KR101901158B1 - 금속 및 금속 산화물 막들의 에칭을 위한 방법들 - Google Patents

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Abstract

금속 함유층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 기판으로부터 금속 함유막을 선택적으로 에칭하는 방법은 불소 함유 가스를 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역으로 유동시키는 단계, 및 에너지를 불소 함유 가스에 인가하여 플라즈마 생성 영역에서 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 플라즈마는 불소 라디칼들 및 불소 이온들을 포함한다. 그 방법은 또한, 플라즈마를 필터링하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계, 및 반응성 가스를 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로 유동시키는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역에 있어서 반응성 가스에 기판을 노출하는 단계를 포함한다. 반응성 가스는, 반응성 가스가 실리콘 산화물층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 금속 함유층을 에칭한다.

Description

금속 및 금속 산화물 막들의 에칭을 위한 방법들{METHODS FOR ETCH OF METAL AND METAL-OXIDE FILMS}
관련 출원들에 대한 상호참조들
본 출원은 35 U.S.C.§119(e) 하에서 2011년 3월 14일자로 출원된 미국 가출원 제61/452,522호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 또한, 2011년 4월 18일자로 출원된 미국 정규특허출원 제13/088,930호; 2011년 10월 3일자로 출원된 제13/251,663호; 및 동시 출원된 미국 정규특허출원 제_________호(대리인 관리번호 제A15600/T103010호, 클라이언트 참조번호 제015600 USA/DSM/PMD호)와 관련되며, 그 내용들은 모든 목적을 위해 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 각각 포함된다.
집적 회로들은, 기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 재료들의 층들을 생성하는 프로세스들에 의해 가능하게 제조된다. 기판 상에 패터닝된 재료를 생성하는 것은 노출된 재료들의 제거를 위한 제어된 방법들을 요구한다. 화학적 에칭은, 포토레지스트의 패턴을 하위 층들에 전사하는 것, 박층화하는 것, 또는 표면 상에 이미 존재한 피처들의 측방향 치수들을 증가시키는 것을 포함한 다양한 목적들을 위해 사용된다. 종종, 하나의 재료를 다른 재료보다 더 신속하게 에칭하는 에칭 프로세스를 갖는 것이 바람직하다. 그러한 에칭 프로세스는 제 1 재료에 대해 선택적이라고 한다. 재료들, 회로들, 및 프로세스들의 다양성의 결과로서, 에칭 프로세스들은 다양한 재료들에 대해 선택적으로 개발되었다.
반도체 집적 회로들을 제조하기 위한 플라즈마 증착 및 에칭 프로세스들은 수십년 동안 널리 사용되고 있다. 이들 프로세스들은 통상적으로, 가스들을 이온화하도록 하기 위해 프로세싱 챔버 내부에서 충분한 전력의 전계들에 노출되는 가스들로부터의 플라즈마의 형성을 수반한다. 이들 플라즈마들을 형성하는데 필요한 온도들은, 동일한 가스들을 열적으로 이온화하기 위해 필요한 것보다 훨씬 더 낮을 수 있다. 따라서, 플라즈마 생성 프로세스들은, 가스들을 단순히 가열함으로써 가능한 것보다 상당히 더 낮은 챔버 프로세싱 온도들에서 반응성 라디칼 및 이온 종들을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이는, 기판 상의 재료들을 용융하거나, 분해하거나, 또는 그렇지 않으면 손상시키는, 기판 온도를 임계값 초과로 상승시키는 것없이 플라즈마로 하여금 재료들을 증착하게 하고 및/또는 기판 표면들로부터 재료들을 에칭하게 한다.
예시적인 플라즈마 증착 프로세스들은 기판 웨이퍼의 노출된 표면들 상의 실리콘 산화물과 같은 유전체 재료들의 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)을 포함한다. 종래의 PECVD는 프로세싱 챔버에서 가스들 및/또는 증착 전구체들을 혼합하는 것, 및 가스들로부터 플라즈마를 스트라이킹하여 기판 상에 재료를 반응시키고 및 증착시키는 반응성 종들을 생성하는 것을 수반한다. 플라즈마는 통상적으로, 기판의 노출된 표면에 근접하게 배치되어, 반응 생성물들의 효율적인 증착을 용이하게 한다.
유사하게, 플라즈마 에칭 프로세스들은 기판의 선택된 부분들을, 기판으로부터 재료들을 화학적으로 반응시키고 및/또는 물리적으로 스퍼터링하는 플라즈마 활성화된 에칭 종들에 노출하는 것을 포함한다. 플라즈마 에칭된 재료들의 제거 레이트들, 선택도, 및 방향은, 다른 파라미터들 중에서, 에천트 가스들, 플라즈마 여기 에너지, 및 기판과 하전된 플라즈마 종들 간의 전기 바이어스에 대한 조정들로 제어될 수 있다. 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD)과 같은 일부 플라즈마 기법들은 기판 상에 막들을 증착하기 위한 동시적인 플라즈마 에칭 및 증착에 의존한다.
플라즈마 환경들은 일반적으로 고온 증착 환경들보다 기판들에 대해 덜 파괴적이지만, 여전히 제조 난제들을 생성한다. 에칭 정밀도는 얕은 트렌치들 및 갭들을 오버-에칭하는 에너제틱 플라즈마들에 대해 문제가 될 수 있다. 플라즈마들에 있어서의 에너제틱 종들, 특별히, 이온화된 종들은 증착된 재료에 있어서 원치않은 반응들을 생성할 수 있으며, 이는 재료의 성능에 악영향을 준다. 따라서, 제조 동안 기판 웨이퍼와 접촉하게 되는 플라즈마 컴포넌트들에 대한 더 정밀한 제어를 제공하기 위한 시스템들 및 방법들이 필요하다.
플라즈마 및/또는 그 유출물들에 노출되는 기판 웨이퍼의 표면들과 플라즈마 사이의 환경의 개선된 제어를 위한 시스템들 및 방법들이 설명된다. 개선된 제어는, 기판에 도달하는 이온-하전된 종들의 수를 감소시키거나 제거하는, 플라즈마와 기판 사이에 배치된 이온 억제 엘리먼트에 의해 적어도 부분적으로 실현될 수 있다. 기판 표면에 도달하는 이온 종들의 농도를 조정하는 것은 기판 상으로의 플라즈마 보조식 에칭 및/또는 증착 동안 (다른 파라미터들 중에서) 에칭 레이트, 에칭 선택도, 및 증착 화학반응의 더 정밀한 제어를 허용한다.
일 실시예에 있어서, 금속 함유층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 기판으로부터 금속 함유막을 선택적으로 에칭하는 방법이 제공된다. 그 방법은 불소 함유 가스를 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역으로 유동시키는 단계, 및 에너지를 불소 함유 가스에 인가하여 플라즈마 생성 영역에서 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 플라즈마는 불소 라디칼들 및 불소 이온들을 포함한다. 그 방법은 또한, 플라즈마를 필터링하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계, 및 반응성 가스를 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로 유동시키는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역에 있어서 반응성 가스에 기판을 노출하는 단계를 포함한다. 반응성 가스는, 반응성 가스가 실리콘 산화물층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 금속 함유층을 에칭한다.
다른 실시예에 있어서, 유전체막의 에칭 레이트 보다 더 높은 에칭 레이트의 금속 함유막을 제공하는 에칭 프로세스가 제공된다. 그 프로세스는 불소 함유 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 플라즈마는 불소 라디칼들 및 불소 이온들을 포함한다. 그 프로세스는 또한, 플라즈마로부터 불소 이온들의 부분을 제거하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계, 및 금속 함유층 및 유전체층을 포함한 기판을 반응성 가스에 노출하는 단계를 포함한다. 반응성 가스는, 반응성 가스가 유전체층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 금속 함유층을 에칭한다.
부가적인 실시예들 및 특징들이, 뒤따라 오는 설명에서 부분적으로 설명되며, 명세서의 검토 시 당업자에게 명백하게 될 것이거나 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수도 있다. 본 발명의 특징들 및 이점들은 명세서에서 설명된 수단들, 조합들, 및 방법들에 의해 실현 및 획득될 수도 있다.
본 발명의 특성 및 이점들의 추가적인 이해는 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조하여 실현될 수도 있으며, 도면들에 있어서, 동일한 참조 번호들은 수개의 도면들 전반에 걸쳐 유사한 컴포넌트들을 지칭하도록 사용된다. 일부 경우들에 있어서, 서브-라벨은 참조 번호와 연관되고, 다수의 유사한 컴포넌트들 중 하나를 표시하기 위해서 하이픈(hyphen)에 후속된다. 기존의 서브-라벨을 명시하는 것 없이 참조 부호를 참조할 경우에는, 이는 그러한 다수의 유사한 컴포넌트들 모두를 지칭하도록 의도된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 용량 커플링형 플라즈마(CCP) 유닛 및 샤워헤드를 갖는 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 시스템의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 CCP 유닛 및 샤워헤드를 갖는 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 시스템의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 프로세싱 시스템을 통한 가스 혼합물들의 쌍의 가스 유동 경로들의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이온 억제 엘리먼트로서 또한 기능하는 샤워헤드를 갖는 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 시스템의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 가스 반응 영역으로부터 플라즈마 영역을 구획하는 이온 억제 플레이트를 갖는 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 시스템의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 이온 억제 엘리먼트의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 이온 억제 엘리먼트로서 또한 기능하는 샤워헤드의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 이온 억제 엘리먼트에 있어서의 개구들에 대한 일부 예시적인 홀 기하학적 형태들을 도시한다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따라 홀 기하학적 형태 개구의 개략도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 프로세싱 챔버에 있어서 플라즈마 영역을 규정하도록 돕는 전극들의 쌍에서의 대향하는 개구들의 예시적인 구성을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 금속 함유층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 기판으로부터 금속 함유막을 선택적으로 에칭하는 예시적인 방법을 도시한 단순화된 플로우차트이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 산화물 막 및/또는 실리콘 질화물 막과 같은 유전체막의 에칭 레이트 보다 더 높은 에칭 레이트의 금속 함유막을 제공하는 예시적인 에칭 프로세스를 도시한 단순화된 플로우차트이다.
반도체 프로세싱 챔버 내부에서의 플라즈마의 생성 및 제어를 위한 시스템들 및 방법들이 설명된다. 플라즈마는 원격 플라즈마 유닛에 있어서 프로세싱 챔버 내부에서, 프로세싱 챔버 외부에서, 또는 이들 양자에서 발생할 수도 있다. 챔버 내부에서, 플라즈마가 포함되고, 플라즈마와 기판 웨이퍼 사이에 배치된 이온 억제 엘리먼트의 도움으로 플라즈마가 기판 웨이퍼로부터 분리된다. 일부 경우들에 있어서, 이러한 이온 억제 엘리먼트는 또한 플라즈마 생성 유닛(예를 들어, 전극), 가스/전구체 분배 시스템(예를 들어, 샤워헤드), 및/또는 프로세서 시스템의 다른 컴포넌트의 일부로서 기능할 수도 있다. 부가적인 경우들에 있어서, 이온 억제 엘리먼트는, 기판 웨이퍼의 노출된 표면들 상에서 재료를 에칭 및/또는 증착하는 가스 반응 영역과 플라즈마 생성 영역 간의 구획을 규정하도록 주로 기능할 수도 있다.
이온 억제 엘리먼트는 플라즈마 생성 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온성으로 하전된 종들을 감소 또는 제거하도록 기능한다. 하전되지 않은 중성 및 라디칼 종들은 기판에서 반응하도록 이온 억제기 내의 개구들을 통과할 수도 있다. 기판을 둘러싸는 반응 영역에 있어서의 이온성으로 하전된 종들의 완전한 제거가 항상 원하는 목표는 아님을 유의해야 한다. 다수의 경우들에 있어서, 이온 종들은 에칭 및/또는 증착 프로세스를 수행하기 위해 기판에 도달하도록 요구된다. 이들 경우들에 있어서, 이온 억제기는, 프로세스를 보조하는 레벨로 반응 영역에 있어서의 이온 종들의 농도를 제어하도록 돕는다.
예시적인 프로세싱 시스템 구성들
예시적인 프로세싱 시스템 구성들은, 기판에 도달하는 플라즈마 여기된 종들의 타입 및 양을 제어하기 위해 프로세싱 챔버 내부에 배치된 이온 억제기를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 이온 억제기 유닛은, 플라즈마 생성 유닛의 전극으로서 또한 기능할 수도 있는 다공성 플레이트일 수도 있다. 부가적인 실시예들에 있어서, 이온 억제기는, 가스들 및 여기된 종들을 기판과 접촉한 반응 영역에 분배하는 샤워헤드일 수도 있다. 훨씬 더 많은 실시예들에 있어서, 이온 억제는, 다공성 플레이트 이온 억제기 및 샤워헤드에 의해 실현될 수도 있으며 플라즈마 여기된 종들이 다공성 플레이트 이온 억제기 및 샤워헤드 양자를 통하여 반응 영역에 도달한다.
도 1 및 도 2는, 각각, 이온 억제에 또한 기여할 수도 있는 용량 커플링형 플라즈마(CCP) 유닛(102) 및 샤워헤드(104)의 부분으로서의 이온 억제기(110) 양자를 포함하는 프로세싱 시스템의 단순화된 단면도 및 사시도를 도시한다. 프로세싱 시스템은 또한 유체 공급 시스템(114)과 같은, 프로세싱 챔버(100) 외부에 위치된 컴포넌트들을 선택적으로 포함할 수도 있다. 프로세싱 챔버(100)는 주위 압력과는 상이한 내부 압력을 유지할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 챔버 내부의 압력은 약 1 mTorr 내지 약 100 Torr일 수도 있다.
CCP 유닛(102)은 프로세싱 챔버(100) 내부에서 플라즈마를 생성하도록 기능할 수도 있다. CCP 유닛(102)의 컴포넌트들은 리드 또는 핫 전극(106) 및 이온 억제 엘리먼트(110; 또한, 본 명세서에서 이온 억제기로서도 지칭됨)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 리드(106) 및 이온 억제기(110)는, 전극들 간의 가스들을 플라즈마로 이온화하기에 충분히 강한 전계를 생성하기 위해 서로에 대해 전기적으로 바이어싱될 수 있는 전기 도전성 전극들이다. 전기 절연체(108)는 리드(106) 및 이온 억제기(110) 전극들을 분리하여, 플라즈마가 생성될 경우에 이들이 단락 회로화하는 것을 방지할 수도 있다. 리드(106), 절연체(108), 및 이온 억제기(110)의 플라즈마 노출된 표면들은 CCP 유닛(102)에 있어서 플라즈마 여기 영역(112)을 규정할 수도 있다.
플라즈마 생성 가스들은 가스 공급 시스템(114)으로부터 가스 유입구(116)를 통해 플라즈마 여기 영역(112)으로 이동할 수도 있다. 플라즈마 생성 가스들은 여기 영역(112)에 있어서 플라즈마를 스트라이킹하도록 사용될 수도 있거나, 또는 이미 형성된 플라즈마를 유지할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 플라즈마 생성 가스들은, 유입구(116)를 통해 CCP 유닛(102)으로 다운스트림으로 이동하기 이전에 프로세싱 챔버(100) 외부에 배치된 원격 플라즈마 시스템(도시 안됨)에서의 플라즈마 여기된 종들로 이미 적어도 부분적으로 변환되었을 수도 있다. 플라즈마 여기된 종들이 플라즈마 여기 영역(112)에 도달할 경우, 그 플라즈마 여기된 종들은 CCP 유닛(102)에서 추가로 여기될 수도 있거나, 또는 추가적인 여기없이 플라즈마 여기 영역을 통과할 수도 있다. 일부 동작들에 있어서, CCP 유닛(102)에 의해 제공되는 부가된 여기의 정도는 기판 프로세싱 시퀀스 및/또는 조건들에 의존하여 시간에 걸쳐 변할 수도 있다.
플라즈마 생성 가스들 및/또는 플라즈마 여기된 종들은 플라즈마 여기 영역(112)으로의 더 균일한 전달을 위해 리드(106) 내의 복수의 홀들(도시 안됨)을 통과할 수도 있다. 예시적인 구성들은 가스들/종들이 리드(106) 내의 홀들을 통해 플라즈마 여기 영역(112)으로 유동하게 하도록 리드(106)에 의해 플라즈마 여기 영역(112)으로부터 구획된 가스 공급 영역(120)으로 개방된 유입구(116)를 가지는 것을 포함한다. 구조적 및 동작적 특징들은, 플라즈마 여기 영역(112)으로부터 다시 공급 영역(120), 유입구(116), 및 유체 공급 시스템(114)으로의 플라즈마의 현저한 역류를 방지하도록 선택될 수도 있다. 구조적 특징들은, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 하기에 설명된 바와 같이, 백-스트리밍 플라즈마를 비활성화하는 리드(106) 내의 홀들의 치수들 및 단면 기하학적 형태의 선택을 포함할 수도 있다. 동작적 특징들은 이온 억제기(110)를 통한 플라즈마의 단방향 유동을 유지하는, 가스 공급 영역(120)과 플라즈마 여기 영역(112) 간의 압력차를 유지하는 것을 포함할 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 리드(106) 및 이온 억제기(110)는 각각 제 1 전극 및 제 2 전극으로서 기능할 수 있어, 리드(106) 및/또는 이온 억제기(110)가 전하를 수신할 수도 있다. 이들 구성들에 있어서, 전력(예를 들어, RF 전력)은 리드(106), 이온 억제기(110), 또는 이들 양자에 인가될 수도 있다. 예를 들어, 이온 억제기(110)가 접지되는 동안, 전력은 리드(106)에 인가될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템은, 리드(106) 및/또는 이온 억제기(110)에 전력을 제공하는 RF 생성기(140)를 포함할 수도 있다. 전기적으로 하전된 리드(106)는 플라즈마 여기 영역(112) 내에 플라즈마의 균일한 분포를 용이하게 할 수도 있다(즉, 국부화된 플라즈마를 감소시킬 수 있다). 플라즈마 여기 영역(112)에서의 플라즈마의 형성을 가능케 하기 위해, 절연체(108)가 리드(106) 및 이온 억제기(110)를 전기 절연시킬 수도 있다. 절연체(108)는 세라믹으로 제조될 수도 있고, 스파킹을 회피하기 위해 높은 브레이크다운 전압을 가질 수도 있다. CCP 유닛(102)은, 순환하는 냉각제(예를 들어, 물)로 플라즈마에 노출된 표면들을 냉각하기 위해 하나 또는 그 초과의 냉각 유체 채널들을 포함하는 냉각 유닛(도시 안됨)을 더 포함할 수도 있다.
이온 억제기(110)는, 하전되지 않은 중성 또는 라디칼 종들로 하여금 활성화된 가스 전달 영역(124)으로 이온 억제기(110)를 통과하게 하면서 플라즈마 여기 영역(112)으로부터 이온성으로 하전된 종들의 이동을 억제하는 복수의 홀들(122)을 포함할 수도 있다. 이들 하전되지 않은 종들은, 홀들(122)을 통해 더 적은 반응성 캐리어 가스와 전송되는 고도로 반응성인 종들을 포함할 수도 있다. 상기 언급된 바와 같이, 홀들(122)을 통한 이온 종들의 이동이 감소될 수도 있고, 일부 경우들에 있어서는 완전히 억제될 수도 있다. 이온 억제기(110)를 통과하는 이온 종들의 양을 제어하는 것은 하위의 웨이퍼 기판과 접촉하게 된 가스 혼합물에 대한 증가된 제어를 제공하며, 이는 차례로 가스 혼합물의 증착 및/또는 에칭 특성들의 제어를 증가시킨다. 예를 들어, 가스 혼합물의 이온 농도에 있어서의 조정들은 그 에칭 선택도(예를 들어, SiNX:SiOX 에칭 비율들, 금속:SiOX 에칭 비율들, 금속:SiNX 에칭 비율들, 폴리-Si:SiOX 에칭 비율들 등)를 상당히 변경할 수 있다. 이는 또한, 증착된 유전체 재료의 등각성-대-유동가능성의 밸런스를 시프트시킬 수 있다.
복수의 홀들(122)은 이온 억제기(110)를 통한 활성화된 가스(즉, 이온, 라디칼, 및/또는 중성 종들)의 통과를 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 홀들의 종횡비(즉, 길이에 대한 홀 직경) 및/또는 홀들의 기하학적 형태가 제어될 수도 있어서, 이온 억제기(110)를 통과하는 활성화된 가스에 있어서의 이온성으로 하전된 종들의 유동이 감소된다. 이온 억제기(110)에 있어서의 홀들은 플라즈마 여기 영역(112)에 면하는 테이퍼링된 부분, 및 샤워헤드(104)에 면하는 원통형 부분을 포함할 수도 있다. 원통형 부분은 샤워헤드(104)로 통과하는 이온 종들의 유동을 제어하도록 형상화 및 치수화될 수도 있다. 조정가능한 전기 바이어스는 또한, 억제기를 통한 이온 종들의 유동을 제어하기 위한 부가적인 수단으로서 이온 억제기(110)에 인가될 수도 있다.
샤워헤드(104)는, 페데스탈(150) 상에 장착될 수도 있는 기판과 접촉하게 하는 가스 반응 영역(130)(즉, 가스 활성화 영역)과 CCP 유닛(102)의 이온 억제기(110) 사이에 배치된다. 가스들 및 플라즈마 여기된 종들은 이온 억제기(110)를 통해, 이온 억제기(110)와 샤워헤드(104) 사이에 규정된 활성화된 가스 전달 영역(124)으로 통과할 수도 있다. 이들 가스들 및 종들의 일부는, 추가로, 샤워헤드(104)를 통해, 기판과 접촉하게 하는 가스 반응 영역(130)으로 통과할 수도 있다.
샤워헤드는, 플라즈마 여기된 종들의 통과를 허용하기 위한 채널들(126)의 제 1 세트 및 제 2 가스/전구체 혼합물을 가스 반응/활성화 영역(130)으로 전달하는 채널들의 제 2 세트를 갖는 이중-존 샤워헤드일 수도 있다. 채널들의 2개의 세트들은 플라즈마 여기된 종들 및 제 2 가스/전구체 혼합물이 가스 반응 영역(130)에 도달할 때까지 결합하는 것을 방지한다. 일부 실시예들에 있어서, 이온 억제기(110)에서의 홀들(122) 중 하나 또는 그 초과의 홀들이 샤워헤드(104)에서의 채널들(126) 중 하나 또는 그 초과의 채널들과 정렬되어, 플라즈마 여기된 종들의 적어도 일부로 하여금 그들의 유동의 방향을 변경하지 않고도 홀(122) 및 채널(126)을 통과하게 할 수도 있다. 부가적인 실시예들에 있어서, 채널들의 제 2 세트는 가스 반응 영역(130)에 면하는 개구에서 환형 형상을 가질 수도 있으며, 이들 환형 개구들은 채널들(126)의 제 1 세트의 원형 개구들 주위에서 동심으로 정렬될 수도 있다.
샤워헤드(104)에서의 채널들의 제 2 세트는, 수행될 프로세스에 대해 선택된 소스 가스/전구체 혼합물(도시 안됨)에 유체적으로 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템이 실리콘 이산화물(SiOX)과 같은 유전체 재료의 증착을 수행하도록 구성될 경우, 가스/전구체 혼합물은 다른 실리콘 함유 재료들 중에서, 실란, 디실란, TSA, DSA, TEOS, OMCTS, TMDSO와 같은 실리콘 함유 가스 또는 전구체를 포함할 수도 있다. 이러한 혼합물은 다른 종들 중에서, 플라즈마 생성된 라디칼 산소(O), 활성화된 분자 산소(O2), 및 오존(O3)과 같은 플라즈마 여기된 종들을 포함할 수도 있는 산화 가스 혼합물과 가스 반응 영역(130)에서 반응할 수도 있다. 플라즈마 여기된 종들에 있어서의 과도한 이온들은 그 종들이 이온 억제기(110)에서의 홀들(122)을 통해 이동함에 따라 감소될 수도 있으며, 그 종들이 샤워헤드(104)에서의 채널들(126)을 통해 이동함에 따라 더 감소될 수도 있다. 다른 예에 있어서, 프로세싱 시스템이 기판 표면에 대한 에칭을 수행하도록 구성될 경우, 소스 가스/전구체 혼합물은, 샤워헤드(104)에서의 채널들의 제 1 세트로부터 분배된 플라즈마 여기된 종들과 가스 반응 영역(130)에서 혼합하는 산화제들, 할로겐들, 수증기 및/또는 캐리어 가스들과 같은 에천트들을 포함할 수도 있다.
프로세싱 시스템은 CCP 유닛(102)에 전기적으로 커플링된 전력 공급부(140)를 더 포함하여, 플라즈마 여기 영역(112)에서 플라즈마를 생성하도록 리드(106) 및/또는 이온 억제기(110)에 전력을 제공할 수도 있다. 전력 공급부는 수행된 프로세스에 의존하여 CCP 유닛(102)에 조정가능한 양의 전력을 전달하도록 구성될 수도 있다. 증착 프로세스들에 있어서, 예를 들어, CCP 유닛(102)에 전달된 전력은 증착된 층의 등각성을 설정하도록 조정될 수도 있다. 증착된 유전체 막들은 통상적으로 더 낮은 플라즈마 전력들에서 더 유동가능하며, 플라즈마 전력이 증가될 경우에 유동가능으로부터 등각성으로 시프트한다. 예를 들어, 플라즈마 여기 영역(112)에 유지된 아르곤 함유 플라즈마는 플라즈마 전력이 약 1000와트로부터 약 100와트 또는 그 미만(예를 들어, 약 900, 800, 700, 600, 또는 500와트 또는 그 미만)으로 감소됨에 따라 더 유동가능한 실리콘 산화물층을 생성할 수도 있고, 플라즈마 전력이 약 1000와트 또는 그 초과(예를 들어, 약 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700와트 또는 그 초과)로부터 증가됨에 따라 더 등각성의 층을 생성할 수도 있다. 플라즈마 전력이 낮은 것으로부터 높은 것으로 증가함에 따라, 유동가능성 증착된 막으로부터 등각성의 증착된 막으로의 천이는 상대적으로 평활하고 연속적일 수도 있거나 또는 상대적으로 이산 임계값들을 통해 진행할 수도 있다. 플라즈마 전력은 (그 단독으로 또는 다른 증착 파라미터들에 부가하여) 증착된 막의 등각성 특성과 유동가능 특성들 간의 밸런스를 선택하도록 조정될 수도 있다.
프로세싱 시스템은, 기판(예를 들어, 웨이퍼 기판)을 지지 및 이동하도록 동작가능한 페데스탈(150)을 또한 더 포함할 수도 있다. 페데스탈(150)과 샤워헤드(104) 간의 거리는 가스 반응 영역(130)을 규정하는 것을 돕는다. 페데스탈은, 가스 반응 영역(130)을 증가 또는 감소시키고 그리고 샤워헤드(104)를 통과한 가스들에 대하여 웨이퍼 기판을 재배치함으로써 웨이퍼 기판의 증착 또는 에칭을 실시하도록 프로세싱 챔버(100) 내에서 수직으로 또는 축방향으로 조정가능할 수도 있다. 페데스탈(150)은 웨이퍼 기판의 온도를 제어하도록 열 교환 유체가 흐르는 열 교환 채널을 가질 수도 있다. 열 교환 유체의 순환은 기판 온도가 상대적으로 낮은 온도들(예를 들어, 약 -20℃ 내지 약 90℃)에서 유지되게 한다. 예시적인 열 교환 유체들은 에틸렌 글리콜 및 물을 포함한다.
페데스탈(150)은 또한, 기판을 가열 온도(예를 들어, 약 90℃ 내지 약 1100℃)로 유지하기 위한 (저항성 가열 엘리먼트와 같은) 가열 엘리먼트로 구성될 수도 있다. 예시적인 가열 엘리먼트들은, 평행한 동심원들의 형태로 2개 또는 그 초과의 완전 권회들을 생성하는 기판 지지 플래터에 임베딩된 단일-루프 히터 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 히터 엘리먼트의 외측 부분은 지지 플래튼의 주연에 인접하게 연장할 수도 있지만, 내측 부분은 더 작은 반경을 갖는 동심원의 경로 상에서 연장할 수도 있다. 히터 엘리먼트로의 배선은 페데스탈의 스템을 통과할 수도 있다.
도 3은 이온 억제기 플레이트 및 샤워헤드 양자를 포함하는 프로세싱 시스템을 통한 가스 혼합물들의 쌍의 가스 유동 경로들의 단순화된 개략도를 도시한다. 블록 305에서, 플라즈마 생성 가스 혼합물과 같은 제 1 가스가 가스 유입구를 통해 프로세싱 챔버에 공급된다. 제 1 가스는 다음의 가스들: CF4, NH3, NF3, Ar, He, H2O, H2, O2 등 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수도 있다. 프로세싱 챔버 내부에서, 제 1 가스는, 블록 310에서, 플라즈마 방전을 통해 여기되어 하나 또는 그 초과의 플라즈마 유출물들을 형성할 수도 있다. 대안적으로(또는 인-시츄 플라즈마 생성에 부가하여) 프로세싱 챔버에 커플링된 원격 플라즈마 시스템(RPS)은, 플라즈마 여기 생성물들이 프로세스 챔버에 도입되는 엑스-시츄 플라즈마를 생성하는데 사용될 수도 있다. RPS 플라즈마 여기 생성물들은 이온성으로 하전된 플라즈마 종들뿐 아니라 중성 및 라디칼 종들을 포함할 수도 있다.
플라즈마 유출물들이 인-시츄 플라즈마 유닛에 의해 생성되든지, RPS 유닛에 의해 생성되든지, 또는 이들 양자에 의해 생성되든지, 이 플라즈마 유출물들은, 블록 315에서, 프로세싱 챔버에 있어서 이온 억제기를 통해 통과될 수도 있다. 이온 억제기는, 플라즈마 활성화된 제 1 가스가 프로세싱 챔버에 있어서의 가스 반응 영역으로 이동함에 따라 라디칼 및/또는 중성 종들의 통과를 허용하면서 이온 종들의 통과를 차단 및/또는 제어할 수도 있다. 블록 320에서, 제 2 가스가 프로세싱 챔버에 도입될 수도 있다. 상기 언급된 바와 같이, 제 2 가스의 내용물들은 수행된 프로세스에 의존한다. 예를 들어, 제 2 가스는 증착 프로세스들을 위한 증착 화합물들(예를 들어, Si 함유 화합물들) 및 에칭 프로세스들을 위한 에천트들을 포함할 수도 있다. 제 1 가스와 제 2 가스 간의 접촉 및 반응은 그 가스들이 프로세스 챔버의 가스 반응 영역에 도달할 때까지 방지될 수도 있다.
제 1 및 제 2 가스들이 가스 반응 영역 이전에 상호작용하는 것을 방지하는 하나의 방법은 그 가스들을 이중-존 샤워헤드(DZSH)에 있어서 별도의 채널들을 통해 유동하게 하는 것이다. 블록 330은, 활성화된 제 1 가스로 하여금 제 2 복수의 채널들을 통과하는 제 2 가스와 상호작용하는 것 없이 샤워헤드를 통과하는 것을 허용하는 제 1 복수의 채널들을 갖는 DZSH 33을 통과하는 활성화된 제 1 가스 및 제 2 가스를 도시한다. DZSH를 빠져나간 후, 제 1 및 제 2 가스들은, 블록 335에서, 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역에서 함께 혼합될 수도 있다. 수행된 프로세스에 의존하여, 결합된 가스들은 기판의 노출된 표면들 상에 재료를 증착하거나, 기판으로부터 재료들을 에칭하거나, 이들 양자를 실시하도록 반응할 수도 있다.
이제, 도 4를 참조하면, 이온 억제 엘리먼트로서 또한 기능하는 샤워헤드(428)를 갖는 프로세싱 시스템(400)의 단순화된 단면도가 도시된다. 도시된 구성에 있어서, 플라즈마 생성(428)을 위한 제 1 가스 소스(402)는 선택적인 RPS 유닛(404)에 유체적으로 커플링되고, 여기서, 제 1 플라즈마가 생성될 수도 있고, 플라즈마 유출물들이 가스 유입구(408)를 통해 프로세싱 챔버(406)로 이송될 수도 있다. 프로세싱 챔버(406) 내부에서, 가스들은 가스 분배 플레이트(412) 내 홀들(410)을 통해, 플레이트(412)와 샤워헤드(428) 사이에 규정된 가스 영역(414)으로 통과할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이 영역(414)은 플라즈마 여기/활성화 영역일 수도 있으며, 여기서, 가스 분배 플레이트(412) 및 샤워헤드(428)는 제 1 및 제 2 전극들로서 기능하여 가스를 추가로 여기하고 및/또는 제 1 플라즈마를 생성한다. 가스 분배 플레이트(412) 내 홀들(410)은 백-스트리밍 플라즈마를 비활성화하도록 치수적으로 또는 기하학적으로 구조화될 수도 있다. 플레이트(412) 및 샤워헤드(428)는, 가스들을 여기하고 및/또는 플라즈마를 생성하기 위해 플레이트(412) 및 샤워헤드(428)에 전하를 공급하는 RF 전력 생성기(422)와 커플링될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 샤워헤드(428)는 전하가 플레이트(412)에 인가되는 동안 접지된다.
가스 영역(414)에서의 여기된 가스들 또는 활성화된 가스들은 샤워헤드(428)를 통하여 기판(418)에 인접한 가스 반응 영역(416)으로 통과하여, 기판의 표면으로부터 재료를 에칭하고 및/또는 기판의 표면 상에 재료를 증착할 수도 있다. 샤워헤드(428)는, 여기된 가스들로 하여금 가스 영역(414)으로부터 가스 반응 영역(416)으로 통과하게 하면서 또한 제 2 가스(즉, 전구체 가스/혼합물)로 하여금 외부 소스(도시 안됨)로부터 제 2 가스 유입구(426)를 통해 가스 반응 영역(416)으로 유동하게 하는 DZSH일 수도 있다. DZSH는 가스들이 가스 반응 영역(416)으로 유동할 때까지 활성화된/여기된 가스가 제 2 가스와 혼합하는 것을 방지할 수도 있다.
여기된 가스는 DZSH에 있어서 복수의 홀들(424)을 통해 유동할 수도 있으며, 이 홀들은 활성화된/여기된 가스들(즉, 반응성 라디칼 또는 하전되지 않은 중성 종들)의 통과를 허용하면서 플라즈마(즉, 이온성으로 하전된 종들)의 통과를 제어 또는 방지하도록 치수적으로 및/또는 기하학적으로 구조화될 수도 있다. 도 7a는 DZSH에서 사용될 수도 있는 홀 구성들의 예시적인 실시예들을 제공한다. 홀들(424)에 부가하여, DZSH는, 제 2 가스가 유동하는 복수의 채널들(426)을 포함할 수도 있다. 제 2 가스(전구체 가스)는, 홀들(424)에 인접하게 배치된 하나 또는 그 초과의 개구들(도시 안됨)을 통해 샤워헤드(428)를 빠져나갈 수도 있다. DZSH는 제 2 가스 전달 시스템 및 이온 억제 엘리먼트 양자로서 기능할 수도 있다.
상기 설명된 바와 같이, 혼합된 가스들은, 플래튼(420) 상에 배치될 수도 있는 기판(418)의 표면 상에 재료를 증착하고 및/또는 기판(418)의 표면으로부터 재료를 에칭할 수도 있다. 플래튼(420)은 프로세싱 챔버(406) 내에서 수직으로 이동가능할 수도 있다. 프로세싱 챔버(406) 내에서의 기판(418)의 프로세싱은 홀들(424)의 구성들, 가스 영역(414) 내의 압력, 및/또는 프로세싱 챔버 내에서의 기판(418)의 위치에 의해 영향을 받을 수도 있다. 추가로, 홀들(424)의 구성 및/또는 가스 영역(414) 내의 압력은 가스 여기 영역(416)으로 통과하도록 허용된 이온 종들(플라즈마)의 농도를 제어할 수도 있다. 가스 혼합물의 이온 농도는 에칭 선택도를 변경하는 것에 부가하여 증착된 유전체 재료의 등각성-대-유동가능성의 밸런스를 시프트시킬 수 있다.
이제, 도 5를 참조하면, 이온 억제 엘리먼트로서 기능하는 플레이트(512)(즉, 이온 억제기 플레이트)를 갖는 다른 프로세싱 시스템(500)의 단순화된 단면도가 도시된다. 도시된 구성에 있어서, 제 1 가스 소스(502)는 RPS 유닛(504)에 유체적으로 커플링되고, 여기서, 제 1 플라즈마가 생성될 수도 있고, 플라즈마 유출물들이 가스 유입구(508)를 통해 프로세싱 챔버(506)로 이송될 수도 있다. 플라즈마 유출물들은 이온 억제기 플레이트(512)와 가스 유입구(508) 사이에 규정된 가스 영역(514)으로 이송될 수도 있다. 가스 영역(514) 내부에서, 가스들은 이온 억제기(512) 내 홀들(510)을 통해, 이온 억제기(512)와 기판(518) 사이에 규정된 가스 반응/활성화 영역(516)으로 통과할 수도 있다. 기판(518)은 상기 설명된 바와 같이 플래튼(520) 상에 지지될 수도 있어서, 기판이 프로세싱 챔버(506) 내에서 이동가능하다.
또한, 상기 설명된 바와 같이, 홀들(510)은, 이온성으로 하전된 종들(즉, 플라즈마)의 통과가 방지되고 및/또는 제어되면서 하전되지 않은 중성 또는 라디칼 종들(즉, 활성화된 가스)의 통과는 허용되도록 치수적으로 및/또는 기하학적으로 구조화될 수도 있다. 이온 종들의 통과는 가스 영역(514) 내 플라즈마의 압력을 변경함으로써 제어가능할 수도 있다. 가스 영역(514)에서의 압력은 가스 유입구(508)를 통해 전달된 가스의 양을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 전구체 가스(즉, 제 2 가스)는, 이온 억제기(512)의 수직으로 아래 또는 그와 병렬로 배치된 하나 또는 그 초과의 제 2 가스 유입구들(522)에서 프로세싱 챔버(506)로 도입될 수도 있다. 제 2 가스 유입구(522)는 프로세싱 챔버(506) 벽들에 있어서 하나 또는 그 초과의 개구들, 튜브들 등(도시 안됨)을 포함할 수도 있으며, 전구체 가스를 개구들, 튜브들 등으로 전달하기 위한 하나 또는 그 초과의 가스 분배 채널들(도시 안됨)을 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 이온 억제기(512)는, 전구체 가스가 유동하는 하나 또는 그 초과의 제 2 가스 유입구들을 포함한다. 이온 억제기(512)의 제 2 가스 유입구들은 전구체 가스를 가스 반응 영역(516)으로 전달할 수도 있다. 그러한 실시예에 있어서, 이온 억제기(512)는, 전술된 바와 같이, 이온 억제기 및 이중 존 샤워헤드 양자로서 기능한다. 홀들(510)을 통과하는 활성화된 가스 및 프로세싱 챔버(506)에 도입된 전구체 가스는 에칭 및/또는 증착 프로세스들을 위해 가스 반응 챔버(516)에서 혼합될 수도 있다.
프로세싱 챔버들의 예시적인 실시예들을 이제 설명하였지만, 이온 억제기 플레이트들(412 및 512) 및 샤워헤드(428)와 같은 이온 억제기들의 예시적인 실시예들로 이제 주의를 돌린다.
예시적인 이온 억제기들
도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 이온 억제 엘리먼트(600)(이온 억제기)의 단순화된 사시도를 도시한다. 이온 억제 엘리먼트(600)는 도 4 및/또는 도 5의 이온 억제기 플레이트들과 대응할 수도 있다. 사시도는 이온 억제 엘리먼트 또는 플레이트(600)의 상단부를 도시한다. 이온 억제 플레이트(600)는 일반적으로 원형 형상일 수도 있고 복수의 플라즈마 유출물 통로들(602)을 포함할 수도 있으며, 여기서, 통로들(602) 각각은 제 1 영역(예를 들어, 플라즈마 영역)으로부터 제 2 영역(예를 들어, 가스 반응 영역 또는 샤워헤드)으로의 플라즈마 유출물들의 통과를 허용하는 하나 또는 그 초과의 스루 홀들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 통로(602)의 스루 홀들은, 다른 구성들이 가능하지만, 하나 또는 그 초과의 원형 패턴들을 형성하도록 배열될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 스루 홀들은 이온 종들의 통과를 제어 또는 방지하면서 하전되지 않은 중성 또는 라디칼 종들의 통과를 허용하도록 기하학적으로 또는 치수적으로 구성될 수도 있다. 스루 홀들은 이온 억제 플레이트(600)의 상단부 표면을 향해 더 큰 내경을 갖고 이온 억제 플레이트의 저부 표면을 향해 더 작은 내경을 가질 수도 있다. 추가로, 스루 홀들은 일반적으로, 원통형, 원추형, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다. 스루 홀들의 구성들의 예시적인 실시예들이 도 7a 및 도 7b에 제공된다.
복수의 통로들은 이온 억제 플레이트(600)의 표면 위에서 실질적으로 균일하게 분포될 수도 있으며, 이는 이온 억제 플레이트(600)를 통해 제 2 영역으로 중성 또는 라디칼 종들의 균일한 통과를 제공할 수도 있다. 도 5의 실시예와 같은 일부 실시예들에 있어서, 프로세싱 챔버는 오직 이온 억제 플레이트(600)만을 포함할 수도 있지만, 다른 실시예들에 있어서, 프로세싱 챔버는 이온 억제 플레이트(600) 및 도 6b의 샤워헤드와 같은 샤워헤드 양자를 포함할 수도 있거나, 또는 프로세싱 챔버는 이중 존 샤워헤드 및 이온 억제 플레이트 양자로서 기능하는 단일 플레이트를 포함할 수도 있다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 샤워헤드(620)의 단순화된 저부 사시도를 도시한다. 샤워헤드(620)는 도 4에 도시된 샤워헤드와 대응할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 샤워헤드(620)는 가스 반응 영역에 수직으로 인접하게 및 그 상부에 배치될 수도 있다. 이온 억제 플레이트(600)와 유사하게, 샤워헤드(620)는 일반적으로 원형 형상일 수도 있고, 복수의 제 1 홀들(622) 및 복수의 제 2 홀들(624)을 포함할 수도 있다. 복수의 제 1 홀들(622)은 플라즈마 유출물들이 샤워헤드(620)를 통해 가스 반응 영역으로 통과하게 할 수도 있지만, 복수의 제 2 홀들(624)은 실리콘 전구체, 에천트들 등과 같은 전구체 가스가 가스 반응 영역으로 통과하게 한다.
복수의 제 1 홀들(622)은, 샤워헤드(620)의 상단부 표면으로부터 샤워헤드를 통해 연장하는 스루 홀들일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 제 1 홀들(622) 각각은 샤워헤드(620)의 상단부 표면을 향해 더 작은 내경(ID)을 갖고 저부 표면을 향해 더 큰 ID를 가질 수도 있다. 부가적으로, 복수의 제 1 홀들(622)의 저부 에지는, 플라즈마 유출물들이 샤워헤드를 빠져나감에 따라 가스 반응 영역에 있어서 플라즈마 유출물들을 균일하게 분배하는 것을 돕고 이에 의해 플라즈마 유출물들과 전구체 가스들의 균일한 혼합을 증진시키기 위해 모따기될 수도 있다(626). 제 1 홀들(622)의 더 작은 ID는 약 0.5 mm 내지 약 20 mm일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 더 작은 ID는 약 1 mm 내지 6 mm일 수도 있다. 제 1 홀들(622)의 단면 형상은 일반적으로 원통형, 원추형, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다. 추가로, 이온 억제 엘리먼트(600) 및 샤워헤드(620) 양자가 프로세싱 챔버에서 사용될 경우, 제 1 홀들(622)은 통로들(602)의 스루 홀들과 동심적으로 정렬될 수도 있다. 동심적인 정렬은 프로세싱 챔버에 있어서 이온 억제 엘리먼트(600) 및 샤워헤드(620) 양자를 통한 활성화된 가스의 통과를 용이하게 할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 제 1 홀들(622)은, 샤워헤드(620)의 상단부 표면으로부터 샤워헤드를 통해 연장하는 스루 홀들일 수도 있으며, 여기서, 제 1 홀들(622) 각각은 샤워헤드의 상단부 표면을 향해 더 큰 ID를 갖고 샤워헤드의 저부 표면을 향해 더 작은 ID를 갖는다. 추가로, 제 1 홀들(622)은 더 큰 ID와 작은 ID 사이에서 천이하는 테이퍼 영역을 포함할 수도 있다. 그러한 구성은 활성화된 가스의 통과를 허용하면서 홀들을 통한 플라즈마의 통과를 방지 또는 조절할 수도 있다. 그러한 실시예들은 이온 억제 엘리먼트(600) 대신 또는 그에 부가하여 사용될 수도 있다. 그러한 스루 홀들의 예시적인 실시예들이 도 7a에 제공된다.
복수의 제 1 스루 홀들(622)의 수는 약 60 내지 약 2000일 수도 있다. 복수의 제 1 홀들(622)은 또한 다양한 형상들을 가질 수도 있지만 일반적으로 원형이다. 프로세싱 챔버가 이온 억제 플레이트(600) 및 샤워헤드(620) 양자를 포함하는 실시예들에 있어서, 복수의 제 1 홀들(622)은 통로들(602)과 실질적으로 정렬되어, 이온 억제 플레이트 및 샤워헤드를 통한 플라즈마 유출물들의 통과를 용이하게 할 수도 있다.
복수의 제 2 홀들(624)은, 샤워헤드(620)의 저부 표면으로부터 샤워헤드를 통하여 부분적으로 연장할 수도 있다. 복수의 제 2 홀들은, 전구체 가스(예를 들어, 증착 화합물들, 에천트들 등)를 외부 가스 소스(도시 안됨)로부터 제 2 홀들(624)로 전달하는 복수의 채널들(도시 안됨)과 커플링되거나 또는 접속될 수도 있다. 제 2 홀들은 샤워헤드(620)의 저부 표면에서의 더 작은 ID 및 샤워헤드의 내부에서의 더 큰 ID를 포함할 수도 있다. 제 2 홀들(624)의 수는, 상이한 실시예들에 있어서, 약 100 내지 약 5000 또는 약 500 내지 약 2000일 수도 있다. 제 2 홀들의 더 작은 ID의 직경(즉, 저부 표면에서의 홀의 직경)은 약 0.1 mm 내지 약 2 mm일 수도 있다. 제 2 홀들(624)은 일반적으로 원형이고, 유사하게, 원통형, 원추형, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다. 제 1 및 제 2 홀들 양자는 샤워헤드(620)의 저부 표면 위에서 균일하게 분포되어, 플라즈마 유출물들 및 전구체 가스들의 균일한 혼합을 증진시킬 수도 있다.
도 7a를 참조하면, 스루 홀들의 예시적인 구성들이 도시된다. 도시된 스루 홀들은 일반적으로, 홀의 상단을 향한 큰 내경(ID) 영역, 및 홀의 저부 또는 하단을 향한 더 작은 ID 영역을 포함한다. 더 작은 ID는 약 0.2 mm 내지 약 5 mm일 수도 있다. 추가로, 홀들의 종횡비(즉, 홀 길이에 대한 더 작은 ID)들은 대략 1 내지 20일 수도 있다. 그러한 구성들은 라디칼 또는 중성 종들의 통과를 허용하면서 플라즈마 유출물의 이온 종들의 통과를 실질적으로 차단 및/또는 제어할 수도 있다. 예를 들어, 종횡비를 변경하는 것은 스루 홀들을 통과하도록 허용된 플라즈마의 양을 조절할 수도 있다. 플라즈마 통과는, 추가로, 스루 홀들의 바로 상부의 영역 내에서의 플라즈마의 압력을 변경함으로써 조절될 수도 있다.
이제, 특정 구성들을 참조하면, 스루 홀(702)은 홀의 상단에서의 큰 ID 영역(704) 및 홀의 하단에서의 작은 ID 영역(706)을 포함할 수도 있으며, 이 홀은 큰 ID와 작은 ID 사이에 스텝형 에지를 갖는다. 스루 홀(710)은 홀의 상단에서의 큰 ID 영역(712) 및 홀의 하단에서의 큰 ID 영역(716)을 포함할 수도 있으며, 이 홀은 이들 큰 ID 영역 사이에 작은 ID 영역(714)을 갖는다. 큰 ID 영역과 작은 ID 영역 간의 천이는 그 영역들 간의 급격한 천이를 제공하기 위해 스텝형이거나 블런트형일 수도 있다.
스루 홀(720)은 홀의 상단에서의 큰 ID 영역(722) 및 홀의 하단에서의 작은 ID 영역(726)을 포함할 수도 있으며, 이 홀은 큰 영역과 작은 영역 사이에서 각도 θ로 천이하는 테이퍼형 영역(724)을 갖는다. 작은 ID 영역(726)의 높이(728)는 홀의 전체 높이(727), 테이퍼형 영역(724)의 각도 θ, 큰 ID 및 작은 ID에 의존할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 테이퍼형 영역(724)은 약 15°내지 약 30°, 바람직하게는 약 22°의 각도를 포함하고; 전체 높이(727)는 약 4 mm 내지 약 8 mm, 바람직하게는 약 6.35 mm이고; 큰 ID는 약 1 mm 내지 약 4 mm, 바람직하게는 약 2.54 mm이며; 작은 ID는 약 .2 mm 내지 1.2 mm, 바람직하게는 약 .89 mm이어서, 작은 ID 영역(726)의 높이(728)는 약 1 mm 내지 약 3 mm, 바람직하게는 약 2.1 mm이다.
스루 홀(730)은 홀의 상단에서의 제 1 ID 영역(732), 제 1 ID 영역(732)과 동심적으로 정렬되고 그 수직으로 아래에 배치된 제 2 ID 영역(734), 제 2 ID 영역(734)과 동심적으로 정렬되고 그 수직으로 아래에 배치된 제 3 ID 영역(736)을 포함할 수도 있다. 제 1 ID 영역(732)은 큰 ID를 포함할 수도 있고, 제 2 ID 영역(734)은 작은 ID를 포함할 수도 있으며, 제 3 ID 영역(736)은 제 2 ID 영역(734)보다 조금 더 큰 ID를 포함할 수도 있다. 제 3 ID 영역(736)은 홀의 하단으로 연장할 수도 있거나, 또는 출구 ID(737)로 바깥쪽으로 테이퍼될 수도 있다. 제 3 ID 영역(736)과 출구 ID(737) 사이의 테이퍼는 각도 θ3으로 테이퍼질 수도 있으며, 이 각도 θ3은 약 15°내지 약 30°, 바람직하게는 약 22°일 수도 있다. 제 2 ID 영역(734)은, 제 1 ID 영역(732)으로부터 각도 θ1로 천이하는 모따기된 에지를 포함할 수도 있으며, 이 각도 θ1은 약 110°내지 약 140°일 수도 있다. 유사하게, 제 2 ID 영역(734)은, 제 3 ID 영역(736)으로 각도 θ2로 천이하는 모따기된 에지를 포함할 수도 있으며, 이 각도 θ2는 약 110°내지 약 140°일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 제 1 영역(732)의 큰 ID는 약 2.5 mm 내지 약 7 mm, 바람직하게는 약 3.8 mm일 수도 있고; 제 2 ID 영역(734)의 작은 ID는 약 .2 mm 내지 약 5 mm, 바람직하게는 약 .4 mm일 수도 있고; 제 3 ID 영역(736)의 조금 더 큰 ID는 약 .75 mm 내지 약 2 mm, 바람직하게는 약 1.1 mm일 수도 있으며; 출구 ID는 약 2.5 mm 내지 약 5 mm, 바람직하게는 약 3.8 mm일 수도 있다.
큰 ID 영역들과 작은 ID 영역들 간의 천이(블런트형, 스텝형, 테이퍼형 등)는 라디칼 또는 중성 종들의 통과를 허용하면서 이온 종들의 통과가 홀들을 통과하는 것을 실질적으로 차단할 수도 있다. 예를 들어, 이제, 도 7b를 참조하면, 큰 ID 영역(722)과 작은 ID 영역(726) 사이의 천이 영역(724)을 포함하는 스루 홀(720)의 확대도가 도시된다. 테이퍼형 영역(724)은 플라즈마(725)가 스루 홀(720)을 관통하는 것을 실질적으로 방지할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마(725)가 스루 홀(720)로 관통함에 따라, 이온 종들은 테이퍼형 영역(724)의 벽들과 접촉함으로써 비활성화 또는 접지되고, 이에 의해 스루 홀을 통한 플라즈마의 통과를 제한하고 스루 홀(720) 상부의 영역 내에 플라즈마를 함유시킬 수도 있다. 하지만, 라디칼 또는 중성 종들은 스루 홀(720)을 통과할 수도 있다. 따라서, 스루 홀(720)은 플라즈마(720)를 필터링하여, 원치않은 종들의 통과를 방지 또는 제어할 수도 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스루 홀들의 작은 ID 영역(726)은 1 mm 또는 그보다 작은 ID를 포함한다. 스루 홀들을 관통하는 라디칼 및/또는 중성 종들의 현저한 농도를 유지하기 위해, 작은 ID 영역의 길이 및/또는 테이퍼 각도가 제어될 수도 있다.
플라즈마의 통과를 방지하는 것에 부가하여, 본 명세서에 설명된 스루 홀들은 플라즈마의 통과를 조절하는데 사용될 수도 있어서, 원하는 레벨의 플라즈마가 스루 홀을 통과하도록 허용된다. 스루 홀들을 통한 플라즈마의 유동을 조절하는 것은, 원하는 비율의 플라즈마가 비활성화 또는 접지 없이 이온 억제기를 통과할 수 있도록 이온 억제 플레이트 상부의 가스 영역에 있어서의 플라즈마의 압력을 증가시키는 것을 포함할 수도 있다.
이제, 도 8을 참조하면, CCP 유닛(800)의 단순화된 도면이 도시된다. 구체적으로, 도시된 CCP 유닛(800)은, 플라즈마가 함유되는 플라즈마 생성 영역(810)을 규정하는 상부 플레이트(802) 및 저부 플레이트(804)를 포함한다. 전술된 바와 같이, 플라즈마는 RPS(도시 안됨)에 의해 생성되고, 스루 홀(806)을 통해 플라즈마 생성 영역(810)으로 전달될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 플라즈마는 예를 들어 상단부 플레이트(802) 및 저부 플레이트(804)를, 전력 생성 유닛(도시 안됨)에 커플링된 제 1 및 제 2 전극들로서 활용함으로써 CCP 유닛(800)에서 생성될 수도 있다.
상단부 플레이트(802)는 프로세스 가스 및/또는 플라즈마로 하여금 상단부 플레이트(802)를 통한 플라즈마의 백-스트리밍을 방지하면서 플라즈마 생성 영역(810)으로 전달되게 하는 스루 홀(806)을 포함할 수도 있다. 스루 홀(806)은 스루 홀(730)과 유사하게, 제 1, 제 2, 및 제 3 ID 영역들(각각 820, 822, 및 824)을 갖도록 구성될 수도 있으며, 이 스루 홀(806)은 인접 영역들(828 및 829) 사이의 모따기된 에지 및 제 3 ID 영역(824)과 출구 ID 사이에서 천이하는 테이퍼형 영역(826)을 갖는다. 제 3 ID 영역(824)과 출구 ID 사이의 테이퍼형 영역(826) 및/또는 제 2 ID 영역과 제 3 ID 영역들(각각 822 및 824) 사이의 모따기된 에지는 플라즈마가 스루 홀(806)로 관통할 때 이온 종들을 비활성화 또는 접지함으로써 플라즈마의 백-스트리밍을 방지할 수도 있다.
유사하게, 저부 플레이트(804)는 라디칼 또는 중성 종들로 하여금 이온 종들의 통과를 방지 또는 제어하면서 스루 홀을 통과하게 하는 스루 홀(808)을 포함할 수도 있다. 스루 홀(808)은 스루 홀(720)과 유사하게, 큰 ID 영역(830), 작은 ID 영역(832), 및 큰 ID 영역(830)과 작은 ID 영역(832) 사이에서 천이하는 테이퍼형 영역(834)을 갖도록 구성될 수도 있다. 테이퍼형 영역(834)은 전술된 바와 같이 이온 종들을 비활성화 또는 접지함으로써 스루 홀(808)을 통한 플라즈마의 유동을 방지하면서 라디칼 또는 중성 종들이 그것을 통하여(therethrough) 통과하게 할 수 있다.
스루 홀들(806 및/또는 808)을 통한 플라즈마의 통과를 추가로 방지하기 위해, 상단부 플레이트(802) 및/또는 저부 플레이트(804)는 전하를 수신하여 플라즈마를 전기적으로 바이어싱하고, 플라즈마 생성 영역(810) 내에 플라즈마를 함유하고 및/또는 저부 플레이트를 통과하는 활성화된 가스에 있어서의 이온 농도를 조정할 수도 있다. CCP 유닛(800)에서의 상단부 플레이트(802) 및 저부 플레이트(804)를 사용하여, 플라즈마가 플라즈마 생성 영역(810)에서 실질적으로 생성되고 및/또는 유지될 수도 있지만, 라디칼 및 중성 종들은 기판 표면으로부터 재료를 에칭하거나 기판 표면 상에 재료를 증착하기 위해 하나 또는 그 초과의 전구체 가스들과 혼합되도록 가스 반응 영역으로 전달된다.
예시적인 프로세스들
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 설명된 바와 같은 이온 억제기는 에칭 또는 증착 프로세스들을 위해 라디칼 및/또는 중성 종들을 제공하는데 사용될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, 이온 억제기는 금속 함유막을 선택적으로 에칭하기 위해 불소 라디칼들을 제공하는데 사용된다. 불소 라디칼들을 사용하여, 약 80:1 또는 그 초과만큼 높은, 실리콘 산화물막에 대한 금속 함유막의 에칭 레이트 선택도가 획득될 수 있다. 추가로, 약 30:1 또는 그 초과만큼 높은, 실리콘 질화물막에 대한 금속 함유막의 에칭 레이트 선택도가 획득될 수 있다. 그러한 프로세스를 위한 하나의 사용은 3차원 디바이스 구조들에 있어서 금속 함유막들을 제거하는 것이다. 본 발명의 실시예들에 따라 에칭될 수도 있는 금속 함유막들은, 예를 들어, 텅스텐 막들, 하프늄 막들, 지르코늄 막들, 탄탈 막들, 티탄 막들 등뿐 아니라 이들 막들의 실리케이트들 및 산화물들을 포함한다.
이온 억제기는 이온들보다 더 높은 농도의 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는데 사용될 수도 있다. 플라즈마의 하전된 입자들 대부분이 이온 억제기에 의해 필터링 또는 제거되기 때문에, 기판은 에칭 프로세스 동안 통상적으로 바이어싱되지 않는다. 라디칼들 및 다른 중성 종들을 사용한 그러한 프로세스는, 스퍼터링 및 충격을 포함하는 종래의 플라즈마 에칭 프로세스들에 비해 플라즈마 손상을 감소할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한, 액체들의 표면 장력이 작은 피처들의 벤딩 및 박피를 야기할 수 있는 종래의 습식 에칭 프로세스들에 비해 유리하다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 금속 함유층 및 실리콘 산화물층 및/또는 실리콘 질화물층을 포함하는 기판으로부터 금속 함유막을 선택적으로 에칭하는 예시적인 방법을 도시한 단순화된 플로우차트이다. 그 방법은 불소 함유 가스를 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역으로 유동시키는 단계(902)를 포함한다. 불소 함유 가스는 HF, F2, NF3, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, BrF3, ClF3, SF6 등을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들은 불소 함유 가스 대신 또는 그에 부가하여, Cl2, HBr, SiCl4 등과 같은 다른 할로겐 함유 가스들을 포함할 수도 있다. 도 9의 예시적인 방법에 있어서, 불소 함유 가스는 또한 O2, O3, N2O, NO 등과 같은 하나 또는 그 초과의 산소 소스들을 포함할 수도 있다. 산소를 사용하는 것은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물의 에칭 레이트에 대한 최소의 영향으로 금속 함유층의 에칭 레이트를 증가시킬 수 있다. 불소 함유 가스는 또한 H2, He, N2, Ar 등과 같은 하나 또는 그 초과의 비활성 가스들을 포함할 수도 있다. 비활성 가스는 플라즈마 안정도를 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 상이한 가스들의 유량들 및 비율들이 에칭 레이트들 및 에칭 선택도를 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 불소 함유 가스는 약 5 sccm 내지 500 sccm의 유량의 NF3, 약 0 sccm 내지 5000 sccm의 유량의 O2, 및 약 0 sccm 내지 5000 sccm의 유량의 He을 포함한다. 당업자는, 에칭되는 피처들의 프로세싱 챔버 구성, 기판 사이즈, 기하학적 형태 및 레이아웃 등을 포함하는 다수의 요인들에 의존하여 다른 가스들 및/또는 유동들이 사용될 수도 있음을 인식할 것이다.
그 방법은 또한, 에너지를 불소 함유 가스에 인가하여 플라즈마 생성 영역에서 플라즈마를 생성하는 단계(904)를 포함한다. 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 플라즈마는 라디칼들 및 이온들을 포함한 다수의 하전된 종들 및 중성 종들을 포함할 수도 있다. 플라즈마는 공지된 기술들(예를 들어, RF, 용량 커플링형, 유도 커플링형 등)을 사용하여 생성될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 에너지는 약 15 W 내지 5000 W의 소스 전력 및 약 0.2 Torr 내지 30 Torr의 압력의 CCP 유닛을 사용하여 인가된다. CCP 유닛은 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로부터 원격으로 배치될 수도 있다. 예를 들어, CCP 유닛 및 플라즈마 생성 영역은 이온 억제기에 의해 가스 반응 영역으로부터 분리될 수도 있다.
그 방법은 또한, 플라즈마를 필터링하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계(906)를 포함한다. 플라즈마는 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역과 가스 반응 영역 사이에 배치된 이온 억제기를 사용하여 필터링될 수도 있다. 이온 억제기는, 플라즈마 생성 영역과 가스 반응 영역 간의 불소 라디칼들 및 중성 종들의 통과를 허용하는 복수의 채널들을 포함할 수도 있다. 이온 억제기는 플라즈마 생성 영역으로부터 통과하는 이온들 중 일부 또는 전부를 제거하도록 구성될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, 이온들의 상당한 부분이 제거될 수도 있어서, 반응성 가스가 이온들을 실질적으로 포함하지 않는다.
그 방법은 또한, 반응성 가스를 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로 유동시키는 단계(908)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 이온 억제기는 샤워헤드로서 구성될 수도 있고, 이온 억제기를 빠져나가는 반응성 가스는 기판에 근접한 가스 반응 영역으로 유동할 수도 있다. 대안적으로, 이온 억제기를 빠져나가는 반응성 가스는 샤워헤드 또는 다른 가스 분배기를 통해 가스 반응 영역으로 유동할 수도 있다.
그 방법은 또한, 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역에 있어서 반응성 가스에 기판을 노출하는 단계(910)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 기판의 온도는 약 -10℃ 내지 200℃일 수도 있고, 기판 프로세싱 챔버 내 압력은 약 0.2 Torr 내지 30 Torr일 수도 있다. 당업자는, 전술된 바와 같은 다수의 요인들에 의존하여 다른 온도들 및/또는 압력들이 사용될 수도 있음을 인식할 것이다. 반응성 가스는, 반응성 가스가 실리콘 산화물층 및/또는 실리콘 질화물층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 금속 함유층을 에칭한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 산화물 막 및/또는 실리콘 질화물 막과 같은 유전체막의 에칭 레이트 보다 더 높은 에칭 레이트의 금속 함유막을 제공하는 예시적인 에칭 프로세스를 도시한 단순화된 플로우차트이다. 그 프로세스는 불소 라디칼들 및 불소 이온들을 포함하는 플라즈마를 불소 함유 가스로부터 생성하는 단계(1002)를 포함한다. 상기 설명된 바와 같이, 플라즈마는, 가스 반응 영역과는 분리된 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역에서 형성될 수도 있다. 그 프로세스는 또한, 불소 이온들의 부분을 플라즈마로부터 제거하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계(1004)를 포함한다. 불소 이온들의 부분은 이온 억제기를 사용하여 제거될 수도 있다. 그 프로세스는 또한, 금속 함유층 및 유전체층을 포함하는 기판을 반응성 가스에 노출하는 단계(1006) - 여기서, 반응성 가스는, 반응성 가스가 실리콘 산화물층 및/또는 실리콘 질화물층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 금속 함유층을 에칭함 - 를 포함한다.
도 9 및 도 10에 도시된 예시적인 프로세스들은 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8, 및 도 9에 도시된 이온 억제 엘리먼트들의 도 1 내지 도 5에 도시된 프로세싱 챔버들과의 사용에 한정되지 않음을 인식해야 한다. 대신, 본 발명의 실시예들에 따른 프로세스들은 다른 하드웨어 구성들을 사용하여 수행될 수도 있다. 추가로, 도 9 및 도 10에 도시된 특정 단계들은 본 발명의 실시예들에 따른 특정 방법들을 제공한다. 상기 서술된 단계들은 시스템 소프트웨어에 의해 계속 반복될 수도 있으며, 단계들의 다른 시퀀스들이 대안적인 실시예들에 따라 수행될 수도 있다. 예를 들어, 상기 서술된 단계들은 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 더욱이, 도 9 및 도 10에 도시된 개별 단계들은, 개별 단계에 적절한 바에 따라 다양한 시퀀스들에서 수행될 수도 있는 다중의 하위-단계들을 포함할 수도 있다. 더욱더, 부가적인 단계들이 특정 어플리케이션에 의존하여 부가되거나 또는 제거될 수도 있다. 당업자는 다수의 변동예들, 변형예들, 및 대체예들을 인식할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 논의된 방법들 및 장치들은 단지 예로서 제공될 뿐임을 유의해야 한다. 다양한 실시예들이 다양한 단계들 또는 컴포넌트들을 적절한 바에 따라 생략, 치환, 또는 부가할 수도 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에 관하여 설명된 특징들은 다양한 다른 실시예들에서 결합될 수도 있음을 인식해야 한다. 더욱더, 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 디스크립션 언어들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수도 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 또는 마이크로코드로 구현될 경우, 필요한 태스크들을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수도 있다. 프로세서들은 필요한 태스크들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 용어 "컴퓨터 판독가능 매체"는 휴대용 또는 고정식 저장 디바이스들, 광학 저장 디바이스들, sim 카드들, 다른 스마트 카드들, 및 명령들 또는 데이터를 저장, 포함, 또는 수록할 수 있는 다양한 다른 매체들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

Claims (15)

  1. 금속 함유층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 기판으로부터 금속 함유막을 선택적으로 에칭하는 방법으로서,
    불소 함유 가스를 기판 프로세싱 챔버의 플라즈마 생성 영역으로 유동시키는 단계 ― 상기 플라즈마 생성 영역은 상기 기판 프로세싱 챔버의 기판 프로세싱 영역과 유체적으로 결합되지만, 물리적으로는 분리됨―;
    에너지를 상기 불소 함유 가스에 인가하여 상기 플라즈마 생성 영역에서 플라즈마를 생성하는 단계 ― 상기 플라즈마는 불소 라디칼들 및 불소 이온들을 포함함―;
    상기 플라즈마를 필터링하여, 불소 이온들보다 더 높은 농도의 불소 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는 단계 ― 상기 불소 이온들은 상기 플라즈마 생성 영역에서 상기 기판으로 이온 억제 플레이트를 통해 이동하면서 제거됨 ―;
    상기 반응성 가스를 상기 기판 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로 샤워 헤드를 통해 유동시키는 단계; 및
    상기 기판을 상기 기판 프로세싱 챔버의 상기 가스 반응 영역의 상기 반응성 가스에 노출하는 단계를 포함하고,
    상기 반응성 가스는, 상기 반응성 가스가 상기 실리콘 산화물층을 에칭하는 것보다 더 높은 에칭 레이트로 상기 금속 함유층을 에칭하고,
    상기 이온 억제 플레이트는 상기 플라즈마 생성 영역과 상기 샤워 헤드 사이에 위치되고, 상기 가스 반응 영역은 상기 에칭 동작 동안 플라즈마가 없으며(free), 상기 생성된 플라즈마는 용량성-결합(capacitively-coupled) 플라즈마이고, 그리고 상기 이온 억제 플레이트 또는 상기 샤워 헤드 중 적어도 하나는 상기 플라즈마를 생성하기 위해 이용되는 전극을 포함하는, 에칭하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스는 NF3을 포함하는, 에칭하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스는 He 또는 Ar 중 적어도 하나를 포함하는, 에칭하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유층은 텅스텐을 포함하는, 에칭하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유층은 텅스텐 산화물을 포함하는, 에칭하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유층은 하프늄을 포함하는, 에칭하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유층은 하프늄 산화물을 포함하는, 에칭하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 반응성 가스는 불소 이온들을 포함하지 않는(free from), 에칭하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 금속 함유층의 에칭 동안 바이어스되지 않는, 에칭하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 억제 플레이트는 기판 프로세싱 챔버 하우징에 결합되고, 그리고 상기 기판 프로세싱 챔버 하우징에서 상기 이온 억제 플레이트와 결합된 적어도 하나의 전기 절연체에 의해 상기 기판 프로세싱 챔버의 적어도 하나의 전극과 분리되는, 에칭하는 방법.
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