JP5931741B2 - シリコン含有膜の平滑ＳｉＣｏｎｉエッチング - Google Patents
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Description
本出願は、薄膜およびコーティングの堆積、パターニングおよび処理に使用される装置、プロセスおよび材料を伴う製造技術解決策に関し、代表的な例には（それだけには限らないが）、半導体材料、誘電体材料、デバイス、シリコンベースのウエハおよびフラットパネルディスプレイ（ＴＦＴなど）を伴う応用例が含まれる。
集積回路は、複雑にパターニングされた材料層を基板表面に生成するプロセスによって実現可能になる。パターニングされた材料を基板上に生成するには、露出した材料を除去する制御された方法が必要である。化学エッチングは、フォトレジストのパターンを下にある層に転写すること、層を薄くすること、あるいは表面にすでに存在するフィーチャの横方向の寸法を細くすることを含む様々な目的に使用される。１つの材料を他のものよりも速くエッチングして、例えばパターン転写プロセスが進行するのを助けるエッチング処理があることが多くの場合で望ましい。このようなエッチング処理は、第１の材料に対して選択性があるといわれる。材料、回路およびプロセスの多様性の結果として、様々な材料に対して選択性のあるエッチング処理が開発されてきた。
ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングは、遠隔プラズマドライエッチング処理であり、基板をＨ２、ＮＦ３およびＮＨ３のプラズマ副生成物に同時にさらすことを伴う。水素化学種およびフッ素化学種の遠隔プラズマ励起により、プラズマ損傷のない基板処理が可能になる。ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングは、酸化ケイ素層に対してはおおむね共形であり、かつ選択性があるが、シリコンは、アモルファス、結晶性または多結晶のシリコンであるかどうかにかかわらず、容易にエッチングしない。この選択性は、浅いトレンチ隔離（ＳＴＩ）および層間誘電体（ＩＬＤ）凹部の形成などの応用例では利点になる。
ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理では、基板材料が除去されるにつれて基板の表面で成長する固体副生成物が生じる。この固体副生成物はその後、基板の温度が上げられたときに昇華によって除去される。しかし、技術により３２ｎｍ以下のトレンチ幅まで低減すると、これら固体副生成物の寸法は、トレンチの最小寸法と比較して無視できなくなる。かなりの大きさの固体副生成物は、ＩＬＤ凹部表面粗さ、および酸化ケイ素界面の高さのトレンチごとのばらつきに関係する難題となる。
ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング処理における表面の粗さおよび高さのばらつきを低減する方法が必要とされている。
シリコン含有材料をエッチングする方法を説明する。この方法は、フッ素と比べた水素の流れ比率が従来技術で見られる流れ比率よりも大きい、または小さいＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングを含む。このように流量比を修正すると、エッチング後の表面の粗さが低減し、かつ高密度にパターニングされた区域と低密度にパターニングされた区域との間のエッチング速度の差が低減することが分かった。エッチング後の表面粗さを低減する代替手段には、前駆体流および／またはプラズマ出力をパルス化することが含まれ、それによって相対的に高い基板温度が維持され、複数のステップでＳｉＣｏｎｉ（登録商標）が実施される。これらの取組みのそれぞれは、単独または組合せで固体残留物粒径を限定することによって、エッチングされた表面の粗さを低減するのに役立つ。
一実施形態では、相対的に平滑なエッチング後表面を残す、基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面のシリコン含有層をエッチングする方法は、基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中にフッ素含有前駆体および水素含有前駆体を、プラズマ放出物を生成するために第１の遠隔プラズマ領域内でプラズマを形成しながら流すステップを含む。フッ素含有前駆体の流量および水素含有前駆体の流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：１未満、または５：１超になる。この方法はさらに、基板の表面に固体副生成物を形成しながらプラズマ放出物を基板処理領域内に流し込むことによってシリコン含有層をエッチングするステップと、固体副生成物を、固体副生成物の昇華温度を超えて基板の温度を上げることによって昇華させて、相対的に平滑なエッチング後表面を残すステップとを含む。
さらに別の実施形態では、高密度にパターニングされた区域と低密度にパターニングされた区域とのエッチング速度の差を低減する、基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面のシリコン含有層をエッチングする方法は、基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中にフッ素含有前駆体および水素含有前駆体を、プラズマ放出物を生成するために第１の遠隔プラズマ領域内でプラズマを形成しながら流すステップを含む。フッ素含有前駆体の流量および水素含有前駆体の流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：１未満、または５：１超になる。この方法はさらに、基板の表面に固体副生成物を形成しながらプラズマ放出物を基板処理領域内に流し込むことによって、高密度にパターニングされた区域および低密度にパターニングされた区域でシリコン含有層をエッチングするステップと、固体副生成物を、固体副生成物の昇華温度を超えて基板の温度を上げることによって昇華させるステップとを含む。
さらに別の実施形態では、基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面のシリコン含有層をエッチングする方法は、基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中にフッ素含有前駆体および水素含有前駆体を、プラズマ放出物を生成するために第１の遠隔プラズマ領域内でプラズマを形成しながら流すステップを含む。前駆体のうちの少なくとも１つの流れは、流れパルスを含む。この方法はさらに、基板の表面に固体副生成物を形成しながらプラズマ放出物を基板処理領域内に流し込むことによってシリコン含有層をエッチングするステップと、固体副生成物を、固体副生成物の昇華温度を超えて基板の温度を上げることによって昇華させるステップとを含む。
さらに別の実施形態では、基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面のシリコン含有層をエッチングする方法は、基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中にフッ素含有前駆体および水素含有前駆体を、プラズマ放出物を生成するために第１の遠隔プラズマ領域内で一連のプラズマパルスを形成しながら流すステップと、基板の表面に固体副生成物を形成しながらプラズマ放出物を基板処理領域内に流し込むことによってシリコン含有層をエッチングするステップと、固体副生成物を、固体副生成物の昇華温度を超えて基板の温度を上げることによって昇華させるステップとを含む。
付加的な実施形態および特徴は、一部は以下の説明に明記され、一部は、本明細書を考察することによって当業者には明らかになるであろうし、あるいは開示された諸実施形態を実践することによって知ることができる。開示された諸実施形態の特徴および利点は、本明細書に記載の手法、複合化したもの、および方法によって実現および達成することができる。
開示された諸実施形態の性質および利点をさらに理解することは、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって実現することができる。
添付の図で、類似の構成要素および／または特徴は、同じ参照標示を有することがある。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、参照標示の後に、これら類似の構成要素の中で区別するダッシュおよび第２の標示が続くことで区別することができる。第１の参照標示だけが明細書で使用されている場合には、その説明は、第２の標示にかかわらず、同じ第１の参照標示を有する類似の構成要素のいずれにも当てはまる。
シリコン含有材料をエッチングする方法を説明する。この方法は、フッ素と比べた水素の流量比が従来技術で見られる流量比よりも大きい、または小さいＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングを含む。このように流量比を修正すると、エッチング後の表面の粗さが低減し、かつ高密度パターニング領域と低密度パターニング領域との間のエッチング速度の差が低減することが分かった。エッチング後の表面粗さを低減する代替手段は、前駆体流および／またはプラズマ出力をパルス化することを含み、それによって相対的に高い基板温度が維持され、複数のステップでＳｉＣｏｎｉ（登録商標）が実施される。これらの取組みのそれぞれは、固体残留物粒径を限定することによって、エッチングされた表面の粗さを単独または組合せで低減するのに役立つ。
ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング処理では、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）の中を通って反応領域内に一緒に流れ込む水素源のアンモニア（ＮＨ３）およびフッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ３）を使用した。これまでＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング処理は、フッ素および水素の供給物を効率的に使用するように最適化されてきた。三フッ化窒素流量の２倍のアンモニア流量が、約２：１の水素対フッ素原子流れ比率にいっそう広く変わる高いエッチング速度を生じさせるために使用されてきた。水素（原子％）流量がフッ素（原子％）流量の２倍超または２倍未満になるように各流量の一方または両方を修正すると、エッチングされたシリコン含有面の粗さが低減することが分かった。水素対フッ素原子流れ比率は別々の実施形態で、１：１未満、１：２未満、１：４未満、５：１超、１０：１超、および２０：１超である。
仮定のプロセス機構に特許請求の範囲を縛り付けないで、流量比を「水素欠乏」状況または「フッ素欠乏」状況に修正することは、存続可能な固体残留物核生成部位の密度を高めると考えられる。より多数の核生成部位により、エッチングステップが完了した際の固体残留物の平均粒径が低減することになりうる。粒径がより小さいと、エッチング処理および他の粒径の影響の遮蔽が低減され、その結果、シリコン含有層全体にわたるエッチング速度の空間的変化が低減する。
本発明をよりよく理解し評価するために、次に、開示された諸実施形態によるフッ素欠乏ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング処理の流れ図である図１を参照する。この処理は、基板が処理チャンバの中に移送されたときに始まる（操作１１０）。酸化ケイ素層が基板の表面に存在する。アンモニア流および三フッ化窒素流を開始して、処理領域とは別のプラズマ領域内に入れる（操作１１５および１２０）。別のプラズマ領域は、本明細書で遠隔プラズマ領域と呼ばれることがあり、処理チャンバとは異なるモジュールとすること、または処理チャンバ内の一区画とすることができる。アンモニア流および三フッ化窒素流は、水素対フッ素原子流れ比率が約１０：１に維持されるように制御する（操作１２２）。遠隔プラズマからの遠隔プラズマ放出物または生成物を処理領域内に流し込み、基板表面と相互作用することを可能にする（操作１２５）。層をエッチングし（操作１３０）、各ガス流を止める（操作１３５）。基板を加熱して、エッチング処理によって残った固体副生成物を昇華させ（操作１４０）、基板を処理領域から取り出す（操作１４５）。
図２は、様々な水素対フッ素原子流量比に対するＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング中のエッチング速度、および昇華の結果の表面粗さを示す。表面粗さは２：１の水素対フッ素比の近辺で最も高く、水素欠乏状況（ピークの左側）で低下するが、フッ素欠乏状況（ピークの右側）でも低下する。エッチング速度は流量比に対する依存度が小さく、そのため流量比は、表面粗さを制御するための有効なパラメータになる。この比を図に示されているよりもさらに上げるとフッ素濃度が低下し、その結果エッチング速度が急落することになる。低い流量比では、フッ素が継続して利用可能であることによりエッチングが継続する。表面粗さ測定は、タッピングモードで動作させたＡＦＭを用いて行った。ＡＭＦ測定は、寸法が１μｍ×１μｍの正方形パターンで行い、図２に示された表面粗さ測定値は、すべての測定点の自乗平均計算により求めた。
図３は、開示された諸実施形態による標準ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）の結果の粗さ（図３Ａ）、および平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）の結果の粗さ（図３Ｂ）を描写する。図３Ａでは、ざらついた表面（表面粗さ）が、酸化ケイ素が充填されたトレンチに沿ってはっきり見える。図３Ｂに示されるパターニングされた面を形成するために、平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）を３５０ｓｃｃｍのアンモニア流および３５ｓｃｃｍのＮＦ３流を伴って実施した。これは、図２の右側のフッ素欠乏状況に相当する。酸化ケイ素が充填されたトレンチに沿ってざらついた表面は、図３Ｂでは認めることが難しい。ざらついた表面が写真中にないことは、昇華の前のエッチング中に作り出された固体残留物の粒径がより小さいことにより表面粗さがなくなっていることを反映する。図３Ａ〜３Ｂの両方が、固体残留物が昇華した結果の表面を表している。図３Ａ〜３Ｂのそれぞれで、パターニングされた基板の温度はエッチング操作中３０℃であったが、固体残留物を昇華させるために基板温度を１００℃まで上げた。
加えるプラズマ出力をパルス化すること、あるいは各前駆体流のどちらかまたは両方をパルス化することでまた、同じメカニズムによってより平滑なエッチング後表面が得られる。いかなる特定の動作理論によっても特許請求の範囲を限定しないで、本発明者らは、このようなパルス化が、より高い密度の固体副生成物核生成部位もまた生じさせると考える。パルス化プラズマプロセスは図４に示されている。この処理は、図１で描写された処理と同様に、基板が処理チャンバの中に移送されたときに始まる（操作４１０）。酸化ケイ素層が基板の表面に存在する。アンモニア流および三フッ化窒素流を処理領域とは別のプラズマ領域内に入れ始める（操作４１５および４２０）。今回は、プラズマ出力を約０．１Ｈｚから約１．０Ｈｚの間の繰返し周波数でパルス化する（操作４２２）。操作４２５で、遠隔プラズマ放出物を、これら放出物が基板表面と相互作用できる処理領域内に流し込む。層をエッチングし（操作４３０）、次に、処理領域内に入る各ガス流および遠隔プラズマ放出物流を止める（操作４３５）。基板を加熱して、エッチング処理によって残った固体副生成物を昇華させ（操作４４０）、基板を処理領域から取り出す（操作４４５）。
ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングは複数のステップで実施して、やはりエッチング後の表面の粗さを低減することができる。全膜厚を除去する処理を２つの別個のステップで進めることができ、各ステップは、全膜厚の３０％から８０％を除去する短縮ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）を含む。各ステップは、エッチング、および固体残留物を昇華させるためのアニールを含む。繰返しＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理の間中、基板は、相対的に高い基板温度にエッチング中維持して、固体残留物を昇華させるための温度上昇を小さくできるようにする。昇華に必要な支差熱の低減により、アニールステップを短縮することが可能になり、それによって全体の処理が短縮され、相対的に高い正味スループットが可能になる。全膜厚を除去するための処理を３つ以上のステップでも進めることができる。例えば、３つ、４つまたは５つのステップを用いて、各ステップで全膜厚のそれぞれ２０％から４０％、１５％から３５％、または１０％から２０％を除去することによって、全膜厚を除去することができる。アニールステップは別々の実施形態で、約３０秒未満、約２０秒未満、約１０秒未満、または約５秒未満とすることができる。エッチング後の表面をさらに平滑にするには、繰返しＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理を、本明細書に提示された他の技法のいずれかと組み合わせてよい。各ステップでは、別々の実施形態で、約２００Å以下、約１５０Å以下、約１００Å以下、約７５Å以下、約５０Å以下、または約２５Å以下を除去することができる。
図５Ａ〜５Ｂは、開示された諸実施形態による複数のステップで実施された、標準ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）の結果のパターニングされた面（図５Ａ）、および平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）の結果のパターニングされた面（図５Ｂ）を描写する。酸化ケイ素界面の高さのばらつきが、図５Ａの酸化ケイ素が充填されたトレンチの間ではっきり見える。このタイプの変化は、図３Ａに示された表面粗さを引き起こしたものと類似のメカニズムによって、特に狭いトレンチで発生する。図５Ｂに示されたパターニングされた面を形成するために、図５Ａに描写されたばらつきを生じさせた単一のステップよりも少なく材料を除去するようにそれぞれが構成された複数のステップで、平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）を実施した。酸化ケイ素界面の高さのばらつきは、図５Ｂでは認めることが難しい。ばらつきが写真中にないことは、昇華の前のエッチング中に作り出された固体残留物の粒径がより小さいことに起因する。固体残留物粒径は低減され、トレンチの幅をかなり下回った。図５Ａ〜５Ｂの両方が、固体残留物を昇華させた結果、ならびに堆積を含むいくつかの追加処理をした結果の表面を表している。図５Ａ〜５Ｂのそれぞれで、パターニングされた基板の温度はエッチング操作中３０℃であったが、固体残留物を昇華させるために基板温度を１００℃まで上げた。
トレンチの表面粗さおよび酸化ケイ素高さのばらつきを減らすための、本明細書に提示された技法を示した。これらの問題の根本的原因の１つは、エッチャントと誘電体膜の反応により結晶（固体副生成物）が形成されることである。結晶の大きさは、先進ノードのトレンチの大きさに匹敵し、これは、様々な結晶方位、ならびに核生成部位の分散および集中と組み合わさって、前述の問題をもたらす。本明細書に提示された技法は、結晶成長が制限されてよりよい局所的な均一性制御が得られるように、複数のエッチング反応を順番に使うことによってこれらの問題に対処する。ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングを連続して適用すること、ならびに水素欠乏またはフッ素欠乏状況で操作することで、それぞれ異なるエッチャントが形成されることになり、また大きさおよび多孔率が異なる結晶が形成されることにつながる。ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）を説明したように修正することにより、より高密度で、局所的により均一な結晶層を形成して、トレンチ間ならびに単一のトレンチ凹部内でより均一なエッチング速度が可能になる。
説明した方法には他の用途もまたある。いくつかの高密度にパターニングされた区域、およびいくつかのより低密度にパターニングされた区域を有するパターニングされた基板に従来のＳｉＣｏｎｉ（登録商標）を実施すると、これら２つの領域の間でエッチング速度の差異が呈示されることがある。本明細書で論じる平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理では、空いている酸化ケイ素区域および高密度の酸化ケイ素区域の両方を有するパターニングされたウエハについて、エッチング速度の差異が低減することになり、またＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングの有用性が高まることになる。この効果は、前の例でエッチング後の表面を平滑にしたものと類似のメカニズムにより生まれる。より小さい固体残留物粒子がより高密度で分布すると、誘電体のより小さいパッチ（高密度でパターニングされた区域に存在する）が、空いている区域にいっそう類似して見えるようにできることがある。というのは、核生成部位間の平均離隔距離が、より小さいシリコン含有パッチの横寸法よりもずっと小さくなりうるからである。最終結果は、高密度にパターニングされた区域と低密度にパターニングされた区域の間のエッチング速度の差が低減することである。
追加の平滑ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチ処理パラメータは、例示的な処理システムを説明する過程で開示する。
例示的処理システム
例示的処理システム
図６は、本発明の諸実施形態を実行できる説明的な処理チャンバ６００を示す部分断面図である。一般に、水素含有前駆体およびフッ素含有前駆体は、１つまたは複数の開孔６５１を通して遠隔プラズマ領域（１つまたは複数）６６１〜６６３の中に導入し、プラズマ電源６４６によって励起することができる。
一実施形態では、処理チャンバ６００はチャンバ本体６１２、リッドアセンブリ６０２、および支持体アセンブリ６１０を含む。リッドアセンブリ６０２は、チャンバ本体６１２の上端部に配置され、支持体アセンブリ６１０は、少なくとも一部分がチャンバ本体６１２の中に配置される。処理チャンバ６００および付随するハードウェアは、１つまたは複数の処理適合材料（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼など）から形成されることが好ましい。
チャンバ本体６１２は、処理チャンバ６００の内部にアクセスするために、その側面に形成されたスリットバルブ開口６６０を含む。スリットバルブ開口６６０は、ウエハハンドリングロボット（図示せず）によってチャンバ本体６１２の内部にアクセスできるように選択的に開閉される。一実施形態では、ウエハは、スリットバルブ開口６６０を通して処理チャンバ６００に出し入れし、隣接する移送チャンバおよび／またはロードロックチャンバ、またはクラスタツール内の別のチャンバまで搬送することができる。処理チャンバ６００を含むことができる例示的なクラスタツールが図７に示されている。
１つまたは複数の実施形態では、チャンバ本体６１２は、熱伝達流体をチャンバ本体６１２に通して流すためのチャンバ本体チャネル６１３を含む。熱伝達流体は、加熱流体または冷却液とすることができ、処理および基板移送中にチャンバ本体６１２の温度を制御するために使用される。チャンバ本体６１２を加熱すると、ガスまたは副生成物がチャンバ壁上で不要に凝縮することを防止する助けになりうる。例示的な熱伝達流体には水、エチレングリコール、またはこれらの混合物が含まれる。例示的な熱伝達流体にはまた、窒素ガスも含まれうる。支持体アセンブリ６１０は、熱伝達流体を支持体アセンブリ６１０に通して流すための支持体アセンブリチャネル６０４を有し、それによって基板温度に影響を及ぼすことができる。
チャンバ本体６１２はさらに、支持体アセンブリ６１０を取り囲むライナ６３３を含むことができる。ライナ６３３は、サービスおよび洗浄のために取外し可能であることが好ましい。ライナ６３３は、アルミニウムなどの金属、またはセラミック材料で作ることができる。しかし、ライナ６３３は、任意の処理適合材料とすることができる。ライナ６３３は、その上に堆積されるどんな材料の付着性も増大させるようにビードブラストされ、それによって、処理チャンバ６００の汚染を招く材料の剥離を防止することができる。１つまたは複数の実施形態では、ライナ６３３は、１つまたは複数の開孔６３５と、その中に形成され真空システムと流体連通するポンプチャネル６２９とを含む。開孔６３５は、ポンプチャネル６２９に入るガスの流路になり、この流路は処理チャンバ６００内のガスの出口になる。
真空システムは、真空ポンプ６２５と、処理チャンバ６００を通るガスの流れを調節するスロットルバルブ６２７とを含むことができる。真空ポンプ６２５は、チャンバ本体６１２上に配置された真空ポート６３１に結合され、したがって、ライナ６３３の中に形成されたポンプチャネル６２９と流体連通している。「ガス」および「ガス（複数）」という語は、特にことわらない限り交換可能に用いられ、１つまたは複数の反応物、触媒、キャリア、パージ、洗浄、これらの組合せ、ならびにチャンバ本体６１２の中に導入される他の任意の流体を指す。「前駆体」という語は、表面から材料を除去する反応、または表面に材料を堆積する反応に関与するあらゆる処理ガスを指すために用いられる。
開孔６３５は、ポンプチャネル６２９がチャンバ本体６１２内の処理領域６４０と流体連通できるようにする。処理領域６４０は、リッドアセンブリ６０２の下面および支持体アセンブリ６１０の上面によって画定され、ライナ６３３によって取り囲まれる。各開孔６３５は、均等に寸法設定し、ライナ６３３のまわりに均一な間隔で配置することができる。しかし、任意の数、位置、サイズまたは形状の開孔を使用することができ、これらの設計パラメータのそれぞれが、以下でより詳細に論じるように、基板受取面の全体にわたるガスの望ましい流れパターンに応じて変わりうる。加えて、開孔６３５のサイズ、数および位置は、処理チャンバ６００を出るガスの均等な流れが得られるように構成される。さらに、開孔のサイズおよび位置は、急速または大容量ポンピングを行えるように構成して、チャンバ６００からのガスを急速排気しやすくすることができる。例えば、真空ポート６３１に近接する開孔６３５の数およびサイズは、真空ポート６３１から遠く離して置かれた開孔６３５のサイズよりも小さいことがある。
処理ガス（１つまたは複数）を１つまたは複数の開孔６５１を通して処理チャンバ６００まで供給するために、ガス供給パネル（図示せず）が通常は使用される。使用される特定の１つまたは複数のガスは、チャンバ６００の中で行われるべき１つまたは複数の処理によって決まる。説明のためのガスには、それだけには限らないが、１つまたは複数の前駆体、還元剤、触媒、キャリア、パージ、洗浄、またはこれらの任意の混合物もしくは組合せが含まれうる。通常、処理チャンバ６００に導入される１つまたは複数のガスは、上部プレート６５０の開孔（１つまたは複数）６５１を通ってプラズマ容積６６１に流れ込む。別法として、または組み合わせて、処理ガスは、開孔（１つまたは複数）６５２を通してもっと直接に処理領域６４０の中に導入することもできる。開孔（１つまたは複数）６５２は、遠隔プラズマ励起をバイパスすると共に、プラズマ励起を必要としないガスを伴う処理に対して、あるいは各ガスの追加励起の恩恵がない処理に対して有効である。電子操作されるバルブおよび／または流量制御機構（図示せず）を使用して、ガス供給から処理チャンバ６００に入るガスの流れを制御することができる。処理に応じて、任意の数のガスを処理チャンバ６００へ送り出すことができ、これらのガスを処理チャンバ６００内で、またはガスを処理チャンバ６００へ送り出す前に混合することが可能である。
リッドアセンブリ６０２はさらに、反応性化学種のプラズマをリッドアセンブリ６０２内で発生させるための電極６４５を含むことができる。一実施形態では、電極６４５は上部プレート６５０によって支持され、酸化アルミニウムまたは他の任意の絶縁性および処理適合性材料から作られた電気絶縁リング（１つまたは複数）６４７を挿入することによって、上部プレート６５０から電気的に分離される。１つまたは複数の実施形態では、電極６４５は電源６４６に結合されるのに対し、リッドアセンブリ６０２の残りの部分はグランドに接続される。それゆえに、１つまたは複数の処理ガスのプラズマを、電極６４５と環状取付けフランジ６２２の間の容積６６１、６６２および／または６６３からなる遠隔プラズマ領域内で発生させることができる。諸実施形態では、環状取付けフランジはガス送出プレート６２０を備え、または支持する。例えば、プラズマは、電極６４５とブロッカアセンブリ６３０の一方または両方のブロッカプレートとの間で点火し、維持することができる。別法として、ブロッカアセンブリ６３０がない場合には、プラズマを電極６４５とガス送出プレート６２０の間で出し、閉じ込めることができる。どちらの実施形態でも、プラズマはリッドアセンブリ６０２の中に適切に制限され、閉じ込められる。それゆえに、このプラズマは、チャンバ本体６１２の中に配置された基板と活性プラズマが直接接触していないので、「遠隔プラズマ」になる。結果として、プラズマが基板表面から分離されるので、基板のプラズマ損傷を回避することができる。
多種多様な電源６４６が、水素含有前駆体（例えばアンモニア）および窒素含有前駆体（三フッ化窒素）を活性化する能力がある。例えば、高周波（ＲＦ）、直流（ＤＣ）、またはマイクロ波（ＭＷ）をベースとする電力放電技法を使用することができる。活性化はまた、熱をベースとする技法、ガス分解技法、高強度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、またはＸ線源への露光によって引き起こすこともできる。別法として、遠隔プラズマ発生器などの遠隔活性化源を使用して反応性化学種のプラズマを発生させることができ、このプラズマはその後、チャンバ６００の中へ送り出される。例示的な遠隔プラズマ発生器は、ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．およびＡｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．などの供給業者から入手可能である。例示的な処理システムでは、ＲＦ電源が電極６４５に結合される。高出力マイクロ波電源６４６が、反応性酸素もまた電源６４６を使用して生成される場合に有利である。
処理チャンバ本体６１２および基板の温度はそれぞれ、熱伝達媒体をチャンバ本体チャネル６１３および支持体アセンブリチャネル６０４それぞれに通して流すことによって制御することができる。支持体アセンブリチャネル６０４は、熱エネルギーを移送しやすくするように支持体アセンブリ６１０の中に形成することができる。チャンバ本体６１２および支持体アセンブリ６１０は、別個に冷却または加熱することができる。例えば、加熱流体を一方に通して流し、冷却流体を他方に通して流すことができる。
他の方法を使用して基板温度を制御することもできる。基板を加熱することは、抵抗ヒータを用いて、または他のいくつかの手段によって支持体アセンブリ６１０（または、その台などの部分）を熱することによって可能である。別の構成では、ガス送出プレート６２０を基板よりも高い温度に維持することができ、基板は、基板温度を上げるために上昇させることができる。この場合、基板は放射により、またはガス送出プレート６２０から基板まで熱を伝導するガスを使用することによって加熱される。基板は、支持体アセンブリ６１０を引き上げすることによって、またはリフトピンを使うことによって上昇させることができる。
本明細書に記載のエッチ処理中、チャンバ本体６１２は、別々の実施形態において５０℃から８０℃の間、５５℃から７５℃の間、または６０℃から７０℃の間のおおよその温度範囲内に維持することができる。プラズマ放出物および／または酸化剤に露出する間中、基板は、別々の実施形態において約１００℃未満、約６５℃未満、約１５℃から約５０℃の間、または約２２℃から約４０℃の間に維持することができる。基板はまたエッチング中に高温で保持して、固体副生成物粒子の大きさをさらに減少させることもできる。ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチング中、基板は、別々の実施形態において約４０℃から約９０℃の間、または約５０℃から約８５℃の間、または約６０℃から約８０℃の間に維持することができる。
プラズマ放出物には様々な分子、分子断片、およびイオン化種が含まれる。ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）エッチングについて現在受け入れられている理論的メカニズムは、完全に正しい可能性も完全には正しくない可能性もあるが、プラズマ放出物にはＮＨ４ＦおよびＮＨ４Ｆ．ＨＦが含まれると考えられ、これらは本明細書に記載の低温度基板とすぐに反応する。プラズマ放出物は、酸化シリコン面と反応して（ＮＨ４）２ＳｉＦ６、ＮＨ３およびＨ２Ｏ生成物を形成することができる。ＮＨ３およびＨ２Ｏは、本明細書に記載の処理条件のもとでは蒸気であり、真空ポンプ６２５によって処理領域６４０から除去することができる。（ＮＨ４）２ＳｉＦ６の固体副生成物の薄い不連続層が基板面に取り残される。
プラズマ放出物への露出および付随する固体副生成物の蓄積に続き、基板を加熱して副生成物を除去することができる。諸実施形態では、ガス送出プレート６２０は、ガス送出プレート６２０の中または近くの一体型加熱素子６７０によって加熱することができる。基板は、基板と加熱されたガス送出プレートとの間の間隔を減少させることによって加熱することができる。ガス送出プレート６２０は、別々の実施形態において約１００℃から１５０℃の間、約１１０℃から１４０℃の間、または約１２０℃から１３０℃の間で加熱することができる。基板と加熱されたガス送出プレートとの間の間隔を減少させることによって基板は、別々の実施形態において約７５℃超、約９０℃超、または約１００℃超に、あるいは約１１５℃から約１５０℃の間で加熱することができる。ガス送出プレート６２０から基板に放射される熱は、基板上の固体（ＮＨ４）２ＳｉＦ６を、処理領域６４０からポンプ排出できる揮発性ＳｉＦ４、ＮＨ３およびＨＦ生成物に解離または昇華させるのに十分なものにしなければならない。
水素欠乏エッチング処理中、三フッ化窒素（または他のフッ素含有前駆体）を遠隔プラズマ容積６６１の中に、別々の実施形態において約２５ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの間、約５０ｓｃｃｍから約１５０ｓｃｃｍの間、または約７５ｓｃｃｍから約１２５ｓｃｃｍの間の流量で流し込むことができる。アンモニア（または一般に水素含有前駆体）は遠隔プラズマ容積６６１の中に、別々の実施形態において約２００ｓｃｃｍ以下、約１５０ｓｃｃｍ以下、約１００ｓｃｃｍ以下、約７５ｓｃｃｍ以下、約５０ｓｃｃｍ以下、または約２５ｓｃｃｍ以下の流量で流し込むことができる。
フッ素欠乏エッチング処理中、アンモニア（または一般に水素含有前駆体）は遠隔プラズマ容積６６１の中に、別々の実施形態において約５０ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍの間、約７５ｓｃｃｍから約２５０ｓｃｃｍの間、約１００ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの間、または約１２０ｓｃｃｍから約１７０ｓｃｃｍの間の流量で流し込むことができる。三フッ化窒素（または一般にフッ素含有前駆体）を遠隔プラズマ容積６６１の中に、別々の実施形態において約１００ｓｃｃｍ以下、約７５ｓｃｃｍ以下、約５０ｓｃｃｍ以下、約２５ｓｃｃｍ以下、または約１５ｓｃｃｍ以下の流量で流し込むことができる。
遠隔プラズマ領域内に入る水素含有前駆体とフッ素含有前駆体を合わせた流量は、体積で総ガス混合物の０．０５％から約２０％にすることができ、残りはキャリアガスである。一実施形態では、遠隔プラズマ領域内の圧力を安定化するために、反応性ガスの前にまずパージガスまたはキャリアガスが遠隔プラズマ領域内に入れられる。
プラズマ放出物の生成は、容積６６１、６６２および／または６６３の中で、リッドアセンブリ６０２の残りの部分に対してプラズマ出力を電極６４５に加えることによって行われる。プラズマ出力は、様々な周波数、または複数の周波数の組合せとすることができる。例示的な処理システムでは、プラズマは、電極６４５へ送り出されるＲＦ電力によって得られる。このＲＦ電力は、別々の実施形態において約１Ｗと約１０００Ｗの間、約５Ｗから約６００Ｗの間、約１０Ｗから約３００Ｗの間、または約２０Ｗから約１００Ｗの間とすることができる。例示的な処理システムで適用されるＲＦ周波数は、別々の実施形態において約２００ｋＨｚ未満、約１５０ｋＨｚ未満、約１２０ｋＨｚ未満、または約５０ｋＨｚから約９０ｋＨｚの間とすることができる。
処理領域６４０は、オゾン、酸素、キャリアガスおよび／またはプラズマ放出物の流れが処理領域６４０に入る間、様々な圧力に維持することができる。この圧力は、別々の実施形態において約５００ミリトルから約３０トルの間、約１トルから約１０トルの間、または約３トルから約６トルの間に維持することができる。より低い圧力もまた、処理領域６４０の中で使用することができる。この圧力は、別々の実施形態において約５００ミリトル以下、約２５０ミリトル以下、約１００ミリトル以下、約５０ミリトル以下、または約２０ミリトル以下に維持することができる。
１つまたは複数の実施形態では、処理チャンバ６００は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃから入手可能なＰｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＧＴ、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）ＡＰおよびＥｎｄｕｒａ（登録商標）のプラットフォームを含む様々なマルチ処理プラットフォームに内蔵することができる。このような処理プラットフォームは、真空を破らずにいくつかの処理操作を行う能力がある。
図７は、説明のためのマルチチャンバ処理システム７００の概略上面図である。システム７００は、システム７００に出し入れする基板の移送をする１つまたは複数のロードロックチャンバ７０２、７０４を含むことができる。通常は、システム７００が真空下にあるので、ロードロックチャンバ７０２、７０４は、システム７００の中に導入される基板を「ポンプダウン」することができる。第１のロボット７１０は、ロードロックチャンバ７０２、７０４と、１つまたは複数の基板処理チャンバ７１２、７１４、７１６、７１８（４つを図示）の第１の組との間で基板を移送することができる。各処理チャンバ７１２、７１４、７１６、７１８は、本明細書に記載のドライエッチ処理を含むいくつかの基板処理操作を、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、ガス抜き、配向、および他の基板処理に加えて行うように装備を施すことができる。
第１のロボット７１０はまた、１つまたは複数の移送チャンバ７２２、７２４へ／から基板を移送することもできる。移送チャンバ７２２、７２４を使用して超高真空状態を維持することが、基板をシステム７００の中で移送できるようにしながらできる。第２のロボット７３０は、移送チャンバ７２２、７２４と、１つまたは複数の処理チャンバ７３２、７３４、７３６、７３８の第２の組との間で基板を移送することができる。処理チャンバ７１２、７１４、７１６、７１８と同様に、処理チャンバ７３２、７３４、７３６、７３８は、例えば周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、ガス抜き、および配向に加えて、本明細書に記載のドライエッチ処理を含む様々な基板処理操作を行うように装備を施すことができる。ある特定の処理がシステム７００によって実施される必要がない場合には、基板処理チャンバ７１２、７１４、７１６、７１８、７３２、７３４、７３６、７３８のどれかをシステム７００から除去することができる。
オゾン発生器７５１は洗浄室の外側に置くことができ、供給ラインが処理ガスをオゾン発生器７５１から、本明細書に記載の酸化ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理に使用される処理チャンバ７３４まで搬送する。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）７５３は、遠く離して置くことも、ＳｉＣｏｎｉ（登録商標）処理チャンバ７３４と一体化する（図示のように）こともできる。別法として、ＲＰＳ ７５３は処理チャンバ７３４から分離できるが、処理チャンバ７３４に近接することも、さらには物理的に取り付けることもできる。ＲＰＳ ７５３の中で励起された反応性酸素は、より直接に（例えば、開孔（１つまたは複数）６５２を通して）処理領域７４０の中に導入することができるのに対し、ガスハンドリングシステム７５５からの他の処理ガスは、開孔６５１を通して導入され、処理容積６６１、６６２および／または６６３の中で遠隔プラズマ（１つまたは複数）によって励起される。
システムコントローラ７５７が、モータ、バルブ、流れコントローラ、電源、および本明細書に記載の他の処理レシピを実行するために必要な他の機能を制御するために使用される。システムコントローラ７５７は、光センサからのフィードバックに依拠して可動機械アセンブリの位置を決定し調整することができる。機械アセンブリには、ロボット、スロットルバルブ、およびシステムコントローラ７５７の制御のもとにモータによって動くサセプタが含まれうる。
例示的な実施形態では、システムコントローラ７５７は、ハードディスクドライブ（メモリ）、ＵＳＢポート、フロッピーディスクドライブ、およびプロセッサを含む。システムコントローラ７５７は、アナログおよびデジタル入力／出力ボード、インターフェースボード、およびステッピングモータコントローラボードを含む。処理チャンバ６００を包含するマルチチャンバ処理システム７００の様々な部分が、システムコントローラ７５７によって制御される。システムコントローラは、ハードディスク、フロッピーディスク、またはフラッシュメモリサムドライブなどのコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムの形のシステム制御ソフトウェアを実行する。他のタイプのメモリもまた使用することができる。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置、および他の特定の処理のパラメータを指示する命令のセットを含む。
エッチング、堆積または他の方法で基板上の膜を処理するプロセス、またはチャンバ１５を洗浄するプロセスは、コントローラによって実行されるコンピュータプログラム製品を使用して実施することができる。コンピュータプログラムコードは、例えば６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランその他である、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語で書くことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエディタを使用して単一のファイル、または複数のファイルに入力され、コンピュータが利用可能なコンピュータのメモリシステムなどの媒体に記憶または収録される。入力されたコードテキストが高レベル言語である場合、そのコードはコンパイルされ、得られたコンパイラコードが次に、プリコンパイルされたＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ライブラリルーチンのオブジェクトコードとリンクされる。リンクされコンパイルされたオブジェクトコードを実行するには、システムユーザがオブジェクトコードを呼び出し、それによってコンピュータシステムにコードをメモリにロードさせる。次に、ＣＰＵがコードを読み出し実行して、プログラムで特定されたタスクが行われる。
ユーザとコントローラの間のインターフェースは、タッチセンスモニタを介することができ、またマウスおよびキーボードを含むこともできる。一実施形態では、２つのモニタが使用され、一方が操作員用に洗浄室の壁に取り付けられ、他方がサービス技術者用に壁の背後に取り付けられる。これら２つのモニタは、一方だけが一時に入力を受け入れるように構成されている場合には、同じ情報を同時に表示することがある。特定の画面または機能を選択するには、操作員は表示画面上の指定された区域に指またはマウスで接触する。接触された区域では、その強調表示された色が変化し、または新しいメニューもしくは画面が表示されて、操作員の選択が確認される。
本明細書で「基板」とは、上に層が形成されている、または形成されていない支持基板のことでありうる。支持基板は絶縁体、または様々なドーピング濃度およびプロファイルの半導体とすることができ、例えば、集積回路の製造に使用されるタイプの半導体基板とすることができる。「励起状態」のガスとは、ガス分子の少なくとも一部が振動的に励起され、解離され、および／またはイオン化された状態にあるガスをいう。ガスは、２つ以上のガスの化合物とすることができる。トレンチという用語は、全体を通して、エッチングされた形状寸法が大きい横のアスペクト比を有するということを含意せずに用いられる。面の上から見て、トレンチは円形、楕円形、多角形、長方形、または他の様々な形状に見えることがある。プラズマを「パルス化」することは、プラズマ出力をゼロ以外の数値と相対的に小さい数値との間で交互に入れ替えることを含むことができ、この相対的に小さい値により固体残留物がほとんど成長しなくなる。プラズマを「パルス化」することはまた、各前駆体の一方または両方の流れをゼロ以外の数値と相対的に小さい数値との間で交互に入れ替えることを含むことができ、相対的に小さい流量では、パルス間のエッチング処理の進行がかなり低減される。プラズマ出力を交互に入れ替えること、および流量を交互に入れ替えることは、別々でも、互いに組み合わせても用いることができる。
いくつかの実施形態を開示したが、当業者には、開示された諸実施形態の趣旨から逸脱することなく様々な修正、代替構造物、および等価物を使用できることが認識されよう。加えて、いくつかのよく知られた処理および要素は、本発明を不必要に不明瞭にしないようにするために、説明されていない。それゆえに、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
ある範囲の値が与えられている場合、その範囲の上限と下限の間の、特に指示されていない限り下限の１０分の１までの各介在値もまた、明確に開示されていることを理解されたい。提示された範囲内の任意の提示値または介在値と、その提示された範囲内の別の任意の提示値または介在値との間のそれぞれのより小さい範囲が包容されている。これらのより小さな範囲の上限および下限は、別個にその範囲内に含まれることも除外されることもあり、そのより小さな範囲内に上下限のどちらかまたは両方が含まれ、あるいはどちらも含まれないそれぞれの範囲もまた、提示された範囲内で明確に除外されたどの限度も条件として、本発明の中に包容される。提示された範囲がこれら限度の一方または両方を含む場合、これらの含まれた限度のどちらかまたは両方を除外する範囲もまた含まれる。
本明細書および添付の特許請求の範囲では、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、特に指示されていない限り複数の指示物を含む。すなわち、例えば、「１つの処理」を示すことには、複数のこのような処理を示すことが含まれ、「その誘導体材料」を示すことには、１つまたは複数の誘電体材料、および当業者に知られているその等価物を示すことが含まれる、などである。
また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、本明細書および添付の特許請求の範囲では、提示された特徴、完全体、構成要素、またはステップの存在を明示するものであるが、他の１つまたは複数の特徴、完全体、構成要素、ステップ、動作、または群が存在すること、または追加されることを排除しない。
Claims (17)
- 基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面の酸化シリコン層をエッチングする方法であって、相対的に平滑なエッチング後表面が残され、
前記基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中に水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）およびフッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を、プラズマ放出物を生成するために前記第１の遠隔プラズマ領域内でプラズマを形成しながら流すステップであって、前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）の流量および前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）の流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：２未満になるステップと、
前記基板の前記表面に固体副生成物を形成しながら前記プラズマ放出物を前記基板処理領域内に流し込むことによって前記酸化シリコン層をエッチングするステップと、
前記固体副生成物を、前記固体副生成物の昇華温度を超えて前記基板の温度を上げることによって昇華させて、前記相対的に平滑なエッチング後表面を残すステップとを含む、方法。 - 前記酸化シリコン層が、エッチング操作中に約５０℃以上に維持される、請求項１に記載の方法。
- 前記酸化シリコン層をエッチングする操作および前記固体副生成物を昇華させる操作が１つのステップから成り立ち、整数個のステップが使用されて各サイクル中に除去される材料の量が低減する、請求項１に記載の方法。
- 前記酸化シリコン層の全厚が３つのステップで除去され、各ステップで全厚の２０％から４０％を除去する、請求項３に記載の方法。
- 各ステップで前記酸化シリコン層から約１５０Å以下を除去する、請求項３に記載の方法。
- 基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面の酸化シリコン層をエッチングする方法であって、前記方法は、高密度にパターニングされた区域と低密度にパターニングされた区域との間のエッチング速度の差を低減し、
前記基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中に水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）およびフッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を、プラズマ放出物を生成するために前記第１の遠隔プラズマ領域内でプラズマを形成しながら流すステップであって、前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）の流量および前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）の流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：２未満になるステップと、
前記基板の前記表面に固体副生成物を形成しながら前記プラズマ放出物を前記基板処理領域内に流し込むことによって前記高密度にパターニングされた区域と前記低密度にパターニングされた区域で前記酸化シリコン層をエッチングするステップと、
前記固体副生成物を、前記固体副生成物の昇華温度を超えて前記基板の温度を上げることによって昇華させるステップとを含む、方法。 - 前記酸化シリコン層をエッチングする操作および前記固体副生成物を昇華させる操作が１つのステップから成り立ち、整数個のステップが使用されて各サイクル中に除去される材料の量が低減する、請求項６に記載の方法。
- 前記酸化シリコン層の全厚が３つのステップで除去され、各ステップで全厚の２０％から４０％を除去する、請求項７に記載の方法。
- 各ステップで前記酸化シリコン層から約１００Å以下を除去する、請求項７に記載の方法。
- 前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）の前記流量および前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）の前記流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：４未満になる、請求項６に記載の方法。
- 基板処理チャンバの基板処理領域内で基板の表面の酸化シリコン層をエッチングする方法であって、
前記基板処理領域に流体結合された第１の遠隔プラズマ領域の中に水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）およびフッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を、プラズマ放出物を生成するために前記第１の遠隔プラズマ領域内で一連の複数のプラズマパルスを形成しながら流すステップであって、前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）の流量および前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）の流量により、水素対フッ素原子流れ比率が１：２未満になるステップと、
前記基板の前記表面に固体副生成物を形成しながら前記プラズマ放出物を前記基板処理領域内に流し込むことによって前記酸化シリコン層をエッチングするステップと、
前記固体副生成物を、前記固体副生成物の昇華温度を超えて前記基板の温度を上げることによって昇華させるステップとを含む、方法。 - 前記一連のプラズマパルスが、前記第１の遠隔プラズマ領域に加えられるプラズマ出力をパルス化することによって作り出される、請求項１１に記載の方法。
- 前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）流および前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）流の両方が前記エッチング操作中に一定である、請求項１２に記載の方法。
- 前記一連のプラズマパルスが、前記水素源のアンモニア（ＮＨ ３ ）流および前記フッ素源の三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）流の少なくとも一方の流れをパルス化することによって作り出される、請求項１１に記載の方法。
- 前記固体副生成物を昇華させる操作が、前記一連の複数のプラズマパルスの各プラズマパルスに続いて起こる複数の基板アニールを含む、請求項１１に記載の方法。
- 前記一連のプラズマパルスの繰返し周波数が約０．１Ｈｚから約１．０Ｈｚの間である、請求項１１に記載の方法。
- 前記酸化シリコン層をエッチングする操作の間、前記基板が相対的に高い温度に維持され、それにより、前記固体副生成物を昇華させる操作において前記固体副生成物を昇華させるための温度上昇が小さいことを特徴とする、請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
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