KR20180036740A - 온도-인덱싱된 박막 증착을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

온도-인덱싱된 박막 증착을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20180036740A
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베르트 용블루트
델핀 롱리
로빈 룰로프스
뤼시안 이디라
수비 하우카
안티 니스카넌
준 카와하라
유키히로 모리
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

박막 증착 방법 및 장비가 본원의 일부 실시예에 따라 제공된다. 일부 실시예에서, 온도 인덱싱된 박막 증착이 복수의 스테이션에서 수행되며, 여기서 각각의 스테이션은 상이한 반응물 또는 반응물의 조합물을 제공한다. 스테이션은 서로 기체 격리된 상태일 수 있고, 바람직하지 않은 기상 반응, 화학 기상 증착 (CVD) 및/또는 원자층 증착법 (ALD) 반응을 최소화하거나 방지하기 위해 상이한 온도에서 상이한 반응물과 접촉될 수 있다.

Description

온도-인덱싱된 박막 증착을 위한 방법 및 장치
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 PCT 규칙 4.10 하에 2015년 7월 28일에 출원된 “Methods and Apparatuses for Temperature-Indexed Thin Film Deposition”라는 발명의 명칭의 미국 특허 출원 제14/811435호에 대한 우선권을 주장한다. 또한, 본 출원은 모두 2015년 7월 28일에 출원된 “Methods for Thin Film Deposition”이라는 발명의 명칭의 미국 특허 출원 제14/811370호, 및 “Apparatuses for Thin Film Deposition”라는 발명의 명칭의 미국 특허 출원 제14/811528호와 관련있다. 이들 두 관련 출원에 대한 PCT 출원은 본 출원과 동일한 날짜에 출원되었다(Atty. Ref. ASMINT.133WO). 나열된 출원 각각은 그 전체가 참조로써 본원에 포함되어 있다.
본원의 일부 실시예는 반도체 제조, 및 예컨대 원자층 증착법을 사용하여 박막을 증착하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 박막은 각각이 상이한 온도에서 상이한 반응물을 제공하고 서로로부터 기체 격리 상태에 있는 2개 이상의 스테이션을 사용하여 기판 상에 증착될 수 있다.
집적 회로는 전형적으로 다양한 재료 층이 반도체 기판 상에 미리 결정된 배열로 순서대로 구축되는 정교한 공정에 의해 제조된다.
일부 측면에서, 박막 증착을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 (a) 제2 스테이션으로부터 기체 격리될 수 있는 제1 스테이션 내에 제1 기판을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 (b) 제1 온도에서 제2 반응물이 사실상 없고 제1 스테이션이 제2 스테이션과 기체 격리된 상태에 있는 동안 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 제1 반응물과 접촉시키는 단계는 제1 기판 상에 제1 반응물 층을 형성한다. 상기 방법은 (c) 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시킨 후에, 제1 기판을 제2 스테이션에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 (d) 제2 온도에서 사실상 제1 반응물이 없고 제2 스테이션이 제1 스테이션과 기체 격리된 상태에 있는 동안 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉하는 단계로서, 상기 제2 반응물은 제1 반응물과 상이하고, 제1 기판 상의 제1 반응물 층과 반응하며, 여기서, 제2 온도는 제1 온도와 상이한, 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 목적하는 두께의 막이 제1 기판 상에 증착될 때까지 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, (d) 단계 동안에 제2 스테이션이 제2 온도에서 유지되는 동안 제1 스테이션은 제1 온도에서 유지된다. 일부 실시예에서, 임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위, 예컨대 1 nm - 100 nm, 1 nm - 20 nm, 1 nm - 10 nm, 1 nm - 5 nm, 2 nm - 100 nm, 2 nm - 20 nm, 2 nm - 10 nm, 2 nm - 5 nm, 3 - 4 nm, 5 nm - 100 nm, 5 nm - 20 nm, 5 nm - 10 nm, 10 nm - 100 nm, 또는 10 nm - 20 nm를 포함하여, 적어도 약 1 nm, 예컨대 1 nm, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100 nm의 막이 증착된다. 일부 실시예에서, 제1 반응물 외에 다른 반응물이 제1 스테이션에 제공되지 않고, 제2 반응물 외에 다른 반응물이 제2 스테이션에 제공되지 않는다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션의 각 표면은 상기 방법 전체에 걸쳐 제2 반응물이 사실상 없고, 제2 스테이션의 각 표면은 상기 방법 전체에 걸쳐 제1 반응물이 사실상 없다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 제2 온도에서보다 제1 온도에서 제1 기판 상에 제1 반응물 층을 보다 효율적으로 형성한다. 일부 실시예에서, 증착은 원자층 증착(ALD)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 반응물과 접촉시키는 단계는 제1 기판 상에 제1 반응물의 하나의 단일층만을 형성한다. 일부 실시예에서, 제2 온도에서 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉시키는 단계는 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 반응물을 도입하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 반응물을 도입하는 동안 제1 스테이션은 제1 온도에서 유지되고 제2 스테이션은 제2 온도에서 유지된다. 일부 실시예에서, 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 반응물을 도입하는 동안 제1 스테이션은 제1 온도에서 유지되고 제2 스테이션은 제1 온도에서 유지된다. 일부 실시예에서, 제2 온도는 제1 온도보다 높다. 일부 실시예에서, 제2 온도는 제1 온도보다 낮다. 일부 실시예에서, 제1 기판은 제1 기판보다 낮은 질량을 가진 서셉터 상의 제2 기판 내에 배치된다. 일부 실시예에서, 제1 기판은 제1 기판이 그 위에 배치된 후에 제2 온도로 가열 또는 냉각되는 서셉터 상의 제2 스테이션 내에 배치된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 고체 재료는 제1 및 제2 스테이션 사이에 기체 격리를 제공한다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 제2 반응물이 제2 스테이션 내로 제공되는 것과 상이한 시간에 제1 스테이션 내로 제공된다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치된 후에 제1 스테이션 내에 제공되고, 제2 반응물은 제1 기판이 제2 스테이션 내에 배치된 후에 제2 스테이션 내에 제공된다. 일부 실시예에서, 스파이더는 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하고, 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치한다. 일부 실시예에서, 스파이더가 제1 기판을 각 스테이션에 배치한 후에, 스파이더는 스테이션으로부터 후퇴(retract)하여 스파이더는 임의의 반응물과 접촉되지 않는다. 일부 실시예에서, 증착은 선택적인 ALD를 포함하며, 여기서 기판은 제1 표면 및 제1 표면과 상이한 제2 표면을 포함하고, 제1 반응물은 제2 표면에 비해 제1 표면 상에 선택적으로 흡착되고, 제2 반응물은 제2 표면과 반응하지 않으며, 목적하는 두께의 막이 제2 표면에 비해 제1 표면 상에 선택적으로 증착된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 제1 기판이 제1 스테이션 내에 존재하지 않는 동안, 제2 기판을 제1 스테이션 내에 배치하는 단계, 제1 온도에서 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 제1 스테이션 내의 제2 기판을 제1 반응물과 접촉하는 단계로서, 제1 반응물은 제2 기판과 반응하여 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제2 기판 상에 흡착되는 단계, 및 제1 스테이션 내의 제2 기판을 제1 반응물과 접촉하는 단계 후, 및 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉하는 단계 후에, 사실상 제1 반응물이 없는 상태에서 제2 기판을 제2 스테이션에 배치하고 사실상 제2 반응물이 없는 상태에서 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하여, 제1 기판과 제2 기판을 교환(swapping)하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 측면에서, 증착 반응기가 제공된다. 증착 반응기는 제1 기판을 포함하도록 구성된 제1 스테이션을 포함할 수 있다. 증착 반응기는 기판을 포함하도록 구성된 제2 스테이션을 포함할 수 있으며 제1 스테이션은 제1 온도에서 제2 스테이션과 기체 격리 상태에서 제1 스테이션 내의 제1 기판이 제1 반응물과 접촉되도록 구성되므로, 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제1 기판 상에 흡착되고, 여기서 제2 스테이션은 제2 온도에서 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 스테이션 내의 제1 기판이 제2 반응물과 접촉되도록 구성된다. 증착 반응기는 이송 시스템을 포함할 수 있다. 증착 반응기는, 기판을 이송 시스템을 통해 제1 스테이션으로 이동시키고, 제1 기판이 제1 반응물과 접촉되도록 제1 스테이션을 지시하고, 기판을 이송 시스템을 통해 제2 스테이션으로 이동시키고, 제1 기판이 제2 반응물과 접촉되도록 제2 스테이션을 지시하는 사이클을 제어하도록 세팅되고, 목적하는 두께의 막이 제2 표면이 아닌 제1 표면에 선택적으로 형성될 때까지 사이클이 반복되도록 추가로 세팅된 제어기를 포함할 수 있다. 증착 반응기의 표면은 상기 제1 반응물 및 제2 반응물 중 하나 보다 많은 것과 사실상 접촉되지 않는다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는, 제1 온도에서 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시키는 단계, 및 제2 온도에서 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉시키는 단계를, 목적하는 두께의 막이 제1 기판 상에 형성될 때까지 반복하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는 제2 스테이션을 제2 온도에서 유지하는 동안 제1 스테이션을 제1 온도에서 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제2 스테이션은 가열된 샤워 헤드를 포함하고, 증착 반응기는 상기 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 반응물을 제2 온도에서 제2 스테이션에 전달하는 동안 제1 스테이션을 제1 온도에서 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는 제2 스테이션을 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태로 유지시키는 적어도 하나의 고체 재료를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는 제2 스테이션을 제1 스테이션으로부터 기체 격리 상태로 유지시키는 기체 베어링을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는 제1 스테이션 및 제2 스테이션 외부의 중간 공간을 추가로 포함하고, 이송 시스템은 중간 공간을 통해 기판을 이동시키기 위한 이송 부재를 포함하고, 중간 공간은 이송 부재를 수용하도록 구성되고, 이송 부재는 기판을 제1 스테이션 내에 배치한 후이지만 기판을 제2 위치에 배치하기 전에 중간 공간으로 이동되도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 이송 부재는 제1 스테이션으로부터 제1 기판을 제거하고 회전에 의해 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하도록 구성된 회전 기판 홀더를 포함한다. 일부 실시예에서, 이송 부재는 스파이더를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 스테이션은 스테이션에서 중간 공간으로 그리고 중간 공간에서 스테이션으로 기판을 이동시키도록 구성된 이동식 스테이지를 함유하도록 구성되며, 각각의 이동식 스테이지는 기판을 오직 하나의 스테이션으로 그리고 오직 하나의 스테이션으로부터 이동하도록 구성되며, 이송 부재는 이동식 스테이지 상에 기판을 배치하고 중간 공간 내의 이동식 스테이지로부터 기판을 제거하도록 구성되지만, 상기 기판 이송 부재는 스테이션 자체 내에 기판을 배치하거나 스테이션 자체로부터 기판을 제거하도록 구성되지 않는다. 일부 실시예에서, 증착 반응기는 제1 스테이션 및 제2 스테이션의 적어도 일부를 한정하는 복수의 이동식 물리적 장벽을 추가로 포함하며, 여기서 물리적 장벽은 스테이션 내의 기판을 중간 공간에 노출시키도록 이동될 수 있고, 여기서 이송 시스템은 물리적 장벽이 기판에 노출된 후에 기판을 이동시키도록 구성된 스파이더를 포함한다.
도 1a 는 본원의 일부 실시예에 따른 원자층 증착의 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1b는 본원의 일부 실시예에 따른 선택적 원자층 증착의 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2a는 종래 기술의 반응기 배열을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2b는 종래 공정(도 2a의 반응기 내에서 구현될 수 있음)을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a는 본원의 일부 실시예에 따른 스테이션 사이에 기판을 이동시키기 위한 반응기 및 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3b 는 공정 단계(도 3a의 반응기 및 방법에서 구현될 수 있음)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a는 본원의 일부 실시예에 따른, 선택적으로 반복될 수 있는, 스테이션 사이에 기판을 이동시키기 위한 반응기 및 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4b는 종래 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4c는 공정 단계(도 4a의 반응기 및 방법에서 구현될 수 있음)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본원의 일부 실시예에 따른, 선택적으로 반복될 수 있는, 스테이션 사이에 기판을 이동시키기 위한 반응기 및 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본원의 일부 실시예에 따른, 선택적으로 반복될 수 있는, 스테이션 사이에 기판을 회전시키기 위한 반응기 및 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 는 본원의 일부 실시예에 따른 교환을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7b 는 본원의 일부 실시예에 따른 회전을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본원의 일부 실시예에 따른 Sb/W 쌍에 대한 다양한 공정 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본원의 일부 실시예에 따른 스파이더를 나타내는 개략도이다.
도 10a 는 본원의 일부 실시예에 따른 반응기의 하향식 도면이다. 각각의 반응기 챔버는 3개의 공정 챔버 (P1, P2, P3, 각각의 공정 챔버는 다른 스테이션과 기체 격리된 상태인 상이한 스테이션을 포함함)를 포함하며, 여기서 스파이더는 공정 챔버에서 공정 챔버로 기판을 이동시킨다. 웨이퍼 핸들링 챔버 (WHC) 내에 고정된 엔드 이펙터 (210)는 스파이더 (공정 챔버와 연통함) 및/또는 로드 록 챔버 (LLC)로부터 기판을 추가 및 제거할 수 있다.
도 10b 는 본원의 일부 실시예에 따른 반응기의 하향식 도면이다. 각각의 반응 챔버는 제1 종류의 공정 챔버 (P1) 중 2개와 제2 종류의 공정 챔버 (P2) 중 2개를 포함한다. 이와 같이, 다수의 웨이퍼는 각각의 반응 챔버에서 P1 과 P2 사이에서 교환될 수 있다. 반응기는 또한 스파이더 (공정 챔버와 연통함)로부터 기판을 추가 또는 제거 및/또는 로드 록 챔버 (LLC)로부터 기판을 추가 또는 제거할 수 있는 엔드 이펙터 (210)를 포함하는 웨이퍼 핸들링 챔버 (WHC)를 포함한다.
도 10c는 본원의 일부 실시예에 따른 반응기의 하향식 도면이다. 각각의 반응 챔버는 4개의 공정 챔버 (P1, P2, P3, P4)를 포함한다. 이와 같이, 웨이퍼는 4개의 상이한 공정 챔버 사이에서 회전할 수 있다. 반응기는 또한 스파이더 (공정 챔버와 연통함)로부터 기판을 추가 또는 제거 및/또는 로드 록 챔버 (LLC)로부터 기판을 추가 또는 제거할 수 있는 엔드 이펙터 (210)를 포함하는 웨이퍼 핸들링 챔버 (WHC)를 포함한다.
도 11은 본원의 일부 실시예에 따른 기판 상의 복수의 상이한 공정으로부터 상이한 막의 적층을 반복하는 예를 나타내는 도면이다. 상이한 공정은 조합, 예컨대 증착, 에칭, 및/또는 전-/후- 표면 처리를 포함할 수 있다.
도 12a 및 도 12b 는 기판 상에 공정(전형적으로, 동종의 공정)이 수행되는 로드 록 챔버 (LLC) 및 반응기 챔버 (RC)와 조합된 중앙 웨이퍼 핸들링 챔버 (WHC)를 갖는 종래 도구 구조의 예의 도면이다.
도 13a 및 도 13b 및 도 13c는 통상적인 도구 구조 (기판 상에 도 11과 같이 3개의 상이한 공정을 반복함) 내의 상이한 공정 적층의 시퀀스의 도면이다. 도 13d는 도 13a 내지 도 13c에 대한 상응하는 공정 흐름을 나타낸다. 상기 언급된 상이한 공정 적층물이 이러한 종래의 도구에 의해 기판 상에 증착되는 경우, 하나의 반응 챔버 (RC) 또는 RC 유닛만이 공정을 위해 작용하고, 다른 RC는 대기 상태에 머물러 있기 때문에, 효율적인 공정 흐름이 될 수 없음을 주목한다. 도 13d에 사용된 약어는 다음을 포함한다: LD: 기판을 로드; UL: 기판을 언로드; P1, 1: 스테이지-1 상의 제1 기판 상에서 공정 1 수행;P2, 1: 스테이지-2 상의 제1 기판 상에서 공정 2 수행;P3, 1: 스테이지-3 상의 제1 기판 상에서 공정 3 수행. 진한 회색은 RC가 대기 상태임을 의미한다(공정 없음, 이송 없음). 다른 RC가 공정에 대해 작동하는 동안 2개의 RC가 대기하기 때문에 공정 효율이 매우 낮다.
도 14 는 미국특허 제US 6469283 B1호에서 확인할 수 있는 종래의 장치를 나타내는 도면이다. 이 도면에서의 참조 번호는 미국특허 제US 6469283 B1호에서의 참조번호에 대응함을 유의한다.
도 15는 본원의 일부 실시예에 따른 복수의 반응기 챔버 (RC, 각각의 RC는 스테이션을 포함함)로 사실상 분리된 공정 모듈 (PM)의 단면을 나타내는 도면이다. 예시로서, 도 15는 “상부”위치에 있는 스테이지를 나타내며, 스테이션은 서로 기체 격리된 상태로 배치된다.
도 16은 본원의 일부 실시예에 따른 기판 이송용 공정 모듈 (PM)의 단면을 나타내는 도면이다. PM은 스테이지의 이동에 의해 하나의 중간 공간을 만들 수 있다. 예시로서, 도 16은 “하부”위치의 스테이지를 나타내며, 따라서, 스테이션으로부터 일반적으로 접근가능한 중간 공간을 제공한다.
도 17은 본원의 일부 실시예에 따른 공정 모듈 (PM)에서의 회전 기판 이송을 나타내는 도면이다. 중간 공간은 PM과 WHC 사이에 또는 PM의 각각의 스테이지 사이에 기판을 이송할 수 있다.
도 18a는 본원의 일부 실시예에 따라 서로 기체 격리 상태인 3개의 RC (각각의 RC는 스테이션을 포함함)를 갖는 PM과 조합된 중앙 WHC에서의 도구 구조 예시를 나타내는 도면이다. 각각의 RC는 그 안에 공정 스테이지를 갖는다. PM의 중앙에는, 스테이지-스테이지 기판 이송 부재가 또한 기판 이송 시스템의 일부로서 제공된다. 기판 이송 시스템은 상하 및 회전 이동에 의해 기판을 이송한다. 도 18b는 본원의 일부 실시예에 따른, 예컨대 도 18a의 구조와 결합하여 사용될 수 있는 흐름도이다.
도 19는 본원의 일부 실시예에 따라 동시에 3개의 웨이퍼 상에서 3개의 상이한 공정이 반복될 때 (도 11에서와 같이)의 시퀀스를 나타내는 그래프이다. RC 대기 단계가 거의 없으며, 도 12에 나타난 종래의 도구의 사례와 비교하여 훨씬 더 효율적인 시퀀스가 실행됨을 알 수 있다. 총 시퀀스 시간 T는 본원의 일부 실시예에 따른 종래의 도구와 반응기 사이에서 비교된다. T는 공정/이송의 가변 시간 비율 n (n=1~7)에 대해 플롯팅된다. 시뮬레이션은 3개의 기판 상에서 3개의 상이한 공정을 x 5회 반복하는 전제 조건 하에 수행되었다.
도 20은 m개의 기판 조각 (m=1~5) x5회에 대해 m 종류의 상이한 공정을 반복할 때의 시퀀스 시간 T를 나타내는 그래프이다. 이러한 시뮬레이션에서, 공정/이송 시간 비율은 2 (n=2)로 고정되어 있다. T는 종래의 도구 구조의 경우에 T=12m2＋3m의 공식으로 주어지며, 본 발명의 경우에 T=16m으로 주어진다. 그래프는 m이 더 큰 수를 취함에 따라 이점이 커지고 있음을 나타낸다.
본원의 일부 실시예에 따라, 박막은 원자층 증착법(ALD)에 의해 증착될 수 있다. 기판은 제1 스테이션 내에 배치되고, 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되어 제1 반응물의 하나의 단일층만이 기판 상에 흡착될 수 있다. 이어서 기판은 제1 반응물이 없는(또는 사실상 없는) 제2 스테이션 내에 배치되고, 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉되고, 여기서 제2 반응물은 흡착된 제1 반응물과 반응한다. 상기 사이클은 반복될 수 있다. 스테이션은 서로 기체 격리된 상태일 수 있으며, 여기서 각각의 스테이션은 하나의 반응물만을 제공하고, 어떠한 스테이션의 표면도 하나 이상의 반응물과 접촉되지 않는다. 제1 온도는 제2 온도와 상이할 수 있고, 제1 반응물은 제2 반응물이 제2 온도에서 제2 스테이션 내에 제공되는 것과 동시에 제1 온도에서 제1 스테이션 내에 제공될 수 있다. 다양한 증착 공정 예컨대 ALD에서, 상이한 반응물은 상이한 온도 안정성을 가질 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 상이한 온도 안정성을 갖는 상이한 반응물 사이에 물리적 및/또는 공간적 분리를 유지하는 것은 각각의 반응물이 적절한 온도에서 제공될 수 있도록 하고, 입자 형성 및/또는 보다 덜 안정한 및/또는 응축되는 온도로 이동되는 반응물로부터 야기될 수 있는 바람직하지 않은 기상 반응을 최소화할 수 있는 것으로 생각된다. 추가로, 일부 반응물은 특정 온도 또는 온도 범위에서 보다 효율적으로 반응할 것이다 (예컨대, 제1 반응물은 제1 온도 또는 온도 범위에서 보다 효율적으로 흡착될 수 있는 반면, 제2 반응물은 제2 온도 또는 온도 범위에서 보다 효율적으로 흡착될 수 있다). 본원의 일부 실시예에 따르면, “저온”반응물이 기판 상에 흡착되었다면, 상기 기판은 높은 온도에서 “고온”반응물과 접촉될 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, “저온”반응물이 이미 흡착되었기 때문에 고온이 이미 흡착된 제1 반응물 또는 막 품질에 부정적인 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 박막은 ALD 외의 방법, 예컨대 화학 기상 증착 (CVD)에 의해 증착될 수 있다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 박막은 원자층 증착법 (ALD)에 의해 제2의 기판의 상이한 표면에 대해 기판의 제1 표면 상에 선택적으로 증착될 수 있다. 기판은 제1 스테이션 내에 배치될 수 있으며, 여기서 제1 반응물은 제1 온도 또는 온도 범위에서 제2 스테이션으로부터 기체 격리인 상태에서 기판과 접촉되어 제1 반응물의 하나의 단일층만이 기판의 제2 표면에 대해 기판의 제1 노출된 표면에 우선적으로 흡착된다. 이어서, 기판은 제2 스테이션 내에 배치될 수 있으며, 여기서 제2 반응물은 제2 온도 또는 온도 범위에서 제1 스테이션으로부터 기체 격리 상태이고 제1 반응물의 부재 (또는 사실상 부재) 하에 기판과 접촉된다. 제2 온도 (또는 온도 범위)는 제1 온도 (또는 온도 범위)와 상이할 수 있다. 제2 반응물은 흡착된 제1 반응물과 우선적으로 반응할 수 있으며, 따라서 제2 반응물의 하나의 단일층만이 기판의 제2 표면에 대해 기판의 제1 표면 상에 우선적으로 흡착된다. 선택적으로, 기판은 목적하는 두께의 박막이 형성될 때까지 제1 및 제2 스테이션 사이에서 반복적으로 이동될 수 있다. 선택적으로, 제1 온도 (또는 온도 범위)는 제2 온도 (또는 온도 범위)보다 낮다. 선택적으로, 제1 온도 (또는 온도 범위)는 제2 온도 (또는 온도 범위)보다 높다. 선택적으로, 제1 반응물은 제2 노출된 표면이 아닌 제1 노출된 표면 상에 흡착된다. 선택적으로, 선택성은 기상 반응물의 공간적 또는 일시적 분리를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 제1 및 제2 스테이션은 웨이퍼의 다른 표면 상에 또는 스테이션 상에 제1 및 제2 반응물을 포함하는 바람직하지 않은 화학 기상 증착 (CVD) 반응을 최소화하도록 공정 단계 동안 기체 격리 상태에 있을 수 있다. 예컨대, 웨이퍼를 스테이션 내의 반응물과 접촉시킨 후에, 반응물이 다른 스테이션으로 옮겨가는 것을 최소화하도록 웨이퍼가 또 다른 스테이션으로 이동하기 전에 상기 스테이션이 퍼지될 수 있다. 일부 실시예에서, 박막은 질화물, 예컨대 TiN 또는 AIN 막을 포함한다. 일부 실시예에서, 임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위, 예컨대 1 nm - 100 nm, 1 nm - 20 nm, 1 nm - 10 nm, 1 nm - 5 nm, 2 nm - 100 nm, 2 nm - 20 nm, 2 nm - 10 nm, 2 nm - 5 nm, 5 nm - 100 nm, 5 nm - 20 nm, 5 nm - 10 nm, 10 nm - 100 nm, 또는 10 nm - 20 nm를 포함하여, 적어도 약 1 nm, 예컨대 1 nm, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100 nm의 막이 증착된다.
실무적 문제로서, 본원의 실시예에 따르면, 특정 온도에서 반응물을 제공 또는 유지하는 것과 관련된 적어도 일부 온도 변화 (심지어 매우 작은 온도 변화)가 있을 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 제2 온도 (또는 제3 온도, 제4 온도 등)와 상이한 제1 온도를 언급하는 본원의 임의의 곳에서, 제2 온도 범위와 상이한 제1 온도 범위도 명시적으로 고려된다. 바람직하게는, 제2 온도 범위와 상이한 제1 온도 범위는 제2 온도 범위와 중첩되지 않는다.
원자층 증착법
ALD 유형 공정은 전구체 화학물질의 제어된 자기-제한 표면 반응을 기초로 한다. 본원의 일부 구현예에 따르면, 상이한 온도에서 기판을 반응물과 교대로 순차적으로 접촉시킴으로써 기상 반응이 회피된다. 기상 반응물은, 예컨대 반응물 펄스 사이의 반응 챔버로부터 과량의 반응물 및/또는 반응물 부산물을 제거함으로써, 또는, 본원에 기술된 바와 같이, 상이한 공간에 상이한 반응물을 제공하고, 상이한 온도에서 기판을 상이한 반응물과 접촉시키고, 상이한 공간 사이에서 기판을 이동시킴으로써 서로 분리된다.
증착 온도는 일반적으로 반응물의 열 분해 온도 이하이지만 반응물의 응축을 피하고 목적하는 표면 반응을 위한 활성화 에너지를 제공하기에 충분히 높은 수준으로 유지된다. 물론, 임의의 주어진 ALD 반응을 위한 적절한 온도 범위는 관련된 표면 종단 및 반응 종에 따라 달라질 수 있을 것이다. 흔히, 제1 표면 및 제2의 상이한 표면 (예컨대, 상이한 조성 및/또는 상이한 형태 또는 결정성을 포함함)을 포함하는 기판은 일반적으로 낮춰진 압력에서 적절한 증착 온도로 가열될 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 온도는 기판과 접촉되는 반응물 및/또는 증착되는 막의 유형에 따라 변하며, 예컨대 약 600℃ 이하, 예컨대 500℃, 475℃, 450℃, 425℃, 400℃, 375℃, 350℃¸325℃, 300℃, 275℃ , 250℃, 225℃, 200℃, 175℃, 150℃, 125℃, 100℃, 75℃, 50℃¸40℃, 30℃, 또는 20℃ 이하이다 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위, 예컨대 20℃ - 500℃, 20℃ - 450℃ , 20℃ - 400℃, 20℃ - 350, 20℃ - 300℃, 20℃ - 250℃ , 20℃ - 200℃, 20℃ - 150℃ , 20℃ - 100℃, 20℃ - 500℃, 50℃ - 450℃ , 50℃ - 400℃, 50℃ - 350, 50℃ - 300℃, 50℃ - 250℃ , 50℃ - 200℃, 50℃ - 150℃ , 50℃ - 100℃, 100℃ - 500℃, 100℃ - 450℃, 100℃ - 400℃, 100℃ - 350℃, 100℃ - 300℃, 100℃ - 250℃, 100℃ - 200℃, 100℃ - 150℃, 200℃ - 500℃, 200℃ - 400℃, 또는 200℃ - 300℃를 포함함). 본원의 일부 실시예에 따르면, 상이한 반응물은 상이한 온도 안정성을 가질 수 있다 (예컨대, 반응물은 상이한 온도에서 분해될 수 있고/있거나 상이한 온도에서 응축될 수 있다). 예컨대, 본원의 일부 실시예에 따라 증착될 수 있는 질화물 막 예컨대 AIN 또는 TiN은 금속유기물 전구체, 및 질소 전구체를 사용하여 증착될 수 있다. 다수의 금속 유기 전구체, 예컨대 TMA는 상대적으로 낮은 분해 온도 (예컨대 TMA의 경우 375℃)를 갖는 반면, 다수의 질소 전구체, 예컨대 NH3은 이들 각각의 절반의 반응을 개시하기 위해 상대적으로 높은 온도를 요구한다 (예컨대 NH3의 경우 375℃ 이상). 본원의 일부 실시예에 따르면, 제1 전구체에 대한 반응 (예컨대 제1 절반의 반응)은 제1 전구체에 대해 적절한 온도에서 제2 스테이션으로부터 기체 격리된 상태인 제1 스테이션에서 수행되고, 제2 전구체에 대한 반응 (예컨대 제2 절반의 반응)은 제2 전구체에 대해 적절한 온도에서 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태인 제2 스테이션에서 수행되는 것으로 생각된다.
일부 실시예에서, 각각의 반응물이 스테이션에 제공되고 적절한 온도에서 기판과 접촉하므로 응축을 최소화 또는 제거하면서, 열적 분해를 최소화 또는 제거하면서, 및/또는 반응물에 의한 기상 반응을 최소화 또는 제거하면서 반응물이 증착되고, 이에 따라 기상 반응이 사실상 발생하지 않고, 선택적으로 입자 형성이 사실상 발생하지 않는다. 일부 실시예에서, 오직 하나의 종류의 반응물만이 각각의 스테이션에 제공되고, 각각의 상이한 스테이션 내의 상이한 반응물은 동시에 상이한 온도에 있을 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 기판은 제1 온도 또는 온도 범위에서 제1 스테이션 내의 제1 반응물과 접촉되고, 제1 온도와 상이한 제2 온도 또는 온도 범위에서 제2 스테이션 내의 제2 반응물과 접촉된다. 선택적으로, 제1 스테이션 및 제2 스테이션은 기판이 제1 및 제2 반응물 각각과 접촉되는 경우 서로 기체 격리된 상태이다. 선택적으로, 제1 온도는 제2 온도보다 낮다. 선택적으로, 제1 온도는 제2 온도보다 높다. 일부 실시예에서, 제1 온도는 제2 온도와 적어도 1℃만큼, 예컨대 적어도 1℃, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99, 100, 110, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 또는 300℃만큼 (나열된 값의 임의의 2개 사이의 범위를 포함함, 예컨대 1-10℃, 1-20℃, 1-30℃, 1-40℃, 1-50℃, 1-60℃, 1-70℃, 1-80℃, 1-90℃, 1-100℃, 1-150℃, 1-200℃, 2-10℃, 2-20℃, 2-30℃, 2-40℃, 2-50℃, 2-60℃, 2-70℃, 2-80℃, 2-90℃, 2-100℃, 2-150℃, 2-200℃, 5-10℃, 5-20℃, 5-30℃, 5-40℃, 5-50℃, 5-60℃, 5-70℃, 5-80℃, 5-90℃, 5-100℃, 5-150℃, 5-200℃, 10-20℃, 10-30℃, 10-40℃, 10-50℃, 10-60℃, 10-70℃, 10-80℃, 10-90℃, 10-100℃, 10-150℃, 10-200℃, 20-30℃, 20-40℃, 20-50℃, 20-60℃, 20-70℃, 20-80℃, 20-90℃, 20-100℃, 20-150℃, 또는 20-200℃) 상이하다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 반응물은 가열된 샤워 헤드, 가열된 공급 용기, 가열된 서셉터, 가열된 기체 공급 라인, 냉각된 공급 용기, 냉각된 서셉터, 냉각된 기체 공급 라인, 및/또는 스테이션 내의 온도에 의해 적절한 온도 또는 온도 범위로 가져올 수 있다. 선택적으로, 스테이션은 스테이션을 목적하는 온도로 가져오기 위해 스테이션과 열적으로 소통하는 가열 및/또는 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 가열 시스템은 가열기, 가열 요소, 램프, 열 테이프, 열 코일, 냉각 팬, 냉각 코일, 또는 나열된 항목 중 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 플라즈마는 증착 반응을 구동하는 에너지를 제공하며, 따라서 반응이 열적 에너지에 의해서만 구동되는 것에 비해 보다 낮은 온도 및/또는 보다 빠른 속도로 수행될 수 있다. 플라즈마가 예컨대 원격 플라즈마 생성기에 의해, 또는 제자리에서 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 플라즈마로서 또는 플라즈마와 결합하여 (예컨대 플라즈마 향상 CVD 또는 ALD) 제공되고, 제2 반응물은 기상 (예컨대 열적 증착)으로서 제공된다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 기상 (예컨대 열적 증착)으로서 제공되고, 제2 반응물은 플라즈마로서 또는 플라즈마와 결합하여 (예컨대 플라즈마 향상 CVD 또는 ALD) 제공된다. 일부 실시예에서, 제1 반응물 및 제2 반응물은 각각 기상 (예컨대 열적 증착)으로서 제공된다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 플라즈마로서 또는 플라즈마와 결합하여 (예컨대 플라즈마 향상 CVD 또는 ALD) 제공되며, 제2 반응물은 플라즈마로서 또는 플라즈마와 결합하여 (예컨대 플라즈마 향상 CVD 또는 ALD) 제공된다.
용어 “웨이퍼”및 “기판”은 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 기판 표면은 기상 제1 반응물과 접촉될 수 있다. 일부 실시예에서, 기상 제1 반응물의 펄스가 기판을 함유하는 반응 공간에 제공된다. 일부 실시예에서, 기판은 기상 제1 반응물이 제공되는 반응 공간으로 이동된다. 바람직하게는, 기상 반응물은, 기판이 반응 공간으로 이동할 때 반응 공간 내에 존재하지 않으며, 기상 반응물은 후속하여 반응 공간 내에 제공된다. 일부 실시예에서, 기상 반응물은, 기판이 반응 공간으로 이동될 때 이미 반응 공간 내에 존재한다. 선택적으로, 일부 기상 반응물은, 기판이 반응 공간 내에 배치될 때 반응 공간 내에 이미 존재하며, 이후 추가의 기상 제2 반응물이 반응 공간에 첨가된다. 조건은 제1 반응물의 약 하나 이하의 단일 층이 자기-제한 방식으로 기판 표면 상에 흡착되지 않도록 선택되는 것이 바람직하다. 적절한 접촉 시간은 특정 환경에 기초하여 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 과량의 제1 반응물 및 존재하는 경우, 반응 부산물은 예컨대 불활성 기체를 퍼지함으로써 또는 기판을 제1 반응물의 존재로부터 제거함으로써 기판 표면으로부터 제거된다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 기상 반응물은 적절한 온도에서 스테이션 내의 기판과 접촉되어 반응물의 기상 반응이 사실상 발생하지 않으며 (또는 반응물의 기상 반응이 발생하지 않음), 입자 형성이 사실상 발생하지 않거나 입자 형성이 제거되고/되거나, 반응물의 응축이 사실상 발생하지 않는다 (또는 반응물의 응축이 없다). 일부 실시예에서, 기상 반응물은 적절한 온도에서 스테이션 내에 제공되며 스테이션도 또한 이 온도에 있다. 일부 실시예에서, 기상 반응물이 적절한 온도에서 스테이션 내에 제공되며, 기판은 또한 이 온도에 있는 서셉터 상에 있다. 일부 실시예에서, 기상 반응물은 적절한 온도에서 제공되며, 스테이션은 상이한 온도에 있다. 예컨대, 기상 반응물은 나머지 스테이션의 온도보다 높은 온도에서 제공될 수 있도록 가열된 샤워 헤드를 통해 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 기상 반응물이 스테이션에 제공되고, 상기 스테이션에서 기상 반응물은, 예컨대 스테이션의 나머지의 온도에 기초하여, 기판을 반응물과 접촉시키기에 적절한 온도, 및/또는 기판이 위치된 서셉터의 온도로 가열 또는 냉각된다.
"퍼지"는 예컨대 진공 펌프로 챔버를 배기하고/하거나 반응기 내부의 기체를 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체로 대체함으로써 기상 전구체 및/또는 기상 부산물이 제거되는 것을 의미한다. 전형적인 (및 본원에 따른 적절한) 퍼지 시간은 약 0.05 내지 20초, 보다 바람직하게는 약 1 내지 10, 및 보다 더 바람직하게는 약 1 내지 2초이다. 그러나, 필요한 경우, 예컨대 매우 높은 종횡비 구조 또는 복잡한 표면 형태를 갖는 다른 구조에 대한 높은 등각 스텝 커버리지가 필요한 경우, 다른 퍼지 시간, 예컨대 적어도 20초의 퍼지 시간, 예컨대 나열된 값의 임의의 2개의 범위를 포함하여 적어도 20초, 25초, 30초, 40초, 또는 50초가 이용될 수 있다.
기판의 표면은 제1 반응물이 기판과 접촉되는 온도와 상이한 제2 온도에서 기상 제2 기체 반응물과 접촉될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 기체 반응물의 펄스가 기판을 함유하는 반응 공간에 제공된다. 일부 실시예에서, 기판은 기상 제2 반응물이 제공될 때 반응 공간으로 이동된다. 선택적으로, 기상 제2 반응물은, 기판이 반응 공간 내에 배치될 때 반응 공간 내에 이미 존재한다. 선택적으로, 기상 제2 반응물은, 기판이 반응 공간 내에 배치될 때 반응 공간 내에 존재하지 않으며, 제2 반응물은 후속하여 반응 공간에 첨가된다. 선택적으로, 제2 반응물은 나머지 스테이션의 온도와 같거나 상이한 적절한 온도에서 반응 공간에 첨가될 수 있다. 선택적으로, 상이한 스테이션 내의 상이한 기판이 제2 온도와 상이한 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉하는 동안 제2 반응물은 제2 온도에서 기판과 접촉할 수 있다. 선택적으로, 일부 기상 제2 반응물은, 기판이 반응 공간 내에 배치될 때 이미 반응 공간 내에 존재하며, 이후 추가의 기상 제2 반응물이 반응 공간에 첨가된다. 과량의 제2 반응물 및 존재하는 경우, 표면 반응의 기체 부산물이 기판 표면으로부터 제거된다. 접촉 및 제거 단계는 목적하는 두께의 박막이 기판의 표면 상에 선택적으로 형성될 때까지 반복되며, 각각의 사이클은 분자 단일층만을 남긴다. 기판 표면을 다른 반응물과 교대로 연속적으로 접촉하는 단계를 포함하는 추가의 상이 보다 복잡한 재료, 예컨대 3차 (ternary) 재료를 형성하기 위해 포함될 수 있다.
상기한 바와 같이, 각 사이클의 각각의 상은 바람직하게는 자기-제한적이다. 과량의 반응물 전구체가 민감한 구조 표면을 포화시키기 위해 각 상에 제공될 수 있다. 표면 포화는 이용가능한 모든 반응 부위 (예컨대, 물리적 크기 또는 “입체 장애”반응물의 적용)의 반응물 점유를 보장하므로 우수한 단계 커버리지를 보장한다. 전형적으로, 재료의 하나의 분자 층만이 각 사이클로 증착된다 (또는 하나의 분자 층 미만이 각 사이클로 증착된다). 그러나, 일부 실시예에서, 하나 이상의 분자층만이 사이클 동안 증착될 수 있다.
과량의 반응물을 제거하는 단계는 반응 공간의 일부 내용물을 배출될 수 있고/있거나 반응 공간을 헬륨, 질소 또는 다른 불활성 기체로 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 퍼지는 불활성 캐리어 기체를 반응 공간으로 지속적으로 흐르게 하면서 반응성 기체의 흐름을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
ALD 유형 공정에서 사용되는 전구체는, 기판 표면과 접촉하기 전에 전구체가 기상일 경우, 표준 조건 (실온 및 대기압) 하에서 고체, 액체 또는 기체 재료일 수 있다. 기판 표면을 기화된 전구체와 접촉하는 것은 한정된 기간 동안 전구체 증기가 기판 표면과 접촉한다는 것을 의미한다. 전형적으로, 접촉 시간은 약 0.05 내지 10초이다. 그러나, 기판 유형 및 이의 표면적에 따라, 상기 접촉 시간은 10초보다 훨씬 더 길 수 있다. 접촉 시간은 경우에 따라 분 단위일 수 있다. 최적의 접촉 시간은 특정 환경에 기초하여 당업자에 의해 결정될 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 제1 기상 반응물은 제1 온도에서 기판과 접촉될 수 있고, 제2 기상 반응물은 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 기판과 접촉될 수 있다. 각각의 기상 반응물은 기판과 접촉하기 전에 (예컨대, 반응물이 가열된 샤워 헤드에 의해 제공되거나 전체의 스테이션이 적절한 온도에 있는 경우), 또는 기판과 접촉할 때 (예컨대 서셉터가 기판을 적절한 온도로 가져오기 위해 가열되는 경우) 적절한 온도에 있을 수 있다.
전구체의 질량 유량이 또한 당업자에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 전구체의 유량은 바람직하게는 제한 없이 약 1 sccm 내지 1000 sccm, 보다 바람직하게는 약 100 sccm 내지 500 sccm이다. 본원의 일부 실시예에 따른 예시적인 질량 유량은 적어도 1 sccm, 예컨대, 나열된 값의 임의의 2개 사이의 값을 포함하여, 적어도 10 sccm, 50 sccm, 100 sccm, 200 sccm, 300 sccm, 400 sccm, 500 sccm, 600 sccm, 700 sccm, 800 sccm, 900 sccm, 또는 1000 sccm을 포함한다.
반응 챔버 내의 압력은 전형적으로 약 0.01 내지 약 20 mbar, 보다 바람직하게는, 나열된 값의 임의의 2개 사이의 값을 포함하여, 약 1 mbar 내지 약 10 mbar, 예컨대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 mbar이다. 그러나, 일부의 경우 압력은 주어진 특정 상황에서 당업자에 의해 결정될 수 있는 바와 같이, 이러한 범위보다 높거나 낮을 수 있다.
막의 증착을 시작하기 전에, 기판은 전형적으로 적절한 성장 온도로 가열된다. 일부 실시예에서, 기판은 가열된 서셉터 상에 배치된다. 선택적으로, 서셉터는 기판보다 낮은 질량을 가질 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 기판보다 낮은 질량을 갖는 기판은 목적하는 온도에 기판보다 더 신속하게 도달할 수 있는 것으로 생각된다. 이와 같이, 기판은 상이한 온도, 예컨대 반응물이 서셉터의 표면을 응축, 분해, 및/또는 이와 반응할 수 있는 온도에서 보다 적은 시간을 소비할 것이다. 성장 온도는 형성된 박막 유형, 전구체의 물리적인 특성 등에 따라 달라진다. 성장 온도는 형성된 각각의 유형의 박막을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 논의된다. 성장 온도는 증착된 재료에 대한 결정화 온도 미만이어서 비정질 박막이 형성될 수 있거나 결정화 온도 초과여서 결정질 박막이 형성될 수 있다. 바람직한 증착 온도는 다수의 요인, 예컨대 제한 없이 반응물 전구체, 압력, 유량, 반응기의 배열, 증착된 박막의 결정화 온도, 및 그 위에 증착될 재료의 성질을 포함하여 기판의 조성에 따라 달라질 수 있다. 특정 성장 온도가 당업자에 의해 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, ALD 반응을 위한 제1 및 제2 반응물은 동일한 성장 온도를 갖는다. 일부 실시예에서, ALD 반응을 위한 제1 및 제2 반응물은 상이한 성장 온도를 갖는다. 선택적으로, 제1 반응물은 제2 반응물보다 높은 성장 온도를 갖는다. 선택적으로, 제1 반응물은 제2 반응물보다 낮은 성장 온도를 갖는다. 본원의 일부 실시예에 따른 ALD는 열적(thermal) ALD를 포함할 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따른 ALD는 열적 플라즈마 보조 ALD 또는 플라즈마 향상 ALD (PEALD)를 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 적절한 반응기의 예는 스테이션이 서로 기체 격리되어 배치되거나 배치될 수 있는 복수의 스테이션을 갖는 반응기를 포함한다. ALD 장비는 예컨대 네덜란드 알미르에 본사가 있는 ASM으로부터 상업적으로 이용가능하다. 일부 실시예에서, 유동형 ALD 반응기가 사용된다. 바람직하게는 반응물은 반응 챔버에 도달할 때까지 분리되어 유지되어, 전구체에 대한 공유 선이 최소화된다. 그러나, 다른 배열이 가능하며, 예컨대 미국 특허 출원 제2005/0092247호 및 제2002/0108570호에 기술된 예비-반응 챔버가 사용되며, 이러한 공개문헌은 그 전체가 참조로써 본원에 포함되어 있다.
성장 공정은 클러스터 도구에 연결된 반응기 또는 반응 공간에서 선택적으로 수행될 수 있다. 클러스터 도구에서, 각각의 반응 공간은 하나의 유형의 공정에 전용되기 때문에, 각 모듈 내의 반응 공간의 온도는 일정하게 유지될 수 있으며, 이는 기판이 각각 실행되기 전에 공정 온도로 가열되는 반응기에 비해 처리량을 향상시킨다.
독립형 반응기는 로드-록 (load-lock)이 장착되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 각 실행 사이에 반응 공간을 식힐 필요가 없다.
화학 기상 증착
일부 실시예에서, 본원에 기술된 하나 이상의 전구체를 사용하여 화학 기상 증착 (CVD)에 의해 박막 또는 박막의 일부가 증착된다. 예컨대, 일부 실시예에서, 막은 CVD로 생산된 막 위에 ALD의 하나 이상의 사이클 이전에, 및/또는 ALD의 하나 이상의 사이클 후에 CVD에 의해 증착될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, CVD는 목적하는 기판 상에서 수행되지만 ALD는 수행되지 않는다. 증착은 다양한 CVD 방법에 따라 적절하게 수행될 수 있다. CVD 방법은, 예컨대 미국특허 제7,438,760호에 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로써 포함되어 있다. 본원의 일부 실시예에 따라 개시된 방법은 CVD를 적용함으로써 적절하게 실시될 수 있다. 일부 실시예에서, CVD는 열적이다. 일부 실시예에서, CVD는는 플라즈마-향항 화학 기상 증착 (PECVD)이다.
CVD 반응물 및, 선택적으로 에칭 기체 및/또는 전기적 도펀트 전구체를 포함하는 2개 이상의 반응물은, 바람직하게는 분리 기체 형태로 또는 공급 기체의 형성을 위한 혼합에 의해 챔버에 도입된다. 공급 기체를 형성하기 위한 혼합은 챔버 내에서 또는 챔버로 공급 기체의 도입 이전에 일어날 수 있다. CVD 챔버 내의 총 압력은 바람직하게는 약 10-5 Torr 내지 약 1000 Torr의 범위, 보다 바람직하게는 약 10-4 Torr 내지 약 대기압의 범위, 예컨대 약 760 Torr의 범위이다. 일부 실시예에서, 화학 기상 증착 조건은 적어도 약 10-5 Torr의 챔버 압력, 바람직하게는 약 760 Torr 이하의 챔버 압력, 예컨대 약 760 Torr, 740 Torr, 720 Torr, 700 Torr, 680 Torr, 660 Torr, 640 Torr, 620 Torr, 600 Torr, 580 Torr, 560 Torr, 540 Torr, 520 Torr, 500 Torr, 480 Torr, 460 Torr, 440 Torr, 420 Torr, 400 Torr, 350 Torr, 300 Torr, 250 Torr, 200 Torr, 150 Torr 이하의 압력, 또는 약 10-4 Torr 내지 약 760 Torr, 예컨대 나열된 값의 임의의 2개 사이의 값을 포함하여 약 10-4 Torr, 10-3 Torr, 10-2 Torr, 10-1 Torr, 1 Torr, 5 Torr, 10 Torr, 30 Torr, 50 Torr, 100 Torr, 150Torr, 200 Torr, 250Torr, 300 Torr, 350 Torr, 400 Torr, 450 Torr, 500 Torr, 600 Torr, 650, 700 Torr, 750 Torr, 또는 760 Torr의 범위인 압력을 포함한다. 챔버 압력은 본원에서 증착 압력으로 지칭될 수 있다. Sn 전구체의 부분 압력은 바람직하게는 약 0.0001% 내지 약 100%의 총 압력, 보다 바람직하게는 약 0.001% 내지 약 50%의 총 압력의 범위이다. 일부 실시예에서, CVD 반응 챔버의 온도는 약 600℃ 이하, 예컨대 약 550℃ 이하이다. 일부 실시예에서, 반응 챔버의 온도는 약 500℃ 이하, 예컨대 나열된 값의 임의의 2개 사이의 범위를 포함하여, 500℃ 미만, 490℃, 480℃, 470℃, 460℃, 450℃, 440℃, 430℃, 420℃, 410℃, 400℃, 375℃, 350℃, 325℃, 또는 300℃ 이하이다.
일부 실시예에서, CVD 및 ALD가 모두 수행되는 경우, CVD는 ALD와 상이한 온도에서 수행된다. 예컨대, CVD 반응물은 하나 이상의 ALD 반응물과 상이한 열적 안정성 및/또는 응축 온도를 가질 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 기판을 제1 스테이션 및 제1 온도에서 CVD 반응물과 접촉시키고, 기판을 제2 스테이션에서 제2 온도에서 제1 스테이션과 기체 격리인 상태에서 제2 반응물과 함께 ALD 반응물과 접촉시킴으로써, CVD 반응물, ALD 반응물, 또는 CVD와 ALD 반응물 사이의 반응을 포함하는 기상 반응이 사실상 발생하지 않고 (또는 이러한 반응을 포함하는 기상 반응이 발생하지 않음), 입자 형성이 사실상 발생하지 않는다 (또는 입자 형성이 발생하지 않음).
스테이션
본원에 사용된 “스테이션”은 스테이션 내의 기판 상에서 증착 반응이 수행될 수 있도록 기판을 함유할 수 있는 위치를 포괄적으로 지칭한다. 따라서 스테이션은 반응기, 또는 반응기의 일부, 또는 반응 공간 또는 반응기 내의 반응 챔버를 지칭할 수 있다.
바람직하게는, 본원의 실시예에 따른 스테이션은 기판이 스테이션 내부에서 처리되는 동안 서로 “기체 격리”상태이거나, 기체 격리되도록 구성된다. 본원에 사용된 “기체 격리”는 제1 스테이션 내의 제1 반응물이 또 다른 스테이션으로 검출가능하게 흐르거나 확산될 수 없고, 또한, 다른 반응물 (예컨대, 다른 스테이션으로부터의)이 제1 스테이션 내로 검출가능하게 흐르거나 확산될 수 없음을 의미한다. 본원의 실시예에 따른 스테이션은 서로 영구적으로 기체 격리된 상태일 수 있거나 (예컨대, 고체 벽 또는 이산 챔버로 분리됨), 서로 기체 격리된 상태로 가역적일 수 있다 (예컨대, 기판이 주어진 스테이션 내에 위치된 후, 또는 주어진 스테이션 내에 기판을 배치하기 바로 전에 고체 장벽 또는 기체 베어링 또는 기체 커튼 (예컨대, 불활성 기체 커튼 예컨대 N2 커튼)을 위치시킴으로써, 여기서 상기 고체 장벽 또는 기체 베어링 또는 기체 커튼은 기체 격리된 상태로 기판을 배치함). 일부 실시예에서, 스테이션은 기체 베어링 또는 기체 커튼이 아닌 물리적 장벽에 의해 기체 격리된 상태이다. 일부 실시예에서, 스테이션은 기체 베어링 및 기체 커튼과 접합된 물리적 장벽에 의해 기체 격리된 상태이다. 일부 실시예에서, 특정 스테이션 내의 기판의 배치 후 또는 이와 동시에, 상기 기판은 다른 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치되며 (상기 공정 단계가 상기 스테이션에서 수행될 수 있도록), 기판이 스테이션 내의 반응물에 노출된 후, 상기 스테이션은 기체 격리되고, 상기 기판은 스테이션으로부터 제거되어 중간 공간 내에 위치될 수 있다. 복수의 상이한 스테이션으로부터의 기판은 스테이션에서 스테이션으로의 이동을 위한 공유된 중간 공간 내에 배치될 수 있다. 스테이션은 예컨대, 물리적 장벽에 의해 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 스테이션은 가열 및/또는 냉각 시스템을 포함하므로, 상이한 스테이션 내의 상이한 반응물은 동시에 상이한 온도에서 기판과 접촉될 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 전체의 제1 스테이션은 전체의 제2 스테이션보다 낮거나 높은 온도에 있거나, 제1 스테이션은 제2 스테이션의 서셉터보다 낮거나 높은 온도에 있는 서셉터를 포함하고/포함하거나, 제1 반응물은 제2 반응물이 제1 스테이션보다 낮거나 높은 온도에서 제2 스테이션 내로 흐르는 동안 제1 스테이션으로 흘러들어간다. 일부 실시예에서, 각 스테이션은 오직 하나의 반응물만 제공한다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 사실상 기판과 단 한번만 접촉되고, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다.
일부 실시예에서, 스테이션은 고체 재료에 의해 서로 분리되고, 기체 베어링 또는 기체 커튼에 의해 서로 분리되지 않는다. 일부 실시예에서, 스테이션은 고체 재료 또는 기체 커튼에 의해 서로 분리되고, 기체 베어링에 의해 서로 분리되지 않는다. 일부 실시예에서, 스테이션은 고체 재료 또는 기체 베어링에 의해 서로 분리되고, 기체 커튼에 의해 서로 분리되지 않는다. 선택적으로, 물리적 장벽은 스테이션과 중간 공간 사이에 기판을 셔틀시키는 이동 스테이지와 결합하여 이동할 수 있으므로, 물리적 장벽은 기판이 스테이션 내에 배치됨과 동시에 (또는 약간 이전에 또는 약간 후에) 기체 격리된 상태로 스테이션을 배치한다. 선택적으로, 물리적 장벽은, 예컨대 물리적 장벽에 의해 남겨진 일부 갭을 채우기 위해 기체 장벽과 함께 결합되어 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 물리적 장벽이 제공되지만 기체 장벽 또는 기체 커튼은 제공되지 않는다.
일부 실시예에서, 스테이션은 반응기 모듈 또는 챔버를 포함하므로, 각각의 스테이션은 분리 챔버 또는 모듈을 포함한다. 일부 실시예에서, 스테이션은 스테이션 사이에 벽, 기체 커튼 또는 기체 베어링을 위치시킴으로써 반응 챔버의 다른 부분으로부터 기체 격리 상태로 배치될 수 있는 반응 챔버의 일부를 포함한다. 선택적으로, 주어진 스테이션은 하나 이상의 벽, 기체 커튼, 기체 베어링 또는 이러한 항목의 임의의 조합에 의해 완전히 폐쇄된다. 상이한 반응물을 제공하는 2개의 스테이션 사이의 물리적 분리가 본원의 일부 실시예에 따른 기체 격리를 추가로 용이하게 할 수 있고/있거나, 상이한 스테이션에서 상이한 온도에서 기판을 상이한 반응물과 접촉시키는 것을 추가로 용이하게 할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 반응물을 제공하는 제1 스테이션은 제2 반응물을 제공하는 제2 스테이션에 바로 인접해있지 않고, 오히려 물리적 공간이 제1 및 제2 스테이션, 뿐만 아니라 선택적인 특징 예컨대 벽 또는 기체 벽 또는 기체 베어링 및/또는 사이의 챔버 사이에 유지된다. 일부 실시예에서, 스캐빈저(예컨대, 진공으로 기체 연통하는 2차 전구체 스캐빈저)가 스테이션 사이에 위치되어 스테이션으로부터 탈출하고/탈출하거나 기판과 함께 드래그된 임의의 전구체를 스캐빈징한다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 증착을 위한 스테이션은 반응물 공급원과 기체 연통하는 상태이므로, 반응물은 스테이션 내로 흐를 수 있다. 전형적으로, 본원의 다양한 실시예에 따른 증착 (예컨대 ALD)을 위한 스테이션은 오직 하나의 반응물만 각각 제공할 것이다 (예컨대, 제1 스테이션은 제1의 절반 반응을 위해 오직 하나의 반응물을 제공할 수 있고, 제2 스테이션은 ALD 반응을 종결시키기 위해 제2의 상이한 절반 반응을 위한 오직 하나의 상이한 반응물을 제공할 수 있음). 상이한 반응물은 각각의 특정한 반응물에 적절한 상이한 온도에서 기판과 접촉될 수 있다. 따라서, ALD를 위해, 제1 스테이션은 제1 반응물을 제공할 수 있고, 제2 스테이션은 제1 반응물과 상이한 제2 반응물을 제공할 수 있다. 제1 반응물은 제1 온도에서 제1 스테이션 내의 기판과 접촉될 수 있다. 제2 스테이션 내의 제2 반응물은 제1 스테이션에서 기판과 접촉된 제1 반응물의 흡착으로부터 수득된 층 (전형적으로 하나 이하의 단일층)과 제2 온도에서 반응할 수 있으며, 여기서 상기 제2 온도는 제1 온도와 상이하다. 일부 실시예에서, 제2 온도는 제1 온도보다 높다. 일부 실시예에서, 제2 온도는 제1 온도보다 낮다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 단 하나의 온도에서 사실상 기판과 접촉되며, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다. 서로 접촉하는 경우 다수의 제1 및 제2 기체 및/또는 플라즈마 반응물이 반응기 및/또는 기판의 표면 상에 바람직하지 않은 증착을 생성시킬 수 있는 바람직하지 않은 화학 기상 증착(CVD)-유형 반응을 야기할 수 있음을 유의해야 한다. 또한, 반응물이 안정성을 유지하고 응축을 피하기 위한 적절한 범위 외의 온도에 있는 경우, 반응물은 기상 반응에 연루될 수 있고/있거나, 반응물의 입자가 형성될 수 있다. 선택적 ALD 공정은 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 CVD 반응으로 인한 선택성의 손실 및/또는 막 품질 저하에 특히 민감하다. 또한, 2개 이상의 반응물, 예컨대 이중 선택적인 ALD(4, 6 또는 그 이상의 반응물을 포함할 수 있음)를 포함하는 ALD 공정은 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 다양한 반응 사이의 CVD 반응물로 인해 선택성의 손실 및/또는 막 품질 저하에 특히 취약하다. 따라서, 본원의 일부 실시예에 따르면, 바람직하지 않은 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 CVD-유형의 반응을 피하기 위해 상이한 반응물이 상이한 온도에서 기판과 접촉되는 것, 및 상이한 반응물 사이의 물리적 및/또는 일시적 분리가 제공되는 것이 고려된다. 바람직하게는, 제1 반응물은 제1 반응물을 제공하지만 제2 반응물은 제공하지 않고, 여기서, 제1 스테이션 내의 기판은 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉될 수 있고, 제2 스테이션은 제2 반응물을 제공하지만 제1 반응물은 제공하지 않고, 여기서, 제2 스테이션 내의 기판은 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉될 수 있다. 제1 및 제2 스테이션은 서로 기체 격리된 상태일 수 있다. 이와 같이, 제2 반응물은 제1 스테이션으로부터 사실상 또는 완전히 부재할 수 있고, 제1 반응물은 제2 스테이션으로부터 사실상 또는 완전히 부재할 수 있다. 따라서, 제1 스테이션 및 제2 스테이션이 상이한 온도에서 기판이 반응물과 접촉되도록 구성되는 정도까지, 기판이 제2 온도에서 제1 반응물과 사실상 접촉되는 단계는 없거나 기판이 제1 온도에서 제2 반응물과 사실상 접촉되는 단계가 없다. 이러한 분리는 각각의 반응물의 기상 반응을 최소화하거나 제거할 수 있고, 바람직하지 않은 CVD 유형 반응을 최소화하거나 제거할 수 있는 것으로 생각된다. 단지 다중-스테이션 ALD 반응기만이 스테이션 사이에서 기체 격리를 제공할 수 없다는 것에 유의해야 한다. 예컨대, 다수의 종래의 다중-스테이션 ALD 반응기는, 예컨대 동일한 스테이션에서 복수의 반응물을 제공함으로써, 또는 “트레일링”반응물이 기판과 함께 이동하고 다른 반응물과 반응하는 것을 가능케 하면서 기판을 신속하게 이동시킴으로써 반응물 사이의 불완전한 분리 또는 분리 부재를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 종래의 다중 스테이션 ALD 반응기는 히터를 포함할 수 있지만, 동일한 온도에서 전체의 반응기를 유지하도록 구성되므로, 또 다른 기판이 제2의 상이한 온도에서 제2 반응물과 접촉되는 동안 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되도록 구성되지 않는다. 또한, 처리량을 단독으로 증가시키는 것에 관한 종래의 강조는, 예컨대 반응물의 농도가 높으면서 (그리고 상대적으로 높은 농도의 “트레일링”반응물을 다음 스테이션으로 가져오는 동안) 기판을 스테이션으로부터 멀리 신속하게 이동시킴으로써, 및/또는 하나의 “절충”온도에서 모든 공정 단계를 수행하도록 노력함으로써, 바람직하지 않은 응축, 입자 형성, 기상 반응, CVD 유형 반응, 또는 다른 바람직하지 않은 반응의 가능성을 악화시킬 수 있으므로, 일부 반응물은 이의 분해 온도 위에 있고/있거나 일부 반응물은 이의 응축 온도 아래에 있다. 공정 이점 예컨대 기판을 그 반응물에 대해 적절한 온도에서 각각의 반응물과 접촉시키는 것, 매우 선택적인 증착, 높은 막 품질, 및/또는 반응기 상의 증착물의 부재를 수득하기 위해서는 상대적으로 낮은 처리량이 허용가능하다는 것이 본원의 일부 실시예에 따라 고려된다. 일부 실시예에서, 낮은 수준의 오염물질 (예컨대 낮은 수준의 C 및/또는 H)을 갖는 막이 증착된다. 오염 물질을 감소시키는 것은 얇게 질화된 막, 예컨대 TiN 또는 AlN 막의 에칭 속도를 향상시킬 수 있으므로, 더 얇은 막이 패터닝 적용에 실용적일 수 있게 하는 것으로 생각된다.
일부 실시예에서, 스테이션은 열적 ALD를 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 스테이션은 PEALD를 위해 구성된다. 선택적으로, 원격 플라즈마 생성기에 의해 플라즈마가 생성될 수 있거나 그 자리에서 생성될 수 있다.
일부 실시예에서, 스테이션 내의 반응물은 샤워 헤드를 통해 전달된다. 선택적으로, 샤워 헤드는 반응물을 목적하는 온도 또는 온도 범위에서 스테이션으로 제공하도록 가열된 샤워 헤드를 포함한다. 일부 실시예에서, 가열된 샤워 헤드는 반응물이 기판과 접촉되는 온도 또는 그 부근에서 스테이션에 반응물을 제공한다. 선택적으로, 샤워 헤드는 과량의 반응물을 포획하고, 다른 반응물과의 CVD 반응에 참여할 가능성이 있는 반응물의 양을 최소화하기 위해 그 주변 둘레에 진공 배기 스캐빈저를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응물은 스테이션 (및/또는 반응물 공급원 라인 및/또는 퍼지 라인) 내에 포함되지만, 스테이션 사이의 임의의 공간으로의 진입은 허용되지 않는다.
일부 인덱싱된 다중-스테이션 공정(예컨대, 기판이 다중 스테이션 사이에서 이동되는 공정)에 대해, 본원의 일부 실시예에 따르면, 가장 느린 공정 시간을 갖는 스테이션은 속도-제한적임을 유의한다. 즉, 제1 스테이션이 증착 및 퍼지를 위해 3초를 필요로 하는 경우, 다른 스테이션이 반응물을 제공하고 퍼지하기 위해 3초 미만을 요구하더라도, 3초마다 하나 이하의 기판이 스테이션을 통해 순환될 수 있다. 이는 기판에 대한 보다 짧은 노출 시간을 요구하는 스테이션에서 반응물이 지속적으로 공급되는 경우 공정이 느려지고/느려지거나 반응물을 낭비할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응물은 각각의 스테이션에 지속적으로 공급되는 것이 아니라, 오히려 각 스테이션에서의 노출 시간은 그 스테이션에서 발생하는 특정 반응에 기초하여 선택된다. 선택적으로, 제1 반응물은 제1 온도에서 제1 스테이션 내의 기판과 접촉되는 동안 제2 반응물은 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 스테이션 내의 기판과 접촉된다. 따라서, 제1 스테이션에서의 제1 반응물이 제2 스테이션에서의 제2 반응물보다 짧은 노출 시간을 요구하는 경우, 제1 반응물의 흐름은 제1 반응물에 대한 충분한 증착 시간 후에 제1 스테이션에서 차단될 수 있으며, 심지어 제2 반응물은 제2 온도에서 제2 스테이션에 여전히 공급된다. 선택적으로, 과량의 반응물이 회수된다. 예컨대, 반응물 #1이 스테이션 #1에서 기판과 1초 동안 접촉하고, 반응물 #2가 스테이션 #2에서 3초 동안 기판과 접촉하고, 기판이 스테이션 #1에서 반응물 #1과 1초 동안 접촉한 후에, 진공은 스테이션 #2에서 지속적으로 접촉하는 동안 과량의 반응물 #1을 회수할 수 있다. 반응물 #1은 연속적으로 흐를 수 있거나, 반응물 #1의 흐름은 접촉 후 차단될 수 있음을 유의한다. 선택적으로, 반응물은 샤워 헤드 또는 샤워 헤드형 분배기를 통해 제공되고, 이는 그 둘레 주위에 진공을 추가로 포함한다. 반응물이 증착되기에 충분한 시간 후에, 진공은 임의의 과량의 반응물을 회수한다. 선택적으로, 샤워 헤드 또는 샤워 헤드 유사 분배기는 목적하는 온도에서 반응물을 스테이션 내로 제공하도록 가열된다. 선택적으로 샤워 헤드 또는 샤워 헤드형 분배기가 기판의 중앙에서 가장자리로 반응물이 흐르도록 구성될 수 있다. 이러한 반응물 흐름의 배열은 횡단 유동 디자인의 특징일 수 있는 가장자리 효과를 최소화하거나 제거할 수 있는 것으로 생각된다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 2개 이상의 스테이션 사이에서 기판이 셔플링되며, 각각의 스테이션은 상이한 온도에서 상이한 반응물을 제공한다. 예컨대, 제1 스테이션은 제1 온도에서 기판의 제1 노출된 표면 (흡착이 없거나 사실상 일어나지 않는 기판의 제2의 상이한 노출된 표면에 대해) 상에 선택적으로 흡착된 제1 반응물을 제공하여 제1 노출된 표면 상에 하나의 단일층만을 형성할 수 있으며, 제2 스테이션은 제1 반응물과는 상이한 제2 반응물을 제공할 수 있고 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서 흡착된 제1 반응물과 반응하여 제2 반응물의 하나의 단일층만이 기판의 제1 노출된 표면 위로 흡착된다 (그러나, 기판의 제2의 상이한 노출된 표면과는 반응하지 않음). 기판은 목적하는 두께의 막이 형성될 때까지 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에서 반복적으로 앞뒤로 셔플링될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 스테이션 사이를 지속적으로 이동한다. 그러나, 연속적인 이동이 상이한 반응물의 혼합을 야기할 수 있고 (예컨대, 기판 홀더가 스테이션 1과 스테이션 2 사이를 연속적으로 이동하는 경우, 스테이션 1의 일부 반응물이 기판 홀더와 결합된 채로 남아있을 수 있고 스테이션 2를 따라 “트레일링”될 수 있음), 이는 예컨대, 트레일링 반응물이 상이한 온도에서 스테이션으로 가져오는 경우 상이한 반응물 사이에 바람직하지 않은 CVD 반응을 야기할 수 있고/있거나, 상이한 반응물의 기상 반응 (또는 이에 의한 입자 형성)을 야기할 수 있다. 다른 한편으로, 기판이 스테이션과 스테이션 사이의 빠른 이동, 예컨대 인덱싱에 있는 동시에 정지 (pause) 또는 거의 정지 (pause)와 관련된 중지-시작 동작은 기판이 스테이션 외부에 있는 시간을 최소화할 수 있고/있거나 (따라서 다른 스테이션으로부터 탈출한 반응물에 대한 잠재적인 노출을 최소화할 수 있음), 기판이 스테이션을 탈출하기 전에 주어진 스테이션을 퍼지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 스테이션간의 기판의 이동은 연속적이지 않고, 오히려 중지-시작, 또는 교대하는 느림-빠름 동작과 같은 인덱싱 동작을 포함한다.
본원의 일부 실시예에 따라 스테이션에서 스테이션으로 기판을 이동시키기 위한 접근법 및 상응하는 공정 단계의 예가 도 3 내지 6에 개략적으로 도시되어 있으며 아래 보다 상세하게 기술되어 있다.
일부 실시예에서, 기판은 1000 밀리초 (msec) 미만, 예컨대 임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위, 예컨대 10 내지 1000 msec, 10 내지 500 msec, 10 내지 400 msec, 10 내지 300 msec, 10 내지 200 msec, 10 내지 100 msec, 30 내지 1000 msec, 30 내지 500 msec, 30 내지 400 msec, 30 내지 300 msec, 30 내지 200 msec, 30 내지 100 msec, 50 내지 1000 msec, 50 내지 500 msec, 50 내지 400 msec, 50 내지 300 msec, 50 내지 200 msec, 50 내지 100 msec, 100 내지 1000 msec, 100 내지 500 msec, 100 내지 400 sec, 100 내지 300 msec 또는 100 내지 200 msec를 포함하여, 1000 msec, 900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 175, 150, 125, 100, 75, 50, 25, 10, 또는 5 msec 미만으로 공정 시퀀스에서 하나의 스테이션에서 다음 스테이션으로 이동된다 (예컨대, 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이의 이동 시간, 그리고 스테이션에서의 시간을 반드시 포함하지는 않음). 선택적으로, 기판은 기체 베어링 또는 기체 커튼이 아닌, 벽과 같은 고체 재료에 의해 분리된 2개 이상의 스테이션 사이에서 셔플링될 수 있다. 선택적으로, 기판은 직선 경로가 아닌 환형 경로 또는 호를 따라 스테이션 사이에서 셔플링된다. 선택적으로, 기판은 호 또는 환형 경로가 아닌 직선 경로를 따라 스테이션 사이에서 셔플링된다. 본원의 일부 실시예에 따라 임의의 추가 위치를 통과하지 않고 스테이션에서 스테이션으로 기판이 이동되는 것이 처리 시간을 최소화 함으로써 처리량을 증가시킬 수 있는 것으로 또한 생각된다. 선택적으로, 기판은 추가 위치를 통과하지 않고 제1 스테이션에서 제2 스테이션으로 직접 이동된다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 스테이션에서 스테이션을 통과하는 물리적 구조를 최소화하는 것은 상이한 스테이션 사이에 기체 격리를 용이하게 할 수 있는 것으로 생각된다. 예컨대, 스테이션 사이에서 서셉터를 이동시키는 것보다 각 스테이션 내에 서셉터를 제공하는 것이 서셉터를 따라 트레일링하는 잔여 반응물을 최소화할 수 있고, 추가로 서셉터 자체상의 CVD 유형 증착을 최소화할 수 있다. 예컨대, 반응물이 존재하지 않는 스테이션 내로 기판을 이동시키는 것만으로 트레일링 반응물을 포함하여 기상 반응을 최소화 또는 제거할 수 있고 서셉터 자체 상에 증착된 바람직하지 않은 CVD 유형을 최소화 또는 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 스테이션에서 스테이션으로 이동되고, 각 스테이션에서 고정형 서셉터 상에 배치된다. 이와 같이, 기판은 스테이션 사이를 이동하는 어떠한 서셉터 상에도 배치되지 않는다. 일부 실시예에서, 서셉터는 스테이션에서 스테이션으로 이동하지 않는다. 예컨대, 회전하는 플레이트 웨이퍼 홀더 (예컨대, “레이지 수잔 (lazy Susan)”형태)는 잔여 반응물을 스테이션에서 스테이션으로 “트레일링”을 가져올 가능성이 있다. 또한, 복수의 플레이트를 보유하고/하거나, 웨이퍼를 스테이션에서 스테이션으로 이송하기 위해 플레이트를 회전시키고/시키거나, 웨이퍼가 플레이트 상에 지지된 채로 웨이퍼를 반응물에 노출시키기 위한 종래의 “플레이트”웨이퍼 홀더는 웨이퍼에 인접한 표면이 스테이션에서 스테이션으로 이동한다는 단점이 있다. 이와 같이, 증착 (ALD 및/또는 CVD)은 플레이트의 표면 상에서 발생할 수 있으며 이는 바람직하지 않다. 따라서, 일부 실시예에서, 기판은 회전하는 웨이퍼 홀더 상에 배치되지 않는다. 일부 실시예에서, ALD 반응기는 회전하는 웨이퍼 홀더를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 기판은 고정 기판 홀더 상에만 배치된다. 일부 실시예에서, 각 스테이션은 스테이션 내에 포함되고 스테이션의 외부로 이동하지 않는 적어도 하나의 웨이퍼 홀더를 포함한다. 일부 실시예에서, 이송 부재는 스테이션 내의 서셉터 또는 스테이션 내의 웨이퍼 홀더 상에 기판을 배치한다. 일부 실시예에서, 반응기의 표면은 하나 이상의 반응물에 노출되지 않는다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 표면은 하나 이상의 반응물에 사실상 접촉되지 않는다. 선택적으로, 스테이션은 기판이 스테이션 내에 배치될 때와 동시에 특정 온도일 수 있거나, 기판이 스테이션 내에 배치된 후에 특정 온도로 가열되거나 냉각될 수 있다.
바람직하게는, 이송 부재에 의해 스테이션 내의 서셉터 상에 기판이 배치된 후에, 이송 부재는 스테이션으로부터 후퇴하여 이송 부재는 어떠한 반응물과도 접촉하지 않는다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 웨이퍼 표면은 2개 이상의 반응물과 반복적으로 순차적으로 접촉되는 유일한 표면이다 (즉, 다른 표면, 예컨대 서셉터, 이송 부재, 챔버 표면, 기체 공급 도관 및/또는 배출 도관은 2개 이상의 상이한 반응물과 접촉되지 않음). 본원의 일부 실시예에 따르면, 웨이퍼 표면은 상이한 온도에서 반응물과 접촉되는 유일한 표면이다 (예컨대, 웨이퍼는 제1 온도에서 제1 반응물과 그리고 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉될 수 있는 반면, 다른 표면은 반응물과 접촉되지 않거나, 단일 온도에서 하나의 반응물과만 접촉된다). 본원의 다양한 실시예에 따라, 상이한 온도에서 상이한 반응물과의 접촉은 상이한 스테이션에서 발생할 수 있다. 따라서, 스테이션의 내부 공간 및 스테이션 내부에 존재하는 임의의 다른 반응기 부분과 직접 연통하는, 벽 표면, 서셉터 표면, 기체 도관 및 배출 도관 표면을 포함하는, 스테이션의 모든 내부 표면은 사실상 하나 이하의 반응물과 접촉된다. 또한, 존재하는 경우, 각각의 반응물은 기상 반응을 최소화 또는 제거하기 위해, 입자 형성을 최소화 또는 제거하기 위해, 그리고 일반적으로 스테이션의 표면 또는 반응기 상에 증착을 최소화 또는 제거하기 위해 적절한 온도에 있을 수 있다. 즉, 임의의 이론에 제한되지 않고, 반응물이 기판과 반응할 때까지 적절한 온도에서 각각의 반응물을 유지하는 것은 바람직하지 않은 온도에서 반응물과 관련된 기상 반응 및/또는 입자 형성을 최소화 또는 제거할 수 있다.
스테이션의 내부 표면은 반응물 기체 외에 하나 이상의 불활성 기체 (예컨대, 캐리어 기체 및/또는 퍼지 기체)와 접촉될 수 있음을 유의한다. 웨이퍼를 하나의 스테이션에서 또 다른 스테이션으로 이송시키고, 하나의 스테이션에서 또 다른 스테이션으로 이동시키기 위한 임의의 웨이퍼 이송 부재는 웨이퍼가 반응물과 접촉하는 동안 스테이션 내에 존재하지 않을 것이며, 따라서, 반응물과 접촉되지 않을 것이다.
선택적으로, 기판은 각 스테이션 내의 반응물에 노출되는 동안 고정된 채로 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 회전 웨이퍼 지지체 시스템을 통해 2개 이상의 스테이션 사이에서 이동된다. 기판은, 스테이션 사이에서 기판이 이동될 수 있도록 회전될 수 있는 웨이퍼 지지체, 예컨대 패들 상에 배치될 수 있다. 선택적으로, 기판이 스테이션 내의 반응물과 접촉된 후에, 기판을 후속 스테이션에 대해 회전시키기 전에 회전 웨이퍼 지지체에 퍼지가 적용된다. 일부 실시예에서, 기판은 스파이더, 예컨대 본원에 기술된 스파이더를 통해 2개 이상의 스테이션 사이에서 이동된다. 일부 실시예에서, 기판은 하나의 스테이션에서 다른 곳으로 엔드 이펙터 상에서 이송된다.
2개의 상이한 스테이션이 2개의 상이한 반응물을 포함하는 경우, 상이한 반응 조건, 예컨대 상이한 압력 및/또는 온도가 상이한 스테이션 내에 유지될 수 있음을 유의한다. 예컨대, 제1 스테이션은 제1 스테이션의 제1 반응물에 대해 최적화된 제1 온도 및 압력일 수 있고, 제2 스테이션은 제2 스테이션의 제2 반응물에 대해 최적화된 제2 온도 및 압력일 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 전체 제1 스테이션은 전체 제2 스테이션과 상이한 온도에 있다. 일부 실시예에서, 전체 제1 스테이션은 전체 제2 스테이션과 상이한 압력에 있다. 일부 실시예에서, 전체 제1 스테이션은 전체 제2 스테이션과 상이한 온도 및 압력에 있다. 일부 실시예에서, 전체 제1 스테이션은 전체 제2 스테이션과 상이한 온도에 있지만, 2개의 스테이션은 동일한 압력에 있다. 일부 실시예에서, 전체 제1 스테이션은 전체 제2 스테이션과 동일한 온도에 있지만, 2개의 스테이션은 상이한 압력에 있다.
선택적으로, 스테이션은 추가로 퍼지 기체 공급원 및/또는 진공과 기체 연통상태이므로, 스테이션은 퍼지될 수 있다. 예컨대, 본원의 일부 실시예에 따르면, 기판이 제1 스테이션에서 반응물과 접촉된 후에(그러나, 기판이 제2 스테이션으로 이동되기 전에), 기판이 제1 스테이션 내에 남아있는 동안 스테이션은 퍼지될 수 있으므로 남아있는 반응물이 웨이퍼와 함께 제2 스테이션으로 이송될 가능성을 최소화 하거나 제거할 수 있다. 다음 스테이션으로 이동될 때 기판 상에 트레일링되는 반응물이 다음 스테이션에서 다른 반응물과 바람직하지 않은 입자 형성, 기상 반응, 및/또는 CVD 유형 반응을 초래할 수 있고 (특히, 2개의 상이한 반응물이 상이한 온도 안정성을 갖는 경우), 따라서, 본원의 일부 실시예에 따라, 퍼지는 상이한 반응물 사이의 분리를 용이하게 하고, 이는 이러한 바람직하지 않는 CVD 유형 반응을 최소화한다.
선택적으로, “퍼지 위치”는 퍼지 기체 및/또는 진공과 기체 연통하는 상태일 수 있지만, 기판에 반응물을 공급하지는 않는다. 제1 스테이션 내의 제1 반응물과 접촉한 후, 기판이 퍼지 위치에 배치될 수 있음이 고려된다. 기판이 퍼지 위치에 있는 동안 퍼지가 수행되어 기판으로부터 임의의 남아있는 제1 반응물을 제거할 수 있다. 퍼지 후에, 기판은, 기판에 제2 반응물을 제공하는 제2 스테이션 내에 배치될 수 있다. 선택적으로, 퍼지 위치는 반응물을 제공하는 각각의 스테이션과 기체 격리된 상태이다. 퍼지 위치는 반응 스테이션 자체를 퍼지하는 것과 호환될 수 있음을 유의한다. 예컨대, 기판이 스테이션 내의 반응물과 접촉한 후에 (그리고 기판이 스테이션 내부에 여전히 있는 동안), 퍼지 기체가 스테이션으로 공급되어 스테이션이 퍼지될 수 있고, 기판은 이어서 추가의 퍼지를 위해 퍼지 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 기판이 스테이션 내의 반응물과 접촉한 후에 (그리고 기판이 스테이션 내부에 여전히 있는 동안), 기판은 추가의 퍼지를 위해 퍼지 위치에 배치될 수 있고, 스테이션 자체는 기판이 퍼지 위치에서 퍼지되는 동안 퍼지될 수 있다 (스테이션의 퍼지는 기판이 제거되기 전에, 제거되는 동안, 또는 제거된 후에 시작될 수 있다). 일부 실시예에서, 중간 공간 (스테이션의 외측)은 퍼지 위치를 포함하거나, 중간 공간은 퍼지 위치로 구성되어 있거나 필수적으로 구성되어 있다.
일부 ALD 공정에서, 반응물 조건의 일부 세트 (예컨대, 온도, 압력, 반응물의 양) 하의 일부 반응물은 챔버 또는 스테이션으로부터 반응물이 퍼지되는 것을 어렵게할 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따른 방법 및 장치는 반응물 및 조건을 “퍼지하는데 어렵게 한다”라고 언급될 수 있는 것으로 생각된다. 예컨대, 특정 반응 조건 세트 하의 특정 반응물이 특정 스테이션에서 퍼지되기 어려운 경우, 기판은 스테이션으로부터 제거될 수 있는 동안 스테이션은 또 다른 기판이 스테이션 내에 배치되기 전에 퍼지되는 것이 지속될 수 있다. 선택적으로, 기판은 임의의 잔여 트레일링 반응물을 제거하기 위해 퍼지 스테이션으로 이동될 수 있는 반면, “퍼지되기 어려운”반응물은 그 스테이션으로부터 계속해서 퍼지된다.
서로 반응하는 2개의 반응물이 모두 동일한 퍼지 위치 또는 퍼지 라인에 존재하는 경우, 반응물은 퍼지 위치 및/또는 퍼지 라인 상에 바람직하지 않은 CVD 증착을 남길 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 일부 실시예에서, 상이한 스테이션은 상이한 퍼지 라인과 기체 연통하는 상태에 있으므로, 제1 반응물은 퍼지 라인 내의 제2 반응물과 접촉되지 않는다. 예컨대, 제1 반응물을 제공하는 스테이션은 제1 퍼지 라인과 기체 연통하는 상태에 있을 수 있고, 제2 반응물을 제공하는 스테이션은 제1 퍼지 라인과 상이한 제2 퍼지 라인과 기체 연통하는 상태이 있을 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 상이한 퍼지 위치는 상이한 반응물을 퍼지하는 것과 관련되어 있다. 예컨대, 제1 퍼지 위치는 제1 반응물을 제공하는 제1 스테이션으로부터 하류 (공정 흐름에서)에 위치될 수 있고, 제2 퍼지 위치는 제2 반응물을 제공하는 제2 스테이션으로부터 하류 (공정 흐름에서)에 위치될 수 있으므로, 제1 반응물 및 제2 반응물은 동일한 퍼지 위치에서 퍼지되지 않는다.
선택적으로, 예컨대 이중 선택적인 ALD (예컨대, 2015년 4월 15일에 출원된 미국특허출원 제14/687833호에 기술되어 있음, 이는 그 전체가 본원에 참조로써 포함되어 있음)와 관련하여, 제3 스테이션은 기판의 제2 노출된 표면 상에 선택적으로 흡착되어 제1 노출된 표면에 대해 단일층만 (또는 제1 노출된 표면 상에 층착된 막) 형성하는 제3 반응물 (제1 및 제2 반응물과 상이함)을 추가로 제공한다. 제3 반응물은 제1 반응물, 제2 반응물, 또는 제1 및 제2 반응물 둘 모두에 비해 상이한 온도 안정성을 가질 수 있다. 이와 같이, 기판은 제1 및 제2 스테이션으로부터 기체 격리인 상태이고 제1 및/또는 제2 온도와 상이한 제3 온도에서 제3 스테이션 내의 제3 반응물과 접촉될 수 있다. 이와 같이, 제3 반응물은 제1 및/또는 제2 반응물이 흡착되는 온도와 상이한 온도에서 기판의 (제1 노출된 표면에 비해) 제2 노출된 표면 상에 우선적으로 흡착될 수 있다. 또한, 제4 스테이션은 제2 표면 상에 흡착된 제3 반응물과 반응하는 제4 반응물 (제3 반응물과 상이하고, 제1, 제2, 및/또는 제3 반응물과 상이한 온도 안정성을 가짐)을 추가로 제공하므로 제4 반응물의 단일층만이 제2 표면 상에 흡착된다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 스테이션 각각은 연속적으로, 또는 일시적으로 (예컨대 기판이 각각의 스테이션 내부에 배치될 때와 같이) 서로 기체 격리된 상태일 수 있다.
선택적으로, 본원의 일부 실시예에 따른 하나 이상의 스테이션은 그 위에 기판이 배치될 수 있는 서셉터를 포함한다. 서셉터는 가열될 수 있으므로, 기판을 적절한 온도로 가열할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 제1 스테이션 내의 서셉터는 제1 온도로 가열되는 반면, 제2 스테이션 내의 서셉터는 제2 온도로 가열된다. 상이한 반응물이 상이한 온도에서 반응될 수 있음을 유의한다. 따라서, 일부 실시예에서, 서셉터는 상이한 지속기간 동안 기판을 가열하여 기판이 적절한 온도에 도달할 수 있도록 할 수 있다.
선택적으로, 서셉터는 기판보다 낮은 질량을 가질 수 있으므로, 서셉터는 기판보다 신속하게 가열될 수 있다. 선택적으로, 서셉터는 스테이션에서 스테이션으로 이동하지 않는다. 선택적으로, 서셉터는 가열된 서셉터를 포함한다. 일부 실시예에서, 기판이 서셉터 상에 배치되기 전에 서셉터는 반응물의 증착에 적절한 온도에 있다. 일부 실시예에서, 기판이 서셉터 상에 배치된 후에 서셉터는 반응물의 증착에 적절한 온도로 가열된다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는 적어도 2개의 스테이션, 예컨대, 나열된 값의 임의의 2개 사이의 범위를 포함하여 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 또는 500개의 스테이션을 포함한다. 본원의 일부 실시예에 따라 상이한 온도 안정성을 갖는 상이한 반응물 사이의 분리를 유지함으로써 바람직하지 않은 CVD 반응, 기상 반응, 및/또는 입자 형성을 최소화하기 위해, 반응기가 기판의 적어도 2배의 스테이션을 갖는 것이 유용할 수 있는 것으로 생각된다. 예컨대, 반응기는 스테이션 당 0.5개 기판 이하의 비율, 예컨대, 나열된 값의 임의의 2개 사이의 범위를 포함하여 스테이션 당 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 또는 0.05개 기판의 비율로 구성될 수 있다.
증착 방법
본원의 일부 실시예에 따르면, 증착법, 예컨대 원자층 증착 (ALD)의 방법이 제공된다. 상기 방법은 기판을 노출된 표면에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 스테이션에서 전체의 기판을 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉시켜 제1 반응물의 하나의 단일층만이 노출된 표면 상에 흡착되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계, 및 제2 스테이션에서 전체의 기판을 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉시켜 제2 반응물의 하나의 단일층만이 제1 반응물을 흡착시킨 제1 노출된 표면 상에 흡착되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기판은 이송 시스템에 의해 제1 스테이션 및 제2 스테이션 내에 배치되며, 여기서 이송 시스템의 표면은 사실상 하나 이상의 반응물의 존재 하에 있지 않다. 선택적으로, 상기 방법은 노출된 표면 위에 목적하는 두께의 막이 증착될 때까지 반복된다. 선택적으로, 기판 자체의 표면 외에, 다른 표면은 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다 (예컨대, 제1 및 제2 스테이션의 표면, 기판 이송 부재, 기체 공급 라인, 퍼지 라인, 서셉터, 및/또는 기판 이송 기구가 존재하는 경우, 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않음). 선택적으로, ALD는 선택적인 ALD를 포함한다. 선택적으로, ALD는 이중 선택적인 ALD를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 웨이퍼는 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되는 동안 제2 웨이퍼는 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉되고, 여기서, 제1 스테이션 및 제2 스테이션은 각각 서로 기체 격리된 상태에 있다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 단 하나의 온도에서 사실상 기판과 접촉되며, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다. 일부 실시예에서, 임의의 스테이션, 기판 이송 부재, 기판 이송 기구 및/또는 퍼지 라인의 표면은 하나 이상의 반응물과 사실상 접촉되지 않는다. 이와 같이, 스테이션 내의 표면은 (존재하는 경우 기판 자체 외에) 하나 이상의 반응물과 사실상 접촉되지 않는다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 선택적인 ALD를 포함한다. 상기 방법은 2개의 상이한 노출된 표면 (예컨대, 상이한 조성 및/또는 상이한 형태 또는 결정성)을 포함하는 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 스테이션에서 전체의 기판을 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉시켜 제1 반응물의 하나의 단일층만이 기판의 제2의 상이한 노출된 표면에 우선하여 제1 노출된 표면 상에 흡착되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계, 및 제2 스테이션에서 전체의 기판을 제2 온도에서 (제1 온도와 상이함) 제2 스테이션에서 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 반응물과 접촉시켜 제2 반응물의 하나의 단일층만이 제1 반응물을 흡착시킨 제1 노출된 표면 상에 흡착되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 방법은 제1 노출된 표면 상에 (제2 노출된 표면에 대해) 목적하는 두께의 막이 선택적으로 증착될 때까지 반복된다. 상기 방법에 따르면, 제1 반응물의 흡착은 제2 노출된 표면 상에서 발생하지 않는다. 선택적으로, 상기 방법은 이중 선택적인 ALD를 포함한다. 선택적으로, 기판 자체의 표면 외에, 다른 표면은 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다 (예컨대, 제1 및 제2 스테이션의 표면, 기체 공급 라인, 퍼지 라인, 서셉터, 및/또는 기판 이송 부재가 존재하는 경우, 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않음). 일부 실시예에서, 제1 스테이션 내의 제1 기판은 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되는 동안 제2 스테이션 내의 제2 기판은 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉된다.
임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 CVD 반응은 예컨대 선택성을 감소시키거나 제거함으로써 ALD, 및 특히 선택적인 ALD 또는 이중 선택적인 ALD를 방해할 수 있는 것으로 생각된다. 추가로, 바람직하지 않은 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 CVD 반응은 증착된 막의 품질을 감소시키고/시키거나, 반응기 상에 바람직하지 않은 증착을 남길 수 있고, 추가적인 세척 공정을 필요로 하고/하거나 반응기를 손상시킬 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따른 선택적인 ALD 공정은 기상 반응, 입자 형성, 및/또는 CVD 반응을 최소화하고/하거나 제거함으로써, 고도로 선택적인 증착, 높은 막 품질을 제공하고, 또한 반응기 표면 상의 임의의 증착을 방지하고 반응기의 작동 수명을 연장시키는 것으로 생각된다. 따라서, 일부 실시예에서, 물리적 및 선택적으로 일시적인 분리가 ALD 반응물 사이에서 유지되고, 상이한 반응물이 상이한 온도에서 기판과 접촉된다. 일부 실시예에서, 2개의 상이한 반응물이 ALD 증착 공정 동안 임의의 시간에서 동일한 위치에 존재하지 않는다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 단 하나의 온도에서 사실상 기판과 접촉되며, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다. 예시로써, 기판은 상이한 스테이션으로 이동될 수 있으며, 이들 각각은 다른 스테이션과 기체 격리된 상태이고, 특정 반응물에 대해 적절한 온도에서 기판과 접촉될 수 있도록 상이한 반응물을 제공한다(따라서 온도는 스테이션에서 스테이션에 따라 상이할 수 있다). 추가로, 잔여 반응물은 이것이 후속 스테이션 내에 배치되기 전에 기판으로부터 제거되어 후속 스테이션에 기판을 따르는 잔여 반응물을 포함하는 바람직하지 않은 CVD 반응물을 최소화할 수 있고/있거나, 앞선 스테이션과 상이한 온도에서 후속 스테이션에 기판을 따르는 잔여 반응물을 포함하는 바람직하지 않은 기상 상호작용을 최소화할 수 있다.
도 1a는 본원의 일부 실시예에 따른 증착 방법, 예컨대 ALD 방법을 나타내는 흐름도이다. 상기 방법은 제1 기판을 제공하는 단계(105)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 (a) 제1 스테이션에 제1 기판을 배치하는 단계(115)를 포함할 수 있다. 제1 기판은 다수의 접근법, 예컨대 회전 기판 홀더 또는 스파이더와 같은 이송 부재를 포함하는 기판 이송 시스템에 의해 제1 스테이션 내에 배치될 수 있다. 선택적으로, 이송 부재는 기판을 스테이지 또는 서셉터 상에 배치하고, 제1 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 기체 격리 상태로 제1 스테이션 내에 기판을 배치하도록 배치된다. 기판은 연장된 리프트 핀 상에 배치될 수 있으며, 이는 스테이지 또는 서셉터의 적절한 표면 상에 기판을 위치시키기 위해 하강될 수 있다. 선택적으로, 이송 부재는 중간 공간 내의 제1 기판 이송 기구 (예컨대, 이동식 스테이지) 상에 기판을 배치하고, 제1 기판 이송 기구는 기판을 제1 스테이션 내로 이동시킨다. 선택적으로, 각각의 기판 이송 기구는 중간 공간에서 기판 이송 기구로부터 기판을 연장시키고 들어올리거나, 적절한 표면 상에 기판을 배치하기 위해 후퇴하도록 구성된 복수의 리프트 핀을 포함한다. 리프팅된 기판은 스파이더와 같은 기판 이송 부재에 의해 용이하게 픽업되어 기판을 중간 공간 내의 상이한 기판 이송 부재로 이동시킬 수 있다. 선택적으로, 기판을 제1 스테이션 내의 스테이지 또는 서셉터 상에 배치한 후에, 또는 기판을 제1 기판 이송 기구 상에 배치한 후에, 기판 이송 부재는 중간 공간 내로 후퇴된다. 선택적으로, 제1 스테이션은, 예컨대 반응물이 제공되는 임의의 다른 스테이션 (예컨대, 본원에 기술된 제2 스테이션)과 기체 격리된 것과 같이, 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다(125). 제1 스테이션은 기판이 제1 스테이션 내에 배치된 것과 동시에, 또는 그 후에 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 대안적으로, 제1 스테이션은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 기체 격리된 상태일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은 제2 스테이션과 지속적으로 기체 격리된 상태이다. 상기 방법은 (b) 제1 온도에서 상기 제2 반응물이 사실상 없고 상기 제1 스테이션이 상기 제2 스테이션과 기체 격리 상태에 있는 동안 상기 제1 스테이션 내의 상기 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1 반응물과 접촉시키는 단계는 제1 기판(135) 상에 제1 반응물 층을 형성할 수 있다. 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치된 후에 제1 반응물은 제1 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있거나, 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치될 때 제1 반응물은 이미 제1 스테이션 내에 존재할 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션이 제1 온도이거나 제1 온도와 상이한 온도에 있는 동안 제1 반응물은 예컨대 가열된 샤워 헤드를 통해 제1 온도에서 제1 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있다. 선택적으로, 전체의 제1 스테이션은 제1 온도에 있을 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션은 제1 기판을 제1 온도에서 유지하도록 구성된 가열된 서셉터를 포함한다. 선택적으로, 제1 반응물은 기판이 제1 스테이션 내에 배치되는 시점에 제1 스테이션에 존재하지 않는다. 선택적으로, 제1 스테이션에서 제1 반응물에 노출된 후에, 그리고 제2 스테이션 내에 배치되기 전에, 제1 기판은 제1 스테이션, 및/또는 제1 스테이션과 상이한 퍼지 위치 (예컨대, 중간 공간 내의 퍼지 위치)에서 퍼지되도록 노출될 수 있다. 상기 방법은 (c) 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계(145)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 중간 공간에 기판을 노출시키도록 이동된다. 리프트 핀은, 존재하는 경우, 이송 부재에 기판을 접근가능하게 할 수 있도록 연장될 수 있다. 이송 부재 (예컨대, 회전 기판 홀더 또는 스파이더)는 기판을 픽업하여 기판을 제2 스테이지 또는 서셉터 상에 배치할 수 있다. 기판은 연장된 리프트 핀 상에 배치될 수 있으며, 이는 기판을 적절한 표면 상에 위치시키기 위해 후퇴할 수 있다. 제2 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 기판을 기체 격리된 상태로 제2 스테이션 내에 배치하기 위해 이동될 수 있다. 선택적으로, 제2 스테이션 내에 제1 기판을 배치하는 단계는 제1 기판 이송 기구, 예컨대 이동식 스테이지를 통해 기판을 중간 공간으로 이동시킨 다음, 중간 공간 내에서, 중간 공간의 제2 기판 이송 기구 (예컨대, 제2 이동식 스테이지)로 기판을 이동시키는 단계를 포함하며, 이는 기판을 제2 스테이션에 배치할 수 있다. 선택적으로, 기판은 이송 부재 (예컨대 스파이더 또는 회전 기판 홀더)를 통해 중간 공간 내의 제1 기판 이송 기구에서 중간 공간 내의 제2 기판 이송 기구로 이동될 수 있다. 선택적으로, 기판을 제2 스테이지 또는 서셉터 상에 배치한 후에, 또는 기판을 제2 기판 이송 기구 상에 배치한 후에, 기판 이송 부재는 중간 공간 내로 후퇴된다. 선택적으로, 제2 스테이션은 제1 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있고(155), 예컨대, 제2 스테이션은 반응물이 제공되는 임의의 다른 스테이션 (예컨대 제1 스테이션)과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 제2 스테이션은 기판이 제2 스테이션에 배치되는 것과 동시에, 또는 그 후에 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 스테이션은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 기체 격리된 상태일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 스테이션은 제2 스테이션과 지속적으로 기체 격리된 상태이다. 상기 방법은 (d) 제2 온도에서 상기 제1 반응물이 사실상 없고 상기 제2 스테이션이 상기 제1 스테이션과 기체 격리 상태에 있는 동안 상기 제2 스테이션 내의 상기 제1 기판을 제2 반응물과 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 반응물은 제1 반응물과 상이할 수 있고 제1 표면 상에서 제1 반응물과 반응할 수 있다. 제2 온도는 제1 온도(165)와 상이할 수 있다. 제1 기판이 제2 스테이션 내에 배치된 후에 제2 반응물이 제2 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있거나, 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치될 때 제2 반응물이 제2 스테이션 내에 이미 존재할 수 있다. 선택적으로, 제2 반응물은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 제2 스테이션에 존재하지 않는다. 선택적으로, 제2 반응물은 예컨대 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 온도에서 제2 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있다. 선택적으로, 제2 스테이션은 제2 온도에 있을 수 있다. 선택적으로, 제2 스테이션은 제1 기판을 제1 온도에서 유지하도록 구성된 가열된 서셉터를 포함한다. 선택적으로, 제2 스테이션 내의 제2 반응물에 노출된 후, 및 또 다른 스테이션(예컨대, 제1 스테이션, 또는 제3 스테이션) 내에 배치되기 전에, 제1 기판은, 제2 스테이션, 및/또는 제2 스테이션과 상이한 퍼지 위치 (예컨대 중간 공간 내의 퍼지 위치)에서 퍼지되도록 노출될 수 있다. 상기 방법은, 목적하는 두께의 막이 제1 기판(175)의 표면 상에 증착될 때까지 단계 (a) 내지 (d)를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기판 자체의 표면 외에, 다른 표면은 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다 (예컨대, 제1 및 제2 스테이션의 표면, 기체 공급 라인, 퍼지 라인, 서셉터, 및/또는 기판 이송 부재가 존재하는 경우, 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않음) (185). 당업자는 본원에 나열된 단계들이 일부 실시예에 따라 상이한 순서로 수행되거나, 제거되거나, 중복될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1b는 본원의 일부 실시예에 따른 선택적인 ALD 방법을 나타내는 흐름도이다. 상기 방법은 제1 노출된 표면 및 제1 노출된 표면과 상이한 제2 노출된 표면을 포함하는 제1 기판을 제공하는 단계(110)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 (a) 제1 스테이션에 제1 기판을 배치하는 단계(120)를 포함할 수 있다. 제1 기판은 다수의 접근법, 예컨대 회전 기판 홀더 또는 스파이더와 같은 이송 부재를 포함하는 기판 이송 시스템에 의해 제1 스테이션 내에 배치될 수 있다. 선택적으로, 이송 부재는 기판을 스테이지 또는 서셉터 상에 배치하고, 제1 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 기체 격리 상태로 스테이션 내에 기판을 배치하도록 위치된다. 기판은 리프트 핀 상에 배치될 수 있고, 이는 기판을 적절한 표면 상에 위치시키기 위해 하강될 수 있다. 선택적으로, 이송 기구는 중간 공간 내의 제1 기판 이송 기구 (예컨대, 이동식 스테이지) 상에 기판을 배치하고, 제1 기판 이송 기구는 기판을 제1 스테이션 내로 이동시킨다. 선택적으로, 각각의 기판 이송 기구는 중간 공간에서 기판 이송 기구로부터 기판을 연장시키고 들어올리도록 구성된 복수의 리프트 핀을 포함한다. 리프팅된 기판은 이송 부재 (예컨대, 스파이더)에 의해 용이하게 픽업되어 기판을 중간 공간 내의 상이한 기판 이송 기구로 이동시킬 수 있다. 선택적으로, 기판을 제1 스테이션 내의 스테이지 또는 서셉터 상에 배치한 후에, 또는 기판을 제1 기판 이송 기구 상에 배치한 후에, 기판 이송 부재는 중간 공간 내로 후퇴된다. 선택적으로, 제1 스테이션은, 예컨대 반응물이 제공되는 임의의 다른 스테이션 (예컨대, 본원에 기술된 제2 스테이션)과 기체 격리된 것과 같이, 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다(130). 제1 스테이션은 기판이 제1 스테이션 내에 배치된 것과 동시에, 또는 그 후에 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 대안적으로, 제1 스테이션은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 기체 격리된 상태일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은 제2 스테이션과 지속적으로 기체 격리된 상태이다. 상기 방법은 (b) 제1 온도에서 상기 제2 반응물이 사실상 없고 상기 제1 스테이션이 상기 제2 스테이션과 기체 격리 상태에 있는 동안 상기 제1 스테이션 내의 상기 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1 반응물은 제2 노출된 표면에 대해 제1 노출된 표면과 우선적으로 반응할 수 있으므로, 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제1 노출된 표면(140) 상에 흡착된다. 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치된 후에 제1 반응물은 제1 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있거나, 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치될 때 제1 반응물은 이미 제1 스테이션 내에 존재할 수 있다. 선택적으로, 제1 반응물은 기판이 제1 스테이션 내에 배치되는 시점에 제1 스테이션에 존재하지 않는다. 선택적으로, 제1 스테이션이 제1 온도이거나 제1 온도와 상이한 온도에 있는 동안 제1 반응물은 예컨대 가열된 샤워 헤드를 통해 제1 온도에서 제1 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있다. 선택적으로, 전체의 제1 스테이션은 제1 온도에 있을 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션은 제1 기판을 제1 온도에서 유지하도록 구성된 가열된 서셉터를 포함한다. 선택적으로, 제1 스테이션에서 제1 반응물에 노출된 후에, 그리고 제2 스테이션 내에 배치되기 전에, 제1 기판은 제1 스테이션, 및/또는 제1 스테이션과 상이한 퍼지 위치 (예컨대, 중간 공간 내의 퍼지 위치)에서 퍼지되도록 노출될 수 있다. 상기 방법은 (c) 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계(150)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 기판이 중간 공간에 노출되도록 이동되고, 이송 부재 (예컨대 회전 기판 홀더 또는 스파이더)는 기판을 픽업하여 기판을 제2 스테이지 또는 서셉터 상에 배치한다. 기판은 리프트 핀 상에 배치될 수 있고, 이는 기판을 적절한 표면 상에 위치시키기 위해 하강될 수 있다. 제2 스테이션을 한정하는 하나 이상의 이동식 장벽은 기판을 기체 격리된 상태로 제2 스테이션 내에 배치하기 위해 이동될 수 있다. 선택적으로, 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계는 제1 기판 이송 기구, 예컨대 이동식 스테이지를 통해 기판을 중간 공간으로 이동시키는 단계를 포함한다. 리프트 핀은, 존재하는 경우, 이송 부재에 기판을 접근가능하게 하도록 상승될 수 있다. 이어서, 중간 공간 내에서, 이송 기구는 기판을 중간 공간 내의 제2 기판 이송 기구 (예컨대 제2 이동식 스테이지)로 이동시킬 수 있다. 기판은 리프트 핀 상에 배치될 수 있고, 이는 기판을 적절한 표면 상에 위치시키기 위해 하강될 수 있다. 이송 부재는 기판을 제2 스테이션 내로 배치할 수 있다. 선택적으로, 기판은 이송 기구 (예컨대 스파이더 또는 회전 기판 홀더)를 통해 중간 공간 내의 제1 기판 이송 기구에서 중간 공간 내의 제2 기판 이송 기구로 이동될 수 있다. 선택적으로, 기판을 제2 스테이션 내의 스테이지 또는 서셉터 상에 배치한 후에, 또는 기판을 제2 기판 이송 기구 상에 배치한 후에, 기판 이송 부재는 중간 공간 내로 후퇴된다. 선택적으로, 제2 스테이션은 기체 격리된 상태로 배치될 수 있고, 예컨대, 제2 스테이션은 반응물이 제공되는 임의의 다른 스테이션 (예컨대 제1 스테이션)과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다(160). 제2 스테이션은 기판이 제2 스테이션에 배치되는 것과 동시에, 또는 그 후에 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 스테이션은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 기체 격리된 상태일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 스테이션은 제2 스테이션과 지속적으로 기체 격리된 상태이다. 상기 방법은 (d) 제2 온도에서 상기 제1 반응물이 사실상 없고 상기 제2 스테이션이 상기 제1 스테이션과 기체 격리 상태에 있는 동안 상기 제2 스테이션 내의 상기 제1 기판을 제2 반응물과 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 반응물은 제1 반응물과 상이할 수 있고, 제1 노출된 표면 상의 제1 반응물의 하나의 단일층과만 우선적으로 반응하여 제2 반응물의 하나의 단일층만이 제1 노출된 표면 상에 흡착된다. 제2 온도는 제1 온도(170)와 상이할 수 있다. 제1 기판이 제2 스테이션 내에 배치된 후에 제2 반응물이 제2 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있거나, 제1 기판이 제1 스테이션 내에 배치될 때 제2 반응물이 제2 스테이션 내에 이미 존재할 수 있다. 선택적으로, 제2 스테이션이 제2 온도 또는 제2 온도와 상이한 온도에 있는 동안 제2 반응물은 예컨대 가열된 샤워 헤드를 통해 제2 온도에서 제2 스테이션 내로 흘러들어갈 수 있다. 선택적으로, 전체의 제2 스테이션은 제2 온도에 있을 수 있다. 선택적으로, 제2 스테이션은 제1 기판이 제2 온도에서 유지되도록 구성된 가열된 서셉터를 포함한다. 선택적으로, 제2 반응물은 기판이 제1 스테이션에 배치되는 시점에 제2 스테이션에 존재하지 않는다. 선택적으로, 제2 스테이션 내의 제2 반응물에 노출된 후, 및 또 다른 스테이션(예컨대, 제1 스테이션, 또는 제3 스테이션) 내에 배치되기 전에, 제1 기판은, 제2 스테이션, 및/또는 제2 스테이션과 상이한 퍼지 위치에서 퍼지되도록 노출될 수 있다. 상기 방법은 목적하는 두께의 막이 제2 노출된 표면(180)에 비해 제1 노출된 표면 상에 선택적으로 증착될 때까지 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 기판 자체의 표면 외에, 다른 표면은 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다 (예컨대, 제1 및 제2 스테이션의 표면, 기체 공급 라인, 퍼지 라인, 서셉터, 및/또는 기판 이송 부재가 존재하는 경우, 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않음) (190). 당업자는 본원에 나열된 단계들이 일부 실시예에 따라 상이한 순서로 수행되거나, 제거되거나, 중복될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 퍼지하기 어렵거나 CVD 반응이 일어나기 쉬운 하나 이상의 반응물을 포함하는 적어도 하나의 공정 단계가 본원의 일부 실시예에 따라 기판을 제1 스테이션 내에 배치하는 단계 이전에 수행된다. 예컨대, 기판은 적어도 하나의 예비 스테이션 내에 배치되고, 퍼지하기 어렵고/어렵거나 CVD 반응이 일어나기 쉬운 예비 반응물 (또는 반응물의 조합물)과 접촉된다. 기판이 예비 반응물 (또는 반응물의 조합물)과 접촉된 후에, 기판은 제1 스테이션 내에 배치된다. 예컨대, 기판은 예비 스테이션 내에서 예비 패시베이션(passivation) 단계 또는 예비 CVD 반응을 겪을 수 있다. 선택적으로, 예비 반응물 (또는 반응물의 조합물)과 접촉된 후이지만 제1 스테이션 내에 배치되기 전에, 기판은 퍼지에 적용된다 (예비 스테이션 또는 퍼지 위치에서).
일부 실시예에서, 기판은 제1 스테이션 외의 어떠한 위치에서도 제1 반응물과 접촉되지 않고, 기판은 제2 스테이션 외의 어떠한 위치에서도 제2 반응물과 접촉되지 않는다. 이와 같이, 제1 반응물은 제2 스테이션에서 제공되지 않고/않거나 제2 반응물은 제1 스테이션에서 제공되지 않는다. 선택적으로, 각각의 스테이션은 하나의 유형의 반응물만 제공한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 제1 스테이션은 오직 하나의 유형의 반응물만 제공하고, 제2 스테이션은 제1 스테이션에 의해 제공된 반응물과 상이한 오직 하나의 유형의 반응물만 제공한다. 일부 실시예에서, 각 스테이션은 오직 하나의 반응물만 제공한다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 단 하나의 온도에서 사실상 기판과 접촉되며, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다.
반응물 사이의 일시적인 분리를 유지하는 것은 본원의 일부 실시예에 따른 “기체 격리”의 유지를 용이하게 할 수 있고, 상이한 반응물을 상이한 온도에 유지하는 것을 용이하게 할 수 있으므로, 기상 반응, 입자 형성, 및 바람직하지 않은 CVD 반응을 최소화 또는 제거할 수 있는 것으로 또한 생각된다. 예컨대, 제1 반응물이 제2 반응물과 동시에 반응기 내로 흐르지 않는 경우, 이러한 반응물은 일시적인 기체 격리 상태로 유지될 수 있다. 예컨대, 기체 벽 또는 기체 베어링이 공간적인 기체 격리를 유지하는 실시예들에서, 일시적인 격리는 스테이션 밖으로 확산하는 미량의 기체의 영향을 최소화하거나 제거함으로써 기체 격리를 추가로 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 물리적인 벽이 기체 격리를 유지하는 실시예들에서, 일시적 격리는 다른 스테이션으로의 반응물의 확산 또는 누출을 추가로 최소화하거나 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 기체 격리는 상이한 온도에서 2개의 반응물 사이의 일시적인 분리를 포함한다. 일부 실시예에서, 기체 격리는 상이한 온도에서 2개의 반응물 사이의 물리적 및 일시적인 분리를 포함한다. 일부 실시예에서, ALD 공정 내의 모든 반응물은 물리적으로 분리된다. 일부 실시예에서, ALD 공정 내의 모든 반응물은 일시적으로 분리된다. 일부 실시예에서, ALD 공정 내의 모든 반응물은 물리적 및 일시적으로 분리된다. 반응물 사이의 일시적인 분리를 유지하는 것은 처리량을 감소시킬 수 있지만, 본원의 일부 실시예에 따르면, 높은 선택성, 높은 막 품질 및/또는 반응기 수명과 같은 공정 이점이 달성될 수 있도록 처리량을 감소시키는 것이 수용 가능하다.
일부 실시예에서, 제1 기판이 제2 반응물과 접촉한 후에 제1 기판이 제1 스테이션에 존재하는 동안 제1 스테이션이 퍼지된다. 제1 기판이 제2 반응물에 접촉한 후에 제1 기판이 그에 존재하는 동안 제2 스테이션이 퍼지될 수 있다. 선택적으로, 제1 스테이션 및 제2 스테이션은, 퍼지 라인에서 제1 및 제2 반응물 사이의 바람직하지 않은 CVD 반응 가능성을 최소화하기 위해, 본원에 기술된 바와 같은 별도의 퍼지 라인을 포함한다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 제1 기판이 반응물과 접촉되는 스테이션 내에서 퍼지되도록 노출되는 경우, 퍼지 후에, 제1 기판은 퍼지 위치 및/또는 웨이퍼 핸들링 챔버와 같은 중간 위치에 배치되지 않고 후속 스테이션 내에 직접 배치될 수 있는 것으로 생각된다.
일부 실시예에서, 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시킨 후에, 기판은 추가 위치에 배치되지 않고 제2 스테이션 내에 배치된다. 추가 위치의 예는 퍼지 위치 및 반응물을 전달하도록 구성된 다른 스테이션을 포함한다. 기판은 제1 스테이션에서 제2 스테이션으로 이동되는 동안 3차원 공간 (예컨대 “중간 공간”을 통과할 수 있지만, 3차원 공간이 상이한 스테이션 또는 퍼지 위치를 포함하지 않는 한, 기판은 “추가 위치”내에 배치되지 않는 것으로 간주될 것임을 유의한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시킨 후에, 기판은 추가 위치 내에 배치되지 않고 제2 스테이션 내에 배치되고, 따라서 기판은 제1 반응물 후 및 제2 반응물 전에 임의의 추가 반응물과 접촉되지 않는다.
일부 실시예에서, 제1 기판은, 제1 반응물과 접촉된 후 및 제2 위치에 배치되기 전에 제1 퍼지 위치에서 퍼지된다. 제1 퍼지 위치는 제1 스테이션과 기체 연통하는 상태가 아닌 위치일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 기판은, 제2 위치에서 제2 반응물과 접촉된 후에 제2 퍼지 위치에서 퍼지된다. 제2 퍼지 위치는 제2 스테이션과 기체 연통하는 상태가 아닌 위치일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 퍼지 위치는 제1 퍼지 위치와 상이하다. 일부 실시예에서, 제2 퍼지 위치는 제1 퍼지 위치와 동일하다.
본원에 기술된 바와 같이, 반응기 표면 및/또는 기판 상에 바람직하지 않은 증착을 남길 수 있는, 화학 기상 증착 (CVD)-유형 반응을 최소화하거나 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 스테이션의 임의의 표면 상에서 사실상 CVD-유형 반응이 발생하지 않으며, 여기에서, 제2 스테이션의 임의의 표면 상에서 사실상 CVD-유형 반응이 발생하지 않는다. 본원에 사용된 “사실상 CVD-유형이 일어나지 않는”(이의 어근의 변형을 포함함)은 반응 공간에서 과량의 반응물을 포함하는 반응의 0.1% 이하, 바람직하게는 0.01% 이하가 CVD-유형 반응이라는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, 반응기의 임의의 표면 상에서 사실상 CVD-유형의 반응이 일어나지 않는다. 일부 실시예에서, 기판 상에서 사실상 CVD-유형의 반응이 일어나지 않는다. 일부 실시예에서, 퍼지 라인 및/또는 퍼지 위치에서 사실상 CVD-유형의 반응이 일어나지 않는다. 본원에 사용된 “사실상 기상 반응이 일어나지 않는”(이의 어근의 변형을 포함함)은 반응 공간에서 과량의 반응물을 포함하는 반응의 0.1% 이하, 바람직하게는 0.01% 이하가 기상 반응이라는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, 사실상 기상 반응이 스테이션 내에서 발생하지 않는다. 일부 실시예에서, 퍼지 라인 및/또는 퍼지 위치에서 사실상 기상 반응이 일어나지 않는다. 기상 반응이 입자 형성을 야기할 수 있음을 유의한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 사실상 기상 반응이 발생하지 않으면 사실상 입자 형성이 수반되지 않는다. 기판이 제2 반응물이 “사실상 부재인”또는 “사실상 없는”상태에서 제1 반응물과 접촉되는 경우 (또는 그 반대), 심지어 제1 반응물 및 제2 반응물이 서로 CVD 유형 반응 및/또는 기상 반응에 관련되어 있을 지라도, 사실상 CVD-유형 반응 또는 기상 반응은 없을 것임을 유의한다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이, 제1 반응물이 제2 반응물이 “사실상 부재인”또는 “사실상 없는”상태인 경우 (또는 그 반대), 제1 반응물 대 제2 반응물의 몰 비는 적어도 10,000:1, 예컨대 적어도 10,000:1; 20,000:1; 30,000;1, 40,000:1; 50,000:1; 75,000:1; 100,000:1; 150,000:1; 200,000:1, 250,000:1; 300,000:1;400,000:1, 500,000:1; 600,000:1; 700,000:1; 800,000:1; 900,000:1; 1,000,000:1 또는 1,000,000,000:1 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위를 포함함)이다. 본원에 사용된 “사실상 부재인”또는 “사실상 없는”은 또한 완전한 부재를 포함함을 유의한다. 즉, 제2 반응물이 완전히 부재인 경우, 반응은 제2 반응물이 “사실상 부재인”또는 “사실상 없는 상태”에서 수행되지만, 제2 반응물이 사실상 부재인 (또는 “없는”) 경우, 완전히 부재일(또는 “완전히 없을”) 필요는 없다, 이와 같이, 본원에 사용된 바와 같이, 어구 “하나 보다 많은 반응물과 사실상 접촉된 표면의 없음 (및 이의 어근의 변형)”은 각각의 적용가능한 표면 (웨이퍼 외)이 ALD 공정 동안 최대 하나의 반응물과 접촉하지만, 임의의 다른 반응물의 양은 현저하지 않은 양보다 많지 않음을 의미하므로, 그 표면과 접촉하는 임의의 기체에 대해, 임의의 다른 반응물 대 총 기체의 몰비는 1:10,000 미만, 예컨대 1:10,000; 1:20,2000; 1:30,000; 1:40,000; 1:50,000; 1:75,000; 1:100,00; 1:150,000; 1:200,000; 1:250,000; 1:300:000; 1:400,000; 1:500,000; 1:600,000; 1:700,000; 1:800,000; 1:900,000; 1:1,000,000; 또는 1:1,000,000,000 미만 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위를 포함함)이다. 어구 “하나 이상의 반응물과 사실상 접촉되는 표면이 없음”(및 이의 변형)은 또한 본원에서 표면이 반응물과 접촉되지 않거나 단지 하나의 반응물과 접촉되는 것을 포함함을 유의한다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 감소하는 공정 처리량은 바람직하지 않은 CVD 반응 및/또는 기상 반응을 최소화하거나 제거하기 위해 수용가능하므로, 사실상 바람직하지 않은 CVD 반응 및/또는 기상 반응이 발생하지 않을 것으로 생각된다. 그러나, 일부 실시예에서, 제1 스테이션과 제2 스테이션을 동시에 사용하면서 바람직하지 않은 CVD 반응 및/또는 기상 반응을 최소화하거나 제거하기 위해 2개의 웨이퍼가 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에서 효과적으로 교환될 수 있는 것도 또한 고려된다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 기판이 제1 스테이션 내에 존재하지 않는 동안, 제2 기판은 제1 스테이션 내에 배치될 수 있고, 여기서 제2 기판은 제3 노출된 표면 및 제3 노출된 표면과 상이한 제4 노출된 표면을 포함한다. 제1 스테이션 내의 제2 기판은 제1 온도에서 제2 스테이션으로부터 기체 격리 상태에서 제1 반응물 (제2 반응물이 사실상 없음)과 접촉될 수 있으므로, 제1 반응물은 제4 노출된 표면에 비해 제3 노출된 표면과 우선적으로 반응하고, 따라서, 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제3 노출된 표면 상에 흡착된다. 제1 스테이션 내의 제2 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉된 후에, 그리고 제2 스테이션 내의 제1 기판이 제2 온도 (제1 온도와 상이한 온도)에서 제2 반응물과 접촉된 후에, 제2 기판은 제1 반응물이 사실상 없는 제2 스테이션 내에 배치될 수 있고, 이는 제1 기판을 제2 반응물이 사실상 없는 제1 스테이션 내에 배치시키고, 따라서, 제1 기판과 제2 기판이 교환되므로, 각각의 기판을 제1 및 제2 반응물과 교대로 접촉시키는 사이클이 반복될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 제4 표면과 반응하지 않는다. 일부 실시예에서, 반응기는 다수의 스테이션 쌍을 포함하고, 각각의 스테이션 쌍에서, 웨이퍼 쌍은 목적하는 두께의 막이 각각의 웨이퍼 상에 선택적으로 증착될 때까지 반복적으로 교환된다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 추가의 ALD 반응은, 예컨대 이중 선택적인 ALD 공정 시퀀스의 일부로서 기판 상에서 수행될 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 본원의 다양한 실시예에 따른 방법 및 장치는 이중 선택적인 ALD에 매우 유용한 것으로 생각된다. 이중 선택적인 ALD는 전형적으로 2개 이상의 반응물을 포함하므로 (예컨대, 4 또는 6개의 반응물), 이중 선택적인 ALD는 상이한 반응물 사이의 바람직하지 않은 CVD 반응에 특히 민감할 수 있다. 따라서, 본원의 다양한 실시예에 따라 반응물 사이의 공간적 및/또는 일시적 분리를 유지하는 단계, 및 상이한 온도에서 기판을 상이한 반응물과 접촉시키는 단계는 높은 선택성, 고 품질의 증착된 막, 및 반응기 상의 증착물이 최소 내지 없는 이중 선택적인 ALD를 생산할 수 있다. 추가의 ALD 반응은 제1 또는 제2 스테이션 외의 스테이션에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가의 비-선택적인 ALD 반응은 기판 상에서 수행된다. 일부 실시예에서, 추가의 ALD 반응은 선택적이고 기판의 2개의 상이한 표면 상에 이중 선택적인 ALD를 제공한다. 일부 실시예에서, 목적하는 두께의 제1 막이 ALD에 의해 기판의 제1 표면 상에 선택적으로 증착되고, 제2의 목적하는 두께의 상이한 막이 ALD에 의해 제1 기판의 제2의 상이한 표면 상에 선택적으로 증착된다 (제1 및 제2 막은 동일한 두께일 수 있거나 상이한 두께일 수 있다). 선택적으로, 목적하는 두께의 제2 막은 제3 반응물을 제공하는 제3 스테이션과 제4 반응물을 제공하는 제4 스테이션 사이에서 웨이퍼를 셔플링함으로써 증착되며, 여기서, 제3 및 제4 스테이션은 제1 및 제2 스테이션과 서로 기체 격리인 상태에 있고, 제3 및 제4 반응물은 제2 표면 상에 선택적으로 흡착되므로, 제1 기판 상에 이중 선택적인 ALD를 제공한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 제1 기판의 제1 표면 상에 있지 않지만 제1 기판의 제2 표면 상에 제2 박막을 증착하는 제2 선택적인 ALD 공정을 추가로 포함한다. 예컨대, 상기 방법은 이중 선택적인 ALD를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각 스테이션은 오직 하나의 반응물만 제공한다. 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 단 하나의 온도에서 사실상 기판과 접촉되며, 2개 이상의 상이한 반응물은 상이한 온도에서 기판과 접촉된다.
일부 실시예에서, 선택적인 ALD 반응은 다중 기판 상에서 병렬로 수행된다. 일부 실시예에서, 상기 (a) 내지 (d) 단계가 반복되는 동안, 제3 기판이 제3 스테이션 내에 배치된다. 제3 기판은 제5 노출된 표면 및 제5 노출된 표면과 상이한 제6 노출된 표면을 포함할 수 있다. 제3 스테이션 내의 제3 기판은 제2 반응물이 사실상 없는 상태 및 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉될 수 있으며, 여기서 제3 스테이션은 제1 스테이션 및 제2 스테이션과 기체 격리된 상태이고 (또는 기판이 제3 스테이션 내에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1 및 제2 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치됨), 여기서 제1 반응물은 제6 노출된 표면이 아닌 제5 노출된 표면과 반응하고, 따라서 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제5 노출된 표면 상에 흡착된다. 제3 스테이션 내의 제3 기판이 제1 반응물과 접촉된 후에, 제3 기판은 제4 스테이션 내에 배치될 수 있고, 여기서 제4 스테이션은 제1 스테이션, 제2 스테이션, 및 제3 스테이션과 기체 격리된 상태이다 (또는 기판이 제4 스테이션 내에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1, 제2, 및 제3 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치됨). 제4 스테이션 내의 제3 기판은 제1 반응물이 사실상 없는 상태 및 제2 온도에서(즉, 제1 온도와 상이함), 제2 반응물과 접촉될 수 있고, 여기서 제2 반응물은 제6 노출된 표면에 대해 제5 노출된 표면 상에 제1 반응물의 하나의 단일층과만 우선적으로 반응하고, 따라서, 제2 반응물의 하나의 단일층만이 제5 노출된 표면 상에 흡착된다. 추가로, 목적하는 두께의 선택적으로 증착된 막을 달성하기 위해, 상기 방법은, 목적하는 두께의 막이 제6 표면이 아닌 제5 표면에 선택적으로 증착될 때까지, 제3 스테이션 내의 제3 기판을 제1 온도에서 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 제1 반응물과 접촉시키는 단계 및 제4 스테이션 내의 제3 기판을 제2 온도 및 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 반응물과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 접근법이 본원의 방법 및 반응기에 따라 스테이션 사이, 예컨대 제1 및 제2 스테이션 사이의 기체 격리를 제공하기에 적절하다. 또한, 스테이션은 지속적으로 기체 격리인 상태일 수 있거나, 기판이 스테이션 내에 배치된 후이지만 전구체가 스테이션 내에 제공되기 전에 기체 격리된 상태로 배치될 수 있음을 유의한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 고체 재료는 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에 기체 격리, 예컨대 유리 또는 세라믹 또는 금속 또는 고분자 벽을 제공한다. 일부 실시예에서, 기체 베어링 또는 기체 커튼은 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에 기체 격리를 제공한다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 스테이션 사이의 기체 격리는 기체 베어링 또는 기체 커튼을 포함하지 않지만 재료 벽에 완전히 의존한다.
일부 실시예에서, 스테이션은 서로에 대해 고정된 위치에 있다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은 제2 스테이션에 대해 고정된 위치에 있다. 일부 실시예에서, 기판은 스테이션 내의 반응물과 접촉되는 동안 (예컨대, 제1 스테이션 내의 제1 반응물 및/또는 제2 스테이션 내의 제2 반응물과 접촉되는 동안) 움직이지 않는다.
다양한 방법이 본원의 방법 및 반응기에 따라 스테이션에서 스테이션으로 기판을 이동시키기에 적절하다. 일부 실시예에서, 회전 기판 홀더 (예컨대 회전하는 패들 포함)가 제공된다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계는 제1 기판을 지지하는 기판 홀더를 회전시켜 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 스파이더가 제공된다. 따라서, 일부 실시예에서, 스파이더는 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하고, 제1 기판을 제1 스테이션으로부터 제거하고, 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치한다. 선택적으로, 스테이션은 서로에 대해 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 기판은 제1 스테이션에서 기판 홀더 내에 배치되고, 여기서 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계는 기판 홀더의 이동 없이 수행된다. 일부 실시예에서, 회전 기판 홀더 및 스파이더 모두가 제공된다.
본원의 일부 실시예에 따라 스테이션에서 스테이션으로 기판을 이동시키기 위한 접근법의 예시가 도 3 내지 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2a 내지 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 단일 챔버를 포함하는 증착을 위한 종래의 접근법들(도 2a 참조)은 동일한 챔버에 복수의 공정 단계를 포함할 수 있다 (도 2b 참조). 이와 같이, 상이한 공정 단계로부터의 잔여 반응물은 서로 반응하여 바람직하지 않은 CVD 반응을 야기할 수 있다. 도 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본원의 일부 실시예에 따라, 기판은 본원의 일부 실시예에 따라 하나의 챔버에서 다른 챔버로 이동될 수 있다(해당하는 공정 단계가 도 3b에 개략적으로 도시되어 있음). 예컨대, 제1 공정 단계는 제1 스테이션 내에서 수행될 수 있고, 제2 공정 단계는 제2 스테이션 내에서 수행될 수 있다. 제1 공정 단계가 퍼지되기 어려운 반응물을 포함하고/하거나, 특히 이후 공정 단계의 반응물과 반응하는 경우, 본원의 일부 실시예에 따른 제1 공정 단계와 후속 공정 단계의 공간적 분리가 제1 반응물을 포함하는 반응을 감소시킬 수 있다.
도 4a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본원의 일부 실시예에 따라, 기판은 별도의 스테이션에서 2개 이상의 공정 단계를 거칠 수 있고 (예컨대, 제1 스테이션 “RC1”에서 제1 공정 단계를 거치고 이어서 제2 공정 단계를 위해 제2 스테이션 “RC2”에 배치됨), 이어서 제3 스테이션 “RC3”에 배치될 수 있다. 해당하는 공정 단계가 도 4c에 개략적으로 도시되어 있다. 단일 챔버 (“RC1”)를 포함하는 종래의 접근법은 전형적으로 반응물의 펄스를 교대로 순차적으로 적용하는 단계 (예컨대 단계 1, 2, 3, 및 4), 및 챔버 내에서 상응하는 퍼지 단계를 수행하는 단계 (예컨대, 단계 1p, 2p, 3p)를 포함함을 유의한다 (도 4b 참조). 퍼지의 효율에 따라, 종래 기술의 접근법은 여전히 잔류하는 반응물 및 후속의 상이한 반응물 사이의 CVD 반응을 초래할 수 있음을 유의한다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 퍼지의 일부 또는 전부가 공정 시간을 추가하지 않도록 기판이 상이한 반응에 대해 상이한 스테이션으로 이동된다. 예컨대 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판은 스테이션 1, 2 및 3의 4개의 상이한 공정 단계에 노출될 수 있다 (각각 “RC1”, “RC2” 및 “RC3”). 일부 실시예에서, 기판이 공정 단계에 노출된 후에 스테이션이 퍼지될 수 있다. 반응물 사이의 물리적인 분리는 스테이션을 기체 격리된 상태로 유지함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 기판은 각각의 스테이션에서, 또는 분리된 퍼지 위치에서 퍼지될 수 있으며, 따라서 상이한 반응물 사이의 CVD 반응을 추가로 최소화될 수 있다. 선택적으로, 기판이 스테이션으로부터 제거됨과 동시에 또는 그 후에 퍼지가 계속될 수 있다. 퍼지와 반응물 사이의 공간적인 분리를 유지하는 조합은 도 4b에 제시된 접근법에 비해 공정 시간을 사실상 증가시킬 필요는 없지만, 반응기 상의 CVD 증착을 최소화 또는 제거하면서 사실상 더 높은 선택도 및 막 품질을 산출할 수 있음을 유의한다. 일부 실시예에서, 반응물은 각각의 스테이션에서 지속적으로 흐르며, 기판이 스테이션으로부터 제거된 후에, 이는 퍼지 위치 내에 배치되고 불활성 기체에 노출되므로, 임의의 트레일링 반응물이 스테이션으로부터 사실상 제거된다. 도 4에 제시된 예시에서, 스테이션은 중앙 웨이퍼 핸들링 챔버에 연결되고 웨이퍼는 중앙 웨이퍼 핸들링 챔버를 통해 스테이션에서 스테이션으로 이송된다.
도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본원의 일부 실시예에 따르면, 기판은 3개 이상의 스테이션(“RC1”, “RC2”, “RC3”) 사이에서 반복적으로 셔플링될 수 있으며, 상이한 공정 단계가, 예컨대 이중 선택적인 ALD의 맥락에서, 스테이션 각각에서 발생할 수 있다. 예컨대, 기판은, 제1 반응물이 기판과 접촉되는 제1 공정 단계를 위해 스테이션 1 (“RC1”)에 배치될 수 있고, 제2 반응물이 기판과 접촉되는 제2 공정 단계를 위해 스테이션 2 (“RC2”)에 배치될 수 있고, 적어도 제3 공정 단계를 위해 스테이션 3 (“RC3”)에 배치된다. 선택적으로, 공정은 목적하는 두께의 막이 기판의 목적하는 표면 상에 증착될 때까지 반복될 수 있다. 도 5의 예시에서, 스테이션은 중앙 웨이퍼 핸들링 챔버에 연결되지 않고, 웨이퍼는 하나의 스테이션에서 인접한 다른 스테이션으로 직접 이송된다. 스테이션은 웨이퍼 이송을 용이하게 하기 위해 개방될 수 있는 분리 밸브에 의해 분리된 별도의 반응 챔버에 배치될 수 있다. 챔버는 각각 원형 구조로 인접하여 배열될 수 있으므로, 마지막 챔버 (RC3)가 제1 챔버(RC1)에 인접하고 웨이퍼는 루프 내에서 이동될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본원의 일부 실시예에 따르면, 기판은 다수의 스테이션 (예컨대, “RC”, “RC2”, “RC3” 및 “RC4”) 사이에서 반복적으로 회전될 수 있다. 선택적으로, 회전은 목적하는 두께의 막이 형성될 때까지 반복될 수 있다. 상이한 반응물이 2개 이상의 상이한 스테이션에 제공될 수 있다. 예컨대, 각각의 스테이션 쌍이 상이한 ALD 공정을 수행할 수 있거나, 2개 이상의 스테이션 쌍이 동일한 ALD 공정을 수행할 수 있다. 즉, “RC1” 및 “RC2” 쌍은 “공정 1”을 수행할 수 있고, “RC3” 및 “RC4” 쌍은 “공정 1”또는 “공정 2”를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 RC1에 제공되고, 제2 반응물은 RC2에 제공되고, 제3 반응물은 RC3에 제공되고, 제4 반응물은 RC4에 제공된다. 선택적으로, 단일 선택적인 ALD 공정의 맥락의 예시에서, 제1 반응물은 제3 반응물과 동일하고 (그러나 제2 및 제4 반응물과는 상이함), 제2 반응물은 제4 반응물과 동일하다 (그러나 제1 및 제3 반응물과는 상이함). 선택적으로, 이중 선택적인 ALD 맥락의 예시에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 반응물은 서로 상이하다.
일부 실시예에서, 2개 이상의 스테이션 쌍이 동일한 반응물을 제공할 수 있음을 유의한다 (예컨대, RC1 및 RC2는 각각 제1 및 제2 반응물을 제공하고, RC3 및 RC4는 각각 제1 및 제2 반응물을 제공한다). 이와 같이, 다수의 증착 사이클은 두 쌍의 스테이션 사이에서 기판을 “회전”시키는 것(예컨대, RC1-> RC2 -> RC3 -> RC4 사이클을 통해)을 포함할 수 있거나, 한 쌍의 스테이션 사이에서 기판을 “교환”하는 것 (RC1과 RC2 사이의 기판 #1을 반복적으로 순환시킴)을 포함한다. 교환이 도 7a에 개략적으로 도시되어 있다. 회전이 도 7b에 개략적으로 도시되어 있다. 2개의 스테이션이 동일한 조건 하에 동일한 반응물을 제공하더라도, 사소한 차이가 존재할 수 있으므로 증착된 막의 특성에 약간의 차이가 있을 수 있음을 유의한다. 따라서, 본원의 일부 실시예에서, 기판은 교환을 통해 스테이션에서 스테이션으로 이동된다 (예컨대, 기판 #1은 RC1에 있고 기판 #2는 RC2에 있고, 상기 기판은 동시에 교환되어 기판 #1은 RC2에 있고, 기판 #1은 RC1에 있다).
일부 실시예에서, 2개 이상의 스테이션 쌍은 병렬인 2개 이상의 기판 상에서 동일한 증착 공정을 수행한다. 예컨대, 기판 #1은 RC1 내의 제1 반응물과 접촉되고 기판 #2는 RC2의 제1 반응물과 접촉된다. 이어서 기판 #1은 RC3 내로 교환되고 이어서 기판 #2는 RC4 내로 교환되고, 제2 반응물이 RC3 및 RC4에 제공된다. 증착 사이클은 (a) 목적하는 두께의 막이 달성될 때까지 RC1과 RC2 사이에 기판 #1, 및 (b) 목적하는 두께의 막이 달성될 때까지 RC3과 RC4 사이에 기판 #2를 교환함으로써 반복될 수 있다. 선택적으로, 기판은 쌍을 이루어 각각의 스테이션 내에 존재하며, 각 쌍의 기판은 서로 교환된다 (예컨대, 기판 #1은 RC1에 있고 기판 #2는 RC2에 있고, 기판 #3은 RC3에 있고 기판 #4는 RC4에 있고, 기판 #1과 기판 #2는 서로 교환되는 동시에, 기판 #3과 기판 #4가 서로 교환된다).
일부 실시예에서, 제1 반응물은, 제2 반응물이 제2 스테이션 내로 흘러 들어감과 동시에 제1 스테이션 내로 흘러 들어가지 않는다. 일부 실시예에서, 제1 반응물은 제1 스테이션 내로 지속적으로 흘러 들어가고/가거나 제2 반응물은 제2 스테이션 내로 지속적으로 흘러 들어간다. 선택적으로, 그 스테이션 내에 배치되고 지속적으로 흘러들어온 반응물과 접촉된 후, 기판은 후속 스테이션 내에 배치되기 전에 퍼지를 위해 퍼지 위치에 배치된다.
일부 실시예에서, 제1 기판은, 제1 기판이 제2 스테이션에서 제2 반응물에 노출되는 압력과 다른 압력에서 제1 스테이션 내의 제1 반응물에 노출된다. 예컨대, 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에 적어도 0.5배의 압력 차이, 예컨대 2개의 스테이션 사이에 0.5-배, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 20, 40, 또는 50배의 압력 차이가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은 제2 스테이션보다 큰 압력에 있다. 일부 실시예에서, 제2 스테이션은 제1 스테이션보다 큰 압력에 있다.
기판 및 증착 화학
다양한 기판 및 증착 화학이 본원의 실시예에 따라 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 선택적인 ALD가 수행된다. 일부 실시예에서, 이중 선택적인 ALD가 수행된다. 이중 선택적인 ALD는 기판 (예컨대 유전체)의 제1 노출된 표면 상에 제1 막의 선택적인 증착, 및 기판 (예컨대 금속)의 제2의 상이한 노출된 표면 상에 제2의 상이한 막의 선택적인 증착을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제1 노출된 표면 상의 제1 박막의 증착은 목적하는 두께의 제1 막이 달성될 때까지 반복될 수 있고, 제2 표면 상의 제2 박막의 증착은 목적하는 두께의 제2 막이 달성될 때까지 반복될 수 있다. 일부 실시예에서, 목적하는 두께의 제1 막이 완료되고 (예컨대, 제1 박막의 증착이 수 회 반복됨), 이어서 제2 막이 증착된다 (예컨대, 제2 박막의 증착이 수회 반복됨). 일부 실시예에서, 제1 막 및 제2 막의 교번 증착이 수행되고 (예컨대, 제1 박막의 증착이 1회 이상 반복되고, 제2 박막의 증착이 1회 이상 반복됨), 이러한 사이클은 1회 이상 반복된다.
일부 실시예에서, 선택적인 증착이 수행된다. 본원의 일부 실시예에 따라 기판을 상이한 온도에서 상이한 반응물과 접촉시키는 단계는 (예컨대 상이한 온도 안정성을 갖는 상이한 반응물인 경우) 매우 선택적인 증착을 산출할 수 있고 고품질 막을 산출할 수 있는 것으로 생각된다. 예컨대, 상이한 온도에서의 상이한 반응물은 사실상 기상 반응을 제공하지 않을 수 있고/있거나 사실상 입자 형성을 제공하지 않으므로 고품질의 박막이 다른 표면에 대해 기판의 목적하는 표면 상에 우선적으로 증착될 수 있다.
일부 실시예에서, 비선택적인 증착이 수행된다. 예컨대, 비선택적인 증착 공정에서의 2개의 상이한 반응물은 상이한 온도 안정성을 가질 수 있다. 따라서, 기판을 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉시키는 단계, 및 기판을 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉시키는 단계는 고품질 막을 산출할 수 있다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 사실상 제1 반응물이 제2 온도에서 기판과 접촉하지 않고, 사실상 제2 반응물이 제1 온도에서 기판과 접촉되지 않도록 증착을 수행하는 것은 사실상 기상 반응을 제공하지 않을 수 있고/있거나 사실상 입자 형성을 제공하지 않을 수 있으므로, 고품질 증착된 박막을 산출할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, Al/N 박막이 증착되며, 여기서, 기판은 제1 온도(및 사실상 N 전구체 부재)에서 Al 전구체와 접촉되고, 상기 기판은 제2 온도 (및 사실상 Al 전구체 부재)에서 N 전구체와 접촉된다.
일부 실시예에서, Sb가 기판(예컨대, 금속)의 제1 노출된 표면 상에 선택적으로 증착되고, W가 기판(예컨대, 유전체)의 제2 노출된 표면 상에 선택적으로 증착된다. 도 8은 본원의 일부 실시예에 따른 Sb/W 쌍에 대한 다양한 공정 흐름을 개략적으로 나타낸다. 기판은 W 및 Sb 층의 증착에 필요한 반응 사이클의 횟수에 따라 4개의 스테이션 사이에서 자유롭게 이송될 수 있다.
반응기
본원의 일부 실시예에 따른 반응기는 서로 기체 격리된 상태인 제1 스테이션 및 제2 스테이션을 포함하며 (또는, 반응기는, 기판이 주어진 스테이션 내에 배치된 후 주어진 스테이션을 다른 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치되도록 구성된다), 여기서 제1 스테이션은 제1 반응물 공급원과 기체 연통하는 상태이고 제2 스테이션은 제2 반응물 공급원과 기체 연통하는 상태이고, 여기서, 제1 및 제2 스테이션은 상이한 온도에서 기판이 반응물과 접촉하도록 구성될 수 있고, 여기서, 제1 및 제2 반응물은 서로 상이하다. 반응기는 스테이션에서 스테이션으로의 기판의 이동, 스테이션 내로의 반응물의 흐름, 및/또는 스테이션 및/또는 퍼지 위치의 퍼지를 제어하도록 세팅된 제어기를 추가로 포함할 수 있다. 선택적으로, 반응기는 제1 스테이션이 제1 반응물을 제공하여 제1 온도에서 제1 스테이션 내의 기판과 접촉되고, 제2 스테이션이 제2 반응물을 제공하여 제2 온도에서 제2 스테이션 내의 상이한 기판과 접촉되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응기는 선택적인 증착을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 반응기는 비선택적인 증착을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 반응기는 ALD 반응기를 포함한다. 일부 실시예에서 ALD 반응기는 선택적인 ALD, 예컨대 단일-선택적인 ALD 또는 이중-선택적인 ALD를 위해 구성된다.
반응기는 기판 상의 ALD를 위해 구성될 수 있다. 반응기는 제1 기판을 포함하도록 구성된 제1 스테이션을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 스테이션은 제1 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉하도록 구성되어 있고, 여기서 제1 반응물은 제1 기판과 반응하여 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제1 기판의 표면 상에 흡착된다. 반응기는 제1 스테이션과 기체 격리된 상태인 제2 스테이션을 포함할 수 있으며 (또는 기판이 제2 스테이션에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치됨), 여기서 제2 스테이션은 제1 기판을 포함하고 제1 기판이 제1 반응물이 사실상 없는 상태 및 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉하도록 구성되며, 여기서 제2 반응물은 제1 반응물과 상이하고 제1 반응물의 하나의 단일층과만 반응하여 목적하는 재료의 하나의 단일층만이 제1 노출된 표면 상에 형성된다. 반응기는 제1 스테이션 내의 제1 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되는 동안 제2 스테이션 내의 제2 기판이 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 각 스테이션은 오직 하나의 반응물만 제공한다. 각각의 스테이션은 기판이 상이한 온도에서 반응물과 접촉하도록 구성될 수 있다.
반응기는 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하고, 후속하여 제1 기판이 제1 반응물과 접촉된 후에 기판을 제2 스테이션에 배치하도록 구성된 기판 이송 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 반응기는 중간 공간을 포함할 수 있다(“기판 이송 공간”으로도 언급되는, 본원의 일부 실시예에 따른 “중간 공간”을 나타내는 도 16 참조). 기판 이송 시스템은 기판을 중간 공간 내로 이동시키도록 구성된 스파이더와 같은 기판 이송 부재를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스테이션을 한정하는 이동식 장벽이 이동되고, 기판이 중간 공간에 노출되고, 이송 부재가 중간 공간을 통해 기판을 다른 스테이션으로 이송하고, 이어서 이동식 장벽을 통해 기체 격리된 상태로 배치된다. 일부 실시예에서, 반응기의 기판 이송 시스템은 하나 이상의 기판 이송 기구 (예컨대, 이동식 스테이지)을 포함하며, 여기서 각각의 기판 이송 기구는 오직 하나의 스테이션과만 결합되고, 이의 스테이션과 중간 공간 사이에서 기판을 셔틀링시킬 수 있다. 이와 같이, 각각의 스테이션에 대한 이송 기구는 기판을 특정 스테이션에서 중간 공간으로, 또는 중간 공간에서 스테이션으로 이동시킬 수 있다. 예컨대, 이동식 스테이지는 중간 공간 사이의 기판, 및 상기 특정한 이동식 스테이지와 결합된 스테이션을 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 기판 이송 기구, 또는 기판을 수용하도록 구성된 스테이션 내의 스테이지 또는 서셉터는 다수의 리프트 핀을 포함한다. 리프트 핀이 연장된 경우, 연장된 리프트 핀 상에 놓여진 기판은 픽업 또는 드롭 오프를 위해 기판 이송 부재 (예컨대 스파이더)에 용이하게 접근할 수 있다. 리프트 핀이 후퇴하는 경우, 기판은 적절한 표면 (예컨대, 스테이지 또는 서셉터의 표면) 상에 위치할 수 있다. 중간 공간 내에서, 기판은 스테이션에서 또 다른 곳으로, 또는 하나의 기판 이송 기구 (예컨대, 이동식 스테이지)에서 또 다른 곳으로, 예컨대 회전 기판 이송 부재 예컨대 스파이더를 통해 이동될 수 있다 (예컨대 도 9 참조). 선택적으로, 각각의 기판 이송 기구(예컨대 이동식 스테이지)은 중간 공간 내의 기판 이송 기구로부터 기판을 연장하고 리프팅하도록 구성된 복수의 리프트 핀을 포함한다. 리프팅된 기판은 이송 부재 예컨대 스파이더에 의해 용이하게 픽업되어 기판을 중간 공간 내의 상이한 기판 이송 부재로 이동시킬 수 있다. 선택적으로, 기판을 스테이션 (예컨대 서셉터 또는 스테이지 상의) 또는 스테이션과 결합된 기판 이송 기구 상에 배치한 후에, 기판 이송 부재는 중간 공간 내로 후퇴된다. 따라서, 기판 이송 시스템은 기판을 상이한 스테이션 사이로 이동시킬 수 있지만, 기판 이송 시스템의 표면은 하나 보다 많은 스테이션 또는 그 안의 반응물에 노출되지 않는다. 즉, 기판 이송 시스템의 각각의 부분은 오직 하나의 반응물 (예컨대 기판 이송 기구 예컨대 이동식 스테이지)에 사실상 노출될 수 있거나, 반응물 (예컨대 기판 이송 부재 예컨대 중간 공간 내의 스파이더)에 사실상 노출되지 않을 수 있다. 추가로, 일부 실시예에서, 각각의 반응물은 오직 하나의 온도에서 기판 이송 시스템과 접촉된다. 각각의 표면을 하나의 반응물에만 노출시키는 것이 그 표면 상에서 바람직하지 않은 ALD 및/또는 CVD 반응을 최소화할 수 있는 것으로 생각된다. 반응기는, 예컨대 본원에 기술된 바와 같은 제어기의 제어 하에 제1 기판을 제2 반응물에 접촉시킨 후에 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 반응기는 목적하는 두께의 막이 노출된 표면 상에 증착될 때까지 공정을 반복하도록 구성된다. 선택적으로, 반응기의 표면은 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다 (예컨대, 제1 및 제2 스테이션의 표면, 기체 공급원 라인, 퍼지 라인, 기판 이송 부재, 서셉터, 및/또는 기판 이송 기구는, 존재하는 경우 제1 및 제2 반응물 모두와 접촉되지 않는다). 그러나, 기판은 제1 및 제2 반응물 모두에 의해 접촉될 수 있음을 유의한다. 선택적으로, 반응기의 표면은 2개의 상이한 온도, 또는 2개의 상이한 온도에서 특정 반응물과 접촉되지 않는다.
일부 실시예에서, 반응기는 2개의 상이한 노출된 표면을 포함하는 제1 기판 상에 선택적인 ALD를 위해 구성된다. 반응기는 제1 노출된 표면 및 제2 노출된 표면을 포함하는 제1 기판을 포함하도록 구성된 제1 스테이션을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 스테이션은 제1 기판과 제1 반응물이 제1 온도에서 접촉되도록 구성되고, 여기서 제1 반응물은 제2 노출된 표면에 대해 제1 노출된 표면과 우선적으로 반응하여 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제1 노출된 표면 상에 흡착된다. 반응기는 제1 스테이션과 기체 격리된 상태인 제2 스테이션을 포함할 수 있으며 (또는 기판이 제2 스테이션 내에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있음), 여기서 제2 스테이션은 제1 기판을 포함하고 제1 기판은 제1 반응물이 사실상 없는 상태 및 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉되도록 구성되고, 여기서 제2 반응물은 제1 반응물과 상이하고 제2 노출된 표면에 대해 제1 노출된 표면 상의 제1 반응물의 하나의 단일층과 우선적으로 반응하여 목적하는 재료의 하나의 단일층만이 제1 노출된 표면 상에 형성된다. 반응기는, 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하고, 후속하여 제1 기판이 제1 반응물과 접촉된 후에 상기 기판을 제2 스테이션 내에 배치하도록 구성된 이송 부재를 추가를 포함할 수 있으며, 여기서 반응기는 제1 기판을 제2 반응물에 접촉시킨 후에 제1 기판을 제1 스테이션 내에 배치하도록 구성된다. 선택적으로, 이송 부재는 스파이더를 포함한다. 선택적으로, 이송 부재는 회전 부재, 예컨대 회전 기판 홀더를 포함한다. 반응기는, 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 제1 반응물과 접촉시키는 단계, 및 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 반응물과 접촉시키는 단계를, 목적하는 두께의 막이 제2 표면이 아닌 제1 표면 상에 선택적으로 형성될 때까지 반복되도록 추가로 구성될 수 있다. 선택적으로, 이송 부재는 2개 이상의 상이한 스테이션 쌍 사이에서 기판이 이동되도록 구성된다. 선택적으로, 이송 부재는 특정 스테이션 쌍 사이에서 기판이 반복적으로 교환되도록 구성된다. ALD 반응기는, 이송 부재를 통해 기판을 제1 스테이션으로 이동시키고, 제1 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되도록 제1 스테이션을 지시하고, 이송 부재를 통해 기판을 제2 스테이션으로 이동시키고, 제1 기판이 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉되도록 제2 스테이션으로 지시하도록 세팅된 제어기를 추가로 포함할 수 있다. 선택적으로, 반응기는 2개 이상의 병렬인 웨이퍼 상에 선택적인 증착을 수행하도록 구성된다. 예컨대, 2개 이상의 웨이퍼는 2개 이상의 상이한 스테이션 쌍에서 선택적으로 처리될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 쌍은 동일한 스테이션 쌍에서 동시에 선택될 수 있다 (따라서, 웨이퍼 #1은 스테이션 #1에서 시작하고, 웨이퍼 #2는 스테이션 #2에서 시작하고, 이어서 웨이퍼 #1은 웨이퍼 #2와 교환되고, 상기 교환은 목적하는 두께의 막이 형성될 때가지 반복된다).
일부 실시예에서, 반응기는 적어도 2개의 스테이션 쌍, 예컨대 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50개의 스테이션 쌍 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위를 포함함)을 포함한다. 선택적으로, 스테이션의 일부 또는 전부는 서로 지속적으로 기체 격리된 생태이다. 선택적으로, 스테이션의 일부 또는 전부는, 기판이 스테이션 내에 배치되기 전에, 배치될 때, 또는 그 후에, 예컨대 본원에 기술된 물리적 장벽 내에 기판을 둘러싸는 것에 의해 서로 기체 격리된 상태로 배치될 수 있다. 반응기는 스테이션이 존재하는 만큼의 웨이퍼, 또는 선택적으로 스테이션이 존재하는 것보다 적은 수의 웨이퍼를 보유하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응기에 의해 처리되는 웨이퍼 대 스테이션 수의 비율은 1:1 미만, 예컨대 0.9:1, 0.8:1, 0.7:1, 0.6:1, 0.5:1, 0.4:1, 0.3:1, 0.2:1, 0.1:1, 0.05:1, 또는 0.01:1 미만 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위를 포함함)이다. 선택적으로, 회전 기판 이송 부재는, 기판이 적어도 하나의 스테이션에서 정지하도록 (예컨대, 기판이 증착 공정 동안 지속적으로 움직이지 않도록) 구성된다. 본원의 일부 실시예에 따른 스테이션의 예시적인 배열이 도 5, 도 6, 도 10, 도 11a 내지 도 11c, 도 14a 내지 도 14c, 도 18, 및 도 19a에 나타나 있다.
선택적으로, 반응기는 기판의 선형 이동을 위해 구성된다. 예컨대, 일련의 스테이션 사이의 선형 이동은 본원에 기술된 바와 같이 기판을 “교환”또는 “회전”하는 것과 호환될 수 있다.
본원에 사용된 “기판 이송 부재”또는 “이송 부재”는 기판을 제1 스테이션에서 (또는 제1 스테이션과 결합된 이송 기구에서) 제2 스테이션으로 (또는 제2 스테이션과 결합된 이송 기구로) 이동시킬 수 있는 회전 부재 또는 스파이더와 같은 구조를 지칭한다. 일부 실시예에서, 이송 시스템은 스파이더를 포함하는 이송 부재를 포함한다. 본원에 사용된 “스파이더(spider)”는 다수의 아암(arm)을 갖는 웨이퍼 이송 부재를 지칭하며, 각각의 아암은 스파이더 엔드 이펙터(end effector)를 통해 웨이퍼와 결합되도록 구성된다. 스파이더는 다수의 반응 스테이션에 대해 중앙에 배치될 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따른 예시적인 스파이더가 도 9에 도시되어 있다. 도 9는 4개의 반응 스테이션 (201, 202, 203, 및 204)에 대해 중앙에 배치된 스파이더 (200)를 나타내는 개략적인 도이다. 스파이더는 4개의 아암(205)을 가지며, 각각의 아암은 웨이퍼에 결합하기 위한 스파이더 엔드 이펙터(206)가 구비되어 있다. 웨이퍼가 이송될 필요가 있는 경우, 웨이퍼는 리프트 핀 또는 유사한 구조에 의해 상승되고, 스파이더(200)는 회전되어 스파이더 엔드 이펙터(206)가 웨이퍼 아래에 있고 스파이더 엔드 이펙터가 웨이퍼에 결합된다. 이어서, 스파이더는 90도 이상 회전하고 (또는 다른 수의 스테이션이 존재하는 경우 다른 값; 고르게 분산된 스테이션의 경우, 상기 값은 360도를 스테이션의 수로 나눈 값이 될 수 있음), 스파이더 엔드 이펙터(206)는 웨이퍼와 분리되어, 웨이퍼를 표면 상에 (예컨대, 스테이션 내의 서셉터 상에, 또는 본원에 기술된 바와 같은 기판 이송 기구 상에) 남겨두며, 이는 또한 리프트 핀 또는 기판을 상승시키기 위한 유사한 구조를 포함할 수 있다. 이어서, 스파이더(200)는 스테이션들 (201, 202, 203, 204) 사이의 중간 위치로 이동될 수 있으므로, 스테이션이 서로 기체 격리된 상태로 될 때, 스파이더 또는 이의 어떠한 구성 요소도 어떠한 반응 기체에 노출되지 않는다. 선택적으로, 추가의 엔드 이펙터(207)는 웨이퍼를 반응 스테이션의 클러스터 밖으로 이동시켜 웨이퍼 핸들링 챔버, 로드 록 챔버, 및/또는 또 다른 반응 스테이션 클러스터 내로 이동시킬 수 있다. 전술된 기판 이송 시스템에 있어서, 반응기의 표면은 사실상 2개의 상이한 반응물과 접촉되지 않고, 반응기의 표면은 사실상 2개의 상이한 온도에서 또는 중첩되지 않는 온도 범위에서 동일한 반응물과 접촉되지 않음을 유의한다. 예컨대, 기판 그 자체는 2개 이상의 상이한 반응물과 (그리고 상이한 온도에서) 사실상 접촉될 수 있고, 스파이더는 하나의 반응물과만 사실상 접촉된다 (또는, 일부 실시예에서, 스파이더는 사실상 어떠한 반응물과도 접촉되지 않는다).
일부 실시예에서, 기판 이송 시스템은 다수의 “기판 이송 기구”를 포함하며, 여기서 각각의 기판 이송 기구는 오직 하나의 스테이션과 결합되고, 특정 스테이션과 중간 공간 사이에서, 예컨대 상승 및 하강함으로써 기판을 셔틀링할 수 있다. 선택적으로, 각각의 기판 이송 기구(예컨대 이동식 스테이지)는 중간 공간 내의 기판 이송 기구로부터 기판을 연장하고 리프팅하도록 구성된 복수의 리프트 핀을 포함한다. 리프팅된 기판은 이송 부재 예컨대 스파이더에 의해 용이하게 픽업되어 기판을 중간 공간 내의 상이한 기판 이송 기구로 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 각각의 기판 이송 기구는 하나의 스테이션에만 노출되고, 따라서 하나의 반응물 (또는 공정 단계)에만 사실상 노출된다. 일부 실시예에서, 각각의 기판 이송 기구는 이동식 스테이지를 포함한다.
도 15는, 본원의 일부 실시예에 따라 서로 기체 격리 상태인 복수의 반응기 챔버 (RC)(310, 311)를 갖는 공정 모듈 (PM) (300)의 단면도를 나타낸다. 하나 이상의 스테이지(320, 321)가 이동될 수 있으므로(예컨대 상하로), PM이 중간 공간을 포함할 수 있다(도 16의 315 참조). 도 15에 나타난 바와 같이, 각각의 스테이지(320, 321)가 배치되어 (“위쪽”위치로), PM의 표면(330, 331) 및 스테이지 (320, 321) 각각은 본원의 일부 실시예에 따른 단일 스테이션을 포함하는 RC(310, 311)를 한정한다. 선택적으로, 다양한 스테이션의 스테이지는 이들의 특정 스테이션과 단일 중간 공간 사이에서 이동될 수 있으므로, 기판은 중간 공간에서 임의의 스테이션으로 이동될 수 있고 임의의 스테이션의 중간 공간 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 본원의 일부 실시예에 따른 중간 공간은 PM과 WHC 사이 또는 PM 내의 각각의 스테이지 사이의 기판 이송을 허용한다 (도 17 참조). 일부 실시예에서, 반응기는 하나 이상의 기판 이송 시스템이 구비되어 있으며, 하나는 LLC-PM의 이송을 위한 것이고, 다른 것은 PM 내의 RC-RC 이송이다. PM 내의 각각의 RC (각각의 RC는 상이한 스테이션을 포함함)는 필요에 따라 기체, 압력, 온도, RF 및 다른 파라미터를 독립적으로 제어할 수 있는 시스템이 장착되어 있다.
도 16은 중간 공간(315)을 포함하는 공정 모듈 (PM)(305)의 단면을 나타내는 도이다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 다양한 스테이션에 각각 상응하는 스테이지 (320, 321)는 그들의 특정 스테이션 (예컨대 RC 310, 311)과 단일 중간 공간(315) 사이에서 이동될 수 있으므로, 기판은 중간 공간(315)에서 임의의 스테이션(310, 311)으로 이동될 수 있고 임의의 스테이션(310, 311)으로부터의 중간 공간(315) 내에 배치될 수 있다. 도 16에 나타난 바와 같이, 각각의 스테이지(320, 321)는 스테이지(320, 321)와 PM의 표면(330, 331) 사이에 중간 공간(315)이 제공되도록 배치된다 (“아래”방향으로). 이와 같이, 본원의 일부 실시예에 따른 중간 공간(315)은 PM과 WHC 사이, 또는 PM 내의 각각의 스테이지(310, 311) 사이에서 기판 이송을 허용한다.
도 18a는 본원의 일부 실시예에 따른 반응기 형태를 나타내며, 이때 중앙 WHC는 기체 격리된 상태인 3개의 RC를 포함하는 PM과 결합되어 있고 (예컨대, 각각의 RC가 상이한 스테이션을 포함하도록), 각각의 RC는 그 안에 공정 스테이지를 갖는다. PM의 중앙에서, 스파이더를 포함하는 스테이지-스테이지 이송 기구가 또한 기판 이송 시스템의 일부로서 제공된다. 각각의 스테이지는 상승되거나 하강되어 스테이지가 챔버와 중간 공간 사이에서 움직일 수 있고, 스파이더는 중간 공간 내의 상이한 스테이지 사이에서 기판을 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 기판 이송 시스템은 상/하 및 회전 움직임에 의해 기판을 이송시킬 수 있다. 도 18b는 동시에 3개의 웨이퍼 상에 3개의 상이한 공정 (예컨대 도 -1에 나타난 바와 같음)이 있는 시퀀스를 나타낸다. 도 18b에서, 3개의 상이한 공정은 동시에 3개의 기판 상에서 회전에 의해 반복된다. 3개의 기판은, 본원의 일부 실시예에 따른 “대기”단계를 최소화하기 위해, 3개의 상이한 공정을 연속적으로 거칠 수 있고 선택적으로 상이한 온도에 있을 수 있다 (예컨대, 각각의 기판이 임의의 주어진 시간에서 하나의 공정을 거치도록). 도 18b의 공정은, 모든 RC가 작동하고, 적어도 이러한 이유로 인해 도 12에 도시된 종래의 경우와 비교하여 사실상 더 효율적인 시퀀스를 제공하기 위해 적은 수의 RC “대기”단계를 포함함을 유의한다.
임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 기판 공정 시간은 일반적으로 이송 시간보다 더 길다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 기판 공정 시간은 이송 시간보다 더 긴 것으로 생각된다. 도 19에서, 상이한 공정 시간에 대한 총 시퀀스 시간이 시뮬레이션된다. 총 시퀀스 시간 T는 종래의 도구와 본 발명 사이에서 비교된다. T는 공정/이송의 가변 시간 비율 n (n=1~7)에 대해 플롯팅된다. 시뮬레이션은 3개의 기판 상에서 3개의 상이한 공정을 x 5회 반복하는 전제 조건 하에 수행되었다. T는, 종래의 도구 (예컨대 도 12 참조)에 대해 T=39n+39의 공식으로 주어지고, 도 18b에서와 같이, 본원의 일부 실시예에 따른 반응기 및 공정에 대해 T=15n+18로 주어진다. 본원의 일부 실시예에 따른 공정은 시퀀스 시간 T를 약 60%까지 감소시키고 약 2.5배 더 효율적인 생산성을 제공한다는 것을 주목한다. 본원의 일부 실시예에 따라, 도 19는 공정 시간 길이에 관계 없이 생산성이 높이므로, 본원의 일부 실시예에 따른 공정 및 반응기가 공정 시간 길이에 관계 없이 높은 효율을 산출할 수 있다는 것을 주목한다.
도 20은 본원의 일부 실시예에 따라 m개 종류의 상이한 공정이 m개의 기판 조각 (m=1~5) x5회에 대해 반복될 때의 시퀀스 시간 T를 나타낸다. 이러한 시뮬레이션에서, 공정/이송 시간 비율은 2 (n=2)로 고정되어 있다. T는 종래의 도구 형상의 경우 T=12m2＋3m의 공식에 의해 주어지고 (예컨대 도 12 참조), 도 18b와 같이, 본원의 일부 실시예에 따른 반응기 및 공정의 경우 T=16m에 의해 주어진다. 그래프는 m이 더 많은 수를 취함에 따라 더 유리해 지는 것을 나타낸다 (즉, 종래의 접근법에 비해, 보다 다양한 종류의 공정이 수행됨에 따라, 종래의 구성은 RC 대기 상태가 더 커지는 반면, 본원의 실시예에 따른 구성은 더 유리한 것을 나타냄).
본원의 일부 실시예에 따른 반응기 형태의 추가 예시가 도 10a 내지 도 10c에 나타나 있다. 일부 실시예에서, 반응기는 임의의 도 10a 내지 도 10c의 형태, 또는 이러한 형태의 2개 이상의 조합을 포함한다.
일부 실시예에서, 이송 시스템은 제1 스테이션으로부터 제1 기판을 제거하고 회전에 의해 제1 기판을 제2 스테이션 내에 배치하도록 구성된 회전 기판 홀더를 포함한다. 선택적으로, ALD 반응기는 회전 인덱싱 반응기를 포함한다. 회전 인덱싱 반응기는 회전 부재 예컨대 복수의 스테이션 사이에서 하나 이상의 기판을 회전하도록 구성된 테이블과 같은 회전 부재를 포함할 수 있다. 선택적으로, 회전 부재는 서보모터에 의해 구동될 수 있다.
선택적으로, ALD 반응기의 스테이션은 반응물이 기판의 중앙에서 가장자리로 흐르도록 구성된 샤워 헤드 또는 샤워 헤드 유사 분배기를 포함한다. 이러한 방식으로 반응물을 분배하는 것은 가장자리 효과를 최소화하거나 제거할 수 있고, 이는 교차-흐름 디자인의 특징일 수 있는 것으로 생각된다. 회전 반응기는 스테이션을 기체 격리인 상태로 유지한다. 선택적으로, 회전 인덱싱 반응기는 물리적 벽 또는 다른 물리적 장벽에 의해 기체 격리된 상태로 유지된다. 선택적으로, 회전 인덱싱 반응기는 기체 격리된 상태를 유지하기 위해 기체 베어링 또는 기체 벽에 의존하지 않는다. 선택적으로, 회전 인덱싱 반응기는 적어도 2개의 스테이션, 예컨대 적어도 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20개 (임의의 2개의 나열된 값 사이의 범위를 포함함)를 포함한다. 선택적으로, 회전 인덱싱 반응기는 다양한 인덱스 및 체류 시간을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 인덱싱 반응기의 인덱스 시간은 특정 수의 회전 정도에 대한 특정 시간에 대해 구성되며, 따라서, 인덱스 시간의 지속 시간은 웨이퍼 수에 의존한다(예컨대, 일부 실시예에서, 100msec/30 도의 인덱스 시간을 가지므로, 6개의 기판을 포함하는 회전 부재의 경우, 200 msec의 인덱스 시간을 산출하는 기판 당 60도가 된다). 회전 인덱싱 반응기의 회전 속도가 빠를수록, 스테이션에서 스테이션으로 이송되는 동안 기판이 소비하는 시간이 짧아짐을 주목한다. 일부 실시예에서, 인덱싱 속도는 증착 시간에 의존하지 않는다 (예컨대, 증착 시간이 비교적 짧고 퍼지 시간이 속도-제한인 경우). 따라서, 일부 실시예에서, 회전 인덱싱 반응기는 회전의 플래튼 중앙에 대한 반경 위치와 무관하게 웨이퍼 각각의 반응물의 전체 용량을 제공한다. 일부 실시예에서, 회전 인덱싱 반응기는 큰 배치, 높은 처리량, 다중-성분 막에 대한 유연성, 입자를 제어하는 능력 및/또는 PEALD 공정에 대한 가능성 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 한다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는 ALD 반응기의 임의의 스테이션에서 상당량의 제1 반응물 및 제2 반응물의 동시 존재를 방지하도록 구성된다. 예컨대, 각각의 스테이션은 장벽, 예컨대 본원에 기술된 바와 같은 물리적 장벽 및/또는 분리를 유지하기 위한 기체 장벽을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 스테이션은 본원에 기술된 바와 같은 물리적 장벽을 포함할 수 있지만 분리를 유지하기 위한 기체 장벽을 포함하지 않는다. 선택적으로, ALD 반응기는 하나 이상의 스캐빈저를 포함한다. 스캐빈저가 추가로 기체 격리를 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 예컨대, 진공을 포함하는 기체 스캐빈저는 스테이션을 탈출한 임의의 반응물을 제공할 수 있고, 탈출한 반응물이 다른 스테이션으로 진입하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저는 스테이션 사이에 위치한다. 일부 실시예에서, 스캐빈저는 스테이션에 인접하여 위치한다. 일부 실시예에서, 스테이션은 스캐빈저를 포함한다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는, 제1 기판이 제1 반응물과 접촉한 후이지만 제1 기판이 제2 스테이션 내에 배치되기 전에 제1 기판을 수용하도록 구성된 퍼지 위치를 추가로 포함한다. 퍼지 위치는 그 안에서 제1 기판의 퍼지를 수행하도록 구성될 수 있다. 퍼지 위치는 제1 스테이션과 기체 연통하는 상태가 아닐 수 있고, 제2 스테이션과 기체 연통하는 상태가 아니다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은, 제1 기판이 제1 반응물과 접촉한 후, 및 제1 기판이 제2 스테이션 내에 배치되기 전에 제1 반응물을 퍼지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 스테이션은, 제1 기판이 제1 스테이션 내부에 있는 동안 퍼지를 수행한다. 일부 실시예에서, 제1 기판은 제1 스테이션 내부에 있는 동안 퍼지의 초기 부분이 제1 스테이션에서 수행되고, 기판은 퍼지되는 동안 제1 스테이션으로부터 제거되어 퍼지 스테이션으로 이송되고, 퍼지는 퍼지 스테이션에서 완료된다 (예컨대, 제1 반응물이 특징적으로 긴 퍼지 시간을 갖는 경우).
임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 본원에 기술된 바와 같이 스테이션 사이에 기체 격리를 유지하는 것은 바람직하지 않은 CVD 반응을 최소화하거나 제거할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 일부 실시예에서, ALD 반응기는, ALD 반응기의 제1 및 제2 스테이션의 임의의 표면 상에서 CVD 반응이 일어나는 것을 사실상 방지하도록 구성된다.
일부 실시예에서, ALD 반응기의 스테이션은 서로에 대해 고정된다. 선택적으로, 스테이션이 고정된 채로 유지되는 동안 기판이 제거되어 다양한 스테이션 내에 배치될 수 있다. 선택적으로, 스테이션은 기판에 대해 상대적으로 이동될 수 있지만, 서로에 대해 고정된 위치를 유지한다. 일부 실시예에서, 기판은 스테이션에서 스테이션으로 이동되지만, 스테이션에서 반응물과 접촉하는 경우 움직이지 않는다.
일부 실시예에서, 제어기는, 이송 시스템에 대한 명령을 제1 스테이션에 제공하고/하거나, 이송 시스템을 통해 기판을 제2 스테이션으로 이동시키는 처리기를 포함한다. 처리기는 제1 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉하도록 제1 스테이션을 지시하는 명령을 추가로 제공할 수 있다. 처리기는 제1 기판이 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉하도록 제2 스테이션을 지시하는 명령을 추가로 제공할 수 있다. 처리기는 특정 온도 (또는 온도 범위) 및/또는 압력 (또는 압력 범위)에서 반응물을 제공하도록 각각의 스테이션을 추가로 지시할 수 있다. 처리기는 서셉터가 기판을 특정 온도로 가열하도록, 또는 기판이 특정 온도로 냉각되도록 하는 명령을 추가로 제공할 수 있다. 처리기는, 예컨대 스테이션 내에 불활성 기체를 불어넣음으로써, 및/또는 스테이션에 진공을 적용함으로써 스테이션을 퍼지하도록 하는 명령을 추가로 제공할 수 있다. 처리기는, 예컨대 퍼지 위치에 불활성 기체를 불어넣음으로써, 및/또는 퍼지 위치에 진공을 적용함으로써 기판이 그 내부에 있는 동안 퍼지를 제공하도록 퍼지를 위치시키는 명령을 추가로 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는 목적하는 두께의 막이 수득될 때까지 증착 사이클을 자동적으로 반복하도록 구성된다. 이와 같이, ALD 반응기는 예컨대 사람 작동자와 같은 작동자의 개입 없이 하나 이상의 증착 사이클을 반복하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는 2개 이상의 기판을 동시에 상이한 스테이션 쌍에서 처리하도록 구성된다. 쌍은 동일하거나 상이한 ALD 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, ALD 반응기는 제1 스테이션 및 제2 스테이션과 기체 격리된 상태인 제3 스테이션을 포함하며 (또는, 기판이 제3 스테이션에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1 및 제2 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있음), 제3 스테이션은 제3 노출된 표면 및 제4 노출된 표면을 포함하는 제2 기판을 보유하도록 구성된다. 제3 스테이션은, 제2 기판이 제1 온도에서 제1 반응물과 접촉되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 제1 반응물의 하나의 단일층만이 제3 노출된 표면 상에 흡착된다. ALD 반응기는 또한 제1 스테이션, 제2 스테이션, 및 제3 스테이션과 기체 격리인 상태인 제4 스테이션을 포함할 수 있으며 (또는 기판이 제4 스테이션에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1, 제2, 및 제3 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있음), 여기서 제4 스테이션은 제2 반응물이 제2 온도에서 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 제2 반응물과 접촉되도록 구성되며, 여기서 제2 반응물은 제4 노출된 표면이 아닌 제3 노출된 표면 상의 제1 반응물의 하나의 단일층과만 반응하고, 따라서, 제2 반응물의 하나의 단일층만이 제3 노출된 표면 상에 흡착된다.
일부 실시예에서, ALD 반응기는 단일 선택적인 ALD를 위해 구성되며, 따라서, 제1 막이 기판의 제1 표면 상에 선택적으로 증착된다. 일부 실시예에서, ALD 반응기는 이중 선택적인 ALD를 위해 구성되며, 따라서, 제1 막이 기판의 제1 표면 상에 선택적으로 증착되고, 제2의 상이한 막이 기판의 제2의 상이한 표면 상에 선택적으로 증착된다. 일부 실시예에서, ALD 반응기는 제1 스테이션 및 제2 스테이션과 기체 격리 상태인 제3 스테이션을 추가로 포함하며 (또는 기판이 제3 스테이션 내에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1 및 제2 스테이션과 기체 격리된 상태로 배치될 수 있음), 제3 스테이션은 제1 기판을 포함하도록 구성되고, 여기서 제3 스테이션은 제1 기판이 제1 및 제2 반응물과 상이한 제3 반응물과 제1 및/또는 제2 온도와 동일하거나 상이한 제3 온도에서 접촉하도록 구성되고, 이에 따라, 제3 반응물의 하나의 단일층만이 기판의 제2 노출된 표면 상에 흡착된다. ALD 반응기는 제1 스테이션, 제2 스테이션, 및 제3 스테이션과 기체 격리 상태인 제4 스테이션을 추가로 포함할 수 있으며 (또는 기판이 제4 스테이션 내에 배치되는 것과 동시에 또는 그 후에 제1, 제2, 및 제3 스테이션과 기체 격리인 상태로 배치될 수 있음), 제1 기판을 포함하도록 구성되고, 여기서 제4 스테이션은 제1 기판이 제1, 제2 및 제3 반응물과 상이하고, 제1, 제2 및/또는 제3 온도와 동일하거나 상이한 제4 온도이고, 제1, 제2 및 제3 반응물이 사실상 없는 상태에서 제4 반응물과 접촉되도록 구성되고, 여기서 제4 반응물은 제1 노출된 표면이 아닌 제3 반응물의 하나의 단일층과만 반응하여, 제4 반응물의 하나의 단일층만이 제2 노출된 표면 상에 흡착된다.
추가 실시예
반도체 및 LCD 산업에서, 공기에 노출시키지 않고 기판 상에 상이한 공정을 제조하는 방법이 종종 수행된다. 또한, 공정 조건 (예컨대 기체 흐름, 압력 및/또는 온도)이 상이한 다수의 공정이 종종 기판 상에 교대로 반복된다. 예컨대, 본원의 일부 실시예에 따라, 적층 공정은 증착, 에칭 및 표면 전/후 처리와 같은 공정의 조합으로 수행된다. 도 11은 본원의 일부 실시예에 따라, 하나의 기판을 회전시킴으로써 3개의 상이한 공정을 반복하는 예시를 나타낸다.
ALD는, 반도체 장치의 경우에는 심지어 선택적인 방식으로, 새로운 요구되는 재료 및 재료의 조합을 가공하는데 유용할 수 있는 방법이다. 선택적인 증착은 예컨대 축소 치수 (3D 구조)로 인하여, 반도체 산업에서 관심이 있는데, 반도체 제조는 상대적으로 진보된 패터닝 기술을 필요로 하고 또한 활성 재료 층을 위한 공간을 보다 적게 및 작게 할 수 있다. 본원의 일부 실시예에 따른 선택적인 증착은 금속 상의 금속, 금속 상의 유전체, 유전체 상의 금속, 및 유전체 상의 유전체와 같은 단일 선택적인 증착에서 심지어는 이중 선택적인 증착까지 다양할 수 있다. 또한, 단일 선택적인 증착 옵션인 상향식 채우기는 내부 바이어스 또는 트렌치를 증착할 때 상당한 이점을 제공할 수 있다.
대량 막 가공을 위한 현재 기술 상태의 증착 도구는 선택적인 증착을 위해 반드시 사용될 수 없다. 또한, ALD에 대한 문제는 CVD 성장 가능성임이 본원에서 고려된다. ALD에서 개별적인 전구체가 분리될 수 있지만, 예컨대 그 사이에 퍼지 단계를 통해, 반응 챔버에서 동시에 2개의 전구체가 존재하는 것이 예컨대 종래의 ALD 접근법에서 가능할 수 있다. 동시에 2개의 전구체가 존재함으로써 선택성을 쉽게 파괴할 수 있고, 선택적으로 (예컨대 특정 표면 상에 우선적으로) 증착되지 않는 바람직하지 않은 CVD 성장을 초래할 수 있을 것으로 생각된다. 2개의 상이한 재료의 증착, 예컨대 이중 선택적인 성장은 이러한 문제를 더욱 악화시킬 수 있고, 여기서, 전구체의 수는 층을 증착하는 전구체 및 가능한 부동태화제를 또한 포함하여 4 내지 6개의 전구체 범위일 수 있다. 또한, 이러한 전구체에 대한 가장 최적의 증착/반응 온도는 다를 수 있으므로 종래의 증착 접근법은 단지 하나의 반응 챔버에서의 증착과 호환되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 공정의 최적화는 각각의 재료의 증착, 또는 각각의 전구체에 대해 분리된 스테이션을 사용하는 선택적 증착에서 이루어진다. 본원의 일부 실시예에 따르면, 분리된 스테이션을 갖는 장치는 스테이션 사이에 가능한 가장 빠른 웨이퍼 이송을 허용한다. 기체 격리된 스테이션들을 포함하는 이러한 구조는 종래의 증착, 예컨대, 전구체 사이의 원치 않는 반응이 향상된 입자 생성을 야기할 수 있는 곳에 또한 적용될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 기판 상에 공정을 수행하기 위해 로드 록 챔버 (LLC) 및 반응기 챔버 (RC)와 조합된 중앙 웨이퍼 핸들링 챔버(WHC)인, 종래의 도구 형태의 예시를 나타내며, 이는 각각의 반응 챔버에서의 공정이 동일한 유형일 수 있다. 종래의 도구를 사용하여 다중 공정 증착 (예컨대 도 11에 도시된 공정)을 수행하면, 하나의 RC (또는 RC 단위)만이 한번에 사용되는 동안 다른 RC는 대기 상태에 있게 된다 (도 13 참조, 기판 상에 도 11에 나타난 바와 같은 3개의 상이한 공정을 반복하기 위한 도 12a 및 도 12b와 같은 종래의 도구를 사용하기 위한 공정 흐름을 나타냄).
(US 6469283 B1: 기판 지지체 내의 열 구배를 감소시키는 방법 및 장치)으로부터의 도 14는 또 다른 종래 도구 형태를 나타낸다. 이러한 형태에서, 다중 공정 스테이지는 다중 모듈 (PM) 내에 위치된다. 이러한 형태를 사용하는 상이한 스테이지 상에 상이한 공정이 동시에 수행되더라도, 이러한 구성은 PM에서 4개의 공정 스테이지를 가지지만 각각의 공정 영역은 사실상 분리되지 않는다. 따라서, 도 14의 형태는 특히 공정이 진공 하에 수행될 때, 기체 흐름 및 각 공정 공간 사이의 압력과 같은 공정 조건의 개입을 예방하지 못하는 것으로 생각된다. 이와 같이, 상기 종래의 도구 및 접근법은 상이한 조건에 의해 PM에 의해 잘 분리된 공정을 수행하도록 구성되지 않은 것으로 생각된다. 또한, 상이한 공정 기체가 공정 스테이지 아래에 배치된 통상적인 진공 배기 포트에서 만난다. 이러한 구조는 부산물 형성으로 인해 입자 문제 및 안전 문제를 잠재적으로 야기할 수 있는 상이한 공정에서 바람직하지 않은 기체 혼합물을 허용한다.
일부 실시예에서, 서로 기체 격리 상태인 복수의 스테이션이 위치하는 하나 이상의 공정 모듈(PM)을 포함하는 기판 처리 장비가 제공된다. 스테이션은 반응 공간을 포함할 수 있다. 기판 처리 장비는 적어도 2개의 기판 이송 시스템을 포함할 수 있으며, 하나는 로드 록 챔버(LLC)와 PM 사이의 기판 이동을 위한 것이고, 다른 하나는 PM 내의 공정 스테이지 사이의 기판 이동을 위한 것이다. PM 내의 공정 스테이지는, 공정을 위해 기체 격리되도록 스테이션을 구성하고 스테이션 사이의 이송을 위해 하나의 중간 공간에 기판을 배치하도록 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, PM 내의 기체 격리 상태 (예컨대, 사실상 분리된 RC)인 스테이션은 필요에 따라 공정 파라미터, 예컨대 기체, 압력, 온도, RF 및 다른 파라미터의 분리된 제어 능력을 갖는다. 일부 실시예에서, PM은 적어도 공정 단계 동안 스테이션 사이의 기체 격리를 위해 구성되며, 이는 스테이션간의 간섭을 효과적으로 방지하도록 작동한다 (및/또는 그 안에 복수의 동일한 기능의 스테이션을 갖는다). 선택적으로, PM은 필요에 따라 공정 조건 예컨대 기체, 온도, 압력, RF 및 다른 파라미터를 독립적으로 제어함으로써 서로 기체 격리 상태인 스테이션에서 (또는 동일한 기능을 갖는 복수의 스테이션에서) 적어도 2개의 상이한 공정을 동시에 수행할 수 있는 능력을 갖추고 있다.
실시예 1: 선택적인 W 증착
W 증착에 사용되는 전구체인 WF6 및 다이실란은 서로를 향해 반응성이 높다. SiO2의 존재 하에 기판의 노출된 Cu 또는 W 표면 상에 선택적인 증착을 위해, 다음의 공정이 사용된다. 기판 이송 시스템 예컨대 스파이더는 기판을 제1 스테이션에서 배치한다. 제1 스테이션은 문을 폐쇄함으로써 제2 스테이션으부터의 기체 격리를 포함하여 기체 격리된 상태로 배치된다. 이어서 WF6이 제1 스테이션에서 제공된다. 제1 스테이션에서 WF6의 증착에 적절한 제1 온도에서 기판이 WF6과 접촉된 후에, 제1 스테이션은 여전히 그 내부에 있는 기판으로 퍼징된다. 이어서 기판 이송 시스템은 기판을 제2 스테이션 내에 배치한다. 제2 스테이션은 문을 폐쇄함으로써 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태로 배치된다. 제2 스테이션에서 다이실란을 증착하기에 적절하고 제1 온도와 상이한 제2 온도에서 기판은 다이실란과 접촉되고, 이어서 제2 스테이션은 여전히 그 내부에 있는 기판으로 퍼징된다. 기판 이송 시스템은 이어서 기판을 제2 스테이션으로부터 제거한다. 기판은 제1 스테이션과 제2 스테이션 사이에서 반복적으로 교환된다. 선택적으로, 제1 및 제2 스테이션으로부터 기체 격리 상태인 제3 스테이션은 Cu (CMP 단계로 인한 Cu 상의 유기 층)로부터 부동태화 제거를 위해 제공된다. 기판 이송 시스템은 기판을 제3 스테이션 내에 배치하고, Cu로부터의 부동태화 제거가 수행된다. 부동태화는 아세트산과 같은 기상 제제의 사용 또는 플라즈마의 사용과 함께 전형적으로 250 C의 온도에서 제거된다. 이송 시스템은 이어서 기판을 제3 스테이션으로부터 제거한다. 선택적으로, 제1 및 제2 스테이션 및 제3 스테이션으로부터 기체 격리 상태인 제4 스테이션이 SiO2의 부동태화를 위해 제공된다. 이송 시스템은 W 증착에 대한 SiO2 표면 (Si-OH 부동태화)의 실릴화 화합물 제거 부동태화를 위해 기판을 제4 스테이션 내에 배치한 다음, 이어서 기판을 제4 스테이션으로부터 제거한다. Cu로부터의 열적 부동태화 제거는 120℃ 미만에서 수행되는 W 증착과 상이한 온도를 포함한다는 것을 유의한다.
실시예 2: HfO 2 상의 TiN 증착
트랜지스터 게이트 적용을 위한 HfO2 상의 TiCl4 및 NH3으로부터의 초박형 연속 TiN의 증착이 본원의 일부 구현예에 따라 상이한 온도로 유지되는 분리된 반응 챔버로부터 이익을 얻을 수 있는 것으로 생각된다. Hf-OH 또는 Hf-NH2 기의 임의의 직접적인 염소화를 피하기 위해, TiCl4는 제2 스테이션과 기체 격리 상태인 제1 스테이션에서 300℃ 미만의 온도에서 반응된다. NH3은 350℃ 초과이고 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태인 제2 스테이션 내에 도입되어 Cl의 효과적인 제거를 가능케 하고 NH4Cl의 형성을 방지한다.
실시예 3: AlN의 열적 ALD 증착
통상적으로, AlN의 열적 ALD는 TMA 및 NH3 기체를 사용하는 단일 웨이퍼 도구에서 약 375℃에서 수행된다. 이러한 증착 온도는 TMA (및 이와 같은 다른 금속유기 전구체)의 증착 온도보다 높고, 증착된 AlN 막에서 C 및 H의 상당한 양의 혼입을 야기할 수 있다. 그러나, 고온은 NH3의 작용을 수반하며, 반응의 제2 절반에서 필요하다. 이러한 반응의 제2 절반은 375℃에서 상대적으로 느리고 350℃보다 훨씬 낮은 모든 온도에서는 작동하지 않는다.
본원의 일부 실시예에 따르면, 기판은 제2 스테이션으로부터 기체 격리된 상태에서 제1 스테이션에 배치된다. TMA 펄스가 150℃ 내지 250℃의 온도에서 제공된다. 임의의 이론에 의해 제한되지 않고, 이러한 온도 범위는 TMA 전구체의 분해를 회피하는 것으로 생각된다. 제1 스테이션은 이어서 제1 스테이션에서 퍼징된다 (잔여 TMA 및/또는 부산물을 탈출시키기 위해). 제1 스테이션을 한정하는 이동식 장벽이 개방되고, 기판은 스파이더에 의해 제1 스테이션에서 제2 스테이션으로 이동된다. 내부에 기판을 갖는 제2 스테이션이 제2 스테이션을 한정하는 이동식 장벽에 의해 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태로 배치된다. 제2 스테이션에서, 기판은 400℃에서 NH3의 펄스로 접촉된다. 제2 스테이션은 이어서 내부의 기판으로 퍼징되어 임의의 잔여 NH3 및/또는 부산물을 제거한다. 이러한 사이클은 3 내지 4 nm의 AlN 막이 형성될 때까지 반복될 수 있다. 오염물질의 감소 (예컨대 C 및/또는 H의 감소)는 이와 같은 얇은 AlN 막의 에칭 속도를 향상시킬 수 있고, 따라서 필요한 전체 막 두께를 감소시킬 수 있고, 상대적으로 더 얇은 막에 대한 패터닝 적용을 위한 AlN의 사용 가능성을 확장시킬 수 있는 것이 추가로 고려된다.
실시예 4: 2-D 재료 증착
2-D 재료 예컨대 WS2 또는 MoS2가 유전체 표면 상의 초박 층으로서 증착된다. 상기 층은 표면을 완전히 덮는다. 증착은 유전체의 임의의 에칭을 피하기 위해 WF6 또는 MoF5를 제2 스테이션으로부터 기체 격리 상태인 제1 스테이션에서 저온에서 유전체의 표면과 반응시킴으로써 실현된다. 이어서 잔여 WF6 또는 MoF5를 제거하기 위해 기판이 퍼징되고, 제2 스테이션 내에 배치된다. H2S 처리는 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태이고 사실상 WF6 및 MoF5의 부재 하에, 보다 높은 온도에서 제2 스테이션 내의 기판 상에서 수행된다. 임의의 이론에 제한되지 않고, 스테이션에서 상이한 온도를 갖는 것은 또한 필요한 보다 높은 H2S 처리 온도에서 전구체를 분해하지 않고 Mo 및 W 베타-다이케토네이트의 사용을 가능케 하는 것으로 생각된다.
이러한 개시가 특정 실시예 및 실시예의 맥락에서 제공되었지만, 당업자는 본 개시가 특정하게 기술된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 실시예의 용도로 확장되고 이의 변형 및 균등물이 명백함을 이해할 것이다. 또한, 본 개시의 몇몇 다양한 실시예가 도시되고 상세하게 기술되었지만, 본 개시의 범위 내에 있는 다른 변형이 본 개시에 기초하여 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 또한, 실시예의 특정 특징 및 측면의 다양한 조합 및 하위 조합이 이루어질 수 있고 여전히 본 개시의 범위 이내에 있음이 고려된다. 개시된 실시예의 다양한 특징 및 측면은 본 개시의 실시예의 다양한 모드를 형성하기 위해 서로 조합될 수 있거나 대체될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시의 범위는 전술한 특정 실시예에 의해 제한되어서는 안된다.
본원에 제공된 표제는, 존재하는 경우, 단지 편의를 위한 것이며 본원에 개시된 장치 및 방법의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.

Claims (29)

  1. 박막 증착 방법으로, 상기 방법은
    (a) 제2 스테이션으로부터 기체 격리될 수 있는 제1 스테이션에 제1 기판을 배치하는 단계;
    (b) 제1 온도에서 제2 반응물이 사실상 없고 상기 제1 스테이션이 제2 스테이션과 기체 격리된 상태에 있는 동안 상기 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉시키고, 여기서 상기 제1 반응물과 접촉시키는 단계는 상기 제1 기판 상에 상기 제1 반응물 층을 형성하는, 단계;
    (c) 상기 제1 스테이션 내의 제1 기판을 상기 제1 반응물과 접촉시킨 후에, 상기 제1 기판을 제2 스테이션에 배치하는 단계;
    (d) 제2 온도에서 상기 제1 반응물이 사실상 없고 상기 제2 스테이션이 상기 제1 스테이션과 기체 격리된 상태에 있는 동안 상기 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉시키고, 여기서 상기 제2 반응물은 상기 제1 반응물과 상이하고, 상기 제1 기판 상의 상기 제1 반응물 층과 반응하는, 단계로서,
    여기서, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도와 상이한, 단계; 및
    목적하는 두께의 막이 상기 제1 기판 상에 증착될 때까지 (a) 내지 (d) 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 스테이션이 (d) 단계 동안 상기 제2 온도에서 유지되는 동안 상기 제1 스테이션은 상기 제1 온도에서 유지되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응물 외에 다른 반응물이 상기 제1 스테이션에 제공되지 않고, 여기서 상기 제2 반응물 외에 다른 반응물이 상기 제2 스테이션에 제공하지 않는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 스테이션의 각각의 표면은 상기 방법 전체에 걸쳐 상기 제2 반응물이 사실상 없고, 여기서 상기 제2 스테이션의 각각의 표면은 상기 방법 전체에 걸쳐 상기 제1 반응물이 사실상 없는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응물은 상기 제2 온도에서보다 상기 제1 온도에서 상기 제1 기판 상에 상기 제1 반응물 층을 보다 효율적으로 형성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응물과 접촉시키는 단계는 상기 제1 기판 상에 상기 제1 반응물의 하나의 단일층만을 형성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 스테이션 내의 제1 기판을 상기 제2 온도에서 제2 반응물과 접촉시키는 단계는 상기 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 상기 제2 반응물을 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 상기 제2 반응물을 도입하는 동안 상기 제1 스테이션은 상기 제1 온도에서 유지되고 상기 제2 스테이션은 상기 제2 온도에서 유지되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 온도로 가열된 샤워 헤드를 통해 상기 제2 반응물을 도입하는 동안 상기 제1 스테이션은 상기 제1 온도에서 유지되고 상기 제2 스테이션은 상기 제1 온도에서 유지되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 제1 기판보다 낮은 질량을 갖는 서셉터 상의 제2 스테이션 내에 배치되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 제1 기판이 그 위에 배치된 후에 상기 제2 온도로 가열 또는 냉각되는 서셉터 상의 제2 스테이션 내에 배치되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 고체 재료가 상기 제1 및 제2 스테이션 사이에 기체 격리를 제공하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응물은 상기 제2 반응물이 상기 제2 스테이션 내로 제공되는 것과 상이한 시간에 상기 제1 스테이션 내로 제공되는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반응물은 상기 제1 기판이 상기 제1 스테이션 내에 배치된 후에 상기 제1 스테이션 내에 제공되고,
    상기 제2 반응물은 상기 제1 기판이 상기 제2 스테이션 내에 배치된 후에 상기 제2 스테이션 내에 제공되는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 스파이더가 상기 제1 기판을 상기 제1 스테이션 내에 배치하고, 상기 제1 기판을 상기 제2 스테이션 내에 배치하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 스파이더가 상기 제1 기판을 각각의 스테이션 내에 배치한 후에, 상기 스파이더는 상기 스테이션으로부터 후퇴되어 상기 스파이더가 어떠한 반응물과도 접촉되지 않는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 증착은 선택적인 원자 층 증착(ALD)을 포함하고,
    여기서 상기 기판은 제1 표면 및 상기 제1 표면과 상이한 제2 표면을 포함하고,
    여기서 상기 제1 반응물은 상기 제2 표면에 비해 상기 제1 표면 상에 선택적으로 흡착되고,
    여기서 상기 제2 반응물은 상기 제2 표면과 반응하지 않고,
    여기서 상기 목적하는 두께의 막이 상기 제2 표면에 비해 상기 제1 표면 상에 선택적으로 증착되는, 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판이 상기 제1 스테이션 내에 존재하지 않는 동안 제2 기판을 상기 제1 스테이션 내에 배치하는 단계;
    상기 제1 온도에서 상기 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 상기 제1 스테이션 내의 제2 기판을 상기 제1 반응물과 접촉시키고, 여기서 상기 제1 반응물은 상기 제2 기판과 반응하여 상기 제1 반응물의 하나의 단일층만이 상기 제2 기판 상에 흡착되는 단계;
    상기 제1 스테이션 내의 제2 기판을 상기 제1 반응물과 접촉시킨 후, 및 상기 제2 스테이션 내의 제1 기판을 상기 제2 반응물과 접촉시킨 후에, 상기 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 상기 제2 기판을 제2 스테이션 내에 배치하는 단계 및 상기 제2 반응물이 사실상 없는 상태에서 상기 제1 기판을 상기 제1 스테이션에 배치하여, 상기 제1 기판과 제2 기판이 교환되는, 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 증착 반응기로,
    제1 기판을 포함하도록 구성된 제1 스테이션;
    상기 제1 기판을 포함하도록 구성된 제2 스테이션으로서,
    여기서 상기 제1 스테이션은 제1 온도에서 상기 제2 스테이션과 기체 격리 상태인 상기 제1 스테이션 내의 제1 기판을 제1 반응물과 접촉하도록 구성되어 상기 제1 반응물 층이 상기 제1 기판 상에 증착되고,
    여기서 상기 제2 스테이션은 제2 온도에서 상기 제1 반응물이 사실상 없는 상태에서 상기 제2 스테이션 내의 제1 기판을 제2 반응물과 접촉하도록 구성된, 상기 제2 스테이션;
    이송 시스템; 및
    제어기로서,
    상기 기판을 상기 이송 시스템을 통해 상기 제1 스테이션으로 이동시키고, 상기 제1 온도에서 상기 제1 기판이 상기 제1 반응물과 접촉되도록 상기 제1 스테이션을 지시하고, 상기 기판을 상기 이송 시스템을 통해 상기 제2 스테이션으로 이동시키고, 상기 제1 기판이 제2 온도에서 상기 제2 반응물과 접촉되도록 상기 제2 스테이션을 지시하는, 사이클을 제어하도록 세팅되고, 그리고
    목적하는 두께의 막이 상기 제2 표면이 아닌 상기 제1 표면 상에 선택적으로 형성될 때까지 상기 사이클을 반복하도록 추가 세팅된, 상기 제어기를 포함하고,
    여기서 상기 증착 반응기의 표면은 상기 제1 반응물 및 제2 반응물 중 하나 보다 많은 것과 사실상 접촉되지 않는, 증착 반응기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 증착 반응기는 상기 제2 스테이션을 상기 제2 온도에서 유지하는 동안 상기 제1 스테이션을 상기 제1 온도에서 유지하도록 구성된 증착 반응기.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2 스테이션은 가열된 샤워 헤드를 포함하고, 여기서 상기 증착 반응기는 상기 제2 반응물을 상기 가열된 샤워 헤드를 통해 상기 제2 온도에서 상기 제2 스테이션으로 전달하는 동안 상기 제1 스테이션을 상기 제1 온도에서 유지하도록 구성된 증착 반응기.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제2 스테이션을 상기 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태로 유지하는 적어도 하나의 고체 재료를 추가로 포함하는 증착 반응기.
  24. 제20항에 있어서, 상기 제2 스테이션을 상기 제1 스테이션으로부터 기체 격리된 상태로 유지하는 기체 베어링을 추가로 포함하는 증착 반응기.
  25. 제20항에 있어서, 상기 제1 스테이션 및 상기 제2 스테이션 외부의 중간 공간을 추가로 포함하고, 여기서 상기 이송 시스템은 상기 중간 공간을 통해 기판을 이동시키기 위한 이송 부재를 포함하고, 여기서 상기 중간 공간은 상기 이송 부재를 수용하도록 구성되고, 여기서 상기 이송 부재는 상기 기판을 상기 제1 스테이션에 배치한 후이지만 상기 기판을 상기 제2 위치에 배치하기 전에 상기 중간 공간으로 이동되도록 추가로 구성되는 증착 반응기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 이송 부재는 상기 제1 스테이션으로부터 상기 제1 기판을 제거하고 회전에 의해 상기 제1 기판을 상기 제2 스테이션 내에 배치하도록 구성된 회전 기판 홀더를 포함하는 증착 반응기.
  27. 제20항에 있어서, 상기 이송 부재가 스파이더를 포함하는 증착 반응기.
  28. 제20항에 있어서, 각각의 스테이션은 상기 기판을 상기 스테이션에서 상기 중간 공간으로 그리고 상기 중간 공간에서 상기 스테이션으로 이동시키도록 구성된 이동식 스테이지를 포함하도록 구성되고,
    여기서 각각의 이동식 스테이지는 상기 기판을 오직 하나의 스테이션으로 그리고 오직 하나의 스테이션으로부터 이동시키도록 구성되고,
    여기서 상기 이송 부재는 기판을 상기 이동식 스테이지 상에 배치하고 기판을 상기 스테이션 자체가 아닌 상기 중간 공간 내의 상기 이동식 스테이지로부터 제거하도록 구성된 증착 반응기.
  29. 제20항에 있어서, 상기 제1 스테이션 및 상기 제2 스테이션의 적어도 일부분을 한정하는 복수의 이동식 물리적 장벽을 추가로 포함하고,
    여기서 상기 물리적 장벽은 스테이션 내의 기판을 중간 공간에 노출시키도록 이동될 수 있고,
    여기서 상기 이송 시스템은 상기 물리적 장벽이 상기 기판을 노출시키도록 이동된 후에 상기 기판을 이동시키도록 구성된 스파이더를 포함하는 증착 반응기.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9797042B2 (en) 2014-05-15 2017-10-24 Lam Research Corporation Single ALD cycle thickness control in multi-station substrate deposition systems
US10431451B2 (en) 2014-08-22 2019-10-01 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for increasing reactor processing batch size
US11421321B2 (en) 2015-07-28 2022-08-23 Asm Ip Holding B.V. Apparatuses for thin film deposition
US20170314129A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Lam Research Corporation Variable cycle and time rf activation method for film thickness matching in a multi-station deposition system
US10347547B2 (en) * 2016-08-09 2019-07-09 Lam Research Corporation Suppressing interfacial reactions by varying the wafer temperature throughout deposition
US10128116B2 (en) 2016-10-17 2018-11-13 Lam Research Corporation Integrated direct dielectric and metal deposition
US10176984B2 (en) 2017-02-14 2019-01-08 Lam Research Corporation Selective deposition of silicon oxide
US10242866B2 (en) 2017-03-08 2019-03-26 Lam Research Corporation Selective deposition of silicon nitride on silicon oxide using catalytic control
US10043656B1 (en) 2017-03-10 2018-08-07 Lam Research Corporation Selective growth of silicon oxide or silicon nitride on silicon surfaces in the presence of silicon oxide
US9911595B1 (en) 2017-03-17 2018-03-06 Lam Research Corporation Selective growth of silicon nitride
US10559461B2 (en) 2017-04-19 2020-02-11 Lam Research Corporation Selective deposition with atomic layer etch reset
WO2018218078A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Applied Materials, Inc. Selective deposition of metal silicides
US10519544B2 (en) 2017-08-24 2019-12-31 United Technologies Corporation Method for enabling optimized material deposition
US10697059B2 (en) 2017-09-15 2020-06-30 Lam Research Corporation Thickness compensation by modulation of number of deposition cycles as a function of chamber accumulation for wafer to wafer film thickness matching
TW202425214A (zh) 2017-10-27 2024-06-16 美商應用材料股份有限公司 具有空間分離的單個晶圓處理環境
KR102706039B1 (ko) * 2017-10-31 2024-09-11 램 리써치 코포레이션 반응기 프로세싱 배치 (batch) 사이즈를 증가시키기 위한 방법들 및 장치들
US10586734B2 (en) * 2017-11-20 2020-03-10 Tokyo Electron Limited Method of selective film deposition for forming fully self-aligned vias
US10460930B2 (en) 2017-11-22 2019-10-29 Lam Research Corporation Selective growth of SiO2 on dielectric surfaces in the presence of copper
KR20200118504A (ko) 2018-03-02 2020-10-15 램 리써치 코포레이션 가수분해를 사용한 선택적인 증착
KR102554014B1 (ko) * 2018-06-15 2023-07-11 삼성전자주식회사 저온 식각 방법 및 플라즈마 식각 장치
JP7014055B2 (ja) 2018-06-15 2022-02-01 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置、真空処理システム、及び真空処理方法
US20200283896A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-10 Applied Materials, Inc. Methods for low temperature silicide formation
KR20210063493A (ko) * 2019-11-21 2021-06-02 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조방법 및 반도체 장치의 제조 설비
TW202147503A (zh) 2020-05-12 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 半導體處理系統
KR20230028761A (ko) * 2020-06-17 2023-03-02 에바텍 아크티엔게젤샤프트 진공 처리 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020100418A1 (en) * 2000-05-12 2002-08-01 Gurtej Sandhu Versatile atomic layer deposition apparatus
US20040149211A1 (en) * 2002-07-18 2004-08-05 Jae-Young Ahn Systems including heated shower heads for thin film deposition and related methods
KR20090034723A (ko) * 2007-10-04 2009-04-08 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 기판 이송 로봇용 위치 센서 시스템

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100267617B1 (ko) * 1993-04-23 2000-10-16 히가시 데쓰로 진공처리장치 및 진공처리방법
US5705044A (en) * 1995-08-07 1998-01-06 Akashic Memories Corporation Modular sputtering machine having batch processing and serial thin film sputtering
US6086680A (en) * 1995-08-22 2000-07-11 Asm America, Inc. Low-mass susceptor
US6143082A (en) * 1998-10-08 2000-11-07 Novellus Systems, Inc. Isolation of incompatible processes in a multi-station processing chamber
US6231716B1 (en) * 1998-11-09 2001-05-15 Applied Materials, Inc. Processing chamber with rapid wafer exchange
WO2002070142A1 (en) * 2000-12-06 2002-09-12 Angstron Systems, Inc. Method and apparatus for improved temperature control in atomic layer deposition
US6902620B1 (en) * 2001-12-19 2005-06-07 Novellus Systems, Inc. Atomic layer deposition systems and methods
US7735451B2 (en) * 2002-11-15 2010-06-15 Ebara Corporation Substrate processing method and apparatus
JP4879509B2 (ja) * 2004-05-21 2012-02-22 株式会社アルバック 真空成膜装置
CN100362620C (zh) * 2005-08-11 2008-01-16 中微半导体设备(上海)有限公司 半导体工艺件装卸装置及其装载和卸载方法
JP5045000B2 (ja) * 2006-06-20 2012-10-10 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、ガス供給装置、成膜方法及び記憶媒体
KR20080027009A (ko) * 2006-09-22 2008-03-26 에이에스엠지니텍코리아 주식회사 원자층 증착 장치 및 그를 이용한 다층막 증착 방법
US8043432B2 (en) * 2007-02-12 2011-10-25 Tokyo Electron Limited Atomic layer deposition systems and methods
US20080241387A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Asm International N.V. Atomic layer deposition reactor
JP6024372B2 (ja) * 2012-10-12 2016-11-16 Tdk株式会社 基板処理装置および基板処理チャンバモジュール
US9914995B2 (en) * 2014-11-21 2018-03-13 Applied Materials, Inc. Alcohol assisted ALD film deposition

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020100418A1 (en) * 2000-05-12 2002-08-01 Gurtej Sandhu Versatile atomic layer deposition apparatus
US20040149211A1 (en) * 2002-07-18 2004-08-05 Jae-Young Ahn Systems including heated shower heads for thin film deposition and related methods
KR20090034723A (ko) * 2007-10-04 2009-04-08 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 기판 이송 로봇용 위치 센서 시스템

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Publication number Publication date
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US20170029948A1 (en) 2017-02-02
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