KR-20260061335-A - 측면 가스 주입을 통한 타겟 가스 전달

Abstract

본 개시내용은, 기판을 처리하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 장치는, 처리 용적을 정의하는 챔버 몸체를 포함한다. 장치는, 처리 용적 내에 배치되는 베이스 링 및 기판 지지부를 더 포함한다. 가스 소스 조립체가 챔버 몸체의 유입구와 유체 연통한다. 배기 조립체가 챔버 몸체의 배출구와 유체 연통한다. 측부 주입 조립체가 제1 가스 소스와 유체 연통하며, 측부 주입 조립체는 챔버 몸체의 베이스 링에 결합된다. 측부 주입 조립체는, 처리 용적을 향해 연장되는 세장형 구조, 및 세장형 구조에 결합되며 베이스 링에 대한 세장형 구조의 제1 주입 각도를 제어하도록 구성되는 제1 측부 주입 액추에이터를 포함한다.

Inventors

• 카우프만-오스본, 토빈
• 올슨, 크리스토퍼 에스.

Assignees

• 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240823

Priority Date

20230908

Claims (20)

1. 기판을 처리하기 위한 장치로서, 처리 용적을 정의하는 챔버 몸체 ― 상기 챔버 몸체는 베이스 링을 포함함 ―; 상기 처리 용적 내에 배치되는 기판 지지부; 상기 챔버 몸체의 유입구와 유체 연통하는 가스 소스 조립체; 상기 챔버 몸체의 배출구와 유체 연통하는 배기 조립체; 및 제1 가스 소스와 유체 연통하는 측부 주입 조립체 ― 상기 측부 주입 조립체는 상기 챔버 몸체의 상기 베이스 링에 결합됨 ― 를 포함하며, 상기 측부 주입 조립체는, 상기 처리 용적을 향해 연장되는 세장형 구조, 및 상기 세장형 구조에 결합되며 상기 베이스 링에 대한 상기 세장형 구조의 제1 주입 각도를 제어하도록 구성되는 제1 측부 주입 액추에이터 를 포함하는, 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 세장형 구조는 가변 직경을 포함하는, 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가변 직경을 조정하기 위한 유동 액추에이터를 더 포함하는, 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 측부 주입 액추에이터는, 상기 세장형 구조의 상기 제1 주입 각도를 상기 베이스 링에 대해 약 0.01 도 내지 약 90 도의 각도로 제어하는, 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 베이스 링에 대한 제2 주입 각도를 제어하도록 구성되는 제2 측부 주입 액추에이터를 더 포함하는, 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 주입 각도는 상기 제2 주입 각도와 상이한, 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1 주입 각도는 상기 제2 주입 각도와 동일한, 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 측부 주입 조립체는 추가로 제2 가스 소스와 유체 연통하고, 상기 제1 가스 소스 및 상기 제2 가스 소스는 상이한 화학적 조성물들을 포함하는, 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 가스 소스는 산소 함유 가스를 포함하고, 상기 제2 가스 소스들은 수소 함유 가스를 포함하는, 장치.
10. 기판을 열 처리하기 위한 장치로서, 처리 용적을 정의하는 측벽들을 갖는 베이스 링 ― 상기 베이스 링은 상기 측벽들을 통해 형성되는 유입구 및 배출구를 포함하고, 상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 베이스 링의 대향하는 측들 상에 형성됨 ―; 상기 처리 용적 내에 배치되는 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는 기판 지지 표면을 가짐 ―; 상기 처리 용적에 열 에너지를 제공하도록 위치되는 열원; 상기 베이스 링의 상기 배출구에 결합되는 배기 조립체; 및 제1 가스 소스와 유체 연통하는 측부 주입 조립체 ― 상기 측부 주입 조립체는 상기 베이스 링에 결합됨 ― 를 포함하며, 상기 측부 주입 조립체는, 상기 처리 용적을 향해 연장되는 세장형 구조, 및 상기 세장형 구조에 결합되며 상기 베이스 링에 대한 상기 세장형 구조의 제1 주입 각도를 제어하도록 구성되는 제1 측부 주입 액추에이터 를 포함하는, 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 세장형 구조는 가변 직경을 포함하는, 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 제1 측부 주입 액추에이터는, 상기 세장형 구조의 상기 제1 주입 각도를 상기 베이스 링에 대해 약 0.01 도 내지 약 90 도로 제어하는, 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 베이스 링에 대한 제2 각도를 제어하도록 구성되는 제2 측부 주입 액추에이터를 더 포함하는, 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 주입 각도는 상기 제2 주입 각도와 상이한, 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 주입 각도는 상기 제2 주입 각도와 동일한, 장치.
16. 제10항에 있어서, 상기 측부 주입 조립체는 추가로 제2 가스 소스와 유체 연통하고, 상기 제1 가스 소스 및 상기 제2 가스 소스는 화학적 조성이 상이한, 장치.
17. 기판을 처리하는 방법으로서, 프로세스 챔버의 처리 용적 내에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 프로세스 챔버는, 상기 프로세스 챔버의 대향하는 측들 상에 형성되는 유입구 및 배출구를 가짐 ―; 상기 유입구로부터 상기 배출구로 제1 가스 유동을 제공하는 단계; 상기 배출구에 결합되는 배기 조립체를 사용하여 상기 처리 용적을 펌핑하는 단계; 상기 챔버 몸체의 베이스 링에 결합되는 측부 주입 조립체로부터 상기 기판의 에지에 접하는 방향으로 제2 가스 유동을 제공하는 단계; 및 측부 주입 액추에이터를 사용하여 상기 제2 가스 유동의 주입 각도를 조정하는 단계 를 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 기판의 중심을 중심으로 상기 기판을 연속적으로 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 각도를 조정하는 것은, 세장형 구조를 약 0.01 도 내지 약 90 도로 조정하는 것을 포함하는, 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 처리 용적 위 또는 아래에 배치되는 열원을 사용하여 상기 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.

Description

측면 가스 주입을 통한 타겟 가스 전달 본 개시내용은 일반적으로 반도체 처리에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 개선된 가스 유동 분포를 갖는 반응기에 관한 것이다. 반도체 기판들은 통합 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제조를 포함하는 광범위하게 다양한 응용들을 위해 처리된다. 기판들을 처리하는 하나의 방법은, 처리 챔버 내에서 기판의 상부 표면 상에 산화물 층을 성장시키는 것을 포함한다. 산화물 층은, 복사 열원으로 기판을 가열하면서 기판을 산소 및 수소 가스들에 노출시킴으로써 증착될 수 있다. 산소 라디칼들이 기판의 표면에 부딪혀, 규소 기판 상에 층, 예컨대 이산화규소 층을 형성한다. 라디칼 산소 성장에 사용되는 현재의 처리 챔버들은, 기판 지지부 및/또는 기판의 에지에서의 연소 프로세스의 제어의 부족으로 인해 제한된 성장 제어를 가지며, 이는, 불량한 처리 균일성을 초래한다. 예컨대, 현재의 가스 유입구 설계들 및 반경방향 산소 성장에 대한 낮은 처리 챔버 압력 요건들은 가스가 높은 속도로 기판에 도달하는 것을 초래하며, 이는, 가스가 기판의 에지에서 충분히 가열되지 못하게 한다. 부가적으로, 연소로부터 발생되는 산소 라디칼들은 빠르게 재결합되어, 산소 라디칼들에 대해 짧은 수명 사이클을 생성한다. 그러므로, 그러한 챔버들은, 일반적으로 기판의 중심에서의 더 큰 성장 및 기판의 에지들에서의 불충분한 성장을 초래하는 제한된 성장 제어를 갖는다. 따라서, 기판 전체에 걸친 더 균일한 막 성장을 위한 더 큰 제어를 제공하는 개선된 처리 기법들에 대한 필요성이 존재한다. 본 개시내용은, 기판을 처리하기 위한 장치를 제공한다. 장치는, 처리 용적을 정의하는 챔버 몸체를 포함한다. 장치는, 처리 용적 내에 배치되는 베이스 링 및 기판 지지부를 더 포함한다. 가스 소스 조립체가 챔버 몸체의 유입구와 유체 연통한다. 배기 조립체가 챔버 몸체의 배출구와 유체 연통한다. 측부 주입 조립체가 제1 가스 소스와 유체 연통하며, 측부 주입 조립체는 챔버 몸체의 베이스 링에 결합된다. 측부 주입 조립체는, 처리 용적을 향해 연장되는 세장형 구조, 및 세장형 구조에 결합되며 베이스 링에 대한 세장형 구조의 제1 주입 각도를 제어하도록 구성되는 제1 측부 주입 액추에이터를 포함한다. 본 개시내용은 또한, 기판을 열 처리하기 위한 장치를 제공한다. 장치는, 처리 용적을 정의하는 측벽들을 갖는 베이스 링을 포함한다. 베이스 링은 측벽들을 통해 형성되는 유입구 및 배출구를 포함하며, 유입구 및 배출구는 베이스 링의 대향하는 측들 상에 형성된다. 기판 지지부가 처리 용적 내에 배치되고, 기판 지지 표면을 갖는다. 처리 용적에 열 에너지를 제공하기 위해 열원이 위치된다. 배기 조립체가 베이스 링의 배출구에 결합된다. 측부 주입 조립체가 제1 가스 소스와 유체 연통한다. 측부 주입 조립체는 베이스 링에 결합되고, 처리 용적을 향해 연장되는 세장형 구조, 및 세장형 구조에 결합되는 제1 측부 주입 액추에이터를 포함한다. 제1 측부 주입 액추에이터는, 베이스 링에 대한 세장형 구조의 제1 주입 각도를 제어하도록 구성된다. 본 개시내용은 또한, 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 방법은, 프로세스 챔버의 처리 용적 내에 기판을 위치시키는 단계를 포함한다. 프로세스 챔버는, 프로세스 챔버의 대향하는 측들 상에 형성되는 유입구 및 배출구를 갖는다. 유입구로부터 배출구로 제1 가스 유동이 제공된다. 처리 용적은, 배출구에 결합되는 배기 조립체를 사용하여 펌핑된다. 챔버 몸체의 베이스 링에 결합되는 측부 주입 조립체로부터 기판의 에지에 접하는 방향으로 제2 가스 유동이 제공된다. 제2 가스 유동의 주입 각도는 측부 주입 액추에이터를 사용하여 조정된다. 본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 유의되어야 한다. 도 1a는 본 개시내용의 구현들을 실시하는 데 사용될 수 있는 열 처리 챔버의 개략적인 단면 표현이다. 도 1b는 본 개시내용의 일 구현에 따른 열 처리 챔버의 개략적인 단면 평면도이다. 도 2는 측부 주입 조립체를 사용하여 산화된 기판의, 기판의 중심으로부터의 거리의 함수로서의 산화물 두께의 그래프이다. 도 3은 측부 주입 조립체를 이용하여 코팅된 기판의, 총 측부 주입 유동의 함수로서의 산화물 불균일성 %의 그래프이다. 도 4는 측부 주입 조립체를 이용하여 코팅된 기판의, 기판의 중심으로부터의 거리의 함수로서의 산화물 두께의 그래프이다. 도 5는 측부 주입 조립체를 이용하여 코팅된 기판의, 기판의 중심으로부터의 거리의 함수로서의 산화물 밀도이다. 이해를 용이하게 하기 위해서, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가적인 언급이 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다. 도 1a는 본 개시내용의 구현들을 실시하는 데 사용될 수 있는 열 처리 챔버(100)의 개략적인 단면 표현이다. 열 처리 챔버(100)는 일반적으로, 램프 조립체(110), 처리 용적(139)을 정의하는 챔버 조립체(130), 및 처리 용적(139) 내에 배치되는 기판 지지부(138)를 포함한다. 열 처리 챔버(100)는, 예컨대, 열 어닐링, 열 세정, 열 화학 기상 증착, 열 산화 및 열 질화 등과 같은 프로세스들을 위해 기판(101)을 가열하는 제어된 열 사이클을 제공하는 것이 가능하다. 램프 조립체(110)는, 석영 윈도우(114)를 통해 처리 용적(139)에 열을 공급하기 위해 상대적으로 기판 지지부(138) 위에 위치될 수 있다. 석영 윈도우(114)는 기판(101)과 램프 조립체(110) 사이에 배치된다. 일부 구현들에서, 램프 조립체(110)는 부가적으로 또는 대안적으로, 상대적으로 기판 지지부(138) 아래에 배치될 수 있다. 본 개시내용에서 사용되는 바와 같은 "위" 또는 "아래"라는 용어는 절대적인 방향들을 지칭하는 것이 아니라는 것이 유의된다. 램프 조립체(110)는 가열 소스(108), 이를테면, 기판 지지부(138) 상에 배치된 기판(101)에 대한 맞춤조정된 적외선 가열 수단을 제공하기 위한 복수의 텅스텐-할로겐 램프들을 수납하도록 구성된다. 복수의 텅스텐-할로겐 램프들은 육각형 배열로 배치될 수 있다. 가열 소스(108)는 제어기(107)에 연결될 수 있으며, 이 제어기는, 기판(101)에 대한 균일하거나 맞춤조정된 가열 프로파일을 달성하도록 가열 소스(108)의 에너지 레벨을 제어할 수 있다. 일 예에서, 가열 소스(108)는, 약 50 ℃/s 내지 약 280 ℃/s의 가열률로 기판(101)을 급속 가열하는 것이 가능하다. 기판(101)은, 범위가 약 섭씨 550 도 내지 약 섭씨 1200 도 미만인 온도로 가열될 수 있다. 가열 소스(108)는 기판(101)의 구역화된 가열(온도 튜닝)을 제공할 수 있다. 온도 튜닝은, 기판(101)의 특정 위치들에서의 온도를, 기판의 나머지에 대한 온도에 영향을 미치지 않으면서 변경하기 위해 수행될 수 있다. 일 구현에서, 기판(101)의 중심은 기판(101)의 에지의 온도보다 섭씨 10 도 내지 약 섭씨 50 도 더 높은 온도로 가열된다. 로봇이 처리 용적(139) 안팎으로 기판(101)을 이송하기 위해 슬릿 밸브(137)가 베이스 링(140) 상에 배치될 수 있다. 기판(101)은, 수직으로 이동하고 중심 축(123)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있는 기판 지지부(138) 상에 배치될 수 있다. 가스 유입구(131)가 베이스 링(140) 위에 배치되고 가스 소스(135)에 연결되어, 하나 이상의 처리 가스를 처리 용적(139)에 제공할 수 있다. 베이스 링(140)의, 가스 유입구(131)와 대향하는 측 상에 형성되는 가스 배출구(134)가, 펌프 시스템(136)과 유체 연통하는 배기 조립체(124)에 적응된다. 배기 조립체(124)는, 가스 배출구(134)를 통해 처리 용적(139)과 유체 연통하는 배기 용적(125)을 정의한다. 일 구현에서, 하나 이상의 측부 포트(122)가 가스 유입구(131)와 가스 배출구(134) 사이에서 베이스 링(140) 위에 형성될 수 있다. 측부 포트(122), 가스 유입구(131), 및 가스 배출구(134)는 실질적으로 동일한 레벨 또는 높이(elevation)에 배치될 수 있다. 즉, 측부 포트(122), 가스 유입구(131), 및 가스 배출구(134)는 공통 평면에 의해 교차될 수 있다. 아래에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 측부 포트들(122)은, 기판(101)의 에지 영역들 근처에서의 가스 분포 균일성을 개선하도록 구성되는 측부 가스 소스에 연결된다. 도 1b는 본 개시내용의 일 구현에 따른, 도 1a의 열 처리 챔버(100)의 개략적인 단면 평면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 가스 유입구(131) 및 가스 배출구(134)는 처리 용적(139)의 대향하는 측들 상에 배치된다. 가스 유입구(131) 및 가스 배출구(134) 둘 모두는, 기판 지지부(138)의 직경과 대략적으로 동일한 선형 또는 방위각 폭을 가질 수 있다. 일 구현에서, 가스 소스(135)는, 각각이 처리 가스를 제공하도록 구성되는 다수의 가스 소스들, 예컨대, 제1 가스 소스(141) 및 제2 가스 소스(142)를 포함할 수 있다. 동작 동안, 제1 가스 소스(141) 및 제2 가스 소스(142)로부터의 처리 가스들은, 유입구(131)에 배치된 주입 카트리지(149)에 진입하기 전에 함께 혼합될 수 있다. 대안적으로, 제1 가스 소스(141)로부터의 처리 가스가 주입 카트리지(149)에 도입된 후에 제2 가스 소스(142)로부터의 처리 가스가 주입 카트리지(149)에 도입될 수 있다. 제1