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KR20210027507A - 순수 금속 막의 증착 - Google Patents

순수 금속 막의 증착 Download PDF

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KR20210027507A
KR20210027507A KR1020217005949A KR20217005949A KR20210027507A KR 20210027507 A KR20210027507 A KR 20210027507A KR 1020217005949 A KR1020217005949 A KR 1020217005949A KR 20217005949 A KR20217005949 A KR 20217005949A KR 20210027507 A KR20210027507 A KR 20210027507A
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KR
South Korea
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metal
precursor
molybdenum
filling
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020217005949A
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English (en)
Inventor
슈르티 비벡 톰바레
고런 부테일
패트릭 에이. 반 클림풋
일래닛 피셔
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Priority to KR1020227031123A priority Critical patent/KR20220129098A/ko
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Abstract

순수 금속 막들의 증착을 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에 제공된다. 방법들은 산소-함유 전구체들의 사용을 수반한다. 금속들은 몰리브덴 (Mo) 및 텅스텐 (W) 을 포함한다. 1 원자％ 이하의 산소를 사용하여 순수 막들을 증착하기 위해, 환원제 대 금속 전구체 비는 1보다 상당히 크다. 100 : 1 내지 10000 : 1의 몰 비가 일부 실시 예들에서 사용될 수도 있다.

Description

순수 금속 막의 증착
참조로서 인용
PCT 출원서는 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출된다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 출원서에서 식별된 바의 이점 또는 우선권을 주장하는 출원 각각은 모든 목적을 위해 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기 위한 목적이다. 본 배경 기술 섹션에 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 달리 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 않는다.
금속들의 증착은 많은 반도체 제조 프로세스들에서 필수적인 부분이다. 이들 재료들은 수평 상호 연결부들, 인접한 금속 층들 사이의 비아들, 및 금속 층들과 디바이스들 사이의 콘택트들에 사용될 수도 있다. 그러나, 디바이스들이 축소되고 보다 복잡한 패터닝 스킴들 (schemes) 이 산업계에서 활용됨에 따라, 저 저항률 금속 막들의 균일한 증착이 과제가 된다. 3D NAND 구조체들과 같은 복잡한 고 종횡비 구조체들의 증착은 특히 어렵다.
본 개시의 일 양태는 금속 옥시할라이드 전구체 및 환원제에 기판을 노출시켜 기판 상에 원소 금속의 막을 증착하는 단계를 포함하는 방법을 수반한다. 환원제 대 금속 옥시할라이드 전구체의 비는 1보다 상당히 크고 증착된 막은 1 원자％ 이하의 산소를 함유한다. 적어도 100 : 1의 몰비가 사용될 수도 있다.
일부 실시 예에서, 증착된 박막은 1E18 원자/cm3 이하의 할로겐 농도를 갖는다. 일부 실시 예들에서, 막은 원자 층 증착 또는 펄싱된 핵생성 층 증착에 의해 증착된다.
일부 실시 예들에서, 금속은 몰리브덴 (Mo) 이다. 일부 이러한 실시 예들에서, 금속 옥시할라이드 전구체는 몰리브덴 옥시클로라이드이다. 일부 이러한 실시 예들에서, 금속 옥시할라이드 전구체는 몰리브덴 테트라클로라이드 옥사이드 (MoOCl4) 또는 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드 (MoO2Cl2) 이다. 일부 실시 예에서, 증착된 박막은 이하 1E18 원자/cm3 이하의 염소 농도를 가진다. 일부 실시 예들에서, 환원제는 수소 (H2) 이다. 일부 실시 예에서, 증착 동안 기판 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃ 이다.
일부 실시 예들에서, 금속은 텅스텐 (W) 이다. 일부 이러한 실시 예들에서, 금속 옥시할라이드 전구체는 텅스텐 테트라플루오라이드 옥사이드 (WOF4), 텅스텐 테트라클로라이드 옥사이드 (WOCl4), 또는 텅스텐 디클로라이드 디옥사이드 (WO2Cl2) 이다.
일부 실시 예들에서, 기판을 금속 옥시할라이드 전구체 및 환원제에 노출시키는 단계는 금속 옥시할라이드 전구체로 충전 베셀들 (charge vessels) 의 제 1 세트를 충전하고 환원제로 충전 베셀들의 제 2 세트를 충전하는 단계를 포함하고, 제 2 세트의 총 충전 볼륨 (total charge volume) 은 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 크다. 일부 실시 예들에서, 원소 금속의 막은 적어도 99 원자％ 금속이다.
본 개시의 또 다른 양태는 몰리브덴 옥시할라이드 전구체로 충전 베셀들의 제 1 세트를 충전하고 수소로 충전 베셀들의 제 2 세트를을 충전하는 단계로서, 제 2 세트의 총 충전 볼륨은 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 큰, 상기 충전 단계; 및 충전 베셀들로부터의 몰리브덴 옥시할라이드 전구체 및 수소의 교번 (alternate) 펄스들에 기판을 노출시켜 기판 상에 원소 몰리브덴의 막을 증착하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다. 환원제 대 전구체의 비는 1보다 상당히 크고 증착된 막은 1 원자％ 이하의 산소를 함유한다. 적어도 100 : 1의 몰비가 사용될 수도 있다.
일부 실시 예에서, 증착된 박막은 1E18 원자/cm3 이하의 할로겐 농도를 갖는다.
일부 실시 예에서, 증착 동안 기판 온도는 적어도 500 ℃ 이다.
본 개시의 또 다른 양태는 텅스텐 옥시할라이드 전구체로 충전 베셀들의 제 1 세트를 충전하고 수소로 충전 베셀들의 제 2 세트를 충전하는 단계로서, 제 2 세트의 총 충전 볼륨은 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 큰, 상기 충전 단계; 및 충전 베셀들로부터의 텅스텐 옥시할라이드 전구체 및 수소의 교번 펄스들에 기판을 노출시켜 기판 상에 원소 텅스텐의 막을 증착하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다. 환원제 대 전구체의 비는 1보다 상당히 크고 증착된 막은 1 원자％ 이하의 산소를 함유한다. 적어도 100 : 1의 몰비가 사용될 수도 있다.
일부 실시 예에서, 증착된 박막은 1E18 원자/cm3 이하의 할로겐 농도를 갖는다. 일부 실시 예에서, 증착 동안 기판 온도는 적어도 500 ℃ 이다.
본 개시의 또 다른 양태는 몰리브덴 옥시클로라이드 전구체로 충전 베셀들의 제 1 세트를 충전하고 수소로 충전 베셀들의 제 2 세트를 충전하는 단계로서, 제 2 세트의 총 충전 볼륨은 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 큰, 상기 충전 단계; 및 충전 베셀들로부터의 몰리브덴 옥시클로라이드 전구체 및 수소의 교번 펄스들에 기판을 노출시켜 기판 상에 원소 몰리브덴의 막을 증착하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다. 환원제 대 전구체의 비는 1보다 상당히 크고 증착된 막은 1 원자％ 이하의 산소를 함유한다. 적어도 100 : 1의 몰비가 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 전구체는 몰리브덴 테트라클로라이드 옥사이드 (MoOCl4) 또는 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드 (MoO2Cl2) 이다. 일부 실시 예에서, 증착된 박막은 1E18 원자/cm3 이하의 염소 농도를 가진다.
도 1a 및 도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 금속 층을 포함하는 재료 스택들의 개략적인 예들이다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 다양한 실시 예들에 따라 금속-함유 스택들이 채용될 수도 있는 구조체들의 예들을 제공한다.
도 4는 가스 매니폴드 시스템을 포함하고 다양한 실시 예들에 따라 채용될 수도 있는 장치의 예를 도시한다.
도 5는 다양한 전구체들의 금속 저항률 및 환원제 : 전구체 몰비들을 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 기술된 실시 예들에 따른 증착 프로세스들을 수행하기 적합한 프로세싱 시스템의 블록도이다.
도 6b는 다양한 실시 예들에 따른 ALD 프로세스의 2 개의 증착 사이클들의 일 예를 제공한다.
이하의 기술에서, 제시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하도록 다수의 특정한 상세들이 제시된다. 개시된 실시예들은 이들 특정한 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 특정한 실시예들과 함께 기술될 것이지만, 개시된 실시예들을 제한하도록 의도되지는 않는다는 것을 이해할 것이다.
피처들의 금속 충진은 전기 콘택트들을 형성하도록 반도체 디바이스 제조에 사용된다. 일부 증착 프로세스에서, 금속 핵생성 층이 먼저 피처 내로 증착된다. 일반적으로, 핵생성 층은 그 위에 벌크 재료의 후속 형성을 용이하게 하도록 기능하는 박형 컨포멀 (conformal) 층이다. 핵생성 층은 피처의 표면들 (측벽들 및 존재한다면, 하단부) 을 컨포멀하게 코팅하도록 증착될 수도 있다. 이들 표면들을 컨포밍하는 것 (conforming) 은 고품질 증착을 지지하는데 중요할 수 있다. 핵생성 층들은 종종 ALD (atomic layer deposition) 또는 PNL (pulsed nucleation layer) 방법들을 사용하여 증착된다.
PNL 기법에서, 반응 물질들의 펄스들은 통상적으로 반응 물질들 사이의 퍼지 가스의 펄스에 의해 반응 챔버로부터 순차적으로 주입되고 퍼지된다. 제 1 반응 물질은 다음 반응 물질과 반응할 수 있는, 기판 상에 흡착될 수 있다. 프로세스는 목표된 두께가 달성될 때까지 순환적인 방식으로 반복된다. PNL 기법은 ALD 기법들과 유사하다. PNL은 일반적으로 보다 높은 동작 압력 범위 (1 Torr 보다 큰) 및 사이클당 보다 높은 성장 레이트 (사이클당 1보다 큰 단일층 막 성장) 에 의해 ALD와 구별된다. PNL 증착 동안 챔버 압력은 약 1 Torr 내지 약 400 Torr 의 범위일 수도 있다. 본 명세서에 제공된 기술의 맥락에서, PNL은 반도체 기판 상의 반응을 위해 반응 물질들을 순차적으로 첨가하는 임의의 순환적인 프로세스를 광범위하게 구현한다. 따라서, 개념은 종래에 ALD로 지칭되는 기법들을 구현한다. 개시된 실시 예들의 맥락에서, CVD (chemical vapor deposition) 는 반응 물질들이 기상 또는 표면 반응을 위해 반응기로 함께 도입되는 프로세스들을 구현한다. PNL 및 ALD 프로세스들은 CVD 프로세스들과 구별되고 그 반대도 가능하다.
금속 핵생성 층이 증착된 후, 벌크 금속이 CVD 프로세스에 의해 증착될 수도 있다. 벌크 금속 막은 금속 핵생성 층과 상이하다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 벌크 금속은 피처의 적어도 약 50％ 와 같은, 피처의 대부분 또는 전부를 충진하는데 사용되는 금속을 지칭한다. 그 위에 벌크 재료의 후속 형성을 용이하게 하도록 기능하는 박형 컨포멀 막인 핵생성 층과 달리, 벌크 금속은 전류를 전달하도록 사용된다. 이는 핵생성 막과 비교하여 보다 큰 입자 크기 및 보다 낮은 저항률을 특징으로 할 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 벌크 재료는 적어도 50 Å 의 두께로 증착된다.
디바이스들이 보다 작은 기술 노드들로 스케일링되고 보다 복잡한 패터닝 구조체들이 사용됨에 따라 텅스텐 충진에서 다양한 과제들이 있다. 예를 들어, 종래의 텅스텐 증착은 불소-함유 전구체 텅스텐 헥사플루오라이드 (WF6) 의 사용을 수반한다. 그러나, WF6 의 사용은 증착된 텅스텐 막 내로 불소의 일부 혼입을 발생시킨다. 불소의 존재는 인접한 컴포넌트들 내로 일렉트로마이그레이션 (electromigration) 및/또는 불소 확산을 유발하고 콘택트들을 손상시켜, 디바이스의 성능을 감소시킬 수 있다. 일 과제는 증착된 텅스텐 막의 불소 함량을 감소시키는 것이다. 특정한 불소 농도의 효과는 피처 사이즈가 감소함에 따라 증가한다. 이는 보다 박형의 막들이, 보다 박형의 막들을 통해 확산될 가능성이 높은 증착된 텅스텐 막 내의 불소와 함께 보다 작은 피처들에 증착되기 때문이다.
또 다른 과제는, 특히, 3D NAND 구조체들과 같은 복잡한 고 종횡비 구조체들 내로 증착할 때, 균일한 단차 커버리지를 달성하는 것이다. 이는 특히, 구조체의 몇몇 부분들이 증착 가스들에 의해 보다 용이하게 액세스될 때, 증착 가스들에 대한 균일한 노출을 획득하기 어려울 수 있기 때문이다. 특히, 저 저항률 막들을 증착하도록 사용되는 보다 낮은 증기압 금속 전구체들은 불량한 단차 커버리지를 발생시키는 경향이 있다.
순수 금속 막들의 증착을 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에 제공된다. 방법들은 산소-함유 전구체들의 사용을 수반한다. 산소-함유 전구체들로부터 순수 금속 막들의 증착은 증착 프로세스 동안 막들 내로 산소 혼입의 용이성으로 인해 도전적이다. 산소가 혼입되면 저항률이 상승한다. 본 명세서에 기술된 방법들 및 장치는 일부 실시 예들에서 1 원자％ 미만의 산소를 갖는 순수 금속 막들을 증착하도록 구현될 수도 있다.
방법들 및 장치는 로직 및 메모리 애플리케이션들을 위한 저 저항 금속화 스택 구조들을 형성하도록 구현될 수도 있다. 도 1a 및 도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 텅스텐 (W) 또는 몰리브덴 (Mo) 과 같은 금속 층을 포함하는 재료 스택들의 개략적인 예들이다. 도 1a 및 도 1b는 특정한 스택 내의 재료들의 순서를 예시하고 도 2 및 도 3에 관련하여 이하에 더 기술된 바와 같은, 임의의 적절한 아키텍처 및 애플리케이션과 함께 사용될 수도 있다. 도 1a의 예에서, 기판 (102) 은 그 위에 증착된 금속 층 (108) 을 갖는다. 기판 (102) 은 실리콘 웨이퍼 또는 다른 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 그 위에 증착된 유전체, 도전, 또는 반도전 재료와 같은 하나 이상의 재료 층들을 갖는 웨이퍼들을 포함한, 200-㎜ 웨이퍼, 300-㎜ 웨이퍼, 또는 450-㎜ 웨이퍼일 수도 있다. 방법들은 또한 유리, 플라스틱 등과 같은 다른 기판들 상에 금속화 스택 구조들을 형성하도록 적용될 수도 있다.
도 1a에서, 유전체 층 (104) 은 기판 (102) 상에 있다. 유전체 층 (104) 은 기판 (102) 의 반도체 (예를 들어, Si) 표면 상에 직접 증착될 수도 있고, 또는 임의의 수의 개재 (intervening) 층들이 있을 수도 있다. 유전체 층들의 예들은 도핑된 및 도핑되지 않은 실리콘 옥사이드 층, 실리콘 나이트라이드 층, 및 알루미늄 옥사이드 층을 포함하고, 구체적인 예들은 도핑되거나 도핑되지 않은 층들 SiO2 및 Al2O3 을 포함한다. 또한, 도 1a에서, 확산 배리어 층 (106) 이 금속 층 (108) 과 유전체 층 (104) 사이에 배치된다. 확산 배리어 층들의 예들은 티타늄 나이트라이드 (TiN), 티타늄/티타늄 나이트라이드 (Ti/TiN), 텅스텐 나이트라이드 (WN), 텅스텐 카본 나이트라이드 (WCN), 및 몰리브덴 카본 나이트라이드 (MOCN) 를 포함한다. (복합 막들의 임의의 적절한 원자 비들이 사용될 수도 있다는 것을 주의해야한다; 즉, WCN은 x 및 y가 0보다 큰 WCxNy 화합물들을 지칭한다.) 금속 층 (108) 은 이 구조의 주 전도체이고 핵생성 층 및 벌크 층을 포함할 수도 있다.
도 1b는 재료 스택의 또 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 스택은 개재 (intervening) 확산 배리어 층 없이, 유전체 층 (104) 상에 증착된 금속 층 (108) 과 함께 기판 (102), 유전체 층 (104) 을 포함한다. 도 1a의 예에서와 같이, 금속 층 (108) 은 금속 핵생성 층 및 벌크 금속 층을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 금속 층은 예를 들어, 템플릿 또는 개시 층들일 수도 있는, 다른 금속 층들 상에 증착될 수도 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 2018년 11 월 20 일 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 62/588,869 호에서 기술된 바와 같이, 실리콘 및/또는 붕소를 함유하는 희생 층 상에 금속 층이 증착된다.
도 1a 및 도 1b는 금속화 스택들의 예들을 도시하지만, 방법들 및 발생되는 스택들은 그렇게 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 금속 층은 Si 또는 다른 반도체 기판 상에 직접 증착될 수도 있다.
상기 및 이하에 더 기술되는 재료 스택들은 다양한 실시 예들에서 채용될 수도 있다. 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 금속-함유 스택들이 채용될 수도 있는 구조체들의 예들을 제공한다. 도 2a는 실리콘 기판 (202) 내에 금속 매립 워드라인 (metal buried wordline) (bWL) (208) 을 포함하는 DRAM 아키텍처의 개략적인 예를 도시한다. 금속 bWL은 실리콘 기판 (202) 내에 에칭된 트렌치 내에 형성된다. 트렌치를 라이닝하는 것은 컨포멀 배리어 층 (206) 및 컨포멀 배리어 층 (206) 과 실리콘 기판 (202) 사이에 배치된 절연 층 (204) 이다. 도 2a의 예에서, 절연 층 (204) 은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 재료와 같은 하이-k (high-k) 유전체 재료로부터 형성된 게이트 옥사이드 층일 수도 있다. 도 2b는 하부 (underlying) 금속 콘택트 (210) 로의 연결을 제공하는 금속 비아 (209) 를 포함하는 비아 콘택트 아키텍처의 예를 도시한다. 금속 비아 (209) 는 절연 층 (204) 에 의해 둘러싸인다. 배리어 층은 금속 비아 (209) 와 절연 층 (204) 사이에 배치될 수도 있고 배치되지 않을 수도 있다.
도 3a는 3D NAND 구조체 (323) 의 금속 워드라인 (308) 의 개략적인 예를 도시한다. 도 3b에서, 금속 충진 후 부분적으로 제조된 3D NAND 구조체의 3-D 피처들의 2-D 렌더링이 금속 워드라인 (308) 및 컨포멀 배리어 층 (306) 을 포함하는 것으로 도시된다. 도 3b는 단면도가 아니라 평면도로 보일 수 있는 수축들을 나타내는 도면에 도시된 필라 수축부들 (324) 을 갖는 충진 영역의 단면도이다. 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b의 구조체들은 본 명세서에 기술된 방법들이 구현될 수도 있는 애플리케이션들의 예들이다. 추가 예들은 소스/드레인 금속화를 포함한다.
금속 층들의 방법들은 PNL, ALD, 및 CVD와 같은 기상 증착 기법들을 포함한다. 다양한 구현 예들에 따라, 핵생성 층은 피처의 임의의 충진 전에 그리고/또는 피처의 충진 동안 후속 지점들에 증착될 수도 있다.
텅스텐 핵생성 층들을 증착하기 위한 PNL 기법들은 미국 특허 번호 제 6,635,965 호, 미국 특허 번호 제 7,005,372 호, 미국 특허 번호 제 7,141,494 호, 미국 특허 번호 제 7,589,017 호, 미국 특허 번호 제 7,772,114 호, 미국 특허 번호 제 7,955,972 호 및 미국 특허 번호 제 8,058,170 호에 기술된다. 핵생성 층 두께는 핵생성 층 증착 방법 및 벌크 증착의 목표된 품질에 종속될 수 있다. 일반적으로, 핵생성 층 두께는 고품질, 균일한 벌크 증착을 지지하기에 충분하다. 예들은 10 Å 내지 100 Å 의 범위일 수도 있다.
산소-함유 금속 전구체들
본 명세서에 사용된 산소-함유 금속 전구체들은 금속 옥소할라이드 전구체 들일 수도 있다. 증착될 수도 있는 금속들의 예들은 W, Mo, 크롬 (Cr), 바나듐 (V), 및 이리듐 (Ir) 을 포함한다. 금속 옥소할라이드 전구체들은 MxOyHz 형태의 전구체들을 포함하고, 여기서 M은 관심 (interest) 금속 (예를 들어, W, Mo, Cr, V, 또는 Ir) 이고 H는 할라이드 (예를 들어, 불소 (Fl), 염소) (Cl), 브롬 (Br), 또는 요오드 (I)) 그리고 x, y 및 z는 안정한 분자를 형성할 수 있는 0보다 큰 임의의 수이다. 이러한 전구체들의 구체적인 예들은: 텅스텐 테트라플루오라이드 옥사이드 (WOF4), 텅스텐 테트라클로라이드 옥사이드 (WOCl4), 텅스텐 디클로라이드 디옥사이드 (WO2Cl2), 몰리브덴 테트라플루오라이드 옥사이드 (MoOF4), 몰리브덴 테트라클로라이드 옥사이드 (MoOCl4), 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드 (MoO2Cl2), 몰리브덴 디브로마이드 디옥사이드 (MoO2Br2), 몰리브덴 옥소이오다이드들 (MoO2I 및 Mo4O11I), 크롬 디클로라이드 디옥사이드 (CrO2Cl2), 이리듐 디클로라이드 디옥사이드 (IrO2Cl2), 및 바나듐 옥시트리클로라이드 (VOCl3) 를 포함한다. 금속 옥소할라이드 전구체는 또한 2 개 이상의 할로겐들을 갖는 혼합된 할라이드 전구체일 수도 있다.
산소-함유 전구체들로부터의 순수 금속 막의 증착
금속 옥소할라이드 전구체들로부터의 순수 금속 막들의 증착은 CVD (전구체와 환원제의 코-플로우 (co-flow)), 펄싱된 CVD (전구체 또는 환원제의 펄싱 또는 사이에 퍼지들을 사용한 펄싱 또는 사용하지 않은 펄싱 모두), 또는 ALD (사이에 퍼지들이 있거나 또는 없는 전구체와 환원제의 교번 펄싱) 를 사용하여 수행될 수 있다. 환원제의 예들은 실란 (SiH4) 과 같은 수소 (H2) 실리콘-함유 환원제, 디보란 (B2H6) 과 같은 붕소-함유 환원제, 게르만 (germane) (GeH4) 과 같은 게르마늄-함유 환원제, 및 암모니아 (NH3) 를 포함한다. 일부 실시 예들에서, H2는 다른 환원제들보다 그것의 구성 원자들의 혼입에 덜 민감하고 그리고/또는 보다 적은 저항성 막들을 형성하기 때문에 사용된다.
1 원자％ 이하의 산소를 갖는 순수 막들을 증착하기 위해, 환원제 대 금속 전구체 비는 1보다 상당히 크고, 예를 들어, 적어도 20 : 1 또는 적어도 50 : 1이다. 온도들의 예들은 염소-함유 전구체들의 경우, 350 ℃ 내지 800 ℃ 범위일 수도 있고 불소-함유 전구체들의 경우, 150 ℃ 내지 500 ℃ 범위일 수도 있다. 챔버 압력들의 예들은 1 torr 내지 100 torr 의 범위일 수도 있다. 순수 막들을 얻기 위해 사용된 환원제 : 전구체 비는 온도가 상승함에 따라보다 낮아질 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 염소-함유 전구체의 온도는 적어도 500 ℃ 이다. 환원제의 분압이 상승함에 따라 환원제 : 전구체 비를 감소시키기 위해 보다 높은 압력들이 또한 사용될 수도 있다.
펄스들을 채용하는 ALD와 같은 프로세스들의 경우, 환원제 펄스들의 수는 일부 실시 예들에서 전구체 펄스들의 수보다 클 수도 있다. 방법들은 복수의 충전 베셀들을 사용하여 구현될 수도 있다. 3 개의 가스 소스들 (전구체, H2, 및 퍼지 가스들) 이 충전 베셀들에 연결되는 예시적인 장치가 도 4에 도시된다. 환원제 대 전구체의 비는 기판이 노출되고 반응에 이용 가능한 분자들의 비로서 특징화될 수도 있다. 이는,
Figure pct00001
로부터 계산될 수 있다. 라인 충전들은 가압 분배들 (pressurized distributions) 이다. 도즈 시간은 도즈 (또한 펄스로 지칭됨) 가 지속되는 시간의 양을 지칭한다. 이는 라인 충전 시간이 없는 경우, 아래와 같이 단순화될 수도 있다:
Figure pct00002
상기 식들은 몰비들이고, 예시적인 몰비들은 50 : 1 내지 10000 : 1, 50 : 1 내지 2000 : 1, 100 : 1 내지 10000 : 1, 또는 100 : 1 내지 2000 : 1 의 범위이다.
환원제 대 전구체의 비는,
Figure pct00003
로서 계산될 수 있는 볼륨비 (volumetric ratio) 로 특징화될 수도 있다.
볼륨비는 예를 들어 50 : 1 내지 2000 : 1 일 수도 있다.
장치는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 다양한 가스 분배 라인들에 라인 충전들을 제공하는 가스 매니폴드 시스템을 포함할 수도 있다. 매니폴드들은 밸브-충전된 베셀들을 통해 증착 챔버로 전구체 가스, 환원 가스 및 퍼지 가스를 제공한다. 다양한 밸브들은 라인 충전을 제공하도록, 즉 분배 라인들을 가압하기 위해 개방되거나 폐쇄된다. 다양한 실시 예들에서, 환원제 충전 베셀들의 수 (총 충전 볼륨) 는 전구체 및/또는 퍼지 가스 충전 베셀들의 수보다 클 수도 있다. 전구체의 매 펄스마다 환원제의 복수의 펄스들은 고순도, 저 저항률 금속 막을 증착하기 위해 산소-함유 전구체의 고속 환원을 허용한다. 일부 실시 예들에서, 복수의 충전 베셀들은 전구체뿐만 아니라 환원제에 사용될 수도 있다. 이는 복수의 펄스들이 도입되게 하고 산소-함유 전구체들의 완전한 환원을 가능하게 한다.
도 5는 본 명세서에 기술된 방법들을 사용하여 금속 저항률에 대한 영향을 도시한다. 전구체 1 (MOCl5) 은 산소 원자가 없고, 전구체 2 (MoOCl4) 는 하나의 산소 원자를 갖고, 그리고 전구체 3 (MoO2Cl2) 는 두 개의 산소 원자를 갖는다. 전구체 1 및 전구체 2는 TiN 막 상에 종래의 환원제 : 전구체 비를 사용하여 증착되었다. 알 수 있는 바와 같이, 종래의 비를 사용한 산소의 도입은 저항률을 증가시킨다 (전구체 1 대 전구체 2를 비교한다). 그러나, 본 명세서에 기술된 방법들을 사용하여, 2 개의 산소 원자들을 사용하여도 저항률이 감소된다.
아래의 표 1은 발생되는 피처 충진 (feature fill)의 특징들을 제공한다:
Figure pct00004
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, (전구체 3 결과에 의해 예시된 바와 같이) 본 명세서에 기술된 방법들은 개선된 TiN 어택, 벌크 막 내의 보다 적은 Cl, 및 벌크 막 내의 보다 적은 O를 발생시키고, 막에서 측정된 산소의 양은 측정의 검출 한계 이하 또는 근처이며 무산소 전구체와 비슷하다.
순수 금속 막들은 적어도 99 원자％ 금속을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 기술된 방법들은 또한 환원제 : 전구체 비를 조절함으로써 핵생성 지연을 없애거나 조정하도록 사용될 수도 있다. 종래의 방법들은 핵생성 지연을 가질 수도 있지만, 본 명세서에 기술된 프로세스들은 핵생성 지연 없이 실행될 수 있다. 유사하게, 환원제 : 전구체 비를 조절함으로써, 목표된 핵생성 지연이 도입될 수도 있다. 이는 금속 막의 막 모폴로지 (film morphology) 및 전기적 특성에 상당한 영향을 줄 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법들은 종래의 금속 할라이드 MHx 전구체들과 비교하여 할라이드 농도를 낮출 수 있는 옥시할라이드 전구체들의 사용을 가능하게 한다. 이 특징은 할라이드 종에서 발생하는 에칭 및/또는 부식을 최소화한다. 또한, 옥시할라이드 전구체들이 보다 높은 증기압을 갖기 때문에, 단차 커버리지는 개선될 수도 있지만 저항률을 희생하지 않는다.
상기 나타낸 바와 같이, 방법들은 CVD와 같은 기상 증착 기법들 뿐만 아니라 ALD와 같은 표면-매개 증착 기법들로 구현될 수도 있다. CVD 프로세스들에서, 환원제 및 전구체는 연속적인 플로우 프로세스에서 증착 챔버에 동시에 도입될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 환원제 및 전구체 중 하나 또는 모두는 펄싱될 수도 있다. 도 6b는 ALD 프로세스의 2 개의 증착 사이클들의 일 예를 제공한다. 도 6b의 예에서, 환원제 및 전구체 모두는 펄스들 사이에서 퍼지 동작들로 펄싱된다. 대안적인 실시 예들에서, 퍼지는 반응 물질들 중 하나 또는 모두에 대해 생략 될 수도 있다.
장치
개시된 실시 예들을 구현하도록 임의의 적합한 챔버가 사용될 수도 있다. 예시적인 증착 장치는 다양한 시스템들, 예를 들어, 캘리포니아, 프레몬트의 Lam Research Corp. 로부터 이용 가능한 ALTUS® 및 ALTUS® Max, 또는 기타 상업적으로 이용 가능한 프로세싱 시스템들을 포함한다. 프로세스는 복수의 증착 스테이션들 상에서 동시에 수행될 수 있다.
도 6a는 본 명세서에 기술된 실시 예들에 따른 증착 프로세스들을 수행하기 적합한 프로세싱 시스템의 블록도이다. 시스템 (600) 은 이송 모듈 (603) 을 포함한다. 이송 모듈 (603) 은 기판들이 다양한 반응기 모듈들 사이에서 이동될 때 프로세싱될 기판들의 오염 위험을 최소화하기 위해 청정하고 가압된 환경을 제공한다. 이송 모듈 (603) 상에는 본 명세서에 기술된 실시 예들에 따른 PNL, ALD, 및 CVD 증착을 수행할 수 있는 멀티-스테이션 반응기 (609) 가 장착된다. 챔버 (609) 는 이들 동작들을 순차적으로 또는 동시에 수행할 수도 있는 복수의 스테이션 (611), 스테이션 (613), 스테이션 (615), 및 스테이션 (617) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 챔버 (609) 는 스테이션 (611) 및 스테이션 (613) 이 PNL 증착을 수행하고, 스테이션 (613) 및 스테이션 (615) 이 CVD를 수행하도록 구성될 수 있다. 증착 스테이션 각각은 가열된 웨이퍼 페데스탈 및 샤워헤드, 분산 플레이트 또는 다른 가스 유입부를 포함할 수도 있다. 스테이션 각각은 또한 도 4와 관련하여 상기 기술된 바와 같은 충전 베셀들 및 가스 소스들에 연결될 수도 있다.
또한, 이송 모듈 (603) 상에는 플라즈마 또는 화학적 (비-플라즈마) 사전-세정들 (pre-cleans) 을 수행할 수 있는 하나 이상의 단일 스테이션 모듈들 또는 멀티-스테이션 모듈들 (607) 이 장착될 수도 있다. 모듈은 또한 다양한 다른 처리들, 예를 들어 환원제 소킹 (soaking) 을 위해 사용될 수도 있다. 시스템 (600) 은 또한 프로세싱 전후에 웨이퍼들이 저장되는 하나 이상의 (이 경우 2 개의) 웨이퍼 소스 모듈들 (601) 을 포함한다. 대기 (atmospheric) 이송 챔버 (619) 내의 대기 로봇 (미도시) 은 먼저 소스 모듈들 (601) 로부터 로드 록들 (621) 로 웨이퍼들을 제거한다. 이송 모듈 (603) 내의 웨이퍼 이송 디바이스 (일반적으로, 로봇 암 유닛) 는 로드 록들 (621) 로부터 이송 모듈 (603) 상에 장착된 모듈들로 그리고 모듈들 사이에서 웨이퍼들을 이동시킨다.
특정한 실시 예들에서, 시스템 제어기 (629) 가 증착 동안 프로세스 조건들을 제어하도록 채용된다. 제어기는 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들을 포함할 것이다. 프로세서는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 연결부, 스테퍼 모터 제어기 보드, 등을 포함할 수도 있다.
제어기는 증착 장치의 모든 액티비티들을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기는 타이밍, 가스들의 혼합, 챔버 압력, 챔버 온도, 웨이퍼 온도, 사용된다면 RF (radio frequency) 전력 레벨들, 웨이퍼 척 또는 페데스탈 위치, 및 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들의 세트를 포함하는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들이 일부 실시 예들에서 채용될 수도 있다.
통상적으로 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 것이다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
시스템 제어 로직은 임의의 적절한 방식으로 구성될 수도 있다. 일반적으로, 로직은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 설계되거나 구성될 수 있다. 구동 회로를 제어하기 위한 인스트럭션들은 하드 코딩되거나 소프트웨어로서 제공될 수도 있다. 인스트럭션들은 "프로그래밍"에 의해 제공될 수도 있다. 이러한 프로그래밍은 디지털 신호 프로세서들, 주문형 집적 회로들 (application-specific integrated circuits), 및 하드웨어로서 구현된 특정한 알고리즘들을 갖는 다른 디바이스들의 하드 코딩된 로직을 포함하는, 임의의 형태의 로직을 포함하는 것으로 이해된다. 프로그래밍은 또한 범용 프로세서상에서 실행될 수도 있는 소프트웨어 또는 펌웨어 인스트럭션들을 포함하는 것으로 이해된다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수 있다. 대안적으로, 제어 로직은 제어기 내에서 하드 코딩될 수 있다.　 주문형 집적 회로들, 프로그래밍 가능 로직 디바이스들 (예로써, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이들 또는 FPGA들) 등이 이러한 목적으로 사용될 수도 있다. 　 이하의 논의에서, "소프트웨어" 또는 "코드"가 사용될 때마다, 기능적으로 유사한 하드 코딩된 로직이 그의 대신 사용될 수도 있다.
프로세스 시퀀스에서 증착 및 다른 프로세스들을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램들은 종래의 어떠한 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어: 예를 들어, 어셈블리 언어, C, C ++, Pascal, Fortran 등으로도 기록될 수 있다. 컴파일된 (compiled) 객체 코드 또는 스크립트는 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하도록 프로세서에 의해 실행된다.
제어기 파라미터들은 프로세스 조건들, 예를 들어, 프로세스 가스 조성 및 플로우 레이트들, 온도, 압력, 플라즈마 조건들, 예를 들어, RF 전력 레벨들 및 저 주파수 RF 주파수, 냉각 가스 압력, 및 챔버 벽 온도와 관련된다. 이들 파라미터들은 레시피의 형태로 사용자에게 제공되며, 사용자 인터페이스를 활용하여 입력될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 시스템 제어기의 아날로그 입력 연결부 및/또는 디지털 입력 연결부에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 증착 장치의 아날로그 출력 연결부 및 디지털 출력 연결부 상에 출력될 수도 있다.
시스템 소프트웨어는 많은 상이한 방식들로 설계되거나 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 챔버 컴포넌트 서브 루틴들 또는 제어 객체들이 본 발명의 증착 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 챔버 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 기록될 수도 있다. 이 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 코드, 프로세스 가스 제어 코드, 압력 제어 코드, 히터 제어 코드, 및 플라즈마 제어 코드를 포함한다.
일부 구현 예들에서, 제어기 (629) 는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정한 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 동안 및 프로세싱 후 그들의 동작을 제어하기 위해 전자 장치와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 서브 부품들을 제어할 수 있는 "제어기"로 지칭될 수도 있다. 제어기 (629) 는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 일부 시스템들에서 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 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 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 디옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기 (629) 는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 또는 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기 (629) 는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게할 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 통해 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, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 수행될 프로세스의 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하도록 구성된 툴의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예를 들어, 함께 네트워킹되고 공통 목적, 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 향해 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 결합하는 (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치된 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
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, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 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.
제어기 (629) 는 다양한 프로그램들을 포함할 수도 있다. 기판 포지셔닝 프로그램은 기판을 페데스탈 또는 척 상으로 로딩하도록 그리고 기판과 가스 유입구 및/또는 타겟과 같은 챔버의 다른 파트들 사이의 간격을 제어하도록 사용되는 챔버 컴포넌트들을 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수도 있다. 프로세스 가스 제어 프로그램은 가스 조성 및 플로우 레이트들을 제어하기 위한 그리고 선택 가능하게, 챔버 내 압력을 안정화시키도록 증착 전에 챔버 내로 가스를 흘리기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 챔버의 배기 시스템 내의 쓰로틀 밸브를 조절함으로써 챔버 내의 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 히터 제어 프로그램은 기판을 가열하도록 사용되는 가열 유닛으로의 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 히터 제어 프로그램은 웨이퍼 척으로의 헬륨과 같은 열 전달 가스의 전달을 제어할 수도 있다.
증착 동안 모니터링될 수도 있는 챔버 센서들의 예들은 질량 유량 제어기들, 압력계들과 같은 압력 센서들, 및 페데스탈 또는 척 내에 위치된 열전대들을 포함한다. 적절히 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘은 목표된 프로세스 조건들을 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수도 있다.
전술한 바는 단일 챔버 반도체 프로세싱 툴 또는 멀티-챔버 반도체 프로세싱 툴에서 본 개시의 실시 예들의 구현 예를 기술한다.
전술한 바는 단일 챔버 반도체 프로세싱 툴 또는 멀티-챔버 반도체 프로세싱 툴에서 개시된 실시 예들의 구현 예를 기술한다. 본 명세서에 기술된 장치 및 프로세스는 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전지 패널들, 등의 제조 또는 제작을 위한 리소그래피 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 막의 리소그래피 패터닝은 통상적으로 다음의 단계들: (1) 스핀-온 또는 스프레이-온 툴을 사용하여, 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트의 도포; (2) 핫 플레이트 또는 퍼니스 또는 UV 경화 툴을 사용한 포토레지스트의 경화; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시 광선 또는 UV 광 또는 x-선 광에 포토레지스트를 노출시키는 단계; (4) 레지스트를 선택적으로 제거하고 따라서 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 보조된 에칭 툴을 사용함으로써 하부 (underlying) 막 또는 워크피스 내로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트리퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계 중 일부 또는 전부를 포함하고, 단계 각각은 다수의 가능한 툴들이 제공된다.
결론
전술한 실시예들이 이해의 명료성을 위해 일부 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 실시예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 유의해야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 예시적인 것이고 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 하고, 실시 예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않는다.

Claims (16)

  1. 기판을 금속 옥시할라이드 전구체 및 환원제에 노출시켜 상기 기판 상에 상기 원소 금속의 막을 증착하는 단계를 포함하고, 상기 환원제 대 상기 금속 옥시할라이드 전구체의 몰비는 100 : 1 내지 10000 : 1 이고, 상기 증착된 막은 1 원자％ (atomic percentage)이하의 산소를 함유하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 막은 원자 층 증착 또는 펄싱된 핵생성 층 증착에 의해 증착되는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 몰리브덴 (Mo) 인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 옥시할라이드 전구체는 몰리브덴 옥시클로라이드인, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    몰리브덴 테트라클로라이드 옥사이드 (MoOCl4) 또는 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드 (MoO2Cl2), 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 증착된 막은 1E18 원자/cm3 이하의 염소 농도를 갖는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원제는 수소 (H2) 인, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    증착 동안 기판 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃ 인, 방법
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 텅스텐 (W) 인, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 옥시할라이드 전구체는 텅스텐 테트라플루오라이드 옥사이드 (WOF4), 텅스텐 테트라클로라이드 옥사이드 (WOCl4), 또는 텅스텐 디클로라이드 디옥사이드 (WO2Cl2) 인, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 금속 옥시할라이드 전구체 및 환원제에 노출시키는 단계는 금속 옥시할라이드 전구체로 충전 베셀들 (charge vessels) 의 제 1 세트를 충전하고 환원제로 충전 베셀들의 제 2 세트를 충전하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 세트의 총 충전 볼륨 (total charge volume) 은 상기 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 큰, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 원소 금속의 상기 막은 적어도 99 원자％ 금속인, 방법.
  13. 몰리브덴 옥시클로라이드 전구체로 충전 베셀들의 제 1 세트를 충전하고 수소로 충전 베셀들의 제 2 세트를 충전하는 단계로서, 상기 제 2 세트의 총 충전 볼륨은 상기 제 1 세트의 총 충전 볼륨보다 큰, 상기 충전 단계; 및 상기 충전 베셀들로부터의 상기 몰리브덴 옥시클로라이드 전구체 및 상기 수소의 교번 펄스들에 기판을 노출시켜 상기 기판 상에 원소 몰리브덴의 막을 증착하는 단계를 포함하고, 상기 수소 대 상기 몰리브덴 옥시클로라이드 전구체의 몰비는 100 : 1 내지 10000 : 1 이고, 상기 증착된 막은 1 원자％ 이하의 산소를 함유하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    몰리브덴 테트라클로라이드 옥사이드 (MoOCl4) 또는 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드 (MoO2Cl2), 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 증착된 막은 1E18 원자/cm3 이하의 염소 농도를 갖는, 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    증착 동안 기판 온도는 적어도 500 ℃ 인, 방법.
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