질소 및 탄소를 포함한다. 도 4a 및 도 4b는 방법(390)에 대해 각각 붕소-함유 전구체 유량들 및 RF 전력 인가의 예들을 예시한다.
[0036] 도 4a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층의 증착 동안의 붕소-함유 전구체 가스의 유량의 그래프(425)를 예시한다. 시간(t0)에서, 붕소-함유 전구체 가스가 500 sccm 내지 약 4,000 sccm의 범위 내의 일정한 유량으로 프로세싱 챔버 내로 도입된다. 도 4a에서 도시된 예에서, 붕소-함유 전구체는 1,000 sccm으로 도입된다. 시간(t0)으로부터 약 5 초 내지 약 30 초의 범위에 있을 수 있는 시간(t1)에서, 붕소-함유 전구체 가스의 유량이 점감 또는 감소되기 시작한다. 일 예에서, 시간(t1)은 도 3에서 도시된 동작(393)과 일치할 수 있다. 붕소-함유 전구체의 유량은 시간(t2)까지 연속적으로 감소되고, 시간(t2)에서, 붕소-함유 전구체 가스의 유량이 제로에 도달한다. 일 예에서, 시간(t1)과 시간(t2) 사이의 차이는 약 10 초 내지 약 20 초이다. 시간(t1)과 시간(t2) 사이의 차이는 시즈닝 층(220)의 플레이킹을 감소시키기 위한 시즈닝 층(220)에서의 충분한 양의 붕소를 제공하도록, 그리고 시즈닝 층(220)의 전하 트랩핑(trapping)을 가능하게 하기 위한 충분한 양의 비정질 탄소를 제공하도록 선택된다. 시즈닝 층(220) 내의 전하 트랩핑은 시즈닝 층(220)을 상부에 갖는 정전 척들의 정전 척킹 성능을 개선한다.
[0037] 도 4b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 시즈닝 층의 증착 동안의 고 주파수 RF 전력의 인가의 그래프(426)를 예시한다. RF 전력은 프로세싱 챔버 내의 하나 또는 그 초과의 가스들을 이온화하기 위해 프로세싱 챔버에 인가될 수 있다. 일 예에서, 시간(t0) 내지 시간(t1) 사이에 프로세싱 챔버에 RF 전력이 전혀 인가되지 않는다. RF 전력의 부재는, 초기에 시즈닝 층을 증착하기 위한 전구체 가스들의 열 분해에 따라 좌우된다. 전구체 가스들의 열 분해는 아래에 놓인 챔버 컴포넌트에 대한 시즈닝 층의 접착을 가능하게 한다. 시간(t1)에서, 붕소-함유 전구체 가스의 점감과 일치하여, 일정한 레벨의 RF 전력이 프로세싱 챔버에 인가된다. RF 전력의 인가는 시즈닝 층(220) 내의 비정질 재료의 형성을 가능하게 하기 위해 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들을 이온화한다. 붕소-함유 전구체 가스는 열 에너지에 의해 쉽게 분해되지만, 탄소-함유 및 질소-함유 전구체 가스들은 그렇게 쉽게 분해되지 않을 수 있다. 인가되는 RF 전력은 탄소-함유 및 질소-함유 전구체들의 분해를 가능하게 한다. RF 전력 인가는 시간(t2)까지 계속되고, 시간(t2)에서, 시즈닝 층(220)의 증착이 종료된다.
[0038] 도 5는 종래의 시즈닝 층들과 대비하여 본 개시내용의 시즈닝 층(220)의 입자 성능을 비교적으로 예시하는 그래프(530)이다. 그래프(530)는, 기판에 대해 프로세스를 수행한 후에, 300 mm 실리콘 기판 상에서 발견된 0.09 마이크로미터보다 더 큰 사이즈를 갖는 원하지 않는 입자들의 수를 예시한다. 프로세스는 예컨대 에칭 프로세스일 수 있고, 비교 목적들을 위해 시즈닝 층들(531a 내지 531h 및 220) 각각의 존재 시에 수행될 수 있다. 시즈닝 층(531a)은 실질적으로 붕소가 없는 질소-도핑된 비정질 탄소 층이다. 시즈닝 층(531a)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 130개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다.
[0039] 시즈닝 층(531b)은 비정질 붕소 층이다. 시즈닝 층(531b)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 45개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 시즈닝 층(531c)은 비정질 붕소의 제1 층, 및 제1 층 상에 배치된 질소-도핑된 비정질 탄소의 제2 층을 갖는 적층된 시즈닝 층이다. 시즈닝 층(531c)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 50개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 시즈닝 층(531d)은 전체에 걸쳐 균일한 농도의 붕소를 갖는 붕소-도핑된 비정질 탄소 층이다. 일 예에서, 시즈닝 층(531d)의 조성은 약 50 mol% 붕소이다. 시즈닝 층(531d)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 140개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다.
[0040] 시즈닝 층(531e)은 약 500 내지 1000 sccm의 범위 내의 질소 전구체 유동 세트 포인트, 및 약 1000 내지 2000 sccm의 범위 내의 붕소 전구체 유동 세트 포인트로 형성될 수 있는 비정질 탄소 층이다. 시즈닝 층(531e)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 190개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 시즈닝 층(531f)은 약 5,000 내지 10,000 sccm의 범위 내의 질소 전구체 유동 세트 포인트, 및 약 1,000 내지 2,000 sccm의 범위 내의 붕소 전구체 유동 세트 포인트를 사용하여 형성된 비정질 탄소 층이다. 따라서, 시즈닝 층(531f)은 시즈닝 층(531e)보다 더 큰 질소 농도를 갖는다. 시즈닝 층(531f)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 105개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 시즈닝 층(531g)은 약 5,000 내지 10,000 sccm의 범위 내의 질소 전구체 유동 세트 포인트, 및 약 500 내지 1,000 sccm의 범위 내의 붕소 전구체 유동 세트 포인트를 사용하여 형성된 비정질 탄소 층이다. 따라서, 시즈닝 층(531g)은 시즈닝 층(531f)보다 더 낮은 붕소 농도를 갖는다. 시즈닝 층(531g)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 70개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다.
[0041] 시즈닝 층(531h)은 약 5,000 내지 10,000 sccm의 범위 내의 질소 전구체 유동 세트 포인트, 및 약 500 내지 1,000 sccm의 범위 내로 시작하여 200 sccm까지 점감되는 붕소 유동 세트 포인트를 사용하여 형성된 비정질 탄소 층이다. 시즈닝 층(531h)은 도 4a의 붕소 가스 유동 프로파일을 사용하여 형성될 수 있다. 시즈닝 층(531h)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 80개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 시즈닝 층(220)은 위에서 설명된 바와 같이 형성된다. 시즈닝 층(220)은 약 5,000 내지 10,000 sccm의 범위 내의 질소 유동 세트 포인트, 및 약 500 내지 1000 sccm에서 시작하고 제로까지 점감되는 붕소 유동 세트 포인트를 사용하여 형성된 비정질 탄소 막이다. 시즈닝 층(531h)은 프로세싱 후에 기판의 표면 상에서 약 35개의 입자들의 입자 카운트를 초래하였다. 추가적인 비교에 대해, 시즈닝 층의 부재 시에, 프로세싱된 기판이 250개를 초과하는 입자 카운트를 가질 것이다.
[0042] 도 6a 및 도 6b는 종래의 시즈닝 층들과 대비하여 본 개시내용의 시즈닝 층의 척킹 성능을 비교적으로 예시한다. 도 6a는 기판에 걸친 49개의 동일하게 이격된 방사상 포인트들에 대해 기판들의 정규화된 두께(레퍼런스 포인트로부터 측정된 평탄한 기판의 두께 대 레퍼런스 포인트로부터의 척킹된 기판의 두께)를 예시한다. "베이스라인"은 지지부 상에 척킹된 평탄한 기판의 두께 프로파일을 예시한다. 그에 따라, 완전히 척킹된 기판들은 베이스라인 프로파일과 매칭하는 두께 프로파일을 가질 것이다. 도 6a에서 예시된 바와 같이, 시즈닝 층들(531a 및 531d) 각각은 기판의 평탄한 척킹을 발생시킨다. 도시되지는 않았지만, 시즈닝 층(220)에 대한 그리프는 유사하다. 그러나, 도 5에서 도시된 바와 같이, 시즈닝 층들(531a 및 531d) 각각은 기판의 완전한 척킹을 발생시키고, 시즈닝 층들(531a 및 531d) 각각은 프로세싱된 기판들 상에서 만족스럽지 않은 높은 입자 카운트들을 발생시킨다. 시즈닝 층들(531b 및 531c) 각각은, 부분적으로-척킹된 기판을 표시하는, 기판의 오목한 커브를 예시하는 정규화된 두께 프로파일들을 갖는다.
[0043] 도 6b는 종래의 시즈닝 층들(531a, 531b, 및 531d)의 누설 전류와 대비하여 본 개시내용의 시즈닝 층(220)의 누설 전류를 예시한다. 예시된 바와 같이, 시즈닝 층(220)의 누설 전류는 종래의 시즈닝 층들(531b 및 531d)의 누설 전류보다 상당히 더 적다. 부가적으로, 도 5에서 도시된 바와 같이, 시즈닝 층(220)의 누설 전류는, 종래의 시즈닝 층(531a)보다 상당히 더 우수한 입자 성능을 제공하면서, 종래의 시즈닝 층(531a)의 10배 내에 있다. 따라서, 시즈닝 층(220)은, 프로세싱된 기판들 상의 입자 오염을 상당히 감소시키면서, 종래의 시즈닝 층들과 대략 동일한 전하 트랩핑 또는 척킹 성능을 제공할 수 있다.
[0044] 도 7a는 종래의 시즈닝 층으로 시즈닝된 프로세싱 챔버에서 프로세싱된 기판(750a)을 예시한다. 도 7b는 본 개시내용의 시즈닝 층으로 시즈닝된 프로세싱 챔버에서 프로세싱된 기판(750b)을 예시한다. 기판(750a)은 기판(750a)의 배면 표면(752) 상에 증착 링(751)을 나타낸다. 증착 링(751)은, 정전 척이 평탄한 구성으로 기판(750a)을 고정시킬 수 없는 것으로부터 기인한, 프로세싱 동안의 기판(750a)의 오목한 휨으로 인해 발생된다. 특히, 기판(750a)의 배면 표면(752)의 부분들이 프로세싱 동안에 노출되기 때문에, 재료가 배면 표면(752) 상에 증착될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 종래의 시즈닝 층들은 종종, 종래의 시즈닝 층들로 코팅된 척의 정전 척킹 수행에 부정적으로 영향을 미치는 부적절한 전하 트랩핑 능력들(예컨대, 증가된 전류 누설)을 갖는다. 감소된 척킹 성능은 프로세싱 동안에 기판(750a)의 배면 표면(752)의 부분들이 노출되게 한다. 증착 링(751)의 존재는 디바이스 성능에 부정적으로 영향을 미치고, 몇몇 경우들에서, 기판(750a)의 전체적인 손실을 초래할 수 있다.
[0045] 반대로, 도 7b에서의 기판(750b)은 본 개시내용의 시즈닝 층(220)으로 시즈닝된 프로세싱 챔버에서 프로세싱되었다. 시즈닝 층(220)은, 섭씨 약 300 도 내지 섭씨 약 650 도의 범위의 온도들에서도, 종래의 시즈닝 층들과 비교하여 개선된 전하 트랩핑을 통해, 개선된 척킹 성능을 가능하게 한다. 따라서, 기판(750b)은, 심지어 +/- 400 마이크로미터까지 휘어지면서도, 프로세싱 동안에 평탄한 구성으로 척킹되고 유지될 수 있다. 기판(750b)이 프로세싱 동안에 평탄하기 때문에, 기판(750b)은 기판(750b)의 배면 표면 상에 증착 링을 발생시키지 않는다.
[0046] 개시된 시즈닝 층들의 이익들은 기판들 상의 감소된 입자 오염 및 개선된 전하 트랩핑(예컨대, 감소된 전류 누설)을 포함한다. 개시된 시즈닝 층들은 점감되는 붕소 농도 프로파일들을 포함한다. 시즈닝 층의 베이스 근처의 비교적 더 높은 붕소 농도는, 알루미늄 산화물 또는 알루미늄 질화물로 제조된 챔버 컴포넌트들과 같은 챔버 컴포넌트들에 대한 증가된 접착을 가능하게 한다. 개시된 시즈닝 층들의 증가된 접착은 시즈닝 층의 감소된 플레이킹으로 인해 감소된 입자 오염을 발생시킨다. 시즈닝 층의 상단 부분 근처의 붕소의 비교적 더 낮은 농도는 증가된 전하 트랩핑을 발생시킨다. 따라서, 개시된 시즈닝 층의 누설 전류가 감소되고, 개시된 시즈닝 층으로 시즈닝된 기판 지지부의 척킹 성능이 개선된다.
[0047] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 시즈닝(seasoning) 층을 증착하는 방법으로서,
    제1 시간 기간 동안, 프로세싱 챔버 내로 붕소 전구체, 질소 전구체, 및 탄소 전구체를 도입하는 단계;
    상기 제1 시간 기간 동안에, 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 비정질 붕소 베이스 부분을 형성하는 단계;
    제2 시간 기간 동안에, 상기 붕소 전구체의 유량을 점감시키는 단계; 및
    상기 제2 시간 기간 동안에, 상기 베이스 부분 상에 상기 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 상단 부분을 증착하는 단계
    를 포함하며,
    상기 상단 부분은 점감된 붕소 농도 프로파일을 갖는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 붕소 전구체, 상기 질소 전구체, 및 상기 탄소 전구체는 상기 제1 시간 기간 동안에 열 분해되는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 붕소 전구체, 상기 질소 전구체, 및 상기 탄소 전구체를 이온화하기 위해, 상기 프로세싱 챔버에 RF 전력을 인가하는 단계를 더 포함하며,
    상기 RF 전력은 상기 제2 시간 기간 동안에 인가되는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 시간 기간은 약 5 초 내지 약 30 초의 범위 내에 있고, 상기 제2 시간 기간은 약 10 초 내지 약 20 초의 범위 내에 있는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    프로세싱 챔버 내로 상기 붕소 전구체, 상기 질소 전구체, 및 상기 탄소 전구체를 도입하기 전에, 상기 프로세싱 챔버 내로 세정 가스를 도입하는 단계를 더 포함하며,
    상기 세정 가스는 O2, Ar, 및 NF3 중 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 붕소 전구체는 디보란, 오르토카르보란, 및 트리메틸보라진으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 질소 전구체는 피리딘, 지방족 아민들, 아민들, 니트릴들, 및 암모니아로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 상기 탄소 전구체는 프로필렌, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 헥산, 이소프렌, 및 부타디엔으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 붕소-탄소-질소 시즈닝 층은 약 200 옹스트롬 내지 약 2,000 옹스트롬의 두께까지 증착되는,
    시즈닝 층을 증착하는 방법.
  9. 기판을 척킹하는 방법으로서,
    프로세스 챔버 내에 시즈닝 층을 형성하는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내의 정전 척을 포함하는 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계; 및
    상기 지지부에 상기 기판을 정전적으로 척킹하기 위해 상기 지지부에 전력을 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 프로세스 챔버 내에 시즈닝 층을 형성하는 단계는,
    제1 시간 기간 동안, 프로세스 챔버 내로 붕소 전구체, 질소 전구체, 및 탄소 전구체를 도입하는 단계;
    상기 제1 시간 기간 동안에, 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 비정질 붕소 베이스 부분을 형성하는 단계;
    제2 시간 기간 동안에, 상기 붕소 전구체의 유량을 점감시키는 단계; 및
    상기 제2 시간 기간 동안에, 상기 베이스 부분 상에 상기 붕소-탄소-질소 시즈닝 층의 상단 부분을 증착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 상단 부분은 점감된 붕소 농도 프로파일을 갖는,
    기판을 척킹하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은 300 mm 실리콘 웨이퍼이고, 상기 지지부에 전력을 인가하기 전에 약 +/- 400 마이크로미터의 휨을 가지며, 상기 지지부에 전력을 인가한 후에 대략 평탄하게 되는,
    기판을 척킹하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 붕소-탄소-질소 시즈닝 층은 약 200 옹스트롬 내지 약 2,000 옹스트롬의 두께까지 증착되는,
    기판을 척킹하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 지지부에 정전적으로 척킹되는 경우에, 섭씨 약 300 도 내지 섭씨 약 650 도에 있는,
    기판을 척킹하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부에 전력을 인가하는 단계는, 인덕터를 사용하여 기생(parasitic) RF 전력을 필터링하는 단계를 포함하며,
    상기 탄소 전구체는 프로필렌, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 헥산, 이소프렌, 및 부타디엔으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    기판을 척킹하는 방법.
  14. 시즈닝 층으로서,
    붕소-탄소-질소 막을 포함하며,
    상기 붕소-탄소-질소 막은 균일한 붕소 농도를 갖는 베이스 부분, 및 점감된 붕소 농도를 갖는 상단 부분을 갖는,
    시즈닝 층.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 붕소-탄소-질소 막은 비정질 탄소를 포함하고, 상기 점감된 붕소 농도는 상기 베이스 부분으로부터 상기 막의 상단 표면까지 감소되는,
    시즈닝 층.
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