KR20220035192A - 기판 프로세싱을 위한 산화 프로파일의 변조 - Google Patents

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제랄드 조셉 브래디
케빈 엠. 맥러프린
프라틱 산키
바트 제이. 반 슈라벤디크
쉬리람 바상트 바파트
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 방법들 및 장치들이 본 명세서에 제공된다. 방법은 기판이 기판 홀더에 의해 지지되는 동안, (a) 기판의 주변부 주위에 산화 가스 및 (b) 산소를 포함하지 않는 불활성 가스를 샤워헤드를 통해 기판 상으로 동시에 흘리는 단계로서, 이에 따라 기판의 환형 에지 영역 위의 환형 가스 영역 및 기판의 내부 영역 위의 내부 가스 영역을 생성하는, 산화 가스 및 불활성 가스를 동시에 흘리는 단계를 포함하고, 동시에 흘리는 단계는 기판 상으로 재료의 증착 동안이 아니고, 환형 가스 영역은 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트를 갖는다.

Description

기판 프로세싱을 위한 산화 프로파일의 변조
반도체 제조는 종종 목표된 구조체들을 형성하기 위해 기판 상에서 복수의 그리고 순차적인 증착 및 에칭 동작들을 수행하는 것을 수반한다. 기판은 후속 프로세싱을 위해 기판을 준비하기 위해 이들 동작들 중 일부 사이에 처리될 수도 있다. 순차적인 동작들에 의해 유발될 수도 있는 기판 결함들을 감소시키기 위해 이들 처리들을 사용하기 위한 방법들 및 기법들이 추구된다.
참조로서 인용
PCT 신청 양식은 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 인용되었다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현 예들의 세부사항들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술 (description) 에 제시된다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 기술, 도면들, 및 청구항으로부터 명백해질 것이다. 다음의 비제한적인 구현 예들은 본 개시 (disclosure) 의 일부로 간주된다; 다른 구현 예들은 본 개시 전체 및 첨부된 도면들로부터 또한 자명할 것이다.
일부 실시 예들에서, 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 방법이 제공될 수도 있다. 방법은 기판이 기판 홀더에 의해 지지되는 동안, (a) 기판의 주변부 주위에 산화 가스 및 (b) 산소를 포함하지 않는 불활성 가스를 샤워헤드를 통해 기판 상으로 동시에 흘리는 단계로서, 이에 따라 기판의 환형 에지 영역 위의 환형 가스 영역 및 기판의 내부 영역 위의 내부 가스 영역을 생성하는, 산화 가스 및 불활성 가스를 동시에 흘리는 단계를 포함한다. 동시에 흘리는 단계는 기판 상으로의 재료의 증착 동안이 아닐 수도 있고, 환형 가스 영역은 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트를 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 산화 가스 및 불활성 가스를 동시에 흘리는 단계 동안, 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배기하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소만을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소 및 제 2 불활성 가스를 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 또는 이들의 둘 이상의 조합일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 또는 이들의 조합일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 동시에 흘리는 단계 동안, 기판을 제 1 온도로 가열하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 가열은 기판 홀더를 가열하는 단계 및 기판 홀더의 표면 상에 기판을 직접 지지하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시 예들에서, 제 1 온도는 적어도 20 ℃이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 온도는 적어도 200 ℃이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 온도는 약 200 ℃ 내지 400 ℃이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 온도는 적어도 400 ℃이다.
일부 실시 예들에서, 동시에 흘리는 단계는 기판 홀더의 표면 위의 리프트 핀들 상에 기판을 간접적으로 지지하는 것을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 동시에 흘리는 단계 전에, 산화 가스가 흐르지 않는 동안 불활성 가스를 샤워헤드를 통해 기판 상으로 흘리는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 동시에 흘리는 단계 동안, 산화 가스의 플로우 레이트는 적어도 500 sccm (standard cubic centimeters per minute) 일 수도 있고, 불활성 가스의 플로우 레이트는 적어도 250 sccm일 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 동시에 흘리는 단계 동안 불활성 가스의 플로우 레이트는 적어도 500 sccm일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 동시에 흘리는 단계는 화학적 기상 증착 프로세스 동안, 또는 원자 층 증착의 도즈, 퍼지, 또는 활성화 단계 동안이 아닐 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동시에 흘리는 단계는 화학적 기상 증착 프로세스 동안, 또는 원자 층 증착의 도즈, 퍼지, 또는 활성화 단계 동안이 아니다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스를 흘리는 단계는 프로세싱 챔버의 상단부와 샤워헤드 사이에 수직으로 위치된 배플 플레이트 상으로 산화 가스를 흘리는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 동시에 흘리는 단계 후, 산화 가스의 프로세싱 챔버를 퍼지하는 단계, 및 퍼지 후에, 기판 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은 프로세싱 챔버, 불활성 가스 소스와 유체로 연통가능하도록 (fluidically connectable) 구성된 불활성 가스 유입구, 산화 가스 소스와 유체로 연통가능하도록 구성된 산화 가스 유입구, 및 불활성 가스 및 산화 가스의 플로우를 제어하도록 구성된 하나 이상의 밸브들을 갖는 가스 전달 시스템; 기판을 지지하도록 구성된 기판 홀더; 기판 홀더 위에 위치되고 불활성 가스 유입구에 유체로 연통된 샤워헤드; 기판을 기판 홀더에 제공하도록 구성된 기판 핸들링 로봇; 산화 가스 유입구를 통해 공급된 산화 가스로 하여금 기판 홀더의 주변부 주위를 흐르게 하도록 구성된 주변 가스 플로우 유닛으로서, 주변 가스 플로우 유닛은 산화 가스 유입구에 유체로 연통되는, 주변 가스 플로우 유닛; 및 인스트럭션들을 포함하는 머신 판독 가능, 비일시적 매체를 포함하는 제어기를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들은 기판이 기판 홀더에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되도록 기판 핸들링 로봇으로 하여금 기판을 기판 홀더에 제공하게 하고, 그리고 기판이 기판 홀더에 의해 지지되는 동안, 기판의 환형 에지 영역 위의 환형 가스 영역 및 기판의 내부 영역 위의 내부 가스 영역을 생성하도록, 하나 이상의 밸브들로 하여금 (a) 기판의 주변부 주위에 산화 가스 및 (b) 샤워헤드를 통해 기판 상으로 산소를 포함하지 않는 불활성 가스의 동시 플로우를 유발하게 할 수도 있다. 동시 플로우는 기판 상에 재료의 증착 동안이 아닐 수도 있고, 그리고 환형 가스 영역은 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트를 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템은 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배기하도록 구성된 펌프를 더 포함할 수도 있고, 제어기는 동시에 흐르는 동안 펌프로 하여금 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배기하게 하는 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제어기는, 동시에 흐르는 동안, 펌프로 하여금 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배출하게 하고; 그리고 배기 후에, 시스템으로 하여금 기판 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하게 하는 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 기판 홀더는 기판 지지 표면 및 기판 지지 표면 위에 기판을 홀딩하도록 구성된 리프트 핀들을 포함할 수도 있고, 그리고 제어기는 동시에 흐르는 동안 기판 지지 표면 위에 리프트 핀들을 사용하여 기판을 위치시키기 위한 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 기판 홀더는 기판 지지 표면을 포함할 수도 있고, 제어기는 동시에 흐르는 동안 기판 지지 표면 상에 기판을 위치시키기 위한 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 기판 홀더는 기판 지지 표면 상에 위치된 기판을 가열하도록 구성된 히터를 더 포함할 수도 있고, 그리고 제어기는 동시에 흐르는 동안 그리고 기판이 기판 지지 표면 상에 위치되는 동안 제어기는 기판을 가열하기 위한 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제어기는 동시에 흘리기 전에, 불활성 가스를 샤워헤드를 통해 그리고 기판 상으로 흘리기 위한 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 주변 가스 플로우 유닛은 샤워헤드의 바디와 챔버의 상단부 사이에 수직으로 개재된 배플 플레이트, 및 산화 가스 소스에 유체로 연통되고 배플 플레이트 상으로 산화 가스를 흘리도록 구성된 가스 주입기를 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 주변 가스 플로우 유닛은 산화 가스 소스에 유체로 연통되고, 프로세싱 챔버의 측면을 통해 연장하고, 기판 홀더의 주변부 주위에 산화 가스를 흘리도록 구성되는 가스 주입기를 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소만을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스는 산소 및 제 2 불활성 가스를 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 또는 이들의 둘 이상의 조합일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 또는 이들의 조합일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 가스 전달 시스템은 적어도 500 sccm (standard cubic centimeters per minute) 의 플로우 레이트로 산화 가스를 프로세싱 챔버 내로 흘리고, 그리고 적어도 250 sccm의 플로우 레이트로 샤워헤드로부터 불활성 가스를 흘리도록 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 불활성 가스의 플로우 레이트는 적어도 500 sccm일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, (a) 및 (b) 의 동시 플로우는 화학적 기상 증착 프로세스 동안, 또는 원자 층 증착의 도즈, 퍼지, 또는 활성화 단계 동안이 아니다.
일부 실시 예들에서, 시스템은 프로세싱 챔버를 퍼지하도록 구성된 펌프를 더 포함할 수도 있고, 제어기는 동시에 흘린 후, 산화 가스의 프로세싱 챔버를 펌프로 하여금 퍼지하게 하고, 시스템으로 하여금 퍼지 후에, 기판 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하게 하는 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 (disclose) 다양한 구현 예들은 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하는 첨부된 도면들의 도면들에, 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 개시된 실시 예들에 따른 예시적인 단일-스테이션 기판 프로세싱 장치를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 기판의 평면도를 도시하고, 도 2c는 도 2b의 환형 가스 영역을 도시한다.
도 3은 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 1 예시적인 기법을 도시한다.
도 3a는 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 2 예시적인 기법을 도시한다.
도 4는 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 3 예시적인 기법을 도시한다.
도 5는 기판 프로세싱 장치의 또 다른 예시적인 개략도를 도시한다.
도 6은 기판 프로세싱 장치의 또 다른 예시적인 개략도를 도시한다.
도 7은 기판 프로세싱 장치의 또 다른 예시적인 개략도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 기술된 방법들을 구현하기 위해 구성된 다양한 반응기 컴포넌트들을 도시하는 단순한 블록도를 제공한다.
도 9는 예시적인 멀티-스테이션 툴의 개략적인 예시이다.
도 10은 2 개의 기판들 상의 다양한 산화 두께들의 그래프를 도시한다.
도 11은 2 개의 기판들 상의 다양한 산화 두께들의 또 다른 그래프를 도시한다.
도 12는 기판 상의 다양한 산화 두께들의 그래프를 도시한다.
이하의 기술 (description) 에서, 제시된 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 개시된 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시 예들이 구체적인 실시 예들과 함께 기술될 것이지만, 이는 개시된 실시 예들을 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다.
도입 및 맥락
반도체 디바이스들의 제작은 일반적으로 기판 상에 목표된 구조체들을 생성하기 위해 순차적인 증착 및 에칭 동작들을 필요로 한다. 증착 동작들은 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; "CVD"), 플라즈마 강화된 CVD (plasma-enhanced CVD; "PECVD"), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; "ALD"), 저압 CVD, 초고 CVD, 및 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; "PVD") 과 같은 다양한 기법들을 사용하여 기판 상에 재료의 하나 이상의 층들을 증착한다. CVD 프로세스들은 기판 표면 상에 생성물 (통상적으로 막) 을 형성하도록, 선택 가능하게 PECVD에서와 같이 플라즈마의 보조 (assistance) 로 반응하는 반응기 내로 하나 이상의 가스 반응 물질들 (전구체들이라고 도 함) 을 흘림으로써 웨이퍼 표면 상에 막을 증착한다. ALD 프로세스들에서, 전구체들은 웨이퍼에 의해 흡착되는 웨이퍼 표면으로 이송되고 이어서 기판 상에 박막을 형성하도록 화학적 또는 물리 화학적 반응에 의해 변환된다. 반응을 용이하게 하도록 플라즈마가 챔버 내에 존재할 수도 있다. ALD 프로세스들은 각각 "이산적인" 막 두께를 생성하는, 복수의 막 증착 사이클들을 채용한다. 일반적인 ALD 사이클은 일반적으로 다음 단계들을 포함한다: (1) 제 1 전구체에 대한 기판 표면의 노출, (2) 기판이 위치되는 반응 챔버의 퍼지, (3) 선택 가능하게 고온 및/또는 플라즈마로의 노출에 의해, 그리고/또는 제 2 전구체로의 노출에 의해 기판 표면의 반응의 활성화, 및 (4) 기판이 위치되는 반응 챔버의 퍼지.
반도체 제조 프로세스들은 또한 도체들, 반도체들, 및 유전체들을 포함하는 다양한 재료들의 패터닝 및 에칭을 수반한다. 일부 예들은 금속들 또는 탄소와 같은 도체들; 실리콘 또는 게르마늄과 같은 반도체들; 및 실리콘 옥사이드, 알루미늄 다이옥사이드, 지르코늄 다이옥사이드, 하프늄 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 및 티타늄 나이트라이드와 같은 유전체들을 포함한다. 에칭 동작들은 기판으로부터 하나 이상의 재료들을 부분적으로 또는 전체적으로 제거한다. 예시적인 에칭 동작들은 플라즈마 에칭, 순차적인 자기-제한 반응들을 사용하여 재료의 박층들을 제거하는 원자 층 에칭, 및 이온 빔 에칭을 포함한다.
평면형에서 3D 트랜지스터 구조체들 (예를 들어, 로직 디바이스들을 위한 FinFET 게이트 구조체들) 및 MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) 및 ReRAM (Resistive Random Access Memory) 과 같은 발전된 메모리 구조들로 이동함에 따라, 고품질의 제품들을 생산하기 위해 에칭 프로세스들은 점점 더 정밀하고 균일해야 한다. 종래의 에칭 기법들의 일 문제는 에칭 부산물들이 제거되는 대신 때때로 이러한 증착이 목표되지 않는 표면들 상에 재 증착된다는 것이다. 예를 들어, 부산물들은 기판의 에지 근방에 증착될 수도 있다. 부산물들은 종종 금속성 또는 금속 풍부 (metal rich) 막들이다. 이 재 증착 현상은 비휘발성 물질들을 에칭할 때, 종종 MRAM, ReRAM, 크로스 포인트 메모리 디바이스들, 등과 같은 발전된 디바이스들을 제조할 때의 경우 특히 문제가 된다.
기판 상의 원치 않은 에칭 부산물 증착은 불량한 에칭 결과들 및 표준 이하 디바이스들을 포함하는 많은 문제들을 유발할 수 있다. 일부 에칭 기법들은 웨이퍼의 외측, 환형 영역, 예컨대 외측 원형 에지 (또는 실질적으로 원형, 예컨대 원형의 +/- 5 ％ 이내) 를 포함하고 약 5 ㎜ 또는 3 ㎜와 같은, 특정한 거리에 대해 방사상 내측으로 연장하는 환형 영역 내에서 금속성 재 증착을 발생시킨다는 것을 알게 되었다. 이 금속성 부산물 증착은 특히 에칭될 구조체가 유전체 막 및 전도성 막의 인터리빙 층들을 갖는 경우, 전기적 문제들을 유발할 수도 있다. 일부 경우들에서, 원치 않은 금속 재료는 에칭된 스택의 외측 방사상 단부 상에 증착될 수도 있고, 이에 따라 전기적으로 절연되어야 하는 층들 사이에 전기적 연결을 형성한다. 이 연결은 스택에 단락 (short circuit) 을 생성하고 디바이스의 고장을 발생시킬 수도 있다. 이러한 타입의 고장의 일 예는 MRAM 디바이스의 MTJ (magnetic tunnel junction) 배리어에 걸쳐 형성되는 단락이다.
따라서, 기판이 에칭된 후, 반도체 기판, 특히 기판의 외측, 에지 영역의 재료 상의 원치 않은 재료의 효과를 제거하는 개선된 반도체 제조 방법들 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
기판 상의 원치 않은 금속들 및 금속 풍부 재료들을 산화시키는 것은 이들 원치 않은 금속들 및 금속 풍부 재료들을 유전체들로 변환함으로써 이들의 역효과들을 제거할 수도 있고, 이에 따라 이들을 중성화하고 단락을 유발하는 것을 방지한다. 그러나, 웨이퍼의 외측 환형 영역의 원치 않은 금속들 및 금속 풍부 재료들을 산화시키고 중화시키기 위해 전체 웨이퍼 위에 산화 가스를 흘리는 것은 웨이퍼 내부를 산화시키고 그리고/또는 과산화함으로써 (over-oxidizing) 웨이퍼를 손상시키고 붕괴할 (ruin) 수도 있다. 상기 언급된 바와 같이, 웨이퍼 내부는 의도적으로 수많은 금속들을 포함하는 MRAM 스택들과 같은, 에칭된 피처들을 가질 수도 있고, 이들 금속들의 산화 또는 과산화는 이들의 저항을 상승시키고 성능을 손상시킴으로써 이들 스택들에 부정적으로 영향을 줄 수 있다. 환형 에지 영역의 금속들을 산화시키기 위해 필요한 시간 동안 전체 웨이퍼 표면을 산화시키는 것은 따라서 웨이퍼 내부에서 이들 금속들을 산화시키거나 과산화함으로써 이들 스택들에 부정적으로 영향을 주고 손상시킬 수도 있다. 그러므로 웨이퍼 내부의 원치 않은 산화 및 과산화를 방지하기 위해 원치 않은 금속들을 포함하는 웨이퍼의 영역만을 산화시키는 것이 바람직하다.
외측 환형 기판 영역을 선택적으로 산화시킴으로써 기판의 외측 환형 영역에서 원치 않은 금속들 및 금속 풍부 재료들의 효과들을 중성화하기 위한 장치들 및 기법들이 본 명세서에 기술된다. 장치들 및 기법들은 불활성 가스를 샤워헤드를 통해 그리고 웨이퍼 상으로 동시에 흘리는 동안 웨이퍼를 포함하는 페데스탈의 주변부 주위에 산소-함유 가스 (본 명세서에서 "산화 가스"로서 지칭됨) 를 흘리는 것을 포함하고; 샤워헤드를 통해 흐르는 이 불활성 가스는 어떠한 산소도 함유하지 않는다. 이 동시 듀얼 가스 플로우는 원치 않은 재료들을 포함하는 웨이퍼의 환형 에지 영역 주위 및 상단의 환형 가스 영역, 및 웨이퍼 내부의 상단부 상에 저 산소 농도를 갖는 내부 가스 영역에 고 산소 농도를 생성한다. 환형 가스 영역은 웨이퍼의 외측 환형 영역에서 금속들 및 금속 풍부 재료들의 선택적이고 보다 큰 산화를 허용하는 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트, 및 웨이퍼 내부 상에서 낮거나 존재하지 않는 산화 레이트를 갖는다. 샤워헤드를 통한 불활성 가스 플로우는 산소에 대한 가스 배리어로서 작용하고 웨이퍼 내부를 포함하여 웨이퍼를 가로 질러 방사상 내측으로 산소가 흐르는 것을 방지하거나 방해하는 내부 가스 볼륨을 생성한다. 일부 예들에서, 펌프는 챔버의 하단부로부터 가스들을 배기하고 이 펌핑은 챔버 내에서 산화 가스를 하향으로 인출하거나 (draw) 당길 (pull) 수도 있고 기판 및 기판 홀더 주위에 균일한 산화 가스 플로우를 생성할 수도 있고; 산화 가스는 기판을 따라 방사상 내측으로 확산을 통해 이송된다.
제 1 예시적인 프로세싱 장치
본 명세서에 개시된 장치들은 기판 홀더의 주변부 주위 및 샤워헤드와 기판 홀더 사이의 갭 (이하 "기판 홀더-샤워헤드 갭" 또는 "갭"으로 지칭됨) 에 산화 가스 및 기판 홀더 위의 샤워헤드를 통해 불활성 가스 모두를 동시에 흘리도록 구성된다. 이는 기판 홀더 및 기판 홀더-샤워헤드 갭의 주변부 주위에 산화 가스 플로우를 지향시키도록 프로세싱 챔버 내 피처들 및 구조체들을 포함할 수도 있다. 도 1은 개시된 실시 예들에 따른 예시적인 단일-스테이션 기판 프로세싱 장치를 도시한다. 이 장치 (100) 는 내부 볼륨 (103) 및 기판 (106) 이 위치되는 단일 기판 홀더 (104) (예를 들어, 페데스탈 또는 정전 척) 를 갖는 단일 프로세싱 챔버 (102) 를 포함한다. 또한, (예를 들어) 막 전구체들, 캐리어 가스 및/또는 퍼지 가스 및/또는 프로세스 가스, 이차 반응 물질들, 등의 전달을 위해 샤워헤드 (104) 에 유체적으로 연통된 가스 전달 시스템 (110) 이 챔버에 유체적으로 커플링된다. 여기서, 가스 전달 시스템 (110) 은 산화 가스 소스 (112) 및 불활성 가스 소스 (114) 를 포함한다; 이 가스 전달 시스템 (110) 은 또한 가스 (또는 액체) 소스들, 밸브들, 가스 라인들, 및 가스들 (또는 액체들) 을 샤워헤드 및 프로세스 챔버로 이송하도록 구성된 다른 플로우 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치는 불활성 가스 소스 (114) 로부터 샤워헤드 (108) 로, 그리고 샤워헤드 (108) 로부터 기판 홀더 (104) 상에 위치된 기판 (106) 상으로 불활성 가스를 선택적으로 흘리도록 구성된다; 샤워헤드 (108) 로부터 기판 (106) 상으로의 이 불활성 가스 플로우는 음영 처리되지 않은 화살표들 (132) 로 나타낸다. 기판 홀더-샤워헤드 갭은 항목 191로 식별된다. 도 1에 개략적으로 예시된 장치는 ALD, CVD, 또는 플라즈마 강화된 CVD와 같은 임의의 막 증착 동작들을 수행하도록 사용될 수도 있다. 간략함을 위해, 프로세싱 장치 (100) 의 다른 특징들은 이 도면으로부터 생략되었고 이하에 보다 상세히 기술된다.
장치 (100) 는 또한 챔버 내부 (103) 내로 산화 가스를 흘리기 위한 하나 이상의 가스 진입 포트들 (116) 을 포함한다. 이들 가스 진입 포트들 (116) 은 챔버 벽을 통해 챔버 내부 (103) 내로 연장하고, 산화 가스가 산화 가스 소스 (112) 로부터 챔버 내부 (103) 내로 흐를 수도 있도록 산화 가스 소스 (112) 에 유체로 연통된다. 가스 진입 포트 (116) 각각은 챔버 내로 가스를 흘리도록 구성되고 예를 들어, 홀, 슬롯, 노즐, 또는 환형일 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 진입 포트들 (116) 중 적어도 하나는 수직 방향으로 또는 수직 지향성 컴포넌트를 사용하여 챔버 내로 산화 가스를 흘리도록 구성된다 (본 명세서에 사용된 바와 같이, "수직" 방향 또는 이동은 도 1의 z-축의 방향이다). 일부 실시 예들에서, 가스 진입 포트들 (116) 중 적어도 하나는 수평 방향으로 또는 수평 지향성 컴포넌트를 사용하여 챔버 내로 산화 가스를 흘리도록 구성될 수도 있다 (본 명세서에 사용된 바와 같이, "수평" 방향 또는 이동은 z-축에 수직인 X-Y 평면에 평행한 방향들이다). 하나 이상의 플로우 제어 엘리먼트들 (118) 은 산화 가스 소스 (112) 와 밸브, 제한기, 및/또는 질량 유량 제어기 (mass flow controller; MFC) 와 같은 이 가스의 플로우를 제어하도록 구성되는 가스 진입 포트들 (116) 사이의 유체 연결부 상에 그리고 내부에 위치될 수도 있다.
장치는 기판의 주변부 주위에 산화 가스를 흘리도록 다양한 방식들로 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 장치는 산화 가스로 하여금 기판 홀더의 주변부 주위로 흐르게 하도록 구성된, 집합적으로 주변 가스 플로우 유닛으로 지칭되는, 하나 이상의 엘리먼트들을 가질 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 장치는 기판의 주변부를 향해 산화 가스의 플로우를 지향시키도록 구성되는 샤워헤드 위에 배플 플레이트를 가질 수도 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 장치 (100) 는 챔버 (102) 의 내부 (103) 내에 위치되고, 적어도 부분적으로, 기판 홀더 (104) 및 그 위에 위치된 기판 (106) 주변부 주위로 산화 가스를 흐르게 하도록 구성된 배플 플레이트 (120) 를 포함한다. 이는 가스 진입 포트들 (116) 밑 그리고 샤워헤드 (108) 위에 배플 플레이트 (120) 를 위치시키는 것을 포함할 수도 있어서, 진한 검정색 화살표들 (124) 로 나타낸 바와 같이, 산화 가스가 점선 직사각형 (126) 으로 식별된 챔버의 상단과 배플 플레이트 (120) 사이의 영역에서 챔버 (102) 로 들어가고, 챔버 측벽들 (122) 을 향해 방사상으로 외측으로 그리고 수평으로, 기판 (106) 에지 상으로 수직으로 하향으로, 그리고 기판 (106) 중심을 향해 방사상으로 내측으로 흐르게 한다. 도 1의 실시 예에서, 주변 가스 플로우 유닛은 배플 플레이트 (120) 및 가스 진입 포트들 (116) 을 포함하는 것으로 간주될 수도 있다.
검정색 화살표들 (124) 이 일반적으로 챔버 (102) 내의 산화 가스의 플로우를 도시하지만, 배플 플레이트 (120) 및 가스 주입 포트들 (116) 의 구성은 이 산화 가스 플로우 경로를 유발하도록 가변할 수도 있다. 예를 들어, 배플 플레이트 (120) 는 실질적으로 원형일 수도 있고 (예를 들어, 외측 반경의 95 ％ 이상인 내측 반경을 갖는 환형 존 내에 머무르는 외측 주변부를 가짐) 샤워헤드 (108) 의 외경과 실질적으로 동일 (예를 들어, 5 ％ 이내) 하거나 보다 큰 외경을 가질 수도 있다. 일부 예들에서, 배플 플레이트 (120) 와 챔버의 상단부 사이의 수직 오프셋 거리는 가변할 수도 있고, 이는 결국 이 영역 (126) 내의 가스의 가스 플로우 특성들에 영향을 줄 수도 있다. 이 배플 플레이트를 사용하는 것은 원치 않은 배면 증착으로부터 샤워헤드를 보호하고, 측벽 증착을 방지하고, 기판의 결함들을 감소시키기 때문에 유리할 수도 있고, 또한 기판 홀더 및 기판 홀더-샤워헤드 갭 (191) 주위의 균일한 가스 플로우에 기여할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 가스 주입 포트들 (116) 은 또한 산화 가스 플로우에 영향을 줄 수도 있는, 다양한 방향들, 예를 들어 수직 또는 수평으로 챔버 (102) 내의 영역 (126) 내로 가스를 흘리는 상이한 구성들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 산화 가스는 챔버 측벽들 (122) 을 향해 배플 플레이트 (120) 를 따라 콘택트하고 흐른다.
장치는 또한 산화 가스로 하여금 기판 에지로부터 방사상 내측으로 기판 상으로 흐르게 하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 이 구성은 산화 가스로 하여금 기판 상으로 흐르게 하는 기판의 주변부, 기판 홀더의 주변부, 및 기판 홀더-샤워헤드 갭의 주변부 주위에 산화 가스를 흘리는 것만을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 이 구성은 챔버 (102) 의 하단 영역의 배기 포트 (133) (또는 유출구) 및 챔버 (102) 로부터 가스들을 펌핑하도록 구성된 펌프 (135) 를 포함할 수도 있다. 펌프 (135), 예를 들어, 1 또는 2 단계 기계적 건조 펌프 및/또는 터보 분자 펌프는 프로세스 챔버 (102) 로부터 가스들을 인출하고 쓰로틀 밸브 (137) 또는 펜듈럼 밸브와 같은 폐루프 제어된 플로우 제한 디바이스를 사용함으로써 프로세스 챔버 (102) 내에서 적합하게 저압을 유지하도록 사용될 수도 있다. 챔버 (102) 로부터 가스들을 펌핑하는 것은, 무엇보다도, 산화 가스로 하여금 도 1에 나타낸 바와 같은 샤워헤드 (108), 기판 홀더-샤워헤드 갭 (191), 및 기판 홀더 (104) 주위로 흐르도록, 챔버 (102) 내에서 하향으로, 즉, z-축으로 흐르게 한다. 기판 홀더 (104) 및 기판 홀더-샤워헤드 갭 (191) 의 주변부 주위에서 수직으로 하향으로 흐르는 산화 가스와 함께, 산화 가스는 확산을 통해 기판 홀더-샤워헤드 갭 (191) 내로, 기판 (106) 위, 그리고 기판 (106) 을 따라 방사상 내측으로 흐른다. 도 1에 예시된 바와 같이, 산화 가스 (124) 는 확산에 의해 기판 (106) 의 외측 에지 (128) 로부터 기판 (106) 의 중심 (130) 을 향해, 화살표들 (124A) 로 나타낸 바와 같이, 수직으로 하향으로 그리고 또한 방사상으로 내측으로, 즉 수평 x-축 방향으로 흐른다.
도 1은 측단면도이지만, 장치는 기판 홀더 및 기판 홀더-샤워헤드 갭의 전체 주변부 주위, 따라서 해당 기판 홀더 상의 기판의 전체 주변부 주위에 산화 가스를 균일하게 흘리도록 구성된다. 때때로 기판 홀더 주변의 산화 가스의 커튼 플로우로 지칭되는, 기판 홀더-샤워헤드 갭 및 기판 홀더의 전체 주변부 주위의 이 균일한 플로우는 또한 배플 플레이트 및 챔버 외부로부터 가스들의 펌핑에 의해 인에이블될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 산화 가스를 배플 플레이트 상으로 흘리고 배기 펌프를 사용하여 챔버 내에서 하향으로 인출하는 것은 산화 가스로 하여금 배플 플레이트 주위로 균일하게 흐르게 하고 따라서 샤워헤드, 기판 홀더, 기판 홀더 샤워헤드 갭, 및 기판 주위로 균일하게 흐르게 한다.
기판 주변부 주위의 산화 가스와 함께 샤워헤드를 통해 기판 상으로 불활성 가스를 동시에 흘리는 것은 산화 가스의 환형 가스 영역을 생성하는 것을 보조한다. 이 불활성 가스 플로우는 산화 가스로 하여금 기판의 환형 에지 영역 위로 흐르게 하는 배리어를 기판 내부 위에 생성하지만, 산화 가스가 방사상 내측으로 너무 멀리 흐르고 기판의 내부 영역 상에서 원치 않은 산화 또는 과산화를 유발하는 것을 방지하거나 방해한다. 발생되는 환형 가스 영역은 이 영역에서 원치 않은 금속들을 산화시키기 위해 기판의 환형 에지 영역의 상단에서 고 산소 농도, 따라서 고 산화 레이트를 갖는다. 샤워헤드를 통한 그리고 기판 상으로의 동시 불활성 가스 플로우는 또한 산화 가스가 방사상 내측으로 너무 멀리 흐르고 기판의 내부 영역에서 원치 않은 산화 또는 과산화를 유발하는 것을 방지한다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 샤워헤드를 통해 흐르는 불활성 가스는 어떠한 산소도 함유하지 않는다.
이들 가스 플로우들은 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 예시된다. 도 1에서 음영 처리되지 않은 화살표들 (132) 로 나타낸 바와 같이, 불활성 가스는 샤워헤드 (108) 를 통해, 기판 (104) 상으로, 그리고 기판 중심 (130) 으로부터 멀어지고 기판 에지 (128) 를 향해 방사상으로 외측으로 흐른다. 기판의 주변부 (뿐만 아니라 기판 홀더-샤워헤드 갭의 주변부) 주위의 산화 가스와 동시에 샤워헤드를 통해 이 불활성 가스를 흘리는 것, 즉 이들 동시 가스 플로우들은, 산화 가스에 대한 배리어 역할을 하고 산화 가스가 목표된 것보다 많이 방사상 내측으로 흐르는 것을 방지하는 웨이퍼의 내부 위에 밝은 음영 영역 (131) 으로 식별된 내부 가스 영역을 생성한다. 이 동시 방사상 외측으로의 불활성 가스 플로우가 없다면, 산화 가스 플로우에 대응할 능력이 없고, 산화 가스 플로우가 방사상 내측으로 너무 멀리 흐르고 기판을 너무 많이 산화시키는 것을 방지할 능력이 없고, 기판 상의 산화 영역의 제어가 없는 것으로 제한된다. 이 내부 가스 영역 (131) 은 이 내부 가스 영역에서 산화가 제한되거나 발생하지 않도록 환형 가스 영역의 산화 레이트보다 낮은 산화 레이트를 갖는다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 기판의 평면도를 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판 (206) 은 기판의 주변부의 일부를 형성하는 외부 에지 (228) 를 갖는다. 원치 않은 금속 및 금속 풍부 재료들은 기판 중심 (230) 주위로 연장하고 에지 (228) 로부터 예를 들어, 3 ㎜ 또는 5 ㎜일 수도 있는 제 1 방사상 두께 (236) 에 걸쳐 중심 (230) 을 향해 방사상 내측으로 연장 기판 (106) 의 환형 에지 영역 (234) (어두운 음영으로 예시됨) 에 존재할 수도 있고; 이 환형 에지 영역 (234) 의 내측 반경은 R1로 라벨링된다. 기판의 내부 영역 (238) 은 음영이 없고 산화 또는 과산화가 기판 상의 피처들을 손상시킬 수도 있는 영역으로 간주될 수도 있다. 따라서 이 환형 에지 영역 (234) 의 상단 상에 고 산화를 갖는 환형 가스 영역 및 이 내부 영역 (238) 상 및 주위에 산소 농도가 없거나 낮은 영역을 생성하는 것이 바람직하다.
도 2b는 점선 경계들 및 반투명 크로스-해칭으로 예시된, 고 산소 농도, 즉, 고 산화 레이트를 갖는 환형 가스 영역 (240) 을 도시한다. 이 환형 가스 영역은 기판 (206) 의 에지 (228) 주위로 연장하고 제 2 반경 R2에 걸쳐 중심 (230) 을 향해 방사상 내측으로 연장하고 따라서 방사상 두께 (242) 를 가질 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이 제 2 반경 R2는 환형 에지 영역 (234) 모두를 산화시키기 위해 제 1 반경 R1에 가깝지만 보다 작을 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 제 2 반경 R2는 내부 영역 (238) 의 임의의 산화를 방지하기 위해 제 1 반경 R1보다 클 수도 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 2 개의 반경들은 동일하거나 실질적으로 동일할 수도 있다 (예를 들어, 서로 +/- 5 ％ 이내). 일부 다른 실시 예들에서, 제 2 반경 R2는 환형 에지 영역 (234) 의 일부만을 산화시키기 위해 제 1 반경 R1보다 클 수도 있고; 이는 내부 영역 (238) 에 대한 산화를 방지하는데 유리할 수도 있다.
도 2b에서, 불활성 가스 (132) 는 고 산화 레이트를 갖는 환형 가스 영역 (240) 및 저 산소 농도를 갖고 환형 가스 영역으로부터 방사상 내측으로 도시되고 밝은 음영으로 예시되는 내부 가스 영역 (131) 의 생성에 함께 기여하는 방사상 내측으로 흐르는 산화 가스 (124) 에 대해 방사상 외측으로 흐르는 것으로 보인다. 상기 언급된 바와 같이, 이 내부 가스 영역 (131) 은 산화 가스가 목표된 것보다 많이 방사상 내측으로 흐르는 것을 방지하기 위한 배리어로서 작용한다. 또한 상기 언급된 바와 같이, 산화 가스 (124) 는 확산을 통해 방사상 내측으로 흐른다.
다시 도 1을 참조하면, 환형 가스 영역 (240) 의 2 개의 단면 슬라이스들이 이들 2 개의 환형 가스 영역 (240) 슬라이스들 사이의 내부 가스 영역 (131) 의 단면 슬라이스와 함께 도시된다. 2 개의 환형 가스 영역 (240) 슬라이스들은 방사상 두께 (242) (또한 도 2b에서 식별됨) 를 갖도록 기판 에지 (128) 로부터 기판 중심 (130) 을 향해 방사상 내측으로 연장한다. 산화 가스의 방사상 플로우는 일반적으로 내부 가스 영역 (131) 의 에지에서 중단되는 것으로 간주될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 그리고 본 명세서에 사용된 바와 같이, 환형은 내측의 방사상 내측으로 개방된 영역을 갖는, 외측 원형 원주 및 보다 작은, 내측 원주를 갖는 링 형상 구역 또는 영역을 기술하도록 사용되고, 내측 원주의 방사상 내측의 개방 구역을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 내측 원주 및 외측 원주는 정확히 원형이 아닐 수도 있고, 일부 경우들에서 실질적으로 원형일 수도 있다 (예를 들어, 외측 반경의 95 ％, 90 ％ 또는 85 ％ 이상인 내측 반경을 갖는 환형 존 내에 머무르는 외측 주변부를 가짐).
부가적으로, 기판 상의 이들 환형 가스 영역들 및 영역들이 명확하게 규정된 경계들을 갖지만, 실시 및 동작시 이들 경계들은 기판 상의 원치 않은 재료들의 그리고 가스 플로우들 및 가스 볼륨들의 불완전하고 부정확한 특성 때문에 정확하지 않을 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서 이들 환형 형상들 및 반경들은 평균 공칭 반경들, 경계들, 원주들, 및 직경들로 간주될 수도 있다. 예를 들어, 환형 가스 링은 완전한 원이 아니지만 평균 공칭 반경 및 원주로서 규정될 수 있는 가변 내측 경계를 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 도 2b의 환형 가스 영역이 도시된다. 여기서, 환형 가스 영역 (240) 의 실제, 근사한 내측 및 외측 경계들은 각각 항목들 (244 및 246) 로 도시되고 식별된다. 이들 경계들은 각각 환형 가스 영역 (240) 의 평균 공칭 내측 반경 및 외측 반경을 나타내는 평균 반경들, R3 및 R4를 갖는 것으로 간주된다. 이들 도면들에 도시되지 않았지만, 기판의 환형 에지 영역은 또한 부정확하고, 불균일한 내측 경계를 가질 수도 있다.
이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 환형 가스 영역의 사이즈뿐만 아니라 산화 레이트는 불활성 가스 플로우 및 산화 가스 플로우를 조정함으로써 조정될 수도 있다. 예를 들어, 불활성 가스 플로우 레이트를 감소시키는 것은 환형 가스 영역의 내측 반경을 감소시킬 수도 있고, 이에 따라 보다 많은 산화 가스가 웨이퍼 상에서 방사상 내측으로 (즉, 확산을 통해) 흐르게 하고 기판 상에서 환형 가스 영역의 방사상 두께를 증가시키고 보다 많은 기판 표면을 산화시킨다.
또한 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 반도체 프로세싱 장치들은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 예시적인 기법들을 실행하기 위한 것을 포함하여, 장치의 피처들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 갖는 제어기를 가질 수도 있다. 도 1은 프로세서 (162) 및 메모리 디바이스 (164) 를 갖는 제어기 (160) 를 도시하고, 제어기 (160) 는 장치 (100) 의 임의의 그리고 모든 양태들을 제어하도록 구성된다.
예시적인 기법들 (Techniques)
다양한 기법들이 기판 상으로 불활성 가스 및 산화 가스를 흘리도록 사용될 수도 있다. 도 3은 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 1 예시적인 기법을 도시한다. 동작 301에서, 기판이 프로세싱 챔버 내의 기판 홀더에 제공된다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 프로세싱 챔버는 기판을 직접적으로 또는 간접적으로 지지하도록 구성된 적어도 하나의 기판 홀더를 갖는다. 이는 기판 홀더의 지지 표면 상에 기판을 직접적으로 지지하는 것뿐만 아니라 리프트 핀들 상에서와 같이 지지 표면 위의 기판을 간접적으로 지지하는 것을 포함할 수도 있다. 또한 상기 기술된 바와 같이, 프로세싱 챔버는 기판 홀더에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되는 기판 상으로 프로세스 가스들을 흘리도록 구성되는 기판 홀더 위에 샤워헤드를 갖는다.
일단 기판이 기판 홀더에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되면, 산화 가스 및 불활성 가스가 동작 303에 의해 제공된 바와 같이 프로세스 챔버 내로 동시에 흐를 수도 있다. 상기 기술된 바와 같이, 이 동작에서 산화 가스는 (기판 홀더-샤워헤드 갭을 또한 포함할 수도 있는) 기판의 주변부 주위로 흐르고 불활성 가스는 샤워헤드를 통해 기판 상으로 동시에 흐른다. 기판의 주변부 주위의 산화 가스의 플로우는 상기 기술되고 도 1에 예시된 바와 같이 챔버 내로 그리고 배플 플레이트 상으로 산화 가스를 흘리는 것을 포함하여, 본 명세서에 기술된 임의의 방식으로 수행될 수도 있다. 이 동작 303은 또한 본 명세서에 논의된 바와 같이, 프로세싱 챔버 내에서 산화 가스를 하향으로 인출하거나 끌어 당기기 위해 프로세싱 챔버로부터 가스들을 동시에 배기하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 이 산화 가스는 분자 산소만을 포함할 수도 있지만, 다른 실시 예들에서, 이는 또한 예를 들어, 아르곤, 헬륨, 질소 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 일반적으로 불활성 가스들과 같은 다른 원소들을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 305에서 샤워헤드를 통해 흐르는 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있고; 동작 303 및 동작 305에서 샤워헤드를 통해 흐르는 불활성 가스는 어떠한 산화 가스도 함유하지 않고, 즉, 어떠한 산소도 함유하지 않는다. 일부 실시 예들에서, 이 동시에 흐르는 동안, 기판은 기판 홀더의 기판 지지 표면에 의해 직접 지지되지만, 일부 다른 실시 예들에서, 기판은 기판 홀더의 리프트 핀들에 의해 지지될 수도 있다 (따라서 기판 홀더에 의해 간접적으로 지지될 수도 있다).
동작 303의 이들 동시 가스 플로우들은 동작 305로 나타낸 바와 같이, 상기 기술된 바와 같이 기판의 환형 에지 영역 상에 환형 가스 영역 및 기판의 내부 영역 상에 내부 가스 영역을 생성한다. 또한 상기 언급된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 동작 305의 환형 가스 영역의 생성은 산화 가스 및 불활성 가스 모두가 흐르는 동안 프로세싱 챔버로부터 가스들의 동시 배기에 의해 인에이블될 수도 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이, 내부 가스 영역 (131) 은 기판의 내부 (238) 위에 생성되는 한편, 환형 가스 영역 (240) 은 기판의 환형 에지 영역 (234) 위에 있다. 이 내부 가스 영역 (131) 은 이 내부 가스 영역 (231) 에서 산화가 제한되거나 발생하지 않도록 환형 가스 영역 (240) 보다 낮은 산소 농도, 따라서 산화 레이트를 갖는다. 환형 가스 영역 (240) 은 이 환형 에지 영역 (234) 내의 원치 않은 금속들 및 금속 함유 재료들을 산화시키기 위해 기판의 환형 에지 영역 (234) 을 산화시킨다. 일부 실시 예들에서, 내부 가스 영역은 (즉, 산화 가스와 불활성 가스가 만나는, 도 1에서 식별자 (133A) 로 식별된) 산화 가스-불활성 가스 계면에서 가장 높고 기판의 중심에서 가장 낮은 산화 레이트 기울기 (gradient) 를 가질 수도 있다. 유사하게, 일부 실시 예들에서, 환형 가스 영역은 균일하지 않은, 외측 에지에서 가장 높고 산화 가스-불활성 가스 계면 (133A) 에서 가장 낮은, 예를 들어, 기울기인 산화 레이트를 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 산화 가스 및 불활성 가스의 플로우 레이트들은 동일할 수도 있지만, 다른 실시 예들에서 이들은 상이할 수도 있다. 예를 들어, 산화 가스 플로우 레이트는 불활성 가스 플로우 레이트 이상일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 산화 가스는 적어도 500 sccm (standard cubic centimeters per minute) 일 수도 있고 불활성 가스의 플로우 레이트는 적어도 250 sccm, 300 sccm, 400 sccm, 500 sccm, 1,000 sccm, 및 2,000 sccm일 수도 있다. 이하에 논의된 바와 같이, 본 발명자들은 불활성 가스 플로우 레이트가 상승함에 따라 환형 에지 영역의 산화 레이트가 내부 영역에 비해 감소한다는 것을 발견하였다. 부가적으로, 산화 가스 및 불활성 가스의 플로우 레이트들은 동작 403 및 동작 405의 적어도 일부 동안 일정하게 유지될 수도 있다. 이들 일정한 플로우 레이트들은 정상 상태 가스 영역들 및 조건들을 생성하는데 유리할 수도 있고, 이는 결국 기판 상에서 보다 균일한 산화 결과들을 생성할 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 동작 303 및 동작 305는 증착 단계 또는 동작 동안 수행되지 않는다. 이는 CVD 증착 동작, PECVD, 또는 ALD 동작 동안 도즈, 퍼지, 또는 활성화 단계와 같은 이들 동작들을 수행하지 않는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 303 및 동작 305는 에칭 후 단계들 및/또는 증착 전 단계들로 간주될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 동작들 (301, 303, 및 305) 은 CVD 증착을 위한 프로세싱 챔버 내에서증착 전 동작들로서 수행되고, 그리고 일부 이러한 실시 예들에서, 이들 3 개의 동작들 후에 수행된 CVD 증착은 산화 가스와 양립 가능하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 채널들, 라인들 및 다른 도관들에 트랩된 분자 산소는 실란 (SiH4), 암모니아 (NH3) 및 수소 (H2) 와 같은 전구체 가스들과 반응하여 원치 않은 입자 형성 및 증착된 막 내로 원치 않은 O2의 혼입을 발생시킬 가능성을 갖는다. 일부 예들에서, SiH4 및 O2는 잠재적인 원치 않은 결함 소스인 SiO2를 형성할 것이다. 동일한 프로세싱 챔버 내에서 양립할 수 없는 화학 물질들을 갖는 이들 증착 전 동작 및 증착 동작 모두를 수행하기 위해, 퍼지 동작이 프로세싱 챔버로부터 양립할 수 없는 산화 가스들 및 미립자들과 같은 다른 원치 않은 재료들을 제거하도록 수행될 수도 있다. 도 3은 동작 303 및 동작 305 후에 수행될 수도 있는 이 선택 가능한 퍼지 동작 307을 더 도시한다. 퍼지 동작에서, 불활성 가스와 같은 퍼지 가스는 샤워헤드를 통해 그리고 동일한 산화 가스 플로우 경로를 통해 챔버 내로 그리고 챔버 내의 배기 포트 밖으로 흐를 수도 있다. 또한 도 3에 예시된 바와 같이, 동일한 챔버에서 선택 가능한 증착 동작 309, 예를 들어, CVD 증착은 동작 303 및 동작 305 후에, 그리고 일부 실시 예들에서, 선택 가능한 동작 307 후에 수행될 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 기법들은 적어도 동시 산화 및 불활성 가스 플로우들 동안 챔버로부터 가스들을 배기하는 것을 포함할 수도 있다. 도 3a는 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 2 예시적인 기법을 도시한다. 여기서, 동작 303A는 도 3의 동작 303과 유사하지만 상이하다. 이 동작 303A에서 알 수 있는 바와 같이, 산화 가스 및 불활성 가스는 챔버 내로 동시에 흐르고 이 동시 가스 플로우 동안, 챔버 내의 가스들은 또한 프로세싱 챔버의 하단부로부터 동시에 배기된다. 도 1에 예시된 바와 같이, 이 챔버 배기는 프로세싱 챔버 (102) 의 하단부로부터 가스들을 인출하는 펌프 (135) 에 의해 수행될 수도 있고, 이는 결국 배플 플레이트, 샤워헤드, 샤워헤드-기판 홀더 갭, 기판, 및 기판 홀더 주위에 산화 가스 (124) 를 하향으로 그리고 균일하게 인출한다. 샤워헤드-기판 홀더 갭 주위의 산화 가스는 확산에 의해 기판 위 그리고 기판 상에서 방사상 내측으로 이송된다. 동시에 불활성 가스 플로우 및 산화 가스 플로우 및 챔버 배기는 동작 305의 환형 산화 가스 영역을 생성하는 것을 보조한다. 선택 가능한 동작들 (307 및 309) 은 또한 도 3a의 제 2 예시적인 기법에서 수행될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 챔버 배기는 산화 및 불활성 가스들의 동시 플로우 전 또는 동시에 시작되는 한편, 일부 다른 실시 예들에서 가스들의 동시 플로우 후에 시작될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 챔버 배기는 가스들의 동시 플로우가 중단된 후 계속될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 기법들은 또한 기판의 환형 에지 영역을 산화하기 위한 제 3 예시적인 기법을 도시하는 도 4에 예시된 다른 동작들을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기법들은 산화 가스 및 불활성 가스의 동시 플로우 전에 기판 가열 동작 및/또는 불활성 가스 플로우 동작을 포함할 수도 있다. 이 제 3 예시적인 기법에서, 동작들 (401, 403, 및 405) 은 도 3의 동작들 (301, 303, 및 305) 과 동일하다. 일부 실시 예들에서, 도 4에 도시되지 않았지만, 도 4의 동작 403은 프로세싱 챔버 내로 산화 가스 및 불활성 가스 동시 플로우 동안 프로세싱 챔버가 배기되는 도 3a의 동작 303A와 동일할 수도 있다. 도 4의 선택 가능한 동작 411에서, 불활성 가스는 동작 403 및 동작 405의 불활성 가스 및 산화 가스 동시 플로우 전에 샤워헤드를 통해 (산화 가스의 수반되는 플로우 없이) 기판 상으로 흐를 수도 있다. 이는 기판을 보다 많이 보호할 수도 있고 또한 기판 위의 환형 가스 영역의 보다 많은 제어를 허용할 수도 있는 산화 가스가 흐르기 전에 기판 위에 불활성 가스 배리어를 생성하고 위치시킬 수도 있다. 일부 예들에서, 동작 411에서 불활성 가스의 플로우 레이트는 동작 403에서와 동일할 수도 있지만, 다른 실시 예들에서 이들은 상이할 수도 있다. 예를 들어, 불활성 가스 플로우 레이트는 동작 403에서보다 동작 411에서 보다 높을 수도 있다. 동작 411이 특정한 시간 기간 동안 수행된 후, 산화 가스 플로우가 시작될 수도 있고, 이에 따라 동작 403을 시작한다.
선택 가능한 동작 413에서, 기판은 동작들 (403 및 405) 의 불활성 가스 및 산화 가스의 동시 플로우, 및 환형 가스 영역 및 내부 가스 영역의 생성 동안 가열될 수도 있다. 기판의 가열은 예를 들어, 산화 레이트를 증가시킴으로써 기판의 산화를 개선할 수도 있다. 이 가열 동안 기판의 온도는 적어도 20 ℃ 또는 23 ℃, 그리고 일부 실시 예들에서 약 200 ℃ 내지 400 ℃일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 이 가열은 기판 홀더의 기판 지지 표면 상에 기판을 위치시키고 기판 홀더를 가열함으로써 달성될 수도 있다. 기판 홀더의 이러한 가열은 가열 유체 또는 저항성 가열 코일을 사용하여 기판 홀더를 가열함으로써 달성될 수도 있다. 동작 411 및 동작 413 모두가 수행되는 일부 예들에서, 동작 413에서 기판의 가열은 또한 동작 411의 불활성 가스 플로우 동안 발생할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기판의 온도는 리프트 핀들을 사용하여 기판을 하강시키거나 상승시킴으로써 기판과 기판 홀더 사이의 분리 거리를 조정함으로써 조정되거나 제어될 수도 있다. 예를 들어, 기판은 기판 홀더 상으로 기판을 하강시킴으로써 최고 온도로 가열될 수도 있고, 기판 온도는 보다 큰 분리 거리들로 보다 낮은 온도들이 달성되도록 리프트 핀들을 사용하여 기판을 상승시킴으로써 감소될 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 다양한 프로세스 조건들은 웨이퍼 위의 환형 가스 영역의 치수들 및 산화 레이트를 가변하도록 조정될 수도 있다; 이들 조건들은 불활성 가스 플로우 레이트, 불활성 가스 분압, 불활성 가스 조성, 산화 가스 플로우 레이트, 산화 가스 분압, 산화 가스 조성, 및 챔버 압력을 포함한다. 예를 들어, 환형 가스 영역의 산화 레이트는 산화 가스의 조성을 변화시킴으로써, 예컨대 산화 가스 내의 분자 산소의 백분율을 변화시킴으로써 조정될 수도 있다. 이는 불활성 가스와 같은 다른 컴포넌트들 (components) 을 산화 가스에 첨가하는 것, 또는 산화 가스가 분자 산소만을 함유하도록 컴포넌트들을 제거하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 산화 가스 및 불활성 가스 플로우 레이트들은 환형 가스 영역의 방사상 두께를 보다 크거나 보다 작게 만들고 그리고/또는 환형 가스 영역의 산화 레이트를 보다 높거나 낮게 만들도록 조정될 수도 있다. 예를 들어, 산화 가스 플로우 레이트에 대해 불활성 가스 플로우 레이트를 증가시키는 것은 환형 가스 영역의 방사상 두께를 감소시킬 수도 있고 그리고/또는 환형 가스 영역의 산화 레이트를 감소시킬 수도 있다.
부가적인 예시적인 장치들 및 특징들
부가적인 챔버 구성들은 예를 들어, 주변 가스 플로우 유닛들의 다양한 구성들을 사용하여 기판의 주변부 주위에 산화 가스를 흘리도록 사용될 수도 있다. 이는 샹들리에-스타일 샤워헤드의 스템 주위에 배치된 칼라를 통해, 페데스탈을 통해, 그리고/또는 샤워헤드를 통해 산화 가스를 흘리는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기판 프로세싱 장치 (500) 의 또 다른 예시적인 개략도를 도시하는 도 5에 도시된 바와 같이, 장치 (500) 는 프로세싱 챔버 (502), 샤워헤드 (508), 및 산화 가스가 흐르는 샤워헤드 칼라 (550) 를 포함한다. 상기 기술된 바와 같이, 불활성 가스 소스 (514) 로부터의 불활성 가스 (532) 는 샤워헤드 (508) 의 헤드 부분의 하단 표면을 통해 챔버 (502) 내로 흐르지만, 산화 가스 소스 (512) 로부터의 산화 가스 (124) 는 샤워헤드 (508) 의 스템 부분을 둘러싸는 샤워헤드 칼라 (550) 내 어퍼처들을 통해 챔버 (502) 내로 흐른다. 산화 가스 (524) 는 샤워헤드 (508) 의 후면의 중심 축 근방에서 프로세싱 챔버 (502) 내로 도입되고 기판 홀더 (104) 에 의해 지지된 (예를 들어, x-축에서) 기판 (506) 의 평면에 실질적으로 평행한 (그리고 샤워헤드 (508) 의 헤드 부분의 하단 표면에 실질적으로 평행한) 플로우로 도입된다.
샤워헤드 칼라 (550) 는 원통 형상이고 샤워헤드 (508) 의 스템 부분을 수용하는, 내측 캐비티를 가질 수도 있다. 복수의 슬롯-형상 어퍼처들은 내측 캐비티로부터 샤워헤드 칼라의 외측 표면으로 산화 가스의 플로우를 허용하도록 칼라 내에 형성될 수도 있다. 따라서 산화 가스는 샤워헤드 칼라의 어퍼처들을 통해 기판의 평면에 실질적으로 평행하고 또한 샤워헤드의 헤드 부분의 하단 표면의 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 프로세싱 챔버 내로 흐를 수도 있다. 이 실시 예에서, 주변 가스 플로우 유닛은 칼라를 포함한다. 가스 플로우는 산화 가스가 기판 홀더-샤워헤드 갭 (591), 기판 (506), 및 기판 홀더 (504) 주위에 흐르도록 샤워헤드 (508) 주위에 그리고 z-방향으로 수직 하향으로 흐를 수도 있다. 산화 가스 (524) 는 영역 (524A) 에 의해 둘러싸인 화살표들로 나타낸 바와 같이 확산을 통해 방사상 내측으로 향한다. 도 1과 유사하게, 산화 가스는 균일한 산화 가스 커튼이 형성되고 기판 홀더-샤워헤드 갭 (591), 기판 (506), 및 기판 홀더 (504) 주위에 흐르도록 샤워헤드 주위에 균일하게 흐른다. 일부 실시 예들에서, 상기 기술된 바와 같이, 환형 가스 영역의 형성은 펌프 (미도시) 를 사용한 챔버의 동시 배기에 의해 인에이블될 수도 있다.
유사하게, 도 6은 기판 프로세싱 장치의 또 다른 예시적인 개략도를 도시한다. 이 장치에서 프로세싱 챔버 (602) 의 상단은 프로세싱 챔버 (602) 내로 산화 가스 (624) 를 흘리도록 구성되는 산화 가스 소스 (612) 에 유체로 연결된 가스 주입 포트들 (616) 을 가질 수도 있다. 도 6은 프로세싱 챔버 바디, 예를 들어 프로세싱 챔버의 상단으로부터 흐르는 산화 가스의 일반적인 개념을 도시하도록 의도되고, 따라서, 도시된 피처들 중 일부는 다른 피처들의 피처들과 유사하고 그리고/또는 동일하고 일부는 예시적인 목적들을 위해 생략되었다. 이들 가스 주입 포트들 (616) 은 샤워헤드 (608) 의 직경보다 크거나 같은 직경을 갖는 원형 패턴으로 배열된 오리피스들일 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 주입 포트들 (616) 은 홀들, 슬롯들, 또는 노즐들일 수도 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 원형 패턴의 직경은 샤워헤드 (608) 의 직경보다 작을 수도 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 가스 주입 포트들 (616) 은 샤워헤드 (608) 주위에 원형 패턴으로 배열된 단일 슬롯 또는 홀일 수도 있다. 이 실시 예에서, 주변 가스 플로우 유닛은 가스 주입 포트들을 포함한다. 이들 실시 예들에서 가스 플로우는 샤워헤드의 상단부를 가로 지르는 최소 수평 플로우로 또는 수평 플로우가 없는 z-축에서 하향 수직 방향일 수도 있다. 도 5 및 도 1과 유사하게, 도 6의 산화 가스 (624) 는 영역 (624A) 에 의해 둘러싸인 화살표들로 나타낸 바와 같이 확산을 통해 방사상 내측으로 흐른다. 여기서 산화 가스는 산화 가스의 균일한 커튼이 기판 홀더-샤워헤드 갭 (591), 기판 (506), 및 기판 홀더 (504) 주변을 형성하고 흐르도록 샤워헤드 주위에 균일하게 흐른다. 일부 실시 예들에서, 상기 기술된 바와 같이, 환형 가스 영역의 형성은 펌프 (미도시) 를 사용한 챔버의 동시 배기에 의해 인에이블될 수도 있다.
도 7은 기판 프로세싱 장치의 또 다른 예시적인 개략도를 도시하고 기판 홀더 (708) 뿐만 아니라 본 명세서에 기술되고 포함된 피처들 중 일부를 갖는 장치 (700) 를 포함한다. 기판 홀더 (708) 는 산화 가스 소스 (712) 에 유체로 연결되고 산화 가스 (724) 를 프로세싱 챔버 (702) 내로 흘리도록 구성된다. 도 7은 기판 홀더 (708) 로부터 흐르는 산화 가스의 일반적인 개념을 도시하도록 의도된다. 기판 홀더 (708) 의 구성은 기판 홀더 (708) 로부터 산화 가스를 흘리도록 구성된 홀들, 슬롯들, 또는 노즐들을 포함할 수도 있다. 이 실시 예에서, 주변 가스 플로우 유닛은 기판 홀더로부터 산화 가스를 흘리도록 구성된 피처들을 포함한다. 여기서, 산화 가스 (724) 는 영역 (724A) 에 의해 둘러싸인 화살표들로 나타낸 바와 같이 확산을 통해 방사상 내측으로 다시 흐른다. 도 7의 산화 가스는 균일한 산화 가스 커튼이 형성되고 기판 홀더-샤워헤드 갭, 기판, 및 기판 홀더 주위에 흐르도록 샤워헤드 주위에 균일하게 흐른다.
일부 실시 예들에서, 본 명세서에 기술된 반도체 프로세싱 장치들은 본 명세서에 기술된 임의의 그리고 모든 예시적인 기법들을 실행하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 갖는 제어기를 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 5 내지 도 7의 툴들은 상기 제공된 임의의 그리고 모든 예시적인 기법들을 수행하기 위한 제어기를 가질 수도 있다. 이는 기판 홀더의 온도뿐만 아니라 산화 가스 및 불활성 가스의 플로우 및 플로우 레이트들을 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 제어기는 가스 플로우들을 제어하기 위해 밸브들 및 다른 플로우 제어 디바이스들 (예를 들어, 질량 유량 제어기들) 을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 가질 수도 있다. 제어기는 또한 기판이 기판 홀더에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되도록 기판을 기판 홀더에 제공하고, 기판 홀더의 리프트 핀들을 상승 및 하강시키고, 기판 주변부 주위로 산화 가스 및 샤워헤드를 통해 기판 상으로 불활성 가스를 동시에 흘리기 위한 프로그램 인스트럭션들을 가질 수도 있다.
본 명세서에 기술된 반도체 프로세싱 장치들은 또한 예시적인 기법들을 수행한 후 기판 상에 재료의 증착을 수행하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 갖는 제어기 및 피처들을 가질 수도 있다. 본 명세서에 제공된 증착 기법들은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 챔버 또는 CFD (conformal film deposition) 챔버 또는 일부 실시 예들에서, ALD (atomic layer deposition) 챔버에서 구현될 수도 있다. 이러한 챔버는 많은 형태들을 취할 수도 있고, 하나 이상의 기판 또는 웨이퍼를 각각 하우징할 수도 있고 다양한 기판 프로세싱 동작들을 수행하도록 구성될 수도 있는 도 9에 대해 더 상세히 기술된 바와 같이 하나 이상의 챔버들 또는 반응기들 (때때로 복수의 스테이션들을 포함함) 을 포함하는 장치의 일부일 수도 있다. 하나 이상의 챔버들은 규정된 위치 또는 위치들 (그 위치 내에서 운동 예를 들어, 회전, 진동, 또는 다른 교반과 함께 또는 없이) 에 기판을 유지할 수도 있다. 일 구현 예에서, 막 증착을 겪는 기판은 프로세스 동안 챔버 내에서 일 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로 (또는 장치 내에서 일 챔버로부터 다른 챔버로) 이송될 수도 있다. 다른 구현 예들에서, 기판은 UV 노출 동작들, 에칭 동작들, 또는 리소그래피 동작들과 같은 상이한 동작들을 수행하도록 장치 내에서 챔버로부터 챔버로 이송될 수도 있다. 전체 막 증착은 단일 스테이션 또는 임의의 증착 단계에 대한 총 막 두께의 임의의 분획에서 전체적으로 발생할 수도 있다. 프로세스 동안, 기판 각각은 페데스탈, 기판 척, 및/또는 다른 기판-홀딩 장치에 의해 제자리에 홀딩될 수도 있다. 기판이 가열되는 특정한 동작들을 위해, 장치는 가열 플레이트와 같은 히터를 포함할 수도 있다.
도 8은 본 명세서에 기술된 방법들을 구현하기 위해 구성된 다양한 반응기 컴포넌트들을 도시하는 단순한 블록도를 제공한다. 반응기 (800) 는 본 명세서에 기술된 바와 같이 층들을 증착하도록 사용될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 리액터 (800) 는 리액터의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 접지된 히터 블록 (820) 과 함께 작동하는 샤워헤드 (818) 를 포함하는 용량-방전 타입 시스템에 의해 생성된 플라즈마를 담도록 기능하는 프로세스 챔버 (802) 를 포함한다. 고 주파수 (high frequency; HF) RF 생성기 (821) 및 저 주파수 (low frequency; LF) RF 생성기 (823) 는 매칭 네트워크 (825) 및 샤워헤드 (818) 에 연결될 수도 있다. 매칭 네트워크 (825) 에 의해 공급된 전력 및 주파수는 프로세스 챔버 (802) 로 공급된 프로세스 가스들로부터 플라즈마를 생성하기에 충분할 수도 있다. 예를 들어, 매칭 네트워크 (825) 는 100 W 내지 1000 W의 전력을 제공할 수도 있다. HFRF 컴포넌트는 일반적으로 1 ㎒ 내지 100 ㎒, 예를 들어, 13.56 ㎒일 수도 있다. LF 컴포넌트가 있는 동작들에서, LF 컴포넌트는 약 1 ㎒ 미만, 예를 들어, 100 ㎑일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마는 듀티 사이클에 대해 약 300 ㎐ 내지 약 1.5 ㎑의 펄스 주파수, 예컨대 약 500 ㎐에 대해 펄싱될 수도 있다. 제어기 (860) 는 플라즈마 펄스 각각의 지속 기간을 약 0.01 ㎳ 내지 약 5 ㎳, 예컨대 약 0.05 ㎳ 내지 약 1.9 ㎳로 설정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마는 본 명세서에 기술된 바와 같이 후-처리로서 주기적인 플라즈마 처리를 위해 턴 온될 수도 있다. 주기적인 플라즈마 처리를 위해, 플라즈마는 약 10 s 내지 약 50 s의 지속 기간 동안 턴 온될 수도 있다.
반응기 (800) 내에서, 기판 지지부 (808) 는 기판 (806) 을 지지할 수도 있다. 기판 지지부 (808) 는 증착 및/또는 전-처리/후-처리 동작들 동안 그리고 증착 및/또는 전-처리/후-처리 동작들 사이에 기판 (806) 을 홀딩하고 이송하기 위해 척, 포크, 또는 리프트 핀들 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 척은 정전 척, 기계적 척, 또는 산업계에서 그리고/또는 연구를 위해 사용할 수 있는 다양한 다른 타입들의 척일 수도 있다.
다양한 프로세스 가스들이 유입구 (827) 를 통해 도입될 수도 있다. 예를 들어, 가스들은 실리콘-함유 전구체 또는 게르마늄-함유 전구체와 같은 IV 족-함유 전구체를 포함할 수도 있다. 가스들은 반응 물질, 예컨대 질소-함유 반응 물질 (예컨대 질소 또는 암모니아), 탄소-함유 반응 물질, 산소-함유 반응 물질, 산소-및-탄소-함유 반응 물질, 및 이들의 조합들을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 불활성 가스들 또는 캐리어 가스들이 또한 흐를 수도 있다. 예시적인 불활성 가스들은 아르곤, 헬륨, 질소 및 암모니아를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 가스들은 프로세스 챔버 (802) 로 프로세스 가스들을 전달하기 전에 방향 전환된다 (divert).
복수의 소스 가스 라인들 (810) 은 매니폴드 (808) 에 연결된다. 가스들은 미리 혼합될 수도 있고 또는 미리 혼합되지 않을 수도 있다. 적절한 밸브 및 질량 유량 제어 메커니즘들은 프로세스의 증착 및 후-처리 페이즈들 동안 올바른 프로세스 가스들이 전달되는 것을 보장하도록 채용될 수도 있다. 화학적 전구체(들)가 액체 형태로 전달되는 경우, 액체 플로우 제어 메커니즘들이 채용될 수도 있다. 이어서 이러한 액체들은 프로세스 챔버 (802) 에 도달하기 전에 액체 형태로 공급된 화학적 전구체의 기화 지점 이상으로 가열된 매니폴드에서 이송 동안 기화되고 프로세스 가스들과 혼합될 수도 있다.
챔버 (802) 내의 임의의 가스들은 유출구 (833) 를 통해 프로세스 챔버 (802) 를 나갈 수도 있다. 진공 펌프 (835), 예를 들어, 1 또는 2 단계 기계적 건조 펌프 및/또는 터보 분자 펌프는 프로세스 챔버 (802) 로부터 프로세스 가스들을 인출하고 쓰로틀 밸브 또는 펜듈럼 밸브와 같은 폐루프 제어된 플로우 제한 디바이스를 사용함으로써 프로세스 챔버 (802) 내에서 적절하게 저압을 유지하도록 사용될 수도 있다.
장치 (800) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들, 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있는 제어기 (860) 를 포함한다. 프로세서는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 연결부 및/또는 디지털 입력/출력 연결부, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 등을 포함할 수도 있다. 장치 (800) 는 프로세스 툴 (800) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하도록 채용된 시스템 제어기 (860) 를 포함한다. 제어기 (860) 는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 특정한 지속 기간들 동안 다양한 플로우 레이트들로 특정한 프로세스 가스들을 전달하고 플라즈마 주파수, 플라즈마 펄스 주파수, 플라즈마 전력, 및 다른 프로세스 조건들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 제어기 (860) 는 일부 실시 예들에 따라 플라즈마를 턴 온 및 턴 오프하도록 구성될 수도 있다. 제어기 (860) 는 도 9에 대해 이하에 기술된 제어기 (860) 의 임의의 특성들을 가질 수도 있다.
본 명세서에 논의된 바와 같은 전-처리 및 증착을 위한 기법들은 멀티-스테이션 또는 단일 스테이션 툴 상에서 구현될 수도 있다. 도 1, 도 5 내지 도 7 및 도 8은 예시적인 단일 스테이션 툴들을 도시하는 한편, 도 9는 예시적인 멀티-스테이션 툴의 개략적인 예시이다. 특정한 구현 예들에서, 4-스테이션 증착 스킴 (scheme) 을 갖는 300 ㎜ Lam VectorTM 툴 또는 6-스테이션 증착 스킴을 갖는 200 ㎜ SequelTM 툴이 사용될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 450 ㎜ 기판들을 프로세싱하기 위한 툴들이 사용될 수도 있다. 다양한 구현 예들에서, 기판들은 매 증착 및/또는 증착 후 플라즈마 처리 후에 인덱싱될 수도 있고, 또는 에칭 챔버들 또는 스테이션들이 또한 동일한 툴의 일부인 경우, 에칭 단계들 후에 인덱싱될 수도 있고, 또는 복수의 증착들 및 처리들이 기판들을 인덱싱하기 전에 단일 스테이션에서 수행될 수도 있다.
도 9는 인바운드 로드록 (941) 및 아웃바운드 로드록 (943) 을 갖는 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (900) 의 실시 예의 개략도를 도시하고, 인바운드 로드록 (941) 및 아웃바운드 로드록 (943) 중 하나 또는 모두는 리모트 플라즈마 소스를 포함할 수도 있다. 대기압에서 로봇 (945) 은, 카세트로부터 포드 (pod) (947) 를 통해 인바운드 로드록 (941) 으로 로딩된 웨이퍼들을 대기 포트 (949) 를 통해 이동시키도록 구성된다. 웨이퍼는 인바운드 로드록 (941) 내의 페데스탈 (951) 상에 로봇 (945) 에 의해 배치되고, 대기 포트 (949) 는 폐쇄되고, 로드록 (941) 은 펌핑 다운된다 (pump down). 인바운드 로드록 (941) 이 리모트 플라즈마 소스를 포함하면, 웨이퍼는 프로세싱 챔버 (902) 내로 도입되기 전에 인바운드 로드록 (941) 내에서 리모트 플라즈마 처리에 노출될 수도 있다. 또한, 웨이퍼는 또한 예를 들어, 수분 및 흡착된 가스들을 제거하기 위해 인바운드 로드록 (941) 내에서 또한 가열될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼는 인바운드 로드 록 (941) 의 본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같이 "온도 소킹"을 겪을 수도 있다.
프로세싱 챔버 (902) 로의 챔버 이송 포트 (953) 가 개방되고, 또 다른 로봇 (미도시) 이 프로세싱을 위한 반응기 내에 도시된 제 1 스테이션의 페데스탈 상의 반응기 내로 웨이퍼를 배치한다. 도 9에 도시된 실시 예는 로드록들을 포함하지만, 일부 실시 예들에서, 프로세스 스테이션 내로 웨이퍼의 직접 진입이 제공될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
도시된 프로세싱 챔버 (902) 는 도 9에 도시된 실시 예에서 1 내지 4로 번호가 붙여진, 4 개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 스테이션 각각은 가열된 페데스탈 (스테이션 1에 대해 955로 도시됨), 및 가스 라인 유입구들을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 프로세스 스테이션 각각이 상이한 목적들 또는 복수의 목적들을 가질 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 프로세스 스테이션은 펄싱된 플라즈마 PECVD 증착 모드와 주기적인 플라즈마 후-처리 프로세스 모드 사이에서 스위칭 가능할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 프로세스 스테이션은 CVD (chemical vapor deposition) 프로세스 모드와 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스 모드 사이에서 스위칭될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시 예들에서, 프로세싱 챔버 (902) 는 포스트 (post) PECVD 프로세스 스테이션들의 하나 이상의 매칭된 쌍들을 포함할 수도 있다. 도시된 프로세싱 챔버 (902) 는 4 개의 스테이션들을 포함하지만, 특정한 개시된 실시 예들에 따른 프로세싱 챔버는 임의의 적합한 수의 스테이션들을 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 프로세싱 챔버는 5 개 이상의 스테이션들을 가질 수도 있는 반면, 다른 실시 예들에서 프로세싱 챔버는 3 개 이하의 스테이션들을 가질 수도 있다.
도 9는 프로세싱 챔버 (902) 내에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 웨이퍼 핸들링 시스템 (957) 의 실시 예를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼 핸들링 시스템 (957) 은 다양한 프로세스 스테이션들 사이 그리고/또는 프로세스 스테이션과 로드록 사이에서 웨이퍼들을 이송할 수도 있다. 임의의 적합한 웨이퍼 핸들링 시스템이 채용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 비제한적인 예들은 웨이퍼 캐로절들 (carousels) 및 웨이퍼 핸들링 로봇들을 포함한다. 도 9는 또한 프로세스 툴 (900) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하도록 채용된 시스템 제어기 (960) 의 실시 예를 도시한다. 시스템 제어기 (960) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 (964), 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들 (966), 및 하나 이상의 프로세서들 (962) 을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 프로세서들 (962) 는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 연결부 및/또는 디지털 입력/출력 연결부, 스텝퍼 모터 제어 보드들, 등을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템 제어기 (960) 는 프로세스 툴 (900) 의 모든 액티비티들을 제어한다. 시스템 제어기 (960) 는 대용량 저장 디바이스 (964) 에 저장되고 메모리 디바이스 (966) 내로 로딩되어 프로세서 (962) 상에서 실행되는 시스템 제어 소프트웨어 (968) 를 실행한다. 대안적으로, 제어 로직은 제어기 (960) 에 하드코딩될 (hard coded) 수도 있다. ASICs (Applications Specific Integrated Circuits), PLDs (Programmable Logic Devices) (예를 들어, field-programmable gate arrays, 또는 FPGAs) 등이 이들 목적들을 위해 사용될 수도 있다. 이하의 논의에서, "소프트웨어" 또는 "코드"가 사용될 때마다, 기능적으로 비슷한 하드코딩된 로직이 그 자리에 사용될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (968) 는 타이밍, 가스들의 혼합물, 가스 플로우 양, 챔버 및/또는 스테이션 압력, 챔버 및/또는 스테이션 온도, 웨이퍼 온도, 타깃 전력 레벨들, RF 전력 레벨들, 기판 페데스탈, 척 및/또는 서셉터 (susceptor) 위치, 플라즈마 펄스 주파수, 플라즈마 노출 지속기간을 제어하기 위한 인스트럭션들, 및 프로세스 툴 (900) 에 의해 수행되는 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (968) 는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 (subroutines) 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (968) 는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템 제어 소프트웨어 (968) 는 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (Input/Output Control) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어기 (960) 와 연관된 대용량 저장 디바이스 (964) 및/또는 메모리 디바이스 (966) 에 저장된 다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시 예들에서 채용될 수도 있다. 이 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 (positioning) 프로그램, 프로세스 가스 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 히터 제어 프로그램, 및 플라즈마 제어 프로그램을 포함한다.
기판 포지셔닝 프로그램은 페데스탈 상에 기판을 로딩하고 기판과 프로세스 툴의 다른 부분들 사이의 간격을 제어하도록 사용된 프로세스 툴 컴포넌트들에 대한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다.
프로세스 가스 제어 프로그램은 가스 조성 (예를 들어, 본 명세서에 기술된 바와 같은 실리콘-함유 전구체 가스들, 게르마늄-함유 가스들, 질소-함유 가스들, 탄소-함유 가스들, 산소-및-탄소-함유 가스들, 및 탄소-함유 가스들) 및 플로우 레이트들을 제어하기 위한 코드 그리고 선택가능하게 프로세스 스테이션 내 압력을 안정화하기 위해 증착 전에 하나 이상의 프로세스 스테이션들 내로 가스를 흘리기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 프로세스 스테이션의 배기 시스템의 스로틀 밸브를 조절함으로써, 프로세스 스테이션 내 압력, 프로세스 스테이션 내로 가스 플로우, 등을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
히터 제어 프로그램은 기판을 가열하도록 사용되는 가열 유닛으로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 히터 제어 프로그램은 (헬륨과 같은) 열 전달 가스의 기판으로의 전달을 제어할 수도 있다.
플라즈마 제어 프로그램은 본 명세서의 실시 예들에 따라 하나 이상의 프로세스 스테이션들의 프로세스 전극들로 인가된 RF 전력 레벨들을 설정하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
압력 제어 프로그램은 본 명세서의 실시 예들에 따라 반응 챔버 내 압력을 유지하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템 제어기 (960) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템 제어기 (960) 에 의해 조정된 파라미터들은 프로세스 조건들에 관련될 수도 있다. 비제한적인 예들은 프로세스 가스 조성 및 플로우 레이트들, 온도, 압력, (RF 바이어스 전력 레벨들과 같은) 플라즈마 조건들, 등을 포함한다. 이들 파라미터들은 사용자 인터페이스를 활용하여 입력될 수도 있는 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 프로세스 툴 센서들로부터 시스템 제어기 (960) 의 아날로그 입력 연결부 및/또는 디지털 입력 연결부에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 툴 (500) 의 아날로그 출력 연결부 및 디지털 출력 연결부 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 툴 센서들의 비제한적인 예들은 질량 플로우 제어기들, (마노미터들과 같은) 압력 센서들, 써모커플들, 등을 포함한다. 적절하게 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터 데이터로 사용될 수도 있다.
시스템 제어기 (960) 는 상기 기술된 증착 프로세스들을 구현하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 제공할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 DC 전력 레벨, RF 바이어스 전력 레벨, 압력, 온도, 플라즈마 펄스 주파수, 플라즈마 노출 지속 기간, UV 노출 지속 기간, 등과 같은 다양한 프로세스 파라미터들을 제어할 수도 있다. 인스트럭션은 본 명세서에 기술된 다양한 실시 예들에 따라 막 스택들의 인 시츄 증착을 동작시키도록 파라미터들을 제어할 수도 있다.
시스템 제어기 (960) 는 통상적으로 장치가 개시된 실시 예들에 따른 방법을 수행하도록 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다. 개시된 실시 예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 담는 머신-판독가능, 비일시적 매체가 시스템 제어기 (960) 에 커플링될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 제어기 (960) 는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는, "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 플라즈마 펄스 주파수 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기 (960) 는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고 (enable), 엔드포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 제어기 (960) 는 시스템에 포함되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달되는 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기 (960) 는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기 (960) 는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
일부 실시 예들에서, 본 명세서에 기술된 기법들을 수행하도록 구성된 장치가 제공될 수도 있다. 적합한 장치는 다양한 프로세스 동작들을 수행하기 위한 하드웨어, 뿐만 아니라 개시된 실시 예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 갖는 시스템 제어기 (960) 를 포함할 수도 있다. 시스템 제어기 (960) 는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 다양한 프로세스 제어 장비, 예를 들어, 밸브들, RF 생성기들, 기판 핸들링 시스템들, 등과 통신 가능하게 연결되고, 장치가 개시된 실시 예들에 따른 기법, 예를 들어, 도 3 및 도 4의 동작들에 제공된 것과 같은 기법을 수행하도록 인스트럭션들을 실행하게 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다. 본 개시에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션을 담는 머신-판독가능, 비일시적 매체가 시스템 제어기 (960) 에 커플링될 수도 있다. 제어기 (960) 는 본 명세서에 기술된 바와 같이 증착 동작들과 연관된 다양한 프로세스 파라미터들의 제어를 용이하게 하도록 다양한 하드웨어 디바이스들, 예를 들어, 질량 유량 제어기들, 밸브들, RF 생성기들, 진공 펌프들, 등과 통신 가능하게 연결될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 시스템 제어기 (960) 는 반응기 (900) 의 모든 액티비티들을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기 (960) 는 대용량 저장 디바이스에 저장되고 메모리 디바이스 내로 로딩되고, 프로세서 상에서 실행되는 시스템 제어 소프트웨어를 실행할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 가스 플로우들의 타이밍, 기판 이동, RF 생성기 활성화, 등을 제어하기 위한 인스트럭션들, 뿐만 아니라 가스들의 혼합물, 챔버 및/또는 스테이션 압력, 챔버 및/또는 스테이션 온도, 기판 온도, 타깃 전력 레벨들, RF 전력 레벨들, 기판 페데스탈, 척 및/또는 서셉터 (susceptor) 위치, 및 반응기 장치 (900) 에 의해서 수행되는 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 실리콘-함유 전구체의 플로우 레이트, 반응 물질의 플로우 레이트, 플라즈마 주파수, 플라즈마 펄스 주파수, 플라즈마 전력, 및 전구체 및 상기 기술된 플로우 화학 물질들 각각에 대한 반응 물질 노출 시간들을 제어하기 위한 인스트럭션들 또는 코드를 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 (subroutines) 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어가 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
시스템 제어기 (960) 는 통상적으로 장치가 개시된 실시 예들에 따른 기법을 수행하도록 인스트럭션들을 실행하게 구성된, 하나 이상의 메모리 디바이스들 (964) 및 하나 이상의 프로세서들 (962) 을 포함할 것이다. 개시된 실시 예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 담는 머신-판독가능, 비일시적 매체가 시스템 제어기 (960) 에 커플링될 수도 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (Chemical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, ALD 챔버 또는 모듈, ALE (Atomic Layer Etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 장치들 및 프로세스들은 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전 패널들, 등의 제조 또는 제작을 위해 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 통상적으로 동작 각각이 다수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는 이하의 동작들: (1) 스핀온 (spin-on) 툴 또는 스프레이온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 동작; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 동작; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광선 또는 UV 또는 x-선 광에 포토레지스트를 노출시키는 동작; (4) 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 레지스트를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 동작; (5) 건식 또는 플라즈마 보조 에칭 툴을 사용함으로써 아래에 놓인 막 또는 워크피스 내로 레지스트 패턴을 전사하는 동작; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 동작 중 일부 또는 전부를 포함한다.
실험 결과들
상기 기술된 바와 같이, 본 발명자들은 기판의 주변부 주위에 산화 가스 및 샤워헤드를 통해 불활성 가스를 동시에 흘리는 것이 웨이퍼의 환형 에지 영역 주위 및 환형 에지 영역 상에 보다 높은 산화 영역을 생성할 수 있다는 것을 발견하였다. 도 10은 2 개의 기판들 상의 다양한 산화 두께들의 그래프를 도시한다. 수직 축은 옹스트롬 단위의 구리 산화 두께인 한편, 수평 축은 기판 중심으로부터 기판을 따른 방사상 거리이고; 기판 중심점, 0은 그래프의 중간에 있다. 데이터가 식별자 1052로 라벨링된 제 1 실험에서, 기판은 기판 홀더에 의해 지지된 도 1의 챔버와 유사한 챔버 내에 위치되고, 산화 가스는 기판 위의 샤워헤드를 통해서만 흐르는 동안 챔버는 펌프에 의해 배기되고 저압으로 유지된다. 알 수 있는 바와 같이, 기판의 산화 프로파일은 기판의 중심에서 가장 높은 산화가 발생하고 기판의 에지에서 가장 낮은 산화를 갖는 오목한 형상을 갖는다. 이 상황에서 산화 가스를 흘리는 것은 목표된 양으로 외측 환형 영역을 산화시키기 위해, 이 산화 가스를 흘리는 것이 기판 중심 및 내부의 과산화를 유발하기 때문에 기판의 에지 영역을 산화하는데 덜 유리할 수도 있다. 데이터가 식별자 1054로 라벨링된 제 2 실험에서, 또 다른 기판은 기판 홀더에 의해 지지된 도 1의 챔버와 유사한 챔버 내에 위치되고, 샤워헤드를 통한 불활성 가스 및 기판의 주변부 주위에서 산화 가스의 동시 플로우가 수행되는 동안 챔버는 펌프에 의해 배기되고 저압으로 유지된다. 알 수 있는 바와 같이, 산화의 전체 형상은 제 1 실험 (1052) 으로부터 기판의 외측 에지에서 가장 높은 산화 레이트를 갖고 기판 중심에서 가장 낮은 산화를 갖는 볼록한 형상으로 뒤집힌다. 따라서, 개시된 기법들에 따라 산화 및 불활성 가스들을 동시에 흘리는 것은 기판의 외측 에지 환형 영역을 선택적으로 산화하기 위해 보다 유리한 산화 프로파일을 제공한다.
도 11은 2 개의 기판들 상의 다양한 산화 두께들의 또 다른 그래프를 도시한다. 수직 축은 다시 옹스트롬 단위의 구리 산화 두께인 한편, 수평 축은 기판 중심으로부터 기판을 따른 방사상 거리이고; 기판 중심점, 0은 그래프의 중간에 있다. 도 10과 유사하게, 기판이 기판 홀더에 의해 지지된 도 1의 챔버와 유사한 챔버 내에 위치되고, 산화 가스가 기판 위의 샤워헤드를 통해 그리고 샤워헤드의 위의 배플 플레이트 상으로 흐르는 (따라서 산화 가스로 하여금 기판의 주변부 주위를 흐르게 하는) 동안 챔버가 펌프에 의해 배기되고 저압으로 유지되는 제 1 실험 1152가 수행되었다. 알 수 있는 바와 같이, 기판의 산화 프로파일은 일반적으로 일정한 편평한 프로파일 형상을 갖는다. 이 상황에서 산화 가스를 흘리는 것은 목표된 양으로 외측 환형 영역을 산화시키기 위해, 이 산화 가스를 흘리는 것이 다시 기판 중심 및 내부의 과산화를 유발하기 때문에 기판의 에지 영역을 산화하는데 덜 유리할 수도 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 기판 내부를 산화시키거나 과산화하지 않고 기판의 환형 영역을 선택적으로 산화시키는 것이 바람직하다. 제 2 실험 1154에서, 1054와 같이, 또 다른 기판은 기판 홀더에 의해 지지된 도 1의 챔버와 유사한 챔버 내에 위치되고, 샤워헤드를 통한 불활성 가스 및 기판의 주변부 주위에서 산화 가스의 동시 플로우가 수행되는 동안 챔버는 펌프에 의해 배기되고 저압으로 유지된다. 알 수 있는 바와 같이, 산화의 전체 형상은 기판의 외측 에지에서 가장 높은 산화 레이트를 갖고 기판 중심에서 가장 낮은 산화를 갖는, 볼록한 형상을 갖는다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기법들에 따라 산화 및 불활성 가스들을 동시에 흘리는 것은 기판의 외측 에지 환형 영역을 선택적으로 산화하기 위해 보다 유리한 산화 프로파일을 제공한다.
상기 언급된 바와 같이, 불활성 가스 및/또는 산화 가스의 플로우 레이트들은 산화 영역들의 크기 및 형상 및 기판 상의 발생되는 산화 프로파일에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 기판 상의 다양한 산화 두께들의 그래프를 도시하는 도 12에 도시된 바와 같이, 산화 가스 플로우 레이트와 비교하여 불활성 가스 플로우 레이트를 증가시키는 것은 환형 에지 영역에서 산화 프로파일을 감소시킨다. 도 12에서, 도 10 및 도 11에서와 같이, 수직 축은 옹스트롬 단위의 구리 산화 두께인 한편, 수평 축은 기판 중심으로부터 기판을 따른 방사상 거리이고; 기판 중심점, 0은 그래프의 중간에 있다. 도 12에서, 3 개의 상이한 기판들에 대해 3 개의 상이한 실험들이 수행되고, 실험 각각에서, 기판 홀더에 의해 지지된, 도 1의 챔버와 유사한 챔버 내에 위치되고, 샤워헤드를 통한 불활성 가스 및 기판의 주변부 주위에 산화 가스의 동시 플로우가 수행되는 동안 챔버가 펌프에 의해 배기되고 저압으로 유지되고; 실험 각각의 차이는 불활성 가스 플로우 레이트의 변화이고, 나머지 조건들은 동일한 산화 가스 플로우 레이트를 유지하는 것을 포함하여 동일하게 유지되었다. 제 1 실험 (1252) 은 500 sccm의 가장 낮은 불활성 가스 플로우 레이트를 갖고, 제 2 실험 (1254) 은 1,000 sccm의 중간 불활성 가스 플로우 레이트를 갖고, 그리고 제 3 실험 (1256) 은 2,000 sccm의 가장 높은 불활성 가스 플로우 레이트를 갖고; 순수한 분자 산소의 산화 가스는 3 개의 실험 모두에서 500 sccm이었다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 불활성 가스 플로우 레이트를 상승시키는 것은 산화 레이트 및 면적을 감소시키고, 중심이 먼저 감소하고 이어서 에지를 향해 웨이퍼를 가로 질러 진행된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 반도체 웨이퍼들 또는 기판들 또는 다른 유사한 타입들의 웨이퍼들 또는 기판들을 지칭할 수도 있다.
본 명세서에서 순서 지표들, 예를 들어, (a), (b), (c), …의 사용은 단지 조직적인 목적들을 위한 것이고, 임의의 특정한 시퀀스 또는 중요성을 순서 지표 각각과 연관된 아이템들에 전달하도록 의도되지 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, "(a) 속도에 관한 정보 획득 및 (b) 위치에 관한 정보 획득"은 속도에 관한 정보를 획득하기 전에 위치에 관한 정보를 획득하는 것, 위치에 관한 정보를 획득하기 전에 속도에 관한 정보를 획득하는 것, 및 위치에 관한 정보를 속도에 관한 정보를 획득하는 것과 동시에 획득하는 것을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 순서 지표들과 연관된 일부 아이템들이 본질적으로 특정한 시퀀스를 필요로 할, 예를 들어, "(a) 속도에 관한 정보를 획득하고, (b) 속도에 관한 정보에 기초하여 제 1 가속도를 결정하고, 그리고 (c) 위치에 관한 정보를 획득할" 수도 있다; 이 예에서, (a) 는 (b) 가 (a) 에서 획득된 정보에 의존하기 때문에 (b) 전에 수행되어야 한다―하지만, (c) 는 (a) 또는 (b) 중 어느 하나 전 또는 후에 수행될 수 있다.
본 개시에 기술된 구현 예들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 이의 없이 자명할 수도 있고, 본 명세서에 규정된 일반적인 원리들은 본 개시의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 구현 예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 청구항들은 본 명세서에 도시된 구현 예들로 제한되도록 의도되지 않고, 본 개시, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.
별도의 구현 예들의 맥락에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 또한 단일 구현 예에서 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 기술된 다양한 특징들은 또한 복수의 구현 예들에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 피처들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 상기 기술될 수도 있고 심지어 처음에 그렇게 주장될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 피처들은 일부 경우들에서 조합으로부터 절제될 수 있고, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변형으로 지향될 수도 있다.
유사하게, 동작들이 특정한 순서로 도면들에 도시되지만, 이는 바람직한 결과들을 달성하기 위해 이들 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 또한, 도면들은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 개략적으로 도시할 수도 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부가적인 동작들이 예시된 동작들 전, 후, 동시에, 또는 임의의 예시된 동작들 사이에 수행될 수 있다. 특정한 상황들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수도 있다. 더욱이, 상기 기술된 구현 예들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현 예들에서 이러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되지 않아야 하고, 기술된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 또는 복수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 다른 구현 예들은 이하의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우들에서, 청구항들에 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 여전히 바람직한 결과들을 달성한다.

Claims (22)

  1. 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법에 있어서,
    반도체 프로세싱 챔버 내의 기판 홀더에 기판을 제공하는 단계로서, 상기 반도체 프로세싱 챔버는 상기 기판 홀더 위에 위치된 샤워헤드를 갖는, 상기 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 기판이 상기 기판 홀더에 의해 지지되는 동안, (a) 상기 기판의 주변부 주위에 산화 가스 및 (b) 산소를 포함하지 않는 불활성 가스를 상기 샤워헤드를 통해 상기 기판 상으로 동시에 흘리는 단계로서, 이에 따라 상기 기판의 환형 에지 영역 위의 환형 가스 영역 및 상기 기판의 내부 영역 위의 내부 가스 영역을 생성하는, 상기 산화 가스 및 상기 불활성 가스를 동시에 흘리는 단계를 포함하고,
    상기 동시에 흘리는 단계는 상기 기판 상으로 재료의 증착 동안이 아니고, 그리고
    상기 환형 가스 영역은 상기 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트를 갖는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 가스 및 상기 불활성 가스를 동시에 흘리는 단계 동안, 상기 반도체 프로세싱 챔버의 상기 하단부로부터 가스들을 배기하는 단계를 더 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 가스는 산소로 구성되는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 가스는 산소 및 제 2 불활성 가스를 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 및 이들의 2 이상의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계 동안, 상기 기판을 제 1 온도로 가열하는 단계를 더 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 적어도 20 ℃인, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계 전에, 상기 산화 가스가 흐르지 않는 동안 상기 불활성 가스를 상기 샤워헤드를 통해 상기 기판 상으로 흘리는 단계를 더 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계 동안,
    상기 산화 가스의 플로우 레이트는 적어도 500 sccm (standard cubic centimeters per minute) 이고, 그리고
    상기 불활성 가스의 플로우 레이트는 적어도 250 sccm인, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계 동안 상기 불활성 가스의 상기 플로우 레이트는 적어도 500 sccm인, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계는,
    화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition) 프로세스 동안, 또는
    원자 층 증착 (atomic layer deposition) 의 도즈, 퍼지, 또는 활성화 단계 동안 없는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 가스를 흘리는 단계는 상기 반도체 프로세싱 챔버의 상단부와 상기 샤워헤드 사이에 수직으로 위치된 배플 플레이트 상으로 상기 산화 가스를 흘리는 단계를 더 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시에 흘리는 단계 후에, 상기 산화 가스의 상기 반도체 프로세싱 챔버를 퍼지하는 단계; 및
    상기 퍼지 단계 후에, 상기 기판 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하는 단계를 더 포함하는, 기판의 환형 에지 영역을 산화하는 방법.
  15. 반도체 프로세싱 시스템에 있어서,
    프로세싱 챔버;
    불활성 가스 소스와 유체로 연통가능하도록 (fluidically connectable) 구성된 불활성 가스 유입구, 산화 가스 소스와 유체로 연통가능하도록 구성된 산화 가스 유입구, 및 상기 불활성 가스 및 상기 산화 가스의 플로우를 제어하도록 구성된 하나 이상의 밸브들을 갖는 가스 전달 시스템;
    기판을 지지하도록 구성된 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 위에 위치되고 상기 불활성 가스 유입구에 유체로 연통된 샤워헤드;
    상기 기판을 상기 기판 홀더에 제공하도록 구성된 기판 핸들링 로봇;
    상기 산화 가스 유입구를 통해 공급된 산화 가스로 하여금 상기 기판 홀더의 주변부 주위를 흐르게 하도록 구성된 주변 가스 플로우 유닛으로서, 상기 주변 가스 플로우 유닛은 상기 산화 가스 유입구에 유체로 연통되는, 상기 주변 가스 플로우 유닛; 및
    머신 판독 가능, 비일시적 매체를 포함하는 제어기로서,
    상기 기판이 상기 기판 홀더에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되도록 상기 기판 핸들링 로봇으로 하여금 상기 기판을 상기 기판 홀더에 제공하게 하고, 그리고
    상기 기판이 상기 기판 홀더에 의해 지지되는 동안, 상기 기판의 환형 에지 영역 위의 환형 가스 영역 및 상기 기판의 내부 영역 위의 내부 가스 영역을 생성하도록, 상기 하나 이상의 밸브들로 하여금 (a) 상기 기판의 상기 주변부 주위에 상기 산화 가스 및 (b) 상기 샤워헤드를 통해 상기 기판 상으로 산소를 포함하지 않는 불활성 가스의 동시 플로우를 유발하게 하는 인스트럭션들을 포함하는, 상기 제어기를 포함하고,
    상기 동시 플로우는 상기 기판 상에 재료의 증착 동안이 아니고, 그리고
    상기 환형 가스 영역은 상기 내부 가스 영역보다 높은 산화 레이트를 갖는, 반도체 프로세싱 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버의 상기 하단부로부터 가스들을 배기하도록 구성된 펌프를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 동시에 흐르는 동안 상기 펌프로 하여금 상기 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배기하게 하는 인스트럭션들을 더 포함하는, 반도체 프로세싱 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 동시에 흐르는 동안, 상기 펌프로 하여금 상기 프로세싱 챔버로부터 가스들을 배출하게 하고; 그리고
    상기 배기 후에, 상기 시스템으로 하여금 상기 기판 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하게 하는 인스트럭션들을 더 포함하는, 반도체 프로세싱 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더 상에 위치된 상기 기판을 가열하도록 구성된 히터를 더 포함하고, 그리고
    상기 동시에 흐르는 동안 그리고 상기 기판이 상기 기판 홀더 상에 위치되는 동안 상기 제어기는 상기 기판을 가열하기 위한 인스트럭션들을 더 포함하는, 반도체 프로세싱 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 기판을 적어도 20 ℃로 가열하도록 구성되는, 반도체 프로세싱 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 동시에 흘리기 전에, 상기 불활성 가스를 상기 샤워헤드를 통해 그리고 상기 기판 상으로 흘리기 위한 인스트럭션들을 더 포함하는, 반도체 프로세싱 시스템.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 질소, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 반도체 프로세싱 시스템.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스 전달 시스템은,
    적어도 500 sccm (standard cubic centimeters per minute) 의 플로우 레이트로 상기 프로세싱 챔버 내로 상기 산화 가스를 흘리고, 그리고
    적어도 250 sccm의 플로우 레이트로 상기 샤워헤드로부터 상기 불활성 가스를 흘리도록 구성되는, 반도체 프로세싱 시스템.
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