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KR20200067218A - Methods and devices for increasing reactor processing batch size - Google Patents

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KR20200067218A
KR20200067218A KR1020207015569A KR20207015569A KR20200067218A KR 20200067218 A KR20200067218 A KR 20200067218A KR 1020207015569 A KR1020207015569 A KR 1020207015569A KR 20207015569 A KR20207015569 A KR 20207015569A KR 20200067218 A KR20200067218 A KR 20200067218A
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wafers
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리처드 필립스
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Abstract

반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법 및 이 방법을 사용하는 플라즈마 프로세싱 장치가 제공된다. 방법은: (a) 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계로서, 프로세싱은 반응 챔버의 내부 표면들 상에 적어도 일부 타겟을 벗어난 재료의 증착을 발생시키는, 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계; (b) 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 타겟을 벗어난 증착 재료를 안정화하기 위해 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 수행하는 단계; 및 (c) 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분을 프로세싱하는 단계를 포함한다. A method of increasing the reaction chamber batch size and a plasma processing apparatus using the method are provided. The method includes: (a) processing a portion of the batch of wafers within the reaction chamber, the processing processing a portion of the batch of wafers, which results in deposition of at least some off-target material on the inner surfaces of the reaction chamber. To do; (b) performing center-batch reaction chamber processing to stabilize the off-target deposition material accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber; And (c) processing another portion of the batch of wafers within the reaction chamber.

Description

반응기 프로세싱 배치 (batch) 사이즈를 증가시키기 위한 방법들 및 장치들Methods and devices for increasing reactor processing batch size

관련된 출원들에 대한 교차 참조Cross reference to related applications

본 출원은 명칭이 “METHODS AND APPARATUSES FOR INCREASING REACTOR PROCESSING BATCH SIZE”이고, 2017년 10월 31일에 출원된, 미국 특허 출원 번호 제 15/799,679 호의 이익을 주장하고, 이의 전체 개시는 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다. This application claims the benefit of U.S. patent application no. It is incorporated herein by reference.

반도체 프로세싱은 통상적으로 최적화되고 효율적인 쓰루풋 (throughput) 을 달성하는 것이 종종 바람직한 특수 프로세싱 장치에서 발생한다. 이러한 장치는 프로세싱 동안 웨이퍼들의 일 배치를 하우징하는 (housing) 반응 챔버를 포함할 수도 있다. 반응 챔버는 또한 반도체 제조에 사용된 다양한 피스들 (pieces) 의 하드웨어 (예를 들어, 기판 지지 피스, 샤워헤드, 등) 를 포함할 수도 있다. 일부 경우들에서, 반응 챔버는 기판들을 프로세싱하기 위해 사용되기 전 처리되거나 시즈닝될 (seasoned) 수도 있다. 반응 챔버 처리는 다수의 상이한 형태들을 취할 수도 있고, 다양한 이유들로 수행될 수도 있다. 또한, 일부 경우들에서, 반응 챔버 사이에 의해 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 총 수는 세정을 위해 프로세싱이 중단되고 챔버가 셧 다운 (shut down) 되는 것을 필요로 하는, 반응 챔버의 다양한 내부 컴포넌트들 상에 증착된 타겟을 벗어난 (off-target) 막의 축적으로 인해 제한될 수도 있다. Semiconductor processing typically occurs in specialized processing devices where it is often desirable to achieve optimized and efficient throughput. Such an apparatus may include a reaction chamber housing a batch of wafers during processing. The reaction chamber may also include hardware (eg, substrate support pieces, showerheads, etc.) of various pieces used in semiconductor manufacturing. In some cases, the reaction chamber may be processed or seasoned before being used to process substrates. Reaction chamber processing may take a number of different forms, and may be performed for a variety of reasons. Also, in some cases, the total number of wafers that can be processed between the reaction chambers is on various internal components of the reaction chamber, where processing is interrupted for cleaning and the chamber needs to be shut down. It may be limited due to the accumulation of the off-target film deposited on.

본 명세서의 특정한 실시예들은 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법에 관한 것이고, 방법은: (a) 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계로서, 프로세싱은 반응 챔버의 내부 표면들 상에 적어도 일부 타겟을 벗어난 재료의 증착을 발생시키는, 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계; (b) 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 타겟을 벗어난 증착 재료들을 안정화하기 위해 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 수행하는 단계; 및 (c) 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분을 프로세싱하는 단계를 수반한다. Certain embodiments herein relate to a method of increasing the reaction chamber batch size, the method comprising: (a) processing a portion of a batch of wafers within the reaction chamber, the processing on the inner surfaces of the reaction chamber. Processing a portion of the batch of wafers that results in deposition of at least some off-target material; (b) performing center-batch reaction chamber processing to stabilize off-target deposition materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber; And (c) processing another portion of the batch of wafers within the reaction chamber.

방법들은 웨이퍼들의 배치의 프로세싱이 완료될 때까지 단계 (b) 및 단계 (c) 를 반복하는 것을 더 수반할 수도 있다. The methods may further involve repeating steps (b) and (c) until processing of the batch of wafers is complete.

일부 실시예들에서, 반응 챔버 배치 사이즈는 반응 챔버 세정 사이클들 사이에 반응 챔버 내에서 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 수이다. In some embodiments, the reaction chamber batch size is the number of wafers that can be processed in the reaction chamber between reaction chamber cleaning cycles.

방법들은 반응 챔버 내부에서 배치 프로세싱 전 반응 챔버의 내부 표면들을 시즈닝하는 (seasoning) 단계를 더 수반할 수도 있다. The methods may further involve seasoning the interior surfaces of the reaction chamber prior to batch processing inside the reaction chamber.

일부 실시예들에서, 반응 챔버의 내부 표면들을 시즈닝하는 단계는 단계 (a) 또는 단계 (c) 동안 웨이퍼들의 배치 상의 증착을 위해 사용되는 동일한 재료의 코팅을 도포하는 것을 수반한다. In some embodiments, the step of seasoning the interior surfaces of the reaction chamber involves applying a coating of the same material used for deposition on the batch of wafers during step (a) or step (c).

일부 실시예들에서, 단계 (a) 또는 단계 (c) 는 웨이퍼들의 배치의 웨이퍼 상에 재료를 증착하는 것을 수반할 수도 있다. In some embodiments, step (a) or step (c) may involve depositing material on the wafer in a batch of wafers.

일부 실시예들에서, 시즈닝하는 단계는 반응 챔버 내에 웨이퍼들이 존재하지 않는 동안 ALD (Atomic Layer Deposition) 에 의해 반응 챔버의 내부 표면들에 코팅을 도포하는 것을 포함한다. In some embodiments, the step of seasoning includes applying a coating to the inner surfaces of the reaction chamber by atomic layer deposition (ALD) while no wafers are present in the reaction chamber.

방법들은 단계 (c) 의 완료에 이어서 반응 챔버 내부 표면들을 세정하는 단계를 더 수반할 수도 있다. The methods may further involve cleaning the interior surfaces of the reaction chamber following completion of step (c).

방법들은 웨이퍼들의 배치의 프로세싱이 완료된 후 반응 챔버 내부 표면들을 세정하는 단계 (d) 를 더 수반할 수도 있다. The methods may further involve the step (d) of cleaning the interior surfaces of the reaction chamber after processing of the batch of wafers is complete.

일부 실시예들에서, 단계 (b) 는 웨이퍼들의 배치의 총 배치 축적 한계의 명시된 인터벌들에서 수행된다. 또한, 명시된 인터벌들은 경험적으로 결정될 수도 있다. 또한, 명시된 인터벌들은 재료들의 플레이킹 (flaking) 및 웨이퍼 결함들 및/또는 입자들의 생성을 발생시키는 챔버 내부 표면들 상에 유해한 레벨의 재료 축적 전 발생할 수도 있다. In some embodiments, step (b) is performed at specified intervals of the total batch accumulation limit of the batch of wafers. Also, the specified intervals may be determined empirically. In addition, the specified intervals may occur prior to the accumulation of a detrimental level of material on the interior surfaces of the chamber, causing flaking of materials and generation of wafer defects and/or particles.

일부 실시예들에서, 총 배치 축적 한계는 이를 넘으면 추가 프로세싱 전 반응 챔버의 세정이 요구되도록 프로세싱이 손상되는 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료의 두께이다. In some embodiments, the total batch accumulation limit is the thickness of material accumulated on the interior surfaces of the reaction chamber where processing is impaired such that cleaning of the reaction chamber is required before further processing.

일부 실시예들에서, 단계 (b) 는 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료들에 결합하는 (bind) 막을 증착하는 단계를 수반한다. 또한, 증착된 막의 압축성은 RF (Radio Frequency) 전력 레벨들, 반응 챔버 압력, 또는 RF 프로세싱 시간으로 구성된 그룹으로부터 선택된 임의의 하나 이상을 조정함으로써 향상될 수도 있다. In some embodiments, step (b) involves depositing a film that binds to materials accumulated on the interior surfaces of the reaction chamber. In addition, the compressibility of the deposited film may be improved by adjusting any one or more selected from the group consisting of radio frequency (RF) power levels, reaction chamber pressure, or RF processing time.

일부 실시예들에서, 단계 (b) 는 재료들이 명시된 두께로 축적된 후 플라즈마에 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료들을 노출하는 단계를 수반한다. 또한, 플라즈마 노출은 반응 챔버의 내측 표면들 상에 증착된 막 내로 플라즈마 확산을 용이하게 하기 위해 2 Torr 내지 10 Torr 범위 내의 압력에서 수행될 수도 있다. 또한, 플라즈마는 반응 챔버 내의 샤워헤드의 대면플레이트 (faceplate) 상에서 점화될 수도 있다. 또한, 플라즈마는 수소, 헬륨, 아르곤, 또는 질소-함유 소스들 (sources) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 임의의 하나의 소스로부터 유도될 수도 있다. 또한, 플라즈마로의 노출은 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료들 상에 대략 200 Å의 막을 증착할 수도 있다. 또한, 플라즈마로 하여금 반응 챔버 도처에서 균일하게 소멸되도록 퍼지가 비활성화될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 400 ㎑의 주파수를 갖는다. In some embodiments, step (b) involves exposing the accumulated material on the inner surfaces of the reaction chamber to the plasma after the materials have accumulated to a specified thickness. In addition, plasma exposure may be performed at a pressure in the range of 2 Torr to 10 Torr to facilitate plasma diffusion into the film deposited on the inner surfaces of the reaction chamber. In addition, the plasma may be ignited on the faceplate of the showerhead in the reaction chamber. Further, the plasma may be derived from hydrogen, helium, argon, or any one source selected from the group consisting of nitrogen-containing sources. In addition, exposure to plasma may deposit approximately 200 mm 3 of film on materials accumulated on the interior surfaces of the reaction chamber. In addition, purging may be deactivated so that the plasma is uniformly extinguished throughout the reaction chamber. In some embodiments, the plasma has a frequency of 400 kHz.

일부 실시예들에서, 증착된 막은 반응 챔버의 내부 표면들 상의 재료들을 안정시킨다. 또한, 플라즈마로의 노출은 반응 챔버의 내부 표면들 상의 재료들을 안정화하기 위해 증착된 막을 치밀화할 (densify) 수도 있다. 또한, 막의 압축성은 2 kw 내지 7 kw 범위의 RF 전력을 인가하거나, 2 torr 내지 10 torr 범위의 고압을 인가하거나, 0.2 s 내지 10 s의 RF 플라즈마 시간을 사용하는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 증가될 수도 있다. In some embodiments, the deposited film stabilizes materials on the inner surfaces of the reaction chamber. In addition, exposure to plasma may densify the deposited film to stabilize materials on the inner surfaces of the reaction chamber. Further, the compressibility of the film is by a method selected from the group consisting of applying RF power in the range of 2 kw to 7 kw, applying a high pressure in the range of 2 torr to 10 torr, or using an RF plasma time of 0.2 s to 10 s. May be increased.

방법들은 반응 챔버를 접지시키는 단계 (d) 를 더 포함할 수도 있다. 또한, 접지된 반응 챔버는 반응 챔버의 외부로 플라즈마 확산을 용이하게 할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼들의 배치에 증착 가스를 전달하도록 구성될 수도 있는 샤워헤드가 전력 공급된다. 또한, 일부 실시예들에서, 웨이퍼들의 배치를 지지하도록 구성된 페데스탈이 전력 공급된다. 또한, 단계 (d) 를 수행하도록 사용된 플라즈마는 리모트 (remote) 플라즈마 세정 유닛에 의해 공급될 수도 있다. 리모트 플라즈마 세정 유닛은 반응 챔버에 탑재될 (on-board) 수도 있다. The methods may further include the step (d) of grounding the reaction chamber. In addition, the grounded reaction chamber may facilitate plasma diffusion out of the reaction chamber. In some embodiments, a showerhead is powered that may be configured to deliver deposition gas to a batch of wafers. Also, in some embodiments, a pedestal configured to support the placement of wafers is powered. Also, the plasma used to perform step (d) may be supplied by a remote plasma cleaning unit. The remote plasma cleaning unit may be on-board to the reaction chamber.

또 다른 양태는 기판을 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 장치를 수반한다. 장치는 내부 챔버 표면들, 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 및 반응 챔버로부터 재료를 제거하기 위한 배기 포트를 포함하는 반응 챔버; 리모트 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성기, 리모트 플라즈마 챔버에 가스를 전달하기 위한 유입구, 반응 챔버에 리모트 플라즈마 챔버에서 생성된 플라즈마를 제공하기 위한 유출구를 포함하는 리모트 플라즈마 챔버; 및 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 동작; 배치 프로세싱의 결과로서 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료들을 안정화하기 위해 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 수행하는 동작; 및 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분을 프로세싱하는 동작을 위한 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수도 있다. Another aspect involves a plasma processing apparatus for processing a substrate. The apparatus includes a reaction chamber including inner chamber surfaces, a substrate support for supporting a substrate within the reaction chamber, and an exhaust port for removing material from the reaction chamber; A remote plasma chamber including a plasma generator for generating plasma in the remote plasma chamber, an inlet for delivering gas to the remote plasma chamber, and an outlet for providing plasma generated in the remote plasma chamber to the reaction chamber; And processing a portion of the batch of wafers within the reaction chamber; Performing center-batch reaction chamber processing to stabilize materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber as a result of the batch processing; And a controller configured to execute instructions for the operation of processing another portion of the batch of wafers within the chamber.

일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 장치는 반응 챔버로부터 리모트이다.In some embodiments, the plasma processing device is remote from the reaction chamber.

일부 실시예들에서, 제어기는 동작 (c) 의 완료에 이어서 반응 챔버의 내부 표면들을 세정하는 동작을 위한 인스트럭션들을 실행하도록 더 구성된다. In some embodiments, the controller is further configured to execute instructions for the operation of cleaning the interior surfaces of the reaction chamber following completion of operation (c).

이들 및 다른 양태들은 도면들을 참조하여 이하에 더 기술된다. These and other aspects are further described below with reference to the drawings.

도 1은 리모트 소스로부터 전달된 플라즈마를 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한 반응 챔버의 간소화된 도면을 예시한다.
도 2는 챔버의 내부 표면들을 커버하는 코팅을 갖는 도 1의 반응 챔버를 도시한다.
도 3은 개시된 실시예들에 따른 방법에 대한 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 개시된 실시예들에 따른 방법을 위한 동작들을 도시하는 프로세스 흐름도들이다.
도 5a 및 도 5b는 개시된 실시예들에 따른 방법에 대한 샘플 동작 조건들을 나타내는 예시적인 표들이다.
도 6은 개시된 실시예들에 따른 방법에 대한 샘플 동작 조건들을 나타내는 예시적인 표이다.
도 7은 특정한 개시된 실시예들을 수행하기 위한 예시적인 프로세스 툴의 개략적 도면이다.
도 8은 특정한 개시된 실시예들을 수행하기 위한 또 다른 예시적인 프로세스 툴의 개략적 도면이다.
1 illustrates a simplified view of a reaction chamber for processing a substrate using plasma delivered from a remote source.
2 shows the reaction chamber of FIG. 1 with a coating covering the interior surfaces of the chamber.
3 is a process flow diagram illustrating operations for a method according to disclosed embodiments.
4A and 4B are process flow diagrams illustrating operations for a method according to disclosed embodiments.
5A and 5B are example tables showing sample operating conditions for a method according to disclosed embodiments.
6 is an exemplary table showing sample operating conditions for a method according to disclosed embodiments.
7 is a schematic diagram of an exemplary process tool for performing certain disclosed embodiments.
8 is a schematic diagram of another exemplary process tool for performing certain disclosed embodiments.

이하의 기술 (description) 에서, 제시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 개시된 실시예들은 이들 구체적 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 구체적 실시예들과 함께 기술될 것이지만, 구체적 실시예들이 개시된 실시예들을 제한하도록 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다.In the following description, numerous specific details are presented to provide a thorough understanding of the presented embodiments. The disclosed embodiments may be practiced without some or all of these specific details. In other examples, well-known process operations have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the disclosed embodiments. Although the disclosed embodiments will be described in conjunction with the specific embodiments, it will be understood that the specific embodiments are not intended to limit the disclosed embodiments.

본 출원에서, 용어들 “웨이퍼”, 및 “기판”은 상호 교환 가능하게 사용된다. 반도체 디바이스 산업계에서 사용된 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 mm, 또는 300 mm, 또는 450 mm의 직경을 갖는다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에 인용된 프로세싱 세부사항들 (예를 들어, 플로우 레이트들, 전력 레벨들, 등) 은 300 mm 직경 기판들을 프로세싱하는 것, 또는 300 mm 직경 기판들을 프로세싱하도록 구성되는 챔버들을 처리하는 것과 관련이 있으며, 다른 사이즈들의 기판들 또는 챔버들을 위해 적절하게 스케일링될 수 있다. 본 명세서에 기술된 챔버들은 다양한 형상들, 사이즈들, 및 재료들일 수도 있는 워크피스들을 프로세싱하도록 사용될 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 더하여, 특정한 실시예들에 따라 준비된 챔버들에서 프로세싱될 수도 있는 다른 워크피스들은 인쇄 회로 기판들, 자기 기록 매체, 자기 기록 센서들, 거울들, 광학 엘리먼트들, 마이크로-기계적 디바이스들 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다. In this application, the terms “wafer” and “substrate” are used interchangeably. Wafers or substrates used in the semiconductor device industry typically have a diameter of 200 mm, or 300 mm, or 450 mm. Unless otherwise specified, the processing details (eg, flow rates, power levels, etc.) cited herein are configured to process 300 mm diameter substrates, or to process 300 mm diameter substrates. Related to processing chambers, it can be scaled appropriately for substrates or chambers of different sizes. The chambers described herein may be used to process workpieces that may be of various shapes, sizes, and materials. In addition to semiconductor wafers, other workpieces that may be processed in chambers prepared according to certain embodiments include printed circuit boards, magnetic recording media, magnetic recording sensors, mirrors, optical elements, micro-mechanical devices And various other items.

도입Introduction

반도체 제조에서 효율적인 반응 챔버 생산성을 달성하는 것이 바람직하다. 웨이퍼들의 배치들은 반응 챔버 내에서 웨이퍼들 상의 프로세싱, 예를 들어 증착을 위해 반응 챔버에 통상적으로 공급된다. 그러나, 다양한 내부 챔버 표면들, 예를 들어 반응 챔버의 측벽들 상의 재료들의 우연한 타겟을 벗어난 증착은, 예를 들어 챔버에서 프로세싱될 웨이퍼들 상에 이러한 재료들을 플레이킹함으로써 최종적인 입자 생성에 기여할 수도 있다. 이러한 타겟을 벗어난 재료들의 플레이킹은 프로세싱될 웨이퍼들을 오염시킬 수도 있기 때문에 바람직하지 않고, 이에 따라 웨이퍼들의 프로세싱된 배치의 전체 품질을 저하시킨다. It is desirable to achieve efficient reaction chamber productivity in semiconductor manufacturing. The batches of wafers are typically fed into the reaction chamber for processing on the wafers within the reaction chamber, for example deposition. However, accidental off-target deposition of materials on various interior chamber surfaces, for example side walls of a reaction chamber, may contribute to final particle production, for example by flaking these materials on wafers to be processed in the chamber. have. Flaking of these off-target materials is undesirable because it may contaminate the wafers to be processed, thus degrading the overall quality of the processed batch of wafers.

종래에, 반응 챔버 내부의 완전한 세정을 수행하는 것은 반응 챔버 배치 사이즈, 챔버 내 축적된 타겟을 벗어난 증착으로부터 입자 생성에 의한 프로세싱될 웨이퍼의 오염의 상당한 가능성 전 반응 챔버에서 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 최대 수에 도달 시 요구되었다. 이러한 세정을 수행하는 것은 프로세싱을 위해 반응 챔버 내에 홀딩된 내용물들을 비울 것을 요구하고, 따라서 잠재적으로 쓰루풋을 감소시키고 명시된 시간 내에 웨이퍼들의 보다 큰 배치의 프로세싱을 방지한다.Conventionally, performing a complete cleaning inside the reaction chamber is the maximum of the number of wafers that can be processed in the reaction chamber before the reaction chamber batch size, a significant likelihood of contamination of the wafer to be processed by particle generation from deposition off the target accumulated in the chamber Required when the number was reached. Performing this cleaning requires emptying the contents held in the reaction chamber for processing, thus potentially reducing throughput and preventing processing of larger batches of wafers within a specified time.

반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 것은 부가적인 웨이퍼들로 하여금 요구된 세정 사이클들 사이에 반응 챔버 내에서 프로세싱되게 함으로써 생산성 (또는 쓰루풋) 을 증가시킬 것이다. 이러한 증가는 본 명세서에 개시된 방법들 중 하나 이상, 즉 이러한 재료들을 플레이킹 또는 그렇지 않으면 입자들을 생성하고 프로세싱될 웨이퍼들을 오염시키는 것을 방지하도록, 내부 반응 챔버 컴포넌트들 (예를 들어, 챔버 내부 측벽들) 상에 증착된 타겟을 벗어난 재료들을 안정화하기 위해, 중간, 또는 중앙-배치, 챔버 프로세싱으로 정상 웨이퍼 프로세싱이 잠시 중단되는 프로세스들을 기술하는, BIAS (Batch Increase Accumulation Sequence) 관련된 프로세스들의 적용에 의해 달성될 수도 있다. Increasing the reaction chamber batch size will increase productivity (or throughput) by allowing additional wafers to be processed in the reaction chamber between required cleaning cycles. This increase increases the internal reaction chamber components (e.g., chamber interior sidewalls) to prevent one or more of the methods disclosed herein, namely flaking or otherwise creating particles and contaminating wafers to be processed. Achieved by application of processes related to Batch Increase Accumulation Sequence (BIAS), which describe processes where normal wafer processing is temporarily suspended with intermediate, or center-batch, chamber processing to stabilize off-target materials deposited on It may be.

본 명세서에서 그리고 본 개시를 통틀어 어딘가에 사용된 바와 같이, 플레이킹은 반응 챔버 내부에서 프로세싱될 웨이퍼들의 배치 상으로 반응 챔버의 내부 표면들 상에 타겟을 벗어난 증착된 재료들의 부분적 또는 전체 붕괴에 의한 입자 생성의 형태를 지칭할 수도 있다. 플레이킹은 바람직하지 않은 상황이고, 웨이퍼에 결함들 및/또는 다른 입자들을 도입함으로써 프로세싱된 배치의 품질을 손상시킬 수도 있다. 플레이킹에 더하여, “필링 (peeling)”이 관찰될 수도 있다. 필링은 타겟을 벗어난 증착 재료의 상단 노출된 표면이 부착되었던 내부 벽으로부터 프로세싱 동안 웨이퍼 상에 낙하하도록 균일하게 디스인게이지하는 (disengage) 플레이킹의 특정한 유형을 기술한다. As used herein and throughout this disclosure, flaking is caused by partial or total collapse of off-target deposited materials on the inner surfaces of the reaction chamber onto a batch of wafers to be processed inside the reaction chamber. It may also refer to the form of production. Flaking is an undesirable situation and may introduce defects and/or other particles into the wafer, thereby compromising the quality of the processed batch. In addition to flaking, “peeling” may be observed. Peeling describes a particular type of flaking that uniformly disengages to fall on the wafer during processing from the inner wall to which the top exposed surface of the off-target deposition material was attached.

반응 챔버Reaction chamber

도 1은 관련하여 본 개시에 따른 프로세스들 및 장치가 구현될 수도 있는 반응 챔버 또는 프로세싱 챔버의 간소화된 예시적인 도면을 제시한다. 프로세싱 챔버 (102) 가 챔버 벽들 (103), 챔버 바닥 (104), 및 챔버 천장 (105) 을 포함한다. 프로세싱 챔버 (102) 내에 위치된 것은 상부에 기판 (107) 이 놓이는 기판 지지부 (106) 이다. 프로세싱 챔버 (102) 는 또한 유입구 (108) 및 배기 유출구 (109) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 리모트 플라즈마 소스 (110) 가 프로세싱 챔버 (102) 위에 제공된다. 리모트 플라즈마 소스 (110) 는 리모트 플라즈마 소스 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성기 (미도시) 를 포함한다. 플라즈마 생성기는 ICP (Inductively Coupled Plasma), CCP (Capacitively Coupled Plasma), 또는 마이크로파 생성된 플라즈마일 수도 있는 플라즈마를 생성하기 위한 하드웨어 (예를 들어, 코일들, 전극들, 등) 를 포함한다. 리모트 플라즈마 소스 (110) 는 복수의 샤워헤드 홀들 (holes) (112) 을 갖는 샤워헤드 (111) 에 의해 프로세싱 챔버 (102) 로부터 분리된다. 리모트 플라즈마 소스 (110) 는 리모트 플라즈마를 생성하도록 사용된 가스를 제공하기 위한 유입구 (113) 를 갖는다. 1 provides a simplified illustrative view of a reaction chamber or processing chamber in which the processes and apparatus according to the present disclosure may be implemented. The processing chamber 102 includes chamber walls 103, a chamber floor 104, and a chamber ceiling 105. Located within the processing chamber 102 is a substrate support 106 over which a substrate 107 is placed. The processing chamber 102 also includes an inlet 108 and an exhaust outlet 109. In some embodiments, a remote plasma source 110 is provided over the processing chamber 102. The remote plasma source 110 includes a plasma generator (not shown) for generating plasma within the remote plasma source. The plasma generator includes hardware (eg, coils, electrodes, etc.) for generating plasma, which may be an Inductively Coupled Plasma (ICP), Capacitively Coupled Plasma (CCP), or microwave generated plasma. The remote plasma source 110 is separated from the processing chamber 102 by a showerhead 111 having a plurality of showerhead holes 112. The remote plasma source 110 has an inlet 113 for providing gas used to generate a remote plasma.

통상적인 환경들 하에서, 웨이퍼들, 예를 들어 한 개, 두 개 내지 네 개 웨이퍼들의 집합은 프로세싱 챔버 (102) 내에서 순차적으로 프로세싱, 예를 들어 웨이퍼들 상에 증착이 수행된다. 예를 들어, 프로세싱 챔버 (102) 내로 진입하는 네 개의 웨이퍼들이 프로세싱되고, 이후 제거된다. 다음으로, 네 개의 부가적인 프로세싱되지 않은 웨이퍼들은 프로세싱을 위해 프로세싱 챔버 (102) 내로 전달될 수도 있다. 요구된 챔버 세정 사이클들 사이에 전체 타겟 양 또는 “배치”에 도달할 때까지 이러한 웨이퍼들의 집합들의 전달은 “배치 프로세싱”으로 지칭될 수도 있다. 반응 챔버 배치 사이즈 (예를 들어, 한계) 가 도달될 때까지 웨이퍼들은 하나 이상의 스테이션들 (예를 들어, 1, 2, 또는 4 스테이션들) 에서 순차적으로 프로세싱된다. BIAS의 적용은 이러한 재료들이 후속 웨이퍼 프로세싱을 방해하는 것을 방지하도록 타겟을 벗어난 증착된 재료들의 중간 프로세싱에 의해 반응 챔버 배치 사이즈를 확장시킨다. 따라서, BIAS의 적용으로, 상당 수의 웨이퍼들이 반응 챔버 상의 타겟을 벗어난 증착으로부터 축적하는 잔여물의 반응 챔버의 내부 표면들을 처리하거나 세정하도록 웨이퍼 프로세싱을 일시적으로 중단하기 전 프로세싱될 수도 있다. Under typical circumstances, a set of wafers, for example one, two to four wafers, is sequentially processed within the processing chamber 102, for example deposition on wafers. For example, four wafers entering processing chamber 102 are processed and then removed. Next, four additional unprocessed wafers may be transferred into processing chamber 102 for processing. Transfer of these sets of wafers until the total target amount or “batch” is reached between the required chamber cleaning cycles may be referred to as “batch processing”. Wafers are processed sequentially at one or more stations (eg, 1, 2, or 4 stations) until the reaction chamber batch size (eg, limit) is reached. The application of BIAS extends the reaction chamber batch size by intermediate processing of off-target deposited materials to prevent these materials from interfering with subsequent wafer processing. Thus, with the application of BIAS, a significant number of wafers may be processed prior to temporarily stopping wafer processing to treat or clean the interior surfaces of the reaction chamber of residue that accumulates from off-target deposition on the reaction chamber.

도 2는 이하에 더 기술된 바와 같이, 내부 컴포넌트 표면들이 코팅 (220) 과 같은 UCT (undercoat) 를 도포함으로써 코팅, 예를 들어 “시즈닝”된 후 도 1에 도시된 장치를 예시한다. 일반적으로, “시즈닝”은 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 프로세싱을 위해 반응 챔버의 내부 표면들을 준비하는 프로세스를 지칭한다. 일부 실시예들에서, 시즈닝은 내부 표면들에 실리콘 옥사이드 (SiO2) 의 코팅 또는 UCT의 도포를 수반할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 실리콘 옥사이드들 (SiOX), 나이트라이드들, 텅스텐, 또는 유전체 재료들과 같은 다른 적합한 재료들이 무엇이 반응 챔버 내에 증착되는지에 따라 시즈닝에 사용될 수도 있다. FIG. 2 illustrates the device shown in FIG. 1 after the inner component surfaces have been coated, for example “seasoned” by applying an undercoat (UCT) such as coating 220, as described further below. Generally, “seasoning” refers to the process of preparing the interior surfaces of a reaction chamber for processing wafers within the reaction chamber. In some embodiments, seasoning may involve coating of silicon oxide (SiO 2 ) on the inner surfaces or application of UCT. In other embodiments, other suitable materials such as silicon oxides (SiO X ), nitrides, tungsten, or dielectric materials may be used for seasoning depending on what is deposited in the reaction chamber.

도시된 코팅 (220) 은 또한 반응 챔버 내 웨이퍼들의 프로세싱 동안 재료들의 타겟을 벗어난 증착의 축적을 나타낼 수 있다. 본 명세서 및 본 개시의 어딘가에 사용된 바와 같이, 용어 “축적”은 일반적으로 반응 챔버의 내부 표면들 상의 타겟을 벗어난 증착된 재료들의 빌드 업 (build-up) 을 기술한다. 마찬가지로, 용어 “정상 축적”은 최대 반응 챔버 배치 사이즈에 도달 시 세정되는 반응 챔버 내의 웨이퍼들의 배치의 프로세싱 동안 종래의 축적 프로세스를 기술한다. 기판 (107), 예를 들어 웨이퍼는 이 도면에 미도시되고, 코팅 (220) 은 예시의 목적을 위해 두께가 과장된다. 또한, 코팅 (220) 은 샤워헤드 홀들 (112) 의 내부 표면들 상과 같은 도 2에서 보이지 않는 영역들에 존재할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 저 재조합 재료 코팅 (220) 은 프로세싱 챔버 (102) 의 내부 상에 있는 표면들만을 커버한다. The illustrated coating 220 can also exhibit accumulation of off-target deposition of materials during processing of wafers in the reaction chamber. As used elsewhere in this specification and this disclosure, the term “accumulation” generally describes the build-up of off-target deposited materials on the inner surfaces of the reaction chamber. Likewise, the term “normal accumulation” describes a conventional accumulation process during processing of a batch of wafers in the reaction chamber that is cleaned upon reaching the maximum reaction chamber batch size. The substrate 107, for example a wafer, is not shown in this figure, and the coating 220 is exaggerated for illustrative purposes. In addition, coating 220 may be present in areas not visible in FIG. 2, such as on the inner surfaces of showerhead holes 112. In some embodiments, low recombination material coating 220 covers only surfaces that are on the interior of processing chamber 102.

기판 (107), 예를 들어 반도체 웨이퍼의 프로세싱은 ALD와 같은 다양한 프로세스들에 의한 기판 상의 증착을 수반할 수도 있다. 웨이퍼 프로세싱 동안, 명시된 수량들의 웨이퍼들, 예를 들어 한 개, 두 개 또는 네 개 웨이퍼들은 프로세싱 챔버 (102) 내에 프로세싱될 수도 있고, 이후 새로운 프로세싱되지 않은 웨이퍼들의 진입을 허용하도록 사이클링될 수도 있다. 많은 웨이퍼들을 프로세싱하는데 특정한 양의 시간이 소요된 후, 웨이퍼들 상에 증착이 의도된 재료는 챔버 벽들 (103) 상과 같은 의도되지 않은 위치들 상에 축적되기 시작할 수도 있다. 결국, 이러한 타겟을 벗어난 증착된 재료들은 웨이퍼 프로세싱을 오염시키기 위해 챔버 벽들 (103) 로부터 기판 (107) 상으로 입자들을 생성, 예를 들어 플레이크 및 낙하, 또는 그렇지 않으면 이동하기 시작할 수도 있다. Processing of the substrate 107, for example a semiconductor wafer, may involve deposition on the substrate by various processes such as ALD. During wafer processing, wafers of specified quantities, for example, one, two or four wafers, may be processed within processing chamber 102 and then cycled to allow entry of new unprocessed wafers. After a certain amount of time has been spent processing a large number of wafers, the material intended for deposition on the wafers may begin to accumulate on unintended locations, such as on chamber walls 103. Eventually, the deposited materials off this target may begin to create, for example flake and drop, or otherwise move particles from chamber walls 103 onto the substrate 107 to contaminate wafer processing.

따라서, 도 4 및 도 5a 및 도 5b에 더 기술된 프로세스들의 구현예는 챔버 벽들 상에 이러한 타겟을 벗어난 증착 재료들을 고정시키거나 안정화할 수도 있다. 이러한 타겟을 벗어난 증착 재료들의 안정화는 챔버 벽들 (103) 의 최종 세정 사이클이 타겟을 벗어난 증착 재료들의 추출 및 처분하기 위해 수행되어야 할 때까지 기판들 (107) 의 부가적인 진행중 프로세싱을 허용할 수도 있다. 일반적으로, 세정 사이클은 측벽들과 같은 다양한 내부 반응기 컴포넌트들로부터 원치 않은 타겟을 벗어난 증착 재료들의 제거를 지칭한다. 반응 챔버는 통상적으로 계속하기 위해 반응 챔버 내에서 웨이퍼의 프로세싱을 재시작하게 하도록 세정된다. 챔버 세정은, 액체 상 화학물질을 사용한 습식, 또는 예를 들어 플라즈마를 사용한 건식일 수도 있다. 또한, 챔버 세정은 내부 표면들 상의 타겟을 벗어난 증착된 재료들의 세정을 위해 “플라즈마 세정”으로 종종 지칭된, 반응 챔버에 플라즈마를 제공함으로써 수행될 수도 있다. 플라즈마 세정은 인 시츄 (in situ) 플라즈마 또는 리모트 플라즈마를 사용하여 수행될 수도 있다. Thus, implementations of the processes further described in FIGS. 4 and 5A and 5B may fix or stabilize off-target deposition materials on chamber walls. Stabilization of these off-target deposition materials may allow for further in-process processing of substrates 107 until a final cleaning cycle of chamber walls 103 must be performed to extract and dispose of off-target deposition materials. . Generally, the cleaning cycle refers to the removal of unwanted off-target deposition materials from various internal reactor components such as side walls. The reaction chamber is typically cleaned to restart processing of the wafer within the reaction chamber to continue. The chamber cleaning may be wet with liquid phase chemicals, or dry using, for example, plasma. In addition, chamber cleaning may be performed by providing plasma in the reaction chamber, often referred to as “plasma cleaning” for cleaning off-target deposited materials on the interior surfaces. Plasma cleaning may be performed using in situ plasma or remote plasma.

도 3은 웨이퍼들의 배치 프로세싱 동안 반응 챔버의 내부 표면들 상의 타겟을 벗어난 증착에 의해 제기된 문제들을 해결하기 위한 예시적인 프로세스 플로우 (300) 를 도시한다. 프로세스 (300) 는 동작 (302) 에서 시작되고, 이는 도 1에 예시된 것과 같은 프로세스 챔버와 같은 반응 챔버에 하나 이상의 웨이퍼들을 제공하는 것을 수반한다. 3 shows an exemplary process flow 300 for solving the problems posed by off-target deposition on the inner surfaces of the reaction chamber during batch processing of wafers. Process 300 begins at operation 302, which involves providing one or more wafers to a reaction chamber, such as the process chamber as illustrated in FIG.

일부 실시예들에서, 복수의 웨이퍼들은 멀티-스테이션 순차적 프로세싱을 위해 반응 챔버 내로 진입되고, 이후 프로세싱의 완료 시 반응 챔버로부터 제거될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 챔버는 일 회에 하나의 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 구성될 수도 있다. 이러한 복수의 웨이퍼들의 프로세싱은 집합적으로 “배치 프로세싱”으로 지칭될 수도 있고, 웨이퍼들의 “배치”는, 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 프로세싱으로 인해, 내부 반응기 컴포넌트들, 특히 측벽들 상에 축적된 타겟을 벗어난 재료 증착의 플레이킹과 같은 입자 생성으로부터 프로세스 드리프트 (drift) 및/또는 웨이퍼 오염의 위험 없이 웨이퍼들의 프로세싱을 계속하기 위해, 반응기가 완전한 세정을 위해 셧 다운되어야 하기 전, 반응 챔버 세정 사이클들 사이에 반응 챔버 내에서 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 총 수를 지칭한다. 일반적으로, 세정 사이클은 입자 생성, 예를 들어 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 이전 프로세싱으로 인해 내부 반응기 컴포넌트들, 특히 측벽들 상에 축적된 타겟을 벗어난 재료 증착의 플레이킹으로부터 오염의 위험 없이 웨이퍼들의 프로세싱을 계속하기 전 완전한 세정을 수용하기 위해 반응 챔버의 완전한 비활성화를 수반한다.In some embodiments, multiple wafers may be entered into the reaction chamber for multi-station sequential processing, and then removed from the reaction chamber upon completion of processing. In other embodiments, the chamber may be configured to process one wafer at a time. The processing of such a plurality of wafers may collectively be referred to as “batch processing”, and the “batch” of wafers is a target accumulated on internal reactor components, particularly sidewalls, due to the processing of the wafers within the reaction chamber. Reaction chamber cleaning cycles before the reactor must be shut down for complete cleaning to continue processing of the wafers without the risk of process drift and/or wafer contamination from particle generation, such as flaking of material deposition out of order. Refers to the total number of wafers that can be processed in the reaction chamber in between. In general, the cleaning cycle is the processing of wafers without the risk of contamination from particle generation, eg flaking of off-target material deposition accumulated on internal reactor components, particularly sidewalls due to previous processing of wafers within the reaction chamber. This entails complete deactivation of the reaction chamber to accommodate complete cleaning before continuing.

통상적인 배치 프로세싱 과정들 하에서, 목표된 프로세스 쓰루풋은 웨이퍼들의 배치의 프로세싱 동안 반응 챔버의 내부 표면들 상의 타겟을 벗어난 재료들의 진행중 축적으로 인해 제한될 수도 있다. 웨이퍼들의 배치의 부분의 초기 프로세싱 후 수행된 동작 (306) 은, 예를 들어 반응 챔버의 측벽들 상에 증착된 타겟을 벗어난 재료들을 안정화하기 위해 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 수행함으로써 타겟을 벗어난 증착을 해결한다. 반응 챔버 내의 임의의 웨이퍼들은 중앙-배치 프로세싱으로부터 원치 않은 오염을 방지하기 위해 동작 (306) 의 중앙-배치 프로세싱의 시작 전 반응 챔버로부터 제거될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 중앙-배치 프로세싱은 도 4a 및 도 4b에 더 기술된 하나 이상의 구별된 프로세스 변형들을 수반할 수도 있다. 동작 (306) 에서 반응 챔버의 중앙-배치 프로세싱의 완료 후, 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분은 동작 (310) 에서 프로세스 (300) 를 종료하기 전 동작 (308) 에서 반응 챔버 내에서 프로세싱될 수도 있다. Under conventional batch processing procedures, the targeted process throughput may be limited due to the ongoing accumulation of off-target materials on the inner surfaces of the reaction chamber during processing of the batch of wafers. The operation 306 performed after the initial processing of a portion of the batch of wafers, for example, off-target deposition by performing center-batch reaction chamber processing to stabilize off-target materials deposited on the side walls of the reaction chamber. Solve it. Any wafers in the reaction chamber may be removed from the reaction chamber prior to the start of the center-batch processing of operation 306 to prevent unwanted contamination from the center-batch processing. In some embodiments, center-batch processing may involve one or more distinct process variations further described in FIGS. 4A and 4B. After completion of the center-batch processing of the reaction chamber in operation 306, another portion of the batch of wafers may be processed in the reaction chamber in operation 308 before terminating process 300 in operation 310. .

그러므로, 동작 (306) 에서 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱의 구현은 요구된 세정 사이클들 사이에 반응 챔버 내에서 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 총 수를 증가시킬 수도 있고, 따라서 프로세싱될 웨이퍼들의 배치 사이즈를 효과적으로 증가시킨다. 따라서, 동작 (306) 을 포함하고, 또한 BIAS로 지칭된 프로세스 (300) 는, 예를 들어 축적된 타겟을 벗어난 증착 재료들이 반응 챔버의 측벽들에 부착된 것으로부터 제거되는, 요구된 세정 사이클들 사이의 반응 챔버의 유용성, 또는 수명을 연장시킴으로써 주어진 반응 챔버 내에 프로세싱된 웨이퍼들의 총 동작 쓰루풋을 증가시키는데 바람직하다. Therefore, the implementation of center-batch reaction chamber processing in operation 306 may increase the total number of wafers that can be processed in the reaction chamber between the required cleaning cycles, thus effectively increasing the batch size of wafers to be processed. Increase. Accordingly, process 300, which includes operation 306, also referred to as BIAS, is required cleaning cycles, for example, where the off-target deposition materials are removed from attaching to the side walls of the reaction chamber. It is desirable to increase the usefulness of the reaction chamber in between, or to increase the total operational throughput of wafers processed in a given reaction chamber by extending the lifetime.

도 4a는 도 3에 관해 기술된 일반적 프로세스의 일 특정한 실시예에 따라 BIAS를 기술하는 포괄적인 프로세스 플로우 (400) 를 도시한다. 도 4b는 도 4a와 함께 논의되고 기술될 것이고, 예를 들어 프로세스 플로우 (300) 의 동작 (306), 및 마찬가지로 프로세스 플로우 (400) 의 동작 (412) 에서 수행된 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱의 몇 가지 특정한 유형들을 도시한다. 동작 (402) 에서 시작 후, 당업자는 반응 챔버의 내부 표면들이 종래의 증착 방법들을 통해 또는 ALD를 통해 내부 표면 상의 박막의 증착에 의해 준비되거나 시즈닝될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 시즈닝 동작 (404) 에서 증착된 막은 “사전-코팅”, 또는 “언더코팅” (UCT) 으로 지칭될 수도 있고, 일부 실시예들에서 실리콘 옥사이드 (SiO2), 또는 증착에 적합한 다른 옥사이드와 같은 유전체를 포함할 수도 있다. 또한, 실리콘 옥사이드는 500 내지 1,200 ALD 사이클들의 과정에 걸쳐 증착된 막의 두께, 예를 들어 최소 100 Å 내지 최대 2,000 Å, 통상적으로 700 Å 내지 1,400 Å 이내의 범위를 제어하기 위해 상대적으로 짧은 지속기간 동안 ALD를 통해 UCT로서 증착될 수도 있다. 4A shows a comprehensive process flow 400 describing BIAS according to one particular embodiment of the general process described with respect to FIG. 3. 4B will be discussed and described in conjunction with FIG. 4A, for example, some of the central-batch reaction chamber processing performed in operation 306 of process flow 300, and likewise operation 412 of process flow 400. It shows four specific types. After starting in operation 402, those skilled in the art will recognize that the inner surfaces of the reaction chamber may be prepared or seasoned by deposition of a thin film on the inner surface through conventional deposition methods or via ALD. The film deposited in the seasoning operation 404 may be referred to as “pre-coating”, or “undercoating” (UCT), and in some embodiments, a dielectric such as silicon oxide (SiO 2 ), or other oxide suitable for deposition. It may include. In addition, silicon oxide has a relatively short duration to control the thickness of the deposited film over the course of 500 to 1,200 ALD cycles, for example within a range of at least 100 mm 2 and up to 2,000 mm 2, typically within 700 mm to 1,400 mm 2 It may be deposited as a UCT through ALD.

ALD는 막 두께들의 수치적 변화 및 작은 변화를 발생시키는 명목상 자기-제한 단계들의 순환적 프로세스이다. 프로세스는 매끄러움 및 컨포멀함 (conformality) 에 의해 특징화된다. “사이클”의 개념은 본 명세서의 다양한 실시예들의 논의에 관련된 것이다. 일반적으로 ALD 사이클은 일 회의 표면 증착 반응을 수행하도록 사용된 동작들의 최소 세트이다. 일 사이클의 결과는, 예를 들어 기판 표면 상에 적어도 부분적인 실리콘-함유 막 층의 생성이다. 통상적으로, ALD 사이클은 기판 표면에 적어도 하나의 반응물질을 전달하고 흡착시키고, 이후 막의 부분적 층을 형성하기 위해 하나 이상의 반응물질들과 흡착된 반응물질을 반응시키기 위한 동작들을 포함한다. 사이클은 반응물질들 또는 부산물들 중 하나를 스윕핑 (sweeeping) 하고 그리고/또는 증착될 때 부분적 막을 처리하는 것과 같은 특정한 보조 동작들을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일 사이클은 동작들의 고유한 시퀀스의 일 예를 포함한다. 일 예로서, ALD 사이클은 이하의 동작들: (i) 실리콘-함유 전구체의 전달/흡착, (ii) 챔버로부터 실리콘 함유 전구체의 퍼징 (purging), (iii) 제 2 반응물질 및 플라즈마의 전달, (iv) 챔버로부터 플라즈마의 퍼징을 포함할 수도 있다. ALD에 의해 UCT들의 다양한 유형들의 생성 및 도포에 적합한 전구체들, 프로세스 가스들 및/또는 시약들의 플로우 레이트들의 다양한 범위들은 “UCT”의 열 라벨로 도 5a에 도시된다. UCT, 뿐만 아니라 부가적인 다양한 중앙-배치 프로세싱 코팅들을 도포하기 위해 사용된, sccm (standard cubic centimeters per minute) 으로 제공된 ALD 프로세스들을 위한 플로우 레이트들은, 도 5a에 도시된 특정한 범위들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, BTBAS (bis-tert-butyalaminosilane), BDEAS (bisdiethylaminosilane) ((Et2N)2SiH2), 또는 DIPAS (diisopropylaminosilane) 로부터 선택된 전구체들은 반응 챔버의 내부 표면들에 실리케이트 유리와 같은, 예를 들어 실리콘 옥사이드 (SiO2) 의 UCT를 생성 및 도포하기 위해 500 내지 3,000 sccm의 체적 (volumetric) 플로우 레이트로 반응 챔버 내로 흐를 수도 있다. 실리콘-함유 UCT를 생성하도록 사용된 다른 적합한 예시적인 전구체들, 또는 반응물질들은 다양한 다른 비스알킬아미노실란들 (bisalkylaminosilanes) 을 포함할 수도 있고, 이들의 알킬 기가 1 내지 6의 탄소 기를 함유할 수도 있다. 또한, 아민 기 각각은, 개별적으로 알킬 기와 단일 치환 또는 2기 치환될 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 알케닐 (alkenyl) 변형 또는 알키닐 (alkynyl) 변형이 실리콘-함유 UCT를 생성하도록 사용된 전구체들 또는 반응물질들로서 채용될 수도 있다. 일부 경우들 또는 구성들에서, 상이한 알킬 기는 분자 상에 채용될 수도 있다 (예를 들어, 하나 이상의 아민들은 메틸 기로 치환될 수도 있고, 하나 이상의 다른 아민들은 에틸 기로 치환될 수도 있다). 특정한 실시예들에서, 하나 이상의 알킬 기는 실란 코어 (core) 의 입체 장애 (steric hindrance) 를 제공할 수도 있다. 마찬가지로, 아르곤 (Ar) 가스와 같은 캐리어 가스들은 UCT를 생성하기 위해 필요에 따라 또한 반응 챔버 내로 흐를 수도 있다.ALD is a cyclic process of nominal self-limiting steps that results in numerical and minor changes in film thicknesses. The process is characterized by smoothness and conformality. The concept of “cycle” is related to the discussion of various embodiments herein. In general, the ALD cycle is the minimum set of operations used to perform one surface deposition reaction. The result of one cycle is, for example, the creation of at least a portion of the silicon-containing film layer on the substrate surface. Typically, the ALD cycle includes operations to deliver and adsorb at least one reactant to the substrate surface, and then react the adsorbed reactant with one or more reactants to form a partial layer of the film. The cycle may include certain auxiliary operations, such as sweeping one of the reactants or byproducts and/or treating the partial film when deposited. Generally, a cycle includes an example of a unique sequence of operations. As an example, the ALD cycle includes the following operations: (i) delivery/adsorption of a silicon-containing precursor, (ii) purging of a silicon-containing precursor from the chamber, (iii) delivery of a second reactant and plasma, (iv) may include purging of plasma from the chamber. Various ranges of flow rates of precursors, process gases and/or reagents suitable for the production and application of various types of UCTs by ALD are shown in FIG. 5A with a thermal label of “UCT”. Flow rates for ALD processes provided in standard cubic centimeters per minute (sccm), used to apply UCT, as well as additional various center-batch processing coatings, may include the specific ranges shown in FIG. 5A. For example, precursors selected from bis-tert-butyalaminosilane (BTBAS), bisdiethylaminosilane (BDEAS) ((Et 2 N) 2 SiH 2 ), or diisopropylaminosilane (DIPAS), such as silicate glass on the inner surfaces of the reaction chamber, For example, it may flow into the reaction chamber at a volumetric flow rate of 500 to 3,000 sccm to produce and apply UCT of silicon oxide (SiO 2 ). Other suitable exemplary precursors, or reactants used to produce silicon-containing UCT, may include a variety of other bisalkylaminosilanes, and their alkyl groups may contain 1 to 6 carbon groups. . Further, each of the amine groups may be individually substituted with an alkyl group or a single group or two groups. Also, in some embodiments, an alkenyl modification or alkynyl modification may be employed as precursors or reactants used to produce silicon-containing UCT. In some cases or configurations, different alkyl groups may be employed on the molecule (eg, one or more amines may be substituted with methyl groups, and one or more other amines may be substituted with ethyl groups). In certain embodiments, one or more alkyl groups may provide steric hindrance of the silane core. Likewise, carrier gases such as argon (Ar) gas may also flow into the reaction chamber as needed to generate UCT.

다음으로, 상기 논의된 바와 같이 UCT를 도포하기 위해 동작 (404) 에서 반응 챔버의 시즈닝 후, 웨이퍼들의 배치의 부분이 프로세싱을 위해 반응 챔버에 제공된다. 프로세스 플로우 (300) 에 대해 앞서 도입된 바와 같이, 배치는 요구된 챔버 세정 사이클들 사이에 반응 챔버에 의해 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 최대 수량을 지칭할 수도 있다. 배치의 부분은 전체 배치보다 작은 임의의 수일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 배치는 배치의 심지어 몫들, 예를 들어 반, 1/3, 1/4, 등으로 분할될 수도 있고, 이들 분할들은 챔버 내 축적된 타겟을 벗어난 증착으로부터 입자 생성에 의해 프로세싱되는 웨이퍼의 오염의 상당한 가능성이 있는, 직전의 축적의 한계와 경험적으로 관련될 수도 있다. 일 특정한 예에서, 배치는 배치의 프로세싱이 25 %, 50 %, 75 % 및 100 % 완료되는 프로세싱의 완료에 이어 1/4로 분할될 수도 있다. 동작 (408) 은 웨이퍼들의 배치의 일부의 프로세싱을 수반하고, 앞서 기술된 바와 같이, 프로세싱을 위해 반응 챔버 내외로 순차적으로 사이클링되는, 웨이퍼들의 복수의 그룹들, 예를 들어 한 개, 두 개, 내지 네 개의 웨이퍼들 각각의 프로세싱을 수반할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 (408) 에서의 프로세싱은 ALD 프로세스들을 통한 증착을 포함하여 웨이퍼들의 배치의 부분 상에 수행된 하나 이상의 기법들을 수반할 수도 있다. Next, after seasoning the reaction chamber in operation 404 to apply the UCT as discussed above, a portion of the batch of wafers is provided to the reaction chamber for processing. As previously introduced for process flow 300, batch may refer to the maximum number of wafers that can be processed by the reaction chamber between required chamber cleaning cycles. Portions of the batch may be any number smaller than the entire batch. In some embodiments, the batch may be divided into even quotients of the batch, eg, half, 1/3, 1/4, etc., which are processed by particle generation from deposition beyond the accumulated target in the chamber. It may also be empirically related to the limitations of the previous accumulation, which has a significant potential for contamination of the wafers to be produced. In one particular example, the batch may be divided into quarters following completion of processing where processing of the batch is 25%, 50%, 75% and 100% complete. Operation 408 involves processing of a portion of a batch of wafers, and as described above, multiple groups of wafers, eg one, two, are sequentially cycled into and out of the reaction chamber for processing. Or may involve processing of each of the four wafers. In some embodiments, processing at operation 408 may involve one or more techniques performed on a portion of the batch of wafers, including deposition through ALD processes.

반응 챔버로부터 프로세싱된 웨이퍼들을 제거한 후, 반응 챔버의 중앙-배치 프로세싱 수행하기 위해 동작 (412) 에서 부분의 프로세싱이 일시적으로 중단된다. 중앙-배치 프로세싱은 동작 (408) 에서 부분의 프로세싱 동안 반응 챔버의 내부 표면들 상에 우연히 증착된 타겟을 벗어난 재료들을 안정시킨다. After removing the processed wafers from the reaction chamber, processing of the portion in operation 412 is temporarily stopped to perform center-batch processing of the reaction chamber. Center-batch processing stabilizes off-target materials that are accidentally deposited on the inner surfaces of the reaction chamber during processing of the portion in operation 408.

BIAS의 이점들 중 하나는 필수 세정 사이클들 사이에서 반응 챔버에 의해 프로세싱될 수 있는 최대 배치 사이즈를 증가시킴으로써 반응 챔버의 순 쓰루풋을 증가시키는 것이다. 상대적으로 큰 배치 사이즈는 챔버 세정과 같은 포괄적인 오버헤드 동작들을 완료하기 위해 프로세싱을 자주 중단하기보다 보다 많은 반응 챔버 시간이 반응 챔버 내부에서 웨이퍼들의 프로세싱에 이용 가능하다는 것을 의미한다. 따라서, BIAS의 구현은 증가된 쓰루풋에 기여할 것이고, 뿐만 아니라 (예를 들어, 반응 챔버를 세정하기 위한 빈번한 프로세싱 중단들로 인해 발생할 수도 있는) 배치에서 관찰된 결함을 적게 한다. One of the advantages of BIAS is to increase the net throughput of the reaction chamber by increasing the maximum batch size that can be processed by the reaction chamber between required cleaning cycles. The relatively large batch size means that more reaction chamber time is available for processing wafers inside the reaction chamber than to frequently stop processing to complete comprehensive overhead operations such as chamber cleaning. Thus, the implementation of BIAS will contribute to increased throughput, as well as less defects observed in batches (eg, which may occur due to frequent processing interruptions to clean the reaction chamber).

도 4b는 동작 (412) 에서 수행될 수도 있는 프로세싱의 특정한 유형들의 몇 가지 변형들을 도시한다. 예를 들어, 반응 챔버의 측벽들에 부착된 타겟을 벗어난 증착 재료들은, 예를 들어 웨이퍼들의 배치의 프로세싱을 방해할 수도 있는 타겟을 벗어난 증착 재료들의 미래 플레이킹 또는 분해를 방지하는 변형 A에 의해, 타겟을 벗어난 증착 재료들을 이들이 부착된 표면들, 예를 들어 측벽들 및/또는 다른 반응 챔버 내부 컴포넌트들에 결합시키는 고 압축성 막의 도포 (예를 들어, 증착) 에 의해 제자리에 고정되거나 시일링될 (sealed) 수도 있다. 4B shows some variations of specific types of processing that may be performed in operation 412. For example, off-target deposition materials attached to the sidewalls of the reaction chamber can be prevented, for example, by variant A, which prevents future flaking or decomposition of off-target deposition materials that may interfere with the processing of the batch of wafers. , To be fixed or sealed in place by application (eg, deposition) of a highly compressible film that bonds off-target deposition materials to the surfaces to which they are attached, for example sidewalls and/or other reaction chamber interior components. (sealed).

이러한 막은, 경험적으로 결정될 수도 있는 배치 프로세싱 동안 미리 정해진 인터벌들의 설정, 예를 들어 총 배치 한계의 25 %, 50 %, 또는 75 %로 증착될 수도 있다. 대안적으로, 중앙-배치 프로세싱은, 규칙적인 시간 인터벌들, 예를 들어 프로세싱의 개시로부터 경과된 단위 시간마다 수행될 수도 있다. 또한, 타겟을 벗어난 재료들이 가장 최근의 세정 사이클 이후 반응 챔버 내에서 프로세싱된 웨이퍼들의 수에 비례하여 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적되는 경향이 있는 것을 고려하면, 중앙-배치 챔버 코팅이 도포될 수도 있는 인터벌이 타겟을 벗어난 재료의 축적 측정 시 선택될 수도 있다. 이러한 측정은 중간 배치 챔버 코팅에 총 배치 한계의 명시된 비율을 적용하는 것에 더하여, 또는 대신에 수행될 수도 있다. Such a film may be deposited at a set of predetermined intervals during batch processing, which may be empirically determined, eg, 25%, 50%, or 75% of the total batch limit. Alternatively, center-batch processing may be performed at regular time intervals, for example, every unit time elapsed from the start of processing. Also, considering that the off-target materials tend to accumulate on the inner surfaces of the reaction chamber in proportion to the number of wafers processed in the reaction chamber after the most recent cleaning cycle, the center-batch chamber coating will be applied. A possible interval may be selected when measuring the accumulation of off-target materials. This measurement may be performed in addition to, or instead of, applying a specified percentage of the total batch limit to the intermediate batch chamber coating.

변형 A, 동작 (412) 의 서브세트에서 중앙-배치 프로세싱에 의해 타겟을 벗어난 증착 재료들을 결합시키기 위해 도포된 막 또는 코팅의 압축성을 증가시키는 통상적인 방법은, 2 kW 내지 7 kW의 고 RF 전력, 2 T 내지 10 T의 고압, 보다 긴 RF 시간 (0.2 초 내지 10 초) 에서, ALD를 통해 또는 당업자에게 명백한 다른 방법들을 통해 막을 도포하는 것을 포함한다 (그러나 이에 제한되지는 않는다). 또한, 특정한 실시예에서, 하나 이상의 언급된 기법들은 막의 압축성을 증가시키기 위해 필요에 따라 임의의 조합들로 조합될 수도 있다. Variant A, a conventional method of increasing the compressibility of the applied film or coating to combine off-target deposition materials by center-batch processing in a subset of operation 412, high RF power from 2 kW to 7 kW , At a high pressure of 2 T to 10 T, at a longer RF time (0.2 seconds to 10 seconds), including but not limited to applying the membrane via ALD or through other methods apparent to those skilled in the art. Further, in a particular embodiment, one or more of the mentioned techniques may be combined in any combinations as needed to increase the compressibility of the film.

예시적인 프로세스 조건들의 보다 포괄적인 목록이 “중앙-배치 - 1/2” 제목 하에 도 5a에 제공된다. 예를 들어, 압축성 막 코팅을, 예를 들어 총 배치 축적 한계의 50 %로 도포하기에 적합한 중앙-배치 프로세싱 조건들은 체적 플로우 레이트 500 내지 3,000 sccm으로 전구체들의 흐름을 수반할 수도 있다. BTBAS (bis-tert-butyalaminosilane), BDEAS (bisdiethylaminosilane) ((Et2N)2SiH2), 또는 DIPAS (diisopropylaminosilane) 를 포함하는 그룹으로부터 선택된 실리콘-함유 종을 포함하는 실리콘 옥사이드 코팅의 형성 및 도포에 적합한 전구체들은, 반응 챔버의 내부 표면들에 실리케이트 유리와 같은, 예를 들어 실리콘 옥사이드 (SiO2) 의 UCT를 생성하고 도포하기 위해 500 내지 3,000 sccm의 체적 플로우 레이트로 반응 챔버 내로 흐를 수도 있다. 실리콘-함유 UCT를 생성하는데 사용된 다른 적합한 예시적인 전구체들, 또는 반응물질들은 다양한 다른 비스알킬아미노실란들 (bisalkylaminosilanes) 을 포함할 수도 있고, 이의 알킬 기는 1 내지 6 개의 탄소 기를 함유할 수도 있다. 또한, 아민 기 각각은, 개별적으로 알킬 기로 단일 치환 또는 2기 치환될 수도 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, 알케닐 변형 및 알키닐 변형은 실리콘-함유 UCT를 생성하도록 사용된 전구체들 또는 반응물질들로서 채용될 수도 있다. 일부 경우들 또는 구성들에서, 상이한 알킬 기는 분자들 상에 채용될 수도 있다 (예를 들어, 하나 이상의 아민들은 메틸 기로 치환될 수도 있고, 하나 이상의 다른 아민들은 에틸 기로 치환될 수도 있다). 특정한 실시예들에서, 하나 이상의 알킬 기는 실란 코어의 입체 장애를 제공할 수도 있다. 아르곤 (Ar) 가스와 같은 캐리어 가스들은 또한 UCT를 생성하기 위해 필요에 따라 반응 챔버 내로 흐를 수도 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, 산소-함유 종은 아산화질소 (N2O) 가스 및/또는 산소 (O2) 가스를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수도 있고, 반응 챔버 내로 흐를 수도 있다. A more comprehensive list of exemplary process conditions is provided in Figure 5A under the heading "Central-Batch-1/2". For example, mid-batch processing conditions suitable for applying a compressible film coating, for example at 50% of the total batch accumulation limit, may involve the flow of precursors at a volume flow rate of 500 to 3,000 sccm. For the formation and application of silicon oxide coatings comprising silicon-containing species selected from the group comprising bis-tert-butyalaminosilane (BTBAS), bisdiethylaminosilane (BDEAS) ((Et 2 N) 2 SiH 2 ), or diisopropylaminosilane (DIPAS) Suitable precursors may flow into the reaction chamber at a volume flow rate of 500 to 3,000 sccm to create and apply UCT of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), such as silicate glass, to the interior surfaces of the reaction chamber. Other suitable exemplary precursors, or reactants used to generate silicon-containing UCT, may include a variety of other bisalkylaminosilanes, whose alkyl groups may contain 1 to 6 carbon groups. Further, each of the amine groups may be individually substituted with an alkyl group or substituted with two groups. Also, in certain embodiments, alkenyl modification and alkynyl modification may be employed as precursors or reactants used to generate silicon-containing UCT. In some cases or configurations, different alkyl groups may be employed on the molecules (eg, one or more amines may be substituted with methyl groups, and one or more other amines may be substituted with ethyl groups). In certain embodiments, one or more alkyl groups may provide steric hindrance of the silane core. Carrier gases, such as argon (Ar) gas, may also flow into the reaction chamber as needed to generate UCT. Further, in certain embodiments, the oxygen-containing species may be selected from the group comprising nitrous oxide (N 2 O) gas and/or oxygen (O 2 ) gas, and may flow into the reaction chamber.

질소 (N2) 가스를 사용한 후속 퍼지 동작이 도시된 범위들, 예를 들어 5,000 내지 50,000 sccm에서 필요한 것과 같이 반응 챔버로부터 프로세스 시약들을 배기시키는데 사용될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 제 2 퍼지 동작이 제 1 퍼지와 유사한 플로우 레이트 범위에서 수행될 수도 있다. 총 반응 챔버 압력은 증착 동작 (예를 들어, ALD) 및 퍼지 동작 동안 1 T 내지 10 T로 유지될 수도 있다. Subsequent purge operation with nitrogen (N 2 ) gas may be used to evacuate process reagents from the reaction chamber as required in the illustrated ranges, eg 5,000 to 50,000 sccm. In certain embodiments, the second purge operation may be performed at a flow rate range similar to the first purge. The total reaction chamber pressure may be maintained between 1 T and 10 T during deposition operations (eg, ALD) and purge operations.

마찬가지로, 증착 및 관련된 퍼지 동작들을 위한 단계 타이밍들이 대략적인 플로우 레이트 범위들 아래에 도시된다. 도즈 (dosage) 타이밍은 전구체 도징 (dosing) 시간을 초로 나타내고; PDP는, 예를 들어 반응 챔버 내의 웨이퍼 반응 존 (zone) 으로부터 증착 전구체를 제거하기 위한 불활성 가스 플로우 퍼지 시간의 도즈 후 퍼지 시간을 나타내고; RF 시간은 RF 플라즈마 전력이 증착 동작 동안 반응물질과 함께 온 (on) 되는 시간의 기간을 지칭하고; 그리고 RF 퍼지 시간은 RF 플라즈마-전력 공급된 증착에 이어 반응물질 또는 플라즈마 전력을 사용하지 않는 퍼지의 지속기간을 지칭한다. ALD 동작 및 퍼지 동작 동안 조정을 위해 이용 가능한 부가적인 반응 챔버 프로세스 파라미터들은 챔버 온도 및 전력 설정들을 포함한다. 예를 들어, 앰플 온도는 챔버로 진입할 때 반응물질 온도를 지칭하며 20 ℃내지 80 ℃의 범위 내일 수도 있고; 가스 라인 온도는 프로세스 가스가 가스 라인을 통해 반응 챔버로 전달되는 온도를 지칭하며 20 ℃ 내지 85 ℃의 범위 내일 수도 있고; 페데스탈 (pedestal) (“ped”) 온도는 프로세싱을 위해 의도된 웨이퍼(들)를 홀딩하는 페데스탈의 온도를 지칭하며 프로세스 적용예 및 증착된 막 요구사항들에 따라 20 ℃내지 550 ℃의 범위 내일 수도 있고; 챔버 온도는 ALD 및 관련된 퍼지 프로세스들 동안 반응 챔버의 내부 온도를 지칭하며 20 ℃ 내지 85 ℃의 범위에서 설정될 수도 있고; 그리고 상단 플레이트 온도는 20 ℃ 내지 85 ℃의 범위로 설정될 수도 있다. Similarly, step timings for deposition and related purge operations are shown below the approximate flow rate ranges. Dosage timing indicates the precursor dosing time in seconds; PDP represents the purge time after dosing of an inert gas flow purge time, for example, to remove the deposition precursor from the wafer reaction zone in the reaction chamber; RF time refers to the period of time during which the RF plasma power is turned on with the reactant during the deposition operation; And the RF purge time refers to the duration of the purge that does not use the reactant or plasma power following the RF plasma-powered deposition. Additional reaction chamber process parameters available for adjustment during ALD operation and purge operation include chamber temperature and power settings. For example, the ampoule temperature refers to the reactant temperature when entering the chamber and may be in the range of 20 °C to 80 °C; The gas line temperature refers to the temperature at which the process gas is delivered through the gas line to the reaction chamber and may be in the range of 20 °C to 85 °C; The pedestal (“ped”) temperature refers to the temperature of the pedestal holding the wafer(s) intended for processing and may be in the range of 20°C to 550°C depending on the process application and deposited film requirements. There is; The chamber temperature refers to the internal temperature of the reaction chamber during ALD and related purge processes and may be set in the range of 20 °C to 85 °C; And the top plate temperature may be set in the range of 20 °C to 85 °C.

허용 가능한 전력 설정사항들은 샤워헤드 (“SHD”) 및 페데스탈 (“ped”) 과 같은 다양한 반응 챔버 컴포넌트들에 대한 특정한 범위들에서 도 5a에 도시된 것을 포함하고, 이들 모두는 도시된 바와 같이 주파수 범위로 제공될 수도 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, 후-처리 프로세스들은 대략적 전력 레벨들, 반응 챔버 내로 흐른 가스 종들, 주파수 및 시간 인터벌들이 도시된 도 5a의 중앙-배치 - 1/2 프로세싱에 대해 도시된 ALD 및 관련된 퍼지 프로세스들로 조합하여 적용될 수도 있다.Acceptable power settings include those shown in FIG. 5A in specific ranges for various reaction chamber components such as showerhead (“SHD”) and pedestal (“ped”), all of which are frequency as shown. Range. Also, in certain embodiments, the post-processing processes are related to the ALD shown for the center-batch-half processing of FIG. 5A with approximate power levels, gas species flowing into the reaction chamber, and frequency and time intervals shown. It can also be applied in combination with fuzzy processes.

일부 실시예들에서, 상기 기술된 바와 같이 타겟을 벗어난 증착 재료들을 코팅하고 시일링하기 위해 압축성 막을 도포하는 대신, 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 타겟을 벗어난 증착 재료들은, 예를 들어 변형 B에 도시된 바와 같이 플라즈마에 노출될 수도 있다. 플라즈마 노출은, 예를 들어 플라즈마로 하여금 제자리에서 타겟을 벗어난 증착 재료들을 안정화하기 위해 타겟을 벗어난 증착 재료들 내로 보다 쉽게 확산되게 하도록 저압에서 수행될 수도 있고, 총 배치 축적 한계의 목표된 인터벌, 예를 들어 25 %, 50 % 또는 75 %에서 프로세싱 동안 타겟을 벗어난 증착 재료들이 웨이퍼들의 배치 상으로 낙하하는 것을 방지한다. 예를 들어, 변형 B에 적합한 반응 챔버 프로세스 조건들은 선택 가능한 후-처리와 함께 도 5b에 “중앙-배치 - 3”으로 도시될 수도 있다. 플라즈마는 도 5a의 “프로세스” 열에 도시된 바와 같이 증착을 위해 도시된 것과 동일한 방식으로 생성될 수도 있고, 전력이 공급될 수도 있는 샤워헤드와 접지될 수도 있는 페데스탈 사이의 프로세스 챔버로 전달될 수도 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, 상기 기술된 바와 같이 생성된 플라즈마는, 프로세싱 동안 웨이퍼들을 홀딩하기 위해 반응 챔버 내에 위치될 수도 있는 캐리어 링 상에 증착된 재료들의 품질을 향상시키기 위해 확산될 수도 있다. 캐리어 링은 접지된 페데스탈 상에 플라즈마 전력을 집중시키도록 배향되거나 구성된 고-임피던스 세라믹으로 이루어질 수도 있다. In some embodiments, instead of applying a compressible film to coat and seal off-target deposition materials as described above, off-target deposition materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber, for example, are deformed It may also be exposed to plasma as shown in B. Plasma exposure may be performed at low pressure, for example, to allow the plasma to more easily diffuse into the off-target deposition materials to stabilize off-target deposition materials in place, and the targeted interval of the total batch accumulation limit, eg For example, at 25%, 50% or 75%, off-target deposition materials are prevented from falling onto the batch of wafers during processing. For example, reaction chamber process conditions suitable for variant B may be shown as “center-batch-3” in FIG. 5B with selectable post-treatment. Plasma may be generated in the same way as shown for deposition, as shown in the “Process” column of FIG. 5A, or may be delivered to a process chamber between a showerhead that may be powered and a pedestal that may be grounded. . Further, in certain embodiments, the plasma generated as described above may be diffused to improve the quality of materials deposited on a carrier ring that may be placed in a reaction chamber to hold wafers during processing. The carrier ring may be made of high-impedance ceramic oriented or configured to concentrate plasma power on a grounded pedestal.

일부 실시예들에서, 변형 B에 제시된 플라즈마 처리는 변형 C에 도시된 바와 같이, 반응 챔버의 내부 표면들 상의 플라즈마-처리된 타겟을 벗어난 증착 재료들 상에, 예를 들어 200 Å 미만의 박막의 증착으로 이어질 수도 있다. 또한, 변형 C는 비도즈, 예를 들어 반응성 전구체들 또는 증착 시약들의 플로우 없이 저압들에서 제공된 산화 플라즈마 처리의 최초 적용을 수반할 수도 있다. 또한, 타겟을 벗어난 증착 재료들을 먼저 안정화하도록 제공된 플라즈마는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 샤워헤드 (111) 뒤의 위치로부터 점화될 수도 있는 아르곤 가스 (Ar) 또는 아르곤 가스와 산소 가스 (O2) 혼합물들로부터 생성될 수도 있다. 따라서, 변형 C는 타겟을 벗어난 증착 재료들의 플라즈마 처리 후에 ALD를 통해 박막을 증착하기 위해 도 5a의 중앙-배치 - 1/2 열에서 앞서 도시된 바와 같이 특정한 프로세스 파라미터들을 선택하고 적용함으로써 달성될 수도 있다. 이러한 ALD 프로세스는, 예를 들어 200 Å 미만의 보다 박형의 막을 증착하기 위해 짧은 반응물질 플로우 시간들을 수반할 수도 있다. In some embodiments, the plasma treatment presented in variant B is as shown in variant C, on a deposition material off the plasma-treated target on the inner surfaces of the reaction chamber, for example of a thin film of less than 200 mm 3 It may also lead to deposition. In addition, variant C may involve the initial application of an oxidized plasma treatment provided at low pressures, without flow of beads, eg reactive precursors or deposition reagents. In addition, the plasma provided to first stabilize the off-target deposition materials is argon gas (Ar) or argon gas and oxygen gas (O 2 ) It can also be produced from mixtures. Thus, modification C may be achieved by selecting and applying specific process parameters as previously shown in the center-batch-1/2 column of FIG. 5A to deposit the thin film through ALD after plasma treatment of off-target deposition materials. have. This ALD process may involve short reactant flow times, for example, to deposit a thinner film of less than 200 kPa.

변형 C에 대한 종래의 프로세싱 순서에서, 기판 (107) 상에 증착을 수행하는데 사용된 반응성 종과 같은 화학물질들은 샤워헤드 (111) 로부터 유출될 수도 있다. 변형 C에 사용된 플라즈마를 생성하는데 사용된 불활성 가스들은 통상적으로 점화하기 어렵다. 따라서, 전력은 샤워헤드 (111) 의 대면플레이트 상에서 불활성 가스들을 점화하기 위해 공급될 수도 있다. 또한, 이러한 상황들에서, (예를 들어, 반응 챔버로부터 가스들 및/또는 다른 종을 퍼지하기 위한) 2차 퍼지는 플라즈마로 하여금 프로세싱 챔버 전체에서 외측으로 균일하게 소멸되게 하도록 턴 오프된다. In the conventional processing sequence for variant C, chemicals such as reactive species used to perform deposition on the substrate 107 may be released from the showerhead 111. The inert gases used to generate the plasma used in variant C are typically difficult to ignite. Thus, power may be supplied to ignite inert gases on the faceplate of the showerhead 111. Also in these situations, the secondary purge (eg, for purging gases and/or other species from the reaction chamber) is turned off to cause the plasma to dissipate uniformly outwards throughout the processing chamber.

다음으로, 상기 기술된 바와 같이 플라즈마로의 타겟을 벗어난 증착 재료들의 노출 후, 예를 들어 200 Å 미만의 박막이 제자리에 타겟을 벗어난 증착 재료들을 홀딩하거나 응고시키기 위해 그 위에 증착될 수도 있다. 이러한 코팅은 실리콘 옥사이드 또는 또 다른 적합한 옥사이드를 포함할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 어닐링 또는 플라즈마 프로세싱과 같은 박막 후 증착의 부가적인 프로세싱이 수행될 수도 있다. Next, after exposure of the off-target deposition materials to the plasma as described above, a thin film of, for example, less than 200 mm 2 may be deposited thereon to hold or solidify the off-target deposition materials in place. Such a coating may include silicon oxide or another suitable oxide. Further, in some embodiments, additional processing of post-thin film deposition, such as annealing or plasma processing, may be performed.

도 5b에 도시된 변형 D는 변형 A, 변형 B 또는 변형 C와 함께 수행될 수도 있고, 반응 챔버 내에서 점화된 플라즈마가 궁극적으로 반응 챔버의 외부 영역들로 (예를 들어, 측벽들을 향해) 확산되도록 반응 챔버를 접지시키는 것을 수반한다. 종래에, 도 1 및 도 2에 도시된 기판 (107) 과 같은 기판을 홀딩하는 페데스탈 또는 지지부는, 기판 위에 증착을 위해 기판들을 향해 종을 전달하는 샤워헤드가 전력 공급되는 동안 접지된다. 여기에서, 변형 D에 따라 그리고 종래의 구성들과 달리, 페데스탈은 샤워헤드가 접지되는 동안 전력 공급될 수도 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 “중앙-배치 - 4”의 열에 도시된 파라미터들은, 예를 들어 페데스탈이 500 W 내지 7 kW 범위의 전력 레벨로 동작될 수도 있는 반응 챔버의 접지를 발생시키도록 선택적으로 적용될 수도 있다. 변형 D에 의해 제공된 이러한 구성은 예를 들어, 반응 챔버 상에 증착된 타겟을 벗어난 재료들을 갖는 반응 챔버의 측벽들을 향한 플라즈마 활성화, 적용 방향성, 및 충격을 위해 반응 챔버 내의 영역을 타겟팅하는 것을 도울 수도 있다. 이러한 플라즈마는 이후 챔버 측벽들 및 다른 챔버 컴포넌트들 상의 타겟을 벗어난 증착된 재료들을 프로세싱하거나 처리하기 위해 사용 후 반응 챔버의 외부 영역을 향해 확산될 수도 있다. Variant D shown in FIG. 5B may be performed with Variant A, V or V, and the plasma ignited within the reaction chamber ultimately diffuses (eg, toward the side walls) to the outer regions of the reaction chamber. It involves grounding the reaction chamber as much as possible. Conventionally, a pedestal or support for holding a substrate, such as the substrate 107 shown in FIGS. 1 and 2, is grounded while the showerhead, which delivers the species towards the substrates for deposition, is powered on. Here, according to variant D and unlike conventional configurations, the pedestal may be powered while the showerhead is grounded. For example, the parameters shown in the column “Central-Batch-4” shown in FIG. 5B may cause the pedestal to generate grounding of the reaction chamber, which may be operated at a power level in the range of 500 W to 7 kW, for example. It may be applied selectively. This configuration provided by variant D may help target the area within the reaction chamber for plasma activation, application orientation, and impact, for example, towards the side walls of the reaction chamber with off-target materials deposited on the reaction chamber. have. This plasma may then be diffused towards an exterior region of the reaction chamber after use to process or process off-target deposited materials on chamber sidewalls and other chamber components.

동작 (412) 에서 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 집합적으로 구성하는 하나 이상의 변형 A 내지 변형 D 및/또는 변형 A 내지 변형 D에 대한 조합들의 성공적인 완료 후, 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분은 동작 (416) 에서 반응 챔버 내 프로세싱을 위해 동작 (414) 에서 반응 챔버 내로 삽입된다. 결정 동작 (420) 은 웨이퍼들의 배치의 초기 부분 및 임의의 부가적인 부분의 프로세싱을 위해, 반응 챔버 배치 사이즈 한계가 동작 (408) 및 동작 (416) 동안 도달되었는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 결정의 결과가 “아니오”이면, 프로세스 워크플로우 (400) 는 웨이퍼들의 배치의 부가적인 부분들이 프로세싱되도록 하기 위해 부가적인 중앙-배치 프로세싱 및 증착을 위한 동작 (412) 으로 돌아가 순환한다. 따라서, 당업자는 프로세스 워크플로우 (400) 의 동작 (412) 에서 BIAS 및 중앙-배치 프로세싱을 채용하는 것은 부가적인 웨이퍼들이 필수 반응 챔버 세정 사이클들 사이에 프로세싱되게 하는 배치 사이즈의 확장을 발생시킨다는 것을 인식할 것이다. After successful completion of the combinations for one or more variants A to D and/or variants A to D that collectively constitute the central-batch reaction chamber processing in operation 412, another portion of the batch of wafers is operated ( 416) is inserted into the reaction chamber at operation 414 for processing in the reaction chamber. Decision operation 420 determines whether a reaction chamber batch size limit has been reached during operations 408 and 416 for processing of the initial portion of the batch of wafers and any additional portions. For example, if the result of the determination is “no”, process workflow 400 loops back to operation 412 for additional center-batch processing and deposition to allow additional portions of the batch of wafers to be processed. . Thus, those skilled in the art recognize that employing BIAS and center-batch processing in operation 412 of process workflow 400 results in an expansion of the batch size that allows additional wafers to be processed between required reaction chamber cleaning cycles. something to do.

결국, 그리고 잠재적으로 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱 동작 (412) 의 복수의 실행들 후, 반응 챔버의 내부 표면들이 반응 챔버의 내부 표면들 상에 증착된 타겟을 벗어난 재료들의 문턱값 양을 갖는 (또는 가능하게 초과하는) 동작 (420) 에서 총 배치 축적 한계가 도달되어, 동작 (420) 에서 “예”의 결과를 발생시킨다. 이에 따라, 프로세스 워크플로우 (400) 는 챔버 세정이 수행되는 종료 동작 (422) 을 향해 진행될 것이다. Eventually, and potentially after multiple runs of the central-batch reaction chamber processing operation 412, the inner surfaces of the reaction chamber have a threshold amount of off-target materials deposited on the inner surfaces of the reaction chamber (or The total batch accumulation limit is reached in operation 420 (possibly exceeding), resulting in a “yes” in operation 420. Accordingly, process workflow 400 will proceed toward end operation 422 where chamber cleaning is performed.

앞서 언급된 바와 같이, 도 5a 및 도 5b는 다양한 웨이퍼 프로세싱 및 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱 동작들에 대응하는 다양한 예시적인 프로세스 파라미터 데이터 값들을 제공하는 표들을 도시한다. 도시된 이러한 값들은 상기 기술된 다양한 BIAS-관련된 프로세스들에 사용된 파라미터들을 나타내도록 의도되었지만, 완전하지 않고, 제한하도록 의도되지 않는다. 프로세스 값들 및/또는 파라미터들은 특정한 웨이퍼 프로세싱 쓰루풋 목표들을 달성하기 위해 필요에 따라 조정될 수도 있다. As previously mentioned, FIGS. 5A and 5B show tables providing various exemplary process parameter data values corresponding to various wafer processing and mid-batch reaction chamber processing operations. These values shown are intended to represent the parameters used in the various BIAS-related processes described above, but are not complete and not intended to be limiting. Process values and/or parameters may be adjusted as needed to achieve specific wafer processing throughput goals.

다양한 개별적인 파라미터들이 도 5a 및 도 5b 모두의 “파라미터들” 열에 수직으로 나열된다. 그리고, 앞서 도입된 바와 같이, 플로우는 반응 챔버 내외로 전구체들, 반응물질들 및/또는 불활성 퍼지 종의 체적 플로우 레이트에 대해 sccm으로 제공된다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 단계 타이밍들은, 앞서 기술된 바와 같이 예를 들어 도징 시간, 등이다. 마찬가지로, 온도, 전력 레벨 및 선택 가능한 후-처리 설정들에 포함된 나머지 파라미터들은, 앞서 기술된 바와 같이, 예를 들어 UCT의 하나 이상의 적용예들, 또는 변형 A 내지 변형 D의 임의의 하나 이상을 통한 중앙-배치 프로세싱에 대응한다. The various individual parameters are listed vertically in the “Parameters” column of both FIGS. 5A and 5B. And, as introduced above, the flow is provided in sccm relative to the volume flow rate of precursors, reactants and/or inert purge species into and out of the reaction chamber. The step timings shown in FIGS. 5A and 5B are, for example, dosing time, etc., as described above. Likewise, the remaining parameters included in the temperature, power level and selectable post-processing settings, for example, as described above, include one or more applications of UCT, or any one or more of variations A to D Corresponding to the central-batch processing through.

도 5a는 또한 “프로세스” 열 아래에 나열된 웨이퍼들의 배치의 프로세싱에 적합한 대략적인 파라미터 설정 범위들을 도시한다. 배치의 프로세싱은 앞서 기술된 바와 같은 ALD 기법들을 사용하여 그 위에 목표된 두께의 막을 증착함으로써 발생할 수도 있고, 도시된 양들 및/또는 조합들의 전구체 및 시약 종의 흐름을 수반할 수도 있다. 5A also shows approximate parameter setting ranges suitable for processing batches of wafers listed under the “Process” column. The processing of the batch may occur by depositing a film of the desired thickness thereon using ALD techniques as described above, and may involve the flow of precursor and reagent species in the amounts and/or combinations shown.

UCT, 중앙-배치 - 1/2, 중앙-배치 - 3, 및 중앙-배치 - 4의 나머지 열들은, 각각 반응 챔버의 전-처리 시즈닝 동안 언더코팅의 도포, 및 변형 A 내지 변형 D를 나타낸다. 즉, “UCT”의 열 헤더 (header) 는 반응 챔버 내부 표면들 상의 전-처리 시즈닝 언더코팅의 생성 및 도포를 위한 동작 조건들, 또는 설정들을 나타낸다. 마찬가지로, 특정한 실시예들에서, “중앙-배치 - 1/2”의 열 헤더는 변형 A에 대한 설정들을 나타내고; “중앙-배치 - 3”의 열 헤더는 변형 B에 대한 설정들을 나타내고; 그리고, “중앙-배치 - 4”의 열 헤더는 변형 D에 대한 설정들을 나타낸다. 변형 C는 중앙-배치 - 1/2 및 중앙-배치 - 3의 열 헤더들에 제공된 설정 범위들을 선택적으로 조합함으로써 수행될 수도 있다. The remaining rows of UCT, center-batch-1/2, center-batch-3, and center-batch-4, respectively, represent the application of the undercoat during pre-treatment seasoning of the reaction chamber, and variations A through D. That is, the column header of “UCT” indicates the operating conditions, or settings, for the production and application of the pre-treatment seasoning undercoat on the interior surfaces of the reaction chamber. Likewise, in certain embodiments, the column header of “middle-placement-1/2” indicates settings for variant A; The column header of “Center-Batch-3” indicates the settings for variant B; And, the column header of “Center-batch-4” indicates the settings for variant D. Variant C may be performed by selectively combining the set ranges provided in the column headers of center-batch-1/2 and center-batch-3.

도 6은, 예를 들어 동작 (422) 에서 프로세스 워크플로우 (400) 의 종료 시 반응 챔버의 원격 세정을 수행하는데 사용될 수도 있는 원격 세정 레시피에 대한 예시적인 프로세스 파라미터들의 또 다른 표를 도시한다. 약어 HP와 LP는 각각 “High-Pressure (고압)” 및 “Low-Pressure (저압)”을 나타낸다 (그리고 또한 도 6에 도시된 각각의 압력 범위들에 반영됨). 세정을 위해 채용된 플라즈마들을 생성하는데 사용된 종의 다양한 레시피들이 사용될 수도 있다. 완료된 세정 사이클에 의해 반응 챔버의 내부 표면들로부터 타겟을 벗어난 증착 재료들의 성공적인 제거 후, 프로세스 워크플로우들 (300, 또는 400) 에 의해 도시된 바와 같이, BIAS 프로세스들은 목표된 바에 따라 웨이퍼들의 부가적인 배치들을 프로세싱하기 위해 재개시될 수도 있다. 6 shows another table of example process parameters for a remote cleaning recipe that may be used to perform remote cleaning of the reaction chamber at the end of process workflow 400 at operation 422, for example. The abbreviations HP and LP refer to “High-Pressure” and “Low-Pressure”, respectively (and also reflected in the respective pressure ranges shown in FIG. 6). Various recipes of the species used to generate the plasmas employed for cleaning may be used. After successful removal of off-target deposition materials from the interior surfaces of the reaction chamber by a completed cleaning cycle, as shown by process workflows 300, or 400, BIAS processes add additional wafers as desired. It may be restarted to process the batches.

장치Device

도 7은 프로세스 챔버 (702) 를 갖는 ALD 프로세스 스테이션 (700) 의 일 실시예의 개략적인 예시를 도시한다. 프로세스 스테이션 (700) 은 특정한 개시된 실시예들을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 프로세스 스테이션 (700) 은 통상적으로 기판 상에 ALD에 의해 막들을 증착하도록 사용될 수도 있지만, 프로세스 스테이션 (700) 은, 패터닝 스킴에서 탄소-함유 재료를 각각 에칭 또는 세정하기 위해, 예를 들어 ALE (Atomic Layer Etching) 또는 ALC (Atomic Layer Cleaning) 을 수행하도록 특정한 구성들에서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션들 (700) 은 ALE, ALC, 및 ALD에 사용될 수도 있고, 또는 일부 실시예들에서, 멀티-스테이션 툴의 몇 가지 프로세스 스테이션들은 기판들이 진공을 파괴하지 않고 ALC 스테이션과 ALD 스테이션 사이에서 이송될 수도 있도록 ALE 또는 ALC를 위한 스테이션 및 ALD를 위한 스테이션을 포함할 수도 있다.7 shows a schematic illustration of one embodiment of an ALD process station 700 with a process chamber 702. Process station 700 may be used to perform certain disclosed embodiments. For example, process station 700 may typically be used to deposit films by ALD on a substrate, but process station 700 may be used to etch or clean carbon-containing material, respectively, in a patterning scheme, for example. For example, it may be used in certain configurations to perform ALE (Atomic Layer Etching) or ALC (Atomic Layer Cleaning). In some embodiments, process stations 700 may be used for ALE, ALC, and ALD, or in some embodiments, some process stations of a multi-station tool do not allow substrates to break the vacuum and ALC station It may also include a station for ALE or ALC and a station for ALD so that it may be transferred between and the ALD station.

프로세스 챔버 (702) 는 저압 분위기를 유지하기 위해 사용될 수도 있다. 복수의 프로세스 스테이션들은 공통 저압 프로세스 툴 환경에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 도 8은 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (800) 의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 이하에 상세하게 논의된 것들을 포함하는 프로세스 스테이션 (700) 의 하나 이상의 하드웨어 파라미터들은, 하나 이상의 컴퓨터 제어기들 (750) 에 의해 프로그램적으로 조정될 수도 있다. Process chamber 702 may be used to maintain a low pressure atmosphere. Multiple process stations may be included in a common low pressure process tool environment. For example, FIG. 8 shows an embodiment of a multi-station processing tool 800. In some embodiments, one or more hardware parameters of process station 700, including those discussed in detail below, may be programmatically adjusted by one or more computer controllers 750.

프로세스 스테이션 (700) 은 프로세스 가스들을 분배 샤워헤드 (706) 로 전달하기 위해 반응물질 전달 시스템 (701a) 과 유체로 연통한다. 반응물질 전달 시스템 (701a) 은 샤워헤드 (706) 로의 전달을 위해 산소-함유 가스, 또는 불활성 가스와 같은 프로세스 가스들을 블렌딩 (blending) 및/또는 컨디셔닝 (conditioning) 하기 위한 혼합 용기 (704) 를 포함한다. 하나 이상의 혼합 용기 유입구 밸브들 (720) 은 혼합 용기 (704) 로의 프로세스 가스들의 도입을 제어할 수도 있다.Process station 700 is in fluid communication with reactant delivery system 701a to deliver process gases to distribution showerhead 706. The reactant delivery system 701a includes a mixing vessel 704 for blending and/or conditioning process gases such as oxygen-containing gas or inert gas for delivery to the showerhead 706 do. One or more mixing vessel inlet valves 720 may control the introduction of process gases to mixing vessel 704.

예로서, 도 7의 실시예는 혼합 용기 (704) 에 공급될 액체 반응물질을 기화시키기 위한 기화 지점 (703) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 증착 화학물질은 기화된 액체 반응물질로서 제공될 수도 있다. 증착 화학물질은 컨포멀한 막이 패터닝된 (patterned) 탄소-함유 재료 위에 ALD에 의해 증착될 수도 있도록 패터닝된 탄소-함유 재료를 형성하기 위해 프로세스 챔버 (702) 에서 ALE 또는 ALC를 수행하는 것에 이어 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 기화 지점 (703) 은 가열된 기화기일 수도 있다. 이러한 기화기들로부터 생성된 포화된 반응물질 증기는 다운스트림 (downstream) 전달 파이프에서 응결될 수도 있다. 응결된 반응물질에 양립할 수 없는 가스들의 노출은 작은 입자들을 생성할 수도 있다. 이러한 작은 입자들은 파이프를 막고, 밸브 동작을 방해하고, 기판들을 오염시키는 등을 할 수도 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 일부 접근법들은 잔여 반응물질을 제거하기 위해 전달 파이프를 퍼징 및/또는 배기시키는 것을 수반한다. 그러나, 전달 파이프를 퍼징하는 것은 프로세스 스테이션 사이클 시간을 증가시킬 수도 있어, 프로세스 스테이션 쓰루풋을 저하시킨다. 따라서, 일부 실시예들에서, 기화 지점 (703) 의 다운스트림 전달 파이프가 열 추적될 수도 있다. 일부 예들에서, 혼합 용기 (704) 는 또한 열 추적될 수도 있다. 일 비제한적인 예에서, 기화 지점 (703) 의 다운스트림 배관은 혼합 용기 (704) 에서 대략 100 ℃ 내지 대략 150 ℃까지 연장하는 증가하는 온도 프로파일을 갖는다. By way of example, the embodiment of FIG. 7 includes a vaporization point 703 for vaporizing the liquid reactant to be supplied to the mixing vessel 704. In some embodiments, the deposition chemistry may be provided as a vaporized liquid reactant. Deposition chemicals may be used following performing ALE or ALC in process chamber 702 to form a patterned carbon-containing material such that a conformal film may be deposited by ALD over the patterned carbon-containing material. It might be. In some embodiments, vaporization point 703 may be a heated vaporizer. The saturated reactant vapor produced from these vaporizers may condense in downstream delivery pipes. Exposure of gases that are incompatible with condensed reactants may produce small particles. These small particles may clog the pipe, interfere with valve operation, contaminate substrates, and the like. Some approaches to solving these problems involve purging and/or venting the delivery pipe to remove residual reactants. However, purging the delivery pipe may increase the process station cycle time, degrading process station throughput. Thus, in some embodiments, the downstream delivery pipe of vaporization point 703 may be heat traced. In some examples, mixing vessel 704 may also be heat traced. In one non-limiting example, the piping downstream of vaporization point 703 has an increasing temperature profile that extends from mixing vessel 704 to approximately 100 °C to approximately 150 °C.

일부 실시예들에서, 액체 전구체 또는 액체 반응물질이 액체 주입기 (도 7에 미도시) 에서 기화될 수도 있다. 예를 들어, 액체 주입기는 혼합 용기 (704) 의 업스트림 (upstream) 캐리어 가스 스트림으로 액체 반응물질의 펄스들 (pulses) 을 주입할 수도 있다. 일 실시예에서, 액체 주입기는 보다 고압으로부터 보다 저압으로 액체를 플래싱 (flashing) 함으로써 반응물질을 기화시킬 수도 있다. 또 다른 예에서, 액체 주입기는 가열된 전달 파이프에서 후속하여 기화되는 분산된 미세액적들 (micro-droplets) 로 액체를 원자화할 수도 있다. 보다 작은 액적들은 보다 큰 액적들보다 빨리 기화될 수도 있고, 액체 주입과 완전한 기화 사이의 지연을 감소시킨다. 보다 빠른 기화는 기화 지점 (703) 으로부터 다운스트림 파이프의 길이를 감소시킬 수도 있다. 일 시나리오에서, 액체 주입기는 혼합 용기 (704) 에 직접 마운팅될 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 액체 주입기는 샤워헤드 (706) 에 직접 마운팅될 수도 있다. In some embodiments, a liquid precursor or liquid reactant may be vaporized in a liquid injector (not shown in FIG. 7 ). For example, the liquid injector may inject pulses of the liquid reactant into the upstream carrier gas stream of the mixing vessel 704. In one embodiment, the liquid injector may vaporize the reactants by flashing the liquid from a higher pressure to a lower pressure. In another example, the liquid injector may atomize the liquid with dispersed micro-droplets that are subsequently vaporized in a heated delivery pipe. Smaller droplets may vaporize faster than larger droplets, reducing the delay between liquid injection and complete vaporization. Faster vaporization may reduce the length of the downstream pipe from vaporization point 703. In one scenario, the liquid injector may be mounted directly to the mixing vessel 704. In another scenario, the liquid injector may be mounted directly to the showerhead 706.

일부 실시예들에서, 기화 지점 (703) 의 업스트림 LFC (Liquid Flow Controller) 는 프로세스 챔버 (702) 로의 기화 및 전달을 위해 액체의 질량 플로우를 제어하기 위해 제공될 수도 있다. 예를 들어, LFC는 LFC의 다운스트림에 위치된 열적 MFM (Mass Flow Meter) 을 포함할 수도 있다. LFC의 플런저 (plunger) 밸브가 이후 MFM과 전기적으로 통신하는 PID (Proportional-Integral-Derivative) 제어기에 의해 제공된 피드백 제어 신호들에 반응하여 조정될 수도 있다. 그러나, 피드백 제어를 사용하여 액체 플로우를 안정화하기 위해 1 초 이상이 소요될 수도 있다. 이는 액체 반응물질을 도징하기 위해 시간을 연장할 수도 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, LFC는 피드백 제어 모드와 직접 제어 모드 사이에서 동적으로 스위칭될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이는 LFC 및 PID 제어기의 센스 튜브를 디스에이블함으로써 (disabling) 수행될 수도 있다. In some embodiments, an upstream Liquid Flow Controller (LFC) of the vaporization point 703 may be provided to control the mass flow of liquid for vaporization and delivery to the process chamber 702. For example, the LFC may include a thermal Mass Flow Meter (FMM) located downstream of the LFC. The plunger valve of the LFC may then be adjusted in response to feedback control signals provided by a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller in electrical communication with the MFM. However, it may take more than 1 second to stabilize the liquid flow using feedback control. This may extend the time to doze the liquid reactant. Thus, in some embodiments, the LFC may be switched dynamically between the feedback control mode and the direct control mode. In some embodiments, this may be done by disabling the sense tubes of the LFC and PID controllers.

샤워헤드 (706) 는 기판 (712) 을 향해 프로세스 가스들을 분배한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 기판 (712) 은 샤워헤드 (706) 밑에 위치되고, 척 또는 페데스탈 (708) 상에 얹히는 것으로 도시된다. 샤워헤드 (706) 는 기판 (712) 을 향해 샤워헤드 (706) 에 의해 제공되거나, 분산된 이온들의 방향성의 바람직한 레벨을 달성하기 위해 750 mil (0.35 in.) 내지 700 mil (0.7 in.) 의 거리에 위치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드 (706) 와 페데스탈 (712) 사이의 보다 낮거나, 보다 적은 갭은 샤워헤드 (706) 로부터 분산된 이온들의 방향성을 유지하도록 채용될 수도 있다. 그러나, 저압 조건들 (예를 들어, 10 mT, 또는 0.01 Torr 이하) 에서 보다 높거나, 보다 큰 갭은 샤워헤드 (706) 로부터 이온화된 플라즈마의 안정한 분산을 달성하기 위해 필요할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 챔버는 복수의 척들 또는 페데스탈들을 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (706) 는 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있고, 기판 (712) 으로의 프로세스 가스들을 분배하기 위해 포트들의 임의의 적합한 수 및 배열을 가질 수도 있다. The showerhead 706 distributes process gases towards the substrate 712. In the embodiment shown in FIG. 7, the substrate 712 is shown positioned under the showerhead 706 and mounted on the chuck or pedestal 708. The showerhead 706 is provided by the showerhead 706 towards the substrate 712, or from 0.75 mil (0.35 in.) to 700 mil (0.7 in.) to achieve the desired level of directionality of the dispersed ions. It can also be located on the street. In some embodiments, a lower or less gap between showerhead 706 and pedestal 712 may be employed to maintain the directionality of ions dispersed from showerhead 706. However, a higher or larger gap in low pressure conditions (eg, 10 mT, or 0.01 Torr or less) may be necessary to achieve stable dispersion of the ionized plasma from the showerhead 706. In some embodiments, the chamber may include a plurality of chucks or pedestals. Showerhead 706 may have any suitable shape, and may have any suitable number and arrangement of ports to distribute process gases to substrate 712.

일부 실시예들에서, 페데스탈 (708) 은 기판 (712) 과 샤워헤드 (706) 사이의 볼륨으로 기판 (712) 을 노출시키기 위해 상승되거나 하강될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (708) 은 가열기 (710) 를 통해 온도가 제어될 수도 있다. 페데스탈 (708) 은 다양한 개시된 실시예들을 수행하기 위한 동작들 동안 약 25 ℃ 내지 약 650 ℃ 또는 약 35 ℃ 내지 약 100 ℃와 같은 임의의 적합한 온도로 설정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 높이는 적합한 컴퓨터 제어기 (750) 에 의해 프로그램적으로 조정될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. In some embodiments, pedestal 708 may be raised or lowered to expose substrate 712 at a volume between substrate 712 and showerhead 706. In some embodiments, the pedestal 708 may be temperature controlled via a heater 710. The pedestal 708 may be set to any suitable temperature, such as from about 25 °C to about 650 °C or from about 35 °C to about 100 °C during operations to perform various disclosed embodiments. It will be appreciated that in some embodiments, the pedestal height may be adjusted programmatically by a suitable computer controller 750.

또 다른 시나리오에서, 페데스탈 (708) 의 높이를 조정하는 것은 플라즈마 밀도로 하여금 특정한 개시된 실시예들에서 수행된 플라즈마 활성화 동안 가변되게 할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마는 코어 재료가 산소-함유 가스에 노출된 후 개질된 코어 재료를 제거하기 위해 불활성 가스가 샤워헤드 (706) 를 통해 기판 (712) 으로 흐를 때 점화될 수도 있다. 프로세스 페이즈의 종료시, 페데스탈 (708) 은 페데스탈 (708) 로부터 기판 (712) 의 제거를 허용하기 위해 또 다른 기판 이송 단계 동안 하강될 수도 있다. In another scenario, adjusting the height of the pedestal 708 may cause the plasma density to vary during plasma activation performed in certain disclosed embodiments. For example, the plasma may be ignited when an inert gas flows through the showerhead 706 to the substrate 712 to remove the modified core material after the core material is exposed to the oxygen-containing gas. At the end of the process phase, pedestal 708 may be lowered during another substrate transfer step to allow removal of substrate 712 from pedestal 708.

일부 실시예들에서, 샤워헤드 (706) 의 위치는 기판 (712) 과 샤워헤드 (706) 사이의 볼륨을 가변시키기 위해 페데스탈 (708) 에 대해 조정될 수도 있다. 또한, 페데스탈 (708) 및/또는 샤워헤드 (706) 의 수직 위치가 본 개시의 범위 내의 임의의 적합한 메커니즘에 의해 가변될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (708) 은 기판 (712) 의 배향을 회전시키기 위한 회전 축을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이들 예시적인 조정들 중 하나 이상은 하나 이상의 적합한 컴퓨터 제어기들 (750) 에 의해 프로그램적으로 수행될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 컴퓨터 제어기 (750) 는 도 7의 제어기 (750) 에 대해 아래에 기술된 임의의 특징들을 포함할 수도 있다. In some embodiments, the position of the showerhead 706 may be adjusted relative to the pedestal 708 to vary the volume between the substrate 712 and the showerhead 706. It will also be appreciated that the vertical position of pedestal 708 and/or showerhead 706 may be varied by any suitable mechanism within the scope of the present disclosure. In some embodiments, pedestal 708 may include an axis of rotation to rotate the orientation of substrate 712. It will be appreciated that in some embodiments, one or more of these example adjustments may be performed programmatically by one or more suitable computer controllers 750. Computer controller 750 may include any of the features described below with respect to controller 750 of FIG. 7.

플라즈마가 상기 논의된 바와 같이 사용될 수도 있는 일부 실시예들에서, 샤워헤드 (706) 및 페데스탈 (708) 은 플라즈마에 전력을 공급하기 위해 RF 전력 공급부 (714) 및 매칭 네트워크 (716) 와 전기적으로 통신한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 에너지는 프로세스 스테이션 압력, 가스 농도, RF 소스 전력, RF 소스 주파수, 및 플라즈마 전력 펄스 타이밍 중 하나 이상을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 예를 들어, RF 전력 공급부 (714) 및 매칭 네트워크 (716) 는 라디칼 종의 목표된 조성을 갖는 플라즈마를 형성하기 위해 임의의 적합한 전력으로 동작될 수도 있다. 마찬가지로, RF 전력 공급부 (714) 는 임의의 적합한 주파수의 RF 전력을 제공할 수도 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 공급부 (714) 는 서로 독립적으로 고 주파수 RF 전력 소스 및 저 주파수 RF 전력 소스를 제어하도록 구성될 수도 있다. 예시적인 저 주파수 RF 주파수들은 0 ㎑ 내지 500 ㎑의 주파수들을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예시적인 고 주파수 RF 주파수들은 1.8 ㎒ 내지 2.45 ㎓이거나, 약 13.56 ㎒보다 크거나, 27 ㎒보다 크거나, 40 ㎒보다 크거나, 60 ㎒보다 큰 주파수들을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 임의의 적합한 파라미터들이 표면 반응들을 위한 플라즈마 에너지를 제공하기 위해 이산적으로 또는 연속적으로 조절될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. In some embodiments where plasma may be used as discussed above, showerhead 706 and pedestal 708 are in electrical communication with RF power supply 714 and matching network 716 to power the plasma. do. In some embodiments, plasma energy may be controlled by controlling one or more of process station pressure, gas concentration, RF source power, RF source frequency, and plasma power pulse timing. For example, RF power supply 714 and matching network 716 may be operated with any suitable power to form a plasma having a targeted composition of radical species. Likewise, RF power supply 714 may provide RF power at any suitable frequency. In some embodiments, RF power supply 714 may be configured to control a high frequency RF power source and a low frequency RF power source independently of each other. Exemplary low frequency RF frequencies may include, but are not limited to, frequencies between 0 kHz and 500 kHz. Exemplary high frequency RF frequencies may include, but are not limited to, frequencies from 1.8 MHz to 2.45 GHz, greater than about 13.56 MHz, greater than 27 MHz, greater than 40 MHz, or greater than 60 MHz. It will be appreciated that any suitable parameters may be adjusted discretely or continuously to provide plasma energy for surface reactions.

일부 실시예들에서, 플라즈마는 하나 이상의 플라즈마 모니터들에 의해 인-시츄 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 파라미터들은 이러한 인-시츄 플라즈마 모니터들로부터의 측정값들에 기반하여 프로그램적으로 조정될 수도 있다. 예를 들어, OES 센서는 플라즈마 전력의 프로그램적 제어를 제공하기 위해 피드백 루프 (loop) 에서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, OES 센서는 특정한 개시된 실시예들을 사용하여 특정한 시간의 양 후 에칭을 중단하기 위한 엔드포인트 (endpoint) 를 설정하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다른 모니터들이 플라즈마 및 다른 프로세스 특징들을 모니터링하도록 사용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 일부 모니터들은 IR (infrared : 적외선) 모니터들, 음향 모니터들, 및 압력 트랜스듀서들 (transducers) 을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. In some embodiments, the plasma may be monitored in-situ by one or more plasma monitors. In one scenario, plasma power may be monitored by one or more voltage, current sensors (eg, VI probes). In another scenario, plasma density and/or process gas concentration may be measured by one or more Optical Emission Spectroscopy (OES) sensors. In some embodiments, one or more plasma parameters may be adjusted programmatically based on measurements from these in-situ plasma monitors. For example, an OES sensor may be used in a feedback loop to provide programmatic control of plasma power. In some embodiments, the OES sensor may be used to set an endpoint to stop etching after a certain amount of time using certain disclosed embodiments. It will be appreciated that in some embodiments, other monitors may be used to monitor plasma and other process characteristics. Some monitors may include, but are not limited to, IR (infrared) monitors, acoustic monitors, and pressure transducers.

일부 실시예들에서, 제어기 (750) 에 대한 인스트럭션들은 IOC (Input/Output Control) 시퀀싱 인스트럭션들을 통해 제공될 수도 있다. 일례에서, 프로세스 단계를 위한 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 프로세스 레시피의 대응하는 레시피 페이즈에 포함될 수도 있다. 일부 경우들에서, 프로세스 레시피 단계는 프로세스 단계에 대한 모든 인스트럭션들이 프로세스 단계와 동시에 실행되도록, 순차적으로 배열될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 반응기 파라미터들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 레시피 단계에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 레시피 단계는 불활성 가스 및/또는 반응물질 가스 (예를 들어, 산소-함유 가스) 의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, (아르곤과 같은) 캐리어 가스의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, 및 제 1 레시피 단계에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 2, 후속하는 레시피 페이즈는 불활성 가스 및/또는 반응물질 가스의 플로우 레이트를 조절 또는 중지하기 위한 인스트럭션들, 캐리어 가스 또는 퍼지 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들 및 제 2 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 3 레시피 페이즈는 아르곤과 같은 제 2 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들, 캐리어 가스 또는 퍼지 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들, 4-스테이션 프로세싱 툴에 대해 약 250 W 내지 약 750 W의 저 플라즈마 전력에서 플라즈마를 점화하기 위한 인스트럭션들, 및 제 3 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 4, 후속하는 레시피 페이즈는 불활성 가스 및/또는 반응물질 가스의 플로우 레이트를 조절 또는 중지하기 위한 인스트럭션들, 캐리어 가스 또는 퍼지 가스의 플로우 레이트를 조절하기 위한 인스트럭션들 및 제 4 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 이러한 레시피들은 약 90° ± 5° 지점에서 에칭될 하부 층의 표면과 만나는 수직 측벽들을 산출하기 위해, 기판 상의 코어 재료들과 같은 탄소-함유 재료를 에칭하도록 사용될 수도 있다. 부가적인 레시피들이 또한 이어질 수도 있고, ALD에 의해 패터닝된 코어 재료 위에 컨포멀한 막을 증착하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 패터닝된 코어 재료 위에 실리콘 옥사이드 컨포멀한 막을 증착하기 위해, 일 부가적인 레시피 페이즈는 실리콘-함유 전구체의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있고, 또 다른 부가적인 레시피 페이즈는 산소-함유 반응물질의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들 및 부가적인 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 이들 레시피 페이즈들이 본 개시의 범위 내의 임의의 적합한 방식들로 더 세분화되고 그리고/또는 반복될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. In some embodiments, instructions for the controller 750 may be provided through Input/Output Control (IOC) sequencing instructions. In one example, instructions for setting conditions for a process step may be included in the corresponding recipe phase of the process recipe. In some cases, the process recipe step may be arranged sequentially, such that all instructions for the process step are executed concurrently with the process step. In some embodiments, instructions for setting one or more reactor parameters may be included in the recipe step. For example, the first recipe step may include instructions for setting the flow rate of the inert gas and/or reactant gas (eg, oxygen-containing gas), and the flow rate of the carrier gas (such as argon). For instructions, and time delay instructions for the first recipe step. The second, subsequent recipe phase includes instructions for adjusting or stopping the flow rate of the inert gas and/or reactant gas, instructions for adjusting the flow rate of the carrier gas or purge gas, and time for the second recipe phase It may also include delay instructions. The third recipe phase includes instructions for adjusting the flow rate of the second gas, such as argon, instructions for adjusting the flow rate of the carrier gas or purge gas, about 250 W to about 750 W for a 4-station processing tool. May include instructions for igniting the plasma at low plasma power, and time delay instructions for the third recipe phase. Fourth, subsequent recipe phases include instructions for adjusting or stopping the flow rate of inert gas and/or reactant gas, instructions for adjusting the flow rate of carrier gas or purge gas, and time for the fourth recipe phase It may also include delay instructions. These recipes may be used to etch a carbon-containing material, such as core materials on the substrate, to yield vertical sidewalls that meet the surface of the underlying layer to be etched at about 90°±5°. Additional recipes may also be followed, and used to deposit a conformal film over the core material patterned by ALD. For example, to deposit a silicon oxide conformal film over a patterned core material, one additional recipe phase may include instructions to set the flow rate of the silicon-containing precursor, another additional recipe phase is It may also include instructions for setting the flow rate of the oxygen-containing reactant and time delay instructions for the additional recipe phase. It will be appreciated that these recipe phases may be further subdivided and/or repeated in any suitable manner within the scope of the present disclosure.

또한, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 (700) 에 대한 압력 제어는 버터플라이 밸브 (718) 에 의해 제공될 수도 있다. 도 7의 실시예에 도시된 바와 같이, 버터플라이 밸브 (718) 는 다운스트림 진공 펌프 (도 7에 미도시) 에 의해 제공된 진공을 쓰로틀한다 (throttle). 그러나, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 (700) 의 압력 제어는 또한 프로세스 스테이션 (700) 에 도입된 하나 이상의 가스들의 플로우 레이트를 가변시킴으로써 조정될 수도 있다. Further, in some embodiments, pressure control for the process station 700 may be provided by a butterfly valve 718. As shown in the embodiment of FIG. 7, butterfly valve 718 throttles the vacuum provided by a downstream vacuum pump (not shown in FIG. 7). However, in some embodiments, the pressure control of process station 700 may also be adjusted by varying the flow rate of one or more gases introduced to process station 700.

상기 기술된 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 스테이션들은 멀티-스테이션 프로세싱 툴에 포함될 수도 있다. 도 8은 이들 중 하나 또는 이들 모두는 리모트 플라즈마 소스 (도 8에 미도시) 를 포함할 수도 있는 인바운드 로드 록 (inbound load lock) (802) 및 아웃바운드 로드 록 (outbound load lock) (804) 과 함께 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (800) 의 일 실시예의 개략적인 도면을 도시한다. 대기압에서, 로봇 (806) 이 포드 (pod) (808) 를 통해 로딩된 카세트 (cassette) 로부터 대기 포트 (810) 를 통해 인바운드 로드 록 (802) 내로 웨이퍼들을 이동시키도록 구성된다. 웨이퍼 (도 8에 미도시) 가 인바운드 로드 록 (802) 내 페데스탈 (812) 상에 로봇 (806) 에 의해 배치되고, 대기 포트 (810) 는 폐쇄되고, 그리고 인바운드 로드 록 (802) 은 펌핑 다운된다 (pump down). 인바운드 로드 록 (802) 이 리모트 플라즈마 소스를 포함하면, 웨이퍼는 프로세싱 챔버 (814) 내로 도입되기 전 인바운드 로드 록 (802) 내에서 리모트 플라즈마 처리에 노출될 수도 있다. 또한, 웨이퍼는, 예를 들어 수분 및 흡착된 가스들 제거하기 위해 인바운드 로드 록 (802) 에서 또한 가열될 수도 있다. 다음으로, 프로세싱 챔버 (814) 로의 챔버 이송 포트 (816) 가 개방되고, 또 다른 로봇 (미도시) 이 프로세싱을 위해 반응기의 도시된 제 1 스테이션의 페데스탈 상의 반응기 내로 웨이퍼를 배치한다. 도 8에 도시된 실시예가 로드 록들을 포함하지만, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 내로의 웨이퍼의 직접적인 진입이 제공될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.As described above, one or more process stations may be included in a multi-station processing tool. 8 shows an inbound load lock 802 and an outbound load lock 804, one or both of which may include a remote plasma source (not shown in FIG. 8). Together, they show a schematic drawing of one embodiment of a multi-station processing tool 800. At atmospheric pressure, the robot 806 is configured to move wafers from the cassette loaded through the pod 808 through the atmospheric port 810 into the inbound load lock 802. A wafer (not shown in FIG. 8) is placed by the robot 806 on the pedestal 812 in the inbound load lock 802, the standby port 810 is closed, and the inbound load lock 802 is pumped down. (Pump down). If inbound load lock 802 includes a remote plasma source, the wafer may be exposed to remote plasma processing within inbound load lock 802 before being introduced into processing chamber 814. In addition, the wafer may also be heated in the inbound load lock 802, for example to remove moisture and adsorbed gases. Next, the chamber transfer port 816 to the processing chamber 814 is opened, and another robot (not shown) places the wafer into the reactor on the pedestal of the illustrated first station of the reactor for processing. It will be appreciated that although the embodiment shown in FIG. 8 includes load locks, in some embodiments, direct entry of the wafer into the process station may be provided.

도시된 프로세싱 챔버 (814) 는 도 8에 도시된 실시예에서 1 내지 4로 번호가 붙은 네 개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 스테이션 각각은 가열된 페데스탈 (스테이션 1에 대해 (818) 로 도시됨), 및 가스 라인 유입구들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션 각각이 상이한 또는 복수의 목적들을 가질 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세스 스테이션은 ALC, ALD 및 플라즈마-향상된 ALD 프로세스 모드 사이에서 스위칭 가능할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 증착 전구체로의 노출 및 제 2 반응물질과 플라즈마로의 노출은 동일한 스테이션에서 수행된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (814) 는 ALD의 하나 이상의 매칭된 쌍들 및 플라즈마-향상된 ALD 프로세스 스테이션들을 포함할 수도 있다. 도시된 프로세싱 챔버 (814) 가 네 개의 스테이션들을 포함하지만, 본 개시에 따른 프로세싱 챔버가 임의의 적합한 수의 스테이션들을 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버가 다섯 개 이상의 스테이션들을 가질 수도 있지만, 다른 실시예들에서 프로세싱 챔버가 세 개 이하의 스테이션들을 가질 수도 있다. The illustrated processing chamber 814 includes four process stations numbered 1-4 in the embodiment shown in FIG. 8. Each station has a heated pedestal (shown as 818 for Station 1), and gas line inlets. It will be appreciated that in some embodiments, each of the process stations may have different or multiple purposes. For example, in some embodiments, a process station may be switchable between ALC, ALD and plasma-enhanced ALD process modes. In some embodiments, exposure to the deposition precursor and exposure to the second reactant and plasma are performed at the same station. Additionally or alternatively, in some embodiments, processing chamber 814 may include one or more matched pairs of ALD and plasma-enhanced ALD process stations. It will be appreciated that although the illustrated processing chamber 814 includes four stations, the processing chamber according to the present disclosure may have any suitable number of stations. For example, in some embodiments, the processing chamber may have five or more stations, while in other embodiments the processing chamber may have three or fewer stations.

도 8은 프로세싱 챔버 (814) 내에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 웨이퍼 핸들링 시스템 (890) 의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 핸들링 시스템 (890) 은 다양한 프로세스 스테이션들 사이 및/또는 프로세스 스테이션과 로드 록 사이에서 웨이퍼들을 이송시킬 수도 있다. 임의의 적합한 웨이퍼 핸들링 시스템이 채용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 비한정적인 예들은 웨이퍼 캐러셀들 (carousels) 및 웨이퍼 핸들링 로봇들을 포함한다. 도 8은 또한 프로세스 툴 (800) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하기 위해 채용된 시스템 제어기 (850) 의 일 실시예를 도시한다. 시스템 제어기 (850) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 (856), 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들 (854), 및 하나 이상의 프로세서들 (852) 을 포함할 수도 있다. 프로세서 (852) 는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 연결부 및/또는 디지털 입력/출력 연결부, 스텝퍼 (stepper) 모터 제어기 보드들, 등을 포함할 수도 있다. 8 shows an embodiment of a wafer handling system 890 for transferring wafers within a processing chamber 814. In some embodiments, wafer handling system 890 may transfer wafers between various process stations and/or between a process station and a load lock. It will be appreciated that any suitable wafer handling system may be employed. Non-limiting examples include wafer carousels and wafer handling robots. 8 also shows an embodiment of a system controller 850 employed to control process conditions and hardware conditions of the process tool 800. System controller 850 may include one or more memory devices 856, one or more mass storage devices 854, and one or more processors 852. The processor 852 may include a CPU or computer, analog input/output connections and/or digital input/output connections, stepper motor controller boards, and the like.

일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (850) 는 프로세스 툴 (800) 의 모든 액티비티들을 제어한다. 시스템 제어기 (850) 는 대용량 저장 디바이스 (854) 내 저장되고, 메모리 디바이스 (856) 내로 로딩되고, 그리고 프로세서 (852) 상에서 실행되는 시스템 제어 소프트웨어 (858) 를 실행한다. 대안적으로, 제어 로직은 제어기 (850) 내에 하드 코딩될 수도 있다. ASICs (Application 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 하드 코딩된 로직이 대신 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 소프트웨어 (858) 는 타이밍, 가스들의 혼합물, 가스 플로우 레이트들, 챔버 압력 및/또는 스테이션 압력, 챔버 온도 및/또는 스테이션 온도, 웨이퍼 온도, 타겟 전력 레벨들, RF 전력 레벨들, 기판 페데스탈, 척 및/또는 서셉터 (susceptor) 위치, 및 프로세스 툴 (800) 에 의해 수행된 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (858) 는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 (subroutines) 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 사용된 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어 (858) 는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다. In some embodiments, system controller 850 controls all activities of process tool 800. System controller 850 executes system control software 858 stored in mass storage device 854, loaded into memory device 856, and executed on processor 852. Alternatively, control logic may be hard coded within controller 850. Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Programmable Logic Devices (PLDs) (eg, field-programmable gate arrays, or FPGAs) may be used for these purposes. In the following discussion, whenever “software” or “code” is used, functionally similar hard coded logic may be used instead. System controller software 858 includes timing, mixture of gases, gas flow rates, chamber pressure and/or station pressure, chamber temperature and/or station temperature, wafer temperature, target power levels, RF power levels, substrate pedestal, It may include instructions for controlling the chuck and/or susceptor location, and other parameters of a particular process performed by process tool 800. System control software 858 may be configured in any suitable way. For example, various process tool component subroutines or control objects may be written to control the operation of process tool components used to perform various process tool processes. System control software 858 may be coded in any suitable computer readable programming language.

일부 실시예들에서, 시스템 제어 소프트웨어 (858) 는 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC 시퀀싱 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어기 (850) 와 연관된 대용량 저장 디바이스 (854) 및/또는 메모리 디바이스 (856) 상에 저장된 다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시예들에서 채용될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 프로그램, 프로세스 가스 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 가열기 제어 프로그램, 및 플라즈마 제어 프로그램을 포함한다. In some embodiments, system control software 858 may include IOC sequencing instructions for controlling various parameters described above. Other computer software and/or programs stored on mass storage device 854 and/or memory device 856 associated with system controller 850 may be employed in some embodiments. Examples of programs or sections of programs for this purpose include a substrate positioning program, a process gas control program, a pressure control program, a heater control program, and a plasma control program.

기판 포지셔닝 프로그램은 기판을 페데스탈 (818) 상으로 로딩하고, 기판과 프로세스 툴 (800) 의 다른 부품 사이의 인터벌을 제어하기 위해 사용되는 프로세스 툴 컴포넌트들을 위한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다. The substrate positioning program may include program code for process tool components used to load the substrate onto the pedestal 818 and control the interval between the substrate and other components of the process tool 800.

프로세스 가스 제어 프로그램은 가스 조성 (예를 들어, 본 명세서에 기술된 바와 같은 실리콘-함유 가스들, 산소-함유 가스들, 및 퍼지 가스들) 및 플로우 레이트들을 제어하기 위한, 그리고 선택 가능하게 프로세스 스테이션 내의 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 쓰로틀 밸브, 프로세스 스테이션 내로의 가스 플로우, 등을 조절함으로써 프로세스 스테이션 내 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다.The process gas control program is for controlling gas composition (eg, silicon-containing gases, oxygen-containing gases, and purge gases as described herein) and flow rates, and optionally a process station It may also include a code to flow gas into one or more process stations prior to deposition to stabilize the pressure within. The pressure control program may include code for controlling the pressure in the process station, for example, by regulating the throttle valve of the process station's exhaust system, gas flow into the process station, and the like.

가열기 제어 프로그램은 기판을 가열하기 위해 사용되는 가열 유닛들로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 가열기 제어 프로그램은 (헬륨과 같은) 열 전달 가스의 기판으로의 전달을 제어할 수도 있다.The heater control program may include code for controlling the current to the heating units used to heat the substrate. Alternatively, the heater control program may control the transfer of heat transfer gas (such as helium) to the substrate.

플라즈마 제어 프로그램은 본 명세서의 실시예들에 따라 하나 이상의 프로세스 스테이션들에서 프로세스 전극들에 인가된 RF 전력 레벨들을 설정하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. The plasma control program may include code for setting RF power levels applied to process electrodes at one or more process stations in accordance with embodiments herein.

압력 제어 프로그램은 본 명세서의 실시예들에 따라 반응 챔버의 압력을 유지하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. The pressure control program may include code for maintaining the pressure in the reaction chamber according to embodiments herein.

일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (850) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 상태들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 그리고 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다. In some embodiments, there may be a user interface associated with system controller 850. The user interface may include a display screen, graphical software displays of apparatus and/or process states, and user input devices such as pointing devices, keyboards, touch screens, microphones, and the like.

일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (850) 에 의해 조정된 파라미터들은 프로세스 조건들에 관련될 수도 있다. 비한정적인 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 사용자들에게 제공될 수도 있다. In some embodiments, parameters adjusted by system controller 850 may be related to process conditions. Non-limiting examples include process gas composition and flow rates, temperature, pressure, plasma conditions (such as RF bias power levels), and the like. These parameters may be provided to users in the form of a recipe that may be input using a user interface.

프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 프로세스 툴 센서들로부터 시스템 제어기 (850) 의 아날로그 입력 연결부 및/또는 디지털 입력 연결부에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 툴 (800) 의 아날로그 출력 연결부 및 디지털 출력 연결부 상에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 툴 센서들의 비한정적인 예들은 질량 유량 제어기들, (마노미터들 (manometers) 과 같은) 압력 센서들, 써모커플들 (thermocouples), 등을 포함한다. 적절하게 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터 데이터로 사용될 수도 있다. Signals for monitoring the process may be provided by analog input connections and/or digital input connections of the system controller 850 from various process tool sensors. Signals for controlling the process may be output on the analog output connection and digital output connection of the process tool 800. Non-limiting examples of process tool sensors that may be monitored include mass flow controllers, pressure sensors (such as manometers), thermocouples, and the like. Properly programmed feedback and control algorithms may be used as data from these sensors to maintain process conditions.

시스템 제어기 (850) 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 파라미터들을 제어할 수도 있다. System controller 850 may provide program instructions for implementing the deposition processes described above. Program instructions may control various process parameters such as DC power level, RF bias power level, pressure, temperature, and the like. Instructions may control parameters to operate in-situ deposition of film stacks in accordance with various embodiments described herein.

시스템 제어기 (850) 는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함하여, 장치가 개시된 실시예들에 따른 방법들을 수행할 것이다. 개시된 실시예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 머신-판독 가능 매체는 시스템 제어기 (850) 에 커플링될 수도 있다. System controller 850 will typically perform methods according to embodiments in which the apparatus is disclosed, including one or more memory devices and one or more processors configured to execute instructions. A machine-readable medium including instructions for controlling process operations in accordance with disclosed embodiments may be coupled to system controller 850.

일부 구현예들에서, 시스템 제어기 (850) 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 전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 후에 그들의 동작을 제어하기 위해 전자장치들에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 “제어기”로서 지칭될 수도 있다. 시스템 제어기 (850) 는, 프로세싱 조건들 및/또는 시스템의 유형에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, RF 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다. In some implementations, system controller 850 is part of a system that may be part of the examples described above. Such systems may include semiconductor processing equipment, including a processing tool or tools, a chamber or chambers, a platform or platforms for processing, and/or specific processing components (wafer pedestal, gas flow system, etc.). . These systems may be integrated into electronics to control their operation before, during, and after processing a semiconductor wafer or substrate. Electronic devices may be referred to as “controllers” that may control various components or sub-portions of a system or systems. System controller 850, depending on processing conditions and/or type of system, delivers processing gases, temperature settings (eg, heating and/or cooling), pressure settings, vacuum settings, Power settings, RF generator settings, RF matching circuit settings, frequency settings, flow rate settings, fluid delivery settings, position and operation settings, tools and other transfer tools and/or It may be programmed to control any of the processes disclosed herein, including wafer transfers into and out of loadlocks connected or interfaced with a particular system.

일반적으로 말하면, 시스템 제어기 (850) 는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치들을 지칭한다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs로서 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 (850) 로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해 규정된 레시피의 일부일 수도 있다. Generally speaking, the system controller 850 receives various instructions, issues instructions, controls the operation, enables cleaning operations, enables endpoint measurements, etc., various integrated circuits, logic, memory , And/or electronic devices with software. Integrated circuits are chips in the form of firmware that stores program instructions, digital signal processors (DSPs), chips defined as ASICs, and/or one or more microprocessors that execute program instructions (eg, software), Or it may include microcontrollers. The program instructions are instructions delivered to the system controller 850 or to the system in the form of various individual settings (or program files), which define operating parameters for executing a particular process on the semiconductor wafer or on the semiconductor wafer. It might be. In some embodiments, operating parameters are processed to achieve one or more processing steps during manufacture of one or more layers, materials, metals, oxides, silicon, silicon dioxide, surfaces, circuits, and/or dies of a wafer. It may be part of the recipe prescribed by the engineers.

시스템 제어기 (850) 는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 시스템 제어기 (850) 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 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 시스템 제어기 (850) 는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 시스템 제어기 (850) 가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 유형 및 수행될 프로세스의 유형에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 기술된 바와 같이, 시스템 제어기 (850) 는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 동작하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산된 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, 원격으로 위치한 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다. System controller 850 may, in some implementations, be coupled to, or be part of, a computer that may be integrated into, coupled to, or otherwise networked to, or a combination of systems. For example, system controller 850 may be in the “cloud” or all or part of a fab host computer system that may enable remote access of wafer processing. The computer monitors the current progress of manufacturing operations, examines the history of past manufacturing operations, examines trends or performance metrics from multiple manufacturing operations, changes parameters of the current processing, and processes steps following the current processing. You can also enable remote access to the system to set up or start a new process. In some examples, a remote computer (eg, a server) can provide process recipes to the system through a local network or a network that may include the Internet. The remote computer may include a user interface that enables input or programming of parameters and/or settings to be subsequently transferred from the remote computer to the system. In some examples, system controller 850 receives instructions in the form of data, specifying parameters for each of the processing steps to be performed during one or more operations. It should be understood that the parameters may be specific to the type of tool to be controlled or interfaced by the system controller 850 and the type of process to be performed. Thus, as described above, system controller 850 may be distributed by including one or more separate controllers that are networked and operated together for a common purpose, such as the processes and controls described herein. An example of a distributed controller for these purposes can be one or more integrated circuits on a chamber that communicate with one or more integrated circuits located remotely (eg at the platform level or as part of a remote computer), combined to control processes on the chamber. have.

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, ALC 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. Non-limitingly, exemplary systems include plasma etch chambers or modules, deposition chambers or modules, spin-rinse chambers or modules, metal plating chambers or modules, cleaning chambers or modules, bevel edge etch chambers or modules, physical vapor deposition (PVD) Used in the manufacture and/or fabrication of chambers or modules, CVD (Chemical Vapor Deposition) chambers or modules, ALD chambers or modules, ALC chambers or modules, ion implantation chambers or modules, track chambers or modules, and semiconductor wafers Or any other semiconductor processing systems that may or may not be associated.

상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 시스템 제어기 (850) 는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터 그리고 툴 위치들 및/또는 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. As described above, depending on the process step or steps to be performed by the tool, the system controller 850 is from and to tool positions and/or load ports in the semiconductor manufacturing plant. Other tool circuits or modules, other tool components, cluster tools, other tool interfaces, neighboring tools, neighboring tools, tools located throughout the factory, main computers, used in material transport to move containers of wafers, It may also communicate with one or more of the other controllers or tools.

본 명세서에 개시된 방법들을 수행하기 위한 적절한 장치가 2011년 4월 11일에 출원되고, 명칭이 “PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION”인 미국 특허 출원 번호 제 13/084,399 호 (현재 미국 특허 번호 제 8,728,956 호); 및 2011년 4월 11일에 출원되고, 명칭이 “SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS”인 미국 특허 출원 번호 제 13/084,305 호에 더 논의되고 기술되며, 이들 각각은 전체가 본 명세서에 인용된다. A suitable device for performing the methods disclosed herein was filed on April 11, 2011, and entitled “PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION” US Patent Application No. 13/084,399 (currently US Patent No. 8,728,956) ; And United States Patent Application No. 13/084,305, filed April 11, 2011, entitled “SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS”, each of which is incorporated herein in its entirety.

본 명세서에 기술된 장치/프로세스는, 예를 들어 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전지 패널들 등의 제조 또는 제작을 위한 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시는 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 통상적으로 이하의 동작들의 일부 또는 전부를 포함하고, 동작 각각은 다수의 가능한 툴들로 인에이블된다: (1) 스핀-온 (spin-on) 툴 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스, 즉 기판 상에 포토레지스트의 도포; (2) 핫플레이트 또는 퍼니스 (furnace) 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트의 경화; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴로 가시광 또는 UV 광 또는 x-ray 광에 포토레지스트를 노출; (4) 레지스트를 선택적으로 제거하고 습식 벤치 (bench) 와 같은 툴을 사용하여 패터닝하도록 레지스트를 현상 (developing); (5) 건식 에칭 툴 또는 플라즈마-보조된 에칭 툴을 사용함으로써 레지스트 패턴을 하부 막 또는 워크피스 내로 전사; 및 (6) RF 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거. The apparatus/process described herein may be used in conjunction with lithographic patterning tools or processes, for example for the manufacture or fabrication of semiconductor devices, displays, LEDs, photovoltaic panels, and the like. Typically, but not necessarily, these tools/processes will be used or performed together in a common manufacturing facility. The lithographic patterning of a film typically includes some or all of the following actions, each of which is enabled with a number of possible tools: (1) spin-on tool or spray-on. ) Application of a photoresist onto a workpiece, ie a substrate, using a tool; (2) curing of photoresist using a hot plate or furnace or UV curing tool; (3) exposing photoresist to visible or UV light or x-ray light with a tool such as a wafer stepper; (4) developing the resist to selectively remove the resist and pattern it using a tool such as a wet bench; (5) transferring the resist pattern into the underlying film or workpiece by using a dry etching tool or a plasma-assisted etching tool; And (6) removing the resist using a tool such as an RF plasma resist stripper or a microwave plasma resist stripper.

결론conclusion

전술한 실시예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 다소 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 특정한 변경들 및 수정들이 실시될 수도 있는 것이 명백할 것이다. 본 실시예들의 프로세스들, 시스템들 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것에 유의해야 한다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 실시예들은 본 명세서에 주어진 세부사항들에 한정되지 않는다. Although the foregoing embodiments have been described in some detail for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. It should be noted that there are many alternative ways of implementing the processes, systems and apparatus of the present embodiments. Accordingly, the embodiments are to be regarded as illustrative and not restrictive, and the embodiments are not limited to the details given herein.

Claims (34)

반응 챔버 배치 (batch) 사이즈를 증가시키는 방법에 있어서,
(a) 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계로서, 상기 프로세싱은 상기 반응 챔버의 내부 표면들 상에 적어도 일부 타겟을 벗어난 (off-target) 재료의 증착을 발생시키는, 상기 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 단계;
(b) 상기 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 상기 타겟을 벗어난 증착 재료를 안정화하기 위해 중앙-배치 (mid-batch) 반응 챔버 프로세싱을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 반응 챔버 내에서 상기 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
A method for increasing the reaction chamber batch size,
(a) processing a portion of a batch of wafers within a reaction chamber, the processing causing deposition of at least some off-target material on the inner surfaces of the reaction chamber, Processing a portion of the batch;
(b) performing mid-batch reaction chamber processing to stabilize the off-target deposition material accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber; And
(c) processing another portion of the batch of wafers within the reaction chamber.
제 1 항에 있어서,
상기 웨이퍼들의 배치의 프로세싱이 완료될 때까지 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c) 를 반복하는 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
And repeating steps (b) and (c) until processing of the batch of wafers is complete.
제 1 항에 있어서,
상기 반응 챔버 배치 사이즈는 반응 챔버 세정 사이클들 사이에 상기 반응 챔버 내에서 프로세싱될 수 있는 웨이퍼들의 수인, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
The reaction chamber batch size is the number of wafers that can be processed in the reaction chamber between reaction chamber cleaning cycles, the method of increasing the reaction chamber batch size.
제 1 항에 있어서,
상기 반응 챔버 내부에서 배치 프로세싱 전 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들을 시즈닝하는 (seasoning) 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
A method of increasing a reaction chamber batch size, further comprising seasoning the inner surfaces of the reaction chamber before batch processing inside the reaction chamber.
제 4 항에 있어서,
상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들을 시즈닝하는 단계는 상기 단계 (a) 또는 상기 단계 (c) 동안 상기 웨이퍼들의 배치 상의 증착을 위해 사용되는 동일한 재료의 코팅을 도포하는 것을 수반하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 4,
The step of seasoning the inner surfaces of the reaction chamber involves applying a coating of the same material used for deposition on the batch of wafers during step (a) or step (c) to determine the reaction chamber batch size. How to increase.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a) 또는 상기 단계 (c) 는 상기 웨이퍼들의 배치의 웨이퍼 상에 재료를 증착하는 것을 수반하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
The step (a) or step (c) involves depositing material on a wafer of the batch of wafers, the method of increasing the reaction chamber batch size.
제 4 항에 있어서,
상기 시즈닝하는 단계는 상기 반응 챔버 내에 웨이퍼들이 존재하지 않는 동안 ALD (Atomic Layer Deposition) 에 의해 상기 반응 챔버의 내부 표면들에 코팅을 도포하는 것을 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 4,
The step of seasoning comprises applying a coating to the inner surfaces of the reaction chamber by atomic layer deposition (ALD) while no wafers are present in the reaction chamber.
제 1 항에 있어서,
(d) 상기 단계 (c) 의 완료에 이어서 상기 반응 챔버 내부 표면들을 세정하는 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
(d) cleaning the inner surfaces of the reaction chamber following completion of step (c), further increasing the reaction chamber batch size.
제 2 항에 있어서,
(d) 상기 웨이퍼들의 배치의 프로세싱이 완료된 후 상기 반응 챔버 내부 표면들을 세정하는 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 2,
(d) cleaning the inner surfaces of the reaction chamber after processing of the batch of wafers is completed.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b) 는 상기 웨이퍼들의 배치의 총 배치 축적 한계의 명시된 인터벌들에서 수행되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
The step (b) is performed at specified intervals of the total batch accumulation limit of the batch of wafers, to increase the reaction chamber batch size.
제 10 항에 있어서,
상기 총 배치 축적 한계는 이를 넘으면 추가 프로세싱 전 상기 반응 챔버의 세정이 요구되도록 프로세싱이 손상되는 상기 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 재료의 두께인, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 10,
A method for increasing the reaction chamber batch size, wherein the total batch accumulation limit is the thickness of material accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber where processing is impaired such that cleaning of the reaction chamber is required before further processing.
제 10 항에 있어서,
상기 명시된 인터벌들은 경험적으로 결정되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 10,
A method of increasing the reaction chamber batch size, wherein the intervals specified above are empirically determined.
제 10 항에 있어서,
상기 명시된 인터벌들은 상기 재료의 플레이킹 (flaking) 및 웨이퍼 결함들 및/또는 입자들의 생성을 발생시키는 상기 챔버 내부 표면들 상에 유해한 레벨의 재료 축적 전 발생하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 10,
The specified intervals occur prior to the accumulation of a detrimental level of material on the interior surfaces of the chamber that causes flaking of the material and generation of wafer defects and/or particles.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b) 는 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들 상에 축적된 상기 재료들에 결합하는 (bind) 막을 증착하는 단계를 수반하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
The step (b) involves depositing a film that binds to the materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber, the method of increasing the reaction chamber batch size.
제 14 항에 있어서,
상기 막의 압축성은 RF (Radio Frequency) 전력 레벨들, 반응 챔버 압력, 또는 RF 프로세싱 시간으로 구성된 그룹으로부터 선택된 임의의 하나 이상을 조정함으로써 향상되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 14,
The method of increasing the reaction chamber batch size, wherein the compressibility of the film is improved by adjusting any one or more selected from the group consisting of radio frequency (RF) power levels, reaction chamber pressure, or RF processing time.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b) 는 상기 재료들이 명시된 두께로 축적된 후 플라즈마에 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들 상에 축적된 상기 재료들을 노출하는 단계를 수반하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
According to claim 1,
The step (b) involves exposing the materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber to plasma after the materials have accumulated to a specified thickness, thereby increasing the reaction chamber batch size.
제 16 항에 있어서,
플라즈마 노출은 상기 반응 챔버의 상기 내측 표면들 상에 증착된 막 내로 플라즈마 확산을 용이하게 하기 위해 1 Torr 내지 10 Torr 범위 내의 압력에서 수행되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
Plasma exposure is performed at a pressure in the range of 1 Torr to 10 Torr to facilitate plasma diffusion into the film deposited on the inner surfaces of the reaction chamber, the method of increasing the reaction chamber batch size.
제 16 항에 있어서,
상기 플라즈마는 상기 반응 챔버 내의 샤워헤드의 대면플레이트 (faceplate) 상에서 점화되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
The plasma is ignited on the faceplate of the showerhead in the reaction chamber, to increase the reaction chamber batch size.
제 16 항에 있어서,
상기 플라즈마로 하여금 상기 반응 챔버 도처에서 균일하게 소멸되도록 퍼지를 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
And deactivating the purge to cause the plasma to dissipate uniformly throughout the reaction chamber.
제 16 항에 있어서,
상기 플라즈마는 수소, 헬륨, 아르곤, 또는 질소-함유 소스들 (sources) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 임의의 하나의 소스로부터 유도되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
Wherein the plasma is derived from hydrogen, helium, argon, or any one source selected from the group consisting of nitrogen-containing sources.
제 16 항에 있어서,
상기 플라즈마로의 노출은 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들 상에 축적된 상기 재료들 상에 대략 200 Å의 막을 증착하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
The method of increasing the reaction chamber batch size, wherein exposure to the plasma deposits a film of approximately 200 mm 3 on the materials accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber.
제 21 항에 있어서,
상기 증착된 막은 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들 상의 상기 재료들을 안정화하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 21,
The deposited film stabilizes the materials on the inner surfaces of the reaction chamber, increasing the reaction chamber batch size.
제 21 항에 있어서,
상기 플라즈마로의 상기 노출은 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들 상의 상기 재료들을 안정화하기 위해 상기 증착된 막을 치밀화하는 (densify), 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 21,
The exposure to the plasma densify the deposited film to stabilize the materials on the inner surfaces of the reaction chamber, thereby increasing the reaction chamber batch size.
제 15 항에 있어서,
상기 막의 압축성은 2 kw 내지 7 kw 범위의 RF 전력을 인가하거나, 2 torr 내지 10 torr 범위의 고압을 인가하거나, 0.2 s 내지 10 s의 RF 플라즈마 시간을 사용하는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 증가되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 15,
The compressibility of the film is increased by a method selected from the group consisting of applying RF power in the range of 2 kw to 7 kw, applying a high pressure in the range of 2 torr to 10 torr, or using an RF plasma time of 0.2 s to 10 s. To increase the reaction chamber batch size.
제 15 항에 있어서,
(d) 상기 반응 챔버를 접지시키는 단계를 더 포함하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 15,
(d) further comprising grounding the reaction chamber.
제 25 항에 있어서,
상기 접지된 반응 챔버는 상기 반응 챔버의 상기 외부로 플라즈마 확산을 용이하게 하는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 25,
Wherein the grounded reaction chamber facilitates plasma diffusion to the outside of the reaction chamber.
제 26 항에 있어서,
상기 웨이퍼들의 배치에 증착 가스를 전달하도록 구성된 샤워헤드가 전력 공급되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 26,
A method of increasing a reaction chamber batch size, wherein a showerhead configured to deliver deposition gas to the batch of wafers is powered.
제 26 항에 있어서,
상기 웨이퍼들의 배치를 지지하도록 구성된 페데스탈이 전력 공급되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 26,
A method of increasing the reaction chamber batch size, wherein a pedestal configured to support the batch of wafers is powered.
제 9 항에 있어서,
상기 단계 (d) 를 수행하도록 사용된 플라즈마는 리모트 (remote) 플라즈마 세정 유닛에 의해 공급되는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 9,
A method of increasing the reaction chamber batch size, wherein the plasma used to perform step (d) is supplied by a remote plasma cleaning unit.
제 29 항에 있어서,
상기 리모트 플라즈마 세정 유닛은 상기 반응 챔버에 탑재되는 (on-board), 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 29,
The remote plasma cleaning unit is mounted on the reaction chamber (on-board), a method of increasing the reaction chamber batch size.
제 16 항에 있어서,
상기 플라즈마는 400 ㎑의 주파수를 갖는, 반응 챔버 배치 사이즈를 증가시키는 방법.
The method of claim 16,
Wherein the plasma has a frequency of 400 kHz, increasing the reaction chamber batch size.
기판을 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 장치에 있어서,
반응 챔버; 및
리모트 플라즈마 챔버를 포함하고,
상기 반응 챔버는,
내부 챔버 표면들,
상기 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 및
상기 반응 챔버로부터 재료를 제거하기 위한 배기 포트를 포함하고,
상기 리모트 플라즈마 챔버는,
상기 리모트 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성기,
상기 리모트 플라즈마 챔버에 가스를 전달하기 위한 유입구,
상기 반응 챔버에 상기 리모트 플라즈마 챔버에서 생성된 플라즈마를 제공하기 위한 유출구, 및
제어기로서,
(a) 상기 반응 챔버 내에서 웨이퍼들의 배치의 부분을 프로세싱하는 동작으로서, 상기 프로세싱은 상기 반응 챔버의 내부 표면들 상에 적어도 일부 타겟을 벗어난 재료의 증착을 발생시키는, 상기 프로세싱하는 동작;
(b) 상기 반응 챔버의 내부 표면들 상에 축적된 상기 타겟을 벗어난 증착 재료를 안정화하기 위해 중앙-배치 반응 챔버 프로세싱을 수행하는 동작; 및
(c) 상기 반응 챔버 내에서 상기 웨이퍼들의 배치의 또 다른 부분을 프로세싱하는 동작을 위한 인스트럭션들을 실행하도록 구성된, 상기 제어기를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
A plasma processing apparatus for processing a substrate,
Reaction chamber; And
A remote plasma chamber,
The reaction chamber,
Interior chamber surfaces,
A substrate support for supporting a substrate in the reaction chamber, and
An exhaust port for removing material from the reaction chamber,
The remote plasma chamber,
A plasma generator for generating plasma in the remote plasma chamber,
An inlet for delivering gas to the remote plasma chamber,
An outlet for providing plasma generated in the remote plasma chamber to the reaction chamber, and
As a controller,
(a) processing a portion of a batch of wafers within the reaction chamber, the processing causing the deposition of at least some off-target material on inner surfaces of the reaction chamber;
(b) performing center-batch reaction chamber processing to stabilize the off-target deposition material accumulated on the inner surfaces of the reaction chamber; And
(c) the controller, configured to execute instructions for the operation of processing another portion of the batch of wafers within the reaction chamber.
제 32 항에 있어서,
상기 플라즈마 프로세싱 장치는 상기 반응 챔버로부터 리모트인, 플라즈마 프로세싱 장치.
The method of claim 32,
Wherein the plasma processing device is remote from the reaction chamber.
제 32 항에 있어서,
상기 제어기는,
(d) 상기 동작 (c) 의 완료에 이어서 상기 반응 챔버의 상기 내부 표면들을 세정하는 동작을 위한 인스트럭션들을 실행하도록 더 구성되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
The method of claim 32,
The controller,
(d) further configured to execute instructions for the operation of cleaning the inner surfaces of the reaction chamber following completion of operation (c).
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