KR20240000424A - 실리콘-함유 막들의 원자층 증착에서의 선택적인 억제 - Google Patents

실리콘-함유 막들의 원자층 증착에서의 선택적인 억제 Download PDF

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Abstract

원자층 증착에 의해 증착된 실리콘-함유 막들의 증착을 선택적으로 억제하는 방법들이 제공된다. 선택적인 억제는 수소-함유 억제제에 대한 실리콘-함유 전구체의 흡착된 층의 노출, 및 일부 예들에서, 제 2 반응물질에 대한 흡착된 층의 노출 전에, 수소-함유 억제제에 대한 실리콘-함유 전구체의 흡착된 층의 노출을 수반한다. 수소-함유 억제제에 대한 노출은 플라즈마를 사용하여 수행될 수도 있고, 그리고 방법들은 실리콘-함유 막들의 열적 ALD 또는 PEALD (plasma enhanced atomic layer deposition) 에서 선택적인 억제에 적합하다.

Description

실리콘-함유 막들의 원자층 증착에서의 선택적인 억제{SELECTIVE INHIBITION IN ATOMIC LAYER DEPOSITION OF SILICON-CONTAINING FILMS}
실리콘-함유 막들은 다양한 물리적 특성, 화학적 특성, 및 기계적 특성을 갖고 반도체 제조 프로세스들에서 종종 사용된다. 예를 들어, 실리콘 질화물 막들은 확산 배리어들, 게이트 절연체들, 측벽 스페이서들, 및 캡슐화 층들로서 사용될 수도 있고, 실리콘 산화물은 유전체 막들로서 사용될 수도 있다. 다양한 적용들에서, 실리콘-함유 막들은 CVD (chemical vapor deposition) 에 의해 또는 ALD (atomic layer deposition) 에 의해 증착된다. 그러나, 실리콘-함유 막들의 일부 증착은 컨포멀하지 (nonconformal) 않을 수도 있다. 디바이스 치수들이 계속 축소됨에 따라, 실리콘-함유 막들에 대한 증착 프로파일을 튜닝하려는 요구가 증가한다.
컨포멀한 실리콘-함유 막들을 증착하는 방법들이 본 명세서에 제공된다. 일 양태는 흡착된 층을 형성하도록 실리콘-함유 전구체에 피처를 포함하는 기판을 노출시키고; 그리고 기판 상의 실리콘-함유 막의 증착을 선택적으로 억제하도록 수소-함유 억제제에 흡착된 층을 노출시킴으로써 반도체 기판들을 프로세싱하는 방법을 수반하고, 실리콘-함유 전구체는 적어도 하나의 Si-H 결합을 포함한다.
일부 실시예들에서, 증착은 피처의 상단 약 10 %에서 선택적으로 억제된다. 일부 실시예들에서, 수소-함유 억제제는 암모니아, 수소, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
다양한 실시예들에서, 방법은 수소-함유 억제제에 흡착된 층을 노출시킨 후에, 실리콘-함유 막을 형성하도록 제 2 반응물질에 기판을 노출시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질은 질소, 질소-함유 가스들, 및 산소-함유 가스들로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질에 기판을 노출시키는 단계는 플라즈마를 점화하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 수소-함유 억제제에 흡착된 층을 노출시키는 단계는 인-시츄 플라즈마를 점화하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 실리콘-함유 막은 실리콘 산화물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은 수소-함유 억제제에 흡착된 층을 노출시킨 후에, 실리콘-함유 막을 형성하도록 제 2 반응물질에 기판을 노출시키는 단계를 포함하고, 제 2 반응물질은 산소-함유 반응물질이다.
다양한 실시예들에서, 흡착된 층은 댕글링 (dangling) 결합들, 실리콘-실리콘 다이머들 (dimers), 및 이들의 조합들을 포함한다. 방법은 실리콘-함유 전구체에 기판을 노출시킨 후에 기판을 하우징하는 (housing) 반응 챔버를 퍼지하는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 실리콘-함유 막은 실리콘 질화물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 실리콘-함유 막은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 폴리실리콘을 포함한다.
또 다른 양태는 흡착된 층을 형성하도록 실리콘-함유 전구체에 기판을 노출시키고; 수소-함유 화합물에 흡착된 층을 노출시키고; 그리고 수소-함유 화합물에 흡착된 층을 노출시킨 후에, 실리콘-함유 전구체가 적어도 하나의 Si-H 결합을 포함하기 위해, 기판 상에 실리콘-함유 막을 형성하도록 제 2 반응물질에 기판을 노출시킴으로써 반도체 기판들을 프로세싱하는 방법을 수반한다.
일부 실시예들에서, 수소-함유 화합물에 흡착된 층을 노출시키는 단계는 플라즈마를 점화하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질에 기판을 노출시키는 단계는 플라즈마를 점화하는 단계를 더 포함한다. 수소-함유 화합물은 암모니아, 수소, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 주제의 또 다른 양태는 억제제가 피처의 상단에서 사이트들에 선택적으로 흡착되도록 기판 상에 피처를 가진 기판을 억제제에 노출시키는 단계; 및 피처 내에서 재료를 증착하도록 하나 이상의 증착 사이클들을 수행하는 단계를 포함하는 방법을 수반한다.
본 명세서에 개시된 주제의 또 다른 양태는 억제제가 피처의 상단에서 사이트들에 선택적으로 흡착되도록 기판 상에 피처를 가진 기판을 억제제에 노출시키는 동작; 억제제 환경을 선택적으로 제거하는 동작; 제 1 전구체에 기판을 노출시키는 동작; 제 1 전구체 환경을 선택적으로 제거하는 동작; 제 2 전구체에 기판을 노출시키는 동작; 및 제 2 전구체 환경을 선택적으로 제거하는 동작을 포함하는 증착 사이클을 수행하는 단계; 및 피처 내에서 재료를 증착하도록 증착 사이클 1회 이상 반복하는 단계를 포함하는 방법으로 구현될 수도 있다.
또 다른 양태는 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치를 수반하고, 장치는: 기판을 홀딩하기 위한 페데스탈을 포함하는 적어도 하나의 프로세스 챔버; 진공부에 커플링하기 위한 적어도 하나의 유출부; 하나 이상의 실리콘-함유 전구체 소스들에 커플링된 하나 이상의 프로세스 가스 유입부들; 하나 이상의 수소-함유 억제제 소스들에 커플링된 하나 이상의 프로세스 가스 유입부들; 하나 이상의 제 2 반응물질 소스들에 커플링된 하나 이상의 프로세스 가스 유입부들; 및 장치에서 동작들을 제어하기 위한 제어기를 포함한다. 제어기는 본 명세서에 개시된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 머신 판독 가능한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는: 흡착된 층을 형성하도록 프로세스 챔버로 하나 이상의 실리콘-함유 전구체들을 도입하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션, 실리콘-함유 막의 증착을 선택적으로 억제하도록 프로세스 챔버로 하나 이상의 수소-함유 억제제들을 도입하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션, 및 하나 이상의 실리콘-함유 전구체 소스들이 적어도 하나의 Si-H 결합을 가진 화합물을 포함하기 위해, 실리콘-함유 막을 형성하도록 프로세스 챔버로 하나 이상의 제 2 반응물질들을 도입하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션을 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 수소-함유 억제제들을 도입하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션들은 약 0.05 초 내지 약 60 초의 지속기간 동안 하나 이상의 수소-함유 억제제들을 도입하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 수소-함유 억제제들은 암모니아, 수소, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
다양한 실시예들에서, 장치는 플라즈마 생성기를 또한 포함하고, 제어기는 하나 이상의 수소-함유 억제제들을 도입하는 동안 플라즈마를 점화하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션들을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치는 제어기가 하나 이상의 제 2 반응물질들을 도입하는 동안 플라즈마를 점화하기 위한 머신-판독 가능한 인스트럭션들을 더 포함하도록, 플라즈마 생성기를 또한 포함한다.
이들 및 다른 양태들은 도면들을 참조하여 아래에 더 기술된다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른, 방법에 대한 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 2는 개시된 실시예들에 따른, 방법에서 사이클들의 예를 도시하는 타이밍 시퀀스 도면이다.
도 3은 개시된 실시예들에 따른, 증착을 억제하기 위한 메커니즘의 예의 개략도이다.
도 4는 개시된 실시예들을 수행하기 위한 예시적인 프로세스 스테이션의 개략도이다.
도 5는 개시된 실시예들을 수행하기 위한 예시적인 프로세스 툴의 개략도이다.
도 6a는 피처들을 가진 기판 상에 증착된 실리콘 질화물 막의 이미지이다.
도 6b는 개시된 실시예들에 따라 실시된 실험에서 피처를 가진 기판 상에 증착된 실리콘 질화물 막의 이미지이다.
다음의 기술에서, 다수의 특정한 세부사항들이 제공된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 개시된 실시예들은 이러한 특정한 세부사항들의 전부 또는 일부 없이도 실행될 수 있다. 다른 예들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 특정한 실시예들과 함께 기술되지만, 이는 개시된 실시예들을 한정하는 것으로 의도되지 말아야 함이 이해될 것이다.
실리콘-함유 막들은 반도체 디바이스 제조에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 반도체 디바이스에서 실리콘 질화물은 확산 배리어들, 게이트 절연체들, 측벽 스페이서들, 캡슐화 층들, 및 에칭 정지 층들로서 사용될 수도 있고, 반면에 실리콘 산화물은 로우-k (low-k) 유전체 막으로서 사용될 수도 있다. 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 및 폴리실리콘은 다양한 프로세스들에서 또한 증착될 수도 있다. 다양한 적용들에서, 실리콘-함유 막들은 기판의 피처들 상에 컨포멀하게 증착된다. 일부 컨포멀한 실리콘-함유 막들은 ALD에 의해 증착될 수도 있다. 그러나, 일부 증착 프로세스들은 피처들을 가진 기판 상에 컨포멀하지 않은 증착을 여전히 산출할 수도 있다.
실리콘-함유 막들의 증착을 선택적으로 억제하는 방법들이 본 명세서에 제공된다. 방법들은 플라즈마를 사용하거나 사용하지 않고서 수소-함유 가스일 수도 있는, 수소-함유 억제제에 기판 또는 기판 상의 피처들을 노출시킴으로써 선택적인 억제를 포함한다. 특히, 수소-함유 가스에 대한 선택적인 억제 노출은 실리콘-함유 전구체가 ALD 증착 사이클 동안 기판의 표면 상에 흡착된 후에 수행될 수도 있다. 본 명세서에 제공된 방법들을 사용하는 선택적인 억제는 실리콘-함유 막들을 증착하기 위해 사용된 실리콘-함유 전구체의 흡착된 층들 상에서 수행될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체는 적어도 하나의 수소 원자를 포함하고, 기판 상의 흡착된 실리콘-함유 전구체들의 층은 댕글링 결합들, 실리콘-실리콘 다이머들, 및/또는 다른 매우 반응성인 구조들을 포함할 수도 있다.
방법들은 열적 ALD 및 PEALD (plasm-enhanced ALD) 양자에 적용 가능할 수도 있다. 증착된 막들은 매우 컨포멀할 수도 있다. 막들의 컨포멀성 (conformality) 은 스텝 커버리지 (step coverage) 에 의해 측정될 수도 있다. 스텝 커버리지는 피처의 하단, 측벽, 또는 상단 상의 증착된 막의 평균 두께와 피처의 하단, 측벽, 또는 상단 상의 증착된 막의 평균 두께를 비교함으로써 계산될 수도 있다. 예를 들어, 스텝 커버리지는 피처의 상단에 증착된 막의 평균 두께로 측벽 상에 증착된 막의 평균 두께를 나눔으로써 그리고 백분율을 얻도록 이것에 100을 곱함으로써 계산될 수도 있다. 본 명세서에 기술된 ALD 사이클들 및 억제 노출들을 사용하여 증착된 막들은, 약 50 Å 막 두께를 갖고서, 약 4:1의 종횡비에 대해 적어도 약 80 %와 같은, 양호한 스텝 커버리지를 가진 컨포멀한 실리콘-함유 막들을 산출한다. 일부 실시예들에서, 선택적인 억제는 컨포멀한 막들을 산출하도록 ALD 프로세스들 동안 수행된다.
본 명세서에 제공된 방법들은 ALD에 의한 증착을 수반한다. CVD 기법과 달리, ALD 프로세스들은 층 단위 기반 (layer-by-layer basis) 으로 막들을 증착하도록 표면-매개성 증착 반응들을 사용한다. ALD 프로세스의 일 예에서, 표면 활성의 사이트들의 모집단을 포함하는, 기판 표면은 기판을 하우징하는 프로세스 스테이션에 제공된 도즈 (dose) 의, 실리콘-함유 전구체와 같은, 전구체 또는 제 1 반응물질의 가스 상 분포에 노출된다. 이 제 1 전구체의 분자들은 기판 표면 상에 흡착되고, 제 1 전구체의 화학 흡착된 종 및/또는 물리 흡착된 분자들을 포함한다. 화합물이 본 명세서에 기술된 바와 같이 기판 표면 상에 흡착될 때, 흡착된 층은 화합물뿐만 아니라 화합물의 유도체들을 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 실리콘-함유 전구체의 흡착된 층은 실리콘-함유 전구체뿐만 아니라 실리콘-함유 전구체의 유도체들을 포함할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, ALD 전구체 도즈는 기판 표면을 부분적으로 포화시킨다. 일부 실시예들에서, ALD 사이클의 도즈 페이즈 (phase) 는 전구체가 표면을 고르게 포화시키도록 기판과 콘택트하기 전에 끝난다. 통상적으로, 전구체 플로우는 이 시점에서 턴 오프되거나 (turned off) 방향 전환되고, 퍼지 가스만이 흐른다. 이 서브-포화 레짐에서 동작함으로써, ALD 프로세스는 사이클 시간을 감소시키고 쓰루풋을 증가시킨다. 그러나, 전구체 흡착이 포화 제한되지 않기 때문에, 흡착된 전구체 농도는 기판 표면에 걸쳐 약간 달라질 수도 있다. 서브-포화 레짐에서 동작하는 ALD 프로세스들의 예들은 전체가 참조로서 본 명세서에 인용되는, 2013년 10월 23일 출원되고 발명의 명칭이 "SUB-SATURATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION"인, 미국 특허 출원 제 14/061,587 호에 제공된다. 제 1 전구체 도즈 후에, 이어서 반응기는 흡착된 종만이 남아 있도록 가스 상으로 남아 있는 임의의 제 1 전구체를 제거하도록 배기된다. 질소-함유 반응물질과 같은, 제 2 반응물질은 이들 분자들 중 일부가 표면 상에 흡착된 제 1 전구체와 반응하도록 반응기에 도입된다. 일부 프로세스들에서, 제 2 반응물질은 흡착된 제 1 전구체와 즉시 반응한다. 다른 실시예들에서, 제 2 반응물질은 활성화의 소스가 일시적으로 적용된 후에만 반응한다. 이어서 반응기는 비결합된 제 2 반응물질 분자들을 제거하도록 다시 배기될 수도 있다. 부가적인 ALD 사이클들은 막 두께를 구축하도록 사용될 수도 있다.
일부 구현예들에서, ALD 방법들은 플라즈마 활성화를 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 ALD 방법 및 장치들은, 전체가 참조로서 본 명세서에 인용되는, 2011년 4월 11일 출원되고 발명의 명칭이 "PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION"인, 미국 특허 출원 제 13/084,399 호 (이제 미국 특허 제 8,728,956 호), 및 2011년 4월 11일 출원되고 발명의 명칭이 "SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS"인, 미국 특허 출원 제 13/084,305 호에 일반적으로 기술되는, CFD (conformal film deposition) 방법들일 수도 있다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른, 방법들을 수행하기 위한 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도의 예이다. 도 2는 개시된 실시예들에 따른, 예시적인 펄스들의 타이밍 시퀀스 도면이다. 도 2는 캐리어 가스 플로우, 실리콘-함유 전구체 플로우, 플라즈마, 억제제, 및 제 2 반응물질 플로우와 같은, 다양한 프로세스 파라미터들에 대한, 예시적인 ALD 프로세스 (200) 내의 페이즈들을 도시한다. 도 2에서, 아르곤은 예시적인 캐리어 가스로서 표시된다. 라인들은 그에 맞춰 플로우 또는 플라즈마가 턴 온되거나 (turned on) 턴 오프될 때를 표시한다. 예시적인 프로세스 파라미터들은 이로 제한되지 않지만, 불활성 종 및 반응물질 종에 대한 플로우 레이트들, 플라즈마 전력 및 주파수, 기판 온도, 및 프로세스 스테이션 압력을 포함한다. 도 2에서 페이즈 각각의 지속기간들이 스케일대로 도시되지 않을 수도 있음을 주의하라. 도 1 및 도 2는 아래에 함께 기술될 것이다.
도 1의 동작들 103 내지 109 동안, 불활성 가스가 흐를 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 불활성 가스는 캐리어 가스로서 사용된다. 예시적인 캐리어 가스들은 아르곤 (Ar), 헬륨 (He), 및 네온 (Ne) 을 포함한다. 도 2에서 예시적인 시퀀스는 전체 프로세스 동안 연속적으로 흐르는, 예시적인 캐리어 가스로서 아르곤을 사용한다. 불활성 가스는 프로세스 챔버의 압력 및/또는 온도 제어, 액체 반응물질의 기화, 반응물질의 보다 많은 신속한 전달을 돕도록 및/또는 프로세스 챔버 및/또는 프로세스 챔버 배관으로부터 프로세스 가스들을 제거하기 위한 스위프 (sweep) 가스로서 제공될 수도 있다.
도 1의 동작 101에서, 기판은 프로세스 스테이션에 제공된다. 일부 실시예들에서, 스테이션은 프로세스 챔버 내에 있을 수도 있다. 기판은 실리콘 웨이퍼, 예를 들어, 상부에 증착된 유전체, 도전성, 또는 반도체성 재료와 같은, 재료의 하나 이상의 층들을 가진 웨이퍼들을 포함하는, 200-mm 웨이퍼, 300-mm 웨이퍼, 또는 450-mm 웨이퍼일 수도 있다. 기판들은 피처 내의 좁은 및/또는 재차 들어간 개구들, 수축부들 중 하나 이상을 특징으로 할 수도 있는, 비아 또는 콘택트 홀들과 같은 "피처들", 및 고 종횡비들을 가질 수도 있다. 피처는 상기에 기술된 층들 중 하나 이상 내에 형성될 수도 있다. 피처의 일 예는 반도체 기판 또는 기판 상의 층 내의 홀 또는 비아이다. 또 다른 예는 기판 또는 층 내의 트렌치이다. 다양한 실시예들에서, 피처는 배리어 층 또는 접착 층과 같은, 하층을 가질 수도 있다. 하층들의 비제한적인 예들은 유전체 층들 및 도전성 층들, 예를 들어, 실리콘 산화물들, 실리콘 질화물들, 실리콘 탄화물들, 금속 산화물들, 금속 질화물들, 금속 탄화물들, 및 금속 층들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 피처는 적어도 약 2:1, 적어도 약 4:1, 적어도 약 6:1, 적어도 약 10:1, 또는 그 이상의 종횡비를 가질 수도 있다. 피처는 개구와 비슷한 치수를 또한 가질 수도 있고, 예를 들어, 개구 직경 또는 라인 폭은 약 10 nm 내지 500 nm, 예를 들어 약 25 nm 내지 약 300 nm이다. 논의된 방법들은 약 150 nm 미만의 개구를 가진 피처들을 가진 기판들 상에서 수행될 수도 있다. 피처 비아 또는 트렌치는 충진되지 않은 피처 또는 피처로서 지칭될 수도 있다. 피처는 피처의 하단, 폐쇄된 단부, 또는 내부로부터 피처 개구로 좁아지는 재차 들어간 프로파일을 가질 수도 있다.
도 1의 동작 103에서, 기판은 기판 표면 상에 흡착되는 실리콘-함유 전구체에 노출된다. 이 동작은 ALD 사이클의 일부일 수도 있다. ALD "사이클"의 개념은 본 명세서의 다양한 실시예들의 논의와 관련된다. 일반적으로 일 사이클은 1회 표면 증착 반응을 수행하도록 사용된 동작들의 최소 세트이다. 일 사이클의 결과는 기판 표면 상의 적어도 하나의 부분적인 실리콘-함유 막 층의 생성이다. 통상적으로, ALD 사이클은 적어도 하나의 반응물질을 기판 표면으로 전달하고 적어도 하나의 반응물질을 기판 표면에 흡착하고, 이어서 막의 부분적인 층을 형성하도록 하나 이상의 반응물질들과 흡착된 반응물질을 반응시키기 위한 동작들을 포함한다. 사이클은 반응물질들 또는 부산물들 중 하나를 스위핑하는 것 및/또는 증착될 때 부분적인 막을 처리하는 것과 같은, 특정한 부수적인 동작들을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 사이클은 동작들의 유일한 시퀀스의 일 예를 포함한다. 예로서, 사이클은 다음의 동작들: (i) 실리콘-함유 전구체의 전달/흡착, (ii) 스테이션으로부터 실리콘-함유 전구체의 퍼지, (iii) 제 2 반응물질 및 선택적 플라즈마의 전달, 및 (iv) 스테이션으로부터 제 2 반응물질 및 선택적 플라즈마의 퍼지를 포함할 수도 있다.
도 1로 돌아가서, 동작 103 동안, 기판은 실리콘-함유 전구체가 흡착된 층을 형성하기 위해 기판 표면 상에 흡착되도록 실리콘-함유 전구체에 노출된다. 실리콘 (Si) 층을 형성하기 위한 CVD 또는 CVD-유사 프로세스와 달리, 실리콘-함유 전구체는 실리콘 층을 형성하도록 분해되지 않는다.
일부 실시예들에서, 활성의 사이트들이 실리콘-함유 전구체에 의해 점유된다면, 거의 없거나 없는 부가적인 실리콘-함유 전구체가 기판 표면 상에 흡착되는 자기-제한 방식으로, 실리콘-함유 전구체는 기판 표면 상에 흡착한다. 다양한 실시예들에서, 동작 103은 모든 활성의 사이트들이 실리콘-함유 전구체에 의해 점유되지 않도록 수행된다. 예를 들어, 실리콘-함유 전구체들은 약 60%의 기판 표면 상에 흡착될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체가 스테이션으로 흐를 때, 실리콘-함유 전구체는 기판의 표면 상의 활성의 사이트들 상에 흡착하고, 표면 상에 실리콘-함유 전구체의 박층을 형성한다. 일부 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체의 모노레이어가 형성된다. 일부 실시예들에서, 층은 일 모노레이어 미만일 수도 있고, 예를 들어 약 0.2 Å 내지 약 0.4 Å의 두께를 가진다. 기판은 플로우 레이트 및 기판 표면적에 따라, 약 0.2 초 내지 약 6 초의 시간 동안 실리콘-함유 전구체에 노출될 수도 있다. 다른 노출 시간들이 특정한 하드웨어 및 사용된 프로세스 파라미터들에 따라 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 도 3은 기판의 표면 상의 매우 반응성인 흡착된 층의 예의 개략도이다. 이 예에서, 도시된 표면은 2개의 피처들의 개구들 사이의 기판의 상단이다. 301에서, 디실란은 기판의 표면 상에 흡착되는 실리콘-함유 전구체의 예로서 제공된다. 특정한 이론에 매이지 않고, 실리콘-함유 전구체의 흡착된 층이 매우 반응성인 표면을 발생시키는, 댕글링 결합들 (321, 331) 및/또는 실리콘-실리콘 다이머들 (311) 과 같은 매우 반응성인 종을 포함할 수도 있다고 여겨진다. 댕글링 결합은 실리콘 원자에서 충족되지 않은 원자가가 있다. 이들 댕글링 결합들 중 일부는 실리콘-함유 전구체에서 실리콘 원자로부터 클리빙되는 (cleaved) 수소로부터 발생할 수도 있고, 이로써 매우 반응성인 댕글링 결합을 남긴다. 일부 실시예들에서, 피처들의 상단 약 10 %와 같은, 피처들의 상단에서 또는 피처들의 상단 근처에서 흡착된 층은, 측벽들에서 그리고 피처들의 하단에서 보다 반응적일 수도 있다. 이들 반응성인 표면들은 특히 수소-함유 화합물과 함께, 라디칼 메커니즘을 겪기 쉬울 수도 있다.
본 명세서에 기술된 프로세스들에 적합한 실리콘-함유 전구체들은 적어도 하나의 Si-H 결합을 포함한다. 전구체는 증착될 층에 따라 선택될 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물 층이 증착된다면, 디실란과 같은 실리콘-함유 전구체는, 본 명세서에 참조로서 인용되는, 2014년 11월 24일 출원되고 발명의 명칭이 "METHOD OF DEPOSITING AMMONIA FREE AND CHLORINE FREE CONFORMAL SILICON NITRIDE FILM"인, 동시에 출원된 미국 특허 출원 제 14/552,245 호 (대리인 문서 번호 3508-1/LAMRP141) 에 기술된 바와 같이, 사용될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 방법들에서 사용된 일반적인 실리콘-함유 전구체는 다음의 구조를 가질 수도 있다:
여기서 R1, R2, 및 R3은 동일한 치환기이거나 상이한 치환기일 수도 있고, 알킬아민기, 알콕시기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 및 방향족기와 같은, 실란기, 아민기, 할라이드기, 수소기, 또는 유기기를 포함할 수도 있다.
예시적인 실리콘-함유 전구체들은 폴리실란들 (H3Si-(SiH2)n-SiH3) 을 포함하고, 여기서 n ≥ 1, 예를 들어, 실란, 디실란, 트리실란, 테트라실란; 및 트리실리라민이 있다:
일부 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체는 알콕시실란이다. 사용될 수도 있는 알콕시실란들은 이로 제한되지 않지만, 다음을 포함한다:
Hx-Si-(OR)y, 여기서 x = 1 내지 3, x+y = 4, 그리고 R은 치환된 알킬기 또는 치환되지 않은 알킬기; 및
Hx(RO)y-Si-Si-(OR)yHx, 여기서 x = 1 내지 2, x+y = 3, R은 치환된 알킬기 또는 치환되지 않은 알킬기.
실리콘-함유 전구체들의 예들은: 메틸실란; 트리메틸실란 (3MS); 에틸실란; 부타실란들; 펜타실란들; 옥타실란들; 헵타실란; 헥사실란; 사이클로부타실란; 사이클로헵타실란; 사이클로헥사실란; 사이클로옥타실란; 사이클로펜타실란; 1,4-디옥사-2,3,5,6-테트라실라사이클로헥산 (1,4-dioxa-2,3,5,6-tetrasilacyclohexane); DEMS (diethoxymethylsilane); DES (diethoxysilane); 디메톡시메틸실란; DMOS (dimethoxysilane); MDES (methyl-diethoxysilane); MDMS (methyl-dimethoxysilane); OMODDS (octamethoxydodecasiloxane); tert-부톡시디실란; TMCTS (tetramethylcyclotetrasiloxane); TOMCTS (tetraoxymethylcyclotetrasiloxane); TES (triethoxysilane); TRIES (triethoxysiloxane); 및 TMS 또는 TriMOS (trimethoxysilane) 를 포함한다.
일부 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체는 수소 원자들을 가진, 아미노실란, 예를 들어, 비스디에틸아미노실란, 디이소프로필아미노실란, BTBAS (bis(tert-butylamino)silane), 또는 트리스(디메틸아미노)실란일 수도 있다. 아미노실란 전구체들은 이로 제한되지 않지만, 다음을 포함한다: Hx-Si-(NR)y, 여기서 x = 1 내지 3, x + y = 4, R은 유기기 또는 하이드라이드기.
일부 실시예들에서, 할로겐-함유 실란은 실란이 적어도 하나의 수소 원자를 포함하도록 사용될 수도 있다. 이러한 실란은 SiXaHy (y ≥ 1) 의 화학식을 가질 수도 있다. 예를 들어, 디클로로실란 (H2SiCl2) 이 사용될 수도 있지만, 실리콘 테트라클로라이드 (SiCl4) 가 개시된 실시예들에 적합하지 않을 수도 있다.
도 1로 돌아가서, 동작 105에서, 프로세스 스테이션은 기판의 표면 상에 흡착하지 않은 가스 상의 과잉의 실리콘-함유 전구체를 제거하도록 선택적으로 퍼지된다. 퍼지는 다른 동작들에서 사용된 캐리어 가스 또는 상이한 가스일 수도 있는, 스위프 가스를 수반할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지는 스테이션을 배기하는 것을 수반할 수도 있다. 도 1의 동작 105는 실리콘-함유 전구체 플로우가 턴 오프되는 경우에, 플라즈마가 점화되지 않고, 제 2 반응물질이 스테이션에 공급되지 않는, 도 2의 퍼지 페이즈 (240A) 와 대응할 수도 있다. 아르곤과 같은, 캐리어 가스는 스테이션으로부터 임의의 과잉의 실리콘-함유 전구체를 퍼지하도록 계속해서 흐른다. 일부 실시예들에서, 퍼지 페이즈 (240A) 는 프로세스 스테이션을 배기하기 위한 하나 이상의 배기 서브페이즈들을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 퍼지 페이즈 (240A) 가 일부 실시예들에서 생략될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 퍼지 페이즈 (240A) 는 약 0 초 내지 약 60 초와 같은, 임의의 적합한 지속기간을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 스위프 가스들의 플로우 레이트를 증가시키는 것은 퍼지 페이즈 (240A) 의 지속기간을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 퍼지 가스 플로우 레이트는 퍼지 페이즈 (240A) 의 지속기간을 가변하기 위해 프로세스 스테이션 및/또는 프로세스 스테이션 배관의 다양한 반응물질 열역학적 특성들 및/또는 기하학적 특성들에 따라 조정될 수도 있다. 일 비제한적인 예에서, 스위프 페이즈의 지속기간은 스위프 가스 플로우 레이트를 조절함으로써 조정될 수도 있다. 이것은 증착 사이클 시간을 감소시킬 수도 있고, 이는 기판 쓰루풋을 개선할 수도 있다. 퍼지 후에, 실리콘-함유 전구체 분자들은 기판 표면 상에 흡착된 채로 남아 있다.
도 1로 돌아가서, 동작 106에서, 기판은 수소-함유 가스일 수도 있는, 수소-함유 억제제에 노출된다. 증착은 열적으로 억제될 수도 있거나, 아래에 기술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 플라즈마가 사용될 수도 있다. 수소-함유 억제제가 매 사이클에서 흐르지 않을 수도 있다는 것을 주의하라. 수소-함유 가스는 암모니아 (NH3), 수소 (H2), 또는 다른 수소-함유 가스일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 수소-함유 가스들의 혼합물이 사용된다. 수소-함유 억제제는 일부 실시예들에서, 약 0.05 초 내지 약 60 초의 시간 동안 스테이션으로 흐를 수도 있다. 수소-함유 억제제에 대한 기판 노출 시간, 수소-함유 억제제의 플로우 레이트, 및 수소-함유 억제제의 분압은 기판의 타입, 피처들의 타입, 및 사용된 억제제의 타입에 따라 결정될 수도 있다. 억제제의 노출 시간 및 플로우 레이트는 피처들의 상단에서 또는 피처들의 상단 근처에서 표면을 선택적으로 억제하도록 조절된다. 보다 긴 노출 시간은 억제 프로세스 없이 증착된다면, 피처들의 상단에서 증착된 막이 피처들의 하단 또는 측벽들 상에서 보다 보다 두꺼운 경우에, 증착 프로세스 동안 피처들의 상단 상에서 보다 많이 억제를 유발할 수도 있다. 노출 시간 변화 및 플로우 레이트 변화는 목표된 증착 프로파일에 따라 이루어질 수도 있다. 일부 경우들에서 증착은 피처의 상단에 보다 많은 반응성인 사이트들이 있도록 컨포멀하지 않을 수도 있다. 이러한 경우들에서, 프로세스 조건들을 엄중히 제어할 필요가 없을 수도 있다.
일부 구현예들에서, 억제 컨포멀성을 조절하는 것은 대량 수송 제한된 레짐에서 동작하거나 동작하지 않는 것을 포함할 수 있다. 대량 수송 제한된 레짐에서, 피처 내부의 처리 레이트는 피처 내로 확산하는 억제제의 양들에 의해 제한된다. 대량 수송 제한된 프로세스 조건들은 억제제가 피처 내로 확산함에 따라 일부 억제제를 소비하도록 상대적으로 고 처리 레이트들을 유지하는 동안, 프로세싱 챔버 내로 억제제의 제한된 양들을 공급함으로써 (예를 들어, 캐비티 프로파일 및 치수들에 대한 저 처리 플로우 레이트들을 사용) 달성될 수도 있다. 특정한 실시예에서, 농도 구배는 상당하고, 이는 상대적으로 고 억제 처리 동역학 및 상대적으로 저 처리 공급으로부터 유발될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 플라즈마는 동작 106에서 선택적으로 점화된다. 일부 실시예들에서, 억제제 플로우가 안정화될 수도 있도록 플라즈마가 점화되기 전에 기판을 하우징하는 프로세스 스테이션으로 수소-함유 억제제가 흐를 수도 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 수소-함유 억제제 플로우와 동일하거나 실질적으로 동일한 지속기간 동안 점화된다. 다양한 실시예들에서, 플라즈마는 적어도 약 13.56 ㎒의 주파수를 가질 수도 있는, 무선 주파수 (RF) 플라즈마이다. 플라즈마는 인-시츄 플라즈마일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 리모트 플라즈마가 사용될 수도 있다. 플라즈마의 전력은 기판의 타입, 피처들의 타입들, 및 사용된 억제제의 타입에 따라 결정될 수도 있다. 일반적으로, 보다 고 전력 플라즈마는 억제제로 하여금 피처들 내로 보다 깊게 흐르게 하고 - 차례차례 피처들 내의 측벽들 상에서 표면들을 보다 깊게 억제한다. 따라서, 사용된 플라즈마 전력은 피처 깊이 및 패턴 (예를 들어, 트렌치들, 넓은 피처들, 좁은 피처들, 등) 에 따라 결정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 수소-함유 억제제가 흐르는 경우 사이클들의 일부에서만 점화된다.
실리콘 산화물의 증착에 대해, 수소-함유 플라즈마는 증착을 억제하도록 사용된다. 예시적인 수소-함유 플라즈마들은 수소 플라즈마 및 암모니아 플라즈마를 포함한다. 예를 들어, 실리콘 산화물 막이 증착되고 기판의 표면이 ALD 사이클에서 산소와 반응한 후에 Si-OH 말단 표면을 포함한다면, 플라즈마는 증착을 억제하도록 차후의 사이클에서 수소-함유 억제제와 함께 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 수소-함유 플라즈마는 Si-H 말단 표면을 형성하도록 사용될 수도 있다. 증착을 개선하기 위해서, Si-OH 말단 표면은 Si-OH 말단 표면보다 핵 형성하는데 보다 쉬울 수도 있는, Si-NH2 말단 표면을 형성하도록 질소 플라즈마에 노출될 수도 있다. 차후의 ALD 사이클에서, -NH2 기들은 산화 플라즈마가 실리콘 산화물을 형성하도록 사용될 때 제거되고 -OH 기들로 재-변환된다.
본 명세서에 기술된 억제 방법들은 산-염기 메커니즘보다는 라디칼 메커니즘을 사용하여 증착된 실리콘-함유 막들에 적절하다. 즉, 기판의 표면 상에 흡착된 실리콘-함유 전구체는 실리콘-실리콘 다이머들 및/또는 실리콘 댕글링 결합들을 형성할 수도 있고, 이로써 실리콘-함유 막을 형성하도록 차후의 프로세싱에서 제 2 반응물질과 반응하도록 준비된 반응성인 사이트들을 형성한다. 라디칼 메커니즘들은 산-염기 메커니즘들과 구별된다. 기판 상에 실리콘-함유 막을 증착하기 위한 산-염기 프로세스들에서, 기판의 표면 상에 흡착된 실리콘-함유 전구체는, 반응에서 전자를 공여하고 염기로서 역할을 하는 제 2 반응물질로부터 전자를 수용하거나 산으로서 역할을 할 수도 있는 원자들 또는 기들로 종결될 수도 있다. 예를 들어, 산-염기 반응에서, 테트라클로로실란은 기판의 표면 상에 흡착할 수도 있고, 반응물질 가스로서 예를 들어, 암모니아와 반응하는 염소 말단 표면을 남기고, 이는 실리콘 질화물을 형성하도록 전자를 공여한다. 대조적으로, 라디칼 메커니즘에서, 표면 상의 실리콘-실리콘 다이머들 또는 실리콘 댕글링 결합들은 아민 말단 표면을 형성하기보다는 암모니아 반응물질로부터 수소에 결합하는 것이 보다 쉬울 수도 있다. Si-H 결합을 포함하는 실리콘-함유 전구체들은 라디칼 메커니즘을 겪을 수도 있고, 반면에 Si-H 결합을 갖지 않는 전구체는 산-염기 반응을 겪을 수도 있다. Si-H 결합을 갖지 않고 따라서 개시된 실시예들에 따라 사용되지 않을 수도 있는 예시적인 화합물들은, Si(N(CH3)2)4 및 SiCl4를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 303에서, 흡착된 층의 댕글링 결합들은 수소-함유 억제제에 노출된다. 도 3에 제공된 예에서, 수소-함유 억제제는 수소 가스이다. 수소 가스가 불활성 및/또는 캐리어 가스인 산-염기 메커니즘과 대조적으로, 개시된 실시예들에서 수소 가스는 억제제로서 사용된다는 것을 주의하라. 305에서, 수소 가스는 기판의 표면 상에서 댕글링 결합들로 결합하고, 이로써 흡착된 층 상의 결합들을 종결한다. 305에 도시된 바와 같이, 모든 댕글링 결합들 (315) 이 수소와 반응하지는 않는다는 것을 주의하라. 수소 가스는 표면 상에서 막을 형성하지 않고 - 오히려, 일부 실시예들에서, 수소 원자들은 표면을 종결할 수도 있다.
특정한 이론에 의해 매이지 않고, 수소-함유 가스가 피처의 개구에서와 같이, 피처들의 상단 근처에서 또는 피처들의 상단에서 기판 표면 상의 증착을 지연 또는 경감시킬 수도 있다고 여겨진다. 노출의 짧은 지속기간은 피처들의 상단만이 억제 노출에 의해 영향을 받는다는 것을 보장한다. 일부 실시예들에서, 동작 105에 대해 상기에 기술된 것과 같은, 퍼지 페이즈는 수소-함유 억제제 플로우가 정지된 후에 수행될 수도 있다.
도 1의 동작 107에서, 기판은 반응물질 가스와 같은, 제 2 반응물질에 노출된다. 제 2 반응물질 가스는 질소, 질소-함유 가스, 산소, 산소-함유 가스, 또는 다른 반응성 가스일 수도 있다. 예를 들어, 증착될 실리콘-함유 막이 실리콘 질화물이라면, 제 2 반응물질 가스는 질소 (N2), 또는 질소-함유 가스일 수도 있다. 증착될 실리콘-함유 막이 실리콘 산화물이라면, 제 2 반응물질 가스는 산소 (O2) 및 질소 이산화물 (NO2) 일 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 동작 107은 열적으로 또는 플라즈마 활성화와 함께 수행될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 동작 107은 제 2 반응물질 플라즈마를 형성하도록 플라즈마를 점화하는 것을 선택적으로 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 플라즈마는 제 2 반응물질이 열적 ALD 프로세스들에서와 같이, 프로세싱 반응기에 도입될 때 사용되지 않는다. 도 2에 제공된 예에서, 플라즈마는 각각 증착 사이클들 210A 및 210B에 대한 260A 및 260B에서 제 2 반응물질 플라즈마 노출 페이즈 동안 PEALD 프로세스에서와 같이 제 2 반응물질 플로우로 턴 온될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질 플로우는 예를 들어, 제 2 반응물질 플로우가 안정화되게 하도록, 플라즈마를 턴 온 하기 전에 턴 온될 수도 있다. 제 2 반응물질 플로우가 플라즈마 노출 페이즈들 동안 턴 오프되고 캐리어 가스로서 아르곤이 계속해서 흐른다는 것을 주의하라. 기판은 약 0.1 초 내지 약 6 초의 지속기간 동안 제 2 반응물질 플라즈마에 노출될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질 플라즈마 노출 페이즈 260A 또는 260B는 기판 표면 상에 흡착된 모든 전구체들과 상호 작용하도록 플라즈마에 대한 시간을 초과하는 지속기간을 가질 수도 있고, 기판 표면의 최상단에 연속적인 막을 형성한다. 이들 파라미터들이 특정한 하드웨어 및 사용된 프로세싱 조건들에 따라 가변될 수도 있다는 것이 이해된다.
다양한 실시예들에서, 플라즈마는 플라즈마가 스테이션에서 기판 표면 위에 바로 형성되는, 인-시츄 플라즈마이다. 인-시츄 플라즈마를 위한 예시적인 기판 영역들 당 전력은 일부 실시예들에서, 약 0.2122 W/cm2 내지 약 2.122 W/cm2이다. 예를 들어, 전력은 4개의 300 mm 웨이퍼들을 프로세싱하는 챔버에 대해 약 600 W 내지 약 6000 W의 범위일 수도 있다. 예를 들어, ALD 프로세스들에 대한 플라즈마들은 2개의 용량 결합 플레이트들을 사용하여 가스에 무선 주파수 (RF) 필드를 적용함으로써 생성될 수도 있다. RF 필드에 의한 플레이트들 사이의 가스의 이온화는 플라즈마를 점화하고, 플라즈마 방전 구역에서 자유 전자들을 생성한다. 이들 전자들은 RF 필드에 의해 가속화되고 가스 상 반응물질 분자들과 충돌할 수도 있다. 반응물질 분자들과 이들 전자들의 충돌은 증착 프로세스에 참여하는 라디칼 종을 형성할 수도 있다. RF 필드가 임의의 적합한 전극들을 통해 커플링될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 전극들의 비제한적인 예들은 프로세스 가스 분배 샤워헤드들 및 기판 지지 페데스탈들을 포함한다. ALD 프로세스들에 대한 플라즈마들이 가스에 대한 RF 필드의 용량 결합과는 다른 하나 이상의 적합한 방법들에 의해 형성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 제 2 반응물질이 스테이션의 업스트림의 리모트 플라즈마 생성기에서 점화되고, 이어서 기판이 하우징되는 스테이션으로 전달되도록, 플라즈마는 리모트 플라즈마이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 307에서, 분자 (317) 는 수소가 305에서 실리콘 댕글링 결합들을 종결하기 때문에 실리콘-질화물 결합들을 형성하는 것으로부터 억제된다. 분자들 (325 및 335) 이 분자 (327) 를 형성하도록 실리콘 중심들로부터 분기 붕괴하는 (branching) 것뿐만 아니라 2개의 구조들 사이에 실리콘 질화물 결합들을 형성하는 것을 주의하라. 이것은 수소 억제제에 실리콘 댕글링 결합들을 노출시킴으로써 실리콘 질화물 형성을 억제하는 일 예를 도시한다.
도 1로 돌아가서, 동작 109에서, 프로세스 스테이션이 퍼지된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동작 109는 실리콘-함유 전구체 플로우가 턴 오프되고, 플라즈마가 점화되지 않고, 제 2 반응물질이 스테이션으로 공급되지 않는, 퍼지 페이즈 280A와 대응할 수도 있다. 퍼지는 동작 105에 대해 상기에 기술된 것들 중 임의의 것일 수도 있는, 캐리어 가스를 흘림으로써 수행될 수도 있다. 많은 실시예들에서, 동작 105 및 109에서 사용된 캐리어 가스는 동일한 가스이고, 일부 실시예들에서, 캐리어 가스는 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 동작들 동안 연속적으로 흐른다.
도 1의 동작들 103 내지 109를 수행하는 것은 도 2의 증착 사이클 210A, 또는 증착 사이클 210B와 같은, 사이클을 구성할 수도 있다. 동작들의 노출 시간에 따라, 사이클 각각은 달라지는 두께의 실리콘-함유 막을 증착할 수도 있다. 따라서, 일부 프로세스들의 지속기간은 수 나노미터 두께 초과의 막들을 증착할 때 보다 길 수도 있다. 일부 반응물질들은 컨포멀한 막을 증착하도록 긴 노출 시간들을 가질 수도 있고, 이는 웨이퍼 쓰루풋 시간을 또한 감소시킬 수도 있다.
동작 113에서, 막이 충분한 두께로 증착되는 지의 여부가 결정된다. 그렇지 않다면, 동작들 103 내지 109는 충분한 두께의 막이 증착될 때까지 반복될 수도 있다. 임의의 적합한 수의 증착 사이클들은 실리콘-함유 막의 목표된 막 두께를 증착하도록 ALD 프로세스에 포함될 수도 있다. 도 2의 타이밍 시퀀스는 2개의 증착 사이클들, 210A 및 210B에서 도 1의 다양한 동작들의 예들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 사이클 각각은 기판이 도 1의 동작 103에 대해 상기에 기술된 바와 같이 실리콘-함유 전구체에 노출되는, 실리콘-함유 전구체 노출 페이즈 220A, 또는 220B를 포함한다. 실리콘-함유 전구체 노출 페이즈 220A 후에, 퍼지 페이즈 (240A) 가 도 1의 동작 105에 대해 상기에 기술된 바와 같이 수행된다. 억제제 페이즈 250A는 도 1의 동작 106에 대해 기술된 바와 같이 수소-함유 억제제가 스테이션에 전달되도록 수행될 수도 있다. 억제제 페이즈 250A는 매 증착 사이클에서 수행되지 않을 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 예시적인 증착 사이클들 210A 및 210B는 억제제 페이즈가 사이클들 양자에서 수행되는 실시예를 도시한다. 억제제 페이즈 250A 후에, 제 2 반응물질과 플라즈마 노출 페이즈 260A가 도시된다. 플라즈마가 도 2의 도시된 예에서 턴 온되지만 일부 실시예들에서, 플라즈마가 260A 또는 260B 동안 턴 온되지 않을 수도 있다는 것을 주의하라. 제 2 반응물질은 이들 페이즈들 동안 흐르지만, 실리콘-함유 전구체 및 억제제는 턴 오프된다. 제 2 반응물질과 플라즈마 노출 페이즈 260A 후에, 퍼지 페이즈는 도 2에 도시된 바와 같이 아르곤과 같은, 퍼지 가스만이 흐르도록, 280A에서 선택적으로 수행된다. 도 2에 도시된 예에서, 목표된 두께가 아직 달성되지 않았고, 따라서, 동작들 103 내지 109의 다른 사이클이 수행되는 것 (따라서, 실리콘-함유 전구체 노출 페이즈 220B에 퍼지 페이즈 240B, 억제제 페이즈 250B, 제 2 반응물질과 플라즈마 노출 페이즈 260B, 및 퍼지 페이즈 280B가 이어짐) 이 도 1의 동작 113에서 결정된다.
차후의 증착 사이클들은 피처들의 개구들 근처의 기판의 표면 상의 실리콘-함유 박막의 증착 레이트가 피처의 다른 표면들 상의 증착 레이트 미만이 되도록, 수행될 수도 있다. 도면이 사이클들 양자에서 억제제 노출을 도시하지만, 일부 실시예들에서, 억제 노출이 매 다른 사이클, 또는 5 내지 10 사이클들 마다 수행될 수도 있다는 것을 주의하라.
많은 상술된 실시예들에서, 전구체의 흡착된 층은 억제제에 노출된다. 대안적인 실시예들에서, 기판은 전구체에 노출되기 전에 억제제에 노출될 수도 있다. 이러한 실시예들은 복수의, 유사하지 않은 재료들을 통해 컷팅되는 (cut) 피처들 또는 고 종횡비 피처들에서 스텝 커버리지를 또한 개선한다. 일부 실시예들에서, 억제제는 고 종횡비 과제들 또는 유사하지 않은 재료들 상의 증착을 극복하도록 적절하게 선택될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 방법들은 금속 유기 전구체들을 사용하는 증착들에서 채용될 수도 있다. 피처 크기들이 감소하고 관심 있는 후보 금속 유기 전구체들이 증착 반응의 부산물들인 실질적인, 물리적으로 큰 리간드들과 함께 보다 많이 채용되기 때문에, 피처들로부터의 부산물들뿐만 아니라 피처들 내로의 전구체 양자의 수송 현상에 대한 보상이 중요하게 된다. 막을 증착하기 위해 전구체를 도입하기 전에 억제제에 노출시키기 위한 예시적인 방법은 다음의 문단들에서 기술된 시퀀스에 의해 수행될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 막 증착 전구체들에 기판을 노출시키기 전에, 거의 없는 (또는 없는) 사이트들이 하단들에서 점유되지만 보다 많은 사이트들이 피처들의 상단들에서 점유되도록, 수송 제한된 현상을 겪은 기판의 피처들의 내부 및 기판 상의 이용 가능한 사이트들에 선택적으로 흡착하는, 억제제 화학물질에 기판이 노출될 수도 있다. 나중에, 억제제 화학물질 환경은 퍼지 또는 배기에 의해 제거될 수도 있다.
억제제 화학물질이 기판과 반응한다면, 그러면 기판은 피처 하단들에서 남아 있는 기판 사이트들에 선택적으로 흡착하는 전구체 화학물질에 노출될 수도 있다. 선택적인 흡착은 피처 측벽들 상에서보다 피처 하단들에서 보다 많은 흡착을 발생시킬 수도 있다.
억제제 화학물질이 기판과 반응하지 않는다면, 기판은 억제제와 반응하는 다른 화학물질에 선택적으로 노출될 수도 있고 이어서 반응물질 환경이 나중에 제거될 수도 있다. 이어서 기판은 측벽들 상에서 보다는 피처 하단들에서 보다 많은 흡착으로, 피처 하단들에서 남아 있는 기판 사이트들에 선택적으로 흡착하는 전구체 화학물질에 노출될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전구체가 피처에서 기판 사이트들 상에 흡착한 후에, 전구체 환경은 퍼지 또는 배기에 의해 제거될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 피처 하단들을 향해서와 같이, 억제제의 부분을 소비하는 플라즈마 노출을 포함하거나 포함하지 않을 수도 있는 반응물질 화학물질에 노출될 수도 있다. 대안적으로, 억제제는 억제제를 소비하기보다는, 유용한, 반응된 막으로 변환되도록 선택될 수도 있다. 기판이 반응물질에 노출된 후에, 이어서 반응물질 환경은 퍼지 또는 배기에 의해 제거될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 억제제 화학물질이 기판과 반응한 후에 수행된 동작들은 모든 억제제가 소비되거나 변환될 때까지 반복될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 억제 및 증착을 수반하는 상기 동작들은 목표된 두께의 막이 증착될 때까지 반복될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 방법은 전구체에 대한 노출 전에 (예를 들어, 실리콘-함유 전구체에 대한 노출 전에) 억제제에 기판을 노출시키는 것뿐만 아니라 도 1에 대해 상기에 기술된 바와 같이 억제제에 전구체의 흡착된 층을 노출시키는 것을 수반할 수도 있다. 동일한 억제제 또는 상이한 억제제가 이들 동작들에서 사용될 수도 있다.
장치
도 4는 저압 환경을 유지하기 위해 프로세스 챔버 바디 (402) 를 가진 ALD 프로세스 스테이션 (400) 의 실시예의 개략적인 예시를 도시한다. 복수의 ALD 프로세스 스테이션들 (400) 은 공통의 저압 프로세스 툴 환경 내에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 도 4는 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (400) 의 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 아래에 상세히 논의되는 것들을 포함하는, ALD 프로세스 스테이션 (400) 의 하나 이상의 하드웨어 파라미터들은, 하나 이상의 컴퓨터 제어기들 (450) 에 의해 프로그램 방식으로 조정될 수도 있다.
ALD 프로세스 스테이션 (400) 은 분배 샤워헤드 (406) 에 프로세스 가스들을 전달하기 위해 반응물질 전달 시스템 (401a) 과 유동적으로 통신한다. 반응물질 전달 시스템 (401a) 은 샤워헤드 (406) 로의 전달을 위해 프로세스 가스들을 블렌딩하고 및/또는 컨디셔닝하기 위한 혼합 용기 (404) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 억제제 가스는 캐리어 가스가 제공되는 경우와 같이, 챔버 바디 (402) 로의 도입 전에 혼합 용기에 도입될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 억제제 가스는 챔버 바디 (402) 에 직접적으로 전달될 수도 있다. 하나 이상의 혼합 용기 유입 밸브들 (420) 은 혼합 용기 (404) 로의 프로세스 가스들의 도입을 제어할 수도 있다. 이들 밸브들은 다양한 동작들 동안 프로세스 가스, 억제제 가스, 또는 캐리어 가스가 턴 온될 수도 있는지의 여부에 따라 제어될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 억제제 가스는 억제제 액체를 사용하고 가열된 기화기를 사용하여 기화함으로써 생성될 수도 있다.
예로서, 도 4의 실시예는 혼합 용기 (404) 에 공급될 액체 반응물질을 기화시키기 위한 기화 지점 (403) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 기화 지점 (403) 은 가열된 기화기일 수도 있다. 이러한 기화기들로부터 생성된 포화된 반응물질 증기는 다운스트림 전달 파이프 내에서 응결할 수도 있다. 응결된 반응물질에 대한 양립 가능하지 않은 가스들의 노출은, 작은 입자들을 생성할 수도 있다. 이들 작은 입자들은 파이프를 막을 수도 있고, 밸브 동작을 방해할 수도 있고, 기판들을 오염시키는 등을 할 수도 있다. 이들 이슈들을 처리하기 위한 일부 방법들은, 잔류 반응물질을 제거하도록 전달 파이프를 퍼지하고 및/또는 배기하는 것을 수반한다. 그러나, 전달 파이프를 퍼지하는 것은 프로세스 스테이션 사이클 시간을 증가시킬 수도 있고, 프로세스 스테이션 쓰루풋을 저하시킨다. 따라서, 일부 실시예들에서, 기화 지점 (403) 의 다운스트림에 있는 전달 파이프는 열 추적될 수도 있다. 일부 예들에서, 혼합 용기 (404) 가 또한 열 추적될 수도 있다. 일 비제한적인 예에서, 기화 지점 (403) 의 다운스트림에 있는 파이프는 혼합 용기 (404) 에서 약 100 ℃로부터 약 150 ℃로 확장하는 증가하는 온도 프로파일을 가진다.
일부 실시예들에서, 실리콘-함유 전구체와 같은, 액체 전구체 또는 액체 반응물질은 액체 주입기에서 기화될 수도 있다. 예를 들어, 액체 주입기는 혼합 용기의 업스트림에서 캐리어 가스 스트림 내로 액체 반응물질의 펄스들을 주입할 수도 있다. 일 실시예에서, 액체 주입기는 보다 높은 압력으로부터 보다 낮은 압력으로 액체를 플래싱함으로써 (flash) 반응물질을 기화할 수도 있다. 또 다른 예에서, 액체 주입기는 가열된 전달 파이프 내에서 차후에 기화되는 분산된 미세액적들로 액체를 원자화할 (atomize) 수도 있다. 보다 작은 액적들이 보다 큰 액적들보다 빠르게 기화할 수도 있고, 액체 주입과 완전한 기화 사이의 지연을 감소시킨다. 보다 빠른 기화는 기화 지점 (403) 으로부터 다운스트림에 있는 파이프의 길이를 감소시킬 수도 있다. 일 시나리오에서, 액체 주입기는 혼합 용기 (404) 에 직접 장착될 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 액체 주입기는 샤워헤드 (406) 에 직접 장착될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 기화 지점 (403) 의 업스트림에 있는 액체 플로우 제어기 (LFC) 는 프로세스 스테이션 (400) 으로의 전달 및 기화를 위해 액체의 대량 플로우를 제어하기 위해 제공될 수도 있다. 예를 들어, LFC는 LFC의 다운스트림에 위치된 열적 MFM (mass flow meter) 을 포함할 수도 있다. LFC의 플런저 밸브는 MFM과 전기적 통신하는 PID (proportional-integral-derivative) 제어기에 의해 제공된 피드백 제어 신호들에 응답하여 조정될 수도 있다. 그러나, 피드백 제어를 사용하여 액체 플로우를 안정화하는 것은 1 초 또는 그 이상 걸릴 수도 있다. 이것은 액체 반응물질을 도징하기 (dosing) 위해 시간을 연장할 수도 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, LFC는 피드백 제어 모드와 직접적인 제어 모드 사이에서 동적으로 전환될 (switch) 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이것은 PID 제어기 및 LFC의 센스 (sense) 튜브를 디스인에이블함으로써 (disable) 수행될 수도 있다.
샤워헤드 (406) 는 기판 (412) 을 향해 프로세스 가스들을 분배한다. 예를 들어, 다양한 동작들에서, 샤워헤드 (406) 는 실리콘-함유 전구체 가스를 기판 (412) 에 분배할 수도 있거나, 퍼지 또는 캐리어 가스를 챔버 바디 (402) 에 분배할 수도 있거나, 억제제 가스를 기판 (412) 에 분배할 수도 있거나, 제 2 반응물질을 기판 (412) 에 분배할 수도 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 기판 (412) 은 샤워헤드 (406) 아래에 위치되고, 페데스탈 (408) 상에 놓이게 도시된다. 샤워헤드 (406) 는 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있고, 기판 (412) 으로 프로세스들 가스들을 분배하기 위한 포트들의 임의의 적합한 수 및 배열을 가질 수도 있다.
일부 실시예들에서, 미세볼륨부가 샤워헤드 (406) 아래에 위치된다. 프로세스 스테이션의 전체 볼륨에서 보다는 미세볼륨부에서 개시된 실시예들을 수행하는 것은, 반응물질 노출 및 퍼지 시간들을 감소시킬 수도 있고, 프로세스 조건들 (예를 들어, 압력, 온도, 등) 을 변경하기 위한 시간들을 감소시킬 수도 있고, 프로세스 가스들, 등에 대한 프로세스 스테이션 로보틱스 (robotics) 의 노출을 제한할 수도 있다. 예시적인 미세볼륨부 크기들은 이로 제한되지 않지만 0.1 L 내지 2 L의 볼륨들을 포함한다. 이것은 또한 생산성 쓰루풋에 영향을 미친다. 일부 실시예들에서, 개시된 실시예들은 미세볼륨부에서 수행되지 않는다.
일부 실시예들에서, 페데스탈 (408) 은 미세볼륨부에 기판 (412) 을 노출시키도록 및/또는 미세볼륨부의 볼륨을 달라지게 하도록 상승 또는 하강될 수도 있다. 예를 들어, 기판 수송 페이즈에서, 페데스탈 (408) 은 미세볼륨부 내에 기판 (412) 을 배치하도록 상승될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 미세볼륨부는 높은 플로우 임피던스의 구역을 생성하도록 페데스탈 (408) 의 부분뿐만 아니라 기판 (412) 을 완전히 둘러쌀 수도 있다.
선택적으로, 페데스탈 (408) 은 미세볼륨부 내에서 프로세스 압력, 반응물질 농도, 등을 조절하도록 프로세스의 부분들 동안 하강 및/또는 상승될 수도 있다. 프로세스 챔버 바디 (902) 가 프로세스 동안 기저 압력으로 유지되는 일 시나리오에서, 하강하는 페데스탈 (408) 은 미세볼륨부로 하여금 배기되게 허용할 수도 있다. 미세볼륨부 대 프로세스 챔버 볼륨의 예시적인 비율들은 이로 제한되지 않지만 1:500 내지 1:10의 볼륨 비율들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 높이는 적합한 컴퓨터 제어기에 의해 프로그램 방식으로 조정될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
또 다른 시나리오에서, 페데스탈 (408) 의 높이를 조정하는 것은, 플라즈마 밀도로 하여금 선택적인 플라즈마 활성화 프로세스들 동안 달라지게 할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마는 억제제 가스가 챔버 바디 (402) 에 도입될 때, 또는 제 2 반응물질이 챔버 바디 (402) 로 흐를 때 활성화될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 억제제 가스의 플로우 또는 제 2 반응물질의 플로우 동안 활성화되지 않을 수도 있다. 프로세스 페이즈의 종료 시, 페데스탈 (408) 은 페데스탈 (408) 로부터 기판 (412) 의 제거를 허용하도록 또 다른 기판 수송 페이즈 동안 하강될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 미세볼륨부 변화들이, 높이-조정 가능한 페데스탈 (408) 을 지칭하지만, 일부 실시예들에서, 샤워헤드 (406) 의 위치가 미세볼륨부의 볼륨을 달라지게 하도록 페데스탈 (408) 에 대해 조정될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 페데스탈 (408) 및/또는 샤워헤드 (406) 의 수직 위치가 본 개시의 범위 내에서 임의의 적합한 메커니즘에 의해 달라질 수도 있음이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (408) 은 기판 (412) 의 배향을 회전시키기 위한 회전축을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이들 예시적인 조정들 중 하나 이상이 하나 이상의 적합한 컴퓨터 제어기들 (450) 에 의해 프로그램 방식으로 수행될 수도 있음이 이해될 것이다.
플라즈마가 상기에 논의된 바와 같이 사용될 수도 있는 일부 실시예들에서, 샤워헤드 (406) 및 페데스탈 (408) 은, 플라즈마에 전력을 공급하기 (power) 위해 무선 주파수 (RF) 전력 공급부 (414) 및 매칭 네트워크 (416) 와 전기적으로 통신한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 에너지는 프로세스 스테이션 압력, 가스 농도 및 가스들의 분압들 또는 가스 플로우 레이트들, RF 소스 전력, RF 소스 주파수, 및 플라즈마 전력 펄스 타이밍 중 하나 이상을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 예를 들어, RF 전력 공급부 (414) 및 매칭 네트워크 (416) 는, 목표된 조성의 라디칼 종을 가진 플라즈마를 형성하도록 임의의 적합한 전력으로 동작될 수도 있다. 적합한 전력들의 예들이 상기에 포함된다. 유사하게, RF 전력 공급부 (414) 는 임의의 적합한 주파수의 RF 전력을 제공할 수도 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 공급부 (414) 는 서로 관계없이 고-주파수 RF 전력 소스 및 저-주파수 RF 전력 소스를 제어하도록 구성될 수도 있다. 저 주파수 RF 주파수들의 예는 이로 제한되지 않지만, 0 ㎑ 내지 500 ㎑의 주파수들을 포함할 수도 있다. 고 주파수 RF 주파수들의 예는 이로 제한되지 않지만, 1.8 ㎒ 내지 2.45 ㎓, 약 13.56 ㎒ 초과, 또는 27 ㎒ 초과, 또는 40 ㎒ 초과, 또는 60 ㎒ 초과의 주파수들을 포함할 수도 있다. 임의의 적합한 파라미터들이 표면 반응들을 위한 플라즈마 에너지를 제공하도록 이산적으로 또는 연속적으로 조절될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 일 비제한적 예에서, 플라즈마 전력은 연속적으로 전력을 공급받는 플라즈마들에 대해서 기판 표면의 이온 충격을 감소시키도록 단속적으로 펄싱될 수 있다.
일부 실시예들에서, 플라즈마는 하나 이상의 플라즈마 모니터들에 의해 인- 시츄 방식으로 모니터링될 수도 있다. 일 시나리오에서, 플라즈마 전력은 하나 이상의 전압, 전류 센서들 (예를 들어, VI 프로브들) 에 의해 모니터링될 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 플라즈마 밀도 및/또는 프로세스 가스 농도는 하나 이상의 OES (optical emission spectroscopy) 센서들에 의해 측정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 플라즈마 파라미터들이 이러한 인-시츄 플라즈마 모니터들로부터의 측정치들에 기초하여 프로그램 방식으로 조정될 수도 있다. 예를 들어, OES 센서가 플라즈마 전력의 프로그램적 제어를 제공하기 위해 피드백 루프에서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다른 모니터들이 플라즈마 및 다른 프로세스 특성들을 모니터링하도록 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 모니터들은 이로 제한되지 않지만, 적외선 (IR) 모니터들, 음향 모니터들 및 압력 트랜스듀서들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제어기 (450) 에 대한 인스트럭션들은 IOC (input/output control) 시퀀싱 (sequencing) 인스트럭션들을 통해서 제공될 수도 있다. 일 예에서, 프로세스 페이즈를 위한 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 프로세스 레시피의 대응하는 레시피 페이즈 내에 포함될 수도 있다. 일부 경우들에서, 프로세스 레시피 페이즈들은, 프로세스 페이즈에 대한 모든 인스트럭션들이 이 프로세스 페이즈와 동시에 실행되도록, 연속적으로 배열될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 반응기 파라미터들을 설정하기 위한 인스트럭션들이 레시피 페이즈 내에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 레시피 페이즈는 불활성 및/또는 반응물질 가스 (예를 들어, 디실란과 같은 제 1 전구체) 의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, (아르곤과 같은) 캐리어 가스의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, 및 제 1 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 2 후속하는 레시피 페이즈는 불활성 및/또는 반응물질 가스의 플로우 레이트를 조절 또는 정지시키기 위한 인스트럭션들, 및 캐리어 또는 퍼지 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들 및 제 2 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 3 레시피 페이즈는 제 1 레시피 페이즈에서 사용된 가스 (예를 들어, 수소-함유 억제제) 와 동일하거나 상이할 수도 있는 불활성, 억제제 및/또는 반응물질 가스의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, 캐리어 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들 및 제 3 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 4 레시피 페이즈는 불활성 및/또는 반응물질 가스 (예를 들어, 질소 또는 질소-함유 또는 산소-함유 가스와 같은 제 2 반응물질) 의 플로우 레이트를 조절 또는 정지시키기 위한 인스트럭션들, 캐리어 또는 퍼지 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들, 및 제 4 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 이들 레시피 페이즈들은 본 개시의 범위 내에서 임의의 적합한 방식으로 더 하위분할 및/또는 반복될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 페데스탈 (408) 은 히터 (410) 를 통해서 온도 제어될 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 (400) 에 대한 압력 제어는 버터플라이 밸브 (418) 에 의해 제공될 수도 있다. 도 4의 실시예에 도시된 바와 같이, 버터플라이 밸브 (418) 는 다운스트림 진공 펌프 (미도시) 에 의해 제공된 진공을 쓰로틀링한다 (throttle). 그러나, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 (400) 의 압력 제어는 또한 프로세스 스테이션 (400) 으로 도입되는 하나 이상의 가스들의 플로우 레이트를 달라지게 함으로써 조정될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 스테이션들이 멀티-스테이션 프로세싱 툴에 포함될 수도 있다. 도 5는 하나 또는 양자가 리모트 플라즈마 소스를 포함할 수도 있는, 인바운드 로드 록 (502) 및 아웃바운드 로드 록 (504) 을 갖는 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (500) 의 실시예의 개략도를 도시한다. 대기압에서, 로봇 (506) 은 포드 (508) 를 통해 로딩된 카세트로부터 대기 포트 (atmospheric port) (510) 를 통해 인바운드 로드 록 (502) 으로 웨이퍼들을 이동시키도록 구성된다. 웨이퍼는 로봇 (506) 에 의해 인바운드 로드 록 (502) 내의 페데스탈 (512) 상에 배치되고, 대기 포트 (510) 는 폐쇄되고, 로드 록은 펌핑 다운된다 (pump down). 인바운드 로드 록 (502) 이 리모트 플라즈마 소스를 포함하면, 웨이퍼는 프로세싱 챔버 (514) 내에 도입되기 전에 로드 록 내의 리모트 플라즈마 처리에 노출될 수도 있다. 게다가, 웨이퍼는 또한 예를 들어, 수분 및 흡착된 가스들을 제거하기 위해, 인바운드 로드 록 (502) 내에서 가열될 수도 있다. 다음에, 프로세싱 챔버 (514) 로의 챔버 수송 포트 (516) 가 개방되고, 또 다른 로봇 (미도시) 이 프로세싱을 위한 반응기 내에 도시된 제 1 스테이션의 페데스탈 상의 반응기 내에 웨이퍼를 배치시킨다. 도 5에서 도시된 실시예는 로드 록들을 포함하지만, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 내로 웨이퍼가 직접적으로 제공될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
도시된 프로세싱 챔버 (514) 는 도 5에 도시된 실시예에서 1 내지 4로 번호가 붙여진, 4개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 스테이션 각각은 가열된 페데스탈 (스테이션 1에 대해 518로 도시됨), 및 가스 라인 유입부들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 각각이 상이한 목적 또는 복수의 목적들을 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션은 ALD 프로세스 모드와 PEALD 프로세스 모드 사이에서 전환 가능할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (514) 는 ALD 프로세스 스테이션과 PEALD 프로세스 스테이션의 하나 이상의 매칭된 쌍들을 포함할 수도 있다. 도시된 프로세싱 챔버 (514) 는 4개의 스테이션들을 포함하지만, 본 개시에 따른 프로세싱 챔버는 임의의 적합한 수의 스테이션들을 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 5개 이상의 스테이션들을 가질 수도 있는 반면, 다른 실시예들에서 프로세싱 챔버는 3개 이하의 스테이션들을 가질 수도 있다.
도 5는 또한 프로세싱 챔버 (514) 내에서 웨이퍼들을 수송하기 위한 웨이퍼 핸들링 시스템의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 핸들링 시스템은 다양한 프로세스 스테이션들 사이 및/또는 프로세스 스테이션과 로드 록 사이에서 웨이퍼들을 수송할 수도 있다. 임의의 적합한 웨이퍼 핸들링 시스템이 채용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 비제한적인 예들은 웨이퍼 캐로절들 (carousel) 및 웨이퍼 핸들링 로봇들을 포함한다. 도 5는 또한 프로세스 툴 (500) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하도록 채용된 시스템 제어기 (550) 의 일 실시예를 도시한다. 시스템 제어기 (550) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 (556), 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들 (554), 및 하나 이상의 프로세서들 (552) 을 포함할 수도 있다. 프로세서 (552) 는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 접속부 및/또는 디지털 입력/출력 접속부, 스텝퍼 모터 제어 보드들, 등을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (550) 는 프로세스 툴 (500) 의 모든 액티비티들을 제어한다. 시스템 제어기 (550) 는 대용량 저장 디바이스 (554) 에 저장되고, 메모리 디바이스 (556) 로 로딩되고, 프로세서 (552) 상에서 실행되는 시스템 제어 소프트웨어 (558) 를 실행한다. 대안적으로, 제어 로직은 제어기 (550) 내에서 하드 코딩될 수도 있다. ASIC들 (Applications Specific Integrated Circuits), PLG들 (Programmable Logic Devices) (예를 들어, FPGA들 (field-programmable gate arrays)) 등이 이들 목적들을 위해 사용될 수도 있다. 다음의 논의에서, "소프트웨어" 또는 "코드"가 사용되는 어디든지, 기능적으로 필적하는 하드 코딩된 로직이 그 자리에서 사용될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (558) 는 타이밍, 가스들의 혼합, 가스 플로우 레이트들, 챔버 및/또는 스테이션 압력, 챔버 및/또는 스테이션 온도, 웨이퍼 온도, 타깃 전력 레벨들, RF 전력 레벨들, 기판 페데스탈, 척 및/또는 서셉터 위치, 및 프로세스 툴 (500) 에서 수행된 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (558) 는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 또는 제어 객체들이 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 사용된 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (558) 는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어 소프트웨어 (558) 는 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (input/output control) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어기 (550) 와 연관된 대용량 저장 디바이스 (554) 및/또는 메모리 디바이스 (556) 에 저장된 다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시예들에서 채용될 수도 있다. 이러한 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 (518) 상에 기판을 로딩하고 기판과 프로세스 툴 (500) 의 다른 부분들 사이의 공간을 제어하도록 사용되는 프로세스 툴 컴포넌트들에 대한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다.
프로세스 가스 제어 프로그램은 가스 조성 (예를 들어, 본 명세서에 기술된 바와 같이 TMA, 암모니아, 및 퍼지 가스들) 및 플로우 레이트들을 제어하고 선택적으로 프로세스 스테이션 내의 압력을 안정화시키기 위해 증착 전에 하나 이상의 프로세스 스테이션들 내로 가스를 흘리기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 프로세스 스테이션의 배기 시스템의 쓰로틀 밸브, 프로세스 스테이션으로의 가스 플로우, 등을 조정함으로써 프로세스 스테이션 내의 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
히터 제어 프로그램은 기판을 가열하기 위해 사용된 가열 유닛으로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 히터 제어 프로그램은 기판으로의 (헬륨과 같은) 열 전달 가스 (heat transfer gas) 의 전달을 제어할 수도 있다.
플라즈마 제어 프로그램은 본 명세서의 실시예들에 따라 하나 이상의 프로세스 스테이션들 내에서 프로세스 전극들에 인가된 RF 전력 레벨들을 설정하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
압력 제어 프로그램은 본 명세서의 실시예들에 따라 반응 챔버 내의 압력을 유지하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (550) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽적인 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (550) 에 의해 조정된 파라미터들은 프로세스 조건들과 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 (550) 의 아날로그 입력 접속부 및/또는 디지털 입력 접속부에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 툴 (500) 의 아날로그 출력 접속부 및 디지털 출력 접속부 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 툴 센서들의 비제한적인 예들은 질량 유량 제어기들, (압력계들 (manometers) 과 같은) 압력 센서들, 열전대들 (thermocouple), 등을 포함한다. 적절하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수도 있다.
시스템 제어기 (550) 는 상기 기술된 증착 프로세스들을 구현하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 제공할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 DC 전력 레벨, RF 바이어스 전력 레벨, 압력, 온도, 등과 같은 다양한 프로세스 파라미터들을 제어할 수도 있다. 인스트럭션들은 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들에 따라 막 스택들의 인-시츄 증착을 동작시키도록 이러한 파라미터들을 제어할 수도 있다.
시스템 제어기 (550) 는 통상적으로 본 장치가 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행하기 위해 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다. 개시된 실시예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 머신-판독 가능한 매체는 시스템 제어기 (550) 와 커플링될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 시스템 제어기 (550) 는 상술한 실례들의 일부일 수 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. 이러한 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 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기 (550) 는, 시스템의 프로세싱 조건들 및/또는 타입에 따라서, 예를 들어 프로세싱 가스들 및/또는 억제제 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, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 수송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 시스템 제어기 (550) 는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 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 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 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 시스템 제어기 (550) 로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
시스템 제어기 (550) 는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 되는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 시스템 제어기 (550) 는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 시스템 제어기 (550) 는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 시스템 제어기 (550) 가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 시스템 제어기 (550) 는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 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 (atomic layer deposition) 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, 시스템 제어기 (550) 는, 반도체 제조 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 수송 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, 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 방법들을 수행하기 위해 적절한 장치는, 각각이 전체가 본 명세서에 인용되는, 2011년 4월 11일 출원되고 발명의 명칭이 "PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION"인, 미국 특허 출원 제 13/084,399 호 (이제 미국 특허 제 8,728,956 호); 및 2011년 4월 11일 출원되고 발명의 명칭이 "SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS"인, 미국 특허 출원 제 13/084,305 호에서 더 논의되고 기술된다.
본 명세서에 기술된 장치/프로세스는 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전 패널들 등의 제조 또는 제작을 위한 리소그래피 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 이러한 툴들/프로세스들은 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 실시될 것이다. 막의 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 복수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는 다음의 동작들 중 일부 또는 모두를 포함하고, 이 동작들은 (1) 스핀-온 툴 또는 스프레이-온 툴을 사용하여, 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 동작; (2) 고온 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 동작; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노출시키는 동작; (4) 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 이를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 동작; (5) 건식 또는 플라즈마-보조 에칭 툴을 사용함으로써 레지스트 패턴을 아래에 놓인 막 또는 워크피스에 전사하는 동작; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 동작을 포함한다.
실험
실험 1
실험은 수소-함유 플라즈마에 기판을 주기적으로 노출시키는 효과를 평가하도록 실시되었다. 20 nm의 피처 개구들 및 4:1의 종횡비를 가진 피처들을 가진 반도체 기판은, 실리콘 질화물 막을 증착하도록 디실란 및 질소 플라즈마의 120 사이클들에 노출되었다.
이 기판에 대한 조건들은 아래의 표 1에 요약되어 있다.
표 1. 억제 없는, 실리콘 질화물 막 증착을 위한 조건들
플로우 레이트 (slm) 전력
단계 시간 (초) 디실란 N 2 Ar HFRF
도즈 3 0.25 2
도즈 퍼지 3 4.5
프리플로우 (Preflow) 1 1 1
RF 온 2.5 0.5 300 W
RF 퍼지 0.1 4.5
비교하기 위해서, 질소 플라즈마에 노출되기 전에 사이클 각각에서 5 초 동안 (수소-함유 억제제와 같은) 암모니아 플라즈마에 또한 주기적으로 노출되는 동안, 20 nm의 피처 개구들 및 4:1의 종횡비를 가진 피처들을 가진 다른 기판이 (실리콘-함유 전구체와 같은) 디실란 및 (제 2 반응물질과 같은) 질소 플라즈마의 120 사이클들에 노출되었다. 챔버는 각각 디실란 및 질소 플라즈마에 노출된 후 퍼지되었다. 암모니아 플라즈마는 인 시츄 방식으로 점화되었다. 양 기판들에 대한 챔버 압력은 캐리어 가스로서 아르곤 그리고 퍼지 가스로서 질소일 때, 챔버의 상단에서 2 Torr 그리고 하단에서 3.5 Torr이었다. 질소 가스를 사용한 도즈 퍼지 동안, 일부 실리콘 질화물이 형성되었다.제 2 기판에 대한 조건들은 아래의 표 2에 요약되어 있다.
표 2. 억제가 있는, 실리콘 질화물 막 증착을 위한 조건들
플로우 레이트 (slm) 전력
단계 시간 (초) 디실란 N 2 Ar NH 3 HFRF
도즈 3 0.25 2
도즈 퍼지 3 4.5
NH3 프리플로우 1 1
NH3 처리 5 600 W
프리플로우 1 1 1
RF 온 2.5 0.5 300 W
RF 퍼지 0.1 4.5
주기적인 암모니아 노출 없이 기판의 컨포멀성은 약 55 %이었고, 주기적인 암모니아 노출이 있는 기판의 컨포멀성은 약 85 %이었다. 도 6a 및 도 6b는 주기적인 억제제 플라즈마 노출이 있는 것 (도 6b) 대 주기적인 억제제 플라즈마 노출이 없이 (도 6a) 증착된 실리콘 질화물을 가진 피처들의 개구들의 이미지들을 도시한다. 주기적인 암모니아 노출이 없는 기판은 2개의 피처들 (601) 의 개구들 사이의 기판 상에 증착된 약 140 Å의 실리콘 질화물을 갖고, 반면에, 주기적인 암모니아 노출이 있는 기판은 동일한 영역에서 기판 상에 증착된 약 54 Å의 실리콘 질화물을 가진다. 601에서 피처들의 상단 근처의 피처들의 표면들이 603에서의 측벽들 상에서가 아닌, 도 6b에서 선택적으로 억제되었다는 것을 주의하라.
결론
전술한 실시예들이 이해의 명료성의 목적들을 위해 일부 상세하게 기술되지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실행될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 실시예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 본 실시예들은 제한하는 것이 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 하고, 실시예들은 본 명세서에 제공된 상세사항들에 제한되지 않는다.

Claims (1)

  1. 반도체 기판들을 프로세싱하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    흡착된 층을 형성하도록 실리콘-함유 전구체에 피처를 포함하는 기판을 노출시키는 단계;
    상기 기판 상의 실리콘-함유 막의 증착을 선택적으로 억제하도록 수소-함유 억제제에 상기 흡착된 층을 노출시키는 단계; 및
    상기 수소-함유 억제제에 상기 흡착된 층을 노출시키는 것을 중단한 후에, 상기 수소-함유 억제제에 상기 흡착된 층을 노출시키는 것이, 제 2 반응물질에 상기 기판을 노출시키는 동안, 중단되도록, 상기 실리콘-함유 막을 형성하도록 제 2 반응물질에 상기 기판을 노출시키는 단계를 포함하고,
    상기 실리콘-함유 전구체는 적어도 하나의 Si-H 결합을 포함하는, 반도체 기판들을 프로세싱하는 방법.
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