KR20210158823A - 공정 도구를 위한 샤워헤드 - Google Patents

공정 도구를 위한 샤워헤드 Download PDF

Info

Publication number
KR20210158823A
KR20210158823A KR1020210082485A KR20210082485A KR20210158823A KR 20210158823 A KR20210158823 A KR 20210158823A KR 1020210082485 A KR1020210082485 A KR 1020210082485A KR 20210082485 A KR20210082485 A KR 20210082485A KR 20210158823 A KR20210158823 A KR 20210158823A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
showerhead
cavity
zone
substrate holder
Prior art date
Application number
KR1020210082485A
Other languages
English (en)
Inventor
앤서니 딥
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20210158823A publication Critical patent/KR20210158823A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/18—Roses; Shower heads
    • B05B1/185—Roses; Shower heads characterised by their outlet element; Mounting arrangements therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

일 실시예에서, 장치는, 공정 챔버; 공정 챔버에 배치된 기판 홀더; 및 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드를 포함한다. 샤워헤드는, 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하고, 제1 구역은, 제1 공동; 제1 공동으로부터 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및 제1 유동 경로를 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함한다.

Description

공정 도구를 위한 샤워헤드{SHOWERHEAD FOR PROCESS TOOL}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 6월 24일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/043,394호의 이익을 주장하며, 이에 따라 그 출원은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 제조 공정 장비에 관한 것으로서, 구체적인 실시형태에서, 공정 도구를 위한 샤워헤드(showerhead)에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 화학 기상 증착(CVD)과 같은 증착 공정을 사용하여, 다양한 박막이 증착된다. CVD 공정에서, 상이한 반응물 가스가 박막이 증착되는 표면과 접촉하게 된다. 가스는 대기압 CVD(APCVD) 또는 대기압 이하(sub atmospheric) CVD(SACVD)에서와 같이 열적으로 반응하거나, 플라즈마 강화 CVD(PECVD)에서와 같이 전기 에너지로 보조된 보다 낮은 온도에서 반응한다. 원자층 증착(ALD)으로 지칭되는 CVD 공정은, 재료의 제어된 원자층을 증착하기 위해 사용된다.
반도체 산업에서, 불화수소와 같은 유체 증기를 통한 기상 화학 에칭 공정을 사용하여, 그리고 고반응성 불소 및 염소 원자를 발생시키기 위한 불소 함유 분자 및 염소 함유 분자와 같은 가스를 사용하는 기상 플라즈마 에칭 공정을 사용하여, 다양한 박막이 에칭된다. 원자층 에칭(ALE)은 고반응성 기상 반응물을 사용하여, 한 번에 하나의 원자층씩 박막의 표면을 에칭한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 박막 증착 또는 박막 에칭을 위한 반응물 유체는, 증착 또는 에칭 도구에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판(112) 위에 샤워헤드(100)의 유체 배출구(exit hole)(102)를 통하여 분배된다.
도 1a는 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구(116)의 평면도이며, 기판 홀더(110) 위의 샤워헤드(100)의 하향식 도면을 도시한다(기판을 도시하지 않음). 샤워헤드(100)를 둘러싸는 배기구(118)는, 유체 배출구(102)로부터 배출되는 유체를 제거한다.
도 1b는 도 1a의 샤워헤드(100)의 단면도이다. 유체(가스) 경로(106)는 샤워헤드(100)를 유체 소스(108)에 연결시킨다. 유체 경로(106)는, 샤워헤드(100) 내의 공동(cavity)(104)으로 유체를 전달한다. 유체 배출구(102)는, 공동으로부터 기판 홀더(110) 상의 기판(112)을 향해 유체를 배출하도록 정렬된다.
도 2는 일괄(batch) 증착 또는 에칭 도구(122)의 평면도이다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판(112)은, 기판 홀더(124)의 둘레 근처에 위치된다. 기판 홀더(124)는, CVD 또는 ALD 증착 동안, 또는 화학 기상, 플라즈마 또는 ALE 에칭 동안, 쐐기 형상의(wedge-shaped) 반응물 샤워헤드(126) 아래로 기판(112)을 회전시킨다. 쐐기 형상의 반응물 샤워헤드(126)의 양측의 쐐기 형상의 불활성 가스 샤워헤드(128)로부터 질소와 같은 불활성 가스가 분배된다. 쐐기 형상의 불활성 가스 샤워헤드(128)로부터 배출되는 질소, 및 쐐기 형상의 반응물 샤워헤드(126)로부터 배출되는 유체는 배기구(120)를 통하여 제거된다.
일 실시형태에 따라, 장치는, 공정 챔버; 공정 챔버에 배치된 기판 홀더; 및 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드를 포함한다. 샤워헤드는, 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하며, 제1 구역은, 제1 공동; 제1 공동으로부터 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및 제1 유동 경로를 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함한다.
일 실시형태에 따라, 장치는, 공정 챔버; 공정 챔버에 배치된 기판 홀더로서, 기판 홀더는 복수의 웨이퍼를 지지하도록 구성되는, 기판 홀더; 및 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드 시스템을 포함한다. 샤워헤드 시스템은, 공정 챔버의 중앙 영역 둘레에 배치된 쐐기 형상의 샤워헤드를 포함한다. 쐐기 형상의 샤워헤드는, 쐐기 형상의 샤워헤드의 중앙 구역의 제1 공동; 제1 공동으로부터 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 제1 공동 내로 배출되는 복수의 유체 분산 경로; 및 유체 소스를 복수의 유체 분산 경로와 유동 가능하게 연결시키는 제1 유동 경로를 포함한다.
일 실시형태에 따라, 기판을 처리하는 방법은, 샤워헤드를 통하여 기판을 향해 가스를 유동하는 단계를 포함한다. 샤워헤드는, 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하며, 제1 구역은, 제1 공동; 제1 공동으로부터 기판을 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및 제1 유동 경로를 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함한다. 유동하는 단계는, 제1 유동 경로 및 복수의 제1 유체 분산 경로를 통하여 가스로 제1 공동을 충전하는 단계, 및 제1 공동으로부터 복수의 제1 유체 배출구를 통하여 배출되도록 가스를 지향시키는 단계를 포함한다.
이제 본 발명, 및 이의 장점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 함께 고려되는 이하의 설명을 참조하며, 첨부된 도면으로서:
도 1a는 종래기술의 단일 웨이퍼 샤워헤드의 평면도이고, 도 1b는 종래기술의 단일 웨이퍼 박막 증착 또는 박막 에칭 도구의 단면도이다;
도 2는 쐐기 형상의 샤워헤드를 갖는 종래기술의 일괄 CVD 증착 또는 박막 에칭 도구의 평면도이다;
도 3a 및 도 3b는 일 실시형태에 따라, 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로를 갖는 샤워헤드이며, 도 3a는 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 단면도이다;
도 4a 및 도 4b는 일 실시형태에 따라, 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로를 갖는 샤워헤드이며, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 단면도이다;
도 5a는 일 실시형태에 따라, 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로를 갖는 다중-구역(multi-zone) 샤워헤드이며, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 단면도이다;
도 6a는 일 실시형태에 따라, 유체 분산 경로를 갖는 쐐기 형상의 샤워헤드를 갖는 일괄 증착 또는 에칭 도구의 평면도이며, 도 6a는 일괄 증착 또는 에칭 도구의 평면도를 도시하고, 도 6b는 쐐기 형상의 샤워헤드의 평면도이며, 도 6c의 도 6b의 단면도이다;
도 7a는 일 실시형태에 따라, 일괄 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로를 갖는 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드이며, 도 7a는 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 단면도이다;
도 8a는 일 실시형태에 따라, 스커트(skirt)를 갖는 도 7a의 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드이며, 도 8a는 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 단면도이다;
도 9는 일 실시형태에 따라, 일괄 증착 또는 에칭 도구에서 쐐기 형상의 샤워헤드 아래로부터 단일 배기구로의 시뮬레이션된 유체 흐름을 도시하는 투영도이다;
도 10은 일 실시형태에 따라, 이중 배기구를 갖는 일괄 증착 또는 에칭 도구의 평면도이다;
도 11은 일 실시형태에 따라, 일괄 증착 또는 에칭 도구에서 쐐기 형상의 샤워헤드 아래로부터 이중 배기구로의 시뮬레이션된 흐름을 도시하는 투영도이다;
도 12a는 일 실시형태에 따라, 진공 채널을 갖는 도 7a의 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드이며, 도 12a는 평면도이고, 도 12b는 도 12a의 단면도이다;
도 13a는 일 실시형태에 따라, 스커트에 형성된 진공 채널을 갖는 도 8a의 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드이며, 도 13a는 평면도이고, 도 13b는 도 13a의 단면도이다; 그리고
도 14는 유체 분산 경로를 갖는 쐐기 형상의 샤워헤드를 사용하는 증착을 설명하는 일 실시형태에 따른 방법의 공정 단계의 흐름도이다.
300 mm 웨이퍼와 같은 대형 기판에 걸쳐서 균일한 막 특성(예를 들어, 두께, 조성, 및 굴절률)을 갖는 박막을 증착하는 것은 어렵다. 샤워헤드를 사용하여 박막을 균일하게 증착하기 위해, 샤워헤드의 유체 배출구로부터 처리되는 기판의 표면을 향해 유체가 균일하게 분배된다.
유체로부터 플라즈마에 발생되는 기상 에칭 유체 또는 기상 라디칼을 사용하여 웨이퍼에 걸쳐서 박막을 균일하게 에칭하는 것은 어렵고, 제거되어야 하는 부산물을 발생시킨다. 샤워헤드를 사용하여 박막을 균일하게 에칭하기 위해, 유체 배출구로부터 에칭되는 박막의 표면을 향해 유체가 균일하게 분배된다. 증착 후 또는 에칭 후에, 웨이퍼에 걸쳐서 계측치 측정이 수행되며, 데이터에 대한 상관관계 계산이 수행되어, 통계적으로 유의한 두께 패턴이 웨이퍼 상에 존재하는지 여부를 결정한다.
유체 배출구에서 유체를 균일하게 배출시키기 위해, 배출구 위의 유체 압력이 균일해야 한다. 모든 유체 배출구 위의 유체 압력이 동일하도록 하기 위해, 공동 내의 유체 압력은 충분히 높아야 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래기술의 설계에서, 기판의 크기가 더 커짐에 따라, 샤워헤드도 더 커지고, 공동의 크기가 더 커진다. 증가된 수의 유체 배출구에 걸쳐서 공동 내의 유체 압력을 균일하게 유지시키기 위해, 유체 압력, 유체 온도, 및 유체 흐름(유량)이 증가된다. 더 많은 유체 흐름은 증가된 유체 사용량을 야기하므로, 증가된 유체 비용, 및 공정 후에 화학 물질의 증가된 후처리 비용을 야기한다. 특히, 원자층 증착(ALD)에 사용되는 것들과 같은 고비용의 전구체 유체의 경우, 유체의 증가된 사용량은 제조 비용을 크게 증가시킬 수 있다.
본 개시물의 실시형태는, 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 샤워헤드의 설계를 변경함으로써, 박막을 균일하게 증착 및 에칭할 수 있게 한다. 일 실시형태에 따라, 장치는, 균일한 증착을 위한 그리고 공정에 사용되는 유체의 양을 감소시키기 위한 유체 분산 경로를 갖는 샤워헤드를 포함한다. 일 실시형태에 따라, 장치는, 더 적은 유체를 사용하면서 균일하게 증착 및 균일하게 에칭하기 위한 유체 분산 경로를 갖는 쐐기 형상의 샤워헤드를 포함한다. 일 실시형태에 따라, 증착 또는 에칭을 위한 방법은, 유체 분산 경로를 통하여 유체를 유동하는 단계, 및 쐐기 형상의 샤워헤드 내의 공동을 균일한 압력으로 충전하는 단계를 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시형태에 따른 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 샤워헤드의 평면도 및 단면도이다.
샤워헤드(300)는, 유체의 부식성 특성에 따라, 예를 들어 스테인리스강 또는 다른 금속으로 제조된 본체 부분을 포함한다. 공동(104)에서 유체를 배출시키는 유체 배출구(102)를 갖는 중공 공동(104)이 본체 부분 내에 있다. 유체 배출구(102)는, 기판(112)에 대향하는 샤워헤드(300)의 일면을 균일하게 커버한다. 유체 배출구(102)에 대향하는 샤워헤드(300)의 일면 상의 나사산 개구부는, 유체 소스(108)와의 연결을 가능하게 한다. 유체 소스(108)로부터의 유체는 공동(104)을 충전하며, 유체 배출구(102)를 통하여 기판(112)을 향해 분배된다. 샤워헤드(300) 내부의 유체의 압력이 충분히 높은 경우, 유체 배출구(102)에 걸친 압력은 모든 유체 배출구(102)에 대해 실질적으로 동일하다. 샤워헤드(300) 내의 유체 배출구(136)를 통하는 유량을 균등화하기 위해 필요한 압력은, 샤워헤드(300)의 공동(104)의 체적에 따라 좌우된다. 공동(104)이 더 작은 경우, 유량을 균등화하기 위해 더 낮은 압력이 사용될 수 있다. 공동(104)의 체적이 약 150 cm-3 내지 200 cm-3(예를 들어, 175 cm-3)인 배치에서, 챔버 압력이 약 0.5 Torr 내지 약 0.8 Torr(예를 들어, 0.6 Torr)인 경우, 예를 들어, 약 1.6 Torr 내지 약 2.6 Torr의 압력을 설정함으로써, 챔버 압력보다 약 1 Torr 내지 2 Torr 초과의 최소 압력이 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 유체 배출구(102)에 걸친 압력의 편차는 0.1% 내지 1%일 수 있으며, 다양한 실시형태에서, 5% 미만일 수 있다. 이에 따라, 각각의 유체 배출구(102)를 통하여 분배되는 유체의 양이 실질적으로 동일함으로써, 증착 공정 동안, 증착되는 막의 두께 및 조성이 웨이퍼에 걸쳐서 균일하거나, 에칭 공정 동안, 에칭되는 막의 두께가 웨이퍼에 걸쳐서 균일하도록 보장한다.
다수의 유체 분산 경로(130, 132, 및 134), 및 다수의 유체 분산 개구(136)를 갖는 샤워헤드(300)가 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 일 실시예로서, 도 3a의 샤워헤드(300)는, 샤워헤드(300)의 주변부 영역 둘레에 12개의 유체 분산 개구(136)를 갖는 4개의 유체 분산 경로(134)를 가지며, 샤워헤드(300)의 중간(도넛) 영역에 6개의 유체 분산 개구(136)를 갖는 2개의 유체 분산 경로(132)를 갖고, 샤워헤드(300)의 중앙에 하나의 유체 분산 개구(136)를 갖는 하나의 유체 분산 경로(130)를 갖는다. 이러한 배치는 가장 많은 유체가 분배되는 샤워헤드(300)의 외측 영역에 더 많은 유체를 전달하며, 중간 양의 유체가 분배되는 샤워헤드(300)의 도넛 영역에 중간 양의 유체를 전달하고, 최소 양의 유체가 분배되는 샤워헤드(300)의 중앙에 최소 양의 유체를 전달한다. 더 많은 유체가 필요한 곳에 더 많은 유체를 전달함으로써, 보다 낮은 압력을 유지하면서, 모든 유체 배출구(102)로부터 실질적으로 동일한 양의 유체가 분배될 수 있다.
따라서, 본 개시물의 실시형태는 화학 기상 증착(CVD) 및 원자층 증착(ALD)과 같은 증착 공정을 개선하며, 예를 들어, 비용을 감소시키면서 박막 증착 균일성을 개선한다. 또한, 본 개시물의 실시형태는 감소된 양의 유해 부산물을 발생시키면서 에칭 균일성을 개선한다. 샤워헤드(300)의 중앙보다 샤워헤드의 주변부 영역에 다수의 더 많은 유체 배출구(102)가 있기 때문에, 샤워헤드(300)의 중간 및 중앙 영역에서 배출되는 것보다, 주변부를 통하여 훨씬 더 많은 유체가 배출된다. 대조적으로, 통상적인 샤워헤드는, 유체 공동(104) 전체에 걸쳐서 유체를 제공하기 위해, 중앙에 위치된 하나의 유체 분산 배출구를 갖는 하나의 유체 경로(106)를 갖는다(도 1b).
전술한 바와 같이, 유체가 더 높은 압력으로 통상적인 샤워헤드와 같은 샤워헤드로부터 분배되는 경우, 훨씬 더 많은 유체가 유동하므로, 증착 또는 에칭 단계 동안, 훨씬 더 많은 유체가 사용됨으로써, 훨씬 더 많은 배기 가스를 발생시키며, 이 또한 처리되어야 한다. 통상적인 설계와 비교하여, 더 적은 양의 유체가 사용될 뿐만 아니라, 폐기물을 세척하기 위해 더 적은 노력이 필요하다. 또한, 유체가 더 높은 압력으로 샤워헤드로부터 분배되는 경우, 샤워헤드 개구 패턴이 증착 또는 에칭되는 박막 상에 프린팅되는 것(공정 결함)을 방지하기 위해, 샤워헤드가 기판(112)으로부터 더 먼 거리에 위치되어야 한다. 본 출원의 실시형태는 샤워헤드(300)로부터의 반응물의 배출을 보다 균일하게 유동하도록 제어함으로써, 통상적인 설계와 관련된 후처리 비용 및 공정 결함 설계 문제를 방지한다.
따라서, 다양한 실시형태에서, 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)를 갖는 샤워헤드(300)를 사용함으로써, 웨이퍼에 걸쳐서 증착 또는 에칭되는 박막 균일성을 개선하고, 유체의 비용을 감소시키며, 부산물 제거 비용을 감소시킨다.
유체 분산 경로(130, 132, 및 134)는, 기판(112) 상에 분산될 유체를 저장하는 유체 소스(108)에 연결된다. 펌프, 유량 밸브, 제어 회로, 및 다른 표준 장비와 같은 추가적인 구성 요소는 명확성을 위해 도시되지 않는다. 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)는, 이들이 유체를 저장하지만 공동(104)보다 더 작은 체적을 갖는다는 점에서 소형 공동이다. 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)로부터 공동(104)으로의 다수의 유체 분산 개구(136)와 함께, 공동(104) 위에 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)의 층을 추가함으로써, 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)가 공동(104) 내에 보다 균일한 유체 압력을 유지하도록 보조한다. 보다 낮은 압력으로 공동(104) 내의 균일한 유체 압력을 유지함으로써, 보다 소형의 공동(104)이 사용될 수 있고, 모든 유체 배출구(102) 위에서 균일한 압력을 유지하면서, 감소된 유체 유량이 사용될 수 있다. 균일한 압력에 따라, 모든 유체 배출구(102)를 통하여 균일하게 유체(114)가 분배된다. 더 적은 유체 유량에서도, 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)에 따라, 보다 소형의 공동(104) 내에서 균일한 압력이 유지될 수 있다. 이는 공동(104)의 주변 영역의 천장에 위치된 더 많은 수의 유체 분산 개구(136)로 인해, 더 많은 유체가 주변 영역에 진입하기 때문이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시형태에 따라, 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로를 갖는 샤워헤드이며, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 다수의 레벨의 유체 분산 경로를 갖는 추가적인 실시형태를 도시한다. 특정 실시형태에서, 균일성을 추가로 개선하기 위해, 추가적인 유체 분산 경로(430, 432, 및 434)가 유체 분산 경로(130, 132, 및 134) 위에 위치될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 주변 영역에 위치된 더 많은 수의 유체 분산 개구(136)를 갖는 더 많은 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)를 사용함으로써, 더 많은 유체가 공동(104)의 주변 영역을 향해 분산될 수 있다. 도 4a에서, 일 실시예로서, 40개의 유체 분산 개구(136)를 갖는 8개의 유체 분산 경로(134)가 샤워헤드(400)의 주변 영역에 유체를 제공한다. 20개의 유체 분산 개구(136)를 갖는 4개의 유체 분산 경로(132)가 샤워헤드(400)의 중간(도넛) 영역에 유체를 제공한다. 4개의 유체 분산 개구(136)를 갖는 하나의 유체 분산 경로(130)가 샤워헤드(400)의 중앙 영역에 유체를 제공한다. 공동(104)의 천장을 커버하는 유사한 수의 유체 분산 개구(136)를 다수의 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)에 각각 제공함으로써, 보다 낮은 압력을 사용하여 유체 배출구(102)에 걸쳐서 균일한 유체 흐름이 유지될 수 있다.
도 4a의 배치에서, 유체 소스(108)로부터의 균일한 유체 흐름을 13개의 분산 경로 각각에 제공하기 위해, 상부 유체 분산 경로(430, 432, 및 434)의 추가적인 층은, 상부 유체 분산 개구(436)를 통하여 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)의 하부 층으로 유체를 균일하게 분산시킨다. 유체 분산 경로(430, 432, 및 434)의 상부 층은, 별개의 도관(140, 142, 및 144)을 통하여 유체 소스(108)에 연결될 수 있다. 질량 흐름 제어기 밸브와 같은 밸브(150, 152, 및 154)는, 각각의 상부 유체 분산 경로(430, 432, 및 434)로의 유체 흐름의 정밀한 제어를 독립적으로 제공할 수 있다. 보다 낮은 압력으로 유체 배출구(102)로부터 분배되는 유체의 균일성을 개선함으로써, 유체 사용량을 추가적으로 감소시키기 위해, 추가적인 레벨의 유체 분산 경로가 추가될 수 있다. 이는 샤워헤드(400)의 복잡성 및 비용을 증가시킨다. 유체 분산 경로의 수 대 비용 대 막 균일성의 상관관계를 나타내는 모델을 사용하여, 이러한 변수의 최적 균형을 결정할 수 있다.
도 5a는 일 실시형태에 따라, 단일 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로(130) 및 유체 분산 개구(136)를 갖는 다중-구역 샤워헤드(500)이며, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 단면도이다.
위의 배치에 도시된 바와 같이, 단일-웨이퍼 샤워헤드는 하나보다 많은 구역을 가질 수 있으며, 하나보다 많은 구역으로부터 유체가 분배되고, 하나보다 많은 구역으로의 유체 혼합물 및 유량이 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 구역은, 각각의 구역 내에서 유체 분산의 균일성을 개선하기 위해, 하나보다 많은 유체 분산 경로를 가질 수 있다. 또한, 유체가 하부 레벨로 전달되는 균일성을 개선하기 위해, 유체 분산 경로의 하부 층 위에 유체 분산 경로의 하나보다 많은 상부 층이 제공될 수 있다. 박막 증착 또는 에칭 동안, 샤워헤드에 영향을 주는 하나 이상의 작동 변수의 값을 조정함으로써, 기판에 걸친 타겟 막 균일성이 유지될 수 있으며; 작동 변수는, 챔버 온도, 샤워헤드의 각각의 구역으로의 유입 유체의 유체 유량, 각각의 구역으로의 유입 유체의 조성, 각각의 구역 내의 챔버 유체 압력, 제2 배기구와 비교하여 제1 배기구의 유체 유량의 비율, 각각의 구역에서 개방되는 유체 배출구의 수 또는 유체 경로의 수, 및/또는 샤워헤드의 각각의 구역 내부의 유체의 압력을 포함한다. 통상적인 단일 웨이퍼 CVD(및 ALD) 증착 도구 및 단일 웨이퍼 유체 기상(및 ALE) 에칭 도구(도 1a 및 도 1b)에서, 유체는 샤워헤드(100)에 걸친 유체 배출구(102)를 통하여 분배되고, 샤워헤드(100)를 둘러싸는 배기구(118)를 통하여 유체 증착 및 에칭 도구로부터 배기된다. 유체는 반도체 기판(112)에 걸쳐서 반경 방향으로 유동함으로써, 흔히 불균일한 박막 특성을 갖는 반경 방향 패턴을 야기한다. 이러한 반경 방향 불균일성을 보정하기 위해, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 내측 구역(158), 중간 구역(160), 및 외측 구역(162)과 같은 다수의 반경 방향 구역을 갖는 샤워헤드가 사용될 수 있다.
반경 방향 증착 또는 에칭 균일성을 개선하기 위해, 유체 혼합물 및 유량은, 각각의 내측, 중간, 및 외측 구역(158, 160, 및 162)에 대해 각각의 유체 경로(140, 142, 144)에서 독립적으로 제어될 수 있다. 예시로서, 유체 분산 경로(130)는, 상이한 방향으로 지향되는 별개의 섹션(예를 들어, 일 사례로서, 직교 섹션)을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 내측 구역(158) 및 외측 구역(162)의 공동(103 및 105)은, 중간 구역(160)의 공동(104)보다 체적이 더 작다. 유체 분산 경로(130) 및 유체 분산 개구(136)는 더 큰 중간 구역(160)에 대해 큰 이점이 있지만, 이들은 더 작은 내측 구역(158) 및 외측 구역(162)에 대해 이점이 적을 수 있으며, 일부 실시형태에서, 이들 구역에서 제외될 수 있다.
도 6a는 일 실시형태에 따라, 유체 분산 경로를 갖는 쐐기 형상의 샤워헤드를 갖는 일괄 증착 또는 에칭 도구의 평면도이며, 도 6a는 일괄 증착 또는 에칭 도구의 평면도를 도시하고, 도 6b는 쐐기 형상의 샤워헤드의 평면도이며, 도 6c의 도 6b의 단면도이다. 본원에 추가로 설명되는 바와 같이, 이러한 예시적인 실시형태는 박막 균일성을 개선하고, CVD 및 ALD 증착과 같은 일괄 박막 증착 공정에서 유체 비용을 감소시키며, 일괄 박막 에칭 공정에서 부산물을 제거하는 비용을 감소시킨다.
도 6a를 참조하면, 일괄 박막 증착 또는 에칭 도구는, 공정 챔버에 배치된 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600)를 포함하는 샤워헤드 시스템을 포함한다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판(112)은, 기판 홀더(124)의 둘레 근처에 위치된다. 기판 홀더(124)는, CVD 또는 ALD 증착, 및 유체 기상 또는 ALE 에칭과 같은, 증착 또는 에칭 공정 동안, 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600) 아래로 기판(112)을 회전시킨다. 각각의 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600)의 양측의 쐐기 형상의 불활성 가스 샤워헤드(128)로부터 질소와 같은 불활성 가스가 분배된다. 쐐기 형상의 불활성 가스 샤워헤드(128)로부터 배출되는 질소, 및 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600)로부터 배출되는 유체는, 기판 홀더(124)의 둘레를 따라 배치된 배기구(120)(또는 도 10의 추가적인 실시형태에서 설명되는 바와 같은 다수의 배기구)를 통하여 제거된다.
각각의 유체 분산 경로(130)에 유체를 분산시키는 유체 분산 매니폴드(630)에 연결된 유체 분산 개구(136)를 갖는 유체 분산 경로(130)가 도 6b의 평면도 및 도 6c의 단면도에 도시된다. 유체 경로(106)는 유체 분산 매니폴드(630)를 유체 소스(108)에 연결시킨다. 유체 분산 경로(130)는 공동(104) 내에서 유체를 균일하게 분산시킨다. 유체를 균일하게 분산시킴으로써, 모든 유체 배출구(102) 위에서 균일한 압력을 여전히 유지하면서, 보다 소형의 공동(104) 및 보다 적은 유체 유량이 사용될 수 있다. 균일한 압력에 따라, 모든 유체 배출구(102)를 통하여 기판(112)을 향해 유체(114)가 동시에 균일하게 분배된다. 기판 홀더(124)는, 증착 또는 에칭 동안, 각각의 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600) 아래로 기판(112)을 회전시켜서 통과시킨다. 기판(112)이 회전함에 따라, 도 6c에 도시된 바와 같이, 유체 배출구(102)로부터 유체가 배출되고, 각각의 하나 이상의 쐐기 형상의 샤워헤드(600) 아래로부터 배출된다(114).
도 7a는 일 실시형태에 따라, 일괄 웨이퍼 증착 또는 에칭 도구를 위한 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)를 갖는 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드를 도시하며, 도 7a는 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 단면도이다. 이러한 실시형태는 웨이퍼에 걸친 반경 방향 균일성을 추가로 개선하기 위한 다수의 구역을 포함한다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같은 일괄 증착 또는 에칭 도구에서, 유체(114)는 유체 배출구(102)를 통하여 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 하부면에 걸쳐서 기판(112)을 향해 분배된다. 유체(114)는, 기판 홀더(124) 외부의 배기구(164 및 166)(아래에 설명되는 도 10 참조)를 통하여 일괄 증착 또는 에칭 도구(122)로부터 배기된다. 쐐기 형상의 샤워헤드(700)를 둘러싸는 주위로부터의 질소(168)는, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 에지 아래로 역확산될 수 있다. 질소(168)의 역확산은 유체(114)를 희석시킬 수 있으며, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 가장자리 근처에서 박막 특성을 변화시킬 수 있다. 이는 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 정점(174) 및 베이스(170)에서 특히 문제가 될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 유체 분산 경로(130, 132, 및 134)를 갖는 다수의 구역(170, 172, 및 174)을 갖는 쐐기 형상의 샤워헤드(700)가 박막 균일성을 개선하기 위해 사용된다.
다양한 실시형태에서, 상이한 유체 혼합물(107, 108, 및 109)이 각각의 구역(170, 172, 및 174)에 전달될 수 있다. 마이크로프로세서(733)는, 각각의 구역(170, 172, 및 174)으로의 각각의 유체 혼합물(107, 108, 109)의 유량을 독립적으로 조정하기 위해, 각각의 유체 라인의 밸브(150, 152, 및 154)에 신호를 전송할 수 있다. 마이크로프로세서는, 각각의 구역(170, 172, 및 174)의 온도를 독립적으로 제어하기 위해, 각각의 구역(170, 172, 및 174)의 열 제어기에 신호를 전송할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 유체 혼합물(107, 108, 109) 및 유체 유량은, 각각의 구역(170, 172, 및 174)으로의 각각의 유체 경로(144, 146, 및 148)의 밸브(150, 152, 및 154)에 의해 독립적으로 각각 제어될 수 있다. 전형적으로, 내측 구역(174) 및 외측 구역(170)의 공동(103 및 105)은, 중간 구역(172)의 공동(104)보다 현저하게 더 작은 체적을 갖는다. 유체 분산 경로(132) 및 유체 분산 개구(136)는 더 큰 중간 구역(172)에 대해 큰 이점이 있지만, 유체 분산 경로(134)는 더 작은 내측 구역(174)에 대해 이점이 적을 수 있고, 유체 분산 경로(130)는 더 작은 외측 구역(170)에 대해 이점이 적을 수 있다. 일부 다중-구역 샤워헤드에서, 내측 유체 분산 경로(130) 및 외측 유체 분산 경로(134)는 제외될 수 있다.
위의 배치에 예시된 바와 같이, 쐐기 형상의 샤워헤드는 하나보다 많은 구역을 가질 수 있으며, 하나보다 많은 구역으로부터 유체가 분배되고, 하나보다 많은 구역으로의 유체 혼합물 및 유량이 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 구역은, 각각의 구역 내에서 유체 분산의 균일성을 개선하기 위해, 하나보다 많은 유체 분산 경로를 가질 수 있다. 또한, 유체가 하부 레벨로 전달되는 균일성을 개선하기 위해, 유체 분산 경로의 하부 층 위에 유체 분산 경로의 하나보다 많은 상부 층이 제공될 수 있다. 박막 증착 또는 에칭 동안, 샤워헤드에 영향을 주는 하나 이상의 작동 변수의 값을 조정함으로써, 기판에 걸친 타겟 막 균일성이 유지될 수 있으며; 작동 변수는, 각각의 구역의 챔버 온도, 샤워헤드의 각각의 구역으로의 유입 유체의 유체 유량, 각각의 구역으로의 유입 유체의 조성, 각각의 구역 내의 챔버 유체 압력, 제2 배기구와 비교하여 제1 배기구의 유체 유량의 비율, 각각의 구역에서 개방되는 유체 배출구의 수 또는 유체 경로의 수, 및/또는 샤워헤드의 각각의 구역 내부의 유체의 압력을 포함한다.
도 8a는 일 실시형태에 따라, 스커트(180)를 갖는 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(800)이며, 도 8a는 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 단면도이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 유체 배출구(102)를 둘러싸고, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 하부면으로부터 기판 홀더(124)를 향해 연장되는 스커트(180)를 추가함으로써, 박막 증착 균일성이 개선될 수 있다. 일 실시형태에서, 스커트(180)는 링과 같은 형상이며, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)에 끼워 맞춰진다. 스커트(180)는, 유체 분사구(102)를 포함하는 중앙 표면을 간단히 함입함으로써, 샤워헤드와 동일한 재료 빌릿(billet)으로 기계 가공될 수 있다. 이상적으로, 특정 실시형태에서는, 스커트(180)를 갖지 않는 것이 바람직하며, 유체 개구(102)를 갖는 샤워헤드 표면을 기판(124)에 근접하게(1 내지 3 밀리미터 이내) 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 배치는, 샤워헤드 가스 개구에 대응하는 기판 상에 막 두께 스트리크(streak)를 유발할 수 있다. 특정 실시형태에서 스커트(180)를 추가함으로써, 막 두께 스트리크가 방지될 수 있다. 또한, 스커트(180)는, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 에지 아래로 주위 질소(168)의 역류를 감소시킴으로써, 특히, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 주변부 근처에서, 박막 조성 균일성을 개선한다.
스커트(180)의 길이는, 약 1 mm 내지 10 mm의 범위를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 스커트(180)의 길이는, 약 1 mm 내지 3 mm의 범위를 가질 수 있다. 예시적인 배치에서, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)로부터 하부 기판 홀더(124)까지의 거리는 약 3 mm이며, 스커트(180)의 길이는 약 2 mm이고, 스커트(180)로부터 기판 홀더(124)까지의 거리는 약 1.5 mm이다. 이러한 거리는, 최상의 박막 균일성을 달성하기 위해 유체 흐름에 따라 조정될 수 있다. 도 9는 일괄 증착 또는 에칭 도구(122)에서 쐐기 형상의 샤워헤드(700) 아래로부터 단일 배기구(120)로의 유체(114)의 시뮬레이션된 흐름을 도시하는 투영도이다. 유체(114)는 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 하부면 상의 유체 배출구(102)로부터 분배된다. 이러한 유체(114)와 더불어 주위 질소가 단일 배기구(120)를 향해 흡인된다. 유체(114)는 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 하부면에 걸쳐서 불균일하게 유동한다. 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 하부면에 걸친 유체(114)의 흐름의 균일성을 개선함으로써, 증착된 박막 균일성이 개선될 수 있다.
도 10은 이중 배기구(164 및 166)를 갖는 일괄 증착 또는 에칭 도구(122)의 평면도이다. 일괄 증착 또는 에칭 도구(122)는 일 실시형태에서 CVD 증착 도구일 수 있으며, 다른 실시형태에서 ALD 증착 도구일 수 있고, 다른 실시형태에서 유체 기상 에칭 도구일 수 있으며, 다른 실시형태에서 플라즈마 에칭 도구일 수 있고, 또 다른 실시형태에서 ALE 에칭 도구일 수 있다. 제1 배기구(164) 및 제2 배기구(166)는, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 양측으로부터 유체를 동시에 배기하기 위해, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 베이스의 각각의 코너 근처에 하나씩 위치된다. 단일 배기구(120)를 향하여 기판 홀더(124)와 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 베이스 사이에서 일 방향으로 유체가 유동하는 대신에, 제1 및 제2 배기구(164 및 166)를 사용하여, 유체(114)가 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 양측으로부터 유동함으로써 균형이 맞춰질 수 있으므로, 박막을 증착 또는 에칭하는 균일성을 개선할 수 있다.
도 11은 쐐기 형상의 샤워헤드(700)로부터 제1 및 제2 배기구(164 및 166)로의 시뮬레이션된 유체 흐름을 도시하는 투영도이다. 제1 및 제2 배기구(164 및 166)는, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 베이스의 코너 근처에 위치된다. 유체(114)는 양측에서 균일하게 쐐기 형상의 샤워헤드(700) 아래로부터 추출된다. 기판(112)과 쐐기 형상의 샤워헤드(700) 사이에서 유체(114)의 보다 균일한 흐름에 따라, 개선된 박막 균일성을 갖는 증착된 또는 에칭된 박막이 생성된다. 도 11에서, 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 제1 측면을 따라 그리고 쐐기 형상의 제1 불활성 가스 샤워헤드(128a) 사이의 제1 가스 채널로부터의 유체(114)가 제1 배기구(164)에 유입된다. 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 제2 측면을 따라 그리고 쐐기 형상의 제2 불활성 가스 샤워헤드(128b) 사이의 제2 가스 채널로부터의 유체(114)가 제2 배기구(166)에 유입된다. 배기구(164 및 166)는, 2개의 배기구가 도관과 연결되기 때문에, 크기가 상이하다. 이러한 도관의 전도율은, 배기구(164)를 위한 개구부 크기를 결정하는 데 중요하다. 배기구(166)는 수용될 수 있을 만큼 크게 설계된 다음, 배기구(164)가 흐름의 균형을 맞추도록 크기 조정된다. 일반적으로, 배기구(164)는, 전방 라인(foreline) 및 진공 펌프에 직접 연결된 표준 배기구이다. 따라서, 배기구(166)와의 흐름의 균형을 맞추기 위해, 배기구(164)를 위한 더 작은 개구부가 요구된다. 쐐기 형상의 샤워헤드(700)의 양측으로부터의 유체(114) 및 질소의 균형 잡힌 제거에 따라, 쐐기 형상의 샤워헤드(700) 아래의 유체(114) 흐름의 균일성을 개선함으로써, 박막을 증착 또는 에칭하는 균일성을 개선한다.
도 12a는 일 실시형태에 따라, 진공 채널(171)을 갖는 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드이며, 도 12a는 평면도이고, 도 12b는 도 12a의 단면도이다. 이러한 실시형태는 추가적인 진공 채널(171)을 포함하며, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 또는 도 10에서 설명된 실시형태와 조합될 수 있다.
도 12a 및 도 12b에서, 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(1200)의 하부면 에지 둘레에 진공 채널(171)을 추가함으로써, 박막 증착 또는 에칭 균일성이 추가적으로 개선될 수 있다. 진공 채널 개구부는 기판 홀더(124)에 대향하며, 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(1200)와 하부 기판 홀더(124) 사이에서 유체(114) 및 질소(168)를 제거하도록 정렬된다. 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(1200)의 에지 아래로 역확산되기 전에 상당 부분의 질소(168)를 제거함으로써, 이러한 영역에서 유체(114)의 희석을 감소시켜서, 박막 증착 또는 에칭 균일성을 개선한다. 또한, 진공 채널(171)은, 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(1200)와 기판 홀더(124) 사이에서 유체의 보다 균일한 제거를 제공한다. 유체 배출구(102)로부터 분배된 후에 유체를 보다 균일하게 제거함으로써, 쐐기 형상의 다중-구역 샤워헤드(1200) 아래의 유체(114)의 흐름의 균일성을 개선하여, 박막의 보다 균일한 증착 또는 에칭을 가능하게 한다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 대안적인 실시형태에서, 진공 채널(171)이 스커트(180) 내에 통합되어, 일체형 스커트/진공 채널(188)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 별개의 진공 채널(171) 및 스커트(180)를 갖는 이전의 실시형태에 비해, 면적 및 비용이 감소된다. 도 13a는 평면도이고, 도 13b는 도 13a의 단면도이다. 이러한 실시형태에서, 스커트/진공 채널(188)은, 질소(168) 역확산을 차단할 뿐만 아니라 진공 채널(171)이기도 한 이중 기능을 수행한다. 이러한 배치에서, 스커트/진공 채널(188)은, 기판 홀더(124)와 샤워헤드(1300)의 하부면 사이에서 유체 및 질소를 제거하도록 배치된 개구부가 있는 중공이다. 질소(168) 역확산을 차단할 뿐만 아니라, 역확산되는 상당 양의 질소를 배기함으로써, 질소에 의한 유체 희석의 결과로 인한 샤워헤드(1300)의 가장자리의 박막 불균일성을 감소시킨다. 또한, 스커트/진공 채널(188)은, 유체 배출구(102)로부터 유체가 배출됨에 따라 유체를 연속적으로 제거함으로써, 샤워헤드(1300)와 기판 홀더(124) 사이의 유체의 흐름의 균일성을 개선한다. 또한, 증착 동안의 보다 균일한 유체 흐름은 박막 조성을 개선하며, 증착 또는 에칭 동안의 보다 균일한 유체 흐름은 박막 두께 균일성을 개선한다.
다양한 실시형태에서, 본 개시물에 설명된 박막 CVD 증착 방법은, 박막이 증착되는 전체 영역에 걸쳐서, 두께 및 조성과 같은 보다 균일한 박막 특성을 달성할 수 있으며, 감소된 비용 및 감소된 후처리 비용으로 이를 수행할 수 있다. 또한, 다양한 실시형태에서, 본 개시물에 설명된 박막 에칭 방법은, 전체 웨이퍼에 걸쳐서 보다 균일한 에칭된 박막 두께를 달성할 수 있으며, 감소된 비용 및 감소된 후처리 비용과 조합될 수 있다. 본 개시물의 실시형태로 제공되는 방법은, 박막 증착 또는 에칭 도구에서, 유체 흐름 경로의 변경, 샤워헤드의 변경, 및 진공 배기 시스템의 변경을 포함할 수 있다. 일 배치로서, 원자층 증착(ALD) 도구에서, 클로로실란을 함유하는 가스를 사용하여 실리콘의 단분자층이 증착된다. 클로로실란 함유 가스는, 트리클로로실란(SiCl3H, TCS), 디클로로실란(SiCl2H2, DCS), 헥사클로로디실란(Si2Cl6, HCDS)을 포함한다.
CVD 박막 또는 ALD 단분자층을 증착하기 위한 방법의 주요 단계는 도 14의 흐름도에 열거된다.
제1 방법 블록(180)은, CVD 또는 ALD 도구의 샤워헤드를 변경함으로써 샤워헤드의 제1 공동의 크기를 감소시키고, 가스 분산 개구를 갖는 가스 분산 채널을 포함시킴으로써 제1 공동 내에서 가스를 균일하게 분산시킨다.
제2 블록(182)은, 다수의 구역을 갖는 샤워헤드를 생성하는 것이다. 예시적인 배치로서, 제2 공동을 갖는 내측 구역이 제1 구역의 제1 주변 영역에 배치되며, 제3 공동을 갖는 외측 구역이 제1 구역의 제2 주변 영역에 배치된다. 가스 흐름이 개별적으로 제어되는 별개의 가스 경로가 가스 소스와 제2 구역 사이에 연결되며, 가스 소스와 제3 구역 사이에 연결된다.
제3 블록(184)은, 제1 가스 경로를 통하여 그리고 가스 분산 채널 및 가스 분산 개구를 통하여 가스를 유동함으로써, 제1 공동을 충전하고, 제1 공동으로부터 복수의 제1 가스 배출구를 통하여 기판을 향해 배출되도록 가스를 지향시키는 것이다.
제4 블록(186)은, 제2 가스 경로를 통하여 가스를 유동함으로써, 제2 공동을 충전하고, 제2 공동으로부터 복수의 제2 가스 배출구를 통하여 기판을 향해 배출되도록 가스를 지향시키는 것이다. 이점이 있는 경우, 제2 분산 채널이 제2 공동에 추가될 수 있다. 전형적으로, 제2 공동은 제1 공동보다 더 작다. 제2 구역의 가스의 유량은, 제1 구역의 유량과 상이하게 조정될 수 있으므로, CVD 박막 또는 ALD 단분자층 균일성을 개선할 수 있다. 대체로, 제2 외측 구역의 가스의 유량은, 제1 구역의 유량보다 약간 더 높도록 조정됨으로써, 질소 역확산을 억제하고, 박막 균일성을 개선한다.
제5 블록(188)은, 제3 가스 경로를 통하여 가스를 유동함으로써, 제3 공동을 충전하고, 제3 공동으로부터 복수의 제3 가스 배출구를 통하여 기판을 향해 배출되도록 가스를 지향시키는 것이다. 이점이 있는 경우, 제3 가스 분산 채널이 제3 공동에 추가될 수 있다. 전형적으로, 제3 공동은 제1 공동보다 더 작다. 제3 구역의 가스의 유량은, 제1 구역의 유량과 상이하게 조정될 수 있으므로, CVD 박막 또는 ALD 단분자층 균일성을 개선할 수 있다. 대체로, 제3 구역의 가스의 유량은, 제1 구역의 유량보다 약간 더 높도록 조정됨으로써, 개선된 박막 균일성을 위해 질소 역확산을 억제한다.
제6 블록(190)은, 박막 균일성을 개선하기 위해 선택적으로 수행될 수 있다. 이러한 방법 단계에서, 제1 진공 포트가 쐐기 형상의 샤워헤드의 베이스의 제1 코너 근처에 위치되고, 제2 진공 포트가 베이스의 제2 코너 근처에 위치된다. 진공 포트로의 진공 라인의 밸브는, 쐐기 형상의 샤워헤드의 제1 측면 아래로부터 제1 진공 포트로의 가스의 유량과 쐐기 형상의 샤워헤드의 제2 측면 아래로부터 제2 진공 포트로의 가스의 유량의 균형을 맞추도록 조정된다. 제7 블록(192)은, 샤워헤드의 하나 이상의 작동 변수의 값을 조정함으로써, 샤워헤드의 하나 이상의 작동 변수를 제어하는 것이며, 작동 변수는, 챔버 온도, 샤워헤드의 각각의 구역으로의 유입 유체의 유체 유량, 샤워헤드의 각각의 구역으로의 유체 흐름의 조성, 각각의 구역의 챔버 유체 압력, 제2 배기구와 비교하여 제1 배기구의 유체 유량의 비율, 및 개방되는 유체 배출구의 수 또는 유체 경로의 수, 및/또는 샤워헤드의 각각의 구역 내부의 유체의 압력을 포함하고, 샤워헤드의 하나 이상의 작동 변수의 제어는, 기판의 타겟 막 균일성을 유지하도록 구성된다.
따라서, 본 개시물의 실시형태는 균일한 에칭 또는 증착을 가능하게 한다. 증착 후 또는 에칭 후에, 웨이퍼에 걸쳐서 계측치 측정이 수행되며, 데이터에 대해 상관관계 계산이 수행되어, 통계적으로 유의한 두께 패턴이 웨이퍼 상에 존재하는지 여부를 결정한다. 패턴이 검출되는 경우, 패턴을 제거하기 위해, 샤워헤드에 영향을 주는 작동 변수가 조정된다. 작동 변수는, 챔버 온도, 유체 분산 경로의 국부적 온도, 샤워헤드의 각각의 구역으로의 유체 유량, 각각의 구역의 챔버 유체 압력, 제2 배기구와 비교하여 제1 배기구의 유체 유량의 비율, 및 개방되는 유체 배출구의 수 또는 유체 경로의 수, 및/또는 샤워헤드의 각각의 구역 내부의 유체의 압력을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시형태는, 다양한 실시형태에서 전술한 샤워헤드를 포함하는 공정 도구에서 기판을 처리함으로써, 제1 형상부(feature)가 형성되는 공정 제어 방식을 포함한다. 제1 형상부는, 예를 들어, 에칭 공정 또는 증착 공정 후에 형성된 구조물일 수 있다. 제1 형상부가 측정되며, 조면계, 산란계, 전자 현미경, 엑스레이 등과 같은, 광학, 전자, 또는 전자기 도구를 포함하는 인라인 또는 다른 측정 도구를 사용하여, 예를 들어, 제1 형상부의 표면 거칠기, 임계 치수, 또는 높이가 측정된다. 측정에 기초하여, 계측치가 공정 도구를 위한 공정 윈도우 내에(예를 들어, 그러한 공정 흐름을 위한 타겟 내에) 속하는지 여부가 결정된다. 계측치가 공정 윈도우를 벗어나는 경우, 제1 공동으로의 제1 유체의 제1 유량, 제2 공동으로의 제2 유체의 제2 유량, 제1 공동 내의 제1 유체 압력, 제2 공동 내의 제2 유체 압력, 공정 도구의 배기구를 통하는 배기 흐름, 제1 구역의 제1 구역 온도, 또는 제2 구역의 제2 챔버 온도는, 후속 웨이퍼의 계측치가 타겟 공정 윈도우 내에 있을 수 있도록 조정된다. 따라서, 후속 형상부는 조정 후에 처리된다.
본 출원의 예시적인 실시형태가 아래에 요약된다. 본원에 제출된 청구범위 뿐만 아니라 명세서 전체로부터 다른 실시형태도 이해될 수 있다.
실시예 1. 장치로서, 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 배치된 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드를 포함하며, 상기 샤워헤드는, 상기 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하고, 상기 제1 구역은, 제1 공동; 상기 제1 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및 상기 제1 유동 경로를 상기 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함하는, 장치.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 샤워헤드의 주변 영역에 배치된 제2 구역을 더 포함하며, 상기 제2 구역은, 제2 공동; 상기 제2 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및 상기 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하는, 장치.
실시예 3. 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 제2 구역은, 상기 제2 유동 경로를 상기 제2 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제2 유체 분산 경로를 더 포함하는, 장치.
실시예 4. 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치되어 상기 기판 홀더를 향해 연장되는 스커트를 더 포함하는, 장치.
실시예 5. 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 스커트는, 상기 샤워헤드로부터 상기 기판 홀더 위로 1 mm 내지 10 mm의 거리로 연장되는, 장치.
실시예 6. 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 스커트는, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 포함하는, 장치.
실시예 7. 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 더 포함하는, 장치.
실시예 8. 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 원자층 증착 장치인, 장치.
실시예 9. 장치로서, 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 배치된 기판 홀더로서, 상기 기판 홀더는 복수의 웨이퍼를 지지하도록 구성되는, 기판 홀더; 및 상기 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드 시스템을 포함하며, 상기 샤워헤드 시스템은, 상기 공정 챔버의 중앙 영역 둘레에 배치된 쐐기 형상의 샤워헤드를 포함하고, 상기 쐐기 형상의 샤워헤드는, 상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 중앙 구역의 제1 공동; 상기 제1 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 상기 제1 공동 내로 배출되는 복수의 유체 분산 경로; 및 유체 소스를 상기 복수의 유체 분산 경로와 유동 가능하게 연결시키는 제1 유동 경로를 포함하는, 장치.
실시예 10. 실시예 9에 있어서, 상기 중앙 구역의 주변 영역에 배치된 주변 구역을 더 포함하며, 상기 주변 구역은, 제2 공동; 상기 제2 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및 상기 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하는, 장치.
실시예 11. 실시예 9 또는 실시예 10에 있어서, 상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치되어 상기 기판 홀더를 향해 연장되는 스커트를 더 포함하는, 장치.
실시예 12. 실시예 9 내지 실시예 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 스커트는, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 포함하는, 장치.
실시예 13. 실시예 9 내지 실시예 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치된 진공 채널을 더 포함하는, 장치.
실시예 14. 실시예 9 내지 실시예 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 공정 챔버는, 상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 제1 넓은 코너 근처에 배치된 제1 진공 포트, 및 상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 제2 넓은 코너 근처에 배치된 제2 진공 포트를 갖는 이중 진공 포트를 더 포함하는, 장치.
실시예 15. 실시예 9 내지 실시예 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 원자층 증착 장치인, 장치.
실시예 16. 기판을 처리하는 방법으로서, 샤워헤드를 통하여 상기 기판을 향해 가스를 유동하는 단계를 포함하며, 상기 샤워헤드는, 상기 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하고, 상기 제1 구역은, 제1 공동; 상기 제1 공동으로부터 상기 기판을 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구; 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및 상기 제1 유동 경로를 상기 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함하며, 상기 유동하는 단계는, 상기 제1 유동 경로 및 상기 복수의 제1 유체 분산 경로를 통하여 상기 가스로 상기 제1 공동을 충전하는 단계, 및 상기 제1 공동으로부터 상기 복수의 제1 유체 배출구를 통하여 배출되도록 상기 가스를 지향시키는 단계를 포함하는, 기판을 처리하는 방법.
실시예 17. 실시예 16에 있어서, 상기 샤워헤드의 제2 구역을 통하여 상기 기판을 향해 상기 가스를 유동하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 구역은 상기 제1 구역의 주변 영역에 배치되고, 상기 제2 구역은, 제2 공동; 상기 제2 공동으로부터 상기 기판을 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및 상기 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하며, 상기 유동하는 단계는, 상기 제2 유동 경로를 통하여 상기 가스로 상기 제2 공동을 충전하는 단계, 및 상기 제2 공동으로부터 상기 복수의 제2 유체 배출구를 통하여 배출되도록 상기 가스를 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 18. 실시예 16 또는 실시예 17에 있어서, 상기 제2 유체 배출구에서 배출되는 상기 가스의 유량은, 상기 제1 유체 배출구에서 배출되는 상기 가스의 유량 초과인, 방법.
실시예 19. 실시예 16 내지 실시예 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 샤워헤드는 원자층 증착 도구의 일부이며, 상기 방법은, 상기 원자층 증착 도구에서 상기 기판을 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시예 20. 실시예 16 내지 실시예 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 원자층 증착 도구에서 상기 기판을 처리하는 단계는, 실리콘의 원자층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 가스는 클로로실란을 함유하는 전구체 가스인, 방법.
본 발명은 예시적인 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명은 제한적인 의미로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 설명을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태 뿐만 아니라, 예시적인 실시형태의 다양한 변경 및 조합은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 임의의 그러한 변경 또는 실시형태를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (25)

  1. 장치로서,
    공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 배치된 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드를 포함하며,
    상기 샤워헤드는, 상기 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하고,
    상기 제1 구역은,
    제1 공동;
    상기 제1 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구;
    제1 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및
    상기 제1 유동 경로를 상기 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함하는,
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 주변 영역에 배치된 제2 구역을 더 포함하며,
    상기 제2 구역은,
    제2 공동;
    상기 제2 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및
    제2 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구역에 배치된 복수의 제1 공동, 및 각각의 상기 복수의 제1 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 각각의 복수의 제1 유체 배출구, 상기 제1 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 복수의 제1 유동 경로, 및 각각의 상기 복수의 제1 유동 경로를 각각의 상기 복수의 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로 중 하나; 및
    상기 제2 구역에 배치된 복수의 제2 공동, 각각의 상기 복수의 제2 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 각각의 복수의 제2 유체 배출구, 및 상기 제2 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로 및 상기 복수의 제1 유동 경로와 별개인 복수의 제2 유동 경로를 더 포함하는, 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 중간 영역에 배치된 제3 구역을 더 포함하며,
    상기 중간 영역은 상기 중앙 영역과 상기 주변 영역 사이에 배치되고,
    상기 제3 구역은,
    제3 공동;
    상기 제3 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제3 유체 배출구; 및
    제3 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로 및 상기 제2 유동 경로와 별개인 제3 유동 경로를 포함하는, 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 유체 소스는 상기 제1 유체 소스와 동일한, 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구역은, 상기 제2 유동 경로를 상기 제2 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제2 유체 분산 경로를 더 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치되어 상기 기판 홀더를 향해 연장되는 스커트를 더 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스커트는, 상기 샤워헤드로부터 상기 기판 홀더 위로 1 mm 내지 10 mm의 거리로 연장되는, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스커트는, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 더 포함하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 원자층 증착 장치인, 장치.
  12. 장치로서,
    공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 배치된 기판 홀더로서, 상기 기판 홀더는 복수의 웨이퍼를 지지하도록 구성되는, 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더 위에 배치된 샤워헤드 시스템을 포함하며,
    상기 샤워헤드 시스템은,
    상기 공정 챔버의 중앙 영역 둘레에 배치된 쐐기 형상의 샤워헤드를 포함하고,
    상기 쐐기 형상의 샤워헤드는,
    상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 중앙 구역의 제1 공동;
    상기 제1 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구;
    상기 제1 공동 내로 배출되는 복수의 유체 분산 경로; 및
    제1 유체 소스를 상기 복수의 유체 분산 경로와 유동 가능하게 연결시키는 제1 유동 경로를 포함하는,
    장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 구역의 주변 영역에 배치된 주변 구역을 더 포함하며,
    상기 주변 구역은,
    제2 공동;
    상기 제2 공동으로부터 상기 기판 홀더를 향해 상기 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및
    제2 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하는, 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치되어 상기 기판 홀더를 향해 연장되는 스커트를 더 포함하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스커트는, 상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 주변 영역 둘레에 배치된 진공 채널을 포함하는, 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 기판 홀더로부터 이격되어 상기 유체를 유입시키도록 정렬된 복수의 유체 진입 개구를 갖는 상기 샤워헤드의 가장자리 둘레에 배치된 진공 채널을 더 포함하는, 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 제1 넓은 코너 근처에 배치된 제1 진공 포트, 및 상기 쐐기 형상의 샤워헤드의 제2 넓은 코너 근처에 배치된 제2 진공 포트를 갖는 이중 진공 포트를 더 포함하는, 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 장치는 원자층 증착 장치인, 장치.
  19. 기판을 처리하는 방법으로서,
    공정 챔버에 배치된 상기 기판을 향해 샤워헤드를 통하여 제1 유체를 유동하는 단계를 포함하며,
    상기 샤워헤드는, 상기 샤워헤드의 중앙 영역에 배치된 제1 구역을 포함하고,
    상기 제1 구역은,
    제1 공동;
    상기 제1 공동으로부터 상기 기판을 향해 상기 제1 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제1 유체 배출구;
    제1 유체 소스에 유동 가능하게 연결된 제1 유동 경로; 및
    상기 제1 유동 경로를 상기 제1 공동과 유동 가능하게 연결시키는 복수의 제1 유체 분산 경로를 포함하며,
    상기 유동하는 단계는, 상기 제1 유동 경로 및 상기 복수의 제1 유체 분산 경로를 통하여 상기 제1 유체로 상기 제1 공동을 충전하는 단계, 및 상기 제1 공동으로부터 상기 복수의 제1 유체 배출구를 통하여 배출되도록 상기 제1 유체를 지향시키는 단계를 포함하는,
    기판을 처리하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 제2 구역을 통하여 상기 기판을 향해 제2 유체를 유동하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 구역은 상기 제1 구역의 주변 영역에 배치되고,
    상기 제2 구역은,
    제2 공동;
    상기 제2 공동으로부터 상기 기판을 향해 상기 제2 유체를 배출하도록 정렬된 복수의 제2 유체 배출구; 및
    제2 유체 소스에 유동 가능하게 연결되고 상기 제1 유동 경로와 별개인 제2 유동 경로를 포함하며,
    상기 유동하는 단계는, 상기 제2 유동 경로를 통하여 상기 제2 유체로 상기 제2 공동을 충전하는 단계, 및 상기 제2 공동으로부터 상기 복수의 제2 유체 배출구를 통하여 배출되도록 상기 제2 유체를 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 유체는 상기 제1 유체와 동일한, 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 공정 도구의 일부이며,
    상기 방법은,
    상기 공정 도구에서 상기 기판을 처리함으로써, 제1 형상부를 형성하는 단계;
    상기 제1 형상부의 계측치를 측정하는 단계; 및
    상기 측정하는 단계에 기초하여, 상기 제1 공동으로의 상기 제1 유체의 제1 유량, 상기 제2 공동으로의 상기 제2 유체의 제2 유량, 상기 제1 공동 내의 제1 유체 압력, 상기 제2 공동 내의 제2 유체 압력, 상기 공정 도구의 배기구를 통하는 배기 흐름, 상기 제1 구역의 제1 구역 온도, 또는 상기 제2 구역의 제2 챔버 온도를 조정하는 단계; 및
    상기 조정하는 단계 후에 상기 공정 도구에서 다른 기판을 처리함으로써, 제2 형상부를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 원자층 증착 도구의 일부이며,
    상기 방법은, 상기 원자층 증착 도구에서 상기 기판을 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 원자층 증착 도구에서 상기 기판을 처리하는 단계는, 실리콘의 원자층을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 가스는 클로로실란을 함유하는 전구체 가스인, 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 제1 공동은 약 150 cm-3 내지 200 cm-3의 체적을 포함하며,
    상기 방법은, 상기 제1 유체 소스로부터의 상기 제1 유체의 압력을 약 1.6 Torr 내지 약 2.6 Torr로 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공정 챔버의 챔버 압력은 약 0.5 Torr 내지 약 0.8 Torr인, 방법.
KR1020210082485A 2020-06-24 2021-06-24 공정 도구를 위한 샤워헤드 KR20210158823A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063043394P 2020-06-24 2020-06-24
US63/043,394 2020-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210158823A true KR20210158823A (ko) 2021-12-31

Family

ID=79031493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210082485A KR20210158823A (ko) 2020-06-24 2021-06-24 공정 도구를 위한 샤워헤드

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210404064A1 (ko)
JP (1) JP2022008223A (ko)
KR (1) KR20210158823A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230037057A (ko) 2019-08-16 2023-03-15 램 리써치 코포레이션 웨이퍼 내에서 차동 보우를 보상하기 위한 공간적으로 튜닝 가능한 증착
WO2023220308A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 Lam Research Corporation Multi-path helical mixer for asymmetric wafer bow compensation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9540731B2 (en) * 2009-12-04 2017-01-10 Applied Materials, Inc. Reconfigurable multi-zone gas delivery hardware for substrate processing showerheads
TWI723024B (zh) * 2015-06-26 2021-04-01 美商應用材料股份有限公司 用於改良的氣體分配的遞迴注入設備

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022008223A (ja) 2022-01-13
US20210404064A1 (en) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10428426B2 (en) Method and apparatus to prevent deposition rate/thickness drift, reduce particle defects and increase remote plasma system lifetime
US20060169671A1 (en) Plasma etching apparatus and plasma etching method
US20130306758A1 (en) Precursor distribution features for improved deposition uniformity
KR20040085164A (ko) 가스 분배 샤워헤드
US20040065344A1 (en) Processing apparatus and cleaning method
JPWO2003104524A1 (ja) 処理装置及び処理方法
US11946142B2 (en) Spatially tunable deposition to compensate within wafer differential bow
KR20210158823A (ko) 공정 도구를 위한 샤워헤드
US7879182B2 (en) Shower plate, plasma processing apparatus, and product manufacturing method
US20130008604A1 (en) Method and apparatus for enhancing flow uniformity in a process chamber
KR102106666B1 (ko) 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기판 보유 지지 부재
US20240003010A1 (en) Backside deposition and local stress modulation for wafer bow compensation
US11222771B2 (en) Chemical control features in wafer process equipment
TWI750269B (zh) 處理方法及處理裝置
US20210032753A1 (en) Methods and apparatus for dual channel showerheads
US20180258531A1 (en) Diffuser design for flowable cvd
US11955333B2 (en) Methods and apparatus for processing a substrate
US20230009859A1 (en) Asymmetric purged block beneath wafer plane to manage non-uniformity
US20220298636A1 (en) Methods and apparatus for processing a substrate
US20220285133A1 (en) Methods and apparatus for processing a substrate
KR102538276B1 (ko) Pe-cvd 장치 및 방법
KR20200117930A (ko) 박막 증착장치
KR20190142489A (ko) 박막 증착장치