KR20230142694A - 고속 가스 교환 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

고속 가스 교환 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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애슐리 무츠오 오카다
마이클 디. 윌워스
득 당 버키우스
제프리 루드윅
아디티 미툰
벤자민 슈바르츠
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

제1 상류 단부 및 제1 하류 단부를 갖는 제1 저장소, 및 제2 상류 단부 및 제2 하류 단부를 갖는 제2 저장소를 갖는 가스 분배 장치가 제공된다. 저장소 스위치 밸브가 제1 저장소의 제1 하류 단부 및 제2 저장소의 제2 하류 단부와 유체 연통한다. 저장소 스위치 밸브는 선택적으로, 제1 상태에 있을 때에는 제1 저장소를 저장소 스위치 밸브의 출구에 결합하고 그리고 제2 상태에 있을 때에는 제2 저장소를 저장소 스위치 밸브의 출구에 결합하도록 동작가능하다. 저장소 스위치 밸브의 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는 복수의 비례 유동 제어 밸브들이 제공된다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 프로세싱 챔버에 가스를 제공하도록 구성된 출구들을 갖는다.

Description

고속 가스 교환 장치, 시스템 및 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은 기판 프로세싱 시스템에 프로세스 가스를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스 형성은 일반적으로, 다수의 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 플랫폼들에서 수행된다. 일부 경우들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은 제어된 환경에서 기판에 대한 2개 이상의 프로세스를 순차적으로 수행하는 것이다.
[0003] 반도체 디바이스 제조 동안, 프로세스 균일성을 제공하고 프로세싱 결함들을 최소화하기 위해 프로세싱 챔버 내로의 안정적인 프로세스 가스 유동들이 요구된다. 일반적으로, 프로세스 가스의 유량은 가스 전달 밸브의 개방 시에 시간이 지남에 따라 0으로부터 정상 상태 조건까지 증가한다. 일부 프로세스들에서, 정상 상태 조건으로의 가스 유동 안정화의 지속기간은 전체 가스 유동 시간의 상당한 부분이다. 그러한 프로세스들에서, 비교적 긴 안정화 시간은 바람직하지 않은 프로세싱 결과를 초래한다. 안정화 시간을 감소시키고 일부 경우들에서는 제거하기 위해, 일부 가스 전달 장치들은 챔버 내로의 유동이 요구되지 않을 때 전체 유동을 챔버 포어라인(foreline) 내로 전환(divert)함으로써 정상 상태 프로세스 유동을 유지한다. 요구될 때, 전체 유동은 안정화 시간을 거의 또는 전혀 갖지 않고 포어라인으로부터 프로세싱 챔버 내로 신속하게 스위칭되어, 개선된 프로세스 균일성 및 프로세싱 결과들을 초래한다. 포어라인과 프로세싱 챔버 사이에서 프로세스 가스 유동들을 전환하는 것은 요구되는 프로세스 결과들을 획득하기 위한 효과적인 기술인 것으로 입증되었지만, 이용되는 프로세싱 가스의 양이 많다. 추가적으로, 전구체(precursor) 유동들을 제공하기 위한 전달 하드웨어는 고가이고, 샤워헤드의 내측 및 외측 영역들과 같은 프로세싱 챔버의 상이한 영역들에 프로세스 가스를 전달하기 위한 전용 가스 스틱들을 종종 요구한다. 다수의 전용 가스 스틱들에 대한 필요성은 많은 양의 가스 사용을 더 악화시킬 뿐이다.
[0004] 따라서, 다수의 전용 가스 스틱들을 사용하지 않고서, 최적화된 양의 가스를 사용하여 프로세싱 챔버에 프로세스 가스를 제공할 필요가 있다.
[0005] 일부 실시예들에서, 제1 상류 단부 및 제1 하류 단부를 갖는 제1 저장소(reservoir) 및 제2 상류 단부 및 제2 하류 단부를 갖는 제2 저장소를 갖는 가스 분배 장치가 제공된다. 저장소 스위치 밸브가 제1 저장소의 제1 하류 단부 및 제2 저장소의 제2 하류 단부와 유체 연통한다. 저장소 스위치 밸브는 선택적으로, 제1 상태에 있을 때에는 저장소 스위치 밸브의 출구에 제1 저장소를 결합하고 그리고 제2 상태에 있을 때에는 저장소 스위치 밸브의 출구에 제2 저장소를 결합하도록 동작 가능하다. 저장소 스위치 밸브의 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는 복수의 비례 유동 제어 밸브(proportional flow control valve)들이 제공된다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 프로세싱 챔버에 가스를 제공하도록 구성된 출구들을 갖는다.
[0006] 일부 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 볼륨(process volume)을 갖는 프로세스 챔버를 갖는 반도체 프로세싱 시스템이 제공된다. 프로세스 챔버는 제1 프로세스 가스 입구 및 제2 프로세스 가스 입구를 갖는다. 시스템은 제1 상류 단부 및 제1 하류 단부를 갖는 제1 저장소, 및 제2 상류 단부 및 제2 하류 단부를 갖는 제2 저장소를 갖는 가스 분배 조립체를 포함한다. 저장소 스위치 밸브가 제1 저장소의 제1 하류 단부 및 제2 저장소의 제2 하류 단부와 유체 연통한다. 저장소 스위치 밸브는 선택적으로, 제1 상태에 있을 때에는 제1 저장소를 저장소 스위치 밸브의 출구에 결합하고 그리고 제2 상태에 있을 때에는 제2 저장소를 저장소 스위치 밸브의 출구에 결합하도록 동작가능하다. 제1 비례 유동 제어 밸브 및 제2 비례 유동 제어 밸브가 저장소 스위치 밸브의 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖고, 제1 비례 유동 제어 밸브는 프로세싱 챔버의 제1 입구에 결합된 출구를 갖고, 제2 비례 유동 제어 밸브는 프로세싱 챔버의 제2 입구에 결합된 출구를 갖는다.
[0007] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 상태에 위치된 저장소 스위치 밸브를 통해, 제1 저장소로부터 제1 프로세스 가스를 프로세스 볼륨에 공급하는 단계를 포함한다. 제1 프로세스 가스를 프로세스 볼륨에 공급하는 단계는 제1 저장소 내에서 제1 가스 압력 범위를 유지하는 단계, 및 프로세스 볼륨의 상류에 배치된 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 제1 저장소로부터 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계를 포함한다. 저장소 스위치 밸브는 제2 상태로 스위칭된다. 제2 상태에 위치된 저장소 스위치 밸브를 통해 제2 프로세스 가스가 프로세스 볼륨에 공급된다. 제2 프로세스 가스는 제2 저장소로부터 제공된다. 제2 프로세스 가스를 공급하는 단계는 제2 저장소 내에서 제2 가스 압력 범위를 유지하는 단계, 및 프로세스 볼륨의 상류에 배치된 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 제2 저장소로부터 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 제2 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하며, 본 개시내용은 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 가스 분배 시스템의 개략도를 묘사한다.
[0010] 도 2는 단일 프로세스 챔버의 다수의 영역들에 가스들을 분배하기 위해 사용되는 가스 분배 시스템의 개략적인 표현을 묘사한다.
[0011] 도 3은 본 개시내용의 실시예들에 따른 방법의 흐름도를 묘사한다.
[0012] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 번호들이 도면들에 공통되는 동일한 요소들을 지정하는 데 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.
[0013] 본 개시내용의 실시예들은 처리량을 향상시키고 프로세싱 효율을 개선하는 안정적인 프로세스 가스 전달을 갖는 기판 프로세싱 시스템을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 플라즈마 에칭 프로세싱 챔버와 관련하여 설명된다. 그러나, 가스 분배 시스템은 화학 기상 증착 챔버들, 원자층 증착 챔버들, 주입 챔버들, 또는 다른 프로세싱 챔버와 같은 다른 유형의 프로세싱 챔버들에서 이용될 수 있다. 특히, 본 명세서에 설명된 가스 분배 시스템은 매우 빠른 유동 안정화를 제공하며, 따라서 유동들은 유량 안정화 시간을 거의 또는 전혀 갖지 않는 방식으로 가스들 사이에서 턴온 또는 스위칭될 수 있어서, 프로세스 균일성 및 결함들의 추론을 촉진하는 매우 안정적인 가스 전달을 초래한다. 또한, 매우 빠른 유동 안정화는 또한 가스들 사이의 더 빠른 사이클링을 가능하게 하여, 더 큰 프로세스 윈도우들 및 다양한 프로세스들의 수행을 가능하게 한다. 또한, 가스 분배 시스템은 종래의 시스템들에서 행해지는 바와 같이 빠른 유동 안정화를 가능하게 하기 위해 프로세스 가스들의 유동 유동들을 포어라인 내로 덤핑하는 것에 의존하지 않으며, 따라서 유리하게도 트렌치 에칭 프로세스들과 같은 주기적 프로세스들을 수행하는 데 필요한 프로세스 가스들의 양 및 비용을 감소시킨다. 또한, 본 명세서에 개시된 가스 분배 시스템은 프로세싱 챔버의 상이한 프로세싱 영역들에 프로세스 가스들을 전달하기 위한 전용 가스 스틱들에 대한 종래의 프로세싱 챔버들에서의 필요성을 제거함으로써 높은 프로세스 가스 전달 하드웨어 비용들을 더 감소시킨다.
[0014] 도 1은 가스 분배 시스템(100)의 개략적 표현을 묘사한다. 가스 분배 시스템(100)은 다수의 프로세스 영역들(101)에 가스들을 분배하기 위한 공통 인클로저(enclosure)(108)를 포함한다. 프로세싱 영역들(101)은 별개의 프로세싱 챔버들이거나 단일 프로세스 챔버의 별개의 프로세스 영역들이다. 도 2는 일 실시예에 따른 단일 프로세스 챔버(203)의 다수의 영역들에 가스들을 분배하기 위해 사용되는 가스 분배 시스템을 묘사한다. 도 1은 3개의 프로세스 영역(101)을 예시하지만, 더 많거나 더 적은 프로세스 영역들(101)이 개시된 가스 분배 시스템(100)과 함께 사용되는 것이 또한 고려된다.
[0015] 공통 인클로저(108)는 2개 이상의 가스 저장소(예를 들어, 제1 가스 저장소(114) 및 제2 가스 저장소(124))를 포함한다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 공통 인클로저는 온도 제어되거나 공통 인클로저는 온도 제어되지 않는다. 제1 및 제2 저장소들(114, 124)이 공통 인클로저(108) 내에 묘사되어 있지만, 본 명세서에 설명된 가스 분배 시스템(100)은 또한 공통 인클로저(108)가 없는 실시예들을 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 저장소들(114, 124)은 다수의 프로세스 영역들(101)에 근접하여 배치되고 그에 결합된다. 제1 가스 저장소(114)는 제1 상류 단부(113) 및 제1 하류 단부(115)를 포함한다. 제2 가스 저장소(124)는 제2 상류 단부(123) 및 제2 하류 단부(125)를 포함한다. 압력 게이지(예를 들어, 제1 저장소(114)에 대한 제1 압력 게이지(116), 제2 저장소(124)에 대한 제2 압력 게이지(126))가 대응하는 저장소에 결합되고, 대응하는 저장소의 압력을 측정할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 각각의 저장소는 각각의 저장소의 상류 단부(예를 들어, 113, 123)와 하류 단부(예를 들어, 115, 125) 사이의 상이한 지점들에서 압력을 측정하도록 구성된 하나보다 많은 압력 게이지를 포함한다.
[0016] 하나 이상의 조절기(예를 들어, 제1 저장소(114)에 대한 제1 조절기(110))가 제1 저장소(114)의 제1 상류 단부(113) 및 제2 저장소(124)의 제2 상류 단부(123)(예를 들어, 제2 저장소(124)에 대한 제2 조절기(120))에 결합된다. 각각의 조절기(110, 120)는 업계에 알려진 임의의 적합한 가스 조절기 또는 임의의 적합한 질량 유동 제어기이다. 각각의 조절기는 제1 및 제2 저장소(114, 124) 각각에 공급 압력(또는 입력 압력)을 제공한다. 조절기들은 임의의 기계적인 또는 전기적으로 제어되는 비례 압력 제어 컴포넌트일 수 있다. 각각의 조절기(110, 120)는 대응하는 저장소에 결합되는 대응하는 재충진 밸브(refill valve)(예를 들어, 제1 저장소(114)에 대한 제1 재충진 밸브(112), 제2 저장소(124)에 대한 제2 재충진 밸브(122))에 결합된다. 각각의 재충진 밸브(112, 122)는 가스가 그를 통해 유동할 수 있게 하거나 가스가 그를 통해 유동하는 것을 방지하기 위해 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄되는 밸브이다. 대안적으로, 각각의 재충진 밸브(112, 122)는 밸브를 통한 유동 프로파일의 조절을 허용하는 가변 개방 밸브이다. 각각의 재충진 밸브(112, 122)는 고속 작동 밸브(fast actuating valve), 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 및 피에조 밸브(piezo valve)로부터 선택된다. 재충진 밸브(112, 122)는 50 밀리초 내에, 예컨대 40 밀리초 내에 또는 30 밀리초 내에 또는 10 밀리초 내지 20 밀리초 내에 (예를 들어, 개방/폐쇄된) 포지션들을 전이할 수 있는 고속 작동 밸브이다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 재충진 밸브(112, 122)는 공압 작동, 정상 폐쇄(N.C) 고속 작동 밸브이며, 저장소가 압력 설정점의 약 90% 내에 있을 때 맞물리고, 저장소 내의 압력이 허용오차 내에 있을 때까지 약 100 ms 이하의 간격들로 펄싱하도록 구성된다. 제1 조절기(110) 및 제1 재충진 밸브(112)는 제1 저장소(114) 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능하고, 제2 조절기(120) 및 제2 재충진 밸브(122)는 제2 저장소(124) 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능하다.
[0017] 조절기들(110, 120) 및 재충진 밸브들(112, 122)은 입구 라인들을 통해 제1 가스 소스(109a) 및 제2 가스 소스(109b)에 결합된다. 각각의 가스 소스로부터의 각각의 프로세스 가스는 대응하는 저장소들(114, 124)을 채우고, 대응하는 저장소들을 빠져나와 저장소 스위치 밸브(134)로 유동하기 위해 사용된다. 스위치 밸브(134)는 제1 저장소(114)로부터의 제1 가스로부터 제2 저장소(124)로부터의 제2 가스로 스위칭하고, 제1 및 제2 가스들 각각을 하류 방향으로 방출하도록 구성된 3-웨이 밸브와 같은 하나 이상의 밸브 클러스터이다. 스위치 밸브(134)는 도면들에서 3-웨이 밸브로서 묘사되지만, 2개보다 많은 저장소를 갖는 시스템들에 대해서는 하나 이상의 밸브 클러스터와 같은 다른 실시예들이 고려된다. 저장소 스위치 밸브는 제1 저장소의 제1 하류 단부 및 제2 저장소의 제2 하류 단부와 유체 연통한다. 동작 시에, 저장소 스위치 밸브(134)는 제1 상태에 있을 때 제1 저장소를 저장소 스위치 밸브(134)의 출구(135)에 선택적으로 결합하도록 동작가능하다. 저장소 스위치 밸브(134)는 제2 상태에 있을 때 제2 저장소를 저장소 스위치 밸브(134)의 출구(135)에 선택적으로 결합하도록 동작가능하다.
[0018] 종래의 가스 분배 조립체들은 분배 라인들의 하류에 있는 스위치 밸브들을 사용하지 않는다. 대신에, 종래의 가스 분배 조립체들은 각각의 가스 소스로부터의 복수의 분배 라인을 사용하고, 각각의 분배 라인은 상이한 프로세스 스테이션 또는 프로세스 영역에 대응한다. 종래의 분배 조립체들은 포어라인(138)으로 또는 가스를 프로세스 볼륨으로 펄싱하는 고속 펄싱 밸브들로 전환되는 가스들을 연속적으로 유동시킨다. 제1 저장소(114)와 제2 저장소(124) 사이에서 스위칭할 수 있는 스위치 밸브(134)를 통합하면 프로세스에서 사용되는 전체 분배 라인들의 수가 최소화된다는 것이 발견되었다. 대신에, 스위치 밸브(134)는 프로세스 레시피에 따라 제1 및 제2 프로세스 가스들 각각 사이에서 교대하고, 가스들을 복수의 비례 유동 제어 밸브(예를 들어, 140a, 140b, 140c 등)로 유동시킨다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 저장소 스위치 밸브(134)의 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는다.
[0019] 전환기 밸브(diverter valve)(136)가 스위치 밸브(134)와 비례 유동 제어 밸브들(140a, 140b, 140c) 사이에 배치된다. 전환기 밸브(136)는 저장소들 각각으로부터 포어라인(138)으로 가스들을 퍼지(purge)하기 위해 이용된다. 전환기 밸브(136)는 또한 가스 유동을 복수의 비례 유동 제어 밸브(예를 들어, 140a, 140b, 140c) 각각으로 각각의 프로세스 영역(101)으로 지향시키도록 동작한다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 전환기 밸브(136)의 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는다.
[0020] 비례 유동 제어 밸브들 각각은 대응하는 프로세스 영역(101)에 결합된다. 복수의 비례 유동 제어 밸브(예를 들어, 140a, 140b, 140c) 각각은 프로세스 영역들(101) 각각 사이에 가스 유동을 분할할 수 있다. 복수의 비례 유동 제어 밸브(예를 들어, 140a, 140b, 140c) 각각은 전기적으로 작동되는 압전 유동 제어 밸브(예를 들어, 피에조 밸브)이다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들 각각은 가열기에 결합된다. 각각의 비례 유동 제어 밸브의 하류에는 공압 작동 밸브들(142a, 142b, 142c)과 같은 정상 개방 솔레노이드 밸브(N.O. 밸브들)가 있다. 공압 작동 밸브들은 그들을 통한 가스 유동을 튜닝하기 위해 사용되고, 압력 게이지들(144a, 144b, 144c)과 함께 사용된다.
[0021] 가스 분배 시스템(100)은 제어기(190)를 포함한다. 제어기(190)는 가스 분배 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 결합되어 그들의 동작을 제어한다. 제어기(190)는 시스템을 제어하는 단일 제어기, 또는 시스템의 개별 부분들을 제어하는 다수의 제어기들이다. 일부 실시예들에서, 비례 유동 제어 밸브들 각각은 제어기(190)에 통신가능하게 결합된다. 제어기(190)는 비례 유동 제어 밸브들(142a, 142b, 142c) 간의 유동비를 제어한다.
[0022] 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제어기(190)는 중앙 처리 유닛(CPU)(192), 메모리(194), 및 지원 회로들(196)을 포함한다. 제어기(190)는 가스 분배 시스템(100)을 직접 또는 특정 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템 컴포넌트들과 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 통해 제어한다. 제어기(190)는 다양한 챔버들 및 서브프로세서들을 제어하기 위해 산업용 세팅에서 사용되는 하나의 또는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서이다. 제어기의 메모리(194) 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 광학 저장 매체들(예를 들어, 컴팩트 디스크 또는 디지털 비디오 디스크), 플래시 드라이브, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소와 같은 쉽게 이용가능한 메모리 중 하나 이상이다. 지원 회로들(196)은 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(192)에 결합된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급기들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 서브시스템들 등을 포함한다. 하나 이상의 프로세스는 본 명세서에 설명된 방식으로 시스템 또는 개별 컴포넌트들의 동작을 제어하기 위해 실행되거나 호출되는 소프트웨어 루틴으로서 메모리에 저장된다. 제어기(190)는 다양한 구성들을 수행하기 위해 유량들, 가스 밸브들, 가스 소스들, 또는 다른 프로세스들을 제어하기 위한 임의의 커맨드들 또는 기능들을 포함하는 하나 이상의 구성을 포함한다.
[0023] 제어기(190)는 조절기들(110, 120), 재충진 밸브들(112, 122), 스위치 밸브(134), 전환기 밸브(136), 비례 유동 제어 밸브들(140a, 140b, 140c), 또는 공압 작동 밸브들(142a, 142b, 142c) 중 하나 이상에 연결된다. 제어기(190)는 하나 이상의 구성을 갖는다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제어기(190)는 재충진 밸브들(112, 122) 중 하나 이상을 개방 및/또는 폐쇄하기 위한 구성을 갖는다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제어기(190)는 압력 게이지들(116, 126, 144a, 144b, 144c) 중 하나 이상을 사용하여 압력을 모니터링하기 위한 구성을 갖는다.
[0024] 가스 분배 시스템(100)은 다수의 상이한 프로세스들에 적합하지만, 하나의 특정 용도는 실리콘 기판에 깊은 트렌치들을 형성하기 위해 저주파수 바이어스 및 저온 환경을 사용하는 응용인 실리콘 관통 비아(TSV) 에칭을 통한 것이다. 하나의 유형의 에칭 시스템은 인 시튜 플라즈마 에칭(in situ plasma etching)을 포함하고, 인 시튜 플라즈마 에칭에서는 제거 플라즈마 및 증착 플라즈마를 갖는 단일 반응기 내에서 기판 상의 재료의 제거 및 증착을 교대함으로써 트렌치가 형성된다. 다른 유형의 에칭 시스템은 원격 플라즈마 에칭을 포함하고, 원격 플라즈마 에칭에서는 1차 반응기(예를 들어, 도 2에 도시된 프로세스 챔버(203))에 로케이팅된 기판 상에 도입되기 전에 원격 반응기에서 생성된 플라즈마들을 사용하여 트렌치가 형성된다. 기판을 프로세싱하는 것은 증착 가스 및 에칭 가스를 신속하게 연속으로 공급함으로써 기판 상의 막들의 증착과 에칭 사이에서 교대하는 것을 포함한다. 도 1 및 도 2에는 2개의 가스 소스(109a, 109b)만이 묘사되어 있지만, 대안적인 또는 추가적인 가스 소스들도 고려된다. 이러한 방식으로, 에칭 가스를 제공하여 기판 내에 트렌치 또는 다른 피처(feature)를 일련의 펄스들로 증분적으로 에칭하면서, 증착 가스를 제공하여 에칭 가스의 에칭 펄스 사이에서 기판에서 에칭되고 있는 트렌치 또는 다른 피처의 측벽들을 코팅하고 보호한다.
[0025] 도 2는 프로세스 챔버(203), 및 프로세스 챔버(203)의 프로세스 볼륨(202) 내의 복수의 영역에 가스들을 분배하는 가스 분배 시스템(100)을 갖는 반응기(200)를 묘사한다. 프로세스 챔버(203)는 뚜껑(204), 전원(215) 및 정합 네트워크(217), 바이어스 전력(220) 및 정합 네트워크(221), 정전 척(240), 및 가스 분배 시스템(100)을 포함한다. 가스 분배 시스템(100)의 비례 유동 제어 밸브들(140a 및 140b)은 가스를 프로세스 챔버(203)의 뚜껑(204)에 결합된 노즐 조립체(207)로 지향시킨다. 비례 유동 제어 밸브(140a)는 제1 가스 입구(232)를 통해 노즐 조립체(207)의 에지 노즐에 결합되고, 에지 노즐은 가스를 프로세스 볼륨(202)의 에지 영역으로 지향시킨다. 비례 유동 제어 밸브(140b)는 제2 가스 입구(234)를 통해 노즐 조립체(207)의 중심 노즐에 결합되고, 중심 노즐은 가스를 프로세스 볼륨(202)의 중심 영역으로 지향시킨다. 제1 가스 입구(232)는 프로세싱 챔버의 수직 중심선에 대해 제2 가스 입구(234)의 외측에 배치된다. 도면들이 노즐 조립체(207)의 중심에 제2 입구를 묘사하지만, 중심으로부터 오프셋된 것과 같은 다른 포지션들도 고려된다. 제2 가스 입구(234)의 (예를 들어, 노즐 조립체(207)의 중심선으로부터의) 방사상 포지션은 제1 가스 입구(232)의 방사상 포지션으로부터 오프셋된다. 비례 유동 제어 밸브(140c)는 가스를 프로세스 챔버(203)의 측면(206) 상에 배치된 측면 노즐들(205)로 지향시킨다. 3개의 비례 유동 제어 밸브가 도면들에 묘사되어 있지만, 가스 유동의 맞춤화된 튜닝을 위해 프로세스 볼륨(202)을 갖는 더 많거나 더 적은 영역들로 가스를 지향시키기 위해 더 많거나 더 적은 비례 유동 제어 밸브들이 고려된다.
[0026] 플라즈마 프로세스들을 생성하고 유지하기 위한 전원(215)은 하나 이상의 안테나 또는 코일의 형태일 수 있는 전력 생성기(도시되지 않음)를 통해 프로세스 챔버(203)에 결합된다. 전원(215)은 펄싱 능력들을 갖는 약 12MHz 내지 약 13.5MHz 범위 내의 무선 주파수, 약 10 와트 내지 약 7500 와트, 예컨대 약 300 와트 내지 약 5000 와트 범위 내의 전력을 생성하도록 동작가능하고, 동적 정합 네트워크(217)를 더 포함한다. 전원(215)은 에칭 사이클 동안 무선 주파수가 변경되도록 이중 튜닝가능 소스를 포함한다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 전원(215)은 프로세스 챔버(203) 상에 장착가능한, 높은 레벨들의 플라즈마 해리를 생성할 수 있는 원격 플라즈마 소스를 포함한다. 프로세스 챔버(203)는 인 시튜 전원, 원격 플라즈마 전원, 또는 이들 양자의 조합을 포함한다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 플라즈마는 원격 플라즈마 전원에서 생성되어 프로세스 챔버(225)로 전달되고, 인 시튜 전원(215)은 생성된 플라즈마를 프로세스 챔버(225) 내에 유지한다. 전원(215)의 전력 범위가 에칭 사이클 동안 증가 또는 감소될 수 있고/있거나 에칭 사이클 동안 펄싱될 수 있는 에칭 사이클이 수행된다.
[0027] 기판을 바이어싱하기 위한 바이어스 전력(220)은 프로세스 챔버(225) 및 척(240)에 결합된다. 바이어스 전력(220)은 펄싱 능력들을 갖는 약 2MHz의 무선 주파수, 약 10 와트 내지 약 500 와트의 낮은 전력 범위를 생성하도록 동작가능하고, 동적 정합 네트워크(221)를 더 포함한다. 바이어스 전력(220)은 펄싱 능력들을 갖는 약 100kHz 내지 약 13.56MHz의 선택가능한 무선 주파수 범위, 약 10 와트 내지 약 2000 와트의 전력 범위를 생성할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 에칭 사이클은 주기적으로 반복되는 증착 동작 및 에칭 동작을 포함한다. 에칭 사이클의 후속 에칭 동작들에서, 바이어스 전력(220)의 무선 주파수 및/또는 전력량(wattage)은 에칭 시스템의 이전의 에칭 동작에 비해 증가되거나 감소될 수 있다. 일례에서, 바이어스 전력(220)은 증착 동작에 비해 에칭 동작 동안 더 크다.
[0028] 도 3은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 가스를 분배하기 위한 프로세스(300)의 흐름도를 묘사한다. 방법은 동작(302)에서 제1 저장소(114)로부터 제1 상태에 위치된 저장소 스위치 밸브를 통해 제1 프로세스 가스를 프로세스 영역(101)에 공급하는 단계를 포함한다. 제1 저장소(114)는 제1 가스 소스(109a)를 사용하여 채워지고, 제1 저장소 내에서 제1 가스 압력 범위가 유지된다. 제1 프로세스 가스 유동은 프로세스 볼륨(202)의 상류에 배치된 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 제1 저장소로부터 프로세스 볼륨(202)의 하나 이상의 영역으로 제어된다.
[0029] 하나보다 많은 가스 소스를 제1 저장소(114)에 결합하는 것이 또한 고려되는데, 예를 들어 에칭 응용들을 위해, 에천트에 더하여 산소, 헬륨 및 아르곤 중 하나 이상이 제공될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 아르곤과 같은 플라즈마 유지 가스가 제공된다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체는 실리콘 에칭을 위해 구성되고, 제1 프로세스 가스는 불화물 함유 가스, 황 함유 가스, 또는 불화물 및 황 중 하나 또는 둘 다를 함유하는 가스와 같은 에칭 가스이다. 제1 프로세스 가스는 미리 결정된 지속기간 동안 약 10sccm 내지 약 3,000sccm으로 프로세스 볼륨(202)에 전달된다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스는 에칭 가스이고, 프로세스 볼륨(202) 내에 배치된 기판 내의 피처의 일부를 에칭한다.
[0030] 종래의 프로세스들에서는, 프로세스 볼륨(202)에 도입되는 가스들의 양을 제어하기 위해, 고속 밸브들이 펄싱과 같은 특정 고주파수로 턴 온 및 오프된다. 본 명세서에 설명된 가스 분배 시스템(100)에서는, 프로세스 볼륨(202)의 특정 영역에 도입되는 가스의 양을 제어하기 위해 피에조 밸브들과 같은 비례 유동 제어 밸브들이 대신 사용된다. 따라서, 본 개시내용의 가스 분배 시스템은 펄싱 메커니즘들을 갖는 밸브들의 사용을 제거한다. 각각의 비례 유동 제어 밸브는 제어기(190)에 의해 제어되고, 각각의 프로세스 동작에 대해 약 0.2초 이상, 예컨대 약 0.3초 이상, 예컨대 약 1초 내지 2초, 또는 약 0.3초 내지 약 0.5초의 프로세스 시간을 사용한다.
[0031] 동작(304)에서, 가스 유동이 제1 저장소로부터 제2 저장소로부터의 제2 가스로 스위칭된다. 특히, 저장소 스위치 밸브(134)는 제2 저장소로부터의 제2 가스가 저장소 스위치 밸브(134)의 출구를 통해 유동하도록 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭된다. 스위치 밸브(134)는 가스를 복수의 비례 유동 제어 밸브(140a, 140b, 140c)로 지향시킨다. 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 가스 유동을 그들을 통해 프로세스 볼륨(202)으로 미리 결정된 비율들로 분할하도록 동작가능하다. 제어기(190)는 저장소 스위치 밸브(134)에 통신가능하게 결합되며, 밸브 타이밍 제어와 같은 미리 결정된 타이밍된 시퀀스의 유동 제어기 작동으로의 가스들의 동기화된 스위칭을 제어한다. 제어기(190)는 가스 유동을 프로세스 볼륨(202)의 각각의 영역으로 튜닝하기 위해 복수의 비례 유동 제어 밸브(140a, 140b, 140c)에 그리고 비례 유동 제어 밸브들의 하류에 있는 공압 작동 밸브들에 통신가능하게 결합된다. 프로세스 볼륨(202)의 각각의 영역으로 가스 유동을 튜닝하는 것은 기판의 향상된 프로세싱 및 향상된 프로세싱 균일성을 가능하게 한다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 저장소(114)로부터 제2 저장소(124)로의 스위칭은 부분적으로 고갈된 제1 저장소(114)를 재충진하기 위해 제1 재충진 밸브(112)를 개방하는 것과 실질적으로 동시에 발생한다. 대안적으로, 재충진 밸브(112)는 제1 압력 게이지(116)가 저장소의 더 낮은 압력에 도달할 때 개방되고/되거나 제1 압력 게이지(116)가 더 높은 압력에 도달할 때 폐쇄된다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 재충진 밸브들은 프로세스에 따라 미리 결정된 범위, 예컨대 약 100 Torr 내지 약 1000 Torr로 제1 및 제2 저장소들의 압력들을 유지하기 위해 사용되는 피에조 밸브들이다. 프로세싱 동안 제2 저장소로부터 제1 저장소로 스위칭하기 위해 제2 저장소에 대해 유사한 프로세스 제어가 적용가능하다.
[0032] 동작(306)에서, 제2 프로세스 가스가 제2 저장소(124)로부터 프로세스 영역(101)에 공급된다. 제2 저장소(124)는 제2 가스 소스(109b)를 사용하여 채워진다. 제2 저장소 내에서 제2 가스 압력 범위가 유지된다. 제2 프로세스 가스 유동은 프로세스 볼륨(202)의 상류에 배치된 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 제2 저장소로부터 프로세스 볼륨(202)의 하나 이상의 영역으로 제어된다. 산소, 헬륨 및 아르곤 중 하나 이상과 같은 하나보다 많은 가스 소스를 제2 저장소(124)에 결합하는 것도 고려된다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제2 프로세스 가스는 증착 가스, 예컨대 폴리머 증착 가스, 예를 들어 불화물 함유 가스, 탄소 함유 가스, 또는 불화물 및 탄소 중 하나 이상을 갖는 가스, 예컨대 불화탄소이다. 제2 프로세스 가스는 약 10sccm 내지 약 3,000sccm으로 프로세스 볼륨(202)에 전달된다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제2 프로세스 가스는 (예를 들어, 동작(302)에서 에칭된) 기판의 피처의 에칭된 부분 상에 보호 폴리머 층을 증착하기 위해 사용된다. 각각의 비례 유동 제어 밸브는 제어기(190)에 의해 제어되고, 각각의 프로세스 동작에 대해 약 0.2초 이상, 예컨대 약 0.3초 이상, 예컨대 약 1초 내지 2초, 또는 약 0.3초 내지 약 0.5초의 프로세스 시간을 사용한다.
[0033] 제2 가스를 프로세스 볼륨(202)에 공급한 후, 동작(308)에서, 저장소 스위치 밸브는 제2 상태로부터 제1 상태로 스위칭된다. 따라서, 제1 저장소로부터의 제1 프로세스 가스는 프로세스 볼륨과 다시 유체 연통한다. 피처를 형성하기 위해 원하는 깊이가 에칭될 때까지, 피처의 부분(portion)을 주기적으로 에칭하고, 에칭된 부분 상에 보호 폴리머 층을 증착하고, 이어서 피처의 다른 부분을 에칭하고, 에칭된 부분 상에 다른 폴리머 층을 증착하는 것 등에 의해 기판의 피처를 형성하기 위해, 동작들(302, 304, 306, 및 308)이 미리 결정된 프로세스 사이클에서 반복된다. 본 명세서에 설명된 가스 분배 시스템(100)은 프로세스 볼륨(202) 내에 배치된 실리콘 기판 위에 미리 결정된 프로파일을 형성하는 것과 같이, 기판을 프로세싱하기 위해 가스들 사이에서 신속하게 스위칭하기 위해 사용된다.
[0034] 본 명세서에 설명된 고속 가스 교환 조립체는 다단계 프로세스들을 이용하는 에칭 시스템들에서 유용하다. 동일한 하드웨어 및 동작 스킴은 프로세스 챔버(203)를 통한 고속 레이트에서의 가스 스위칭을 요구하는 원자층 증착 프로세스들과 같은 다른 프로세스들에서도 사용될 수 있다.
[0035] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 가스 분배 장치로서,
    제1 상류 단부 및 제1 하류 단부를 포함하는 제1 저장소(reservoir);
    제2 상류 단부 및 제2 하류 단부를 포함하는 제2 저장소;
    상기 제1 저장소의 상기 제1 하류 단부 및 상기 제2 저장소의 상기 제2 하류 단부와 유체 연통하는 저장소 스위치 밸브 ― 상기 저장소 스위치 밸브는 선택적으로, 제1 상태에 있을 때에는 상기 제1 저장소를 상기 저장소 스위치 밸브의 출구(outlet)에 결합하고 그리고 제2 상태에 있을 때에는 상기 제2 저장소를 상기 저장소 스위치 밸브의 상기 출구에 결합하도록 동작가능함 ―; 및
    상기 저장소 스위치 밸브의 상기 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는 복수의 비례 유동 제어 밸브(proportional flow control valve)들을 포함하고, 상기 복수의 비례 유동 제어 밸브들은 프로세싱 챔버(processing chamber)에 가스를 제공하도록 구성된 출구들을 갖는,
    가스 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저장소 및 상기 제2 저장소는 공통 인클로저(enclosure)에 배치되는,
    가스 분배 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저장소의 상기 제1 상류 단부에 결합된 제1 재충진 밸브(refill valve) 및 제1 조절기 － 상기 제1 재충진 밸브 및 제1 조절기는 상기 제1 저장소 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능함 －; 및
    상기 제2 저장소의 상기 제2 상류 단부에 결합된 제2 재충진 밸브 및 제2 조절기를 더 포함하고, 상기 제2 재충진 밸브 및 제2 조절기는 상기 제2 저장소 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능한,
    가스 분배 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 재충진 밸브 및 제2 재충진 밸브는 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 피에조 밸브(piezo valve), 고속 작동 밸브(fast actuating valve), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    가스 분배 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 비례 유동 제어 밸브들 각각은 피에조 밸브들인,
    가스 분배 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저장소에 결합된 제1 압력 게이지; 및
    상기 제2 저장소에 결합된 제2 압력 게이지를 더 포함하는,
    가스 분배 장치.
  7. 반도체 프로세싱 시스템으로서,
    기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 볼륨(process volume)을 포함하는 프로세싱 챔버 ― 상기 프로세싱 챔버는 제1 프로세스 가스 입구 및 제2 프로세스 가스 입구를 가짐 ―; 및
    가스 분배 조립체를 포함하고,
    상기 가스 분배 조립체는:
    제1 상류 단부 및 제1 하류 단부를 포함하는 제1 저장소;
    제2 상류 단부 및 제2 하류 단부를 포함하는 제2 저장소;
    상기 제1 저장소의 상기 제1 하류 단부 및 상기 제2 저장소의 상기 제2 하류 단부와 유체 연통하는 저장소 스위치 밸브 ― 상기 저장소 스위치 밸브는 선택적으로, 제1 상태에 있을 때에는 상기 제1 저장소를 상기 저장소 스위치 밸브의 출구에 결합하고 그리고 제2 상태에 있을 때에는 상기 제2 저장소를 상기 저장소 스위치 밸브의 상기 출구에 결합하도록 동작가능함 ―; 및
    상기 저장소 스위치 밸브의 상기 출구에 병렬로 결합된 입구들을 갖는 제1 비례 유동 제어 밸브 및 제2 비례 유동 제어 밸브를 포함하고, 상기 제1 비례 유동 제어 밸브는 상기 프로세싱 챔버의 상기 제1 입구에 결합된 출구를 갖고, 상기 제2 비례 유동 제어 밸브는 상기 프로세싱 챔버의 상기 제2 입구에 결합된 출구를 갖는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 저장소는 에칭 가스 소스와 유체 연통하며; 그리고
    상기 제2 저장소는 증착 가스 소스와 유체 연통하는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 프로세스 가스 입구는 상기 프로세싱 챔버의 수직 중심선에 대해 상기 제2 프로세스 가스 입구의 외측에 배치되는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저장소의 상기 제1 상류 단부에 결합된 제1 조절기 ― 상기 제1 조절기는 상기 제1 저장소 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능함 ―; 및
    상기 제2 저장소의 상기 제2 상류 단부에 결합된 제2 조절기를 더 포함하고, 상기 제2 조절기는 상기 제2 저장소 내의 압력을 실질적으로 일정한 압력 내로 유지하도록 동작가능한,
    반도체 프로세싱 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 프로세스 가스 입구는 천장 또는 샤워헤드를 통해 상기 프로세싱 챔버 내로 제1 프로세스 가스를 제공하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 프로세스 가스 입구는 상기 프로세싱 챔버의 측벽을 통해 상기 프로세싱 챔버 내로 제1 프로세스 가스를 제공하도록 구성되는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 저장소 및 상기 제2 저장소는 공통 인클로저 내에 배치되고, 상기 공통 인클로저는 온도가 제어되는,
    반도체 프로세싱 시스템.
  14. 프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법으로서,
    제1 상태에 위치된 저장소 스위치 밸브를 통해, 제1 프로세스 가스를 제1 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨에 공급하는 단계 ― 상기 제1 프로세스 가스를 상기 프로세스 볼륨에 공급하는 단계는:
    상기 제1 저장소 내에서 제1 가스 압력 범위를 유지하는 단계, 및
    상기 프로세스 볼륨의 상류에 배치된 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 상기 제1 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계를 포함함 ―;
    상기 저장소 스위치 밸브를 제2 상태로 스위칭하는 단계; 및
    상기 제2 상태에 위치된 상기 저장소 스위치 밸브를 통해, 제2 프로세스 가스를 제2 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨에 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 프로세스 가스를 공급하는 단계는:
    상기 제2 저장소 내에서 제2 가스 압력 범위를 유지하는 단계, 및
    상기 프로세스 볼륨의 상류에 배치된 상기 복수의 비례 유동 제어 밸브들을 사용하여 상기 제2 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 제2 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계를 포함하는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 상기 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계는:
    상기 복수의 비례 유동 제어 밸브들 중 제1 비례 유동 제어 밸브를 사용하여 상기 프로세스 볼륨의 상기 하나 이상의 영역들 중 제1 영역으로의 상기 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계; 및
    상기 복수의 비례 유동 제어 밸브들 중 제2 비례 유동 제어 밸브를 사용하여 상기 프로세스 볼륨의 상기 하나 이상의 영역들 중 제2 영역으로의 상기 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 영역은 상기 프로세싱 챔버의 수직 중심선에 대해 상기 제2 영역의 외측에 배치되는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 저장소로부터 상기 프로세스 볼륨의 하나 이상의 영역들로의 상기 제1 프로세스 가스 유동을 제어하는 단계는:
    상기 제1 프로세스 가스 유동을 스위치 밸브로부터 상기 제1 비례 유동 제어 밸브 및 제2 비례 유동 제어 밸브에 병렬로 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 프로세스 가스를 상기 프로세스 볼륨에 공급하는 단계는 에칭 가스를 상기 프로세스 볼륨에 유동시키는 단계를 더 포함하고;
    상기 제2 프로세스 가스를 상기 프로세스 볼륨에 공급하는 단계는 증착 가스를 상기 프로세스 볼륨에 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 프로세스 볼륨 내에 배치된 기판 내의 피처(feature)를 주기적으로 에칭하기 위해 상기 스위치 밸브를 스위칭하는 단계를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기판 내의 피처를 주기적으로 에칭하기 위해 상기 스위치 밸브를 스위칭하는 단계는:
    (a) 에칭 가스로 상기 피처의 부분(portion)를 에칭하는 단계; 및
    (b) 증착 가스로 상기 피처의 에칭된 부분 상에 보호 층을 증착하는 단계; 및
    (c) 상기 피처를 형성하기 위해 (a) 및 (b)를 주기적으로 반복하는 단계를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 스위치 밸브의 하류에 있는 포어라인 밸브(foreline valve)에서 포어라인 또는 상기 프로세스 볼륨으로 가스들을 지향시키는 단계를 더 포함하고, 상기 포어라인 밸브는 가스들을 상기 포어라인으로 또는 상기 프로세스 볼륨으로 전환(divert)하도록 동작가능한,
    프로세싱 챔버의 프로세스 볼륨에 가스들을 공급하는 방법.
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