KR20190090032A - 반도체 프로세싱을 위해 원뿔형 웨이퍼 센터링 및 홀딩 디바이스 - Google Patents

반도체 프로세싱을 위해 원뿔형 웨이퍼 센터링 및 홀딩 디바이스 Download PDF

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Abstract

반도체 시스템이 챔버, 챔버 내에 배치된 페데스탈, 및 페데스탈을 둘러싸는 포커스 링을 포함한다. 페데스탈은 기판, 예를 들어, 웨이퍼의 중앙 영역을 지지하기 위한 중심 영역을 갖는다. 포커스 링은 페데스탈의 중심 영역을 둘러싸도록 구성된다. 포커스 링은 포커스 링의 내측 부분과 포커스 링의 외측 부분 사이에서 연장하는 환형 지지 영역을 갖는다. 수평 라인에 상대적인 각도로 배치되는, 환형 지지 영역은 페데스탈의 중심 영역 및 포커스 링의 환형 지지 영역 위에 존재한다면 기판에 대해 나이프-에지 콘택트를 제공한다. 기판의 에지와 포커스 링의 환형 지지 영역 사이의 나이프-에지 콘택트는 기판 배면에 대한 화학적 액세스를 디스에이블하여 (disable), 원치 않는 배면 증착을 감소시킨다.

Description

반도체 프로세싱을 위해 원뿔형 웨이퍼 센터링 및 홀딩 디바이스
ALD (atomic layer deposition) 에서, 막이 연속적인 도징 (dosing) 단계 및 액티베이션 (activation) 단계에 의해 층단위로 (layer by layer) 증착된다. ALD는 고 종횡비 구조체들 상에 컨포멀한 (conformal) 막들을 생성하도록 사용된다. ALD의 단점들 중 하나는 막이 웨이퍼 배면에 액세스하는 임의의 갭을 통해 증착될 수 있기 때문에 웨이퍼의 배면 상의 막 증착을 방지하기 어렵다는 것이다. 배면 증착은 다수의 이유들로 바람직하지 않고, 그 중 하나는 웨이퍼의 배면 상의 과도한 막은 예를 들어, 웨이퍼 이송 동안 플레이킹 (flaking) 에 민감하다는 것이다. 웨이퍼의 배면으로부터 플레이크들이 웨이퍼 (동일한 웨이퍼 또는 상이한 웨이퍼) 와 콘택트하게 되면, 웨이퍼는 오염되고 결함들이 발생할 수 있다.
CCP (capacitive coupled plasma) 챔버들에서, 페데스탈과 웨이퍼 사이에서 작은 갭이 목표된다. 이 갭은 페데스탈 표면들의 변동들에 의해 유발된 임피던스 변동들을 마이크로 스케일로 본질적으로 제압하기 (drown out) 충분한 임피던스를 웨이퍼와 페데스탈 사이에 유도한다. 페데스탈과 웨이퍼 사이에 작은 갭을 생성하기 위해, MCA (minimum contact area) 피처들이 편평한 웨이퍼 평면을 보장하는 지지부들을 갖는 평탄한 (level) 가상 오프셋 위치를 생성하도록 사용된다. 주지된 바와 같이, 페데스탈과 웨이퍼 사이의 갭은 웨이퍼의 배면에 대한 액세스를 제공하여, 웨이퍼의 배면 상의 막 증착을 용이하게 한다.
종래의 ALD 시스템 및 PECVD (plasma-enhance chemical vapor deposition) 시스템에서 사용된 페데스탈들은 통상적으로 높이가 조정가능한 복수의 MCA 피처들을 포함한다. 현재 페데스탈 설계 가이드라인들은 MCA 피처들에 의해 생성된 지지 평면이 페데스탈에 평행한 웨이퍼를 홀딩한다는 것을 보장하기 충분한 MCA 피처들의 사용을 명시한다. 실제로, 설계는 사용된 다수의 MCA 피처들이 웨이퍼 편향 (deflection) 또는 처짐 (sag) 을 허용한다면 부적절하다고 간주된다. 따라서, 일부 페데스탈 설계들에서, 30 보다 많은 MCA 피처들이 웨이퍼를 지지하도록 사용된다.
이러한 맥락에서 실시예들이 발생한다.
일 실시예에서, 반도체 시스템이 챔버, 챔버 내에 배치된 페데스탈, 및 페데스탈을 둘러싸는 포커스 링을 포함한다. 페데스탈은 기판, 예를 들어, 웨이퍼의 중앙 영역을 지지하기 위한 중심 영역을 갖는다. 포커스 링은 페데스탈의 중심 영역을 둘러싸도록 구성된다. 포커스 링은 포커스 링의 내측 부분과 포커스 링의 외측 부분 사이에서 연장하는 환형 지지 영역을 갖는다. 수평 라인에 상대적인 각도로 배치되는, 환형 지지 영역은 페데스탈의 중심 영역 및 포커스 링의 환형 지지 영역 위에 존재한다면 기판에 대해 나이프-에지 콘택트를 제공한다.
일 예에서, 포커스 링의 환형 지지 영역은 1 ° 내지 25 °의 범위 내의 각도로 배치된다. 다른 예에서, 포커스 링의 환형 지지 영역은 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치된다. 또 다른 예에서, 포커스 링의 환형 지지 영역은 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치된다.
일 예에서, 환형 지지 영역은 1 내지 32 Ra 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다. 또 다른 예에서, 환형 지지 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다.
일 예에서, 포커스 링은 금속 재료, 유전체 재료, 또는 코팅된 재료를 포함한다. 일 예에서, 포커스 링은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸을 포함한다. 일 예에서, 포커스 링은 알루미나 (Al2O3) 또는 이트리아 (Y2O3) 를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 반도체 시스템이 챔버 및 챔버 내에 배치된 포켓 페데스탈을 포함한다. 포켓 페데스탈은 중심 영역, 환형 포커스 영역, 및 환형 경사 영역을 갖는다. 포켓 페데스탈의 중심 영역은 기판의 중앙 영역을 지지한다. 환형 포커스 영역은 포켓 페데스탈의 중심 영역을 둘러싼다. 환형 경사 영역은 중심 영역으로부터 환형 포커스 영역으로 연장하고, 중심 영역 및 환형 경사 영역 위에 존재할 때 기판에 대한 나이프-에지 콘택트를 제공하는 환형 지지부를 규정한다.
일 예에서, 환형 경사 영역은 원뿔형 구성을 갖는다. 일 예에서, 포켓 페데스탈의 환형 경사 영역은 1 ° 내지 25 °의 범위 내의 각도로 배치된다. 또 다른 예에서, 포켓 페데스탈의 환형 경사 영역은 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치된다. 또 다른 예에서, 포켓 페데스탈의 환형 경사 영역은 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치된다.
일 예에서, 환형 경사 영역은 1 내지 32 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다. 또 다른 예에서, 환형 경사 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 반도체 시스템이 챔버, 챔버 내에 배치된 페데스탈, 및 페데스탈을 둘러싸는 포커스 링을 포함한다. 페데스탈은 기판, 예를 들어, 웨이퍼의 중앙 영역을 지지하는 중심 영역, 및 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함한다. 주변 영역은 중심 영역으로부터 스텝다운된다 (step down). 포커스 링은 페데스탈의 중심 영역을 둘러싸도록 구성된다. 페데스탈의 주변 영역 위에 배치되는 포커스 링은 포커스 링의 내측 부분과 포커스 링의 외측 부분 사이에서 연장하는 환형 지지 영역을 갖는다. 수평 라인에 상대적인 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치되는 환형 지지 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다. 환형 지지 영역은 페데스탈의 중심 영역 및 포커스 링의 환형 지지 영역 위에 존재할 때 기판에 대해 나이프-에지 콘택트를 제공한다.
일 예에서, 존재한다면, 포커스 링의 환형 지지 영역과 기판 사이의 나이프-에지 콘택트는 배면 증착을 감소시키기 충분한 각도로 웨이퍼의 배면에 대한 가스성 화학적 액세스를 봉쇄한다 (seal off).
일 예에서, 포커스 링의 환형 지지 지지 영역은 수평 라인에 상대적인 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치된다. 일 예에서, 포커스 링은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미나 (Al2O3), 및 이트리아 (Y2O3) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다.
본 명세서의 본 개시들의 다른 양태들 및 장점들은 예로서 본 개시들의 원리들을 예시하는 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술로부터 자명할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른, 웨이퍼를 프로세싱하도록 사용되는 기판 프로세싱 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 4 개의 프로세싱 스테이션들이 제공되는 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 평면도를 예시한다.
도 3은 인바운드 로드록 및 아웃바운드 로드록을 갖는 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 캐리어 포커스 링 및 페데스탈의 확대된, 단면도를 예시하는 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 포커스 링 및 페데스탈의 확대된, 단면도를 예시하는 개략도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른, 내장된 (integral) 포커스 링을 포함하는 모놀리식 (monolithic) 포켓 페데스탈의 간략화된 단면도이다.
도 6b는 일 실시예에 따른, 정지된 (stationary) 포커스 링이 상부에 배치된 포켓 페데스탈의 간략화된 단면도이다.
도 6c는 일 실시예에 따른, 내장된 포커스 링을 포함하는 모놀리식 포켓 페데스탈의 간략화된 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 웨이퍼 에지와 포커스 링의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 웨이퍼 에지와 포켓 페데스탈의 환형 경사 영역의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 에지와 페데스탈의 환형 경사 영역의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 수직 확장 부분을 포함하는 포커스 링의 간략화된 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 프로세싱 시스템을 제어하는 제어 모듈을 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하도록 진술된다. 그러나, 이들 구체적인 상세들 중 일부가 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 프로세스 동작들 및 구현예 상세들은 이미 공지되었다면, 상세히 기술되지 않았다.
도 1은 웨이퍼 (101) 를 프로세싱하기 위해 사용되는, 기판 프로세싱 시스템 (100) 을 예시한다. 시스템은 하부 챔버 바디 (102b) 및 상부 챔버 바디 (102a) 을 갖는 챔버 (102) 를 포함한다. 중심 컬럼 (119) 이 일 실시예에서 전력 공급된 (powered) 전극인, 페데스탈 (140) 을 지지하도록 구성된다. 페데스탈 (140) 은 중심 컬럼 (119) 을 포함하는 페데스탈 어셈블리 및 기판 지지 표면을 포함하는 페데스탈 바디에 의해 규정된다. 페데스탈 (140) 은 매칭 네트워크 (106) 를 통해 전력 공급부 (104) 에 전기적으로 커플링된다. 전력 공급부는 제어 모듈 (110), 예를 들어, 제어기에 의해 제어된다. 제어 모듈 (110) 은 프로세스 입력 및 제어부 (108) 를 실행함으로써 기판 프로세싱 시스템 (100) 을 동작시키도록 구성된다. 프로세스 입력 및 제어부 (108) 는 ALD 방법들 또는 PECVD 방법들을 통해 웨이퍼 (101) 위에 막들을 증착하거나 형성하기 위한 것과 같은 프로세스 레시피들, 예컨대 전력 레벨들, 타이밍 파라미터들, 프로세스 가스들, 웨이퍼 (101) 의 기계적 운동, 등을 포함할 수도 있다.
중심 컬럼은 또한 리프트 핀 제어부 (122) 에 의해 제어되는 리프트 핀들 (120) 을 포함하는 것으로 도시된다. 리프트 핀들 (120) 은 엔드-이펙터로 하여금 웨이퍼를 픽킹하고 (pick) 엔드-이펙터에 의해 배치된 후, 웨이퍼 (101) 를 하강시키게 하는 페데스탈 (140) 로부터 웨이퍼 (101) 를 상승시키도록 사용된다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 프로세스 가스 (114), 예를 들어, 설비로부터 가스 화학물질 공급부들에 연결되는 가스 공급 매니폴드 (112) 를 더 포함한다. 수행될 프로세싱에 따라, 제어 모듈 (110) 은 가스 공급 매니폴드 (112) 를 통해 프로세스 가스 (114) 의 전달을 제어한다. 이어서 선택된 가스들은 샤워헤드 (150) 내로 흐르고 샤워헤드 (150) 와 페데스탈 (140) 위에 받쳐지는 웨이퍼 (101) 사이에 규정된 공간의 볼륨 내에 분산된다.
또한, 가스들은 미리 혼합되거나 (premix) 미리 혼합되지 않을 수도 있다. 적절한 밸브들 및 질량 유량 (mass flow) 제어 매커니즘들이 프로세스의 증착 및 플라즈마 처리 페이즈들 동안 올바른 가스들이 전달되는 것을 보장하기 위해 채용될 수도 있다. 프로세스 가스들은 유출구를 통해 챔버를 나간다. 진공 펌프 (예를 들어, 1 또는 2 단계 기계적 드라이 펌프 및/또는 터보분자 펌프) 가 프로세스 가스들을 인출하고 쓰로틀 밸브 또는 펜둘럼 밸브와 같은, 폐루프 제어된 플로우 제한 디바이스에 의해 반응기 내에서 적합하게 저 압력을 유지한다.
페데스탈 (140) 의 외측 영역을 둘러싸는 캐리어 포커스 링 (200) 이 또한 도시된다. 캐리어 포커스 링 (200) 은 페데스탈 (140) 의 중심에서 웨이퍼 지지 영역으로부터 스텝 다운된 부분 (step down) 인 링 지지 영역 위에 놓이도록 구성된다. 캐리어 포커스 링 (200) 은 디스크 구조체의 외측 에지 측, 예를 들어, 외측 반경, 및 디스크 구조체의 웨이퍼 에지 측, 예를 들어, 웨이퍼 (101) 가 놓이는 곳에 가장 가까운 내측 반경을 포함한다. 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 은, 1) 가변 온도 웨이퍼 센터링 (centering) 을 인에이블하도록, 그리고 2) 웨이퍼 배면으로의 화학적 액세스를 봉쇄하여 웨이퍼 배면 증착을 감소시키도록, 웨이퍼 에지 콘택트를 허용하고 웨이퍼 슬라이딩 램프로서 기능하는, 원뿔형 나이프-에지를 제공하도록 경사진다. 캐리어 포커스 링 (또는 포커스 링 또는 포켓 페데스탈) 의 상부 표면의 구조 및 기능성에 관한 부가적인 상세들은 도 4 내지 도 10을 참조하여 이하에 기술된다. 캐리어 포커스 링 (200) 은 웨이퍼 (101) 와 함께 리프팅되고 예를 들어, 멀티-스테이션 시스템에서, 또 다른 스테이션으로 로테이팅할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 캐리어 포커스 링 (200) 은 스파이더 포크들 (226) 을 통해 웨이퍼 (101) 를 리프팅하기 위해 사용되지 않는다. 이들 실시예들에서, 웨이퍼들 (101) 은 캐리어 포커스 링 (200) 을 이동시키지 않고 엔드 이펙터들 (미도시) 을 사용하여 리프팅된다.
도 2는 4 개의 프로세싱 스테이션들이 제공되는, 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 평면도를 예시한다. 이 평면도는 (예를 들어, 상단 챔버 바디 (102a) 가 예시를 위해 제거된) 하부 챔버 바디 (102b) 의 평면도이고, 4 개의 스테이션들이 스파이더 포크들 (226) 에 의해 액세스된다. 스파이터 포크 또는 포크들 각각은 제 1 암 및 제 2 암을 포함하고, 암 각각은 페데스탈 (140) 의 측면 각각의 일부를 둘러싸도록 포지셔닝된다. 이 도면에서, 스파이더 포크들 (226) 은 캐리어 포커스 링 (200) 아래에 있는 것들을 시사하기 위해 (convey) 대시-선으로 도시된다. 스파이더 포크들 (226) 은 캐리어 포커스 링들 (200) (즉, 캐리어 포커스 링들 (200) 의 하부 표면으로부터) 을 스테이션들로부터 동시에 상승 및 리프팅하도록 구성되는 로테이션가능 스핀들 (220) 에 커플링되고, 이어서 다른 플라즈마 프로세싱, 처리 및/또는 막 증착이 각각의 웨이퍼들 (101) 상에서 발생할 수 있도록 다음 위치에서 (캐리어 링들 중 적어도 하나는 웨이퍼 (101) 를 지지함) 캐리어 포커스 링들 (200) 을 하강시키기 전에 하나 이상의 스테이션들을 로테이팅하도록 구성된다.
도 3은 인바운드 로드록 (302) 및 아웃바운드 로드록 (304) 을 갖는 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (300) 의 실시예의 개략도를 도시한다. 대기압에서 로봇 (306) 이 대기 포트 (310) 를 통해 인바운드 로드록 (302) 내로 포드 (pod) (308) 를 통해 로딩된 카세트로부터 기판들을 이동시키도록 구성된다. 인바운드 로드록 (302) 은 대기 포트 (310) 가 폐쇄될 때, 인바운드 로드록 (302) 이 펌핑다운될 수도 있도록 진공 소스 (미도시) 에 커플링된다. 인바운드 로드록 (302) 은 또한 프로세싱 챔버 (102b) 와 인터페이싱된 챔버 이송 포트 (316) 를 포함한다. 따라서, 챔버 이송 포트 (316) 가 개방될 때, 또 다른 로봇 (미도시) 이 프로세싱을 위해 인바운드 로드록 (302) 으로부터 제 1 프로세스 스테이션의 페데스탈 (140) (도 2 참조) 로 기판을 이동시킬 수도 있다.
도시된 프로세싱 챔버 (102b) 는 도 3에 도시된 실시예에서 1 내지 4로 번호가 붙여진 4 개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (102b) 는 기판들이 진공 브레이크 (vacuum break) 및/또는 공기 노출을 경험하지 않고 프로세스 스테이션들 사이에서 캐리어 포커스 링 (200) 을 사용하여 이송될 수도 있도록 저압 분위기를 유지하도록 구성될 수도 있다. 도 3에 도시된 프로세스 스테이션 각각은 프로세스 스테이션 기판 홀더 (스테이션 1에 대해 318로 도시됨) 및 프로세스 가스 전달 라인 유입구들을 포함한다.
일부 실시예들에서, "링이 없는 (ring-less)" 기판 이송이 또한 채용될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 캐리어 포커스 링은 일 스테이션 상에 고정된 채로 남는다. 기판은, 핀들을 사용하여 기판을 페데스탈로부터 리프팅하고, 웨이퍼 아래에 패들 (paddle) 을 삽입하고, 그리고 이어서 핀들 상으로 기판을 하강시켜 패들과 기판이 직접 콘택트한다는 것을 보장함으로써 이동된다. 이 때, 기판은 패들을 사용하여 또 다른 스테이션으로 인덱싱된다. 일단 기판이 새로운 스테이션에 있으면, 기판은 핀들을 사용하여 패들로부터 리프팅되고, 패들은 로테이팅하거나 이동되고, 핀들은 기판의 페데스탈에 대한 직접 콘택트를 보장하도록 하강된다. 이제, 기판 프로세싱이 인덱싱된 (즉, 이동된) 기판에 대한 새로운 스테이션에서 진행할 수 있다. 시스템이 복수의 스테이션들을 가질 때, 기판들 (즉, 스테이션들에 존재하는 기판들) 각각은 링이 없는 기판 이송들과 유사한 방식으로 함께, 예를 들어, 동시에 이송될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 캐리어 포커스 링 (200) 및 페데스탈 (140) 의 확대된, 단면도를 예시하는 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 캐리어 포커스 링 (200) 은 페데스탈 (140) 의 중앙 부분의 웨이퍼 지지 영역 (140a) 을 둘러싼다. 캐리어 포커스 링 (200) 은 웨이퍼 지지 영역 (140a) 으로부터 스텝 다운되는 링 지지 영역 (140b) 위에 놓인다. 스파이더 포크 (226) 는 스파이더 포크가 상기 기술된 방식으로 캐리어 포커스 링을 리프팅하고 로테이팅할 수 있도록 캐리어 포커스 링 (200) 아래에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스파이더 포크 (226) 는 링 지지 영역 (140b) 으로부터 스텝다운에 의해 규정된 공간 S에서 캐리어 포커스 링 (200) 아래에 자리 잡는다 (situate). 웨이퍼 (101) 는 웨이퍼의 배면과 콘택트하는 MCA (minimum contact area) 지지부들 (224), 및 웨이퍼의 에지와 콘택트하는 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 에 의해 페데스탈 (140) 위에 지지된다. 2 개의 MCA 지지부들 (224) 이 도 4의 예에서 가시적이지만; 당업자는 웨이퍼 (101) 에 대한 지지를 제공하도록 사용된 MCA 지지부들의 수는 예를 들어, 웨이퍼의 사이즈, 프로세싱 온도, 등에 따라 가변할 것이라는 것을 인식할 것이다. 예로서, MCA 지지부들의 수는 3 내지 30의 범위일 수 있다. 통상적으로 사파이어로 이루어진, MCA 지지부들 (224) 은 통상적으로 1 내지 10 mils (1 mil = 0.001 inch) 의 범위 내인 거리만큼 페데스탈 (140) 의 웨이퍼 지지 영역의 표면 위에 웨이퍼 (101) 를 지지한다.
페데스탈 (140) 및 캐리어 포커스 링 (200) 은 다양한 적합한 재료들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 페데스탈 및 캐리어 포커스 링은 금속 (예를 들어, 알루미늄 (Al), 스테인리스 스틸, 등), 유전체 (예를 들어, 알루미나 (Al2O3), 이트리아 (Y2O3), 등), 또는 코팅된 재료 (예를 들어, 이트리아 또는 알루미나로 코팅된 알루미늄) 로 이루어질 수 있다. 웨이퍼 (101) 는 적합한 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘 (Si) 으로 이루어진다. 반도체 증착 프로세스들은 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 상에 증착될 막의 타입 및 막을 증착하기 위해 사용된 화학물질에 따라 광범위한 온도들의 범위들에 걸쳐 수행될 수 있다. 예를 들어, 옥사이드를 증착하기 위한 증착 온도는 약 100 ℃ 미만, 그리고, 일부 실시예들에서, 약 50 ℃ 미만일 수도 있다. 나이트라이드 또는 카바이드를 증착하기 위한 증착 온도는 통상적으로 약 400 ℃ 미만이지만, 일부 실시예들에서, 400 ℃ 초과일 수 있다. 따라서, 일반적으로 말하면, 증착 온도는 20 ℃ 내지 700 ℃의 범위 내일 수도 있다. 일 실시예에서, 증착 온도는 100 ℃ 내지 550 ℃의 범위 내이다. 또 다른 실시예에서, 증착 온도는 300 ℃ 내지 450 ℃의 범위 내, 예를 들어, 약 400 ℃이다. 본 명세서에서 온도에 관하여 사용될 때, 용어 "약"은 ± 10 ℃를 의미한다. 따라서, 예로서, "약 400 ℃"의 온도는 390 ℃ 내지 410 ℃의 온도를 나타낸다.
수송 및 프로세싱 동안, 웨이퍼 (101) 가 예를 들어, 캐리어 포커스 링 (200) 상에 슬라이딩함으로써 이동하는 것은 바람직하지 않다. 이를 염두에 두고, 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 의 표면 거칠기는 상부 표면에 의해 제공된 운동 마찰이 하향 중력을 상당히 오프셋하도록 선택되어야 한다. 또한, 상부 표면 (200a) 의 거칠기 도 (degree) 는 (웨이퍼 배면 상의 증착을 제한하기 위해) 웨이퍼의 배면으로의 가스성 화학적 액세스를 효과적으로 제한하도록 웨이퍼 (101) 의 에지에 제공된 콘택트 시일을 허용할 뿐만 아니라, 웨이퍼에 의해 콘택트될 때 입자들의 생성을 방지해야 한다. 전술한 인자들의 실행가능한 균형을 획득하기 위해, 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 은 상대적으로 평활 (smooth) 해야 한다. 일부 실시예들에서, 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 은 1 내지 32 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는다. 일 실시예에서, 캐리어 포커스 링의 상부 표면은 2 내지 15 Ra의 범위 내, 예를 들어, 4 Ra의 표면 거칠기를 갖는다.
도 5는 일 실시예에 따른, 포커스 링 및 페데스탈의 확대된, 단면도를 예시하는 개략도이다. 도 5에 도시된 배열은 페데스탈 (140-1) 이 도 4에 도시된 스파이더 포크 (226) 를 수용하도록 구성되지 않았다는 것을 제외하고, 도 4에 도시된 바와 동일하다. 이와 같이, 포커스 링 (200-1) 은 웨이퍼 (101) 를 이송하도록 사용되지 않지만, 캐리어 포커스 링 (200) (도 4) 은 웨이퍼를 이송하도록 사용된다. 이러한 이유로, 포커스 링 (200-1) 은 "포커스 링"으로 지칭되고, 캐리어 포커스 링 (200) 은 "캐리어 포커스 링"으로 지칭된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 포커스 링 (200-1) 은 페데스탈 (140-1) 의 중앙 부분의 웨이퍼 지지 영역 (140a-1) 을 둘러싼다. 포커스 링 (200-1) 은 웨이퍼 지지 영역 (140a-1) 으로부터 스텝다운인 링 지지 영역 (140b-1) 위에 놓인다. 포커스 링 (200-1) 의 상부 표면 (200a-1) 은 도 4에 도시된 캐리어 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 과 동일한 구성을 갖는다.
도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 내부에 원뿔형 구성이 웨이퍼를 센터링하고 홀딩하도록 구현될 수 있는 디바이스들의 다른 예들을 예시한다. 도 6a는 내장된 포커스 링을 포함하는 모놀리식 포켓 페데스탈의 간략화된 단면도이다. 도 6a에 도시된 바와 같은, 모놀리식 포켓 페데스탈 (140-2) 은 상부 표면 (140x-2), 환형 표면 (140y-2), 및 웨이퍼 지지 표면 (140z-2) 을 갖는다. 상부 표면 (140x-2) 은 환형 표면 (140y-2) 을 둘러싸고 포켓 페데스탈 (140-2) 의 환형 포커스 영역의 경계를 규정하는 편평한 표면이다. 환형 표면 (140y-2) 은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 를 수용하기 위한 원뿔형 나이프-에지 형태 인자를 제공하도록 경사진다. 웨이퍼 지지 표면 (140z-2) 은 웨이퍼 지지 표면 위에 웨이퍼 (101) 를 지지하기 위한 다수의 MCA 지지부들 (224) 을 구비한다. 상기 논의된 바와 같이, MCA 지지부들 (224) 의 수는 3 내지 30의 범위일 수 있다.
도 6a에 도시된 구성에서, 모놀리식 포켓 페데스탈 (140-2) 은 포커스 링으로 기능한다. 이 구성에서, 환형 경사 표면 (140y-2) 및 포켓 페데스탈 (140-2) 의 외측 부분은 포켓 페데스탈과 일체로 형성된다. 대안적으로, 도 6b를 참조하여 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 별도의 포커스 링이 포켓 페데스탈에 부착될 수 있다.
도 6b는 포켓 페데스탈과 동시에 (in tandem with) 사용되는 정지된 포커스 링을 포함하는 모놀리식 포켓 페데스탈의 간략화된 단면도이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 포커스 링 (200-2) 은 포켓 페데스탈 (140-3) 의 웨이퍼 지지 영역 (140a-3) 을 둘러싼다. 일 예에서, 포커스 링 (200-2) 은 웨이퍼 지지 영역 (140a-3) 으로부터 스텝다운인 링 지지 영역 (140b-3) 에서 포켓 페데스탈 (140-3) 에 부착될 수 있고, 모놀리식 구조를 형성한다. 포커스 링 (200-2) 의 상부 표면 (200a-2) 은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 를 수용하기 위한 원뿔형 나이프-에지 형태 인자를 제공하도록 경사진다. 적합한 수의 MCA 지지부들 (224) 이 웨이퍼 지지 영역 (140a-3) 위에 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 제공된다.
도 6c는 내장된 포커스 링을 포함하는 모놀리식 포켓 페데스탈의 간략화된 사시도이다. 도 6c에 도시된 어셈블리는 도 6a에 도시된 구성과 유사한 구성을 갖는, 중심 컬럼 (119-1) 상에 지지된 모놀리식 포켓 페데스탈 (140-2) 을 포함한다. 포켓 페데스탈 (140-2) 은 상부 표면 (140x-2), 환형 표면 (140y-2), 및 웨이퍼 지지 표면 (140z-2) 을 갖는다. 상부 표면 (140x-2) 은 환형 표면 (140y-2) 을 둘러싸고 포켓 페데스탈 (140-2) 의 환형 포커스 영역의 경계를 규정하는 편평한 표면이다. 환형 표면 (140y-2) 은 본 명세서에 기술된 바와 같이 웨이퍼를 센터링하고 지지하는 원뿔형 나이프-에지 형태 인자를 제공하도록 경사진다. 웨이퍼 지지 표면 (140z-2) 은 웨이퍼 지지 표면 위에 웨이퍼를 지지하는 리프트 핀 홀들 (250) 및 다수의 MCA 지지부들 (224) (또는 내부에 MCA 지지부들이 배치될 수도 있는 홀들) 을 구비한다. 리프트 핀 홀들 (250) 은 통상적으로 별 패턴으로 배치되고, 중심 컬럼 (119-1) 내에 자리잡은 리프트 핀들로 하여금, 웨이퍼 지지 표면 (140z-2) 을 통과하고 그리고 이송할 웨이퍼의 하단 표면 (배면) 을 인게이지하게 한다.
도 7 내지 도 9는 웨이퍼 에지와 포커스 링 또는 포켓 페데스탈의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트에 관한 부가적인 상세들을 예시한다. 도 7은 웨이퍼의 확대된 도면을 더 포함하는, 웨이퍼 에지와 포커스 링의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 는 비-에지 표면 (101a), 에지 표면 (101b), 및 하단 표면 (101c) 을 갖는다. 비-에지 표면 (101a) 은 웨이퍼 (101) 의 활성 상단 표면이고 하단 표면 (101c) 은 웨이퍼의 배면이다. 에지 표면 (101b) 은 도 7에서 0 ° 기준 지점을 나타내는 것으로 라벨링된 수직 대시선으로 나타낸 에지 전이 (transition) 가 시작되는 지점에서 시작된다. 에지 표면 (101b) 의 중심 지점은 90 ° 기준 지점을 나타내는 것으로 라벨딩된 수평 대시 선으로 나타낸다. 이 수평 90 ° 기준 선이 (도 7에 대시된 라인 (140a) 으로 나타낸) 페데스탈의 웨이퍼 지지 영역의 상단 표면에 실질적으로 평행하다. 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 은 웨이퍼 (101) 의 에지 표면 (101b) 과 포커스 링의 상부 표면 사이에 나이프-에지 콘택트를 인에이블하도록 경사진다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 표면은 수평 라인, 도 7에 도시된 예를 들어, 대시된 수평 90 ° 기준 선에 상대적인 각도 θ1로 경사진다. 일부 실시예들에서, 각도, θ1는 1 ° 내지 25 ° 의 범위 내이다. 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 의 경사는 25 °보다 클 수 있지만; 이러한 급 경사들에서 표면 거칠기의 함수인, 운동 마찰의 겨루는 힘과 중력 사이의 균형에 따라, 웨이퍼가 웨이퍼의 상부 표면 상에 슬라이딩할 가능성이 있다 것이 당업자에게 인식될 것이다. 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 상에서 웨이퍼 (101) 의 슬라이딩은 웨이퍼 센터링에 부정적으로 영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라 상승된 입자 생성을 발생시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 일 실시예에서, 각도, θ1 는 1 ° 내지 15 °의 범위 내이다. 또 다른 실시예에서, 각도, θ1는 5 ° 내지 10 °의 범위 내이다.
포커스 링 (200) 의 경사진 상부 표면 (200a) 은 포커스 링의 환형 형상으로 인해 원뿔형 구성을 갖는다는 것이 당업자에게 인식될 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 의 에지 표면 (101b) 은 대시선 (101x) 을 따라 웨이퍼의 주변부 둘레의 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 과 인터페이싱한다. 에지 표면 (101b) 과 상부 표면 (200a) 사이의 계면을 따라, 웨이퍼의 에지 표면이 포커스 링의 상부 표면과 물리적으로 콘택트하는 곳에서 웨이퍼 (101) 의 하단 표면 (101c) (배면) 으로 가스성 화학적 액세스가 봉쇄된다. 이러한 나이프-에지 콘택트를 사용하여 웨이퍼 배면으로 가스성 화학적 액세스를 디스에이블함으로써, 배면 증착이 감소된다.
다수의 파라미터들, 예를 들어, 웨이퍼의 사이즈, 포커스 링 (또는 포켓 페데스탈) 의 환형 경사 영역의 각도 (θ), 웨이퍼의 에지 표면의 곡률 (curvature), 등에 따라, 웨이퍼의 에지 표면과 포커스 링의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트는 웨이퍼 (101) 의 하부 에지 섹터 (400) 내 상이한 위치들에서 발생할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 나이프-에지 콘택트가 발생할 수 있는 하부 에지 섹터 내 영역은, 0 ° 기준 지점을 나타내는 수직 대시선 및 45 ° 기준 지점을 나타내도록 라벨링된 대시선에 상대적으로 작은 각도로 배치된 대시선 (402) 으로부터 스팬하는, 각도, φ1로 규정된다. 대시선 (402) 은 수평 90 ° 기준 선과 수직 0 ° 기준 선의 교차점의 제 1 지점 및 에지 표면이 에지 표면과 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 사이에 나이프-에지 콘택트를 인에이블하도록 수평 하단 표면 (101c) 으로부터 충분한 곡률을 겪는 지점에 대응하는 에지 표면 (101b) 상의 제 2 지점에 의해 규정된다.
도 7에 도시된 예에서, 에지 표면 (101b) 및 포커스 링 (200) 의 상부 표면 (200a) 은, 대시선 (404) 이 에지 표면과 교차하는 지점 (2차원 도면에 도시된 바와 같이) 에서 나이프-에지 콘택트한다. 에지 표면 (101b) 과 상부 표면 (200a) 사이의 이러한 나이프-에지 콘택트는 대시선 (101x) 으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (101) 의 주변부 둘레로 연장하는 것이 인식될 것이다. 도 7에서, 나이프-에지 콘택트는 하부 에지 섹터 (400) 내 대시선들 (402 및 404) 에 의해 규정되는, 각도, φ2에서 발생한다.
도 8은 웨이퍼의 확대된 도면을 더 포함하는, 웨이퍼 에지와 포켓 페데스탈의 환형 경사 영역의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 의 에지 표면 (101b) 은 대시선 (406) 이 에지 표면과 교차하는 지점 (2차원 도면에서 도시된 바와 같이) 에서 포켓 페데스탈 (140-2) 의 환형 경사 영역 (예를 들어, 도 6a의 환형 표면 (140y-2) 참조) 과 나이프-에지 콘택트한다. 에지 표면 (101b) 과 환형 경사 영역의 표면 사이의 이 나이프-에지 콘택트는 대시선 (101x) 으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (101) 의 주변부 둘레에서 연장한다는 것이 인식될 것이다. 포켓 페데스탈 (140-2) 의 환형 경사 영역은 수평 라인, 예를 들어, 수평 90 ° 기준 선에 상대적인 각도, θ2로 배치된다. 도 8에서, 나이프-에지 콘택트는 하부 에지 섹터 (400) 내에서 대시선들 (402 및 406) 에 의해 규정된, 각도, φ3에서 발생한다. 각도, φ3는 도 7에 도시된 각도, φ2보다 크다. 이는 도 8에 예시된 나이프-에지 콘택트는 도 7에 예시된 나이프-에지 콘택트보다 에지 표면 (101b) 의 중심 선을 향해 발생한다는 것을 의미한다.
도 9는 웨이퍼의 확대된 도면을 더 포함하는, 웨이퍼 에지와 페데스탈의 환형 경사 영역의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트의 간략화된 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 포커스 링 (200-1) 은 페데스탈 (140-1) 의 중앙 부분의 웨이퍼 지지 영역 (140a-1) 을 둘러싼다. 포커스 링 (200-1) 은 웨이퍼 지지 영역 (140a-1) 으로부터 스텝다운인 링 지지 영역 (140b-1) 위에 놓인다. 웨이퍼 (101) 의 에지 표면 (101b) 은 대시선 (408) 이 에지 표면과 교차하는, 지점 (2차원 도면으로 도시된 바와 같이) 에서 페데스탈 (140-1) 의 환형 경사 영역 (예를 들어, 도 5의 상부 표면 (200a-1) 참조) 과 나이프-에지 콘택트한다. 에지 표면 (101b) 과 환형 경사 영역의 상부 표면 사이의 이 나이프-에지 콘택트는 대시선 (101x) 으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 (101) 의 주변부 둘레에서 연장한다는 것이 인식될 것이다. 포커스 링 (200-1) 의 환형 경사 영역은 수평 라인, 예를 들어, 수평 90 ° 기준 선에 상대적인 각도, θ3로 배치된다. 도 9에서, 나이프-에지 콘택트는 대시선들 (402 및 408) 로 규정된 각도, φ4에서 발생한다. 당업자는 나이프-에지 콘택트가 예를 들어, 각도 φ4에서 발생하는 것을 나타내는 각도는 환형 경사 영역의 각도, 예를 들어, 각도 θ3 와 관련된다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 모든 관련 파라미터들이 동일하다는 가정은 각도들에 대해 예외이고, 각도 θ2 (도 8 참조) 가 각도 θ3 (도 9 참조) 보다 크다면, 각도 φ3 (도 8 참조) 는 각도 φ4 (도 9 참조) 보다 클 것이다.
이제 도 7을 참조하면, 포커스 링 (200) 의 경사진 상부 표면 (200a) 은 웨이퍼로 하여금 웨이퍼의 에지와 포커스 링의 상부 표면 사이의 나이프-에지 콘택트를 유지하는 동안 페데스탈에 상대적인 가변 높이들로 놓이게 한다. 따라서, 포커스 링 (200) 은 배면 증착을 계속해서 감소시키면서, 미리 결정된 웨이퍼 사이즈, 예를 들어, 200 ㎜, 300 ㎜, 및 450 ㎜에 대한 웨이퍼 직경의 변동들을 수용할 수 있다. 더욱이, 포커스 링 (200) 의 경사진 상부 표면 (200a) 은 웨이퍼의 가변 보잉 (bow) 을 처리하도록 가변 온도 프로세싱을 인에이블할 수 있다. 특히, 웨이퍼 보잉에 대해, 웨이퍼의 에지는 웨이퍼의 보잉이 볼록하든 또는 오목하든 포커스 링의 상부 표면과의 나이프-에지 콘택트를 유지할 것이다. 당업자에게 인식될 바와 같이, 상승된 프로세싱 온도, 예를 들어, 약 400 ℃에서, 웨이퍼 및 포커스 링은, 상이한 열 팽창 계수를 갖는, 이들 컴포넌트들이 상이한 재료들로 이루어지기 때문에, 상이한 레이트로 팽창할 것이다. 일반적으로 말하면, 관련된 파라미터들 (예를 들어, 재료들 선택, 경사, 표면 거칠기, 등) 은 프로세싱 동안 웨이퍼가 평면 상태 (편평한 (flat)) 이거나 중심이 높은 상태 (웨이퍼의 에지가 웨이퍼의 중심보다 낮은) 로 보잉된다는 것을 보장하도록 선택된다. 당업자는 전술한 원리들은 또한, 예들을 들면, 도 8 및 도 9에 예시된 구성들에 적용된다는 것을 인식할 것이다.
포커스 링의 원뿔형 상부 표면은 포커스 링의 전도도에 따라 이온 포커싱을 도울 수 있다. 예를 들어, 유전체 재료 또는 도전성 재료로 원뿔형 포커스 링을 형성하는 것은 원뿔형 포커스 링과 웨이퍼 사이에 갭이 없기 때문에 종래의 (비-원뿔형) 포커스 링에 상대적인 이온 포커싱 방향에 보다 큰 영향을 준다. 또한, 유전체 원뿔형 포커스 링의 경우, 이온들이 웨이퍼로부터 이격되게 지향될 수 있다. 고 전도도 포커스 링의 경우, 이온들이 웨이퍼를 향해 지향될 수 있다. 더욱이, 티타늄 도핑된 세라믹과 같은 재료가 사용된다면, (예를 들어, 티타늄 도핑을 가변함으로써) 전도도는 정밀하게 제어될 수 있고, 이어서 이온 포커싱이 또한 제어될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른, 수직 확장 부분을 포함하는 포커스 링의 간략화된 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (101) 는 포커스 링 (200-3) 의 경사진 상부 표면 (200a-3) 상에 자리 잡는다. 수직 확장 부분 (200b-3) 은 경사진 상부 표면 (200a-3) 의 외측 주변부 Z 에 상대적으로 수직으로 연장한다. 이와 같이, 수직 확장 부분 (200b-3) 은 도 10에 도시된 대시선 위에 규정된 환형 영역을 포함한다. 수직 확장 부분 (200b-3) 은 웨이퍼의 안정화를 보조하도록 프로세싱 영역 내에서 프로세스 가스 플로우 벡터들을 관리하기 위한 유체 배플 구조체로서 기능할 수 있다. 수직 확장 부분 (200b-3) 은 또한 가스 플로우로부터 비대칭적 드래그 힘 (asymmetric drag force) 또는 쿨롱 힘 (coulombic force) 으로 인해 웨이퍼 슬라이딩의 경우 배리어로서 작용한다. 당업자는 원뿔형 나이프-에지 형태 인자, 예를 들어, 포켓 페데스탈 (예를 들어, 도 6a 및 도 6c참조) 을 제공하기 위해 본 명세서에 기술된 다른 구조체들에 통합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 11은 상기 기술된 시스템들을 제어하기 위한 제어 모듈 (800) 을 도시한다. 일 실시예에서, 도 1의 제어 모듈 (110) 은 예시적인 컴포넌트들 중 일부를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (800) 은 프로세서, 메모리 및 하나 이상의 인터페이스들을 포함할 수도 있다. 제어 모듈 (800) 은 센싱된 값들에 부분적으로 기초하여 시스템의 디바이스들을 제어하도록 채용될 수도 있다. 단지 예를 들면, 제어 모듈 (800) 은 센싱된 값들 및 다른 제어 파라미터들에 기초하여 밸브들 (802), 필터 가열기들 (804), 펌프들 (806), 및 기타 디바이스들 (808) 중 하나 이상을 제어할 수도 있다. 제어 모듈 (800) 은 단지 예를 들면, 압력 마노미터들 (810), 플로우 미터들 (812), 온도 센서들 (814), 및/또는 기타 센서들 (816) 로부터 센싱된 값들을 수신한다. 제어 모듈 (800) 은 또한 전구체 전달 및 막의 증착 동안 프로세스 조건들을 제어하기 위해 채용될 수도 있다. 제어 모듈 (800) 은 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다.
제어 모듈 (800) 은 전구체 전달 시스템 및 증착 장치의 액티비티들을 제어할 수도 있다. 제어 모듈 (800) 은 프로세스 타이밍, 전달 시스템 온도, 및 필터들에 걸친 압력 차, 밸브 포지션들, 가스들의 혼합물, 챔버 압력, 챔버 온도, 웨이퍼 온도, RF 전력 레벨들, 웨이퍼 척 또는 페데스탈 포지션, 및 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하는 인스트럭션들의 세트들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행한다. 제어 모듈 (800) 은 또한 압력 차를 모니터링할 수도 있고 하나 이상의 경로들로부터 하나 이상의 다른 경로들로 기상 (vapor) 전구체 전달을 자동으로 스위칭할 수도 있다. 제어 모듈 (800) 과 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들이 일부 실시예들에서 채용될 수도 있다.
통상적으로 제어 모듈 (800) 과 연관된 사용자 인터페이스가 있을 것이다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 (818) (예를 들어, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 디스플레이 스크린 및/또는 그래픽 소프트웨어 디스플레이들) 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들 (820) 을 포함할 수도 있다.
프로세스 시퀀스의 전구체 전달, 증착 및 다른 프로세스들을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램들은 임의의 종래의 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어: 예를 들어, 어셈블리 어, C, C++, Pascal, Fortran 등으로 작성될 수 있다. 컴파일된 객체 코드 또는 스크립트가 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하도록 프로세서에 의해 실행된다.
제어 모듈 파라미터들은 예를 들어, 필터 압력 차들, 프로세스 가스 조성 및 플로우 레이트들, 온도, 압력, RF 전력 레벨들 및 저주파수 RF 주파수와 같은 플라즈마 조건들, 냉각 가스 압력, 및 챔버 벽 온도와 같은 프로세스 조건들에 관련된다.
시스템 소프트웨어는 많은 상이한 방식들로 설계되거나 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 챔버 컴포넌트 서브루틴들 또는 제어 객체들이 본 발명의 증착 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 챔버 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 이 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 코드, 프로세스 가스 제어 코드, 압력 제어 코드, 가열기 제어 코드 및 플라즈마 제어 코드를 포함한다.
기판 포지셔닝 프로그램이 페데스탈 또는 척 상으로 기판을 로딩 (load) 하고 가스 유입구 및/또는 타깃과 같은 챔버의 다른 부품과 기판 사이의 간격을 제어하도록 사용되는 챔버 컴포넌트들을 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다. 프로세스 가스 제어 프로그램은 가스 조성 및 플로우 레이트들을 제어하기 위한 코드 및 선택가능하게 챔버 내 압력을 안정화하기 위해 증착 전에 챔버 내로 가스를 흘리기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 필터 모니터링 프로그램은 측정된 차(들)와 미리 결정된 값(들)을 비교하는 코드 및/또는 경로들을 스위칭하기 위한 코드를 포함한다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 챔버의 배기 시스템의 쓰로틀 밸브를 조절함으로써 챔버 내 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 가열기 제어 프로그램은 전구체 전달 시스템의 컴포넌트들, 기판 및/또는 시스템의 다른 부분들을 가열하기 위해 가열 유닛들로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 가열기 제어 프로그램은 웨이퍼 척으로의 헬륨과 같은 열 전달 가스의 전달을 제어할 수도 있다.
증착 동안 모니터링될 수도 있는 센서들의 예들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 질량 유량 제어 모듈들, 압력 마노미터들 (810) 과 같은 압력 센서들 및 전달 시스템, 페데스탈 또는 척 내에 위치된 열전대들 (예를 들어, 온도 센서들 (814)) 을 포함한다. 적절하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들은 목표된 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터를 사용할 수도 있다. 전술한 바는 단일-챔버 반도체 프로세싱 툴 또는 멀티-챔버 반도체 프로세싱 툴에서 본 발명의 실시예들의 구현예를 기술한다.
따라서, 예시적인 실시예들의 개시는 이하의 청구항들 및 이들의 등가물들로 진술된, 본 개시의 범위를 제한하지 않고 예시적인 것으로 의도된다. 본 개시들의 예시적인 실시예들이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 이하의 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 예를 들어, 페데스탈과 함께 또는 나이프-에지 콘택트를 제공하는 포켓 페데스탈, 포커스 링들 내로 통합되어 사용되는 것에 더하여, 진공 척들과 함께 사용될 수 있다. 이하의 청구항들에서, 엘리먼트들 및/또는 단계들은 청구항들에 명시적으로 언급되거나 본 개시에 의해 암시적으로 요구되지 않는 한, 동작의 임의의 특정한 순서를 암시하지 않는다.

Claims (20)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 배치된 페데스탈로서, 기판의 중앙 영역을 지지하기 위한 중심 영역을 갖는, 상기 페데스탈; 및
    상기 페데스탈 상기 중심 영역을 둘러싸도록 구성된 포커스 링으로서, 상기 포커스 링은 상기 포커스 링의 내측 부분과 상기 포커스 링의 외측 부분 사이에서 연장하는 환형 지지 영역을 갖고, 상기 환형 지지 영역은 수평 라인에 그리고 수평 라인에 상대적인 각도를 갖고 배치되고, 그리고 상기 환형 지지 영역은 상기 중심 영역 및 상기 환형 지지 영역 위에 존재할 때 상기 기판에 대한 나이프-에지 (knife-edge) 콘택트를 제공하는, 상기 포커스링을 포함하는, 반도체 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상기 환형 지지 영역은 1 ° 내지 25 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상기 환형 지지 영역은 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상기 환형 지지 영역은 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 지지 영역은 1 내지 32 Ra 범위 내의 표면 거칠기를 갖는, 반도체 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 지지 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는, 반도체 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 금속 재료, 유전체 재료, 또는 코팅된 재료를 포함하는, 반도체 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸을 포함하는, 반도체 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 알루미나 (Al2O3) 또는 이트리아 (Y2O3) 를 포함하는, 반도체 시스템.
  10. 챔버; 및
    상기 챔버 내에 배치된 포켓 페데스탈로서, 상기 포켓 페데스탈은 기판의 중앙 영역을 지지하기 위한 중심 영역, 상기 중심 영역을 둘러싸는 환형 포커스 영역, 및 상기 중심 영역으로부터 상기 환형 포커스 영역으로 연장하는 환형 경사 영역을 갖고, 상기 환형 경사 영역은 상기 중심 영역 및 상기 환형 경사 영역 위에 존재할 때 상기 기판에 대한 나이프-에지 콘택트를 제공하는 환형 지지부를 제공하는, 상기 포켓 페데스탈을 포함하는, 반도체 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환형 경사 영역은 원뿔형 구성을 갖는, 반도체 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 포켓 페데스탈의 상기 환형 경사 영역은 수평 라인에 상대적인 1 ° 내지 25 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 포켓 페데스탈의 상기 환형 경사 영역은 수평 라인에 상대적인 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 포켓 페데스탈의 상기 환형 경사 영역은 수평 라인에 상대적인 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 환형 경사 영역은 1 내지 32 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는, 반도체 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 환형 경사 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖는, 반도체 시스템.
  17. 챔버;
    상기 챔버 내에 배치된 페데스탈, 상기 페데스탈은 기판의 중앙 영역을 지지하는 중심 영역 및 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 갖고, 상기 주변 영역은 상기 중심 영역으로부터 스텝다운되는 (step down); 및
    상기 페데스탈의 상기 중심 영역을 둘러싸도록 구성된 포커스 링으로서, 상기 포커스 링은 상기 페데스탈의 상기 주변 영역 위에 배치되고 상기 포커스 링의 내측 부분과 상기 포커스 링의 외측 부분 사이에서 연장하는 환형 지지 영역을 갖고, 상기 환형 지지 영역은 수평 라인에 상대적인 1 ° 내지 15 °의 범위 내의 각도로 배치되고, 상기 환형 지지 영역은 2 내지 15 Ra의 범위 내의 표면 거칠기를 갖고, 그리고 상기 환형 지지 영역은 상기 중심 영역 및 상기 환형 지지 영역 위에 존재할 때 상기 기판에 대해 나이프-에지 콘택트를 제공하는, 상기 포커스 링을 포함하는, 반도체 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    존재한다면, 상기 포커스 링의 상기 환형 지지 영역과 상기 기판 사이의 상기 나이프-에지 콘택트는 배면 증착을 감소시키기 충분한 각도로 상기 웨이퍼의 배면에 대한 가스성 화학적 액세스를 봉쇄하는 (seal off), 반도체 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상기 환형 지지 영역은 수평 라인에 상대적인 5 ° 내지 10 °의 범위 내의 각도로 배치되는, 반도체 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미나 (Al2O3), 및 이트리아 (Y2O3) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 반도체 시스템.
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