KR101755077B1 - 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역을 갖는 피처리체로부터 제1 영역을 선택적으로 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은 복수 회의 시퀀스를 실시한다. 각 시퀀스는, 피처리체를 수용한 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마를 생성하여, 제1 영역의 일부를 변질시켜, 변질 영역을 형성하는 공정(a)과, 처리 용기 내에서 변질 영역을 제거하는 공정(b)을 포함한다. 또한, 복수 회의 시퀀스 중 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스가, 변질 영역을 형성하는 공정(a) 전에, 처리 용기 내에서 발생시킨 환원성 가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하는 공정(c)을 더 포함한다.

Description

산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법 및 플라즈마 처리 장치{METHOD OF SELECTIVELY REMOVING A REGION FORMED OF SILICON OXIDE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시형태는, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체의 일부 영역을 선택적으로 제거하는 처리가 행해지는 경우가 있다. 이러한 처리의 대상이 되는 일종의 피처리체는, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역을 포함하는 피처리체이다. 이러한 피처리체로부터 제1 영역을 선택적으로 제거하는 처리로서는, 하기의 특허문헌 1에 기재된 처리가 알려져 있다.
특허문헌 1에 기재된 처리에서는, HF 및 NH3과 제1 영역의 산화실리콘과의 반응에 의해 (NH4)2SiF6이 생성된다. 즉, 상기 반응에 의해, 제1 영역의 표면을 포함하는 일부 영역이 변질된다. 그리고, 피처리체를 가열함으로써, 변질된 영역의 (NH4)2SiF6을 열분해시킨다. 특허문헌 1에 기재된 처리에서는, 이러한 변질과 열분해에 의해서 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하고 있다.
최근, 특허문헌 1에 기재된 처리, 즉, 변질과 열분해에 의한 선택적 제거를, 플라즈마를 이용하여 실시하는 처리가 시도되고 있다. 예컨대, 특허문헌 2에는, H2, N2 및 NF3을 함유하는 가스의 플라즈마에 의해서 산화실리콘으로 구성된 영역을 변질시키고, 변질된 영역을 열분해에 의해 제거하는 처리가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, NH3 및 NF3을 함유하는 가스의 플라즈마에 의해서, 탄소 함유 막을 변질시켜, 변질된 영역을 열분해에 의해서 제거하는 처리가 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공표 2007-515074호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 2008-16869호 공보 특허문헌 3: 일본 특허공표 2013-503482호 공보
상술한 특허문헌 2의 처리에서는, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역만이 아니라, 실리콘으로 구성된 제2 영역도 부분적으로 깎이는 경우가 있다. 따라서, 본 기술 분야에서는, 산화실리콘으로 구성된 영역을 제거하는 선택성을 향상시킬 것이 요청되고 있다.
산화실리콘으로 구성된 제1 영역을 변질시킬 때에는, 그 제1 영역으로부터 산소가 발생하고, 그 산소에 의해서 실리콘으로 구성된 제2 영역이 산화되어, 산화 영역이 형성된다. 따라서, 제1 영역을 변질시키면, 산화 영역도 변질되게 되고, 후속 처리에 의해서 그 산화 영역도 제거되어 버린다. 이하에 설명하는 여러 가지 측면 및 형태는, 이러한 산화 영역의 발생을 억제함으로써, 산화실리콘으로 구성된 영역을 제거하는 선택성을 향상시키는 것이다.
제1 측면에서는, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역을 갖는 피처리체로부터 제1 영역을 선택적으로 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은 복수 회의 시퀀스를 실시한다. 각 시퀀스는, 피처리체를 수용한 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마를 생성하고, 제1 영역의 일부를 변질시켜, 변질 영역을 형성하는 공정(a)과, 처리 용기 내에서 변질 영역을 제거하는 공정(b)을 포함한다. 또한, 복수 회의 시퀀스 중 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스가, 변질 영역을 형성하는 공정(a) 전에, 처리 용기 내에서 발생시킨 환원성 가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하는 공정(c)을 더 포함한다.
제1 측면에 따른 방법에서는, 시퀀스 중의 공정(a)에 의해서 제2 영역의 일부가 산화함으로써 생성된 산화 영역이, 다음 시퀀스의 공정(a)을 실시하기 전에 환원성 가스의 플라즈마에 노출되고, 환원된다. 따라서, 제2 영역의 일부가 제거되는 것을 억제할 수 있게 된다. 그 결과, 산화실리콘으로 구성된 영역을 제거하는 선택성을 향상시킬 수 있게 된다.
일 형태의 변질 영역을 제거하는 공정(b)에서는, 처리 용기 내에서 피처리체를 가열하여도 좋다. 이 형태에서는, 공정(b)에서 열분해에 의해 변질 영역이 제거된다.
일 형태의 변질 영역을 제거하는 공정(b)에서는, 처리 용기 내에서 발생시킨 희가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하여도 좋다. 이 형태에서는, 희가스의 플라즈마에 의해서, 변질 영역이 제1 영역으로부터 분리된다. 이하, 이 형태의 공정(b)을 「공정(b1)」이라고 하는 경우가 있다.
또한, 또 다른 일 형태의 변질 영역을 제거하는 공정(b)에 있어서, 처리 용기 내에서 발생시킨 반응성 플라즈마에 피처리체를 노출하여도 좋다. 이 형태에서는, 반응성 플라즈마에 의해서, 변질 영역을 제1 영역으로부터 분리할 수 있다.
일 형태의 방법은, 변질 영역을 형성하는 공정(a)과 변질 영역을 제거하는 공정(b1) 사이에서, 피처리체를 처리 용기로부터 빼내어, 처리 용기 안을 클리닝하는 공정(c)을 더 포함하고 있어도 좋다. 공정(a) 직후에는, 처리 용기 내에 불소가 잔류할 수 있다. 따라서, 공정(a)에 연속하여 공정(b1)을 실시하면, 불소의 플라즈마에 의해서 제2 영역이 깎이는 경우가 있다. 그러나, 이 형태에서는, 공정(a)과 공정(b1) 사이에, 처리 용기 안을 클리닝하기 때문에, 불소의 플라즈마에 의해서 제2 영역이 깎이는 것을 억제할 수 있다. 한편, 클리닝은, 처리 용기 내에 희가스를 공급하고, 이 희가스를 여기시키고, 처리 용기 안을 배기함으로써 실시할 수 있다. 또한, 상기 클리닝은, O2를 포함하는 플라즈마 등에 의해서 실시할 수 있다.
일 형태에서는, 초기 상태의 피처리체에 있어서 제2 영역이 제1 영역 내에 매립되어 있어도 좋다. 이 형태의 방법은, 처리 용기 내에서 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋으며, 복수 회의 시퀀스는, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하는 공정 후에 이루어져도 좋다. 이 형태에 따르면, 예컨대, 제2 영역에 대하여 제1 영역을 선택적으로 제거할 것이 요구될 때까지, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 의해서 제1 영역을 고속으로 제거할 수 있게 된다.
일 형태에서는, 제2 영역은, 핀형 전계효과 트랜지스터에 있어서의 핀 영역을 구성하고 있어도 좋다. 핀형 전계효과 트랜지스터의 제조에서는, 볼록형의 복수의 핀 영역이 산화실리콘으로 구성된 제1 영역 내에 매립되어 있으며, 제1 영역을 에치백하여 핀 영역을 노출시킬 필요가 있고, 이 에치백에 있어서, 핀 영역에 대하여 제1 영역을 선택적으로 제거할 필요가 있다. 상술한 측면 및 형태의 방법은 예컨대 이러한 에치백에 채용될 수 있다.
일 형태에서는, 처리 가스는 질소원으로서 N2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스는 수소원으로서 H2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스는 불소원으로서 SF6 가스, NF3 가스, 플루오로카본 가스, 플루오로하이드로카본 가스 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 일 형태에서는, 상술한 방법은, 상기 처리 용기를 갖춘 플라즈마 처리 장치이며 마이크로파를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치에 있어서 실시되어도 좋다. 마이크로파를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치에서는, 고밀도의 플라즈마를 생성하고, 무바이어스로 피처리체를 처리할 수 있다. 따라서, 이온 스퍼터링 효과에 의해서 제2 영역이 깎이는 것을 억제하면서 제1 영역을 선택적으로 제거할 수 있게 된다.
일 형태의 공정(a)에 있어서, 처리 용기 내의 압력이 40 Pa(300 mTorr)~66.66 Pa(500 mTorr) 범위 내의 압력으로 설정되어도 좋다. 또한, 일 형태의 공정(a)에 있어서, 처리 가스는 N2 가스를 포함하고, N2 가스의 유량이 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정되어도 좋다. 또한, 일 형태의 공정(a)에 있어서, 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고, 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 SF6 가스의 유량의 비율이 3%~8%의 범위 내의 비율로 설정되어도 좋다. 이들 형태에 따르면, 제1 영역을 선택적으로 제거하는 속도를 높일 수 있다. 또한, 일 형태의 공정(a)에 있어서, 마이크로파의 파워가 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정되어도 좋다. 이 형태에 따르면, 피처리체가 상이한 밀도의 복수의 패턴을 갖고 있는 경우에, 이들 패턴에 있어서의 산화실리콘을 제거하는 속도의 균일성 향상뿐만 아니라, 마이크로로딩을 컨트롤할 수 있게 된다.
제2 측면 및 제3 측면에서는, 상술한 제1 측면 및 여러 가지 형태의 방법의 실시에 이용할 수 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
제2 측면에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기, 배치대, 가스 공급부, 플라즈마 생성부 및 제어부를 구비하고 있다. 배치대는, 처리 용기 내에서 피처리체를 배치하기 위해서 설치되어 있다. 배치대는 온도 조정 기구를 갖는다. 가스 공급부는, 처리 용기 내에 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스, 및 환원성 가스를 공급한다. 플라즈마 생성부는, 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 에너지를 발생한다. 제어부는, 온도 조정 기구, 상기 가스 공급부 및 상기 플라즈마 생성부를 제어한다. 이 제어부는 복수 회의 시퀀스를 실행한다. 각 시퀀스는, 가스 공급부에 처리 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제1 제어와, 온도 조정 기구에 배치대를 가열하게 하는 제2 제어를 포함한다. 또한, 제어부는, 복수 회의 시퀀스 중 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스에 있어서, 제1 제어 전에, 가스 공급부에 환원성 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제3 제어를 실행한다. 이 플라즈마 처리 장치에 따르면, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역을 변질시켜, 변질 영역을 형성하고, 이 변질 영역을 열분해에 의해서 제거할 수 있게 된다.
제3 측면에 따른 플라즈마 처리 장치도, 처리 용기, 배치대, 가스 공급부, 플라즈마 생성부 및 제어부를 구비하고 있다. 배치대는, 처리 용기 내에서 피처리체를 배치하기 위해서 설치되어 있다. 가스 공급부는, 처리 용기 내에 수소, 질소, 및 불소를 함유하는 처리 가스, 희가스, 및 환원성 가스를 공급한다. 플라즈마 생성부는, 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 에너지를 발생한다. 제어부는, 가스 공급부 및 플라즈마 생성부를 제어한다. 이 제어부는 복수 회의 시퀀스를 실행한다. 각 시퀀스는, 가스 공급부에 처리 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제1 제어와, 가스 공급부에 희가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제2 제어를 포함한다. 또한, 제어부는, 복수 회의 시퀀스 중 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스에 있어서, 제1 제어 전에, 가스 공급부에 환원성 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 상기 에너지를 발생시키는 제3 제어를 실행한다. 이 플라즈마 처리 장치에 따르면, 희가스의 플라즈마에 의해서, 변질 영역이 제1 영역으로부터 분리된다.
일 형태에서, 플라즈마 처리 장치의 제어부는, 제1 제어와 제2 제어 사이에서, 처리 용기 안을 클리닝하기 위한 제어를 실행하여도 좋다.
일 형태의 제1 제어에서는, 배치대에 대하여 바이어스 전력이 공급되지 않도록 제어되어도 좋다.
일 형태에서는, 가스 공급부는, 처리 용기 내에 플루오로카본계 가스를 더 공급할 수 있어도 좋으며, 제어부는, 복수 회의 시퀀스 전에, 가스 공급부에 플루오로카본계 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제4 제어를 더 실행하여도 좋다.
일 형태에서는, 플라즈마 생성부는, 상기 에너지로서 마이크로파를 처리 용기 내에 도입하여도 좋다. 일 형태의 제1 제어에 있어서, 제어부는, 처리 용기 내의 압력을, 40 Pa~66.66 Pa 범위 내의 압력으로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태의 제1 제어에 있어서, 제어부는, 마이크로파의 파워를 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태에 있어서, 처리 가스는 N2 가스를 포함하고 있어도 좋으며, 제1 제어에 있어서, 제어부는, 상기 N2 가스의 유량을 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태에서는, 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고 있어도 좋으며, 제1 제어에 있어서, 제어부는, 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 상기 SF6 가스의 유량의 비율을 3%~8% 범위 내의 비율로 설정하여도 좋다.
또한, 제4 측면에서는, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역을 갖는 피처리체로부터 상기 제1 영역을 선택적으로 제거하는 방법이 제공된다. 이 피처리체에서는, 제2 영역은 제1 영역 내에 매립되어 있다. 이 방법은, 제1 영역으로부터 제2 영역을 노출시키도록, 피처리체를 수용한 처리 용기 내에서 플루오로카본계 가스의 플라즈마를 발생시키고, 이 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하는 공정(i)과, 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마를 생성하여, 제1 영역을 변질시켜, 변질 영역을 형성하는 공정(j)과, 처리 용기 내에서 변질 영역을 제거하는 공정(k)을 포함한다. 이러한 제4 측면의 방법에 따르면, 공정(i)에 의해서 제1 영역을 고속으로 제거하고, 또한, 공정 후에 남겨진 제1 영역의 잔부를 선택적으로 제거할 수 있게 된다. 일 형태에서는, 제2 영역은, 핀형 전계효과 트랜지스터에 있어서의 핀 영역을 구성하고 있어도 좋다.
일 형태의 공정(k)에 있어서, 처리 용기 내에서 피처리체를 가열하여도 좋다. 혹은, 일 형태의 공정(k)에서는, 처리 용기 내에서 발생시킨 희가스의 플라즈마에 피처리체를 노출하여도 좋다. 이하, 희가스의 플라즈마에 의해서 변질 영역을 제거하는 공정(k)을 「공정(k1)」이라고 하는 경우가 있다.
일 형태의 방법은, 공정(j)과 공정(k1) 사이에서, 피처리체를 처리 용기로부터 빼내고, 처리 용기 안을 클리닝하는 공정(m)을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 형태에 따르면, 공정(j) 후에 잔존하는 불소의 플라즈마에 의해서 제2 영역이 깎이는 것을 억제할 수 있다.
일 형태에서, 처리 가스는, 질소원으로서 N2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스는, 수소원으로서 H2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스는, 불소원으로서 SF6 가스, NF3 가스, 플루오로카본 가스, 플루오로하이드로카본 가스 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 일 형태의 방법은, 상기 처리 용기를 갖춘 플라즈마 처리 장치이며 마이크로파를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치에 있어서 실시되어도 좋다. 마이크로파를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치에서는, 고밀도의 플라즈마를 생성하고, 무바이어스로 피처리체를 처리하는 것이 가능하다. 따라서, 이온 스퍼터링 효과에 의해서 제2 영역이 깎이는 것을 억제하면서 제1 영역을 선택적으로 제거할 수 있게 된다.
일 형태의 공정(j)에 있어서, 처리 용기 내의 압력이 40 Pa(300 mTorr)~66.66 Pa(500 mTorr) 범위 내의 압력으로 설정되어도 좋다. 또한, 일 형태의 공정(j)에 있어서, 처리 가스는 N2 가스를 포함하고, N2 가스의 유량이 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정되어도 좋다. 또한, 일 형태의 공정(j)에 있어서, 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고, 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 SF6 가스의 유량의 비율이 3%~8% 범위 내의 비율로 설정되어도 좋다. 이들 형태에 따르면, 제1 영역을 선택적으로 제거하는 속도를 높일 수 있다. 또한, 일 형태의 공정(j)에 있어서, 마이크로파의 파워가 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정되어도 좋다. 이 형태에 따르면, 피처리체가 상이한 밀도의 복수의 패턴을 갖고 있는 경우에, 이들 패턴에 있어서의 산화실리콘을 제거하는 속도의 균일성 향상뿐만 아니라, 마이크로로딩을 컨트롤할 수 있게 된다.
제5 측면 및 제6 측면에서는, 상술한 제3 측면 및 여러 가지 형태의 방법의 실시에 이용할 수 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
제5 측면에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기, 배치대, 가스 공급부, 플라즈마 생성부 및 제어부를 구비하고 있다. 배치대는, 처리 용기 내에서 피처리체를 배치하기 위해서 설치되어 있다. 배치대는 온도 조정 기구를 갖는다. 가스 공급부는, 처리 용기 내에 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스, 및 플루오로카본계 가스를 공급한다. 플라즈마 생성부는 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 에너지를 발생한다. 제어부는 온도 조정 기구, 상기 가스 공급부 및 상기 플라즈마 생성부를 제어한다. 이 제어부는, 가스 공급부에 플루오로카본계 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제1 제어와, 가스 공급부에 상기 처리 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제2 제어와, 온도 조정 기구에 배치대를 가열하게 하는 제3 제어를 실행한다. 이러한 제5 측면의 플라즈마 처리 장치에 따르면, 변질 영역의 제거에 있어서 가열을 행함으로써, 상기 제4 측면의 방법을 실시할 수 있다.
제6 측면에 따른 플라즈마 처리 장치도, 처리 용기, 배치대, 가스 공급부, 플라즈마 생성부 및 제어부를 구비하고 있다. 배치대는, 처리 용기 내에서 피처리체를 배치하기 위해서 설치되어 있다. 가스 공급부는, 처리 용기 내에 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스, 희가스, 및 플루오로카본계 가스를 공급한다. 플라즈마 생성부는 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 에너지를 발생한다. 제어부는, 가스 공급부에 플루오로카본계 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제1 제어와, 가스 공급부에 상기 처리 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제2 제어와, 가스 공급부에 희가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부에 에너지를 발생시키는 제3 제어를 실행한다. 이러한 제6 측면의 플라즈마 처리 장치에 따르면, 변질 영역의 제거를 위해서 희가스의 플라즈마를 생성함으로써, 상기 제4 측면의 방법을 실시할 수 있다.
일 형태에서, 플라즈마 처리 장치의 제어부는, 제2 제어와 제3 제어 사이에서, 처리 용기 안을 클리닝하기 위한 제어를 실행하여도 좋다.
일 형태의 제2 제어에서는, 배치대에 대하여 바이어스 전력이 공급되지 않도록 제어되어도 좋다.
일 형태에서는, 플라즈마 생성부는, 상기 에너지로서 마이크로파를 처리 용기 내에 도입하여도 좋다. 일 형태의 제2 제어에 있어서, 제어부는, 처리 용기 내의 압력을, 40 Pa~66.66 Pa 범위 내의 압력으로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태의 제2 제어에 있어서, 제어부는, 마이크로파의 파워를 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태에서, 처리 가스는 N2 가스를 포함하고 있어도 좋으며, 제2 제어에 있어서, 제어부는, 상기 N2 가스의 유량을 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정하여도 좋다. 또한, 일 형태에서는, 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고 있어도 좋으며, 제2 제어에 있어서, 제어부는, 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 상기 SF6 가스의 유량의 비율을 3%~8% 범위 내의 비율로 설정하여도 좋다.
이상 설명한 것과 같이, 산화실리콘으로 구성된 영역을 제거하는 선택성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법의 일 실시형태를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 피처리체의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 공정 ST2를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 공정 ST4 후의 웨이퍼의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 공정 ST1을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 공정 ST1 후의 웨이퍼의 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 방법 MT의 처리 후의 웨이퍼의 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정 직후의 웨이퍼 상태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법의 또 다른 실시형태를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 방법 MT2의 공정 STa 후의 웨이퍼 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 방법 MT2의 공정 ST2를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 방법 MT2의 공정 ST4 후의 웨이퍼 상태를 도시하는 도면이다.
도 14는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 15는 슬롯판의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 16은 유전체창의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 17은 도 16의 XVII-XVII선을 따라서 취한 단면도이다.
도 18은 도 16에 도시하는 유전체창 위에 도 15에 도시하는 슬롯판을 설치한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 19는 제1 유량 제어 유닛 그룹, 제1 가스 소스 그룹, 제2 유량 제어 유닛 그룹 및 제2 가스 소스 그룹을 포함하는 가스 공급부를 도시하는 도면이다.
도 20은 실험예 1의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 21은 실험예 2의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 22는 실험예 3의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 23은 실험예 4의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 24는 실험예 5의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 25는 실험예 6 및 7의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 26은 실험예 8 및 9의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 27은 실험예 10 및 11의 결과를 도시하는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지 실시형태에 관해서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법 MT의 일 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시하는 방법 MT은, 피처리체(이하, 「웨이퍼」라고 함)(W)로부터 산화실리콘에 의해 구성된 제1 영역을 선택적으로 제거하기 위해서 이용할 수 있다.
도 2는 피처리체의 일례를 도시하는 단면도이다. 방법 MT의 처리 대상인 피처리체, 즉 웨이퍼(W)는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 갖고 있다. 제1 영역(R1)은 산화실리콘, 예컨대 SiO2로 구성된 영역이다. 제2 영역(R2)은 실리콘, 예컨대 다결정 실리콘으로 구성된 영역이다.
방법 MT은, 일례에서는, 핀형 전계효과 트랜지스터의 핀 영역을 덮도록 형성된 산화실리콘제 영역을 선택적으로 제거하기 위해서 이용할 수 있다. 이 예의 웨이퍼(W)에서는, 도 2에 도시하는 것과 같이, 하지층(UL) 상에 핀 영역을 구성하는 복수의 제2 영역(R2)이 형성되어 있다. 이들 제2 영역(R2)은 대략 직방체 형상을 갖고 있고, 상호 대략 평행하게 배열되어 있다. 또한, 이 웨이퍼(W)에서는, 이들 제2 영역(R2)을 덮도록 제1 영역(R1)이 형성되어 있다. 이하, 다시 도 1을 참조하여, 핀 영역인 제2 영역(R2)을 덮는 제1 영역(R1)을 선택적으로 제거하는 에치백을 예로 들어, 방법 MT에 관해서 설명한다. 한편, 방법 MT은, 에치백에 한정되는 것이 아니라, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거할 것이 요구되는 임의의 피처리체에 대하여 적용 가능하다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 방법 MT에서는, 복수 회의 시퀀스가 실시된다. 각 시퀀스는 공정 ST2 및 공정 ST4를 포함하고 있다. 또한, 방법 MT에서는, 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스에 있어서, 공정 ST2 전에, 공정 ST1이 행해진다. 또한, 일 실시형태에서는, 각 시퀀스는 공정 ST3을 더 포함할 수 있다.
도 3은 공정 ST2를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는, 도 2에 도시하는 초기 상태의 웨이퍼(W)로부터 제1 영역(R1)의 상측 부분이 제거되고 제2 영역(R2)의 머리 부분이 노출된 상태가 도시되어 있다. 공정 ST2에서는, 웨이퍼(W)를 수용한 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마(PL1)가 생성되고, 이 플라즈마(PL1)에 웨이퍼(W)가 노출된다. 이 공정 ST2에 의해, 제1 영역(R1)의 일부, 즉 제1 영역(R1)의 표면을 포함하는 일부 영역이 변질되어, 변질 영역(AR)이 형성된다. 구체적으로는, 처리 가스에 수소, 질소 및 불소가 포함되어 있기 때문에, 제1 영역(R1)의 산화실리콘이 (NH4)2SiF6, 즉, 규불화암모늄으로 변질된다.
일 실시형태에서는, 처리 가스는, 수소원으로서 H2 가스를 포함하고, 질소원으로서 N2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스는, 불소원으로서 플루오로카본 가스, 플루오로하이드로카본 가스, NF3 가스 및 SF6 가스 중 1종 이상의 가스를 포함할 수 있다. 플루오로카본 가스로서는, CF4 가스, C4F8 가스, C5F8 가스, C4F6 가스가 예시된다. 또한, 플루오로하이드로카본 가스로서는, CHF3 가스, CH2F2 가스, CH3F 가스가 예시된다.
공정 ST2에서, 처리 가스의 플라즈마는 임의의 플라즈마원에 의해서 생성될 수 있다. 예컨대, 처리 가스는, 마이크로파에 의해서 여기되어도 좋으며, 용량 결합형의 플라즈마원에 의해서 여기되어도 좋고, 혹은 유도 결합형의 플라즈마원에 의해서 여기되어도 좋다. 또한, 공정 ST2에서는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 바이어스 전력이 이용되지 않아도 된다. 즉, 무바이어스로 공정 ST2가 실시되어도 좋다. 무바이어스로 공정 ST2가 실시됨으로써, 이온 스퍼터링 효과에 의한 웨이퍼(W)의 손상이 억제된다.
상술한 것과 같이, 공정 ST2에서는 불소를 포함하는 처리 가스가 이용되고 있기 때문에, 공정 ST2 직후에는 처리 용기 내에 불소가 잔류할 수 있다. 그 때문에, 공정 ST2에 이어서, 일 실시형태의 방법 MT에서는, 공정 ST3이 행해진다. 공정 ST3에서는, 웨이퍼(W)가 처리 용기로부터 빼내어지고, 처리 용기 내의 클리닝이 행해진다. 일 실시형태에서는, 공정 ST3에서는, 처리 용기 내에 Ar 가스와 같은 희가스가 공급되고, 이 희가스가 여기된다. 또한, 이 클리닝은, O2를 포함하는 플라즈마 등에 의해서 실시하는 것도 가능하다. 이 공정 ST3에 의해, 처리 용기 내에서 불소가 제거되기 때문에, 이어지는 공정 ST4에서 불소의 활성종에 의해서 제2 영역(R2)이 깎이는 것을 억제할 수 있게 된다.
계속해서, 방법 MT에서는, 웨이퍼(W)가 다시 처리 용기 내로 되돌려져, 공정 ST4이 행해진다. 공정 ST4에서는, 변질 영역(AR)이 제거, 즉 에칭된다. 한편, 공정 ST3을 실시하지 않는 경우에는, 처리 용기로부터 웨이퍼(W)를 빼내지 않고서, 공정 ST2에 이어서 공정 ST4가 실시된다. 일 실시형태의 공정 ST4에서는, 처리 용기 내에서 웨이퍼(W)가 가열된다. 이에 따라, 변질 영역(AR)이 열분해되어, 도 4에 도시하는 것과 같이 변질 영역(AR)이 제거된다. 일 실시형태에서는, 웨이퍼(W)는, 처리 용기 내에서 그 웨이퍼(W)를 지지하는 배치대에 설치된 온도 조정 기구에 의해서 그 배치대를 가열함으로써 가열된다. 예컨대, 웨이퍼(W)는 80℃ 이상의 온도로 가열된다. 한편, 웨이퍼(W)의 온도가 높을수록 변질 영역(AR)을 제거하는 시간은 줄어든다. 따라서, 웨이퍼(W)는 120℃라는 온도로 가열되어도 좋다.
다른 실시형태의 공정 ST4에서는, 처리 용기 내에서 Ar 가스와 같은 희가스의 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마에 피처리체가 노출되게 된다. 이에 따라, 도 4에 도시하는 것과 같이 변질 영역(AR)이 제거된다. 한편, 공정 ST4에서, 플라즈마는 임의의 플라즈마원에 의해서 생성될 수 있다. 예컨대, 마이크로파를 이용하여 플라즈마가 생성되어도 좋으며, 용량 결합형의 플라즈마원에 의해서 여기되어도 좋고, 혹은 유도 결합형의 플라즈마원에 의해서 플라즈마가 생성되어도 좋다. 또한, 공정 ST4에서는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 바이어스 전력이 이용되지 않아도 된다. 즉, 무바이어스로 공정 ST4가 실시되어도 좋다. 무바이어스로 공정 ST4이 실시됨으로써, 이온 스퍼터링 효과에 의한 웨이퍼(W)의 손상이 억제된다.
이어서, 방법 MT에서는, 공정 ST5에서, 최종회의 시퀀스가 종료되었는지 여부가 판정되어, 최종회의 시퀀스가 종료된 경우에는 방법 MT이 종료된다. 한편, 최종회의 시퀀스가 종료되지 않은 경우에는, 다음 시퀀스가 실시된다.
다시 도 3을 참조한다. 도 3에 도시하는 것과 같이 공정 ST2을 실시할 때에 웨이퍼(W)의 표면에 제2 영역(R2)이 노출되어 있는 경우에는, 공정 ST2의 처리에 의해서 제1 영역(R1)으로부터 산소가 발생한다. 이 산소에 의해서, 제2 영역(R2)의 표면을 포함하는 일부 영역이 산화되어, 산화 영역(OR)이 형성된다. 이 산화 영역(OR)은, 도 4에 도시하는 것과 같이 공정 ST4 후에도 잔존한다. 따라서, 도 1에 도시하는 것과 같이, 방법 MT에서는, 첫회보다 나중의 정해진 횟수 이후의 시퀀스에 있어서 공정 ST1이 행해진다. 이 공정 ST1에서는, 산화 영역(OR)에 대한 환원 처리가 이루어진다. 한편, 「정해진 횟수 이후의 시퀀스」란, 복수 회의 시퀀스 중 적어도 첫회의 시퀀스를 제외한 시퀀스이며, 예컨대, 2번째 이후의 시퀀스이다. 또한, 「정해진 횟수 이후의 시퀀스」란, 공정 ST2에 의해서 생성되는 플라즈마에 처음으로 제2 영역(R2)이 노출되게 되는 시퀀스 직후부터 실시되는 1 이상의 시퀀스라도 좋다.
도 5는 공정 ST1을 설명하기 위한 도면이다. 공정 ST1에서는, 처리 용기 내에서, 환원성 가스의 플라즈마(PL2)가 생성된다. 환원성 가스는 예컨대 H2 가스를 포함할 수 있다. 또한, 환원성 가스로서는, H2 가스와 N2 가스의 혼합 가스 등을 생각할 수 있다. 공정 ST1에서는, 이러한 환원성 가스의 플라즈마(PL2)에 웨이퍼(W)가 노출됨으로써, 산화 영역(OR)이 환원된다. 이에 따라, 도 6에 도시하는 것과 같이, 산화 영역(OR)이 실리콘으로 구성된 제2 영역(R2)의 일부가 된다.
한편, 공정 ST1에서, 플라즈마는 임의의 플라즈마원에 의해서 생성될 수 있다. 예컨대, 마이크로파를 이용하여 플라즈마가 생성되어도 좋으며, 용량 결합형의 플라즈마원에 의해서 여기되어도 좋고, 혹은 유도 결합형의 플라즈마원에 의해서 플라즈마가 생성되어도 좋다. 또한, 공정 ST1에서는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 바이어스 전력이 이용되지 않더라도 좋다. 즉, 무바이어스로 공정 ST1이 실시되어도 좋다. 무바이어스로 공정 ST1이 실시됨으로써, 이온 스퍼터링 효과에 의한 웨이퍼(W)의 손상이 억제된다.
방법 MT에서는, 상술한 것과 같이 공정 ST1~ST4을 포함하는 시퀀스가 복수 회 실시됨으로써, 도 7에 도시하는 것과 같이, 제1 영역(R1)이 제2 영역(R2)에 대하여 선택적으로 제거된다. 일례에서는, 핀 영역인 제2 영역(R2)에 대하여 선택적으로 제1 영역(R1)이 에치백된다.
이하, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법의 다른 실시형태에 관해서 설명한다. 다른 실시형태에서는, 제2 영역(R2)에 대하여 선택적으로 제1 영역(R1)을 제거할 필요가 생길 때까지, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정이 행해진다. 즉, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정 후에, 도 1에 도시한 복수 회의 시퀀스가 실시된다.
플루오로카본계 가스는, 상술한 플루오로카본 가스 및 플루오로하이드로카본 가스 중 1종 이상의 가스를 포함할 수 있고, 또한, 희가스와 같은 다른 가스를 더 포함할 수 있다. 또한, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정에서는, 플라즈마는 임의의 플라즈마원에 의해서 생성될 수 있다. 예컨대, 마이크로파를 이용하여 플라즈마가 생성되어도 좋으며, 용량 결합형의 플라즈마원에 의해서 여기되어도 좋고, 혹은 유도 결합형의 플라즈마원에 의해서 플라즈마가 생성되어도 좋다. 또한, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정에서는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 바이어스 전력이 이용되어도 좋다.
도 8은 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시하는 것과 같이, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정에서는, 처리 용기 내에서 플루오로카본계 가스의 플라즈마(PL3)가 생성된다. 이 플라즈마(PL3)에 웨이퍼(W)가 노출됨으로써, 제1 영역(R1)가 에칭된다. 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정은, 일례에서는, 도 8에 도시하는 것과 같이, 제2 영역(R2)의 머리 부분이 노출될 때까지, 또는 제2 영역(R2)의 머리 부분이 노출되기 직전까지 실시할 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(R1)을 고속으로 제거할 수 있다. 또한, 그 후에 도 1에 도시한 복수 회의 시퀀스를 실시함으로써, 제2 영역(R2)에 대하여 제1 영역(R1)을 선택적으로 제거할 수 있게 된다.
도 9는 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정 직후의 웨이퍼 상태의 일례를 도시하는 도면이다. 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정은, 도 9에 도시하는 것과 같이, 제2 영역(R2)의 측벽을 따라서 제1 영역(R1)이 부분적으로 남는 상태가 될 때까지 행해지더라도 좋고, 그 후에, 상기 측벽을 따라서 남겨진 제1 영역(R1)을 제거하기 위해서, 도 1에 도시한 복수 회의 시퀀스가 실시되어도 좋다.
계속해서, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법의 또 다른 실시형태에 관해서 설명한다. 도 10은 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법의 또 다른 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 도 10에 도시하는 방법 MT2는, 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정 STa, 상기 공정 ST2 및 상기 공정 ST4을 포함하고 있다.
방법 MT2의 공정 STa에서는, 도 8을 참조하여 설명한 것과 같이, 처리 용기 내에서 플루오로카본계 가스의 플라즈마(PL3)가 생성된다. 이 플라즈마(PL3)에, 도 2에 도시한 웨이퍼(W)가 노출됨으로써, 제1 영역(R1)이 에칭된다. 즉, 공정 STa에서는, 플루오로카본계 가스의 플라즈마(PL3)에 의해서, 제1 영역(R1)이 에치백된다. 공정 STa 종료 후에는, 도 11에 도시하는 것과 같이, 제2 영역(R2)의 측벽을 따른 부위에서, 제1 영역(R1)의 두께 방향의 높이가 부분적으로 높아진다. 즉, 제1 영역(R1)의 형상은 제2 영역(R2)의 측벽에서 풋팅 형상으로 된다.
이어서, 방법 MT2에서는 상술한 공정 ST2가 행해진다. 즉, 공정 ST2에서는, 도 12에 도시하는 것과 같이, 웨이퍼(W)를 수용한 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마(PL1)가 생성되고, 이 플라즈마(PL1)에 웨이퍼(W)가 노출되게 된다. 이에 따라, 제1 영역(R1)의 일부, 즉 제1 영역(R1)의 표면을 포함하는 일부 영역이 변질된다.
이어서, 방법 MT2에서는, 상술한 공정 ST4가 행해진다. 즉, 공정 ST4에서는, 공정 ST2에서 생성된 변질 영역이 제거된다. 이 공정 ST4에 의해, 도 13에 도시하는 것과 같이, 제1 영역(R1)의 표면이 비교적 평탄한 표면으로 된다. 상술한 것과 같이, 공정 ST4에서는, 처리 용기 내에서 웨이퍼(W)를 가열함으로써, 공정 ST2에서 생성된 변질 영역을 제거하여도 좋다. 혹은, 공정 ST4에서는, 처리 용기 내에서 희가스의 플라즈마를 생성하고 이 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출함으로써, 변질 영역을 제거하여도 좋다. 또한, 무바이어스로 공정 ST4가 실시되어도 좋다.
이러한 방법 MT2에 따르면, 공정 STa에서 에치백한 제1 영역(R1)의 표면을, 공정 STa에 이어지는 공정 ST2 및 공정 ST4를 행함으로써 비교적 평탄한 표면으로 가공할 수 있다. 또한, 방법 MT2에 따르면, 공정 STa, 공정 ST2 및 공정 ST4를 포함하는 일련의 공정을, 단일의 처리 용기, 즉, 단일의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실시할 수 있다. 한편, 방법 MT2에서도, 공정 ST2과 공정 ST4 사이에, 공정 ST3이 실시되어도 좋다. 또한, 방법 MT2에서는, 임의의 플라즈마원에 의해서 플라즈마가 생성되어도 좋다. 예컨대, 마이크로파에 의해서 플라즈마를 여기하는 경우에는, 제2 영역(R2)인 복수의 핀 사이의 피치에 따르지 않고, 인접하는 핀 사이의 제1 영역(R1)을 공정 STa에 의해서 에치백할 수 있다.
이하, 상술한 여러 가지 실시형태의 방법의 실시에 이용할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관해서 설명한다. 도 14는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 14에 도시하는 플라즈마 처리 장치(10)는 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 처리 공간(S)을 구획하고 있다. 처리 용기(12)는 측벽(12a), 바닥부(12b) 및 천정부(12c)를 포함할 수 있다.
측벽(12a)은 축선(Z)을 대략 중심으로 하여, 그 축선(Z)이 뻗는 방향(이하 「축선(Z) 방향」이라고 함)으로 뻗어 있는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 측벽(12a)의 내경은 예컨대 540 mm이다. 바닥부(12b)는 측벽(12a)의 하단 측에 형성되어 있다. 측벽(12a)의 상단부는 개구되어 있다. 측벽(12a)의 상단부 개구는 유전체창(18)에 의해서 닫혀 있다. 유전체창(18)은 측벽(12a)의 상단부와 천정부(12c) 사이에 협지되어 있다. 이 유전체창(18)과 측벽(12a) 상단부의 사이에는 밀봉 부재(SL1)가 개재되어 있어도 좋다. 밀봉 부재(SL1)는 예컨대 O 링이며, 처리 용기(12)의 밀폐에 기여한다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(20)를 더 구비하고 있다. 배치대(20)는 처리 용기(12) 내부이면서 유전체창(18)의 아래쪽에 설치되어 있다. 이 배치대(20)는 플레이트(22) 및 정전 척(24)을 포함하고 있다.
플레이트(22)는 대략 원반형의 금속제 부재이며, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다. 플레이트(22)는 통 형상의 지지부(SP1)에 의해서 지지되어 있다. 지지부(SP1)는 바닥부(12b)에서 수직 위쪽으로 뻗어 있다. 플레이트(22)는, 고주파 전극을 겸하고 있다. 플레이트(22)는, 매칭 유닛(MU) 및 급전 막대(PFR)를 통해, 고주파 바이어스 전력을 발생하는 고주파 전원(RFG)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(RFG)은, 웨이퍼(W)에 인입하는 이온의 에너지를 제어하는 데 알맞은 일정 주파수, 예컨대, 13.65 MHz의 고주파 바이어스 전력을 출력한다. 매칭 유닛(MU)은, 고주파 전원(RFG) 측의 임피던스와, 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12)와 같은 부하 측의 임피던스와의 사이에서 정합을 잡기 위한 정합기를 수용하고 있다. 이 정합기 속에는, 자기 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.
플레이트(22)의 상면에는 정전 척(24)이 설치되어 있다. 정전 척(24)은 베이스 플레이트(24a) 및 척부(24b)를 포함하고 있다. 베이스 플레이트(24a)는 대략 원반형의 금속제 부재이며, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다. 베이스 플레이트(24a)는 플레이트(22) 상에 설치되어 있다. 베이스 플레이트(24a)의 상면에는 척부(24b)가 설치되어 있다. 척부(24b)의 상면은, 웨이퍼(W)를 배치하기 위한 배치 영역(MR)으로 된다. 척부(24b)는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지한다. 척부(24b)는 유전체막 사이에 끼워진 전극막을 포함하고 있다. 척부(24b)의 전극막에는, 직류 전원(DSC)이 스위치(SW) 및 피복선(CL)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 척부(24b)는, 직류 전원(DSC)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해 발생하는 쿨롱력에 의해서, 그 상면에 웨이퍼(W)를 흡착 유지할 수 있다. 이 척부(24b)의 직경 방향 외측에는, 웨이퍼(W)의 엣지를 환상으로 둘러싸는 포커스 링(FR)이 마련되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 온도 제어 기구를 구비하고 있다. 온도 제어 기구의 일부로서, 베이스 플레이트(24a)의 내부에는 둘레 방향으로 뻗는 환상의 냉매실(24g)이 설치되어 있다. 이 냉매실(24g)에는, 칠러 유닛으로부터 배관(PP1, PP3)을 통해 정해진 온도의 냉매, 예컨대 냉각수가 순환 공급된다. 척부(24b) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도는 냉매의 온도에 따라 제어될 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부로부터의 전열 가스, 예컨대, He 가스가 공급관(PP2)을 통해 척부(24b)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 온도 제어 기구의 일부로서, 히터(HT, HS, HC 및 HE)를 더 구비할 수 있다. 히터(HT)는 천정부(12c) 내에 설치되어 있고, 안테나(14)를 둘러싸도록 환상으로 뻗어 있다. 또한, 히터(HS)는 측벽(12a) 내에 설치되어 있고, 환상으로 뻗어 있다. 히터(HC)는 베이스 플레이트(24a) 내에 설치되어 있다. 히터(HC)는, 베이스플레이트(24a) 내에서, 상술한 배치 영역(MR)의 중앙 부분의 아래쪽, 즉 축선(Z)에 교차하는 영역에 설치되어 있다. 또한, 히터(HE)는 베이스플레이트(24a) 내에 설치되어 있고, 히터(HC)를 둘러싸도록 환상으로 뻗어 있다. 히터(HE)는 상술한 배치 영역(MR)의 외연 부분의 아래쪽에 설치되어 있다.
또한, 배치대(20)의 주위에는 환상의 배기로(VL)가 형성되어 있다. 배기로(VL)의 축선(Z) 방향에 있어서의 중간에는, 복수의 관통 구멍이 형성된 환상의 배플판(26)이 설치되어 있다. 배기로(VL)는 배기구(28h)를 제공하는 배기관(28)에 접속되어 있다. 배기관(28)은 처리 용기(12)의 바닥부(12b)에 부착되어 있다. 배기관(28)에는 배기 장치(30)가 접속되어 있다. 배기 장치(30)는 압력 조정기 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 이 배기 장치(30)에 의해, 처리 용기(12) 내의 처리 공간(S)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 배기 장치(30)를 동작시킴으로써, 배치대(20)의 외주로부터 배기로(VL)를 통해 가스를 배기할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 일 실시형태의 플라즈마 생성부(PG)를 더 구비하고 있다. 플라즈마 생성부(PG)는, 안테나(14), 동축 도파관(16), 유전체창(18), 마이크로파 발생기(32), 튜너(34), 도파관(36) 및 모드 변환기(38)를 포함하고 있다. 마이크로파 발생기(32)는 예컨대 2.45 GHz 주파수의 마이크로파를 발생한다. 마이크로파 발생기(32)는, 튜너(34), 도파관(36) 및 모드 변환기(38)를 통해, 동축 도파관(16)의 상부에 접속되어 있다. 동축 도파관(16)은, 그 중심 축선인 축선(Z)을 따라서 뻗어 있다. 일 실시형태에서는, 배치대(20)의 배치 영역(MR)의 중심은 축선(Z) 상에 위치하고 있다.
동축 도파관(16)은 외측 도체(16a) 및 내측 도체(16b)를 포함하고 있다. 외측 도체(16a)는, 그 중심 축선인 축선(Z)을 따라서 뻗어 있는 원통 형상을 갖고 있다. 외측 도체(16a)의 하단은, 도전성의 표면을 갖는 냉각 자켓(40)의 상부에 전기적으로 접속될 수 있다. 내측 도체(16b)는, 외측 도체(16a)의 내측에 있어서, 상기 외측 도체(16a)와 동축에 설치되어 있다. 내측 도체(16b)는, 그 중심 축선인 축선(Z)을 따라서 뻗어 있는 원통 형상을 갖고 있다. 내측 도체(16b)의 하단은 안테나(14)의 슬롯판(44)에 접속되어 있다.
일 실시형태에서는, 안테나(14)는 레이디얼 라인 슬롯 안테나이다. 이 안테나(14)는, 천정부(12c)에 형성된 개구 내에 배치되어 있고, 유전체창(18)의 상면 위에 설치되어 있다. 안테나(14)는 유전체판(42) 및 슬롯판(44)을 포함하고 있다. 유전체판(42)은 마이크로파의 파장을 단축시키는 것이며, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 유전체판(42)은 예컨대 석영 또는 알루미나로 구성된다. 유전체판(42)은 슬롯판(44)과 냉각 자켓(40)의 하면 사이에 협지되어 있다. 안테나(14)는, 따라서, 유전체판(42), 슬롯판(44) 및 냉각 자켓(40)에 의해서 구성될 수 있다.
도 15는 슬롯판의 일례를 도시하는 평면도이다. 슬롯판(44)은 박판형이며, 원반형이다. 슬롯판(44)의 판 두께 방향의 양면은 각각 평평하다. 원형의 슬롯판(44)의 중심(CS)은 축선(Z) 위에 위치하고 있다. 슬롯판(44)에는, 복수의 슬롯쌍(44p)이 설치되어 있다. 복수의 슬롯쌍(44p)의 각각은, 판 두께 방향으로 관통하는 2개의 슬롯 구멍(44a, 44b)을 포함하고 있다. 슬롯 구멍(44a, 44b) 각각의 평면 형상은 긴 구멍 형상이다. 각 슬롯쌍(44p)에 있어서, 슬롯 구멍(44a)의 장축이 뻗는 방향과, 슬롯 구멍(44b)의 장축이 뻗는 방향은 상호 교차 또는 직교하고 있다.
도 15에 도시하는 예에서는, 복수의 슬롯쌍(44p)은, 축선(Z)을 중심으로 하는 가상 원(VC)의 내측에 설치된 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)과 가상 원(VC)의 외측에 설치된 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)으로 크게 나뉘어 있다. 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)은 복수의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 도 15에 도시하는 예에서는, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)은 7개의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 복수의 슬롯쌍(44p)은, 중심(CS)에 대하여 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44a)은, 그 슬롯 구멍(44a)의 무게중심이 슬롯판(44)의 중심(CS)에서 반경(r1)의 원 위에 위치하도록 등간격으로 배열되어 있다. 또한, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44b)은, 그 슬롯 구멍(44b)의 무게중심이 슬롯판(44)의 중심(CS)에서 반경(r2)의 원 위에 위치하도록 등간격으로 배열되어 있다. 여기서, 반경(r2)은 반경(r1)보다 크다.
외측 슬롯쌍 그룹(OSP)은 복수의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 도 15에 도시하는 예에서는, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)은 28개의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 복수의 슬롯쌍(44p)은, 중심(CS)에 대하여 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44a)은, 그 슬롯 구멍(44a)의 무게중심이 슬롯판(44)의 중심(CS)에서 반경(r3)의 원 위에 위치하도록 등간격으로 배열되어 있다. 또한, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44b)은, 이 슬롯 구멍(44b)의 무게중심이 슬롯판(44)의 중심(CS)에서 반경(r4)의 원 위에 위치하도록 등간격으로 배열되어 있다. 여기서, 반경(r3)은 반경(r2)보다도 크고, 반경(r4)은 반경(r3)보다도 크다.
또한, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP) 및 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 슬롯 구멍(44a)의 각각은, 중심(CS)과 그 무게중심을 연결하는 선분에 대하여, 그 장축이 동일한 각도를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP) 및 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 슬롯 구멍(44b)의 각각은, 중심(CS)과 그 무게중심을 연결하는 선분에 대하여, 그 장축이 동일한 각도를 갖도록 형성되어 있다.
도 16은 유전체창의 일례를 도시하는 평면도이며, 그 유전체창을 처리 공간(S) 측에서 본 상태를 나타내고 있다. 도 17은 도 16의 XVII-XVII선을 따라서 잡은 단면도이다. 유전체창(18)은 대략 원반 형상을 지니고, 석영 또는 알루미나와 같은 유전체로 구성되어 있다. 유전체창(18)의 상면(18u) 위에는 슬롯판(44)이 설치되어 있다.
유전체창(18)의 중앙에는 관통 구멍(18h)이 형성되어 있다. 관통 구멍(18h)의 상측 부분은 후술하는 중앙 도입부(50)의 인젝터(50b)가 수용되는 공간(18s)이며, 하측 부분은 후술하는 중앙 도입부(50)의 중앙 도입구(18i)이다. 한편, 유전체창(18)의 중심 축선은 축선(Z)과 일치하고 있다.
유전체창의 상면(18u)과 반대쪽의 면, 즉 하면(18b)은 처리 공간(S)에 접하고 있으며, 플라즈마를 생성하는 쪽의 면으로 된다. 이 하면(18b)은 여러 가지 형상을 구획하고 있다. 구체적으로, 하면(18b)은, 중앙 도입구(18i)를 둘러싸는 중앙 영역에 있어서, 평탄면(180)을 갖고 있다. 이 평탄면(180)은 축선(Z)에 직교하는 평탄한 면이다. 하면(18b)은, 평탄면(180)의 직경 방향 외측 영역에 있어서, 환상으로 연속되어 유전체창(18)의 판 두께 방향 안쪽을 향해 테이퍼형으로 움푹 들어가는 환상의 제1 오목부(181)를 구획하고 있다.
제1 오목부(181)는, 내측 테이퍼면(181a), 바닥면(181b) 및 외측 테이퍼면(181c)에 의해서 구획되어 있다. 바닥면(181b)은, 평탄면(180)보다도 상면(18u) 측에 형성되어 있고, 평탄면(180)과 평행하게 환상으로 뻗어 있다. 내측 테이퍼면(181a)은, 평탄면(180)과 바닥면(181b) 사이에서 환상으로 뻗어 있으며, 평탄면(180)에 대하여 경사져 있다. 외측 테이퍼면(181c)은, 바닥면(181b)과 하면(18b)의 주연부와의 사이에서 환상으로 뻗어 있으며, 바닥면(181b)에 대하여 경사져 있다. 한편, 하면(18b)의 주연부 영역은 측벽(12a)에 접하는 면이 된다.
또한, 하면(18b)은, 평탄면(180)으로부터 판 두께 방향 안쪽을 향하여 움푹 들어가는 복수의 제2 오목부(182)를 구획하고 있다. 복수의 제2 오목부(182)의 개수는, 도 16 및 도 17에 도시하는 예에서는 7개이다. 이들 복수의 제2 오목부(182)는 둘레 방향을 따라서 등간격으로 형성되어 있다. 또한, 복수의 제2 오목부(182)는, 축선(Z)에 직교하는 면에 있어서 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 제2 오목부(182)를 구획하는 내측면(182a)은, 축선(Z) 방향으로 뻗어 있는 원통면이다. 또한, 제2 오목부(182)를 구획하는 바닥면(182b)은, 평탄면(180)보다도 상면(18u) 측에 형성되어 있고, 평탄면(180)과 평행한 원형의 면이다.
도 18은 도 16에 도시하는 유전체창 위에 도 15에 도시하는 슬롯판을 설치한 상태를 도시하는 평면도이며, 유전체창(18)을 아래쪽에서 본 상태를 나타내고 있다. 도 18에 도시하는 것과 같이, 평면에서 보았을 때, 즉, 축선(Z) 방향에서 보면, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 복수의 슬롯 구멍(44a)과 복수의 슬롯 구멍(44b) 및 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 복수의 슬롯 구멍(44b)은, 제1 오목부(181)에 겹쳐 있다. 구체적으로는, 평면에서 보았을 때, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 복수의 슬롯 구멍(44b)은, 일부에서 외측 테이퍼면(181c)에 겹쳐 있고, 일부에서 바닥면(181b)에 겹쳐 있다. 또한, 평면에서 보았을 때, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 복수의 슬롯 구멍(44a)은 바닥면(181b)에 겹쳐 있다. 또한, 평면에서 보았을 때, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 복수의 슬롯 구멍(44b)은, 일부에서 내측 테이퍼면(181a)에 겹쳐 있고, 일부에서 바닥면(181b)에 겹쳐 있다.
또한, 평면에서 보았을 때, 즉, 축선(Z) 방향으로 보면, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 복수의 슬롯 구멍(44a)은 제2 오목부(182)에 겹쳐 있다. 구체적으로는, 평면에서 보았을 때, 복수의 제2 오목부(182)의 바닥면의 무게중심(중심) 각각이, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 복수의 슬롯 구멍(44a) 내에 위치하도록 구성되어 있다.
다시 도 14를 참조한다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 마이크로파 발생기(32)에 의해 발생된 마이크로파가, 동축 도파관(16)을 지나, 유전체판(42)에 전파되어, 슬롯판(44)의 슬롯 구멍(44a 및 44b)으로부터 유전체창(18)에 주어진다.
유전체창(18)에서는, 상술한 것과 같이 제1 오목부(181)를 구획하는 부분의 판 두께 및 제2 오목부(182)를 구획하는 부분의 판 두께는, 다른 부분보다도 얇게 되어 있다. 따라서, 유전체창(18)에서는, 제1 오목부(181)를 구획하는 부분 및 제2 오목부(182)를 구획하는 부분에 있어서, 마이크로파의 투과성이 높아지고 있다. 또한, 축선(Z) 방향으로 본 경우에, 외측 슬롯쌍 그룹(OSP)의 슬롯 구멍(44a 및 44b) 및 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 슬롯 구멍(44b)은 제1 오목부(181)에 겹쳐 있고, 내측 슬롯쌍 그룹(ISP)의 슬롯 구멍(44a)은 제2 오목부(182)에 겹쳐 있다. 따라서, 제1 오목부(181) 및 제2 오목부(182)에 마이크로파의 전계가 집중하고, 상기 제1 오목부(181) 및 제2 오목부(182)에 마이크로파의 에너지가 집중한다. 그 결과, 제1 오목부(181) 및 제2 오목부(182)에 있어서, 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있게 되어, 유전체창(18) 바로 아래에 있어서 직경 방향 및 둘레 방향으로 분포된 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있게 된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 중앙 도입부(50) 및 주변 도입부(52)를 더 구비하고 있다. 중앙 도입부(50)는 도관(50a), 인젝터(50b) 및 중앙 도입구(18i)를 포함하고 있다. 도관(50a)은, 동축 도파관(16)의 내측 도체(16b)의 안 구멍에 지나게 되어 있다. 또한, 도관(50a)의 단부는, 유전체창(18)이 축선(Z)을 따라서 구획하는 공간(18s)(도 17 참조) 안에까지 뻗어 있다. 이 공간(18s) 안이면서 도관(50a) 단부의 아래쪽에는 인젝터(50b)가 수용되어 있다. 인젝터(50b)에는, 축선(Z) 방향으로 뻗는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 또한, 유전체창(18)은 중앙 도입구(18i)를 구획하고 있다. 중앙 도입구(18i)는, 공간(18s)의 아래쪽에 연속되면서 축선(Z)을 따라서 뻗어 있다. 이러한 구성의 중앙 도입부(50)는, 도관(50a)을 통해 인젝터(50b)에 가스를 공급하여, 인젝터(50b)로부터 중앙 도입구(18i)를 통해 가스를 분사한다. 이와 같이, 중앙 도입부(50)는, 축선(Z)을 따라서 유전체창(18) 바로 아래에 가스를 분사한다. 즉, 중앙 도입부(50)는, 전자 온도가 높은 플라즈마 생성 영역에 가스를 도입한다.
주변 도입부(52)는, 복수의 주변 도입구(52i)를 포함하고 있다. 복수의 주변 도입구(52i)는, 주로 웨이퍼(W)의 엣지 영역에 가스를 공급한다. 복수의 주변 도입구(52i)는, 웨이퍼(W)의 엣지 영역, 또는 배치 영역(MR)의 가장자리를 향해 개구되어 있다. 복수의 주변 도입구(52i)는, 중앙 도입구(18i)보다도 아래쪽이면서 배치대(20)의 위쪽에 있어서 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다. 즉, 복수의 주변 도입구(52i)는, 유전체창의 바로 아래보다도 전자 온도가 낮은 영역(플라즈마 확산 영역)에 있어서 축선(Z)을 중심으로 하여 환상으로 배열되어 있다. 이 주변 도입부(52)는, 전자 온도가 낮은 영역에서 웨이퍼(W)를 향해 가스를 공급한다. 따라서, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 해리도는, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간(S)에 공급되는 가스의 해리도보다도 억제된다.
중앙 도입부(50)에는, 제1 유량 제어 유닛 그룹(FCG1)을 통해 제1 가스 소스 그룹(GSG1)이 접속되어 있다. 또한, 주변 도입부(52)에는, 제2 유량 제어 유닛 그룹(FCG2)을 통해 제2 가스 소스 그룹(GSG2)이 접속되어 있다. 도 19는, 제1 유량 제어 유닛 그룹, 제1 가스 소스 그룹, 제2 유량 제어 유닛 그룹 및 제2 가스 소스 그룹을 포함하는 가스 공급부를 도시하는 도면이다. 도 19에 도시하는 것과 같이, 제1 가스 소스 그룹(GSG1), 제1 유량 제어 유닛 그룹(FCG1), 제2 가스 소스 그룹(GSG2), 제2 유량 제어 유닛 그룹(FCG2)은 일 실시형태의 가스 공급부(GU)를 구성하고 있다.
제1 가스 소스 그룹(GSG1)은 복수의 제1 가스 소스(GS11~GS15)를 포함하고 있다. 가스 소스(GS11)는 수소를 함유하는 가스의 소스이며, 예컨대 H2 가스의 소스이다. 가스 소스(GS12)는 질소를 함유하는 가스의 소스이며, 예컨대 N2 가스의 소스이다. 가스 소스(GS13)는 불소를 함유하는 가스의 소스이다.
불소를 함유하는 가스로서는, 상술한 플루오로카본 가스, 플루오로하이드로카본 가스, NF3 가스 및 SF6 가스 중 1종 이상의 가스가 이용될 수 있다. 가스 소스(GS14)는 희가스의 소스이며, 예컨대 Ar 가스의 소스이다. 또한, 가스 소스(GS15)는 상술한 플루오로카본계 가스의 소스이다.
제1 유량 제어 유닛 그룹(FCG1)은 복수의 제1 유량 제어 유닛(FC11~FC15)을 포함하고 있다. 복수의 제1 유량 제어 유닛(FC11~FC15)의 각각은, 예컨대 2개의 밸브와, 이 2개의 밸브 사이에 설치된 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기는 예컨대 매스플로우 컨트롤러이다. 복수의 제1 가스 소스(GS11~GS15)는 각각 복수의 제1 유량 제어 유닛(FC11~FC15)을 통해, 공통 가스 라인(GL1)에 접속되어 있다. 이 공통 가스 라인(GL1)은 중앙 도입부(50)에 접속되어 있다.
제2 가스 소스 그룹(GSG2)은 복수의 제1 가스 소스(GS21~GS25)를 포함하고 있다. 제2 가스 소스(GS21~GS25)는 각각 가스 소스(GS11~GS15)와 같은 식의 가스의 소스이다.
제2 유량 제어 유닛 그룹(FCG2)은 복수의 제2 유량 제어 유닛(FC21~FC25)을 포함하고 있다. 복수의 제2 유량 제어 유닛(FC21~FC25)의 각각은, 예컨대 2개의 밸브와, 이 2개의 밸브 사이에 설치된 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기는 예컨대 매스플로우 컨트롤러이다. 복수의 제2 가스 소스(GS21~GS25)는 각각 복수의 제2 유량 제어 유닛(FC21~FC25)을 통해, 공통 가스 라인(GL2)에 접속되어 있다. 이 공통 가스 라인(GL2)은 주변 도입부(52)에 접속되어 있다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 제1 가스 소스 및 복수의 제1 유량 제어 유닛이 중앙 도입부(50) 전용으로 설치되어 있고, 이들 복수의 제1 가스 소스 및 복수의 제1 유량 제어 유닛과는 독립된 복수의 제2 가스 소스 및 복수의 제2 유량 제어 유닛이 주변 도입부(52) 전용으로 설치되어 있다. 따라서, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 종류, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 1 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있고, 또한, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 종류, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 1 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시형태에서는, 주변 도입부(52)는 환상의 관(52p)을 더 포함한다. 이 관(52p)에는 복수의 주변 도입구(52i)가 형성되어 있다. 환상의 관(52p)은, 예컨대 석영으로 구성될 수 있다. 도 14에 도시하는 것과 같이, 환상의 관(52p)은, 일 실시형태에서는, 측벽(12a)의 내벽면을 따라서 설치되어 있다. 환언하면, 환상의 관(52p)은, 유전체창(18)의 하면과 배치 영역(MR), 즉 웨이퍼(W)를 연결하는 경로 위에는 배치되어 있지 않다. 따라서, 환상의 관(52p)은 플라즈마의 확산을 저해하지 않는다. 또한, 환상의 관(52p)이 측벽(12a)의 내벽면을 따라서 설치되어 있기 때문에, 상기 환상의 관(52p)의 플라즈마에 의한 소모가 억제되어, 상기 환상의 관(52p)의 교환 빈도를 줄일 수 있게 된다. 또한, 환상의 관(52p)은, 히터에 의한 온도 제어가 가능한 측벽(12a)을 따라서 설치되어 있기 때문에, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 온도 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 일 실시형태에서는, 복수의 주변 도입구(52i)는 웨이퍼(W)의 엣지 영역을 향해서 개구되어 있다. 즉, 복수의 주변 도입구(52i)는, 웨이퍼(W)의 엣지 영역을 향해서 가스를 분사하도록, 축선(Z)에 직교하는 평면에 대하여 경사져 있다. 이와 같이 주변 도입구(52i)가, 웨이퍼(W)의 엣지 영역을 향해서 경사지도록 개구되어 있기 때문에, 상기 주변 도입구(52i)로부터 분사된 가스의 활성종은, 웨이퍼(W)의 엣지 영역에 직접적으로 향한다. 이에 따라, 가스의 활성종을 웨이퍼(W)의 엣지에 실활시키지 않고서 공급할 수 있게 된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(Cnt)를 더 구비하고 있다. 제어부(Cnt)는, 프로그램 가능한 컴퓨터 장치와 같은 제어기일 수 있다. 제어부(Cnt)는, 레시피에 기초한 프로그램에 따라서 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어할 수 있다.
도 1에 도시한 방법 MT의 공정 ST1을 실시할 때에는, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 환원성 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부(PG)에 에너지를 발생시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 가스 공급부(GU)는, 가스 소스(GS11, GS12, GS21, GS22)로부터의 가스의 혼합 가스를, 환원성 가스로서 처리 용기(12) 내에 공급한다. 또한, 이 제어에 의해, 플라즈마 생성부(PG)는, 마이크로파를 유전체창(18)을 통해 처리 용기(12) 내에 도입한다. 이에 따라, 환원성 가스의 플라즈마가 생성되어, 웨이퍼(W)가 그 플라즈마에 노출되게 된다. 일 실시형태에서는, 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 고주파 전원(RFG)으로부터의 고주파 바이어스 전력의 플레이트(22), 즉 고주파 전극에의 공급을 정지시켜도 좋다. 즉, 제어부(Cnt)는 공정 ST1을 무바이어스로 실시하여도 좋다. 한편, 공정 ST1의 실시를 위한 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 가스 소스(GS12, GS22)로부터의 가스 대신에, 가스 공급부(GU)에 He 가스와 같은 희가스를 공급하게 하여도 좋다.
또한, 방법 MT 및 방법 MT2의 공정 ST2를 실시할 때에는, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 처리 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부(PG)에 에너지를 발생시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 가스 공급부(GU)는, 가스 소스(GS11, GS12, GS13, GS21, GS22, GS23)로부터의 가스의 혼합 가스를, 처리 가스로서 처리 용기(12) 내에 공급한다. 또한, 이 제어에 의해, 플라즈마 생성부(PG)는, 마이크로파를 유전체창(18)을 통해 처리 용기(12) 내에 도입한다. 이에 따라, 처리 가스의 플라즈마가 생성되어, 웨이퍼(W)가 그 플라즈마에 노출되게 된다. 일 실시형태에서는, 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 고주파 전원(RFG)으로부터의 고주파 바이어스 전력의 플레이트(22), 즉 고주파 전극에의 공급을 정지시켜도 좋다.
또한, 방법 MT의 공정 ST3을 실시할 때에는, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 희가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부(PG)에 에너지를 발생시켜, 배기 장치(30)를 작동시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 가스 공급부(GU)는, 가스 소스(GS14, GS24)로부터의 희가스를 처리 용기(12) 내에 공급한다. 또한, 이 제어에 의해, 플라즈마 생성부(PG)는, 마이크로파를 유전체창(18)을 통해 처리 용기(12) 내에 도입한다. 이에 따라, 희가스의 플라즈마가 생성되고, 처리 용기(12) 내의 처리 공간(S)가 배기되어, 처리 용기(12) 안이 클리닝된다.
또한, 방법 MT 및 방법 MT2의 공정 ST4를 실시할 때에는, 제어부(Cnt)는 히터(HC 및 HE)를 발열시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 가스 소스(GS14 및 GS24)로부터의 희가스를 처리 용기(12) 내에 공급하게 하도록 가스 공급부(GU)를 제어하여도 좋다.
또한, 방법 MT 및 방법 MT2의 다른 실시형태에 따른 공정 ST4를 실시할 때에는, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 희가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부(PG)에 에너지를 발생시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 가스 공급부(GU)는, 가스 소스(GS14, GS24)로부터의 희가스를 처리 용기(12) 내에 공급한다. 또한, 이 제어에 의해, 플라즈마 생성부(PG)는, 마이크로파를 유전체창(18)을 통해 처리 용기(12) 내에 도입한다. 이에 따라, 희가스의 플라즈마가 생성되어, 웨이퍼(W)가 그 플라즈마에 노출되게 된다. 일 실시형태에서는, 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 고주파 전원(RFG)으로부터의 고주파 바이어스 전력의 플레이트(22), 즉 고주파 전극에의 공급을 정지시켜도 좋다.
또한, 또 다른 실시형태에서는, 도 1에 도시한 복수 회의 시퀀스를 실시하기 전에 상술한 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 웨이퍼(W)를 노출하는 공정을 실시하기 위해서, 혹은 방법 MT2의 공정 STa를 실시하기 위해서, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 플루오로카본계 가스를 공급하게 하여, 플라즈마 생성부(PG)에 에너지를 발생시키는 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 가스 공급부(GU)는, 가스 소스(GS15, GS25)로부터의 플루오로카본계 가스를 처리 용기(12) 내에 공급한다. 또한, 이 제어에 의해, 플라즈마 생성부(PG)는, 마이크로파를 유전체창(18)을 통해 처리 용기(12) 내에 도입한다. 이에 따라, 플루오로카본계 가스의 플라즈마가 생성되어, 웨이퍼(W)가 그 플라즈마에 노출되게 된다. 한편, 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 가스 공급부(GU)에 플루오로카본계 가스에 더하여 희가스 등을 처리 용기 내에 공급하게 하여도 좋다. 또한, 이 제어에 있어서, 제어부(Cnt)는, 고주파 전원(RFG)에 고주파 바이어스 전력을 플레이트(22)에 공급하게 하여도 좋다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 행한 실험예에 관해서 설명한다.
(실험예 1)
실험예 1에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 1에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 처리 용기(12) 내의 압력을 가변의 파라메터로 하여 다양한 압력으로 설정했다. 실험예 1의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<공정 ST2>
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 185 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 10 mTorr(1.333 Pa)
·마이크로파 파워: 0 W
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 120℃
·무바이어스
·처리 시간: 60초
실험예 1에서는, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉 에칭량을 구했다. 그 결과를 도 20에 도시한다. 도 20에서 횡축은 공정 ST2를 실시할 때의 처리 용기(12) 내의 압력을 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 20에 도시하는 것과 같이, 실험예 1의 결과, 공정 ST2를 실시할 때의 처리 용기(12) 내의 압력이 40 Pa(300 mTorr)~66.66 Pa(500 mTorr) 범위의 압력일 때, 비교적 큰 에칭량을 얻을 수 있음이 확인되었다.
(실험예 2)
실험예 2에서는, 산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역이 빽빽하게 형성된 영역(이하, 「밀영역」이라고 함)과 제1 영역과 제2 영역이 거칠게 형성된 영역(이하, 「조영역」이라고 함)을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 2회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 2에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 마이크로파의 파워를 가변의 파라메터로 하여 다양한 파워로 설정했다. 실험예 2의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·웨이퍼 온도: 50℃
·무바이어스
·처리 시간: 90초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 10 mTorr(1.333 Pa)
·마이크로파 파워: 0 W
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 80℃
·무바이어스
·처리 시간: 600초
실험예 2에서는, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉 에칭량을, 조영역과 밀영역의 각각에 있어서 구했다. 그 결과를 도 21에 도시한다. 도 21에서 횡축은 공정 ST2를 실시할 때의 마이크로파의 파워를 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 21에 도시하는 것과 같이, 실험예 2의 결과, 공정 ST2를 실시할 때의 마이크로파의 파워가 2000 W~3000 W 범위의 파워일 때, 조영역과 밀영역의 에칭량의 차이가 작아지는 것이 확인되었다.
(실험예 3)
실험예 3, 즉, 실험예 3-1, 실험예 3-2 및 실험예 3-3에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1~3회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 3-1, 실험예 3-2 및 실험예 3-3에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 N2 가스의 유량을 가변의 파라메터로 하여 다양한 유량으로 설정했다. 구체적으로는, 실험예 3-1에서는, 공정 ST2의 N2 가스의 유량을 300 sccm로 설정하여, 3회의 시퀀스 처리를 했다. 실험예 3-2에서는, 공정 ST2의 N2 가스의 유량을 500 sccm로 설정하여, 1회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 3-3에서는, 공정 ST2의 N2 가스의 유량을 1000 sccm로 설정하여, 1회의 시퀀스 처리를 했다. 실험예 3의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<실험예 3-1의 공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 300 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·웨이퍼 온도: 15℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<실험예 3-1의 공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 20 mTorr(2.666 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 50℃
·무바이어스
·처리시간: 30초
<실험예3-2의 공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<실험예 3-2의 공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 100 mTorr(13.33 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·He 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 90초
<실험예 3-3의 시퀀스의 공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 1000 sccm
SF6 가스: 60 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<실험예 3-3의 공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 100 mTorr(13.33 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·He 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 90초
실험예 3에서는, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉 에칭량을 구했다. 그 결과(1회의 시퀀스의 에칭량)를 도 22에 도시한다. 도 22에서 횡축은 공정 ST2를 실시할 때의 N2 가스의 유량을 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 22에 도시하는 것과 같이, 실험예 3의 결과, 공정 ST2를 실시할 때의 N2 가스의 유량이 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량일 때, 비교적 큰 에칭량을 얻을 수 있음이 확인되었다.
(실험예 4)
실험예 4에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 4에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 SF6 가스의 유량을 가변의 파라메터로 하여 다양한 유량으로 설정했다. 실험예 4의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 185 sccm
N2 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 10 mTorr(1.333 Pa)
·마이크로파 파워: 0 W
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 120℃
·무바이어스
·처리 시간: 60초
실험예 4에서는, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉, 에칭량을 구했다. 그 결과를 도 23에 도시한다. 도 23에서 횡축은 공정 ST2를 실시할 때의 SF6 가스의 유량을 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 23에 도시하는 것과 같이, 실험예 4 결과, 공정 ST2를 실시할 때의 SF6 가스의 유량이 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 비율이 3%~8% 범위 내일 때, 비교적 큰 에칭량을 얻을 수 있음이 확인되었다.
(실험예 5)
실험예 5에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스 처리를 했다. 또한, 실험예 5에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 웨이퍼 온도를 가변의 파라메터로 하여 다양한 온도로 설정했다. 실험예 5의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 20 mTorr(2.666 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 30℃
·무바이어스
·처리 시간: 90초
실험예 5에서는, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉, 에칭량을 구했다. 그 결과를 도 24에 도시한다. 도 24에서 횡축은 공정 ST2를 실시할 때의 웨이퍼의 온도를 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 24에 도시하는 것과 같이, 실험예 5의 결과, 공정 ST2를 실시할 때의 웨이퍼 온도가 20℃~40℃ 범위의 온도일 때, 비교적 큰 에칭량을 얻을 수 있음이 확인되었다.
(실험예 6~11)
실험예 6에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스를 행했다. 실험예 7에서는, 다결정 실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스를 행했다. 실험예 8에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 2회의 시퀀스를 행했다. 실험예 9에서는, 다결정 실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 2회의 시퀀스를 행했다. 한편, 실험예 8 및 9에서는, 2번째의 시퀀스에 있어서 공정 ST1을 실시하지 않았다. 실험예 10에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 2회의 시퀀스를 행하고, 2번째의 시퀀스에 있어서 공정 ST1을 실시했다. 실험예 11에서는, 다결정 실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 2회의 시퀀스를 행하고, 2번째의 시퀀스에 있어서는 공정 ST1을 실시했다. 공정 ST1, 공정 ST2, 공정 ST4의 조건은 아래에 나타내는 것과 같았다.
<공정 ST1>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·H2 가스 유량: 240 sccm
·N2 가스 유량: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 50℃
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 240 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·무바이어스
·웨이퍼 온도: 50℃
·처리 시간: 90초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 10 mTorr(1.333 Pa)
·Ar 가스: 500 sccm
·웨이퍼 온도: 80℃
·처리 시간: 10분
실험예 6~11에서는, 웨이퍼의 중심을 지나는 45도 간격의 4개의 직경 위, 즉 X축, Y축, V축, W축 상에 있어서, 처리 전후의 산화실리콘막의 막 두께의 변화량, 즉 에칭량을 구했다. 실험예 6 및 실험예 7에서 구한 에칭량을 각각 도 25의 (a) 및 (b)에 나타내고, 실험예 8 및 9에서 구한 에칭량을 각각 도 26의 (a) 및 (b)에 나타내고, 실험예 10 및 11에서 구한 에칭량을 각각 도 27의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 도 25~도 27에서, 횡축은 웨이퍼 중심으로부터의 위치를 나타내고, 종축은 에칭량을 나타내고 있다. 도 25의 (a)에 도시하는 것과 같이, 1회의 시퀀스에서는, 산화실리콘막이 에칭되고, 도 25의 (b)에 도시하는 것과 같이, 다결정 실리콘막은 대략 에칭되지 않았다. 또한, 도 26의 (a) 및 도 27의 (a)에 도시하는 것과 같이, 2회의 시퀀스 후에, 산화실리콘막은 1회의 시퀀스의 에칭량보다도 더 큰 양으로 에칭되었다. 그러나, 실험예 9에서는, 2번째의 시퀀스에 있어서 공정 ST1을 실시하지 않았기 때문에, 도 26의 (b)에 도시하는 것과 같이, 다결정 실리콘막도 에칭되었다. 한편, 실험예 11에서는, 2번째의 시퀀스에 있어서 공정 ST1을 실시했기 때문에, 도 27의 (b)에 도시하는 것과 같이, 다결정 실리콘막의 에칭량은 실험예 9의 에칭량보다도 저감되었다.
(실험예 12 및 13)
실험예 12 및 13에서는, 산화실리콘막을 갖는 웨이퍼에 대하여, 공정 ST2 및 공정 ST4로 이루어지는 1회의 시퀀스를 실시했다. 실험예 12에서는, 공정 ST4를 실시할 때의 웨이퍼의 온도를 120도로 설정하고, 실험예 13에서는, 공정 ST2를 실시할 때의 웨이퍼 온도를 80도로 설정했다. 실험예 12 및 13의 그 밖의 처리 조건은 다음과 같다.
<공정 ST2>
·처리 용기(12) 내 압력: 500 mTorr(66.66 Pa)
·마이크로파 파워: 2000 W
·처리 가스
H2 가스: 185 sccm
N2 가스: 500 sccm
SF6 가스: 45 sccm
·무바이어스
·처리 시간: 30초
<공정 ST4>
·처리 용기(12) 내 압력: 10 mTorr(1.333 Pa)
·Ar 가스: 500 sccm
산화실리콘막을 막 두께 방향으로 동일한 양만큼 에칭하기 위해서, 실험예 12에서는 공정 ST4에 1분의 처리 시간이 필요하고, 실험예 13의 공정 ST4에는 10분의 처리 시간이 필요했다. 즉, 열분해에 의해 변질 영역을 제거하는 공정 ST4에서는, 웨이퍼의 온도가 높을수록 그 공정 ST4의 처리 시간을 짧게 할 수 있음이 확인되었다.
이상, 여러 가지 실시형태에 관해서 설명해 왔지만, 상술한 실시형태에 한정되지 않고 다양한 변형 양태를 구성할 수 있다. 예컨대, 방법 MT의 실시는, 마이크로파를 플라즈마원으로 하는 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치를 이용할 수 있다.
10: 플라즈마 처리 장치 12: 처리 용기
20: 배치대 30: 배기 장치
Cnt: 제어부 GU: 가스 공급부
PG: 플라즈마 생성부 HC, HE: 히터(온도 조정 기구)
RFG: 고주파 전원 W: 웨이퍼
R1: 제1 영역 R2: 제2 영역
AR: 변질 영역 OR: 산화 영역

Claims (26)

  1. 산화실리콘으로 구성된 제1 영역과 실리콘으로 구성된 제2 영역을 갖는 피처리체로부터 상기 제1 영역을 선택적으로 제거하는 방법으로서,
    상기 피처리체를 수용한 처리 용기 내에서, 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스의 플라즈마를 생성하여, 상기 제1 영역의 일부를 변질시켜, 변질 영역을 형성하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서 상기 변질 영역을 제거하는 공정
    을 각각이 포함하는 복수 회의 시퀀스를 실시하고,
    상기 피처리체의 상기 제2 영역을 상기 처리 가스의 플라즈마에 노출하여 상기 제2 영역 내에 산화 영역을 형성하도록 상기 복수 회의 시퀀스를 실시한 후에, 상기 피처리체의 상기 제2 영역의 산화 영역을 감소시키기 위해, 상기 처리 용기 내에서 발생시킨 환원성 가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출하는, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변질 영역을 제거하는 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체를 가열하는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변질 영역을 제거하는 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 발생시킨 희가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출하는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 변질 영역을 형성하는 공정과 상기 변질 영역을 제거하는 공정 사이에서, 상기 피처리체를 상기 처리 용기로부터 빼내어, 상기 처리 용기 안을 클리닝하는 공정을 더 포함하는, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 초기 상태의 상기 피처리체에서는, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역 내에 매립되어 있고,
    상기 처리 용기 내에서 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출하는 공정을 더 포함하고,
    상기 복수 회의 시퀀스는, 상기 플루오로카본계 가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출하는 공정 후에 행해지는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역은, 핀형 전계효과 트랜지스터에 있어서의 핀 영역을 구성하는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 가스는 SF6 가스를 포함하는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용기를 구비하고, 마이크로파를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치에 있어서 실시되는, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 변질 영역을 형성하는 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내의 압력이 40 Pa~66.66 Pa 범위 내의 압력으로 설정되는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 변질 영역을 형성하는 공정에 있어서, 상기 마이크로파의 파워가 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정되는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 변질 영역을 형성하는 공정에 있어서, 상기 처리 가스는 N2 가스를 포함하고, 이 N2 가스의 유량이 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정되는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 변질 영역을 형성하는 공정에 있어서, 상기 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고, 상기 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 상기 SF6 가스의 유량의 비율이 3%~8% 범위 내의 비율로 설정되는 것인, 산화실리콘으로 구성된 영역을 선택적으로 제거하는 방법.
  13. 처리 용기와,
    온도 조정 기구를 포함하고, 에칭되는 제1 영역과 유지되는 제2 영역을 포함하는 피처리체를 상기 처리 용기 내에 배치하도록 구성된 배치대와,
    상기 처리 용기 내에 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스, 및 환원성 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 플라즈마를 생성하도록 구성된 플라즈마 생성부와,
    상기 온도 조정 기구, 상기 가스 공급부 및 상기 플라즈마 생성부를 제어하도록 구성된 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 피처리체의 상기 제1 영역을 변질시켜 상기 제1 영역 내에 변질 영역을 형성하기 위하여, 상기 가스 공급부로 하여금 상기 처리 가스를 공급하게 하고, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하게 하여, 상기 피처리체를 상기 처리 가스의 플라즈마에 노출시키는 제1 제어와,
    상기 제1 영역의 변질 영역을 열분해하여 제거하기 위하여, 상기 온도 조정 기구로 하여금 상기 피처리체를 지지하는 상기 배치대를 가열하게 하는 제2 제어
    를 순차적으로 수행하도록 프로그래밍되고,
    상기 피처리체의 상기 제2 영역을 상기 처리 가스의 플라즈마에 노출시켜 상기 제2 영역 내에 산화 영역을 형성하도록 상기 제1 제어와 상기 제2 제어를 복수 회 순차적으로 수행한 후에, 상기 제어부는 또한, 상기 피처리체의 상기 제2 영역의 산화 영역을 감소시키기 위해, 상기 가스 공급부로 하여금 상기 환원성 가스를 공급하게 하고, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 환원성 가스의 플라즈마를 생성하게 하여, 상기 환원성 가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출시키는 제3 제어를 수행하도록 프로그래밍되는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  14. 처리 용기와,
    온도 조정 기구를 포함하고, 에칭되는 제1 영역과 유지되는 제2 영역을 포함하는 피처리체를 상기 처리 용기 내에 배치하도록 구성된 배치대와,
    상기 처리 용기 내에 수소, 질소 및 불소를 함유하는 처리 가스, 및 환원성 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 플라즈마를 생성하도록 구성된 플라즈마 생성부와,
    상기 가스 공급부 및 상기 플라즈마 생성부를 제어하도록 구성된 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 피처리체의 상기 제1 영역을 변질시켜 상기 제1 영역 내에 변질 영역을 형성하기 위하여, 상기 가스 공급부로 하여금 상기 처리 가스를 공급하게 하고, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하게 하여, 상기 피처리체를 상기 처리 가스의 플라즈마에 노출시키는 제1 제어와,
    상기 변질 영역을 제거하기 위해, 상기 가스 공급부로 하여금 희가스를 공급하게 하고, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 희가스의 플라즈마를 생성하게 하여, 상기 피처리체를 상기 희가스의 플라즈마에 노출시키는 제2 제어
    를 순차적으로 수행하도록 프로그래밍되고,
    상기 피처리체의 상기 제2 영역을 상기 처리 가스의 플라즈마에 노출시켜 상기 제2 영역 내에 산화 영역을 형성하도록 상기 제1 제어와 상기 제2 제어를 복수 회 순차적으로 수행한 후에, 상기 제어부는 또한, 상기 피처리체의 상기 제2 영역의 산화 영역을 감소시키기 위해, 상기 가스 공급부로 하여금 상기 환원성 가스를 공급하게 하고, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 환원성 가스의 플라즈마를 생성하게 하여, 상기 환원성 가스의 플라즈마에 상기 피처리체를 노출시키는 제3 제어를 수행하도록 프로그래밍되는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 제어와 상기 제2 제어 사이에서, 상기 처리 용기 안을 클리닝하기 위한 제어를 실행하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어에 있어서, 상기 배치대에 대하여 바이어스 전력이 공급되지 않는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급부는 또한, 상기 처리 용기 내에 플루오로카본계 가스를 공급하고,
    상기 제어부는 또한, 복수 회의 시퀀스 전에, 상기 가스 공급부로 하여금 상기 플루오로카본계 가스를 공급하게 하여, 상기 플라즈마 생성부로 하여금 상기 플루오로카본계 가스의 플라즈마를 생성하게 하는 제4 제어를 수행하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 가스는 SF6 가스를 포함하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  19. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부는, 에너지로서 마이크로파를 상기 처리 용기 내에 도입하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리 용기 내의 압력을 40 Pa~66.66 Pa 범위 내의 압력으로 설정하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제1 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 마이크로파의 파워를 800 W~3000 W 범위 내의 파워로 설정하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 처리 가스는 N2 가스를 포함하고,
    상기 제1 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 N2 가스의 유량을 300 sccm~1000 sccm 범위의 유량으로 설정하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 처리 가스는 SF6 가스를 포함하고,
    상기 제1 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리 가스의 전체 유량 중에 차지하는 상기 SF6 가스의 유량의 비율을 3%~8% 범위 내의 비율로 설정하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
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  25. 삭제
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