KR20180009384A - 프로세스 챔버 내의 가스 제어 - Google Patents

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Abstract

측벽, 기판 지지체, 및 기판 지지체 위에 배치된 배기 배출부를 포함하는 프로세스 챔버가 제공된다. 배기 배출부와 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성되고, 배기 배출부는 처리 영역에 비해 배기 배출부에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합된다. 프로세스 챔버는 고리형 영역의 경계를 정하는 내측 표면을 갖는 고리 형상 바디를 포함하는 가스 링을 더 포함한다. 가스 링은 제1 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐을 더 포함한다. 가스 링은 제2 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐을 더 포함한다.

Description

프로세스 챔버 내의 가스 제어
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세스 챔버에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 기판의 표면 위에서의 가스들의 유동 및 농도를 제어하도록 적응된 반도체 프로세스 챔버에 관한 것이다.
집적 회로들의 제조에서, 화학적 기상 증착(CVD) 또는 플라즈마 증강된(plasma enhanced) CVD 프로세스들과 같은 퇴적 프로세스들은 반도체 기판들 상에 다양한 재료들의 막을 퇴적하기 위해 이용된다. 이러한 퇴적 프로세스들은 밀봉된(enclosed) 프로세스 챔버 내에서 발생할 수 있다. 반도체 기판들 상의 피쳐들의 치수들은 최신 전자장치들의 요구들을 충족시키기 위해 계속하여 축소되고 있다. 이러한 치수들에 대한 추가의 감소들은 퇴적 프로세스들의 상이한 양태들, 예컨대 가스 분포 균일성, 가스 혼합 균일성, 농도 균일성, 및 기판의 표면에 제공되는 가스들의 양의 제어에 대한 정밀한 제어를 필요로 할 것이다. 따라서, 이러한 퇴적 프로세스들의 상이한 양태들에 대한 제어를 더 증강시키기 위해 개선된 프로세스 챔버가 지속적으로 필요하다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세스 챔버에 관한 것이다. 일 실시예에서, 측벽, 기판 지지체, 및 기판 지지체 위에 배치된 배기 배출부(exhaust vent)를 포함하는 프로세스 챔버가 제공된다. 배기 배출부와 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성되고, 배기 배출부는 처리 영역에 비해 배기 배출부에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합된다. 프로세스 챔버는 고리형 영역의 경계를 정하는 내측 표면을 갖는 고리 형상 바디를 포함하는 가스 링을 더 포함한다. 가스 링은 제1 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐을 더 포함한다. 복수의 제1 노즐은 고리 형상 바디에서 제1 원형 어레이로 형성된다. 가스 링은 제2 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐을 더 포함한다. 복수의 제2 노즐은 고리 형상 바디에서 제2 원형 어레이로 형성된다.
다른 실시예에서, 측벽 및 기판 지지체를 포함하는 프로세스 챔버가 제공된다. 기판 지지체는 기판 지지체 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더를 포함한다. 기판 지지체는 프로세스 챔버의 내부 주위에서 회전가능하다. 프로세스 챔버는 각각의 기판 홀더 위에 배치된 배기 배출부를 더 포함한다. 각각의 배기 배출부와 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성되고, 각각의 배기 배출부는 처리 영역에 비해 배기 배출부에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합된다. 프로세스 챔버는 고리형 영역의 경계를 정하는 내측 표면을 갖는 고리 형상 바디를 포함하는 가스 링을 더 포함한다. 가스 링은 제1 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐을 포함하고, 복수의 제1 노즐은 고리 형상 바디에서 제1 원형 어레이로 형성된다. 가스 링은 제2 가스 소스에 결합되고 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐을 더 포함하고, 복수의 제2 노즐은 고리 형상 바디에서 제2 원형 어레이로 형성된다.
다른 실시예에서, 측벽 및 기판 지지체를 포함하는 프로세스 챔버가 제공된다. 기판 지지체는 기판 지지체 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더를 포함한다. 기판 지지체는 프로세스 챔버의 내부 주위에서 회전가능하다. 프로세스 챔버는 각각의 기판 홀더 위에 배치되는 샤워헤드를 더 포함하고, 각각의 샤워헤드와 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성된다. 각각의 샤워헤드는 제1 가스 소스에 결합된 복수의 제1 오리피스(orifices)를 포함한다. 각각의 샤워헤드는 제2 가스 소스에 결합된 복수의 제2 오리피스를 더 포함하고, 각각의 제1 오리피스 주위에 4개 이상의 제2 오리피스가 배치된다. 각각의 샤워헤드는 복수의 제3 오리피스를 더 포함하고, 복수의 제3 오리피스는 처리 영역에 비해 복수의 제3 오리피스에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합되고, 각각의 제3 오리피스 주위에 4개 이상의 제2 오리피스가 배치된다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 1b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 1a의 프로세스 챔버에서 이용될 가스 링의 상부 단면도이다.
도 1c는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 1b의 가스 링 내의 제1 가스 노즐의 근접 측단면도이다.
도 1d는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 1b의 가스 링 내의 제2 가스 노즐의 근접 측단면도이다.
도 1e는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 1a의 프로세스 챔버 내의 상이한 컴포넌트들의 상부 평면도이다.
도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 2b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 2a의 프로세스 챔버의 상부 평면도이다.
도 2c는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 2a 및 도 2b의 프로세스 챔버 내에서 이용될 가스 링의 상부 단면도이다.
도 2d는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 2e는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 2d의 프로세스 챔버의 상부 평면도이다.
도 3a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 3b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 3a의 프로세스 챔버의 상부 평면도이다.
도 3c는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 3a의 프로세스 챔버에서 이용될 샤워헤드의 부분 하부도이다.
도 3d는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 3c의 샤워헤드의 부분 측단면도이다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버의 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예에 개시된 구성요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세스 챔버에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 기판의 표면 위에서의 가스들의 유동 및 농도를 제어하도록 적응된 반도체 프로세스 챔버에 관한 것이다.
도 1a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(100)의 측단면도이다. 도 1b는 프로세스 챔버(100) 내에서 이용될 가스 링(150)의 상부 단면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 아래에 설명되는 복수의 제1 노즐(151)은 도 1b에 도시된 바와 같이 가스 링(150) 내로 머시닝될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 하나 이상의 측벽(104), 저부(106), 및 측벽들(104) 상에 배치된 최상부(108)를 갖는 챔버 바디(102)를 포함한다. 측벽들(104), 저부(106), 및 최상부(108)는 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(105)을 정의한다.
프로세스 챔버(100)는 기판 지지체(120), 및 기판 지지체(120) 위에 배치된 배기 배출부(130)를 포함한다. 처리 영역은 배기 배출부(130)와 기판 지지체(120) 사이에 형성된다. 기판 지지체(120)는 프로세스 챔버(100) 내에서 수행되는 퇴적 프로세스 동안 기판(50)을 지지하기 위해 이용될 수 있다. 배기 배출부(130)는 프로세스 챔버(100)로부터 가스들, 예컨대 프로세스 가스들을 제거하기 위해 이용될 수 있다. 기판 지지체(120)는 중심(123)을 갖는 기판 지지 표면(122)을 포함한다. 배기 배출부(130)는 기판 지지 표면(122)을 향하는 배기 유입부(131)를 갖는다. 배기 유입부(131)는 배기 배출부(130)를 통해 연장되어 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(105)으로부터 제거되는 가스들을 위한 배기 경로의 일부를 형성하는 복수의 통로(134)를 포함할 수 있다. 통로들(134)은 배기 유입부(131)에 걸쳐 상이한 반경방향 위치들(radial locations)에 배치된 링들과 같이, 배기 유입부(131)에 걸쳐 배치된 링들의 형태를 취할 수 있다. 다른 실시예들에서, 통로들(134)은 플레이트 내의 오리피스들의 규칙적인 어레이와 같이, 배기 유입부(131)에 걸쳐 배열된 복수의 오리피스의 형태를 취할 수 있다. 배기 배출부(130)는 기판 지지 표면(122)의 중심(123) 위에 가로놓일(overlie) 수 있다. 예를 들어, 배기 유입부(131)의 중심(133)은 기판 지지 표면(122)의 중심(123) 위에 가로놓일 수 있다. 일부 실시예들에서, 배기 유입부(131)는 기판 지지 표면(122)의 대부분의 위에 가로놓인다. 다른 실시예들에서, 배기 유입부(131)는 기판 지지 표면(122) 전체의 위에 가로놓인다.
프로세스 챔버(100)는 기판 지지체(120)와 배기 배출부(130) 사이의 수직 위치에 배치된 가스 링(150)을 더 포함한다. 가스 링(150)은 고리형 영역(150R)의 경계를 정하는 내측 표면(159)을 갖는 고리 형상 바디(158)를 포함한다. 가스 링(150)은 제1 가스 소스(161)에 결합되고 제1 가스 소스(161)로부터의 제1 가스를 내부 영역(105)에 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐(151)을 포함한다. 복수의 제1 노즐(151)은 고리 형상 바디(158)에서 제1 원형 어레이로 형성된다. 제1 가스 소스(161)로부터 전달된 제1 가스는 H2O 또는 NH3와 같은 산화제일 수 있다. 가스 링(150)은 제2 가스 소스(162)에 결합되고 제2 가스를 내부 영역(105)에 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐(152)을 더 포함한다. 복수의 제2 노즐(152)은 고리 형상 바디(158)에서 제2 원형 어레이로 형성된다. 제2 가스 소스(162)로부터 전달되는 제2 가스는 PDMAT[pentakis(dimethylamino) tantalum] 또는 TEMAHf[tetrakis-ethyl-methylamino hafnium]과 같은 퇴적 가스 프리커서일 수 있다. 제1 노즐들(151)의 제1 원형 어레이 및 제2 노즐들(152)의 제2 원형 어레이는 가스 링(150) 주위에서 교대하는 패턴(alternating pattern)으로 배열될 수 있다.
가스 링(150)과 같은 본 명세서에 설명된 컴포넌트들 중 다수는 원형 기하형상을 갖는 것으로 설명되지만, 다각형 형상 링, 타원형 링, 또는 불규칙한 형상을 갖는 링과 같은 다른 링 형상 기하형상들도 예상된다.
각각의 제1 노즐(151)은 제1 반경 각도(first radial angle)(153)로 지향될 수 있고, 제1 반경 각도(153)는 가스 링(150)의 고리형 영역(150R)의 중심(150C)으로부터 연장되는 반경 R로부터 약 0.3도 내지 약 30도만큼, 예컨대 약 0.5도 내지 약 15도만큼 오프셋된다. 각각의 제2 노즐(152)은 제2 반경 각도(157)로 지향될 수 있고, 제2 반경 각도(157)는 가스 링(150)의 고리형 영역(150R)의 중심(150C)으로부터 연장되는 반경 R로부터 약 0.3도 내지 약 30도만큼, 예컨대 약 0.5도 내지 약 15도만큼 오프셋된다. 노즐들(151, 152)을 각자의 반경 각도들(153, 157)로 정렬함으로써, 기판(50) 위의 수평 평면 내의 프로세스 가스들의 소용돌이 운동(swirling motion)이 달성될 수 있다. 프로세스 가스들의 소용돌이 운동은 기판(50)의 외측 에지들 주위에서 시작할 수 있고, 다음으로 기판(50)의 중심 위의 영역들을 향해 내측으로 계속될 수 있다. 프로세스 가스들이 기판(50)의 중심 위의 영역들을 향해 내측으로 소용돌이침에 따라, 배기 배출부(130)는 아래에 논의되는 바와 같이 프로세스 가스들 중 일부를 배기 배출부(130)를 향해, 그리고 내부 영역(105) 밖으로 끌어당긴다.
배기 배출부(130)는 진공 펌프와 같은 배기 디바이스(140)에 결합된다. 배기 디바이스(140)는 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(105)으로부터 프로세스 가스들을 제거하기 위해, 처리 영역에 비해 배기 배출부(130)에서 낮은 압력을 생성하도록 구성될 수 있다. 배기 유입부(131) 및/또는 기판 지지체(120)는 RF 소스(170)에 결합될 수 있다. 배기 유입부(131)는 RF 소스(170)가 결합되는 금속 재료로 형성될 수 있다. 기판 지지체(120)는 기판 지지체(120) 내에 배치되는 전극(129)을 포함할 수 있고, 거기에 RF 소스(170)가 결합된다. 일부 실시예들에서, 배기 유입부(131)는 RF 소스(170)의 전력 단자에 결합되고, 기판 지지체(120) 내의 전극은 RF 소스(170)의 접지 단자와 소통한다. RF 소스(170)는 13.56 MHz 또는 40 MHz와 같은 무선 주파수를 발생시킬 수 있다. RF 소스(170)는 기판 지지체(120) 및 배기 유입부(131)에 결합될 수 있고, RF 소스(170)는 처리 동안 프로세스 챔버(100) 내에서 프리커서 및 산화제 가스들을 함유하는 플라즈마를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 바이어스가 또한 기판 지지체(120) 내에 배치된 전극(도시되지 않음)에 인가되고, 그에 의해 기판 지지체(120)는 정전 척의 역할을 할 수 있게 된다. 또한, 일부 실시예들에서, 제1 가스 소스(161) 및/또는 제2 가스 소스(162)는 가스 전달 소스(예를 들어, 가스 보틀, 앰플, 가스 소스 등)와 가스 링(150) 사이에 배치된 원격 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 프리커서 및 산화제는 또한 프로세스 챔버(100)에 공급되기 전에 원격 플라즈마 소스에 함께 공급될 수 있다.
도 1c는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 가스 링(150)의 고리 형상 바디(158) 내의 제1 가스 노즐(151)의 배향을 보여주는 근접 측단면도이다. 도 1d는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 가스 링(150)의 고리 형상 바디(158) 내의 제2 가스 노즐(152)의 근접 측단면도이다. 제1 노즐(151)은 제1 각도(155)로 지향될 수 있다. 제1 각도(155)는 하향 수직선 V1에 의해 도시된 하향 수직 방향으로부터 약 0도 내지 약 30도만큼, 예컨대 약 5도 내지 약 15도만큼 오프셋될 수 있다. 하향 수직선 V1은 기판 지지체(120)의 기판 지지 표면(122)에 실질적으로 수직할 수 있다. 각각의 제2 노즐(152)은 제2 각도(156)로 지향될 수 있다. 제2 각도(156)는 하향 수직선 V2에 의해 도시된 하향 수직 방향으로부터 약 0도 내지 약 30도만큼, 예컨대 약 5도 내지 약 15도만큼 오프셋된다. 하향 수직선 V2는 기판 지지체(120)의 기판 지지 표면(122)에 실질적으로 수직할 수 있다. 제1 각도(155) 및 제2 각도(156)는 기판 지지체(120) 상의 기판(50) 위에서 산화제 및 프리커서를 혼합하기 위해 이용될 수 있다. 도 1c 및 도 1d는 고리 형상 바디(158)의 최하부면(154)을 통한 방출을 갖는 제1 노즐(151) 및 제2 노즐(152)을 도시하지만, 일부 실시예들에서, 제1 노즐들(151) 및 제2 노즐들(152)은 내측 표면(159)을 통해 방출할 수 있다.
도 1e는 가스 링(150), 기판 지지체(120), 및 배기 배출부(130)의 상대적인 크기들을 더 도시하기 위한, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(100) 내의 상이한 컴포넌트들 중 일부의 상부 평면도이다. 도시된 바와 같이, 가스 링(150)은 기판 지지 표면(122)의 면적보다 큰 면적을 둘러쌀 수 있다. 기판 지지 표면(122)보다 큰 면적을 둘러싸도록 가스 링(150)의 크기를 정하면, 프로세스 가스들이 기판 지지 표면(122) 상의 기판(50)의 에지들 전체의 주위에 배치될 것을 보장할 수 있다. 또한, 배기 유입부(131)는 기판 지지 표면(122)의 면적보다 작은 면적을 커버할 수 있다. 배기 유입부를 기판 지지 표면(122)의 중심(123) 위에 배치하고, 기판 지지 표면(122)보다 작은 면적을 커버하도록 배기 유입부(131)의 크기를 정하는 것은, 전달되는 가스들이 프로세스 챔버(100)로부터 제거되기 전에 더 긴 체류 시간(residence time)을 가질 가능성을 증가시키기 위해 이용될 수 있다.
또한, 위에서 논의된 바와 같이, 제1 노즐들(151)의 제1 반경방향 각도(153) 및 제2 노즐들(152)의 제2 반경방향 각도(157)는 기판 지지 표면(122) 상에 배치된 기판의 표면 위에서 프로세스 가스들의 소용돌이 운동을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 가스들은 기판 지지 표면(122)의 중심(123) 위의 영역들을 향해 소용돌이칠 수 있다. 따라서, 기판 지지 표면(122)의 중심(123) 위의 가스들은 가스 링(150)에 더 가까운 가스들보다 더 긴 체류 시간들을 가질 수 있다. 반면에, 기판 지지체의 외측으로(outwardly) 배치된 배기 경로들을 갖는 종래의 프로세스 챔버 설계들에서, 기판 위에서의 더 긴 체류 시간들을 갖는 가스들은 내부 영역(105)으로부터 제거하기가 훨씬 더 어려울 수 있다. 더 긴 체류 시간들을 갖는 가스들은 플라즈마 환경 내에서 바람직하지 않은 분자들, 입자들, 또는 라디칼들을 형성할 수 있고, 이는 기판 지지체 위에서 프로세스 가스들의 덜 균일한 분포를 야기할 수 있고, 이는 결국 퇴적된 막의 품질을 감소시킬 수 있다.
도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(200)의 측단면도이다. 도 2b는 프로세스 챔버(200)의 상부 평면도이다. 프로세스 챔버(200)는 하나 이상의 측벽(204), 저부(206), 및 측벽들(204) 상에 배치된 최상부(208)를 갖는 챔버 바디(202)를 포함한다. 측벽들(204), 저부(206), 및 최상부(208)는 프로세스 챔버(200)의 내부 영역(205)을 정의한다.
프로세스 챔버(200)는 최상부면(212)을 갖는 기판 지지체(210)를 포함한다. 기판 지지체(210)는 기판 지지체(210) 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더(220)를 포함한다. 도 2b에는 3개의 기판 홀더를 포함하는 기판 지지체(210)가 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 기판 홀더가 포함될 수 있다. 도 2a는 도면을 어수선하지 않게 하기 위해 2개의 기판 홀더(220)만을 도시한다. 제3 기판 홀더(220)는 도 2a에 도시된 기판 홀더들(220) 중 하나의 뒤에 위치될 수 있고, 따라서 도 2a의 측면도에서는 보이지 않는다. 기판 홀더들(220) 각각은 처리 동안 기판(50)을 지지하기 위해 기판 지지 표면(222)을 포함한다. 각각의 기판 지지 표면(222)은 중심(223)을 갖는다.
기판 지지체(210)는 또한 프로세스 챔버(200)의 내부 영역(205) 주위에서 회전가능할 수 있다. 예를 들어, 기판 지지체의 샤프트(215)는 적절한 시일들(seals)과 함께 프로세스 챔버(200)의 저부(206)를 통해 연장될 수 있고, 샤프트는 프로세스 챔버(200)의 외부에 배치된 액츄에이터(280), 예컨대 모터에 결합될 수 있다. 액츄에이터(280)는 기판 지지체(210)를 회전시키기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체(210)는 프로세스 챔버(200) 내의 각각의 기판(50)이 프로세스 챔버(200) 내의 동일한 조건들에 노출될 것을 보장하기 위해 처리 동안 회전될 수 있다.
프로세스 챔버(200)는 각각의 기판 홀더(220) 위에 배치된 배기 배출부(230)를 더 포함한다. 처리 영역[예를 들어, 내부 영역(205)]은 각각의 배기 배출부(230)와 기판 지지체(210) 사이에 형성된다. 배기 배출부(230)는 프로세스 챔버(200)로부터 가스들, 예컨대 프로세스 가스들을 제거하기 위해 이용될 수 있다. 각각의 배기 배출부(230)는 진공 펌프와 같은 배기 디바이스(240)에 결합될 수 있다. 각각의 배기 디바이스(240)는 처리 영역에 비해 배기 배출부(230)에서 낮은 압력을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 배기 배출부(230)는 각각의 기판 홀더(220) 위의 배기를 개별적으로 조정하기 위해 별개의 배기 디바이스(240)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 프로세스 챔버(200)의 다른 실시예들에 대해 단일 배기 디바이스(240)가 이용될 수 있다. 각각의 배기 배출부(230)는 각자의 기판 홀더(220)의 기판 지지 표면(222)을 향하는 배기 유입부(231)를 갖는다. 각각의 배기 유입부(231)는 배기 배출부(230)를 통하는 복수의 통로(234)를 포함할 수 있다. 통로들(234)은 예를 들어 도 1a의 통로들(134)을 참조하여 위에서 논의된 링들 및/또는 오리피스들의 형태를 취할 수 있다.
각각의 배기 배출부(230)는 각자의 기판 지지 표면(222)의 중심(223) 위에 가로놓일 수 있다. 예를 들어, 각각의 배기 유입부(231)의 중심(233)은 각자의 기판 지지 표면(222)의 중심(223) 위에 가로놓일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 배기 유입부(231)는 각자의 기판 지지 표면(222)의 상당한 부분의 위에 가로놓인다. 그러한 실시예들에서, 배기 유입부(231)는 예를 들어 도 2b의 상부도에 도시되어 있는 바와 같이, 각자의 기판 지지 표면(222)의 면적보다 작은 면적을 커버한다. 다른 실시예들에서, 각각의 배기 유입부(231)는 각자의 기판 지지 표면(222) 전체의 위에 가로놓인다. 도 2b는 각각의 기판 홀더에 대한 배기 배출부(230)를 도시하지만, 다른 실시예들은 프로세스 챔버(200)를 위한 단일 배기 배출부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 배기 배출부는 기판 지지체(210)가 처리 동안 기판 지지체(210)의 중심 및 중심 축에 대해 회전되는 실시예에 대해 유용할 수 있다. 그러한 실시예에서 단일 배기 배출부를 이용하면, 기판 지지체(210) 위의 상이한 위치들에 배치된 개별 배기 배출부들과는 대조적으로, 회전 기판 지지체(210) 위에서 더 균일한 배기를 촉진할 수 있다.
프로세스 챔버(200)는 기판 지지체(210)의 수직 위치와 배기 배출부들(230) 각각의 수직 위치 사이의 수직 위치에 배치된 가스 링(250)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 가스 링(250)은 기판 지지체(210)의 최상부면(212)의 면적보다 큰 면적을 둘러싼다. 가스 링(250)은 위에서 설명된 산화제들 및 프리커서들과 같은 프로세스 가스들을 프로세스 챔버(200) 내의 기판 지지 표면들(222) 상에 배치된 기판들의 표면에 공급할 수 있다. 가스 링(250)은 도 2c를 참조하여 아래에 더 상세하게 설명된다.
일부 실시예들에서, 각각의 배기 유입부(231) 및 각각의 기판 홀더(220)는 RF 소스(270)에 결합될 수 있다. 각각의 배기 유입부(231)는 RF 소스(270)가 결합되는 금속 재료로 형성될 수 있다. 각각의 기판 홀더(220)는 RF 소스(270)가 결합되는 내장형 전극(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. RF 소스(270)는 기판 홀더(220) 내의 전극 및 배기 유입부(231)에 결합될 수 있고 프로세스 챔버(200) 내에서 프리커서 및 산화제의 플라즈마를 형성하기 위해 이용될 수 있는 무선 주파수, 예컨대 13.56 MHz 또는 40 MHz를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 배기 유입부(231)는 RF 소스(270)의 전력 단자(도시되지 않음)에 결합되고, 기판 홀더(220) 내의 전극은 RF 소스(270)의 접지 단자(도시되지 않음)에 결합된다. 일부 실시예들에서, DC 바이어스는 또한 기판 홀더들(220) 내에 내장된 전극(도시되지 않음)에 인가되고, 그에 의해 기판 홀더들(220)은 각각 정전 척의 역할을 할 수 있게 된다. 또한, 일부 실시예들에서, 제1 가스 소스(261) 및/또는 제2 가스 소스(262)는 가스 전달 소스(예를 들어, 가스 보틀, 앰플, 가스 소스 등)와 가스 링(250) 사이에 배치된 원격 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 프리커서 및 산화제는 또한 프로세스 챔버(200)에 공급되기 전에 원격 플라즈마 소스에 함께 공급될 수 있다.
도 2c는 프로세스 챔버(200) 내에서 이용될 가스 링(250)의 상부 단면도이다. 일부 실시예들에서, 가스 링(250)은 위에서 논의된 가스 링(150)과 설계면에서 실질적으로 유사할 수 있다. 가스 링(250)은 고리형 영역(250R)의 경계를 정하는 내측 표면(259)을 갖는 고리 형상 바디(258)를 포함한다. 가스 링(250)은 제1 가스 소스(261)에 결합되고 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐(251)을 더 포함한다. 복수의 제1 노즐(251)은 고리 형상 바디(258)에서 제1 원형 어레이로 형성된다. 가스 링(250)은 제2 가스 소스(262)에 결합되고 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐(252)을 더 포함한다. 복수의 제2 노즐(252)은 고리 형상 바디(258)에서 제2 원형 어레이로 형성된다. 제1 노즐들(251)의 제1 원형 어레이 및 제2 노즐들(252)의 제2 원형 어레이는 가스 링(250) 주위에서 교대하는 패턴으로 배열될 수 있다. 또한, 제1 노즐들(251) 및 제2 노즐들(252)은 도 1c를 참조하여 위에서 논의된 노즐들(151, 152), 및 각도들(155, 156) 및 반경방향 각도들(153, 157)과 유사하게 배향될 수 있다.
도 2d는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(290)의 측단면도이다. 도 2e는 도 2d의 프로세스 챔버(290)의 상부 평면도이다. 프로세스 챔버(290)가 프로세스 챔버(200)에 관련하여 위에서 논의된 단일 가스 링(250) 설계를 대신하여, 각각의 기판 홀더(220)와 배기 배출부들(230) 사이에 형성된 내부 영역을 둘러싸고/거나 부분적으로 밀봉하도록 위치된 가스 링(295)을 포함한다는 점을 제외하면, 프로세스 챔버(290)는 도 2a 및 도 2b의 프로세스 챔버(200)와 유사하다. 도 2d는 도면을 어수선하게 하지 않기 위해 제1 가스 소스(261) 및 제2 가스 소스(262)에의 연결 없이 도시되었지만, 제1 가스 소스(261) 및 제2 가스 소스(262)와 같은 복수의 가스 소스 각각은 각각의 가스 링(295)에 결합될 수 있다.
가스 링(295)은 복수의 제1 노즐 및 복수의 제2 노즐을 고리 형상 바디 내에 포함하는 가스 링(250)의 축소 버전일 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 링(295)이 밀봉하는 고리형 영역이 가스 링(250)에 비해 더 작은 것으로 인해, 가스 링(295) 내의 노즐은 가스 링(250) 내의 노즐보다 더 적을 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1a - 도 1e에 도시된 프로세스 챔버(100)의 가스 링(150)은 프로세스 챔버(290)의 가스 링들(295) 각각에 대해 이용될 수 있다.
프로세스 챔버(290)에서, 각각의 배기 배출부(230)는 각자의 기판 지지 표면(222)의 중심(223) 위에 가로놓일 수 있다. 예를 들어, 각각의 배기 유입부(231)의 중심(233)은 각자의 기판 지지 표면(222)의 중심(223) 위에 가로놓일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 배기 유입부(231)는 각자의 기판 지지 표면(222)의 상당한 부분의 위에 가로놓인다. 그러한 실시예들에서, 배기 유입부(231)는 예를 들어 도 2e의 상부도에 도시되어 있는 바와 같이, 각자의 기판 지지 표면(222)의 면적보다 작은 면적을 커버한다. 다른 실시예들에서, 각각의 배기 유입부(231)는 각자의 기판 지지 표면(222) 전체의 위에 가로놓인다. 가스 링(295)은 기판 지지 표면(222)의 면적보다 큰 면적을 둘러쌀 수 있다. 기판 지지 표면(222)보다 큰 면적을 둘러싸도록 가스 링(295)의 크기를 정하면, 프로세스 가스들이 기판 지지 표면(222) 상의 기판(50)의 에지들 전체의 주위에 배치될 것을 보장할 수 있다. 개별 가스 링(295)을 각각의 기판 홀더(220) 위에 배치하면, 기판 홀더들(220) 각각의 위에서의 프로세스 가스들의 유동의 개별적 제어가 허용된다. 또한, 기판 홀더 위에서의 배기 배출부(230) 및 개별 가스 링들(295)의 이용은 기판 홀더(220) 위에 있지 않은 프로세스 챔버(290)의 영역들 내에 존재하는 프로세스 가스들의 양을 감소시킬 수 있다. 기판 홀더들(220) 위에 있지 않은 영역들 내의 프로세스 가스들의 양을 감소시키면, 챔버 컴포넌트들, 예컨대 프로세스 챔버(290)의 측벽(들)(204), 또는 프로세스 챔버들 내에서 빈번하게 이용되는 임의의 보호 라이너들 상의 원하지 않는 퇴적을 감소시킬 수 있다. 이러한 원하지 않는 퇴적들의 발생의 감소는 프로세스 챔버(290)에 대한 세정 절차들의 빈도 및/또는 지속시간을 감소시킬 수 있고, 이는 프로세스 챔버(290)에 대한 전체적인 제조 및 머신 가동시간을 증가시킬 수 있다.
도 3a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(300)의 측단면도이다. 도 3b는 프로세스 챔버(300)의 상부 평면도이다. 도 3c는 프로세스 챔버(300)에서 이용될 샤워헤드(330)의 부분 하부도이다. 도 3d는 도 3c의 샤워헤드(330)의 부분 측단면도이다.
프로세스 챔버(300)는 하나 이상의 측벽(304), 저부(306), 및 측벽들(304) 상에 배치된 최상부(308)를 갖는 챔버 바디(302)를 포함한다. 측벽들(304), 저부(306), 및 최상부(308)는 프로세스 챔버(300)의 내부 영역(305)을 정의한다.
프로세스 챔버(300)는 최상부면(312)을 갖는 기판 지지체(310)를 포함한다. 기판 지지체(310)는 기판 지지체(310) 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더(320)를 포함한다. 도 3b에는 3개의 기판 홀더를 포함하는 기판 지지체(310)가 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 기판 홀더가 포함될 수 있다. 도 3a는 도면을 어수선하지 않게 하기 위해 2개의 기판 홀더(320)만을 도시한다. 제3 기판 홀더(320)는 도 3a에 도시된 기판 홀더들(320) 중 하나의 뒤에 위치될 수 있고, 따라서 도 3a의 측면도에서는 보이지 않는다. 기판 홀더들(320) 각각은 처리 동안 기판(50)을 지지하기 위해 기판 지지 표면(322)을 포함한다. 각각의 기판 지지 표면(322)은 중심(323)을 갖는다. 기판 지지체(310)는 위에서 설명된 도 2a의 기판 지지체(210)의 회전 방식과 마찬가지로 프로세스 챔버(300)의 내부 영역(305) 주위에서 회전가능할 수 있다.
프로세스 챔버(300)는 각각의 기판 홀더(320) 위에 배치된 샤워헤드(330)를 더 포함한다. 별개의 처리 영역이 각각의 샤워헤드(330)와 기판 지지체(310) 사이에 형성된다. 각각의 샤워헤드(330)는 제1 가스 소스(361)에 결합된 복수의 제1 오리피스(331)를 포함한다. 제1 가스 소스(361)는 H2O 또는 NH3와 같은 산화제일 수 있다. 각각의 샤워헤드(330)는 제2 가스 소스(362)에 결합된 복수의 제2 오리피스(332)를 더 포함한다. 제2 가스 소스(362)는 PDMAT[pentakis(dimethylamino) tantalum] 또는 TEMAHf[tetrakis-ethyl-methylamino hafnium]과 같은 프리커서일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 제1 오리피스(331) 주위에 4개 이상의 제2 오리피스(332)가 배치된다. 예를 들어, 도 3c는 각각의 제1 오리피스(331) 주위에 정사각형 패턴으로 배열된 4개의 제2 오리피스(332)를 도시한다. 도 3d는 도 3c에 보여진 오리피스들의 배열의 측단면도를 도시한다. 다른 실시예들에서, 제2 오리피스들(332)은 제1 오리피스들(331) 주위에 다른 패턴들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 6개의 제2 오리피스(332)가 각각의 제1 오리피스(331) 주위에 육각형 패턴으로 배열될 수 있다.
각각의 샤워헤드(330)는 진공 펌프와 같은 배기 디바이스(340)에 결합된 복수의 제3 오리피스(333)를 더 포함한다. 배기 디바이스(340)는 처리 영역에 비해 각자의 샤워헤드(330)의 복수의 제3 오리피스(333)에서 낮은 압력을 생성하도록 구성될 수 있다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 복수의 제3 오리피스는 공통 플레넘(338)에 결합될 수 있고, 플레넘(338)은 배기 디바이스(340)에 결합될 수 있다. 제3 오리피스들(333)로 이어지는 채널들에 비해 플레넘(338)의 공간이 더 큰 것은 플레넘(338)에 걸쳐, 예컨대 플레넘에 걸친 상이한 반경방향 및 각도 위치들에 걸쳐서 균일한 압력이 생성되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 플레넘(338)의 사용은 제3 오리피스들(333) 각각을 통한 더 균일한 가스들의 유동을 가능하게 할 수 있는데, 왜냐하면 제3 오리피스들(333) 각각의 크기에 대한 플레넘(338)의 기하학적 크기 또는 용적으로 인해 플레넘(338) 내에서의 또는 플레넘 전반에서의 압력 차동들이 작거나 존재하지 않을 것이기 때문이다. 따라서, 플레넘(338) 설계는 샤워헤드(330)에 걸쳐 균일한 제3 오리피스들(333)을 통한 가스 유동을 발생시킬 것인데, 왜냐하면 제3 오리피스들(333) 모두가 샤워헤드(330)를 통해 유사한 길이를 갖고, 제3 오리피스들(333) 전부와 플레넘(338) 사이의 계면에서의 압력이 비교적 동일할 것이기 때문이다. 복수의 제3 오리피스(333)를 통한 균일한 가스 유동은 기판 위의 가스들의 더 균일한 배기를 가능하게 하고, 이는 제품 품질을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 제3 오리피스(333) 주위에 4개 이상의 제2 오리피스(332)가 배치된다. 예를 들어, 도 3c는 각각의 제3 오리피스(333) 주위에 정사각형 패턴으로 배열된 4개의 제2 오리피스(332)를 도시한다. 다른 실시예들에서, 제2 오리피스들(332)은 제3 오리피스들(333) 주위에 다른 패턴들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 6개의 제2 오리피스(332)가 각각의 제3 오리피스(333) 주위에 육각형 패턴으로 배열될 수 있다.
각각의 샤워헤드(330)는 각자의 기판 지지 표면(322)의 중심(323) 위에 가로놓일 수 있다. 예를 들어, 각각의 샤워헤드(330)의 중심(335)은 각자의 기판 지지 표면(322)의 중심(323) 위에 가로놓일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 샤워헤드(330)는 각자의 기판 지지 표면(322)의 대부분의 위에 가로놓인다. 그러한 실시예들에서, 샤워헤드(330)는 예를 들어 도 3b의 상부도에 도시되어 있는 바와 같이, 각자의 기판 지지 표면(322)의 면적보다 작은 면적을 커버한다. 다른 실시예들에서, 각각의 샤워헤드(330)는 각자의 기판 지지 표면(322) 전체의 위에 가로놓인다. 도 3b는 각각의 기판 홀더(320)에 대한 샤워헤드(330)를 도시하지만, 다른 실시예들은 프로세스 챔버(300)를 위한 단일 샤워헤드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 배기 배출부는 기판 지지체(310)가 처리 동안 예를 들어 위에서 설명된 액츄에이터(280)와 유사한 액츄에이터를 이용하여 회전되는 실시예에 대해 유용할 수 있다. 그러한 실시예에서 단일 배기 배출부를 이용하면, 기판 지지체(310) 위의 상이한 위치들에 배치된 개별 배기 배출부들과는 대조적으로, 회전하는 기판 지지체 위에서 더 균일한 배기를 촉진할 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 배기 샤워헤드(330) 및 각각의 기판 홀더(320)는 RF 소스(370)에 결합될 수 있다. 각각의 샤워헤드(330)는 RF 소스(370)가 결합되는 금속 재료로 형성될 수 있다. 각각의 기판 홀더(320)는 RF 소스(370)가 결합되는 전극(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. RF 소스(370)는 기판 홀더(320) 내의 전극(도시되지 않음) 및 샤워헤드(330)에 결합될 수 있고 프로세스 챔버(300) 내에서 프리커서 및 산화제 가스들을 함유하는 플라즈마를 형성하기 위해 이용될 수 있는 무선 주파수, 예컨대 13.56 MHz 또는 40 MHz를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(330)는 RF 소스(370)의 전력 단자에 결합되고, 기판 홀더(320) 내의 전극은 RF 소스(370)의 접지 단자에 결합된다. 일부 실시예들에서, DC 바이어스는 또한 기판 홀더들(320) 내의 전극(도시되지 않음)에 인가되고, 그에 의해 기판 홀더들(320)은 각각 정전 척의 역할을 할 수 있게 된다. 또한, 일부 실시예들에서, 제1 가스 소스(361) 및/또는 제2 가스 소스(362)는 가스 전달 소스(예를 들어, 가스 보틀, 앰플, 가스 소스 등)와 샤워헤드들(330) 사이에 배치된 원격 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 프리커서 및 산화제는 또한 프로세스 챔버(300)에 공급되기 전에 원격 플라즈마 소스에 함께 공급될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(400)의 측단면도이다. 프로세스 챔버(400)가 프로세스 챔버(200)에 관련하여 위에서 논의된 기판 홀더들(220) 위에 배치된 별개의 배기 배출부들(230)을 대신하여, 기판 홀더들(220) 전부의 위의 단일 배기 배출부(430)를 포함한다는 점을 제외하면, 프로세스 챔버(400)는 도 2a 내지 도 2c의 프로세스 챔버(200)와 유사하다.
배기 배출부(430)는 프로세스 챔버(400)로부터 가스들, 예컨대 프로세스 가스들을 제거하기 위해 이용될 수 있다. 배기 배출부(430)는 진공 펌프일 수 있는 배기 디바이스(240)에 결합될 수 있다. 배기 디바이스(240)는 배기 배출부(430)와 기판 지지체(210) 사이의 처리 영역에 비해 배기 배출부(430)에서 낮은 압력을 생성하도록 구성될 수 있다. 배기 배출부(430)는 각자의 기판 홀더들(220)의 기판 지지 표면(222)을 향하는 배기 유입부(431)를 갖는다. 배기 유입부(431)는 배기 배출부(430)를 통하는 복수의 통로(434)를 포함할 수 있다. 통로들(434)은 예를 들어 도 1a의 통로들(134)을 참조하여 위에서 논의된 링들 및/또는 오리피스들의 형태를 취할 수 있다. 배기 유입부(431)는 통로들을 포함하지 않는 중심 부분(436)을 포함할 수 있다. 중심 부분(436)은 기판 홀더들(220)을 포함하지 않는 기판 지지체(210)의 영역들 위에 위치된다. 중심 부분(436)의 위치는 통로들(434)에서 발생되는 낮은 압력이 기판 홀더들(220) 위에 프로세스 가스들을 보유하는 것을 허용하여, 처리 동안 기판들(50) 위에서의 가스들의 증강된 제어를 허용한다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(500)의 측단면도이다. 프로세스 챔버(500)가 각각의 기판 홀더(520)에 대해 별개의 기판 지지체(510)를 포함한다는 점을 제외하면, 프로세스 챔버(500)는 도 2d 및 도 2e의 프로세스 챔버(290)와 유사하다. 프로세스 챔버(500)는 또한 개별 기판 지지체들(510)로부터 기판들(50)을 제거하기 위해 이용될 수 있는 기판 리프트 디바이스들(511)을 포함할 수 있다. 기판 리프트 디바이스(511)는 기판(50)을 기판 지지체들(510) 중 하나로, 또는 기판 지지체들 중 하나로부터 이송하는 동안 기판 리프트 디바이스(511)의 수직 이동을 제공하기 위해 액츄에이터(581)에 결합될 수 있다. 도 5에는 도시되지 않았지만, 각각의 기판(50)은 기판 지지체(510)로 돌출하는 복수의 부분을 포함할 수 있고, 그에 의해 기판 리프트 디바이스(511)가 기판 지지체(510)로, 또는 기판 지지체로부터 기판(50)을 이송하는 것이 허용된다. 기판 지지체(510)로 돌출하는 기판(50)의 복수의 부분은 도 5의 Y 방향에서 상이한 깊이에 있고, 따라서 도 5에서는 보이지 않는다.
각각의 기판 홀더(520)는 처리 동안 기판(50)을 지지하기 위해 기판 지지 표면(522)을 포함한다. 각각의 기판 지지 표면(522)은 중심(523)을 갖는다. 배기 유입부(231)의 중심(223)은 기판 지지 표면(522)의 중심 위에 가로놓일 수 있다. 기판 지지체들(510) 각각은 개별 액츄에이터(580)에 결합된다. 각각의 액츄에이터(580)는 그 액츄에이터(580)에 결합된 기판 지지체(510)를 회전시키고 그러한 회전의 속도를 제어할 수 있다. 도 2d의 프로세스 챔버(290)의 단일 기판 지지체(210)를 프로세스 챔버(500)의 개별 기판 지지체들(510)로 대체함으로써, 각각의 기판(50)은 개별 가스 링(295), 배기 배출부(230), 및 기판 지지체(510)를 갖는 프로세스 챔버(500) 내에서 처리되고, 그에 의해 기판(50)의 표면에 걸쳐 균일한 처리를 획득하는 능력이 더 증강된다. 도 2d와 마찬가지로, 도 5는 도면을 어수선하게 하지 않기 위해 도 2a에 도시된 제1 가스 소스(261) 및 제2 가스 소스(262)에의 연결 없이 도시되었지만, 제1 가스 소스(261) 및 제2 가스 소스(262)와 같은 복수의 가스 소스 각각은 각각의 가스 링(295)에 결합될 수 있다.
위에서 개시된 실시예들 각각은 기판 지지체의 기판 지지 표면(들) 위에 배기 배출부(130, 230)들 및 샤워헤드(330)와 같은 배기 경로 및 샤워헤드(330)를 포함하는 프로세스 챔버를 제공한다. 처리 동안 기판 바로 위의 영역들 내의 가스들은 퇴적 프로세스들과 같은 프로세스들 동안 기판들 상에 형성되는 막들의 형성에 상당한 영향을 갖는다. 프로세스 가스들을 위한 배기 경로를 기판 위가 아닌 위치들에 배치하면, 바람직하지 않은 분자들, 입자들, 또는 라디칼들이 처리 동안 기판 위의 영역들에 남아있을 기회가 발생할 수 있다. 바람직하지 않은 분자들 또는 라디칼들이 처리 동안 기판 위에서 긴 체류 시간들을 갖도록 하면, 퇴적되는 막의 품질이 감소될 수 있다. 기판 지지체의 기판 지지 표면(들) 위에 샤워헤드(330) 및 배기 배출부들(130, 230)과 같은 배기 경로를 배치하면, 처리 동안 이러한 바람직하지 않은 분자들 또는 라디칼들이 기판 위의 영역으로부터 제거되는 것이 허용된다. 이러한 분자들 또는 라디칼들을 기판 위의 영역들로부터 제거하면, 처리 동안 기판의 표면 위에서 더 균일한 가스 분포가 유지되는 것, 및 일관되고 성공적인 제품 결과들이 획득되는 것이 허용된다. 또한, 프로세스 챔버들(200, 290 및 300)은 위에서 설명된 바와 같이 처리 동안 기판 위에 배치된 배기 경로의 이점들을 제공하면서도 복수의 기판의 동시적인 처리를 허용하는 설계에 의해 수율이 어떻게 증가될 수 있는지의 예들을 제공한다.
추가로, 샤워헤드(330)의 제3 오리피스들(333) 및 배기 배출부들(130, 230)은 기판 지지 표면(들) 위의 가스들의 균일한 제거를 가능하게 한다. 이러한 배기 배출부들 및 오리피스들을 기판 지지 표면 바로 위에 배치하면, 기판에 대한 처리 환경의 제어가 증강된다. 가스들의 균일한 제거는 퇴적된 막의 품질을 개선할 수 있고 지지 프로세스 챔버 컴포넌트들(예를 들어, 프로세스 쉴드들, 챔버 벽들) 상에서의 원하지 않는 퇴적의 양을 제어할 수 있다.
또한, 배기 배출부[예를 들어, 배기 배출부(130)] 및 기판 지지 표면 위의 영역을 둘러싸는 가스 링[예를 들어, 가스 링(150)]을 이용하는 실시예들은 프로세스 챔버들 내에서 종종 이용되는 측벽들 및 보호 라이너들과 같은 챔버 컴포넌트들 상의 원하지 않는 퇴적을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버들은 일반적으로 프로세스 챔버의 경계 주위에서, 예컨대 챔버 벽들 주위에서 가스들을 배기시킨다. 이러한 종래의 프로세스 챔버들에서, 상당한 양의 프로세스 가스들이 다양한 챔버 컴포넌트들, 예컨대 측벽들, 또는 측벽들 위에 배치된 보호 라이너들에 접촉할 수 있다. 반면에, 이러한 설계에서, 프로세스 가스들은 기판 지지 표면 위의 가스 링[예를 들어, 가스 링(150)]으로부터 내측으로 지향된 다음, 기판 지지 표면 위에서 배기되고, 이는 가스 링의 외측에 배치된 챔버 컴포넌트들, 예컨대 프로세스 챔버의 내부와 측벽들 사이에 배치된 측벽들 또는 보호 라이너들과 가스들 사이의 접촉의 양을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 이러한 원하지 않는 퇴적들의 감소는 프로세스 챔버들에 대해 수행되는 세정 절차들의 빈도 및/또는 지속시간을 감소시킬 수 있고, 이는 프로세스 챔버의 프로세스 챔버에 대한 전체적인 제조 및 머신 가동시간을 증가시킬 수 있다. 또한, 지지 프로세스 챔버 컴포넌트들 상의 원하지 않는 퇴적물의 양을 제어하거나 감소시키면, 입자 발생이 감소될 것이고, 이는 디바이스 수율에 영향을 줄 수 있고, 코팅된 컴포넌트들을 제거하고/거나 이러한 원하지 않는 퇴적물들을 세정하는 데에 필요한 프로세스 챔버 중단 시간을 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버(600)의 측단면도이다. 프로세스 챔버(600)가 매니폴드(601) 및 원격 플라즈마 소스(602)를 포함한다는 점을 제외하면, 프로세스 챔버(600)는 위에서 설명된 프로세스 챔버(100)와 유사하다. 배기 디바이스(140)는 프로세스 파이핑(605)을 통해 매니폴드(601)에 연결될 수 있다. 원격 플라즈마 소스(602)는 매니폴드(601)의 최상부에 유체 결합될 수 있다. 원격 플라즈마 소스(602)는 세정 또는 다른 동작들 동안 프로세스 챔버(600)에 플라즈마를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 매니폴드(601)는 배기 배출부(130)가 배기 디바이스(140) 및 원격 플라즈마 소스(602) 둘 다에 결합되는 것을 가능하게 하여, 다른 프로세스 챔버들에 비해 프로세스 챔버(600)의 기능성을 증가시킨다. 따라서, 배기 배출부(130)는 프로세스 챔버(600)로부터 가스들을 배기하고, 플라즈마 및/또는 다른 가스들을 프로세스 챔버(600)에 공급하기 위해 이용될 수 있다.
상술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 추가의 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버로서,
    측벽;
    기판 지지체; 및
    상기 기판 지지체 위에 배치된 배기 배출부(exhaust vent) - 상기 배기 배출부와 상기 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성되고, 상기 배기 배출부는 상기 처리 영역에 비해 상기 배기 배출부에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합됨 - ; 및
    가스 링
    을 포함하고, 상기 가스 링은,
    고리형 영역(annular region)의 경계를 정하는 내측 표면을 갖는 고리 형상 바디;
    제1 가스 소스에 결합되고 상기 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐 - 상기 복수의 제1 노즐은 상기 고리 형상 바디에서 제1 원형 어레이로 형성됨 - ; 및
    제2 가스 소스에 결합되고 상기 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐 - 상기 복수의 제2 노즐은 상기 고리 형상 바디에서 제2 원형 어레이로 형성됨 -
    을 포함하는, 프로세스 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐들의 제1 원형 어레이 및 상기 제2 노즐들의 제2 원형 어레이는 상기 가스 링 주위에서 교대하는 패턴(alternating pattern)으로 배열되는, 프로세스 챔버.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 제1 노즐은 제1 각도로 지향되고, 상기 제1 각도는 수직 방향으로부터 약 2도 내지 약 30도만큼 오프셋되는, 프로세스 챔버.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 제2 노즐은 제2 각도로 지향되고, 상기 제2 각도는 상기 수직 방향으로부터 약 2도 내지 약 30도만큼 오프셋되는, 프로세스 챔버.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판 지지체는 중심을 갖는 기판 지지 표면을 포함하고, 상기 배기 배출부는 상기 기판 지지 표면의 상기 중심 위에 놓이는, 프로세스 챔버.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배기 배출부는 상기 기판 지지 표면을 향하는 배기 유입부(exhaust inlet)를 갖고, 상기 배기 유입부는 상기 기판 지지 표면의 면적보다 작은 면적을 커버하는, 프로세스 챔버.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가스 링은 상기 기판 지지 표면의 면적보다 큰 면적을 둘러싸는, 프로세스 챔버.
  8. 프로세스 챔버로서,
    측벽;
    기판 지지체 - 상기 기판 지지체는 상기 기판 지지체 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더를 포함하고, 상기 기판 지지체는 상기 프로세스 챔버의 내부 영역 주위에서 회전가능함 - ;
    각각의 기판 홀더 위에 배치된 배기 배출부 - 상기 배기 배출부와 상기 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성되고, 각각의 배기 배출부는 상기 처리 영역에 비해 상기 배기 배출부에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합됨 - ; 및
    가스 링
    을 포함하고, 상기 가스 링은,
    고리형 영역의 경계를 정하는 내측 표면을 갖는 고리 형상 바디;
    제1 가스 소스에 결합되고 상기 처리 영역에 제1 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제1 노즐 - 상기 복수의 제1 노즐은 상기 고리 형상 바디에서 제1 원형 어레이로 형성됨 - ; 및
    제2 가스 소스에 결합되고 상기 처리 영역에 제2 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 노즐 - 상기 복수의 제2 노즐은 상기 고리 형상 바디에서 제2 원형 어레이로 형성됨 -
    을 포함하는, 프로세스 챔버.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가스 링은 상기 기판 지지체의 최상부면의 면적보다 큰 면적을 둘러싸는, 프로세스 챔버.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 노즐들의 제1 원형 어레이 및 상기 제2 노즐들의 제2 원형 어레이는 상기 가스 링 주위에서 교대하는 패턴으로 배열되는, 프로세스 챔버.
  11. 제8항에 있어서, 각각의 배기 배출부는 상기 기판 홀더들 중 하나의 기판 지지 표면을 향하는 배기 유입부를 갖고, 상기 배기 유입부는 상기 기판 지지 표면의 면적보다 작은 면적을 커버하는, 프로세스 챔버.
  12. 제11항에 있어서, 각각의 배기 유입부는 RF 소스에 결합되는, 프로세스 챔버.
  13. 제8항에 있어서, 각각의 제1 노즐은 제1 반경 각도(first radial angle)로 지향되고, 상기 제1 반경 각도는 상기 가스 링의 반경으로부터 약 0.3도 내지 약 30도만큼 오프셋되는, 프로세스 챔버.
  14. 프로세스 챔버로서,
    측벽;
    기판 지지체 - 상기 기판 지지체는 상기 기판 지지체 주위에서 상이한 각도 위치들에 배치된 복수의 기판 홀더를 포함하고, 상기 기판 지지체는 상기 프로세스 챔버의 내부 영역 주위에서 회전가능함 - ; 및
    각각의 기판 홀더 위에 배치되는 샤워헤드 - 각각의 샤워헤드와 상기 기판 지지체 사이에 처리 영역이 형성됨 -
    를 포함하고, 각각의 샤워헤드는,
    제1 가스 소스에 결합된 복수의 제1 오리피스(orifices);
    제2 가스 소스에 결합된 복수의 제2 오리피스 - 각각의 제1 오리피스 주위에 4개 이상의 제2 오리피스가 배치됨 - ; 및
    복수의 제3 오리피스 - 상기 복수의 제3 오리피스는 상기 처리 영역에 비해 상기 복수의 제3 오리피스에서 낮은 압력을 생성하도록 구성된 배기 디바이스에 결합되고, 각각의 제3 오리피스 주위에 4개 이상의 제2 오리피스가 배치됨 -
    를 포함하는, 프로세스 챔버.
  15. 제14항에 있어서, 4개의 제2 오리피스는 각각의 제1 오리피스 주위에서 정사각형 패턴으로 배치되는, 프로세스 챔버.

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