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KR20010098523A - 가동성 이온을 함유한 메소포러스 실리카 박막을게터링하고 가속화하는 방법 - Google Patents

가동성 이온을 함유한 메소포러스 실리카 박막을게터링하고 가속화하는 방법 Download PDF

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KR20010098523A
KR20010098523A KR1020010019316A KR20010019316A KR20010098523A KR 20010098523 A KR20010098523 A KR 20010098523A KR 1020010019316 A KR1020010019316 A KR 1020010019316A KR 20010019316 A KR20010019316 A KR 20010019316A KR 20010098523 A KR20010098523 A KR 20010098523A
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acid
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로버트피. 만달
Original Assignee
조셉 제이. 스위니
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 일반적으로 기판 상에 저유전체 상수를 갖는 박막을 증착하는 방법 및 장치를 제공한다. 저유전체 상수를 갖는 박막은 균일한 직경의 상호연결 공극을 갖는 산화물 박막을 형성하는 인이 함유된 솔-젤(sol-gel) 전구체를 증착시키고 경화시키는 단계, 및 상기 박막을 불활성 기체 분위기에서 어닐링하는 단계 또는 상기 박막을 인이 도프된 메소포러스(mesoporous) 산화물 박막을 형성하기 위해 반응성 산소 종을 함유하는 산화 분위기에 노출시키는 단계에 의해 형성된 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막이다.

Description

가동성 이온을 함유한 메소포러스 실리카 박막을 게터링하고 가속화하는 방법{MESOPOROUS SILICA FILMS WITH MOBILE ION GETTERING AND ACCELERATED PROCESSING}
본 발명은 집적회로의 제조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 기판 상에 유전체 층을 증착시키는 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 구조는 수십년 전에 처음 도입된 후로 크기에 있어서 급격히 감소했다. 그 후로, 집적회로는 일반적으로 절반/2년 크기의 법칙(종종 무어의 법칙으로 지칭됨)을 따르는데, 이는 장치의 수가 매 2년 마다 두배씩 칩 상에 설치된다는 것을 의미한다. 오늘날의 제조 공장은 통상적으로 0.35 ㎛ 및 심지어는 0.18 ㎛의 최소 배선폭을 갖는 장치를 제조하고 있으며, 미래의 제조 공장은 보다 작은 구조를 갖는 장치를 제조할 것이다.
집적회로 상의 장치의 크기를 더 감소시키기 위해, 인접한 금속 라인 사이에 전기 용량적 결합을 감소시키기는 낮은 저항을 갖는 재료와 낮은 유전체 상수(k, 여기서 k ＜ 4.0)를 갖는 절연체의 사용을 필요로 하게 되었다. 낮은 유전체 상수를 갖는 유전체는 국제 공개 번호 제 99/41423에 개시된 것처럼 스핀-온 유리(spin-on glass) 방법과 화학 증착(CVD)에 의해 증착되었다. 캡핑(capping) 층을 포함하는 라이너/배리어 층은 국제 공개 번호 제 WO 99/41423호에 개시된 것처럼 저유전체 상수를 갖는 층으로부터 도전성 재료로, 및 주변 환경으로부터 저유전체 상수를 갖는 유전체로 수분과 같은 부산물의 확산을 방지하기 위해 저유전체 상수를 갖는 유전체 층에 인접하게 증착되었다.
예를 들어, 저유전체 상수를 갖는 절연체의 형성 중에 생성된 수분은 이미도전성 금속의 표면으로 확산하여 인접한 도전성 금속 표면의 저항을 증가시킨다. 층상호간의 확산을 방지하기 위해, 배리어/라이너 층은 층 사이에 증착되며 일반적으로 부산물의 확산을 막고 및/또는 금속 층의 저유전체 상수를 갖는 재료로의 확산을 방지하는, 규소 질화물과 같은 통상의 규소 기저 재료로부터 형성된다. 그러나, 배리어/라이너층은 일반적으로 약 7의 유전체 상수를 갖는 규소 질화물과 같은 4.0 보다 상당히 큰 유전체 상수를 가지며, 유전체 상수를 상당히 감소시키지 않는 조합된 절연체 층은 높은 유전체 상수를 나타낼 수 있다.
저유전체 상수를 형성하는 한 방법은 공기의 유전체 상수, 즉, 1인 k에 근접하는 유전체 상수를 얻기 위해 높은 공극, 저밀도를 갖는 박막을 증착시키는 것이다. 브링커(Brinker) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,858,457호에는 저유전체 상수를 갖는 다공성 박막의 증착 공정의 예가 개시되어 있다. 브링커 등은 기판 상에 솔-젤 전구체를 증착하고, 초분자(supramolecular) 조립체를 형성하는 솔-젤 전구체 성분의 선택적인 증착에 의해 높은 박막 다공성을 갖는 저유전체 상수를 갖는 박막을 형성하는 방법을 개시한다. 조립체는 약 400 ℃에서 초분자 템플레이트(template)의 산화성 열분해(oxidative pyrolysis)에 의해 규칙적인 다공성 박막 내에 형성된다. 그러나, 브링커 등에게 허여된 특허에서, 열분해 단계는 다공성 박막 내에 솔-젤을 소성시키는데 약 4시간을 요한다. 이러한 기간은 현대의 반도체 제조 분야에서 요구되는 높은 처리 속도와 모순된다.
상기의 브링커 등에게 허여된 특허에서 개시된 규소 산화물과 같은 높은 다공성 실리카 기저 박막은 대전된 이동성 이온, 특히 솔-젤 전구체 내에 형성된 나트륨과 칼륨과 같은 알칼리 이온에 대해 불량한 확산 저항을 갖는다. 이러한 대전 이온은 이미 가해진 전기장의 영향하에서 박막을 관통하여 확산하며 박막의 유전체 상수를 증가시킬 뿐만 아니라 박막의 도전성을 증가시키고 박막의 분극을 야기한다. 그러므로, 대전된 이동성 이온의 이동은 집적회로의 다중 상호연결에 사용되는 저유전체 상수를 갖는 절연체에 유해하다.
부가적으로, 실리카 기저 다공성 박막은 친수성이며 주변 환경으로부터 수분을 활동적으로 흡수한다. 약 78의 유전체 상수를 갖는 물이 다공성 박막에 흡수된다면, 다공성 박막의 저유전체 상수라는 물성은 유해하게 영향받는다. 종종, 이러한 친수성 박막은 수분을 제거하기 위해 어닐링되지만, 이것은 박막이 여전히 이러한 과정을 따르는 수분의 오염에 민감하기 때문에 증착 공정에서 임시적인 해결책일 뿐이다. 부가적으로, 어닐링은 기판의 처리 시간에 부가되는 시간을 요하는 공정이며 더 낮은 작업 처리 속도를 나타낸다. 일반적으로, 친수성 박막의 수분 오염을 제한하기 위해, 박막은 실리레이션(silylation) 공정과 다공성 박막의 수분 오염을 방지하는 캡핑 또는 패시베이션 층을 증착시킴으로써 친수성 박막으로부터 소수성 박막으로 변한다.
다공성 박막 상에 캡핑층을 증착시키는데 있어서의 한 문제점은 스핀-코팅 및 스프레이-코팅 다공성 박막과 같은 다공성 박막이 대기압, 즉, 약 300 토르 이상에서 증착되고, 캡핑 층은 일반적으로 진공, 즉, 약 100 토르 이하에서 수행되는 플라즈마 여기 화학 증착(PECVD)에 의해 증착된다는 것이다. 이러한 진공 및 대기압 처리 작업은 분리된 진공 및 대기압 처리 시스템 또는 클러스터 장치 내에서 수행되며, 하나의 처리 시스템 또는 장치로부터 다른 시스템 또는 장치로 이동될 때 다공성 박막은 오염에 노출된다. 클러스터 장치는 중앙 기판 처리 모듈과 복수의 주변 처리 챔버를 갖는 모듈 방식의 다중 챔버식 통합 처리 시스템이며, 유입된 기판은 집적회로를 형성하기 위해 다양한 처리 챔버 내에서 연속적으로 일련의 처리 단계를 거친다. 클러스터 장치는 일반적으로 향상된 마이크로 전자 장치를 제조하는데 효과적이고 효율성 있는 설비로 받아들어져 왔다.
도 1은 하나 이상의 로드 락 챔버(20)에 위치된 기판 카세트로부터 하나 이상의 처리 챔버(12)로 기판을 전달하는 전달 챔버(18)로 지칭되는 중앙 진공 챔버 상에 장착된 복수의 단일 기판 처리 챔버(12)를 갖는 진공 클러스터 장치(10)를 도시한다. 이러한 특정 장치는 전달 챔버 주위로 방사상으로 위치된 4개의 단일 기판 처리 챔버(12)를 수용하도록 도시된다. 도 1에 도시된 장치와 유사한 클러스터 장치는 캘리포니아, 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스(Applied Materials)사로부터 제조되어 이용되고 있다. 처리 챔버(12) 사이로 기판의 전달은 일반적으로 중앙 전달 챔버(12) 내에 위치된 기판 처리 모듈(16)에 의해 관리된다. 기판이 처리된 후에, 기판은 로드 락 챔버(20)를 통해 기판이 부가적인 처리를 위한 다음의 시스템으로 이동될 수 있는 기판 카세트로 회수된다. 물리 증착(PVD), 화학 증착(CVD), 에칭과 같은 다양한 처리 공정이 처리 챔버(12) 내에서 수행될 수 있다.
일반적으로, 대기압하의 처리 클러스터 장치와 진공하의 처리 클러스터 장치는 통합되지 않는다. 진공하의 처리 장치는 처리 사이클 내의 다양한 처리 단계중에 진공 펌핑에 의해 진공의 유지 또는 진공의 회복을 요구한다. 이러한 진공의 요구는 대기압하의 처리 장치와 비교할 때 보다 긴 처리 시간과 보다 작은 작업 처리 속도를 제공하여 이러한 시스템들의 통합을 무의미하게 만든다. 그러나, 클러스터 장치 사이로 기판의 전달은 다공성 박막과 같은 오염에 민감한 박막의 전달에 있어서 심각한 문제점이 되는 처리 기판의 오염을 야기한다. 본 발명과 관련된 산업분야에서 현재, 주위 기압과 거의 진공 처리 조건 하에서 저유전체 상수를 갖는 재료와 캡핑 재료의 증착을 조합하는 클러스터 장치는 없다.
따라서, 본 발명은 높은 기판 이용율을 높일 수 있고 이온의 확산에 저항하는 저유전체 상수를 갖는 유전체 재료를 증착시키는 공정을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 반도체 기판을 배치식으로 처리하는 방사상의 클러스터 장치의 상면도.
도 2는 본 발명에 따른 캡핑 모듈과 고압 증착 모듈을 포함하는 일 실시예인 장치의 상면도.
도 3은 본 발명에 따른 캡핑 모듈의 일 실시예의 상면도.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예인 로드락(loadlock) 챔버의 사시도.
도 5는 이동 챔버에 장착되고 이동 챔버 내로 회전 또는 또다른 챔버 내로 연장하기 위해 준비된 회수 위치에 장착된 본 발명에 따른 기판 처리 부재를 도시하는 이동 챔버 및 처리 챔버의 상면도.
도 6은 이동 챔버에 장착되고 블레이드가 처리 챔버 내에 위치되는 연장 위치에 장착된 본 발명에 따른 기판 처리 부재를 도시하는 이동 챔버 및 처리 챔버의 상면도.
도 7은 급속 승강 온도 어닐링 챔버의 횡단면도.
도 8은 본 발명에 따른 캡핑 모듈에 포함된 일 실시예인 PECVD 챔버의 사시도.
도 9는 본발명에 따른 PECVD 챔버의 횡단면도.
도 10은 PECVD 챔버용 가스 분사 조립체의 확대도.
도 11은 리드가 제거된 본 발명에 따른 PECVD 챔버의 상면도.
도 12는 공정 제어를 위한 컴퓨터 프로그램의 계층적 제어 구조의 설명적 블록 선도.
도 13은 입방정 상 구조물과 메소포러스 박막 구조물을 도시한 메소포러스 박막 처리의 설명도.
도 14는 본 발명에 따른 인이 도프된 메소포러스 산화물 층을 포함하는 이중 다마신 구조물을 도시하는 횡단면도.
도 15a 내지 도 15h는 본 발명에 따른 인이 도프된 메소포러스 산화물 유전체 층을 사용하는 이중 다마신 증착 시퀀스를 도시하는 횡단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1410 : 컴퓨터 프로그램 1420 : 처리 선택 서브루틴
1430 : 공정 시퀀스 서브루틴 1440a : 챔버 메니저 서브루틴
1440b : 챔버 메니저 서브루틴 1440c : 챔버 메니저 서브루틴
1450 : 기판 위치 지정 서브루틴 1460 : 처리 가스 제어 서브루틴
1470 : 압력 제어 서브루틴 1480 : 히터 제어 서브루틴
1490 : 플라즈마 제어 서브루틴
본 발명은 저유전체 상수를 갖는 메소포러스 규소 산화물 층을 증착시키는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 한 측면에 따라, 본 발명은 인을 함유하고 저유전체 상수를 갖는 메소포러스 산화물 층을 증착시키는 방법을 제공한다. 메소포러스 박막은 바람직하게 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 농도를 갖는다. 메소포러스 규소 산화물 층은, 바람직하게 입방정 상 구조물 내에서, 균일한 직경의 상호연결 공극을 갖는 산화물 박막을 형성하는 인 함유 솔-젤 전구체를 증착 및 경화시킨 후, 계면 활성제를 제거하여 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 형성하기 위해 박막을 약 200 ℃ 내지 약 450℃ 범위 온도의 불활성 가스의 어닐링 또는 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위 온도에서 반응성 산소 종을 함유하는 산화 분위기에 노출시킴으로써 형성된다. 메소포러스 산화물 박막은 바람직하게 50 % 이상의 공극을 가지며 약 1.6 내지 약 2.2 범위의 유전체 상수를 갖는다. 메소포러스 박막은 금속 사이의 유전체 층으로서 사용될 수도 있다.
인을 함유하는 솔-젤 전구체는 바람직하게 규소/산소 화합물, 인을 함유하는 산성 용액, 유기 용매, 물, 및 계면 활성제를 포함한다. 인은 규소 베어링 화학 전구체 상에서 포스포닉 산 리간드(-PO(OH)2)의 첨가 또는 휘발성 무기 산 및/또는 유기 산을 더 포함하는 인 기저 산을 포함하는 인 기저 산 용액과, 계면 활성제의 인 기저 성분, 바람직하게 p-(CH3)3CCH2C6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, (CH3)3CCH2C(CH3)2C6H4(OCH2CH2)N-OH, CH3(CH2)K-OH, CH3(CH2)I(CH2CH2O)J-OH, HO(CH2CH2O)M(CH2C(CH3)HO)L(CH2CH2O)MH, 및 이들의 플루오르 첨가 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 알콜 말단 계면 활성제의 인산염으로 치환함으로써 솔-젤 전구체 내로 유입되며, 여기서 N은 6 내지 12, 바람직하게는 8인 정수이며, K는 13 내지 17 범위의 정수이며, I는 6 내지 15 범위의 정수이며, J는 20 내지 106 범위의 정수이고, L은 20 내지 80 범위의 정수이다.
본 발명의 또다른 측면에서, 메소포러스 산화물 박막은 제 1 규소/산소 화합물, 유기 산, 제 1 유기 용매, 물, 및 제 1 계면 활성제를 포함하는 제 1 솔-젤 전구체를 형성하는 단계, 제 1 규소/산소 화합물, 인 기저 산, 제 2 유기 용매, 물, 및 제 2 계면 활성제를 포함하는 제 2 솔-젤 전구체를 형성하는 단계, 제 1 및 제 2 솔-젤 전구체를 혼합하여 혼합된 솔-젤 전구체를 형성하는 단계, 혼합된 솔-젤 전구체를 기판 상에 증착시키는 단계, 증착된 혼합 솔-젤 전구체를 경화시켜 산화물 박막을 형성하는 단계, 및 산화물 박막을 메소포러스 산화물 박막을 형성하는 계면 활성제 제거 공정에 노출시키는 단계에 의해 기판 상에 형성된다. 바람직하게 제 1 및 제 2 솔-젤은 약 1 : 1 내지 약 10 : 1 범위의 제 1 솔-젤 전구체 대 제 2 솔-젤 전구체 비율로 제 1 솔-젤 전구체 내에서 혼합된다. 바람직하게, 메소포러스 산화물 박막은 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 농도를 갖는다.
본 발명의 또다른 측면에서, 기판 상에 제 1 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 상기 제 1 에칭 정지부 상에 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계, 상기 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 2 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 상기 제 2 에칭 정지부 상에 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계, 상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 3 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 수직의 상호연결 개구를 형성하기 위해 상기 제 3 에칭 정지부와 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계, 및 상기 수직 상호연결 개구를 통해 수직 상호연결부를 형성하기 위해 상기 제2 에칭 정지부, 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막, 및 제 1 에칭 정지부를 에칭하는 단계, 기판을 노출시키는 단계, 및 수평의 상호연결부와 이중 다마신 미세구조물을 형성하도록 상기 제 3 에칭 정지부와 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계로 구성된 이중 다마신 구조물을 형성하는 방법이 제공된다. 바람직하게, 메소포러스 산화물 박막은 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 농도를 갖는다.
본 발명의 전술한 특징들, 장점들 및 목적들에 도달하는 방법이 자세히 이해될 수 있도록, 위에서 간략히 요약된 본 발명의 특정 설명에 대해서 참조 도면에 도시된 실시예를 참조했다.
그러나, 상기 첨부된 도면은 본 발명의 일반적인 실시예를 설명하는 것이지 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각해서는 안되며, 본 발명에 대해 동등한 효과를 갖는 실시예가 있을 수 있다고 이해해야 한다.
메소포러스 산화물 박막은 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위, 가장 바람직하게는 약 4 %의 인 농도를 갖는다. 메소포러스 산화물 층은 규소 산화물을 포함하며, 바람직하게 입방정 상 구조물 내에서 균일한 직경의 상호연결 공극을 갖는 산화물 박막을 형성하기 위해 인을 함유하는 솔-젤 전구체를 증착 및 경화시키는 단계, 계면 활성제를 제거하고 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 형성하기 위해 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도에서 상기 박막을 반응성 산소 종을 포함하는 산화 분위기에 노출시키는 단계에 의해 생성된다. 규소 산화물 박막 내에 유입된 인은 일반적으로 오산화 인산과 같은 포스포러스 산화물을 형성한다. 메소포러스 산화물 박막은 50 % 이상의 공극을 가지며 약 1.6 내지 약 2.2 범위의 유전체 상수를 갖는다. 메소포러스 박막은 또한 금속간 유전체 층으로서 사용된다. 인의 도핑은 유리하게 이온의 이동, 증착된 가수 분해 완성도의 가속과 응축, 및 개선된 박막의 강도의 조합된 장점을 제공한다고 믿어진다.
솔-젤 전구체는 바람직하게 규소/산소 화합물, 인 함유 산 용액, 유기 용매, 물, 및 계면 활성제를 포함한다. 규소/산소 화합물 전구체는 바람직하게 테트라에틸올토실리레이트, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 헥사에톡시디실록산, 및 이들의 조합물이다. 부가적으로, 인은, 규소 베어링 화학 전구체 상에서, 포스포닉 산 리간드(-PO(OH)2)의 첨가 또는 치환에 의해 솔-젤 전구체 내로 유입된다. 바람직한 인 함유 규소/산소 전구체는 o-포스포트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiOPO(OH)2, o-포스포에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiCH2CH2OPO(OH)2, 포스포릴에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH20)3SiCH2CH2PO(OH)2, p-포스포릴페닐렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3Si(C6H4)PO(OH)2, 포스포노트리에톡실시릴케톤 (CH3CH2O)3SiC(O)PO(OH)2, 포스포노트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiPO(OH)2, 및 이들의 조합물을 포함한다.
바람직하게, 인 함유 솔-젤 전구체는 인 기저 산 용액과 함께 형성된다. 산용액은 가수분해의 활성화 에너지를 낯추고, 박막의 형성 중에 후의 응축 반응을 촉진시킴으로써 솔-젤 전구체의 가수분해를 촉진시키는 촉매로 작용한다. 인 함유 산 용액은 바람직하게 올토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이수소 인산염, 테트라메틸암모늄 이수소 인산염, 긴 체인의 알콜 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 치환 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 기저 산이다. 인 함유 산 용액은 휘발성 무기 산, 바람직하게 질산, 염화수소산, 과염소산, 및 이들의 조합물, 및/또는 유기 산, 바람직하게 수산, 글리옥시릭 산, 및 이들의 조합물을 포함한다.
인은 계면 활성제의 인 기저 성분, 바람직하게 p-(CH3)3CCH2C6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, CH3(CH2)K-OH, CH3(CH2)I(CH2CH2O)J-OH, HO(CH2CH2O)M(CH2C(CH3)HO)L(CH2CH2O)MH, (CH3)3CCH2C(CH3)2C6H4(OCH2CH2)N-OH 및 이들의 플루오르 첨가 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 알콜 말단 계면 활성제의 인산염에 의해 솔-젤 전구체 내로 유입된다. 여기서 N은 6 내지 12, 바람직하게는 8인 정수이며, K는 13 내지 17 범위의 정수이며, I는 6 내지 15 범위의 정수이며, J는 20 내지 106 범위의 정수이고, L은 20 내지 80 범위의 정수이다. 바람직하게, p-(CH3)3C-CH2-C6H4-CH2-(OCH2CH2)8OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)8-OH, 및 다른 폴리에틸렌 산화물 공중합체의 유도체, 폴리에틸렌 산화물-폴리프로필렌 산화물-폴리에틸렌 산화물 트리블록 공중합체 유도체, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 인을 함유하지 않는 계면 활성제는 솔-젤 전구체를 형성하기 위해 사용된다.
본 발명의 또다른 측면에서, 메소포러스 산화물 박막은 제 1 규소/산소 화합물, 유기 산, 유기 용매, 물, 및 제 1 계면 활성제를 포함하는 제 1 솔-젤 전구체를 형성하는 단계, 제 2 규소/산소 화합물, 인 기저 산, 유기 용매, 물, 및 제 2 계면 활성제를 포함하는 제 2 솔-젤 전구체를 형성하는 단계, 혼합된 솔-젤 전구체를 형성하기 위해 제 1 및 제 2 솔-젤 전구체를 혼합시키는 단계, 혼합된 솔-젤 전구체를 기판 상에 증착시키는 단계, 산화물 박막을 형성하기 위해 증착된 혼합 솔-젤 전구체를 경화시키는 단계, 및 산화물 박막을 메소포러스 산화물 박막을 형성하는 공정을 제거하는 계면 활성제에 노출시키는 단계에 의해 기판 상에 형성된다. 바람직하게, 메소포러스 산화물 박막은 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위, 가장 바람직하게는 약 4 %의 인 농도를 갖는다.
본 발명의 또다른 측면에서, 기판 상에 제 1 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 상기 제 1 에칭 정지부 상에 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계, 상기 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 2 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 수직 상호연결 개구를 형성하기 위해 상기 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계, 상기 제 2 에칭 정지부 상에 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계, 상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 3 에칭 정지부를 증착시키는 단계, 상기 제 3 에칭정지부 상에 하드 마스크 박막을 증착시키는 단계, 수직 상호연결부를 형성하기 위해, 상기 수직 상호연결 개구를 통해 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계, 기판을 노출시키는 단계, 및 수평 상호연결부를 형성하기 위해 상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계를 포함하는 이중 다마신 구조물을 형성하는 방법이 제공된다. 바람직하게, 메소포러스 산화물 박막은 오산화 인산(P2O5)과 같은 인 화합물 중 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위, 보다 바람직하게는 약 4 %의 인 농도를 갖는다.
도 2a 및 도 3a는 상술된 본 발명에 따른 방법이 실행되는 캡핑층 모듈(120)의 한 실시예를 개략적으로 도시한다. 캡핑 모듈(120)은 박막, 특히 플라즈마 여기 화학 증착(PECVD)에 의해 증착된 캡핑 박막을 증착하기 위한 거의 진공압 처리 모듈이다. 거의 진공압은 약 100 토르 이하로 한정되고, 바람직하게 캡핑 모듈의 압력은 약 0.5 토르 내지 약 10 토르인 PECVD 챔버의 작동 압력과 유사하다. 모듈(120)은 용이하게 설치될 수 있고 작동 중에 신속한 이동성을 제공하는 주프레임 구조물(201) 상에 지지된 처리에 필요한 부대 설비를 갖는 자급식(self contained) 시스템이다. 모듈(120)은 일반적으로 네 개의 영역, 즉, 기판이 모듈(120) 내로 유입되는 팩토리 인터페이스(122), 바람직하게 팩토리 인터페이스(122) 내에 배열된 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)와 연락하는 기판 처리기(127)를 각각 수용하는 하나 이상의 전달 챔버(126), 전달 챔버(126)와 연락하고 장착된 하나 이상, 바람직하게 두 개의 세로 또는 한 쌍의 처리챔버(130), 및 도 2b와 도 3b에 도시된 것처럼 가스 패널(134), 전력 분배 패널(136), 및 컴퓨터 제어대(138)와 같은 모듈(120)의 작동에 필요한 지지 부대 설비를 수용하는 배면 단부(140)를 포함한다. 상기 시스템은 다양한 공정과 플라즈마 여기 화학 증착(PECVD)과 같은 지지 챔버 하드웨어를 수용하도록 형성될 수 있다. 후술될 실시예는 메소포러스 산화물 유전체 증착 공정과 같은 PECVD 공정을 사용하는 시스템에 관한 것이다. 그러나, 이러한 다른 공정이 본 발명에 의해 예상된다고 이해된다.
도 2b는 본 발명에 따른 캡핑 층 모듈(120)의 또다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 캡핑 모듈(120)은 일반적으로 네 개의 영역, 즉, 기판이 모듈(120) 내로 유입되는 팩토리 인터페이스(122), 바람직하게 팩토리 인터페이스(122) 내에 배열된 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)와 연락하고 기판 예열 스테이션(125)과 연락하는 기판 처리기(127A, 128B)를 각각 수용하는 하나 이상의 전달 챔버(126A, 126B), 전달 챔버(126A, 126B)와 연락하는 단부에 장착된 하나 이상, 바람직하게 두 개의 세로 또는 한 쌍의 처리 챔버(130), 및 도 2b와 도 3b에 도시된 것처럼 가스 패널(134), 전력 분배 패널(136), 및 컴퓨터 제어대(138)와 같은 모듈(120)의 작동에 필요한 지지 부대 설비를 수용하는 배면 단부(140)를 포함한다. 기판 예열 스테이션(125)은 일반적으로 복수의 수직 배열된 기판 유지기를 포함하며 기판에 열을 제공한다. 기판 유지 정렬과 기판 가열 공정은 후술되는 예열 로드락 챔버(124)에 대한 상세한 설명에서 개시되지만, 본 발명은 다른 예열 스테이션에서도 예상된다.
전달 챔버
도 2a는 본 발명에 따른 한 실시예의 처리 모듈(120)의 개략적인 상면도를 도시한다. 처리 모듈(120)은 전달 챔버(126)를 챔버 측벽(133)으로 둘러싼다. 전달 챔버는 측벽(133)과 바닥(135)을 포함하며 바람직하게 가공되거나 그렇지 않으면 알루미늄과 같은 하나의 재료로부터 제조된다. 전달 챔버(126)를 위한 리드(도시 않음)는 진공의 밀폐외피를 형성하기 위해 작동 중에 측벽(133) 상에 지지된다. 전달 챔버(126)의 측벽(133)은 처리 챔버(130)를 지지하고 슬릿 밸브(121)를 경유해서 다른 전달 챔버로 통로를 제공하거나 처리 챔버(130)의 처리를 위한 기판 삽입 지점으로 작용하는 하나 이상의 냉각/예열 로드락 챔버(124, 아래의 도 4에 도시됨)를 포함하는 팩토리 인터페이스(122)와 부착할 수 있게 한다. 전달 챔버(126)를 위한 측벽(133)은 시스템 상의 다른 챔버에 통로가 제공되는 각각의 측면 상에 통로(128, 132)를 한정한다. 측벽(133)을 통해 배열된 통로(128, 132)는 두 개의 개개 슬릿 밸브 또는 두 개의 세로 슬릿 밸브 조립체를 사용하여 개폐될 수 있다. 통로(128)는 팩토리 인터페이스 또는 기판 집합지점(122)에 통로를 제공하여, 기판이 전달 챔버(126) 내로 유입된다. 통로(132)는 기판이 기판 가열 받침대(628) 상에 위치시키기 위한 처리 챔버(130) 내의 처리 영역(618, 620) 내로 들어가도록 허용하기 위해 처리 영역(618, 620, 도 9에 도시됨)의 기판 통로(610)와 조화한다.
처리 챔버(130)와 기판 집합지점(122)은 처리 챔버(130), 기판 집합지점(122), 및 전달 챔버(126) 사이의 연락을 가능케하는 슬릿 밸브 개구 및슬릿 밸브(128, 132)를 포함하며 시스템 내에 단계화된 진공 상태를 가능케 하기 위해 이러한 각각의 챔버 내에 고립된 진공 환경을 제공한다. 슬릿 밸브 및 슬릿 밸브를 제어하는 방법이 테프만(Tepman) 등에 의한 미국 특허 제 5,226,632호와 로리머(Lorimer) 등에 의한 미국 특허 제 5,363,872호에 개시되며, 본원에 참조되었다. 전달 챔버(126)의 바닥(135)은 기판 처리 조립체와 같은 기판 처리기(127)가 연장하고 전달 챔버(126)의 바닥(135)에 장착되는 중앙 통로(도시 않음)를 한정한다. 가스 정화 포트(도시 않음)는 펌프 다운(pump down) 중에 정화 가스를 제공하도록 전달 챔버(126)의 바닥(135)을 통해 배열된다.
도 2b는 본 발명에 따른 또다른 실시예의 처리 모듈(120)의 개략적인 상면도를 도시한다. 처리 모듈(120)의 제 2 실시예는 챔버 측벽(133) 내측에 두 개의 전달 챔버(126A, 126B)를 포함한다. 전달 챔버(126A, 126B)는 서로 고립되고 바람직하게 하나 이상의 냉각 챔버와, 하나 이상의 팩토리 인터페이스(112)에 수직으로 배열된 예열 로드락 챔버(124), 및 하나 이상의 처리 챔버(130) 또는 하나 이상의 처리 영역(618, 620)을 포함하는 팩토리 인터페이스(122)와 연락한다. 전달 챔버(126A, 126B)를 위한 측벽(133)은 시스템 상의 다른 챔버에 통로가 제공되는 각각의 측면 상에 통로(128, 132)를 한정한다.
캡핑 모듈의 전달 챔버에서 기판 처리
도 2a를 참조하면, 선단 집합지점(122)에 의해 캡핑 층 모듈(120)에 제공된 기판은 다음과 같은 캡핑 층 모듈(120)에 의해 처리된다. 선단 집합지점(122)이 장착되면, 집합지점(122)에 있는 전달 챔버 앞의 진공 도어(128)는 닫히고 전달 챔버(126)는 진공 처리 조건으로 펌프 다운된다. 전달 챔버(126)는 배핑 모듈(120) 상에 배열된 단일 또는 두 개의 온-보드(on-borad) 진공 펌프에 의해 펌프 다운된다. 충분히 낮은 압력으로 진공 펌핑되고 다음 기판이 로드락(124), 바람직하게 예열 부재(244, 아래의 도 4에 도시됨)에서 예열된 후에, 전달 챔버(126)의 공기 작동식의 전방 진공 도어는 개방되는 동시에 전달 챔버(126)와 선단 집합지점(122) 사이에 통로를 허용한다. 기판 처리 부재(127)는 기판 집합지점(122)에 위치된 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내에 유지된 기판을 인덱스한다. 그후, 전달 챔버(126) 내의 기판 처리 부재, 이중 블레이드식 전달 챔버의 기판 처리 부재(127)는 동시에 선단 집합지점(122)에 위치된 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)의 각각의 층으로부터 기판을 회수하며 동시에 기판을 한 쌍의 처리 챔버(130)의 처리 영역(618, 620) 내로 전달하거나 캡핑 모듈(120)의 구성에 의존하는 개개의 처리 챔버(130) 내로 각각의 기판을 전달한다. 선택적으로, 기판은 진공 펌핑 중에 처리 챔버(130)의 슬릿 밸브(132) 앞에 미리 위치된다.
기판이 증착되면, 전달 챔버의 기판 처리기(127)는 처리 챔버(130)로부터 회수하며 슬릿 밸브(132)는 닫힌다. 고압의 증착 모듈(101)에서 유전체 층으로 이미 증착된 기판은 처리 챔버(130) 내에서 PECVD에 의해 캡핑 층으로 증착된다. 처리 공정이 끝난 후, 슬릿 밸브(132)는 개방되고 전달 챔버의 기판 처리기(127)는 처리 영역(618, 620)으로부터 기판을 제거하며 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)의 냉각 부재(242) 내에서 기판을 증착시킨다. 예열 모듈(124)에서 기판을 증착시킨 후, 기판 처리기는 인덱싱 과정에서 표시된 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)로부터 다음 한 쌍의 기판을 회수한다. 이러한 기판은 선행 기판처럼 전달 챔버의 기판 처리기(127)에 의해 전달되고, 처리되고, 회수된다. 이러한 공정은 예열 부재(244)의 모든 기판이 PECVD 처리 챔버(130) 내에서 처리되고 냉각 부재(244) 내에서 증착될 때까지 계속된다. 마지막 기판이 처리된 후에 처리 챔버(130)의 슬릿 밸브(132)는 닫힌다.
전달 챔버(126)는 아르곤과 같은 불활성 가스를 사용하여 대기압으로 배기되고, 전방의 진공 도어(128)는 개방된다. 전달 챔버의 배기는 선택적으로 마지막 한 쌍의 기판이 처리된 후에 슬릿 밸브(132)가 닫히자 마자 시작될 것이다. 이것은 마지막 세트의 기판이 캡핑 모듈(120)에서의 처리 시간을 감소시키는 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)로 회수될 때 전달 챔버(126)가 배기되도록 허용한다. 배기가 완성되면, 고압 증착 모듈(101)의 전달 챔버 내의 기판 처리기(112)는 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)로부터 기판을 회수하여 동시에 모든 처리된 기판을 고압 증착 모듈(101)의 선단 집합지점(102)에 위치된 기판 카세트(104)에 하적한다.
각각의 배치 내의 마지막 쌍의 기판이 처리되고 처리 챔버(130)로부터 제거되어 슬릿 밸브(132)가 닫힌 후에, 처리 챔버의 세정 공정은 다음 기판의 배치를 위해 처리 챔버를 준비할 수 있다. 이것은 세정 공정이 배경 기술에서 진행될 수 있게 하며 전달 챔버(126)는 배기되고 기판은 교환된다.
고압 증착 모듈
본 발명의 또다른 실시예인 도 3a를 참조하면, 캡핑 층 모듈(120)은 기판 집합지점(122)을 통해서 고압 증착 모듈(101)과 결합된다. 고압 증착 모듈(101)은 바람직하게 후술될 메소포러스 산화물 박막과 같은 유전체 재료를 증착시키며, 종종 고압 증착 모듈로 지칭된다. 고압 증착 모듈(101)은 박막 증착용의 거의 대기압 처리 모듈이며, 고압, 또는 거의 대기압은 약 300토르 이상의 압력, 바람직하게 500토르 이상의 압력으로 한정된다.
결합된 캡핑 층 모듈(120)과 고압 증착 모듈(101)은 본 발명에 따른 처리 시스템(100)을 형성한다. 기판 집합지점(122)은 기판을 캡핑 층 모듈(120)과 고압 증착 모듈(101) 사이로 전달하기 위해 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)를 사용한다. 고압 증착 모듈(101)은 바람직하게 각각 슬릿 밸브(113)를 갖는 하나 이상의 기판 스피너 챔버(114), 각각 슬릿 밸브(115)를 갖는 하나 이상의 기판 경화 챔버(116), 각각 슬릿 밸브(117)를 갖는 하나 이상의 기판 스트립핑 챔버(118), 각각 슬릿 밸브(119)를 갖는 하나 이상의 실리레이션 증착 챔버(123), 냉각 스테이션(111) 내의 이중 적층 냉각 스테이션(110), 및 고압 증착 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내에 배열된 기판 처리 부재(112)를 포함하는 단계화된 기압 시스템이다. 바람직하게, 각각의 스피너(114), 경화(116), 스트립핑(118), 및 실리레이션(123) 챔버 중 적어도 하나가 있으며, 각 형태의 챔버는 고압 증착 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내의 수직으로 위치된 적층으로 장착된다.
도 3b에 도시된 것처럼, 하나 이상의 기판 경화 챔버(116)와 같은 챔버가 효율적인 공간 보전을 위해 로드락(124) 상 또는 내에 장착된다. 기판 처리 부재(112)는 일반적으로 두 개의 아암을 갖는 기판 처리기(112), 바람직하게 독립적인 회전 이동을 하는 두 개의 아암을 갖는 기판 처리기(112)이며, 각각의 아암은 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내에서 다양한 챔버를 통과할 수 있다. 선택적으로, 두 개의 아암을 갖는 기판 처리기(112)는 두 개의 세로 이동 아암을 가지며 바람직하게 캡핑 층 모듈(120)의 기판 처리기(127)와 동일한 모델이다.
처리 시스템(100)의 고압 증착 모듈(101)의 선단 집합지점(102)은 일반적으로 고압 증착 모듈(101)의 전달 챔버(108)에 결합된 단계 플랫폼(102) 상에 서로 수직으로 위치된 관계로 장착된 하나 이상의 기판 카세트(106)를 갖는다. 기판 카세트(106)는 수직으로 위치된 정렬로 장착된 복수의 기판을 지지하도록 형성된다. 기판 카세트(106)는 바람직하게 수직으로 적층된 정렬로 배열된 기판을 지지하기 위해 수직으로 위치된 관계로 배열된 두 개 이상의 카세트판(도시 않음) 또는 다른 기판 지지대를 포함한다. 기판 정지부(103)는 냉각 스테이션(111)과 로드락(106) 사이의 기판 교환 중에 기판에 냉각 정지를 제공하기 위해 냉각 스테이션(111) 내의 이중 적층 냉각 스테이션(110)과 로드락(106) 사이에 배열된다. 선택적으로, 기판 정지부(103)는 예열 스테이션에 처리를 위해 모듈(101) 내로 기판을 통과하게 한다.
한 쌍의 기판 처리기, 또는 단계 기판 처리기(104)는 선단 집합지점(102) 내에 배열된다. 단계 기판 처리기(104)는 고압 증착 모듈(101) 또는 고압 증착 모듈(101)의 기판 카세트(106)로부터 기판을 장착하거나 제거하도록 형성되며, 단계 기판 처리기(104)는 바람직하게 기판 카세트(106)와 고압 증착 모듈(101)의 이중 적층 냉각 스테이션(110) 사이에 위치된다. 바람직하게, 단계 기판처리기(104)는 고압 증착 모듈(101) 내에 기판을 장착하도록 준비하는 기판 카세트(106) 내의 기판을 인덱스하는 기판 인덱싱 시스템을 포함한다. 본원의 시스템에서 유용하게 사용되는 기판 맵핑 시스템을 갖는 한 기판 처리기는 모델 번호 ATM 105 또는 107과 같은 캘리포니아 써니베일에 위치한 에퀴프 테크놀로지(Equippe Technologies)사로부터 제조되어 이용되고 있다. 기판 맵핑 센서는 기판을 유전체 층 증착을 위한 고압 증착 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내로 전달하기 전에 카세트(106) 내의 기판의 수와 방향을 확인한다.
도 3a에 도시된 고압 증착 모듈(101)은 두 개의 수직으로 적층된 이중 기판 스피너 챔버(114), 네 개의 수직으로 적층된 기판 경화 챔버(116)로 된 두 개의 종횡, 네 쌍의 수직으로 적층된 기판 스트립핑 챔버(118)와 실리레이션 증착 챔버(123)를 포함한다. 모든 수직으로 적층된 챔버는 챔버(114, 116, 118, 123)에 중앙으로 배열된 기판 처리기(112)와 직면한다.
고압 증착 모듈 내에서 기판 처리
유전체 기판 처리 공정은 각각의 기판 카세트(106) 내의 기판을 인덱싱하는 단계화된 기판 처리기(104)와 함께 시작한다. 인덱스되면, 기판은 단계화된 기판 처리기(104)에 의해 냉각 스테이션(111) 내의 이중 적층 냉각 스테이션(110)으로 전달된다. 고압 증착 모듈의 기판 처리기(112)는 이중 적층 냉각 스테이션(110)으로부터 기판을 회수하여 솔-젤 전구체 층의 증착을 위한 유전체 기판 스피너 챔버(114)로 전달한다. 상기 모듈의 기판 처리기(112)는 처리 과정이 기판 스피너 모듈(1143) 내에서 기판을 증착시키는 다중 스피너 챔버에 대해 발생하거나 프로그램되기 전에 기판 스피너 챔버(114)를 채우면서 하나 이상의 스피너 모듈(114)이 기판을 처리한다. 솔-젤 전구체가 증착되면, 상기 모듈의 기판 처리기(112)는 기판을 회수하여 기판을 경화 또는 소성(燒性) 챔버(116)로 전달한다. 유전체 층 증착 과정에서의 다른 처리 단계와 비교된 경화의 관련 길이 때문에, 비례적으로 더 큰 경화 챔버(116)의 수, 바람직하게 두 개의 이중 기판 스피너 챔버(114) 당 약 8의 경화 챔버가 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내에 위치된다. 상기 모듈의 기판 처리기(112)는 처리 전에 스핀-온 방식으로 증착된 기판으로 경화 챔버(116)를 채우도록 프로그램되거나 요구된 것처럼 경화 챔버(116) 내에 기판을 장착하거나 하적하도록 프로그램된다. 요구된 양의 경화가 달성된 후에, 기판은 기판 스트립핑 챔버(118)로 전달된다. 기판은 경화된 솔-젤 전구체 내에 잔류한 계면 활성제를 제거하기 위한 오존 스트립퍼 내에 장착된다. 도시되지는 않지만, 선택적인 어닐링 챔버가 기판으로부터 수분, 용매, 또는 계면 활성제를 제거하기 위해 기판을 어닐링하는 모듈(101)의 전달 챔버(108) 내에 배열되며 오존 스트립을 위해 기판을 준비하거나 오존 스트립핑에 의해 메소포러스 박막을 형성하는 선택적인 방법을 제공한다.
증착된 유전체 박막이 실리레이트되면, 기판은 기판 스트립핑 챔버(118)로부터 회수되어 실리레이션 챔버(123)로 전달된다. 선택적으로, 캡핑 층이 증착되게 하기 위해, 기판은 캡핑 층 모듈(120)을 향해 기판 집합지점(122)으로 전달된다. 실리레이션 챔버(123) 또는 캡핑 모듈(120)에 의해 처리되면, 기판 처리기(112)는 기판을 회수하여 기판을 이중 적층 냉각 스테이션(110)을 통해 기판 카세트(106)로전달한다.
선단 집합지점
도 2 및 도 3을 참조하면, 팩토리 인터페이스 또는 기판 집합지점(122)은, 진공 펌핑 전에 고압 증착 모듈(101)과 같은, 기판 집합지점으로부터 챔버로 신속한 전달을 허용하는 대기압하의 장치이며, 일반적으로 대기압 또는 대기압 근처에서 작동한다. 도 3a는 처리를 위한 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내에 장착된 하나 이상의 기판 카세트를 갖는 이중 적층 냉각/예열 로드락 챔버(124)를 바람직하게 포함하는 모듈(101)의 선단 집합지점(102)을 도시한다. 기판 카세트는 복수의 기판을 수직으로 위치된 관계로 지지하도록 설계되며, 기판 처리 부재(112, 127)는 기판 카세트의 반대 측면으로부터 기판을 넣거나 회수한다. 도 2a에 도시된 선택적인 실시예에서, 로드락 챔버(124)는 모듈(101, 120) 사이로 기판 전달을 위한 냉각 스테이션으로 작용하고, 예열은 분리된 챔버에서 수행된다.
처리 전후에 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내에 수용된 기판은 전달 챔버 측벽(133)을 통해 배열된 하나 이상의 전달 챔버 도어(128, 도 2a에 도시됨)를 통해 모듈(120) 내에 장착된다. 전달 챔버(126) 내의 기판 처리기(127)는 냉각/예열 로드락 챔버(124)와 전달 챔버 도어(128)에 인접하게 위치된다. 바람직하게, 기판 처리기(127)는 전달 챔버(126)에 장착된 처리 챔버(130)내로 기판을 선적하고 하적하도록 준비된 각각의 기판 카세트 내의 기판을 인덱스하는 기판 맵핑 시스템을 포함한다.
기판 처리기(127)는 또다른 기판 처리기(112, 도 3a에 도시됨)와 동시에 로드락 챔버(124)로 들어갈 수 있는데, 로드락이 기판을 고압 증착 모듈(101)로부터 로드락 챔버(124)로 전달하기 위해 대기압하에 있기 때문이다. 전달 챔버(126)의 측면(128) 내의 개구는 기판을 캡핑 층을 증착하기 위한 처리 챔버(130) 내로 전달하기 전에 행해진 전달 챔버(126)의 진공 펌핑 전에 밀폐된다.
이중 위치 로드락 챔버
도 4는 본 발명에 따른 냉각/예열 로드락 챔버(124)의 절단 사시도이다. 냉각/예열 로드락 챔버(124)는 챔버 벽(202), 바닥(204), 및 리드(206)를 포함한다. 챔버(124)는 두 개의 분리된 환경 또는 구획(242, 244)과 전달 영역(246)을 포함한다. 구획(242, 244)은 기판을 지지하는 각각의 구획(242, 244) 내의 기판 카세트를 포함한다. 각각의 구획(242, 244)은 구획(242, 244)의 바닥 및 상부를 한정하는 지지 플랫폼(248)과 상부 플랫폼(250)을 포함한다. 지지벽(252)은 위치된 관계에서 플랫폼(248, 250)을 지지하기 위해 구획(242, 244) 내에 수직으로 배열된다. 전달 영역(246)은 냉각/예열 로드락 챔버(124)로부터 전달 챔버(108, 126) 내로 통로를 제공하기 위한 하나 이상의 통로(121)를 포함한다. 통로(121)는 바람직하게 슬릿 밸브와 슬릿 밸브 액츄에이터를 사용하여 개폐된다.
구획(242)은 전달 챔버(108)의 처리 챔버 또는 캡핑 모듈(120) 내에서 처리를 따르는 기판을 위한 냉각 스테이션을 제공한다. 도 2a에 도시된 본 발명의 한 실시예에서, 모든 구획(242, 244)은 전달 챔버(108)의 처리 챔버 내 또는 캡핑 모듈(120) 내에서 처리 공정을 따르는 기판을 위한 냉각 스테이션을 제공한다.
구획(244)은 구획(242)에 관해 선택적으로 가열되어, 캡핑 모듈(120)의 처리챔버(130) 내에서 기판의 처리에 앞서 예열 모듈로서 작용한다. 가열 구획(244)은 바람직하게 개별적으로 또는 선택적으로 기판을 가열하는 가열 램프, 유체 가열 교환기, 또는 저항성 가열 소자와 같은 가열 소자를 가지며, 구획(244) 내의 모든 기판을 동시에 가열하는 가열 소자를 갖는다. 로드락의 또다른 실시예에서, 경화 모듈(116)은 예열 구획(244) 내에 장착되며, 모듈(120) 내에서의 처리에 앞서 증착된 박막의 경화 또는 기판의 예열을 제공하며 효율적으로 공간을 보전한다.
구획(242, 244)은 엘리베이터 샤프트(224)에 각각 연결되며, 이들 각각은 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내에서 상하방향으로 구획을 이동시키기 위해 스테퍼 모터 등과 같은 모터에 연결된다. 밀봉 플랜지(256)는 구획(242)의 지지 플랫폼(248)을 위한 밀봉 표면을 제공하기 위해 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내의 주변부에 배열된다. 이와 유사하게 밀봉 플랜지(258)는 구획(244)의 지지 플랫폼을 위한 밀봉 표면을 제공하기 위해 배열된다. 구획(242, 244)은 냉각/예열 로드락 챔버(124) 내의 구획(242, 244)에 독립적으로 단계화된 진공 상태를 제공하는 밀봉 플랜지(256, 258)에 의해 서로 고립된다.
공간(260, 262) 내의 측면 배압은 내측에 배열된 진공 포트를 통해 유지된다. 진공 펌프는 배출 라인(264)을 통해 공간(260, 262)에 연결되며 밀봉 플랜지(256, 258)에 대해 플랫폼(248, 250)의 밀봉을 돕기 위해 공간(260, 262) 내의 고진공 상태가 제공될 수 있다.
작동 중에, 구획(242, 244)은 도 4에 도시된 위치에서 장착 또는 하적될 수 있다. 장착 도어와 액츄에이터(도시 않음)가 구획(242, 244)에 따르는 냉각/예열로드락 챔버(124)의 상측 및 하측 제한에서 선단 벽(도시 않음)을 통해 제공된다. 선택된 구획 내의 압력은 기판이 배출 라인(287, 289)을 통해 구획 내로 장착된 후에 펌프 다운되고 선택된 구획은 전달 영역(246) 내로 이동된다. 구획(242, 244)은 스테퍼 모터에 의해 독립적으로 전달 영역(246) 내로 이동한다. 상측 및 하측 구획(242, 244)을 갖는 장점은 한 세트의 기판을 처리하는 동안 제 2 세트의 기판이 다른 구획 내에 장착되며, 구획이 적당한 압력으로 펌프 다운되어 구획이 전달 영역(246) 내로 이동될 수 있으며 전달 챔버(108, 126)와 연락될 수 있다는 것이다.
전달 챔버의 기판 처리기
도 5는 전달 챔버(126)(선택적으로, 상술된 전달 챔버(108) 내에서) 내에서 자유롭게 회전하는 회수된 위치에 있는 본 발명에 따른 한 실시예인 자기적으로 결합된 기판 처리기(500)의 개략적인 상면도를 도시한다. 이중 기판 처리 블레이드(520, 522)를 갖는 기판 처리기는 기판(502)을 한 챔버로부터 다른 챔버로 전달하는 전달 챔버(126) 내에 위치된다. 본 발명의 장점이 수정되고 사용될 수 있는 "고수율(VHP)" 형태의 기판 처리기는 "두 축의 자기적으로 결합된 기판 처리기"라는 명칭의 1995년 11월 21일 허여된 미국 특허 제 5,469,035호의 요지이며, 본원에 참조되었다.
자기적으로 결합된 기판 처리기(500)는 고정된 평면 내에서 기판 처리 블레이드의 반경 및 회전 이동을 제공하기 위해 두 개의 진공 측면 허브(또한 자기 클램프로 지칭됨)와 이중 기판 블레이드(520, 522) 사이에 연결된 프로그-레그(frog-leg)식 조립체를 포함한다. 반경 및 회전 이동은 두 개의 기판을 하나의 처리 챔버(130)와 같은 시스템(100) 내의 한 위치로부터 로드락(124)과 같은 다른 챔버로 잡아서 전달하고, 나르기 위해 조화되거나 조합될 수 있다. 도 2b에 도시된 실시예에서, 단일의 아암 로봇은 전달 챔버(26A, 126B) 내에 배열된다.
기판 처리기는 지점(525)에서 제 1 자석 클램프(524)에 단단히 고정된 제 1 지지대와 지점(527)에서 제 2 자석 클램프(526)(상기 제 1 자석 클램프(524) 아래에 동심으로 배열됨)에 단단히 고정된 제 2 지지대(506)를 포함한다. 제 3 지지대(508)는 주축(510)에 의해 지지대(504)에 고정되며 주축(512)에 의해 기판 블레이드 조립체(540)에 고정된다. 제 4 지지대(514)는 주축(516)에 의해 지지대(506)에 고정되며 주축(518)에 의해 기판 블레이드 조립체(540)에 고정된다. 지지대(504, 508, 506, 514)와 주축(510, 512, 516, 518)의 구조물은 기판 블레이드 조립체(540)와 자석 클램프(524, 526) 사이에 "프로그 레그"식 연결부를 형성한다.
자석 클램프(524, 526)가 동일한 각속도로 동일한 방향으로 회전할 때, 기판 처리기(500)는 동일한 속도로 동일한 방향으로 축(A) 주위로 회전한다. 자석 클램프(524, 526)가 동일한 절대치의 각속도로 반대 방향으로 회전할 때, 조립체(500)의 회전은 없지만, 대신에, 도 6에 도시된 위치로 기판 블레이드 조립체(540)의 선형 반경 이동이 있다.
두 개의 기판(502)은 개개의 기판 블레이드(520, 522)가 챔버(130)의 처리 영역(618, 620) 내외로 기판(502)을 전달하기 위해 전달 챔버(126)의 측벽(133) 내에 있는 개개 기판 통로(132)를 통해 연장될 수 있다는 것을 설명하기 위해 기판 블레이드 조립체(540) 상에 장착된 채 도시된다. 자기적으로 결합된 기판 처리기(500)는 두 모터의 상대적인 속도에 따라 자석 클램프(524, 526)의 상대적인 회전 운동에 의해 제어된다. 모든 모터가 자석 클램프(524, 526)를 동일한 속도로 동일한 방향으로 회전시키는 제 1 작동 모드가 제공된다. 이러한 모드는 자석 클램프의 상대적인 이동을 야기하지 않기 때문에, 기판 처리기는 한 쌍의 처리 영역(618, 620)으로 기판 교환에 적합한 위치로부터 또다른 쌍의 처리 영역으로 기판 교환에 적합한 위치로 단지 축 기판은 중앙축(A)을 회전시킨다.
또한, 완전히 회수된 기판 처리기는 중앙 축(A) 주위로 회전되며, 기판의 에지를 따른 최상의 반경 지점(548)은 기판 처리기를 회전시키는데 요구되는 최소 원형의 영역(550)을 한정한다. 자기적으로 결합된 기판 처리기는 모든 모터가 자석 클램프(524, 526)를 동일한 속도로 반대방향으로 회전시키게 하는 제 2 모드를 또한 제공한다. 이러한 제 2 모드는 통로(132)를 통해 처리 영역(618, 620) 내부로 기판 블레이드 조립체(540)의 기판 블레이드(520, 522)를 연장시키거나, 역으로, 블레이드를 회수하는데 사용된다. 기판 처리기(500)가 축(A) 주위로 회전될 때 기판 블레이드 조립체(540)의 동시 연장 또는 회수를 가능케 하는 다른 모터 회전의 조합이 제공될 수 있다.
기판 블레이드 조립체(540)의 기판 블레이드(520, 522)가 회전축(A)으로부터 반경방향으로 향해지도록 유지하기 위해, 결합 기구가 각각의 주축의 동일 및 반대 각회전을 보장하도록 주축 또는 캠(512, 518) 사이에 사용된다. 결합 기구는 도 8의 패턴 또는 동등물의 주축 주위로 당겨진 인터메쉬된 기어 또는 스트랩을 포함하여, 많은 설계를 취한다. 한 바람직한 결합 기구는 기판 블레이드 조립체(540)의 주축(512, 518) 사이에 결합되고 연장된 한 쌍의 금속 스트랩(542, 544)이다. 스트랩(542, 544)은 주축(512, 518)을 연결시킨다. 스트랩(542, 544)이 개개별로 조절되고 다른 하나 위에 위치되는 것이 바람직하다. 도 5 및 도 6에서, 스트랩은 U형태의 블레이드의 근저에서 로드(546) 주위를 통과하도록 도시된다. 이중 블레이드된 세로 기판 처리기가 전달 챔버(126) 내에 사용될 때, 상술된 기판 처리기가 바람직하게 사용된다.
도 6은 연장된 위치로 도 5의 기판 처리기 아암과 블레이드 조립체를 도시한다. 이러한 연장은 시계 방향의 자석 클램프(526)와 반시계 방향의 자석 클램프(524)의 동시의 동일한 방향에 의해 달성된다. 기판 블레이드 조립체(540)의 개개의 블레이드(520, 522)는 통로(132)를 통해 연장시키고 받침대(628) 상으로 기판(502)을 중앙에 위치시키기에 충분히 길다. 기판(502)이 한 쌍의 리프트 핀 조립체에 의해 블레이드로부터 이동되면, 블레이드는 회수되고 통로(132)는 상술된 것처럼 슬릿 밸브와 액츄에이터에 의해 밀폐된다.
스트립핑 챔버
도 7은 본 발명에 따른 예시적인 기판 스트립핑 챔버의 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 7은 비반응성 가스 어닐링과 증착된 박막의 산화 가스 스트립 모두를 가능케 하는 급속 승강 온도 어닐링(rapid thermal anneal) 챔버이다. 기판 스트립핑 챔버 또는 급속 승강 온도 어닐링(RTA) 챔버(118)는 바람직하게 전달챔버(108)에 연결된다. 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 고압 증착 모듈(101)은 바람직하게 캡핑 모듈(120)로부터 전달 챔버(108)의 반대 측면 상에 바람직하게 배열된 두 개의 RTA 챔버(118)를 포함하며, 기판은 기판 처리기(112)에 의해 RTA 챔버(118) 내외로 전달된다.
열적 어닐링 공정 챔버는 일반적으로 당업자에게 공지되어 있으며, 급속 승강 온도 어닐링 챔버는 증착된 재료의 물성을 수정하기 위해 기판 처리 시스템 내에 일반적으로 사용된다. 본 발명에 따라, 어닐링 챔버(118)는 반응성 가스의 존재하에서 고온 어닐링 또는 계면 활성제를 제거하는 노출 박막의 산화에 의해 계면 활성제 스트립으로 수행하는데 사용된다. 본 발명에 사용되는 한 특정의 열적 어닐링 챔버는 캘리포니아, 산타클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스(Applied Materials)사로부터 제조되어 이용되고 있는 떠블유엑스지(Wxz) 챔버이다. 본 발명은 고온 플레이트 급속 온도 승강 어닐링 챔버를 사용하여 설명되지만, 본 발명은 본 발명의 공정을 수행하는데 적합한 다른 열적 어닐링 챔버의 응용을 예상한다.
RTA 챔버(118)는 일반적으로 밀폐외피(902), 히터 플레이트(904), 히터(907) 및 복수의 기판 지지 핀(906)을 포함한다. 밀폐외피(902)는 베이스(908), 측벽(910) 및 상부(912)를 포함한다. 바람직하게, 저온 플레이트(913)는 밀폐외피의 상부(912) 아래에 배열된다. 선택적으로, 저온 플레이트는 밀폐외피의 상부(912)의 부분으로서 통합적으로 형성된다. 바람직하게, 반사 절연 디시(914)는 베이스(908) 상의 밀폐외피(902) 내측에 배열된다. 반사 절연 디시(914)는 고온(즉, 약 500 ℃ 이상)에서 견딜 수 있는 석영, 알루미나, 또는 다른 재료와 같은 재료로 일반적으로 제조되고, 히터(907)와 밀폐외피(902) 사이의 열적 절연체로서 작용한다. 디시(914)는 열을 히터 플레이트(906)의 배면으로 향하게 하기 위해, 금과 같은 반사 재료로 코팅될 수도 있다.
히터 플레이트(904)는 바람직하게 시스템 내에서 처리되는 기판과 비교할 때 많은 질량을 가지며 바람직하게 RTA 챔버(118) 내의 소정의 대기 또는 기판 재료와 반응하지 않는 규소 탄화물, 석영, 또는 다른 재료로부터 제조된다. 히터(907)는 일반적으로 반응성 가열 소자 또는 도전성/복사 열 공급원을 포함하며 가열된 플레이트(906)와 반사 절연 디시(914) 사이에 배열된다. 히터(907)는 히터(907)를 가열하는데 필요한 에너지를 공급하는 전력 공급원(916)에 연결된다. 바람직하게, 열전쌍(920)은 도관(922) 내에 배열되고, 베이스(908)와 디시(914)를 통해 배열되며, 히터 플레이트(904) 내로 연장한다. 열전쌍(920)은 제어기(921)에 연결되며 제어기(921)에 온도 측정을 제공한다. 제어기(921)는 온도 측정치와 요구된 어닐링 온도에 따라 히터(907)에 의해 공급된 열을 증감시킨다.
밀폐외피(902)는 바람직하게 밀폐외피(902)를 냉각시키기 위해 측벽(910)과 열적으로 접촉하는 밀폐외피(902)의 외측에 배열된 냉각 부재(918)를 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 냉각 채널(도시 않음)이 밀폐외피(902)의 온도를 제어하기 위해 측벽(910) 내에 형성된다. 상부(912)의 내측 표면 상에 배열된 저온 플레이트(913)는 저온 플레이트(913)에 근접하게 위치된 기판을 냉각시킨다.
RTA 채널(118)은 RTA 챔버(118)의 내외로 기판의 전달을 용이하게 하기 위해밀폐외피(902)의 측벽(910) 상에 배열된 슬릿 밸브(922)를 포함한다. 슬릿 밸브(922)는 선택적으로 전달 챔버(108)와 연락하는 밀폐외피의 측벽(910) 상의 개구(924)를 밀봉한다. 기판 처리기(112)는 기판을 개구(924)를 통해서 RTA 챔버의 내외로 전달한다.
기판 지지 핀(906)은 바람직하게 석영, 알루미늄 산화물, 규소 탄화물, 또는 다른 고온 저항성 재료로부터 제조된 말단에 테이퍼진 부재를 포함한다. 각각의 기판 지지 핀(906)은 열 및 산화 저항 재료로 제조된 관모양의 도관(926) 내에 배열되며, 바람직하게 히터 플레이트(904)를 통해 연장한다. 기판 지지 핀(906)은 기판 지지 핀(906)을 균일한 방식으로 이동시키는 리프트 핀(928)에 연결된다. 리프트 플레이트(928)는 RTA 챔버 내에서 다양한 수직 위치로 기판을 위치시키는 것을 용이하게 하기 위해 리프트 플레이트(928)를 이동시키는 리프트 샤프트(932)를 통해 스테퍼 모터와 같은 액츄에이터(930)에 부착된다. 리프트 샤프트(932)는 밀폐외피(902)의 베이스(908)를 통해 연장하고 샤프트 주위에 배열된 밀봉 플랜지(934)에 의해 밀봉된다.
기판을 RTA 챔버(118) 내로 전달하기 위해, 슬릿 밸브(922)는 개방되고, 장착 스테이션 전달 기판 처리기(228)는 RTA 챔버 내의 개구(924)를 통해 위치된 기판을 갖는 기판 처리 블레이드를 연장시킨다. 장착 스테이션 전달 기판 처리기(228)의 기판 처리 블레이드는 히터 플레이트(904) 상의 RTA 챔버 내에 있는 기판을 위치시키고, 기판 지지 핀(906)은 기판을 기판 처리 블레이드 상에 이동시키기 위해 상방향으로 연장된다. 기판 처리 블레이드는 RTA 챔버로부터 회수되고,슬릿 밸브(922)는 개구를 밀폐한다. 기판 지지 핀(906)은 히터 플레이트(904)로부터 소정의 거리까지 기판을 낮추기 위해 회수된다. 선택적으로, 기판 지지 핀(906)은 기판을 히터 플레이트와 직접 접촉하게 위치시키도록 완전히 회수된다.
바람직하게, 가스 입구(936)는 어닐링 처리 공정 중에 RTA 챔버 내로 선택된 가스가 유동되도록 밀폐외피(902)의 측벽(910)을 통해 배열된다. 가스 입구(936)는 RTA 챔버(118)로의 가스 유동을 제어하기 위해 밸브(940)를 통해 가스 공급원(938)에 연결된다. 가스 공급원(938)은 고온 어닐링을 위한 비반응성 가스를 제공할 수 있거나 노출된 기판의 박막의 산화를 위해 어닐링 챔버(118)에 산화 가스, 바람직하게 오존 플라즈마를 제공하는 원격 작동의 유닛일 수 있다. 가스 출구(942)는 바람직하게 RTA 챔버 내의 가스를 배기하기 위해 밀폐외피(902)의 측벽(910)의 하부에 배열되며 바람직하게 챔버 외측으로부터의 대기의 백스트림을 방지하는 안전/체크 밸브(944)에 연결된다. 선택적으로, 가스 출구(942)는 어닐링 처리 중에 RTA 챔버를 소정의 진공 수준으로 배출하기 위해 진공 펌프(도시 않음)에 연결된다.
본 발명에 따라, 기판은 산화물의 증착 후에 RTA 챔버(118) 내에서 어닐링된다. 바람직하게, 고온의 비반응성 가스 어닐링에 있어서, RTA 챔버(118)는 거의 대기압에서 유지되고, RTA 챔버(118) 내의 산소 함유량은 어닐링 처리 공정 중에 약 100 ppm 이하로 제어된다. 바람직하게, RTA 챔버(118) 내의 대기 환경은 질소(N2)와 질소(N2)와 약 4 % 이하의 수소(H2)의 혼합물을 포함하며, RTA챔버(118)로의 대기 가스의 유동은 산소의 함유량을 100ppm 이하로 제어하기 위해 20리터/분 이상에서 유지된다. 기판은 약 200 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도에서 약 30초 내지 약 30분 동안 어닐링되며, 보다 바람직하게는 약 400 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도에서 약 30초 내지 5분 동안 어닐링된다. 급속 승강 온도 어닐링 공정은 초당 50 ℃ 이상의 온도 상승을 요한다. 어닐링 처리 동안 기판에 소정의 온도 상승 속도를 제공하기 위해, 히터 플레이트는 바람직하게 약 350 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위에서 유지되며, 기판은 바람직하게 어닐링 처리 공정 동안 히터 플레이트로부터 약 0 ㎜(즉, 히터 플레이트와 접함) 내지 약 20 ㎜ 범위에 위치된다.
기판의 산화 스트립을 위해, RTA 챔버(118)는 약 1 토르 내지 약 10 토르 범위의 압력에서 유지되며, 산화 가스는 고온에서 산소 또는 오존, 또는 산소 함유 플라즈마를 포함한다. 바람직하게, 산화는 바람직하게 산소에 민감하지 않거나 반응하지 않는 재료를 포함하는 기판 표면 상에서 수행된다. 바람직하게, RTA 챔버(118) 내로의 산화 가스의 유동은, 기판 상에 노출된 박막의 철저한 산소 스트립을 제공하기 위해, 20 리터/분 이상의 높은 유동 속도에서 유지된다. 산소 스트립 공정 동안, 기판은 약 200 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도에서 약 30 초 내지 30 분 동안 가열되며, 보다 바람직하게, 약 350 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도에서 약 30 초 내지 5분 동안 유지된다. 산화 가스는 원격 작동의 플라즈마 생성기 RF 또는 원격 작동의 마이크로파 생성기(도시 않음)로부터 산소 종을 제공하는 가스를 취급하는 산소 공급원(도시 않음)으로부터 제공된다.
스트립핑 공정이 완성된 후, 기판 지지 핀(906)은 기판을 RTA 챔버(118) 외측의 전달 챔버로 이동시킨다. 슬릿 밸브(922)는 개방되고, 전달 챔버(108)의 기판 처리기(112)는 RTA 챔버로 연장되고 기판 하부에 위치된다. 기판 지지 핀(906)은 기판 처리 블레이드 상에 있는 기판을 낮추도록 회수되고, 기판 처리 블레이드는 RTA 챔버 외측으로 회수된다.
처리 챔버
도 8은 본 발명의 한 실시예인 세로의 처리 챔버(130)의 사시도를 도시한다. 챔버 몸체(602)는 전달 챔버(126)에 장착되거나 그렇지 않으면 연결되며 개개의 기판이 동시에 처리되는 두 개의 처리 영역을 포함한다. 챔버 몸체(602)는 챔버 몸체(602)에 힌지식으로 부착된 리드(604)를 지지하며 반응성 및 세정 가스를 다중 처리 영역 내로 전달하기 위해 챔버 몸체(602)를 관통해 배열된 하나 이상의 가스 분배 시스템(608)을 포함한다.
도 9는 두 개의 처리 영역(618, 620)을 형성하는 챔버(126)의 개략적인 단면도이다. 챔버 몸체(602)는 두 개의 처리 영역(618, 620)을 형성하는 측벽(612), 내측 벽(614) 및 바닥 벽(616)을 포함한다. 각각의 처리 영역(618, 620) 내의 바닥 벽(616)은 받침대 히터(628)의 스템(626)과 기판 리프트 핀 조립체의 로드(630)가 각각 배열된 두 개 이상의 통로(622, 624)를 형성한다. 받침대 리프트 조립체와 기판 리프트는 후술된다.
측벽(612)과 내측 벽(614)은 두 개의 원통의 환형 처리 영역(618, 620)을 형성한다. 주변 펌핑 채널(625)은 처리 영역(618, 620)으로부터 가스를 배출하고 각각의 영역(618, 620) 내의 압력을 제어하기 위해 원통의 처리 영역(618, 620)을 형성하는 챔버 벽 내에 형성된다. 바람직하게 세라믹 등으로 제조되는 챔버 라이너 또는 삽입물(627)은 각각의 처리 영역의 측면 경계를 형성하고 부식성 처리 환경으로부터 챔버 벽을 보호하며 전극 사이에 전기적으로 고립된 플라즈마 환경을 유지하기 위해 각각의 처리 영역(618, 620) 내에 배열된다. 라이너(627)는 챔버 내에 각각의 처리 영역(618, 620)의 벽(612, 614) 내에 형성된 레지(629, ledge) 상에서 지지된다. 라이너는 라이너를 관통해 배열된 복수의 배출 포트(631), 또는 주변 슬롯을 포함하며 챔버 벽 내에 형성된 펌핑 채널(625)과 연락한다. 바람직하게, 약 15 °로 이격되고 처리 영역(618, 620)의 주변에 위치되며 각각의 라이너(627)를 통해 배열된 약 24개의 포트(631)가 있다. 24개의 포트가 바람직하며, 소정의 펌핑 속도와 균일성을 얻기 위해 소정의 수가 사용될 수 있다. 포트의 수에 부가하여, 가스 분배 시스템의 면판과 관계된 포트의 높이는 처리 중에 기판 상에 최적의 가스 유동 패턴을 제공하도록 제어된다.
도 11은 본 발명에 따른 배출 시스템을 설명하는 챔버의 단면도이다. 각각의 처리 영역(618, 620)의 펌핑 채널(625)은 바람직하게 공통된 배출 채널(619)을 통해 공통된 배출 펌프에 연결된다. 배출 채널(619)은 배출 도관(621)에 의해 각각의 영역(618, 620)의 펌핑 채널(625)에 연결된다. 배출 채널(619)은 배출 라인(도시 않음)을 통해 배출 펌프(도시 않음)에 연결된다. 각각의 영역은 바람직하게 펌프에 의해 소정의 압력으로 펌프 다운되고 연결된 배출 시스템은 각각의 영역 내의 압력을 동일하게 한다. 펌프는 바람직하게 매우 작은 진동으로 밀리토르 압력을 제공할 수 있는 고진공 터보 펌프이다. 본 발명의 장점에 사용되는 한 진공 공급원은 에드워드 고진공(Edward High Vacuum)사에서 제조되어 이용되고 있다.
도 9를 다시 참조하면, 각각의 처리 영역(618, 620)은 바람직하게 가스를 동일한 가스 공급원으로부터 처리 영역(618, 620) 내로 가스를 전달하기 위해 챔버 리드(604)를 통해 배열된 가스 분배 조립체(608)를 포함한다. 각각의 처리 영역의 가스 분배 시스템(608)은 가스를 샤워 헤드 조립체(642) 내부로 전달하는 가스 입구 통로(640)를 포함한다. 샤워 헤드 조립체(642)는 면판(646)의 중간에 배열된 블로커 플레이트(644)를 갖는 환형의 베이스 플레이트(648)로 구성된다. RF 통로는 샤워 헤드 조립체의 면판(646)과 히터 받침대(628) 사이의 플라즈마 생성을 용이하게 하기 위해 샤워헤드 조립체에 바이어스 포텐셜을 제공한다. 냉각 채널(652)은 작동 중에 플레이트를 냉각시키기 위해 각각의 가스 분배 시스템(608)의 베이스 플레이트(648) 내에 형성된다. 입구(655)는 물 등과 같은 냉각액을 냉각제 라인(657)에 의해 서로 연결된 채널(652) 내로 전달한다. 냉각액은 냉각제 출구(659)를 통해 채널을 나간다. 선택적으로, 냉각액은 분기관을 통해 순환된다.
챔버 몸체(602)는 가스 분배 시스템을 통해 챔버 내로 전달되는 선택 공정에 대해 적합한 각각의 반응 가스와 세정 가스를 위한 복수의 수직 가스 통로를 형성한다. 가스 입구 연결부(641)는 챔버 벽 내에 형성된 가스 통로를 가스 입구 라인(639)에 연결시키기 위해 챔버(126)의 바닥에 배열된다. o 형태의 링이 도 11에 도시된 리드에 밀봉 연결을 제공하기 위해 챔버 벽의 상부 표면 상의 챔버 벽을 통해 형성된 각각의 가스 통로 주위에 제공된다. 리드는 가스를 챔버 벽의 하측 부분으로부터 도 10에 도시된 것처럼 챔버 리드의 상부 상에 위치된 가스 입구 분기관(670) 내로 전달하는 정합 통로를 포함한다. 반응 가스는 전압 경사(voltage gradient) 통로(672)를 통해 가스 분배 조립체에 연결된 가스 출구 분기관(674) 내로 전달된다.
가스 입구 분기관(670)은 처리 가스를 챔버 가스 통로로부터 접지된 정압 경사 가스 통로 내로 전달한다. 가스 공급 튜브(도시 않음)는 처리 가스를 전압 경사 가스 통로(672)를 통해 출구 분기관(674) 내로 전달하거나 루트를 정한다. 저항 슬리브는 챔버 내의 플라즈마가 가스 공급 튜브로 상승되는 것을 방지하는 통로를 가로질러 선형 전압 드롭을 야기하도록 가스 공급 튜브를 둘러싼다. 가스 공급 튜브는 바람직하게 석영으로 제조되고 슬리브는 바람직하게 복합 재료 세라믹으로 제조된다. 가스 공급 튜브는 온도를 제어하고 열 방사를 방지하며 처리 가스의 액화를 방지하는 냉각제 채널을 포함하는 절연 블록 내에 배열된다. 바람직하게, 절연 블록은 델린(Delrin, 등록 상표) 아세탈 수지로 제조된다. 석영 공급 튜브는 가스를 처리 가스를 블록커 플레이트(644)와 가스 분배 플레이트(646) 내로 전달하는 가스 출구 분기관(674) 내로 전달한다.
가스 입구 분기관(670, 도 10 참조)은 챔버 가스 통로로부터 원격 작동의 플라즈마 공급원(도시 않음)으로 세정 가스를 전달하는 통로를 형성한다. 이러한 가스는 전압 경사 통로를 통과하여 원격 작동의 플라즈마 공급원 내로 공급되고 여기서 가스는 다양한 여기 종으로 활성화된다. 여기 종은 가스 입구 통로(640) 내에 배열된 도관을 통해 블록커 플레이트 바로 아래 지점에 있는 가스 분배 플레이트에 전달된다.
가스를 각각의 처리 영역의 가스 분배 시스템 내로 제공하는 가스 라인(639)은 바람직하게 단일 가스 공급관에 연결되고 각각의 처리 영역(618, 620)으로 전달하기 위해 공유되거나 공동으로 제어된다. 다중 영역 챔버로 처리 가스를 공급하는 가스 라인은 t 형태의 결합에 의해 다중 처링 영역에 공급하도록 분리된다. 각각의 처리 영역에 공급하는 개개 라인으로 유동을 용이하게 하기 위해, 신터링된 니켈 필터와 같은 필터는 스플리터로부터 상방향으로 가스 라인에 배열된다. 필터는 균일한 분배를 향상시키고 분리된 가스 공급 라인으로의 가스 유동을 향상시킨다.
가스 분배 시스템은 베이스 플레이트(648) 하부 표면에 인접하게 배열된 블록커 플레이트(644)를 갖는 베이스 플레이트(648)를 포함한다. 면판(646)은 가스를 처리 영역(618, 620) 내부로 전달하기 위해 블록커 플레이트(644) 하부에 배열된다. 본 발명의 한 실시예에서, 베이스 플레이트(648)는 처리 가스를 블록커 플레이트(644) 직상의 영역에 전달하기 위해 가스 통로를 형성한다. 블록커 플레이트(644)는 처리 가스를 상부 표면에 분사하고 가스를 면판(646) 상에 전달한다. 블록커 플레이트(644) 내의 구멍은 처리 가스의 혼합과 면판(646) 상의 분배를 향상시키기 위해 크기가 정해지고 위치된다. 면판(646)에 전달된 가스는 처리되기 위해 위치된 기판 상에 균일한 방식으로 처리 영역 내로 전달된다.
가스 공급 튜브(도시 않음)는 가스 통로 내에 위치되고 원격 작동의 플라즈마 공급원으로부터 출구 라인의 한 단부에 연결된다. 가스 공급 튜브의 한 단부는 원격 작동의 플라즈마 공급원으로부터 가스를 전달하기 위해 가스 출구 분기관을통해 연장한다. 가스 공급 튜브의 다른 단부는 블록커 플레이트(644) 상의 가스를 면판(646) 바로 위의 영역으로 전달하기 위해 블록커 플레이트(644)를 통해 배열된다. 면판(646)은 가스 공급 튜브를 통해 전달된 가스를 분사시키고 가스를 처리 영역 내로 전달한다.
이것은 바람직한 가스 분배 시스템이지만, 원격 작동 플라즈마 공급원으로부터의 가스는 챔버 벽을 통해 제공된 포트(도시 않음)를 통해 처리 영역(618, 620) 내로 유입될 수 있다. 게다가, 처리 가스는 캘리포니아, 산타클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 제조되어 이용되고 있는 가스 분배 시스템과 같은 현재 이용되고 있는 소정의 가스 분배 시스템을 통해 전달될 수 있다.
히터 받침대
도 9는 구동 시스템(603)에 연결된 챔버 몸체(602)의 바닥을 통해 연장하고 지지 플레이트의 하측에 연결된 스템(626)에 의해 각각의 처리 영역(618, 620) 내에 이동 가능하게 배열된 히터 받침대(628)를 도시한다. 스템(626)은 바람직하게 덮개 플레이트와 밀폐된 하측 단부와 히터 받침대(628)의 하측과 지지 접촉하도록 배열된 상측 단부를 갖는 원형 관모양의 알루미늄 부재이다. 스템의 하측 단부는 구동 시스템에 스템의 연결부를 형성하는 컵 모양의 슬리브로 수용된다. 스템(626)은 기계적으로 히터 받침대(628)를 처리 영역 내에 위치시키고 복수의 히터 플레이트 연결부가 연장할 수 있는 대기 통로를 형성한다. 각각의 히터 받침대(628)는 소정의 처리 온도로 위치된 기판을 가열하는 가열 소자를 포함한다. 가열 소자는 예를 들어 저항성 가열 소자를 포함한다. 선택적으로, 히터 받침대는램프와 같은 외측 가열 소자에 의해 가열된다. 본 발명의 장점을 사용하는 받침대는 캘리포니아, 산타클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 제조되어 이용되고 있다. 받침대는 처리 중에 기판을 보호하는 정전기적 척, 진공 척 또는 다른 척 장치를 지지한다.
히터 받침대(628)는 선형의 전기적 액츄에이터(도시 않음)를 갖는 구동 시스템(603)에 의해 전달 하우징을 처리, 세정, 이동 및 배출 위치로 상하 이동시킴으로써 상승되고 하강한다. 전달 하우징은 수송 플레이트(도시 않음)를 통해 한측면 상의 액츄에이터와 다른 측면 상의 선형 경사(도시 않음)에 연결된다. 액츄에이터와 수송 플레이트 사이의 연결은 소정의 오정렬을 허용하는 가요성(볼과 소켓) 이음(도시 않음)을 통해 제조된다. 선형 경사와 수송 플레이트는 회전과 굽힘을 방지하기 위해 서로 바이어스된다. 벨로우즈는 히터 받침대(628)의 스템(626)을 둘러싸고 한측면 상의 챔버 바닥(616)과 다른 측면 상의 전달 하우징에 연결한다. 밀봉 링(도시 않음)은 슬리브(624) 내의 스템 하측 단부의 외측 표면을 밀봉하기 위해 스템(626) 내의 그루브(630) 내에 제공된다. 면판(646)에 관해 히터 받침대(628)의 정도는 세 개의 스크류를 사용하여 달성된다.
선택적으로, 챔버(130) 하측에 매달리고 안전 결합 및 리드 스크류 조립체의 구동 벨트에 연결된 모터 및 감소 기어 조립체(도시 않음)를 포함한다. 전달 하우징은 리드 스크류 조립체 상에 수용되고, 선형 경사에 의해 상하 이동되고 회전에 대해 유지된다. 히터 이동 기구는 구동 칼라로 챔버(130)에 대해 유지된다. 히터 받침대(628)는 스테퍼 모터에 의해 구동되는 리드 스크류에 의해 상하로 이동된다.스테퍼 모터는 모터 브래킷에 의해 히터 이동 조립체에 장착된다. 스테퍼 모터는 벨로우즈 내의 리드 스크류를 구동시킨다. 벨로우즈는 히터 조립체를 처리, 이동 및 배출 위치로 상하 이동시키는 리드 스크류를 회전시킨다. 밀봉 링은 슬리브 내의 스템(626)의 하측 단부의 외측 표면을 밀봉하는 스템(626) 내의 그루브 내에 제공된다.
기판 위치 조립체
도 8 및 도 9를 참조하면, 스템(626)은 처리를 위해 기판을 위치시키고 기판을 제거하는 히터 받침대(628)를 이동시키기 위해 챔버 내에서 상하방향으로 이동한다. 기판 위치 조립체는 히터 받침대(628)에 관해 수직으로 이동시키고 받침대를 통해 수직으로 배열된 보어(653) 내에 수용되는 복수의 지지 핀(651)을 포함한다. 각각의 핀(651)은 샤프트의 외측 연장부로서 형성된 하부 구형부(661)와 상부의 절단된 원뿔형 헤드(663)에서 종결된 원통형 샤프트(659)를 포함한다. 히터 받침대(628) 내의 보어(653)는 원뿔형 헤드(663)를 수용하도록 크기가 정해진 상부의 접시 머리부를 포함하며 핀(651)이 히터 받침대(628) 내에 완전히 수용될 때, 헤드는 히터 받침대의 표면 상으로 연장하지 않는다.
리프트 핀(651)은 받침대가 처리 영역 내로 이동할 때 히터 받침대(628)와 부분적으로 결합하고, 부분적으로 독립적으로 이동한다. 리프트 핀은 기판 처리 블레이드가 기판을 처리 영역으로부터 제거하도록 받침대(628) 상으로 연장할 수 있지만, 처리 중에 기판을 받침대의 상부 표면 상에 위치시키도록 받침대 내로 들어간다. 핀(651)을 이동시키기 위해, 기판 위치 조립체는 리프트 핀(651)의 하부구형부(661)를 결합시키도록 형성된 환형의 핀 지지부(655)와 처리 영역 내의 히터 받침대(628)의 위치에 따라 리프트 핀(651)을 선택적으로 결합시키기 위해 핀 지지부(655)를 위치시키는 구동 부재를 포함한다. 바람직하게 세라믹으로 제조된 핀 지지부(655)는 지지 핀의 하부 구형부를 선택적으로 결합시키기 위해 히터 받침대(628) 아래의 스템(626) 주위로 연장한다.
구동 조립체는 샤프트(630)를 이동시키고 낮추며 핀(651)을 각각의 처리 영역(618, 620) 내의 상하방향으로 이동시키는 핀 지지부(655)에 연결된다. 핀 구동 부재는 바람직하게 받침대 히터(628)에 관해 핀 지지 플랫폼(655)의 이동을 제어하기 위해 챔버(130)의 바닥 상에 위치된다.
가스 박스 및 공급원
도 2 및 도 3을 참조하면, 시스템의 배면 단부 상에 있는 챔버의 외측에, 증착 및 세정 중에 사용되는 가스를 포함하는 가스 공급 판넬(219)이 있다. 사용되는 특정 가스는 기판 상에 증착되거나 챔버(130)로부터 제거되는 재료에 의존한다. 처리 가스는 입구 포트를 통해 가스 분기관으로 유동하며 그후 샤워 헤드형 가스 분배 조립체를 통해 챔버 내로 유동한다. 전자적으로 작동되는 밸브와 유동 제어 기구는 가스 공급원으로부터 챔버 내로 가스의 유동을 제어한다.
본 발명의 한 실시예에서 전구체 가스는 가스 박스(219)로부터 챔버(130)로 전달되며 가스 라인은 상술된 챔버 몸체를 통해 가스를 공급하는 두 개의 분리된 가스 라인으로 개시된다. 공정에 따라, 소정의 가스는 이러한 방식으로 전달될 수 있으며 가스가 챔버의 바닥에 전달되기 전 또는 가스 분배 플레이트에 유입될 때혼합될 수 있다.
전력 공급원
도 2 및 도 3을 참조하면, 진보된 콤팩트 RF("CRF") 전력 전달 시스템(136)은 각각의 처리 영역(618, 620)에 대해 각각의 가스 분배 시스템(219)에 연결된 한 시스템으로 사용된다. 이엔아이(ENI)사에 의해 제조된 13.56㎒ RF 생성기인 지네시스 시리즈(Genesis Series)는 각각의 챔버에 대해 시스템의 배면 단부 상에 장착된다. 이러한 고주파수 생성기는 고정식 정합으로 사용되기 위해 설계되고 로드에 전달된 전력을 조절하여, 전방 및 반사된 전력에 대한 고려를 제거한다. 고주파수 RF 생성기와 저주파수 RF 생성기를 처리 챔버에 인터페이스로 접속하기 위해, 낮은 통과 필터가 고정식 정합 밀폐외피 내에 설계된다.
ENI에 의해 제조된 350 ㎑의 RF 생성기는 시스템의 배면 단부 상에 있는 RF 생성기 랙에 위치되며 동축 케이블에 의해 고정식 RF 정합에 결합된다. 저주파수 RF 생성기는 하나의 콤팩트 밀폐외피 내에 저주파수 생성과 고정식 정합 소자를 제공한다. 저주파수 RF 생성기는 전방 및 반사된 전력에 대한 고려를 감소시키는 로드에 전달된 전력을 조절한다.
프로그래밍
도 2 및 도 3에 도시된 시스템 제어기(138)는 컴퓨터의 하드 디스크 드라이브에 저장된 컴퓨터 프로그램의 제어 하에 작동한다. 컴퓨터 프로그램은 처리 시퀀싱과 시간, 가스의 혼합, 챔벙의 압력, RF 전력 정도, 서셉터 위치, 슬릿 밸브의 개폐, 기판 가열 및 다른 특정 공정의 변수를 지시한다. 유저와 시스템 제어기 사이의 인터페이스는 바람직하게 CRT 모니터와 형광펜(도시 않음)을 경유한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 두 개의 모니터가 사용되는데 한 모니터는 작업자를 위해 청정실 벽 내에 장착되며 다른 모니터는 서비스 기술자를 위해 벽 뒤에 장착된다. 두 모니터가 동시에 동일한 정보를 현시하지만, 단지 하나의 형광펜이 사용될 수 있다. 형광펜은 펜의 팁에 있는 광센서로 CRT 화면에 의해 방출된 빛을 탐지한다. 특정 스크린 또는 작용을 선택하기 위해, 작업자는 현시 스크린의 지정 영역과 접촉하여 펜 버튼을 누른다. 현시 스크린은 일반적으로 외형, 즉, 하이라이트 또는 색깔을 변화시키거나, 새로운 메뉴 또는 스크린을 현시함으로써 접촉 영역과 형광펜 사이의 연락을 확인한다.
다양한 공정이 예를 들어 시스템 제어기(138)를 작동하는 컴퓨터 프로그램 제품을 사용하여 수행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 예를 들어 68000 어셈블리 언어, C, C++, 또는 파스칼과 같은 통상의 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어로 표시될 수 있다. 적합한 프로그램이 통상의 텍스트 편집기를 사용하여 단일 파일, 또는 다중 파일 내로 유입되며, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터 사용 가능 매체 내에 저장되거나 구체화된다. 유입된 코드 텍스트가 고수준의 언어이면, 코드는 컴파일되고, 결과적인 컴파일러 코드는 이미 컴파일된 도서관 루틴의 목적 코드와 결합된다. 결합된 컴파일 목적 코드를 수행하기 위해, 시스템 유저는 목적 코드를 실행하여, 컴퓨터 시스템이 메모리 내의 코드를 장착하도록 하여, CPU는 프로그램에서 확인된 작업을 수행하기 위해 코드를 판독하고 수행한다.
도 12는 컴퓨터 프로그램(1410)의 바람직한 계층적 제어 구조물의 설명적인블록 선도이다. 유저는 형광펜 인터페이스에 의해 CRT 모니터 상에 현시된 메뉴 또는 스크린에 응답하여 공정 세트 번호와 처리 챔버의 번호를 처리 선택 서브루틴(1420)에 입력한다. 공정 세트는 특정 공정을 수행하는데 필요한 소정의 공정 변수 세트를 제공하며, 소정의 세트 번호에 의해 확인된다. 처리 선택 서브루틴(1420)은 (ⅰ) 소정의 처리 챔버, 및 (ⅱ) 소정의 공정을 수행하기 위한 처리 챔버를 작동하는데 필요한 소정의 처리 변수 세트를 확인한다. 특정 공정을 수행하기 위한 처리 변수는 예를 들어 처리 가스 조성과 유동 속도, 온도, 압력, RF 바이어스 전력의 정도와 자기장 전력의 정도와 같은 플라즈마 조건, 냉각 가스의 압력, 및 챔버 벽의 온도와 같은 처리 변수와 관계되고 처리 방법의 형태로 유저에게 제공된다. 처리 방법에 의해 특정화된 변수는 통상의 방식으로 유입되지만, 가장 바람직하게는 형광펜/CRT 모니터 인터페이스를 사용하는 것이다.
공정을 모니터하기 위한 다양한 도구 및 장치에 의해 제공된 전자 신호는 시스템 제어기의 아날로그 입력 및 디지탈 입력 보드를 통해 컴퓨터에 제공된다. 폴링과 같은 처리 챔버를 모니터하는 통상의 방법이 사용될 수 있다. 더욱이, 다양한 처리 제어기 또는 장치를 작동시키기 위한 전자 신호는 시스템 제어기의 아날로그 출력과 디지탈 출력 보드를 통해 출력된다. 이러한 모니터 및 제어 장치의 질, 형태 및 설치는 특정 시스템의 최종 사용과 소정의 처리 제어 정도에 따라서 시스템에 따라 변한다. 특정 응용에 대해 최적의 열전쌍 형태와 같은 특정 장치의 특별화 또는 선택은 당업자에게 공지되어 있다.
공정 시퀀스 서브루틴(1430)은 처리 선택 서브루틴(1420)으로부터 확인된 처리 챔버 번호와 처리 변수 세트를 수용하고 다양한 처리 챔버의 작동을 제어하는 프로그램 코드를 포함한다. 다중 유저는 처리 세트 번호와 처리 챔버 번호를 입력하거나, 유저는 다중 처리 챔버 번호를 입력할 수 있어서, 시퀀스 서브루틴(1430)은 선택된 공정을 소정의 시퀀스로 스케쥴하도록 작동한다. 바람직하게, 처리 시퀀스 서브루틴(1430)은 (ⅰ) 챔버가 사용되는지를 결정하는 처리 챔버의 작동을 모니터하는 단계, (ⅱ) 어떤 공정이 사용되고 있는 챔버 내에서 수행되고 있는지 결정하는 단계, 및 (ⅲ) 수행되는 처리 챔버와 처리 형태의 이용 가능성에 기초한 소정의 공정을 수행하는 단계를 수행하는 프로그램 코드를 포함한다. 어떤 공정이 수행되는지 스케쥴할 때, 시퀀스 서브루틴(1430)은 선택된 공정에 대한 소정의 처리 변수, 또는 각각의 특정 유저 입력된 요청의 "에이지", 또는 시스템 프로그래머가 스케쥴 우선순위를 결정하기 위해 포함할 것을 요하는 다른 관련 인자와 비교하여 사용된 처리 챔버의 현재 조건을 고려하도록 설계된다.
시퀀스 서브루틴(1430)이 어떤 처리 챔버와 처리 세트 조합이 다음에 실행될 것인지를 결정하면, 시퀀스 서브루틴(1430)은 시퀀스 서브루틴(1430)에 의해 결정된 처리 세트에 따라 처리 챔버(130) 내의 다중 처리 작업을 제어하는 챔버 메니저 서브루틴(1440a 내지 1440c)에 특정 처리 세트 변수를 통과시킴으로써 처리 세트를 실행하게 한다. 예를 들어, 챔버 메니저 서브루틴(1440a)은 처리 챔버(130) 내에서 스퍼터링과 CVD 공정의 작업을 제어하는 프로그램 코드를 포함한다. 챔버 메니저 서브루틴(1440)은 선택된 처리 세트를 수행하는데 필요한 챔버 부재의 작동을 제어하는 다양한 챔버 부재 서브루틴의 실행을 제어한다. 챔버 부재 서브루틴의예는 기판 위치 지정 서브루틴(1450), 처리 가스 제어 서브루틴(1460), 압력 제어 서브루틴(1470), 히터 제어 서브루틴(1480), 및 플라즈마 제어 서브루틴(1490)이다. 당업자는 어떤 공정이 처리 챔버(130) 내에서 수행될 것을 요구하는지에 따라 다른 챔버 제어 서브루틴이 포함될 수 있다는 것을 인식한다. 작동 중에, 챔버 메니저 서브루틴(1440a)은 수행되는 특정 처리 세트에 따라 처리 부재 서브루틴을 선택적으로 스케쥴하거나 요청한다. 챔버 메니저 서브루틴(1440a)은 시퀀스 서브루틴(1430)이 다음에 실행될 처리 챔버(130)와 처리 세트를 스케쥴하는 방법과 유사하게 처리 부재 서브루틴을 스케쥴한다. 일반적으로, 챔버 메니저 서브루틴(1440a)은 다양한 챔버 부재를 모니터하는 단계, 실행될 처리 세트에 대한 공정 변수에 기초해서 어떤 부재가 작동될 필요가 있는지 결정하는 단계, 및 상기 모니터하는 단계와 결정하는 단계에 응답하여 챔버 부재 서브루틴을 실행하게 하는 단계를 포함한다.
특정한 챔버 부재 서브루틴의 작동은 도 12를 참조하여 설명된다. 기판 위치 지정 서브루틴(1450)은 받침대(628) 상에 기판을 장착시키고, 기판과 샤워헤드(642) 사이의 공간을 제어하기 위해 기판을 챔버(130) 내의 소정의 높이로 선택적으로 이동시키는데 사용되는 챔버 부재를 제어하는 프로그램 코드를 포함한다. 기판이 챔버(130) 상에 장착될 때, 예를 들어 CVD 공정 중에 가스 분배 분기관으로부터 제 1 거리 또는 공간에 기판을 유지시키기 위해 받침대(628)는 내려가고 리프트 핀 조립체는 기판을 수용하도록 상승되며, 그후 받침대(628)는 챔버 내의 소정의 높이로 상승된다. 작동 중에, 기판 위치 지정 서브루틴(1450)은 챔버메니저 서브루틴(1440a)으로부터 전달된 지지 높이에 관계된 공정 세트 변수에 응답하여 리프트 조립체 및 받침대(628)의 이동을 제어한다.
처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 처리 가스의 조성과 유동 속도를 제어하는 프로그램 코드를 갖는다. 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 안전 차단 밸브의 개방/밀폐 위치를 제어하고, 소정의 가스 유동 속도를 얻기 위해 질량 유동 제어기를 램프 업/다운한다. 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은, 모든 챔버 부재 서브루틴처럼, 챔버 메니저 서브루틴(1440a)에 의해 시작되고, 소정의 가스 유동 속도와 관계된 챔버 메니저 서브루틴 공정 변수로부터 수용한다. 일반적으로, 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 가스 공급원과 챔버(130)의 가스 공급 라인 사이의 단일 제어 밸브를 개방하는 단계, (ⅰ) 질량 유동 속도를 측정하는 단계, (ⅱ) 실제 유동 속도와 챔버 메니저 서브루틴(1440a)으로부터 수용된 소정의 유동 속도를 비교하는 단계, 및 (ⅲ) 주 가스 공급 라인의 유동 속도를 필요한 만큼 조절하는 단계를 반복함으로써 작동한다. 더욱이, 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 불안정한 속도에 대한 가스 유동 속도를 모니터하는 단계, 및 불안정한 조건이 탐지될 때 안전 마개 밸브를 활성화하는 단계를 포함한다.
소정의 공정에서, 아르곤과 같은 불활성 가스는 반응성 처리 가스가 챔버 내로 유입되기 전에 챔버 내의 압력을 안정화시키기 위해 챔버(130) 내에 제공된다. 이러한 공정에 있어서, 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 챔버 내의 압력을 안정화시키는데 필요한 시간 량동안 불활성 가스를 챔버(130) 내로 유동시키는 단계를 포함하도록 프로그램되고, 그후 상술된 단계가 수행된다. 부가적으로, 처리 가스가액체 전구체, 예를 들어 테트라에틸오르토실란(TEOS)으로부터 증착될 때, 처리 제어 서브루틴(1460)은 헬륨과 같은 전달 가스를 액체 전구체를 통해 버블러 조립체 내로 버블시키는 단계를 포함하도록 프로그램될 것이다. 이러한 형태의 공정에 있어서, 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 소정의 처리 가스 유동 속도를 얻기 위해 전달 가스의 유동, 버블러 내의 압력, 및 버블러의 온도를 조절한다. 상술된 것처럼, 소정의 처리 가스 유동 속도가 처리 변수로서 처리 가스 제어 서브루틴(1460)에 전달된다. 더욱이, 처리 가스 제어 서브루틴(1460)은 소정의 처리 가스 유동 속도에 대해 필요한 값을 포함하는 저장된 데이타 표를 통과시킴으로써 소정의 처리 가스 유동 속도에 대해 필요한 전달 가스 유동 속도, 버블러 압력, 및 버블러 온도를 얻는 단계를 포함한다. 필요한 값이 얻어지면, 전달 가스 유동 속도, 버블러 압력 및 버블러 온도가, 필요한 값과 비교되어 모니터되고, 따라서 조절된다.
압력 제어 서브루틴(1470)은 챔버의 배출 시스템 내의 스로틀 밸브의 개구 크기를 조절함으로써 챔버(130) 내의 압력을 제어하는 프로그램 코드를 포함한다. 스로틀 밸브 개구의 크기는 총 처리 가스의 유동, 처리 챔버의 가스 함유 부피, 및 배출 시스템에 대한 펌핑 세트 포인트 압력에 관련해서 챔버의 압력을 소정의 정도로 제어하기 위해 변한다. 압력 제어 서브루틴(1470)이 시작될 때, 소정의 세트 포인트 압력 수준이 챔버 메니저 서브루틴(1440a)으로부터 변수로서 수용된다. 압력 제어 서브루틴(1470)은 챔버에 연결된 하나 이상의 통상의 압력계를 사용하여 챔버(130) 내의 압력을 측정하고, 측정된 값과 세트 포인트 압력을 비교하며, 세트 포인트 압력에 대응하여 저장된 압력 테이블로부터 PID(비례, 적분, 및 미분) 제어변수를 얻으며, 압력 테이블로부터 얻어진 PID 값에 따라 스로틀 밸브를 조절하도록 작동한다. 선택적으로, 압력 제어 서브루틴(1470)은 챔버(130)를 소정의 압력으로 조절하기 위해 특정 개구 크기로 스로틀 밸브를 개폐하도록 입력될 수 있다.
히터 제어 서브루틴(1480)은 기판을 가열하는데 사용되는 램프 또는 히터 모듈의 온도를 제어하는 프로그램 코드를 포함한다. 히터 제어 서브루틴(1480)은 챔버 메니저 서브루틴(1440a)에 의해 시작되고 소정의, 또는 세트 포인트, 온도 변수를 수용한다. 히터 제어 서브루틴(1480)은 받침대(628)에 위치된 열전쌍의 전압 출력을 측정함으로써 온도를 결정하고, 측정된 온도와 세트 포인트 온도를 비교하며, 세트 포인트 온도를 얻기 위해 히터에 가해진 전류를 증감시킨다. 온도는 저장된 변환 표에서 대응 온도를 찾거나, 4차 다항식으로 사용하여 온도를 계산함으로써 측정된 전압으로부터 얻어진다. 복사 램프가 받침대(628)를 가열하는데 사용될 때, 히터 제어 서브루틴(1480)은 램프에 가해진 램프 업/다운을 점진적으로 제어한다. 점진적인 램프 업/다운은 램프의 수명과 신뢰도를 증가시킨다. 부가적으로, 빌트-인-페일-세이프(built-in-fail-safe) 모드는 처리 안전 컴플라이언스를 탐지하는데 포함될 수 있고, 처리 챔버(130)가 적절하게 설치되지 않는다면 램프 또는 히터 모듈의 작동을 중지할 수 있다.
플라즈마 제어 서브루틴(1490)은 챔버(130) 내의 처리 전극에 가해진 RF 바이어스 전압 수준을 설정하고, 선택적으로, 챔버 내에 생성된 자기장의 수준을 설정하는 프로그램 코드를 포함한다. 전술된 챔버 부재 서브루틴과 유사하게, 플라즈마 제어 서브루틴(1490)은 챔버 메니저 서브루틴(1440a)에 의해 시작된다.
본 발명의 시스템은 플라즈마 여기 CVD 응용을 참조하여 설명되지만, 본 발명은 에칭 챔버 뿐만 아니라 고밀도 플라즈마 CVD 및 PVD의 사용을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 시스템은 플라즈마 처리를 위한 세로의 HDP CVD 챔버를 포함하도록 적용될 수 있다. 본 발명의 선택적인 실시예에서, 가스 분배/리드 조립체는 돔 주위에 배열된 유도 코일을 갖는 유전체 돔과 챔버 내의 고밀도 플라즈마의 유도적 결합을 가능케하기 위해 코일에 연결된 RF 전력 공급원으로 교체될 수 있다. 유사하게, 세로의 PVD 챔버는 증착 재료 공급을 위해 챔버 상에 배열된 타겟 조립체와 함께 형성될 수 있다. 직류 전력 공급원은 스퍼터링 전력을 제공하기 위해 타겟 조립체에 연결될 수 있다.
인이 도프된 메소포러스 산화물 박막
도 13은 기판 상에 인이 도프된 메소포러스 산화물 유전체를 형성하는 공정을 도시한다. 상기 공정은 기판 상에 계면 활성제를 포함하는 인이 도프된 솔-젤 전구체 용액을 증착시키는 단계, 계면 활성제를 제거하고 인이 도프된 메소포러스 산화물 유전체 박막을 형성하기 위해 산소 또는 오존과 같은 산화 분위기, 또는 불활성 어닐링 공정에 박막을 노출시키는 단계를 포함한다. 바람직하게, 인은 솔-젤 전구체 용액에 포함된 인으로부터 오산화 인과 같은 인 화합물을 형성함으로써 산화물 박막 내에 형성된다. 솔-젤 전구체 용액은 바람직하게 인 기저 산 촉매를 사용하여 형성되지만, 인 산 리간드 또는 인 기저 화합물에 의해 수정된 계면 활성제를 갖는 규소/산소 화합물로 형성되거나 또는 포함할 수도 있다. 다른 인 기저 재료가 다양한 효과를 얻기 위해 다양한 처리 단계로 대체될 수 있으며, 시간, 온도,압력, 및 재료의 관련 농도가 광범위한 범위에 걸쳐 변화될 수도 있다.
공정은 고압 증착 모듈에서 솔-젤 전구체를 형성함으로써 시작한다. 인이 도프된 박막을 증착하기 위해 사용되는 솔-젤 전구체는 규소/산소 화합물, 물, 인을 포함하는 산, 및 유기 용매 내의 계면 활성제의 혼합물에 의해 형성된다. 솔-젤 전구체는 스핀-온 코팅 또는 스프레이-코팅 방법, 바람직하게는 스핀-온 코팅 증착 공정에 의해 기판에 가해진다. 스핀-온 코팅 중에, 원심력 배출로 인해 박막은 실질적으로 기판을 솔-젤 전구체 내의 얇은 층으로 덮는다. 증착되면, 기판 상의 솔-젤 전구체는 가수 분해 응축을 완성하고 균일한 직경, 바람직하게 입방정 상 구조의 박막으로 상호 연결 공극을 형성하기 위해 솔-젤로부터 용매와 물을 제거하기 위해 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃ 범위의 램프된 증가 온도 프로파일을 사용하여 열적으로 처리된다.
다음, 박막은 바람직하게 약 350 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도에서 유지된 질소 어닐링 또는 산화 분위기와 같은 계면 활성제 제거 환경에 노출됨으로써 소성(燒成)되며, 계면 화성제는 박막으로부터 제거되고 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막으로 변환된다. 증착된 박막 내의 바람직한 인 대 규소의 비는 약 1 : 60 내지 약 1 : 8 범위이며, 바람직하게는 약 1 : 30 내지 약 1 : 20 범위이다. 이것은 중량비로 약 2% 내지 약 8% 범위, 바람직하게는 약 4% 중량비의 산화물 박막 내의 오산화 인산(P2O5)처럼, 인 화합물의 중량%에 대응한다. 박막 내의 바람직한 인(인 산화물)의 농도는 저농도의 하전된 이동성 원자를 효과적으로 고정시켜,유전체 층을 통한 이동성 이온의 전달을 방지한다고 믿어진다. 인의 도핑은 이온 이동성, 증착된 가수분해 완성의 가속도, 및 응축과 개선된 박막의 강도의 조합된 장점을 유리하게 제공한다고 믿어진다.
솔-젤 전구체의 규소/산소 화합물은 반도체 제조에 있어서 규소를 함유하는 층의 증착에 통상적으로 사용되며, 실리카 솔이 가장 바람직하게 사용된다. 규소/산소 전구체 화합물인 테트라에톡시실란(TEOS), 페닐트리에톡시 실란, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 메틸트리에톡시실란, 헥사에톡시디실란, 및 이들의 조합물이 바람직하게 사용된다. 인 기저 산은 솔-젤 전구체를 형성하기 전에 규소/산소 화합물과 화학적으로 반응하여 인이 도프된 규소/산화물 화합물을 형성한다. 바람직하게, 인 산 리간드, -PO(OH)2는 트리에톡시실란 그룹, (CH3CH2O)3Si--와 같은 규소/산소 화합물과 혼합하여, o-포스포트리에톡시실란, (CH3CH2O)3SiOPO(OH)2를 형성한다. 인 산 형태의 리간드를 갖고 형성된 다른 바람직한 인이 도프된 규소/산소 화합물은 다음을 포함한다.
o-포스포에틸렌트리에톡시실란, (CH3CH2O)3SiCH2CH2OPO(OH)2
포스포릴에틸렌트리에톡시실란, (CH3CH2O)3SiCH2CH2PO(OH)2,
p-포스포릴페닐렌트리에톡시실란, (CH3CH2O)3Si(C6H4)PO(OH)2,
포스포노트리에톡시시릴 케톤, (CH3CH2O)3SiC(O)PO(OH)2,
및 포스포노트리에톡시실란, (CH3CH2O)3SiPO(OH)2.
인이 도프된 메소포러스 산화물 박막은 인 기저 산 또는 산 유도체의 사용으로 주로 도프된다. 인 기저 산 리간드는 규소/산소 전구체 가수 분해, 또는 중합을 위한 촉매로서 작용하여, 솔-젤 공정에서 친양쪽성(amphiphilic) 그룹을 코팅하는 옥시실라놀, 실리식 산, 및 실록산 응축물을 형성하는 고온에서 가수분해 응축 반응을 완성한다. 촉매는 가수 분해 활성화 에너지를 낮추고, 후의 응축 속도를 증가시켜, 박막 공정의 시간 주기를 감소시킴으로써 가수분해를 가속시킨다. 또한, 인은 드라이 고정 중에 친양쪽성 그룹 상에 형성된 이러한 화합물 내에 형성되며, 박막으로부터 친양쪽성 템플레이트를 제거하기 위해 증착된 솔-젤의 전처리 동안 형성된 박막을 연속적으로 도핑한다. 바람직하게 산 함유 인 화합물은 오르토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이산화 인산염, 테트라에틸암모늄 이산화 인산염, 긴 체인의 알콜 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 대체 유도체, 및 이들의 조합물을 포함한다.
인 기저 산은 산 촉매를 포함하며, 선택적으로 산 촉매의 일부를 대체한다. 인 기저 산이 부가적인 산으로 사용될 때, 바람직하게 수산, 글리옥시릭(glyoxylic) 산, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 유기 산, 및/또는 질산, 염산, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 휘발성 무기 산이 사용된다. 매우 휘발성의 무기 산의 사용은 메소포러스 산화물 박막을 형성하는데 있어서 특별한 장점이 있다. 산 촉매 가수분해 반응 속도는 약 2pH 근처에서 최대이며, 응축 속도는 약 6 내지 약 7 pH 범위 근처에서 최대이기 때문에, 인 기저 산의혼합물, 일반적으로 낮은 휘발성을 갖는 약산, 및 무기 산, 일반적으로 높은 휘발성을 갖는 강산이 촉매 반응을 최대화시키는데 사용된다.
특히, 가수 분해 반응은 낮은 pH에서 인 기저 산과 무기 산, 바람직하게 질산에 의해 촉진되고, 경화 단계에서와 같은 고온에 노출되어 질산 성분을 휘발시켜, 응축반응을 연속적으로 촉진시키고 메소포러스 산화물 박막 내에 인 도핑을 제공하도록 인 기저 산화물 성분을 생산한다. 산 혼합물 내의 산의 관련 농도를 제어함으로써, 바람직한 도핑 량의 박막이 달성된다.
계면 활성제는 기판 상에 균일한 박막 성분의 증착을 위해 용액 내의 규소/산소 화합물의 효과적인 분산을 보장하기 위해 솔-젤 전구체 내에 사용된다. 계면 활성제는 음이온성, 양이온성, 또는 비이온성일 수도 있다. 계면 활성제는 물을 함유하는 용매 내의 철저한 분산을 보장하기 위해 친수성인 결합 그룹을 사용한다. 비이온성 계면 활성제는 하전되지 않거나 중성의 친수성 그룹인 화학적 결합 그룹을 가지며 음이온성 및 양이온성 계면 활성제는 각각 음 및 양으로 하전된 결합 그룹을 갖는다. 균일한 직경, 바람직하게는 본 발명에 따른 입방정 상 구조물 내에 상호연결 공극을 형성하기 위해, 비이온성 계면 활성제가 사용되며, 바람직하게 p-(CH3)3C-CH2-C6H4-CH2-(OCH2CH2)8OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)8-OH 및 다른 폴리에틸렌 산화물 공중합체 유도체, 폴리에틸렌 산화물-폴리프로필렌 산화물-폴리에틸렌 산화물 트리블록 공중합체 유도체, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된다.
인 산 리간드는 계면 활성제와 화학적으로 조합된다. 예를 들어, 인산염 에스테르는 알콜 종결 계면 활성제로부터 형성될 수 있으며, 바람직하게 계면 활성제의 인 기저 성분, 바람직하게 p-(CH3)3CCH2C6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, 플루오르가 첨가된 이들의 유도체, 및 이들의 조합물과 함께 CH3(CH2)K-OHHO(CH2CH2O)M(CH2C(CH3)HO)L(CH2CH2O)MH, CH3(CH2)I(CH2CH2O)J-OH에 의해 예증된 트리톤(Triton, 등록상표)을 포함하는 그룹으로부터 바람직하게 선택된 긴 체인의 친수성 체인 구조물을 포함할 수 있다. 바람직하게 N은 6 내지 12, 바람직하게는 8인 정수이며, K는 13 내지 17 범위의 정수이며, I는 6 내지 15 범위의 정수이며, J는 20 내지 106 범위의 정수이고, L은 20 내지 80 범위의 정수이다. 이러한 화합물의 예는 테트라데실 인산염와 헥사데실 (세틸)인산염를 포함한다.
유기 용매는 솔-젤 내에 규소/산소 화합물을 제공하고 스피너 챔버 내에서 기판 상에 솔-젤을 스프레이 또는 증착하는 것을 용이하게 제공하는 것을 돕기 위해 용액 내에 사용된다. 본 발명은 유기 용매, 바람직하게, 에타놀, n-프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 알콜을 사용하지만, 바람직하게는 1-프로판올, 이소-프로판올, 및 2-부탄올이 사용된다. 증착된 솔-젤 내의 유기 용매는 가수분해 및 응축 반응이 박막을 형성할 때 생성되는 분위기를 제공하기 위해 약 50 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 하나 이상의 단계를 포함하는 열처리, 또는 경화 공정에 의해 일반적으로 제거된다. 경화 공정은 바람직하게 경화/베이킹 챔버 내에서 약 1 분 내지 약 10분 동안 수행된다.
경화 단계 동안, 유기 용매의 주변 증착과 박막 내의 수분의 제거는 비휘발성 계면 활성제와 실리카와 같은 규소/산소 화합물의 농도를 증가시킨다. 계면 활성제의 농도가 증가할 때, 계면 활성제, 인 기저 산, 및 규소/산소 화합물은 박막 내에 분자 조립체를 형성한다. 연속 드라이는 인을 갖는 박막을 고체화시키고 도핑시켜, 본 발명에서 도 13에 도시된 균일한 직경의 상호연결 공극의 입방정 상 구조물인 박막의 미세구조물을 둘러싼다.
바람직하게, 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막은 약 350 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 고온 어닐링에서 계면 활성제를 제거함으로써 형성될 수 있다. 어닐링 처리는 거의 진공 내지 대기압 범위에서 수행된다. 계면 활성제는 박막으로부터 제거되기 때문에, 공극은 조립체의 규소/산소 성분이 산화물 박막, 바람직하게 입방정 상 구조물의 형태를 유지하고, 메소포러스 박막을 형성하기 힘들 때 형성된다. 공극은 일반적으로 상호연결 구조물을 가지지만, 터미날 브랜치를 가지거나 비정질 층을 형성한다. 메소포러스 박막의 선택적인 형성은 약 2.5 이하, 바람직하게는 약 2.2 내지 약 1.6 범위의 유전체 상수를 갖는 높은 공극을 갖는 박막을 나타낸다.
어닐링 단계는 증착 모듈의 압력과 유사한 압력, 즉, 300 토르 이상의 압력에서 수행된다. 보다 바람직하게, 어닐링 단계는 약 300 토르 내지 약 760 토르 범위, 가장 바람직하게는 약 500 내지 약 700 토르 범위의 압력에서 수행된다. 바람직하게, 박막은 비반응성 분위기에서 어닐링되며, 비반응성 가스는 바람직하게 질소, 아르곤과 헬륨과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 조합물이다.
산화물 박막은 전구체 화합물이, 페닐트리에톡시 실란, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 및 메틸트리에톡시 실란에서 처럼, 메틸 또는 페닐 그룹을 포함할 때 바람직하게 어닐링된다. 비반응성 분위기에서 메틸 또는 페닐 함유 전구체 화합물로부터 증착된 박막의 어닐링은 메틸 및 페닐 화합물의 산화 및 제거를 방지한다. 잔류된 메틸 및 페닐 그룹으로, 박막은 더 높은 탄소 함유량을 가지며, 더 낮은 유전체 상수를 갖는 박막에 개선된 소수성을 제공한다고 믿어진다. 이처럼 어닐링 단계는 약 2.5 이하, 바람직하게는 약 2.2 내지 약 1.6 범위의 유전체 상수를 갖고 약 50 %이상의 높은 공극을 갖는 박막을 생산한다.
선택적으로, 증착된 박막은 고온의 산화 분위기에 노출된다. 산화 분위기의 온도는 바람직하게 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위에 있다. 산화 환경은 바람직하게 반응성 산소 종을 형성하기 위해 산소, 오존, 또는 산소 플라즈마를 포함하며, 가장 바람직하게 오존 플라즈마는 챔버 내에 형성된다. 플라즈마는 약 0.5 토르 내지 약 10 토르 범위의 압력에서 수행된다. 산소 종은 박막을 가격하여 계면 활성제 및 소정의 잔류 수분과 용매와 반응하여, 박막으로부터 그런 화학물을 제거한다. 이온 종은 높은 반응성을 가지며 계면 활성제의 제거를 위해 약 0.5분 내지 약 5분 동안 짧은 노출을 요구한다.
바람직한 선택적인 공정에서, 인 기저 산 솔-젤 전구체가 유기 용매를 포함하는 솔-젤 전구체와 함께 사용된다. 예비 혼합된 1차 화학 용액의 성분은 부분적으로 가수분해된 상태에서 테트라오르토실리케이트(TEOS), 에틸 알콜과 같은 알콜, 물, 및 수산 또는 글리옥시릭 산과 같은 적합한 유기 산으로 구성된다. 기판에 적용하기 전에, 1차 화학 용액은 이소프로판올, 1-프로판올, 또는 2-부탄올과, 적당한 비율의 메틸트리에톡시실란, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 또는 페닐트리에톡시실란과 같은 가수분해 가능한 추가적인 규소-베어링 전구체를 첨가하여, 인 기저 산, 물, 및 인 기저 산에 의해 일부분이 에스테르화된 적절한 긴 체인의 계면 활성제와 혼합되어 계면 활성제의 농도는 임계 미셀 농도와 자체 조립체를 초과하여, 바람직하게 입방정 상의 3차원적 망을 이룬다. 인산은 게다가, 긴 체인의 계면 활성제 인산염을 교체하며, 오르토포스포릭 산, 대체된 오르토포스포릭 산, 알콕시시릴포스포네이트, 또는 알콕시시릴포스포네이트 화학적 변화물, 및 이들의 조합물의 형태이다. 인 기저 산 솔-젤 전구체와 유기 용매로 구성된 솔-젤 전구체는 바람직하게 약 1 : 1 내지 약 10 : 1 범위의 비율로 혼합된다.
인이 도프된 메소포러스 산화물 박막은 친수성이고 수분 오염에 민감하며, 수분(유전체 상수 ＞ 78) 오염은 박막의 전체적인 유전체 상수에 유해한 효과를 가질 수 있다. 그러므로, 박막은 일반적으로 박막을 실리레이트 및/또는 박막을 캡핑 층으로 캡핑함으로써 후 처리된다.
실리레이션은 증착된 박막의 상부 표면 내에 규소를 유입시키는 공정이다. 화학 반응에서, 반응성 유기실란의 액체 상 또는 증기 상의 확산은 반응 챔버 내에서 발생하여, 박막의 상부 표면 상에 존재하는 수산기 그룹의 수소를 유기 규소 그룹, 가장 일반적으로 트리메틸시릴 그룹으로 교체한다. 화학 반응과 같은 예는 시릴 에테르를 형성하기 위해 기판 상의 유전체 층 상에 헥사메틸디실라젠(HMDS)의도입이다. 실리레이션 공정은 약 25 ℃ 내지 약 200 ℃ 범위의 온도에서 실리레이트 화학제를 확산시킴으로써 달성되며, 노출된 인 도프된 메소포러스 산화물 박막이 노출된 박막이 친수성이 되도록 한다. 본 발명에서 바람직한 실리레이트 화학제는 테트라메틸 디실라젠(TMDS), 헥사메틸 디실라젠(HMDS), 및 디메틸라미노트리메틸 실란, 또는 이들의 조합물이다.
인 도프된 메소포러스 산화물 층 상에 증착된 캡핑 층은 수분과 같은 재료의 확산으로부터 배리어를 제공하는 소정의 재료일 수도 있으며, 에칭 정지부, 또는 하드 마스크로서 작용한다. 바람직하게, 캡핑 층은 약 0.5 토르 내지 약 10 토르 범위의 챔버 압력에서 플라즈마 여기 화학 증착(PECVD) 챔버에 의해 증착된 저유전체 박막이다. 적절한 재료의 예는 규소 이산화물, 규소 질화물, 규소 산화질화물, 및 비정질 규소 탄화물이다. 라이너 층으로서 사용되는 재료의 예는 1998년 10월 1일에 출원된 "배리어 층 및 에칭 정지부로서 사용되는 규소 탄화물 증착"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제09/165,248호에 개시된 비정질 규소 탄화물 층인 블록(BLOK, 등록 상표)이며, 본원에 참조되었다.
이중 다마신 구조물의 증착
본 발명에 따른 바람직한 이중 다마신 구조물(1500)이 도 14에 도시되며, 상기 구조물을 만드는 방법은 도 15a 내지 도 15h에서 연속적이고 개략적으로 도시되고, 기판 상에 형성된 본 발명의 스텝을 갖는 기판의 단면도이다.
인이 도프된 메소포러스 금속간 유전체 층(1510)을 포함하는 이중 다마신 구조물(1500)이 도 14에 도시된다. 본 발명에 따라 증착된 금속간 유전체 층(1510,1514)은 3이하의 극도로 낮은 유전체 상수를 가지며, 극도로 낮은 유전체 상수, 또는 ELk 유전체 층으로 지칭된다. 제 1 유전체 층(1510), 바람직하게 본 발명에 따른 인이 도프된 메소포러스 규소 산화물 층은 기판(1502) 상에 증착된다. 패턴화된 도전성 라인(1506)을 포함하는 기판은, 기판 상에 증착된 규소 산화물, 규소 질화물, 규소 산화질화물, 또는 비정질 수소화 규소 탄화물(BLOK, 등록 상표), 바람직하게 규소 질화물의 제 1(또는 기판) 에칭 정지부(1508)를 가지며, 콘택트 정도의 기판 재료(1504)에 형성되었다.
규소 산화물, 규소 질화물, 규소 산화질화물, 또는 수소화 규소 탄화물(BLOK, 등록 상표)의 제 2 에칭 정지부(1512)가 제 1 유전체 층(1510) 상에 증착되고, 제 2 에칭 정지부(1512)는 바람직하게 규소 산화질화물을 포함한다. 제 2 유전체 층(1514), 바람직하게 본 발명에 따른 인이 도프된 메소포러스 규소 산화물 층이 제 2 에칭 정지부(1512) 상에 증착되고, 바람직하게 제 2 유전체 층(1514) 상에 증착된 수소화 규소 탄화물(BLOK, 등록 상표)을 포함하는 패시베이트 또는 배리어 층(1515)과 패시베이트 또는 배리어 층(1515) 상에 증착된 제 3 에칭 정지부(1516)를 가진다. 증착된 층은 에칭되어 비어(1520)를 형성하며, 비어(1520) 내에 등각으로 증착된 배리어 층(1522) 상에 도전성 금속(1524), 바람직하게 구리로 연속적으로 채워진다. 구조물은 평탄화되고 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 산화질화물, 또는 수소화 규소 탄화물, 바람직하게 규소 질화물을 포함하는 캡핑 층(1518)이 구조물 상에 증착된다. 캡핑 층(1518)은 기판의 에칭 정지부로서 작용하며 연속적인 이중 다마신 다층 상호 연결부를 위한 제 1 에칭정지부(1508)에 대응한다.
도 15a에 도시된 것처럼, 규소 산화물, 규소 질화물, 규소 산화 질화물, 또는 비정질 수소화 규소 탄화물, 바람직하게 규소 질화물의 제 1(기판) 에칭 정지부(1508)가 기판(1502) 상에 약 1000 Å의 두께로 증착된다. 기판(1502)은 콘택트 수준의 기판 재료(1504) 내에 형성된 패턴화된 도전성 상호연결부 또는 라인(1506)을 포함한다. 제 1 인이 도프된 메소포러스 유전체 층(1510)은 본 발명에 따라서 제 1 에칭 정지부(1508) 상에 증착된다. 제 1 유전체 층(1510)은, 제조되는 구조물의 크기에 따라, 약 5,000 Å 내지 약 10,000 Å 범위의 두께를 가지지만, 바람직하게 약 5,000 Å의 두께를 갖는다. 제 1 유전체 층(1510)은 층(1510)으로부터 휘발성 오염물을 제거하기 위해 약 350 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도에서 어닐링된다. 규소 산화 질화물과 같은 제 2 에칭 정지부(1512)는 약 200 Å 내지 약 500 Å 범위, 바람직하게 약 500 Å의 두께로 유전체 층(1510) 상에 증착된다. 제 2 인이 도프된 메소포러스 유전체 층(1514)은 본 발명에 따라서 제 1 에칭 정지부(1508) 상에 약 5,000 Å 내지 약 10,000 Å의 범위, 바람직하게 약 5,000 Å의 두께로 증착된다. 제 2 인이 도프된 메소포러스 유전체 층(1514)은 약 350 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도에서 어닐링된다.
수소화 규소 탄화물(BLOK, 등록 상표)을 포함하는 패시베이트 또는 배리어 층(1515)이 제 2 인이 도프된 메소포러스 유전체 층(1514) 상에 증착된다. 규소 산화물, 규소 질화물, 규소 산화질화물, 또는 비정질 수소화 규소 탄화물(BLOK, 등록 상표), 바람직하게 규소 질화물의 제 3 에칭 정지부(1516)가 약 500 Å 내지 약1000 Å의 범위, 바람직하게 약 1000 Å의 두께로 패시베이트 또는 배리어 층(1515) 상에 증착된다. 약 2000 Å의 두께를 갖는 규소 산화물 층(1517)은 화학 기계적 연마(CMP)에서의 장래의 사용뿐만 아니라 하드 에칭 마스크로서 작용하기 위해 제 3 에칭 정지부(1516) 상에 증착된다. 반사 방지 코팅(ARC, 1519) 및 포토레지스트 층(1521)을 포함하는 트렌치 포토마스크(1521)가 각각 규소 산화물 층(1517) 상에 증착된다. 포토레지스트 층(1521)은 공지된 통상의 포토리소그래피 수단에 의해 패턴화된다.
규소 산화물 층(1517)은 도 15b에 도시된 것처럼 제 3 에칭(1516) 정지부를 노출시키기 위해 통상의 수단, 바람직하게 탄화불소 화학물을 사용하는 에칭 공정에 의해 에칭된다. 규소 산화물 층(1517)의 초기 에칭은 이중 다마신 구조물(1500)의 개구 폭, 또는 트렌치 폭을 설정한다. 규소 산화물 층(1517) 내에 형성된 개구의 폭은 제 2 에칭 정지부(1514) 상에 형성된 이중 다마신 구조물(1500)의 수평 상호 연결부를 형성한다. 잔류 포토레지스트(1521)는 비어 에칭을 준비하기 위해 애시되거나 드라이 제거된다. 이중 다마신 구조물의 콘택트 또는 비어 폭을 형성하기 위해, 또다른 반사 방지 코팅(1519)과 포토레지스트 층(1521)이 박막의 규소 산화물 층(1517) 상에 각각 증착되고, 도 15c에 도시된 것처럼 구조물의 비어 폭에 의해 제 3 에칭 층(1516)을 노출시키는 포토리소그래피에 의해 패턴화된다.
도 15d를 참조하면, 제 3 에칭 정지부(1516), 패시베이트 또는 배리어 층(1515), 및 제 2 유전체 층(1514)은 제 2 에칭 정지부(1512)를 노출시키기 위해트렌치 에칭된다. 비어(1520)는 규소 산화물 층(1517)에 의해 형성된 폭으로 금속 구조물(즉, 상호 연결부 및 콘택트/비어)을 형성하는 등방성 에칭 기술을 사용하여 제 2 에칭 정지부(1512)에 있는 제 2 유전체 층(1514)을 비어 에칭하고, 도 15e에 도시된 것처럼 제 3 에칭 정지부(1516), 제 2 유전체 층(1514), 및 제 2 에칭 정지부(1512)의 에칭 중에 설정된 비어의 폭으로 제 1 에칭 정지부(1508)에 있는 제 1 유전체 층(1510)을 에칭함으로써 형성된다. 제 2 에칭 정지부(1512) 또는 제 2 유전체 층(1514)을 패턴화하는데 사용되는 소정의 포토레지스트 또는 ARC 재료는 산소 스트립 또는 다른 적절한 공정을 사용하여 제거된다. 도 15f는 기판(1502)을 보호하고, 콘택트 수준의 기판 재료(1504) 내에 있는 하부 패턴화된 금속 라인(1506)을 노출시키는 제 1 에칭 정지부(1508)의 에칭을 도시한다. 패턴화된 금속 라인(1506)은 바람직하게 구리와 같은 도전성 금속을 포함한다. 이중 다마신 구조물(1500)은 연속적인 층의 증착에 앞서 통상의 공지된 수단에 의해 예비 세정된다.
금속 구조물은 알루미늄, 구리, 텅스텐 또는 이들의 조합물과 같은 도전성 재료와 함께 형성된다. 현재, 구리의 저저항(알루미늄의 3.1 mW-cm와 비교할 때 1.7mW-cm) 때문에 미세 구조물을 형성하기 위해 구리를 사용하는 것이 추세이다. 바람직하게, 도 15g에 도시된 것처럼, 탄탈 질화물과 같은 적절한 배리어 층(1522)이 주변의 규소 및/또는 유전체 재료 내부로 구리의 이동을 방지하기 위해 금속 패턴(1520) 내에 등각으로 증착된다. 그후, 구리층(1524)이 도전성 구조물을 형성하기 위해 화학 증착, 물리 증착, 전기 도금, 바람직하게 전기 도금을 사용하여 증착된다. 구조물이 구리 또는 다른 금속으로 채워지면, 표면은 화학 기계적 연마를 사용하여 평탄화되고 도 15h에 도시된 것처럼, 바람직하게 규소 질화물을 포함하고 약 1000 Å의 두께를 갖는 캡핑 층(1518)으로 캡핑된다. 표면을 평탄화하기에 앞서, 금속은 충전된 구리를 재결정화시키고 구조물(1500) 내에 형성된 공극을 제거하기 위해 수소 분위기 내에서 어닐링된다. 도시되진 않지만, 구리층(1524)이 전기 도금 공정에 의해 증착될 때 구리 시드 층은 구리 층(1524)에 앞서 증착된다. 이중 다마신 형성 공정은 또다른 상호연결 정도를 증착시키도록 반복되고, 현대의 마이크로프로세서 집적회로는 5 또는 6의 상호연결 정도를 갖는다. 전술한 설명들은 본 발명의 양호한 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 기본 범위로부터 벗어남이 없이 고안될 수도 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.
따라서, 본 발명에 의해 높은 기판 이용율을 높일 수 있고 이온의 확산에 저항하는 저유전체 상수를 갖는 유전체 재료를 증착시키는 공정을 제공할 수 있다.

Claims (42)

  1. 기판 상에 메소포러스 산화물 박막을 형성하는 방법으로서,
    규소/산소 화합물, 인 함유 산 용액, 유기 용매, 물, 및 계면 활성제를 포함하는 솔-젤 전구체를 형성하는 단계,
    상기 솔-젤 전구체를 상기 기판 상에 증착시키는 단계,
    산화물 박막을 형성하기 위해 상기 증착된 솔-젤 전구체를 경화시키는 단계, 및
    메소포러스 산화물 박막을 형성하도록 상기 산화물 박막을 계면 활성제 제거 공정에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소/산소 화합물 전구체가 테트라에틸오르토실리레이트, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 헥사에톡시디실록산, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 규소/산소 화합물 전구체가 하나 이상의 포스포닉 산 리간드,(-PO(OH)2)를 더 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    규소/산소 화합물 전구체가 o-포스포트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiOPO(OH)2, o-포스포에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiCH2CH2OPO(OH)2, 포스포릴에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH20)3SiCH2CH2PO(OH)2, p-포스포릴페닐렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3Si(C6H4)PO(OH)2, 포스포노트리에톡실시릴케톤 (CH3CH2O)3SiC(O)PO(OH)2, 포스포노트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiPO(OH)2, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합물로부터 선택된 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 오르토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이수소 인산염, 테트라메틸암모늄 이수소 인산염, 긴 사슬알콜의 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 치환 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 기저 산인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 질산, 염화 수소산, 과염소산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 휘발성 무기 산을 더 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 수산, 글리옥시릭 산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유기 산을 더 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 활성제가 p-(CH3)3C-CH2-C6H4-CH2-(OCH2CH2)8OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)8-OH, 폴리에틸렌 산화물 공중합체의 유도체, 폴리에틸렌 산화물-폴리프로필렌 산화물-폴리에틸렌 산화물 트리블록 공중합체 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 활성제가 인 성분을 더 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인 기저 성분이 p-(CH3)3CCH2C6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, CH3(CH2)K-OH, CH3(CH2)I(CH2CH2O)J-OH, HO(CH2CH2O)M(CH2C(CH3)HO)L(CH2CH2O)MH, p-(CH3)3CCH2C(CH3)2C6H4(OCH2CH2)N-OH, 이들의 플루오르 첨가 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 알콜 말단 계면 활성제의 인산염이며, 여기서 N은 6 내지 12이며, K는 13 내지 17 범위의 정수이며, I는 6 내지 15 범위의 정수이며, J는 20 내지 106 범위의 정수이고, L은 20 내지 80 범위의 정수인 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산이,
    오르토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이수소 인산염, 테트라메틸암모늄 이수소 인산염, 긴 사슬알콜의 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 치환 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 기저 산, 및
    질산, 염화 수소산, 과염소산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 휘발성 산을 포함하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 약 2의 pH를 갖는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 상기 증착된 솔-젤 전구체의 경화후에 약 6 내지 약 7의 pH를 갖는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 메소포러스 산화물 박막이 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 산화물 농도를 갖는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 활성제 제거 공정은 상기 박막을 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도의 산화 분위기에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면 활성제 제거 공정이 상기 박막을 약 200 ℃ 내지 약 450 ℃ 온도 범위의 불활성 분위기에서 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 기판 상에 메소포러스 산화물 박막을 형성하는 방법으로서,
    제 1 규소/산소 화합물, 유기 산, 제 1 유기 용매, 물, 및 제 1 계면 활성제를 포함하는 제 1 솔-젤 전구체를 형성하는 단계,
    제 2 규소/산소 화합물, 인 기저 산, 제 2 유기 용매, 물, 및 제 2 계면 활성제를 포함하는 제 2 솔-젤 전구체를 형성하는 단계,
    혼합된 솔-젤 전구체를 형성하도록 상기 제 1 및 제 2 솔-젤 전구체를 혼합시키는 단계,
    상기 혼합된 솔-젤 전구체를 상기 기판 상에 증착시키는 단계,
    상기 증착된 혼합 솔-젤 전구체를 산화물 박막을 형성하도록 경화시키는 단계, 및
    메소포러스 산화물 박막을 형성하도록 상기 산화물 박막을 계면 활성제 제거 공정에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 규소/산소 화합물 전구체는 테트라에틸오르토실리케이트, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 헥사에톡시디실록산, p-비스(트리에톡시시릴)벤젠, 비스(트리에톡시시릴)메탄, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 규소/산소 화합물 전구체가 하나 이상의 포스포닉 산 리간드, (-PO(OH)2)를 더 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 규소/산소 화합물 전구체는 o-포스포트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiOPO(OH)2, o-포스포에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiCH2CH2OPO(OH)2, 포스포릴에틸렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3SiCH2CH2PO(OH)2, p-포스포릴페닐렌트리에톡시실란 (CH3CH2O)3Si(C6H4)PO(OH)2, 포스포노트리에톡시시릴 케톤, (CH3CH2O)3SiC(O)PO(OH)2, 및 포스포노트리에톡시실란, (CH3CH2O)3SiPO(OH)2, 및 이들의 조합물의 그룹으로부터 선택된 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유기 용매는 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 오르토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이수소 인산염, 테트라메틸암모늄 이수소 인산염, 긴 사슬알콜의 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 치환 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 기저 산인 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 질산, 염화 수소산, 과염소산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 휘발성 무기 산을 더 포함하는 방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 수산, 글리옥시릭 산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유기 산을 더 포함하는 방법.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계면 활성제가 p-(CH3)3C-CH2-C6H4-CH2-(OCH2CH2)8OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)8-OH, 및 다른 폴리에틸렌 산화물 공중합체의 유도체, 폴리에틸렌 산화물-폴리프로필렌 산화물-폴리에틸렌 산화물 트리블록 공중합체 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계면 활성제가 인 성분을 더 포함하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 인 기저 성분이 p-(CH3)3CCH2C6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, p-(CH3)3COC6H4CH2(OCH2CH2)N-OH, CH3(CH2)K-OH, CH3(CH2)I(CH2CH2O)J-OH, HO(CH2CH2O)M(CH2C(CH3)HO)L(CH2CH2O)MH, p-(CH3)3CCH2C(CH3)2C6H4(OCH2CH2)N-OH, 및 이들의 플루오르 첨가 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 알콜 말단 계면 활성제의 인산염이며, N은 6 내지 12이며, K는 13 내지 17 범위의 정수이며, I는 6 내지 15 범위의 정수이며, J는 20 내지 106 범위의 정수이고, L은 20 내지 80 범위의 정수인 방법.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산이,
    오르토포스포릭 산(H3PO4), 암모늄 이수소 인산염, 테트라메틸암모늄 이수소 인산염, 긴 사슬알콜의 인산염 에스테르, 알콕시시릴포스포네이트, 이들의 치환 유도체, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 기저 산, 및
    질산, 염화 수소산, 과염소산, 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 휘발성 산을 포함하는 방법.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 솔-젤 전구체가 제 1 솔-젤 전구체 대 제 2 솔-젤 전구체의 비가 약 1 : 1 내지 약 10 : 1 범위로 혼합되는 방법.
  31. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 약 2의 pH를 갖는 방법.
  32. 제 18 항에 있어서,
    상기 인 함유 산 용액이 상기 증착된 솔-젤 전구체의 경화후에 약 6 내지 약 7의 pH를 갖는 방법.
  33. 제 18 항에 있어서,
    상기 메소포러스 산화물 박막이 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 산화물 농도를 갖는 방법.
  34. 제 18 항에 있어서,
    상기 계면 활성제 제거 공정은 상기 박막을 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도의 산화 분위기에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  35. 제 18 항에 있어서,
    상기 계면 활성제 제거 공정이 상기 박막을 약 200 ℃ 내지 약 450 ℃ 온도 범위의 불활성 분위기에서 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  36. 이중 다마신 구조물을 형성하는 방법으로서,
    기판 상에 제 1 에칭 정지부를 증착시키는 단계,
    상기 제 1 에칭 정지부 상에 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계,
    상기 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 2 에칭 정지부를 증착시키는 단계,
    상기 제 2 에칭 정지부 상에 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 증착시키는 단계,
    상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막 상에 제 3 에칭 정지부를 증착시키는 단계,
    수직 상호연결 개구를 형성하도록 상기 제 3 에칭 정지부와 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계, 및
    상기 기판을 노출시킴으로써, 상기 수직 상호 연결부를 더 형성하도록 상기 제 2 정지부, 수직 상호연결 개구를 통해 상기 제 1 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막, 및 상기 제 1 에칭 정지부를 에칭시키고, 수평 상호연결부를 형성하고 이중 다마신 미세 구조물을 형성하도록 상기 제 3 에칭 정지부와 상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막을 에칭하는 단계를 포함하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 형성된 상호연결부 내에 등각의 배리어 층 박막을 증착시키는 단계를더 포함하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 등각의 배리어 층 상에 구리 층을 증착시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 구리 층 상에 캡핑 층을 증착시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막이 중량비로 약 2 % 내지 약 8 % 범위의 인 산화물 농도를 갖는 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 수평 상호연결부 개구가 상기 제 3 에칭 정지부 및 상기 제 2 인이 도프된 메소포러스 산화물 박막의 에칭 전에 제 3 에칭 정지부 상에 패턴화된 산화물 층을 증착시킴으로써 형성되는 방법.
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 수직 상호연결부 개구가 상기 제 3 에칭 정지부 및 제 2 인이 도프된메소포러스 산화물 박막의 에칭 전에 상기 패턴화된 산화물 층 상에 패턴화된 포토레지스트 박막을 증착시킴으로써 형성되는 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100725016B1 (ko) * 2005-12-08 2007-06-04 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 트렌치 분리막 제조 방법
KR100790302B1 (ko) * 2002-12-24 2007-12-31 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 제조 장치
KR100839653B1 (ko) * 2006-05-17 2008-06-20 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 클러스터 처리 장치

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ573300A0 (en) * 2000-02-21 2000-03-16 Australian Nuclear Science & Technology Organisation Controlled release ceramic particles, compositions thereof, processes of preparation and methods of use
JP2001319928A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
WO2002004552A1 (en) * 2000-07-06 2002-01-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A process for modifying the surface of a substrate containing a polymeric material by means of vaporising the surface modifying agent
US6951818B2 (en) * 2001-05-08 2005-10-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of manufacturing an electronic device
US6849306B2 (en) * 2001-08-23 2005-02-01 Konica Corporation Plasma treatment method at atmospheric pressure
US6841006B2 (en) * 2001-08-23 2005-01-11 Applied Materials, Inc. Atmospheric substrate processing apparatus for depositing multiple layers on a substrate
JP3886424B2 (ja) * 2001-08-28 2007-02-28 鹿児島日本電気株式会社 基板処理装置及び方法
US6930364B2 (en) * 2001-09-13 2005-08-16 Silicon Light Machines Corporation Microelectronic mechanical system and methods
US20030119305A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Huang Robert Y. S. Mask layer and dual damascene interconnect structure in a semiconductor device
US20040142578A1 (en) * 2002-03-28 2004-07-22 Ulrich Wiesner Thin film nanostructures
EP1493182B1 (en) * 2002-04-02 2013-01-23 Dow Global Technologies LLC Tri-layer masking architecture for patterning dual damascene interconnects
TWI288443B (en) 2002-05-17 2007-10-11 Semiconductor Energy Lab SiN film, semiconductor device, and the manufacturing method thereof
US7122880B2 (en) * 2002-05-30 2006-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Compositions for preparing low dielectric materials
US7153754B2 (en) * 2002-08-29 2006-12-26 Micron Technology, Inc. Methods for forming porous insulators from “void” creating materials and structures and semiconductor devices including same
JP4056347B2 (ja) * 2002-09-30 2008-03-05 ローム株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
US20070048447A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Alan Lee System and method for forming patterned copper lines through electroless copper plating
JP2004273786A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Ulvac Japan Ltd 疎水性多孔質ｓｏｇ膜の作製方法
US7179758B2 (en) * 2003-09-03 2007-02-20 International Business Machines Corporation Recovery of hydrophobicity of low-k and ultra low-k organosilicate films used as inter metal dielectrics
KR101048692B1 (ko) * 2003-11-11 2011-07-14 엘지디스플레이 주식회사 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의제조 방법
JP2005191437A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Ricoh Co Ltd 半導体装置、その製造方法、および表示装置
US7060638B2 (en) * 2004-03-23 2006-06-13 Applied Materials Method of forming low dielectric constant porous films
US7071093B2 (en) 2004-03-26 2006-07-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated treatment method for obtaining robust low dielectric constant materials
JP2005322854A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Olympus Corp 基板処理装置及び基板処理システム
US7282436B2 (en) * 2004-05-11 2007-10-16 Texas Instruments Incorporated Plasma treatment for silicon-based dielectrics
JP4903373B2 (ja) * 2004-09-02 2012-03-28 ローム株式会社 半導体装置の製造方法
JP4903374B2 (ja) 2004-09-02 2012-03-28 ローム株式会社 半導体装置の製造方法
JP4650885B2 (ja) * 2004-09-07 2011-03-16 株式会社神戸製鋼所 多孔質膜の形成方法及びその方法によって形成された多孔質膜
US7445015B2 (en) * 2004-09-30 2008-11-04 Lam Research Corporation Cluster tool process chamber having integrated high pressure and vacuum chambers
EA200702450A1 (ru) * 2005-05-09 2008-04-28 Майкробиа, Инк. Металлоорганические бензолфосфонатные связующие вещества
JP4519037B2 (ja) * 2005-08-31 2010-08-04 東京エレクトロン株式会社 加熱装置及び塗布、現像装置
US7427570B2 (en) 2005-09-01 2008-09-23 Micron Technology, Inc. Porous organosilicate layers, and vapor deposition systems and methods for preparing same
JP4854286B2 (ja) * 2005-12-06 2012-01-18 株式会社アルバック 銅配線構造
US20070281036A1 (en) * 2005-12-19 2007-12-06 University Of Vermont And State Agricultural College System and method of delivering a desired material to a cell
US20090048395A1 (en) * 2006-02-17 2009-02-19 Basf Se Oligomeric and polymeric siloxanes substituted by arylphosphonic acids
US7892515B2 (en) * 2006-06-07 2011-02-22 GM Global Technolgy Operations LLC Making mesoporous carbon with tunable pore size
US8110508B2 (en) 2007-11-22 2012-02-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming a bump structure using an etching composition for an under bump metallurgy layer
KR100965434B1 (ko) * 2008-01-29 2010-06-24 한국과학기술연구원 졸-겔 및 광경화 반응에 의해 광경화 투명고분자 내에금속산화물 나노입자를 포함하는 게이트 절연층을 이용한유기박막 트랜지스터 및 그의 제조방법
FR2930561B1 (fr) * 2008-04-28 2011-01-14 Altatech Semiconductor Dispositif et procede de traitement chimique en phase vapeur.
CN101293962B (zh) * 2008-06-18 2011-03-23 华东理工大学 芳基杂化硅胶及其用途
JP2010132485A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Keio Gijuku メソポーラスシリカ多孔質膜の形成方法、その多孔質膜、反射防止膜及び光学素子
US7858503B2 (en) * 2009-02-06 2010-12-28 Applied Materials, Inc. Ion implanted substrate having capping layer and method
US8159778B2 (en) * 2009-04-06 2012-04-17 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. Hard disk drive contamination control
US8354333B2 (en) 2010-02-03 2013-01-15 International Business Machines Corporation Patterned doping of semiconductor substrates using photosensitive monolayers
CN101792470B (zh) * 2010-03-18 2012-03-07 武汉理工大学 一种用于中温质子交换膜中的膦酸基烷氧基硅烷的制备方法
JP2010251784A (ja) * 2010-06-16 2010-11-04 Ulvac Japan Ltd 疎水性多孔質ｓｏｇ膜の作製方法
US8999847B2 (en) * 2010-08-16 2015-04-07 Applied Materials, Inc. a-Si seasoning effect to improve SiN run-to-run uniformity
US8968877B2 (en) 2011-02-16 2015-03-03 Honeywell International Inc. Barrier materials for mirror assemblies
US20120237676A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Intermolecular, Inc. Sol-gel based formulations and methods for preparation of hydrophobic ultra low refractive index anti-reflective coatings on glass
US20120252924A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Cassandra Ann Mahoney Flavored silicone products
US20120266810A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Planarization system for high wafer topography
CN103367222B (zh) * 2012-04-10 2016-08-17 上海卓晶半导体科技有限公司 一种多片盒升降旋转系统
CN104086591B (zh) * 2014-07-15 2016-05-11 武汉理工大学 基于格氏反应的苯基膦酸三甲氧基硅烷的制备方法
EP3194502A4 (en) 2015-04-13 2018-05-16 Honeywell International Inc. Polysiloxane formulations and coatings for optoelectronic applications
US10699944B2 (en) * 2018-09-28 2020-06-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Surface modification layer for conductive feature formation
US11495456B2 (en) 2018-10-15 2022-11-08 Beijing E-Town Semiconductor Technology, Co., Ltd Ozone for selective hydrophilic surface treatment
US11921422B2 (en) * 2021-04-09 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Single-volume baking chamber for mask clean
CN114005733B (zh) * 2021-10-19 2022-08-09 深圳辰达行电子有限公司 车规级整流芯片的制成方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS608263B2 (ja) * 1983-07-29 1985-03-01 東京電子化学株式会社 シリカ系被膜形成用塗布液の製法
US4944895A (en) * 1987-04-10 1990-07-31 Hoechst Celanese Corp. Process for producing liquid crystalline composites
JPS63268043A (ja) * 1987-04-27 1988-11-04 Diesel Kiki Co Ltd マイクロコンピユ−タのリセツト方式
US5047369A (en) * 1989-05-01 1991-09-10 At&T Bell Laboratories Fabrication of semiconductor devices using phosphosilicate glasses
US5814545A (en) * 1995-10-02 1998-09-29 Motorola, Inc. Semiconductor device having a phosphorus doped PECVD film and a method of manufacture
JP3436037B2 (ja) * 1997-01-10 2003-08-11 株式会社豊田中央研究所 バルク状シリカ多孔体の製造方法
US5801094A (en) * 1997-02-28 1998-09-01 United Microelectronics Corporation Dual damascene process
US6048804A (en) * 1997-04-29 2000-04-11 Alliedsignal Inc. Process for producing nanoporous silica thin films
RU2180671C2 (ru) * 1997-07-15 2002-03-20 Асахи Касеи Кабусики Кайся Композиция алкоксисилан/органический полимер для использования в получении изолирующей тонкой пленки и ее применение
JPH1135315A (ja) * 1997-07-18 1999-02-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 高密度メソ多孔体の製造方法
US5858457A (en) * 1997-09-25 1999-01-12 Sandia Corporation Process to form mesostructured films
ATE275600T1 (de) * 1997-12-09 2004-09-15 Sba Materials Inc Blockcopolymerverarbeitung für mesostrukturierte anorganische oxidmaterialien
US6303523B2 (en) * 1998-02-11 2001-10-16 Applied Materials, Inc. Plasma processes for depositing low dielectric constant films
US6218302B1 (en) * 1998-07-21 2001-04-17 Motorola Inc. Method for forming a semiconductor device
JP3657788B2 (ja) * 1998-10-14 2005-06-08 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
IL143589A0 (en) * 1998-12-23 2002-04-21 Battelle Memorial Institute Mesoporous silica film from a solution containing a surfactant and methods of making same
US6284682B1 (en) * 1999-08-26 2001-09-04 The University Of British Columbia Process for making chemically bonded sol-gel ceramics
JP4798823B2 (ja) * 2000-04-04 2011-10-19 旭化成株式会社 多孔質のケイ素酸化物塗膜

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790302B1 (ko) * 2002-12-24 2007-12-31 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 제조 장치
KR100725016B1 (ko) * 2005-12-08 2007-06-04 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 트렌치 분리막 제조 방법
KR100839653B1 (ko) * 2006-05-17 2008-06-20 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 클러스터 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
TW490738B (en) 2002-06-11
US6559070B1 (en) 2003-05-06
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DE60109675D1 (de) 2005-05-04
EP1146014B1 (en) 2005-03-30
DE60109675T2 (de) 2006-04-27
JP2002075983A (ja) 2002-03-15
KR100726523B1 (ko) 2007-06-11
JP4953515B2 (ja) 2012-06-13
EP1146014A3 (en) 2002-04-03

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