KR101975236B1 - 실리콘과 산소를 모두 함유하고 있는 물질들의 건식 에칭률의 선택적 억제 - Google Patents

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Abstract

패터닝된 이질성 구조들 상의 노출된 실리콘-및-산소 함유 물질에 대한 에칭률을 억제하기 위한 방법이 개시되며, 이 방법은 2단계의 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 이 기술을 사용하여 그 선택성이 증대되는 물질들의 예들은 실리콘 질화물과 실리콘을 포함한다. 원격 플라즈마 에칭의 제 1 단계는, 실리콘-및-산소 함유 물질 상에 보호성 고체 부산물을 형성하기 위해, 플라즈마 유출물들과 패터닝된 이질성 구조들을 반응시킨다. 상기 제 1 단계의 플라즈마 유출물들은 질소 함유 전구체와 수소 함유 전구체를 포함하는 전구체들의 조합으로 이루어진 원격 플라즈마로부터 형성된다. 또한, 원격 플라즈마 에칭의 제 2 단계는, 상기 보호성 고체 부산물이 결여된 물질을 선택적으로 제거하기 위해, 플라즈마 유출물들과 상기 패터닝된 이질성 구조들을 반응시킨다. 상기 제 2 단계의 플라즈마 유출물들은 불소 함유 전구체의 원격 플라즈마로부터 형성된다.

Description

실리콘과 산소를 모두 함유하고 있는 물질들의 건식 에칭률의 선택적 억제{SELECTIVE SUPPRESSION OF DRY-ETCH RATE OF MATERIALS CONTAINING BOTH SILICON AND OXYGEN}
본원은 "실리콘과 산소를 모두 함유하고 있는 물질들의 건식 에칭률의 선택적 억제"란 명칭으로 2012년 4월 18일자로 출원된 미국 특허 출원번호 제13/449,543호의 PCT 출원이고, "실리콘과 산소를 모두 함유하고 있는 물질들의 건식 에칭률의 선택적 억제"란 명칭으로 2011년 8월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/527,823호에 관한 것으로 이 가특허 출원을 우선권으로 주장하며, 이들 모두는 모든 목적들을 위해 그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다.
기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 물질 층들을 생성하는 프로세스들에 의하여, 집적 회로들이 가능하게 된다. 기판 상에 패터닝된 물질을 생성하는 것은 노출된 물질의 제거를 위한 제어된 방법들을 요구한다. 화학적 에칭은 포토레지스트의 패턴을 하부층들 내에 전사시키는 단계, 층들을 박형화하는 단계 또는 표면 상에 이미 존재하는 피쳐들의 측방향 치수들을 박형화하는 단계를 포함하는 다양한 목적들을 위하여 사용된다. 예컨대 패턴 전사 프로세스가 진행하는 것을 돕도록, 하나의 물질을 다른 물질보다 더 빠르게 에칭하는 에칭 프로세스를 갖는 것이 종종 바람직하다. 이러한 에칭 프로세스를 제 1 물질에 대해 선택적이라고 한다. 물질들, 회로들 및 프로세스들의 다양성의 결과로서, 다양한 물질들에 대한 선택성(selectivity)을 가진 에칭 프로세스들이 개발되어 왔다. 그러나, 실리콘 산화물보다 더 빠르게 실리콘을 선택적으로 에칭하기 위한 옵션들은 별로 없다.
반도체 기판들로부터 물질을 선택적으로 제거하는데 있어서, 건식 에칭 프로세스들이 종종 바람직하다. 이러한 바람직함은 물리적 외란을 최소로 하면서 미소 구조들로부터 물질을 부드럽게 제거하는 능력으로부터 비롯된다. 또한, 건식 에칭 프로세스들은 가스상(gas phase) 시약들을 제거함으로써 에칭률이 갑자기 정지될 수 있도록 허용한다. 몇몇 건식 에칭 프로세스들은 하나 또는 그 초과의 전구체들로부터 형성된 원격 플라즈마 부산물(remote plasma by-product)들에 대한 기판의 노출을 수반한다. 예컨대, 삼불화질소와 암모니아의 원격 플라즈마 여기(excitation)는, 플라즈마 유출물들이 기판 프로세싱 영역 내로 유동될 때, 패터닝된 기판으로부터 실리콘 산화물이 선택적으로 제거될 수 있도록 한다. 최근, 실리콘 산화물보다 더 빠르게 실리콘을 제거할 수 있는 건식 에칭 프로세스들이 개발되었지만, 몇몇 응용들은 강화된 선택성들을 요구할 수 있다.
건식 에칭 프로세스들을 사용하여 실리콘 산화물과 다른 실리콘 및 산소 함유 물질들에 비해 실리콘의 선택성을 개선시키기 위한 방법들이 요구된다.
패터닝된 이질성 구조들 상의 노출된 실리콘-및-산소 함유 물질에 대한 에칭률을 억제하기 위한 방법이 설명되고, 이 방법은 2단계의 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 이 기술을 사용하여 그 선택성이 증대되는 물질들의 예들은 실리콘 질화물과 실리콘을 포함한다. 원격 플라즈마 에칭의 제 1 단계는, 실리콘-및-산소 함유 물질 상에 보호성 고체 부산물(protective solid by-product)을 형성하기 위해, 플라즈마 유출물들과 패터닝된 이질성 구조들을 반응시킨다. 상기 제 1 단계의 플라즈마 유출물들은 질소 함유 전구체와 수소 함유 전구체를 포함하는 전구체들의 조합으로 이루어진 원격 플라즈마로부터 형성된다. 또한, 원격 플라즈마 에칭의 제 2 단계는, 상기 보호성 고체 부산물이 결여된 물질을 선택적으로 제거하기 위해, 플라즈마 유출물들과 상기 패터닝된 이질성 구조들을 반응시킨다. 상기 제 2 단계의 플라즈마 유출물들은 불소 함유 전구체의 원격 플라즈마로부터 형성된다.
본 발명의 실시예들은 기판 프로세싱 챔버의 기판 프로세싱 영역 내에서, 패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법들을 포함한다. 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역과, 상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역과 상이한 화학량론(chemical stoichiometry)을 가진 제 2 물질의 노출된 영역을 갖는다. 상기 방법은 (1) 제 1 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 플라즈마 영역 내에서 제 1 플라즈마를 형성하면서, 상기 기판 프로세싱 영역에 유체적으로(fluidly) 커플링된 원격 플라즈마 영역 내로 수소 함유 전구체 및 제 1 불소 함유 전구체의 각각을 유동시키는 단계와, 보호된 실리콘-및-산소 함유 영역을 형성하기 위해, 상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역 상에 보호성 고체 부산물을 형성하는 단계를 포함하는, 제 1 건식 에칭 단계; (2) 제 2 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 상기 플라즈마 영역 내에서 제 2 플라즈마를 형성하면서, 상기 원격 플라즈마 영역 내로 제 2 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계와, 샤워헤드의 관통홀들을 통해 상기 기판 프로세싱 영역 내로 상기 플라즈마 유출물들을 유동시킴으로써, 상기 보호된 실리콘-및-산소 함유 영역보다 더 빠르게 상기 제 2 물질의 노출된 영역을 에칭하는 단계를 포함하는, 제 2 건식 에칭 단계; 및 (3) 상기 패터닝된 기판의 온도를 상승시킴으로써 상기 보호된 실리콘-및-산소 함유 영역으로부터 상기 보호성 고체 부산물을 승화(sublimate)시키는 단계의 순차적인 단계들을 포함한다. 상기 보호성 고체 부산물을 형성하는 단계는 상기 샤워헤드를 통해 상기 기판 프로세싱 영역 내로 상기 제 1 플라즈마 유출물들을 유동시키는 단계를 포함한다.
추가적인 실시예들 및 특징들이 후술하는 설명에서 일부가 제시되어 있고, 그리고 일부는 명세서의 검토를 통해 당업자에게 명확해지거나, 또는 개시된 실시예들의 실시에 의해 학습될 수 있을 것이다. 본 명세서에 설명된 수단들, 조합들, 및 방법들을 이용하여, 개시된 실시예들의 특징들 및 장점들이 실현되고 획득될 수 있다.
명세서의 나머지 부분들과 도면들을 참조하여, 개시된 실시예들의 본질 및 장점들의 추가적인 이해가 실현될 수 있을 것이다.
도 1은 개시된 실시예들에 따라 선택적으로 억제된 실리콘 산화물 에칭률을 갖는 건식 에칭 프로세스의 흐름도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 프로세싱 챔버를 도시하고 있다.
도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 프로세싱 챔버의 샤워헤드를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템을 도시하고 있다.
첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피쳐들은 동일한 참조 부호를 가질 수 있다. 또한, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은 참조 부호에 이어서, 대시 및 유사한 컴포넌트들을 구별하는 2차 부호를 뒤따르게 함으로써 구별될 수 있다. 만일 본 명세서에서 1차 참조 부호만이 사용되는 경우, 2차 참조 부호와는 무관하게, 동일한 1차 참조 부호를 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 것에 대해 설명이 적용될 수 있다.
패터닝된 이질성 구조들 상의 노출된 실리콘-및-산소 함유 물질에 대한 에칭률을 억제하기 위한 방법이 설명되고, 이 방법은 2단계의 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 이 기술을 사용하여 그 선택성이 증대되는 물질들의 예들은 실리콘 질화물과 실리콘을 포함한다. 원격 플라즈마 에칭의 제 1 단계는 실리콘-및-산소 함유 물질 상에 보호성 고체 부산물을 형성하기 위해 플라즈마 유출물들을 패터닝된 이질성 구조들과 반응시킨다. 상기 제 1 단계의 플라즈마 유출물들은 질소 함유 전구체와 수소 함유 전구체를 포함하는 전구체들의 조합으로 이루어진 원격 플라즈마로부터 형성된다. 또한, 원격 플라즈마 에칭의 제 2 단계는 상기 보호성 고체 부산물이 결여된 물질을 선택적으로 제거하기 위해 플라즈마 유출물들을 상기 패터닝된 이질성 구조들과 반응시킨다. 상기 제 2 단계의 플라즈마 유출물들은 불소 함유 전구체의 원격 플라즈마로부터 형성된다.
본 발명을 더 잘 이해하고 인식하기 위해, 이제, 개시된 실시예들에 따른 실리콘 선택적 에칭 프로세스의 흐름도인 도 1을 참조한다. 실리콘은 본 명세서에 제시된 방법들을 사용하여 그 선택성이 증대될 수 있는 물질의 예이다. 제 1 작업(operation)에 앞서, 패터닝된 기판에 구조가 형성된다. 상기 구조는 실리콘과 실리콘 산화물의 분리된(separate) 노출된 영역들을 갖는다. 그 다음, 상기 기판이 프로세싱 영역 내로 전달된다(작업 (110)). 상기 기판 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 영역 내로의 삼불화질소와 암모니아의 유동들이 시작된다(작업 (113)). 상기 분리된 플라즈마 영역은 본 명세서에서 원격 플라즈마 영역으로 지칭될 수 있고, 프로세싱 챔버와는 별개의 모듈이거나 프로세싱 챔버 내부의 격실일 수 있다. 원격 플라즈마 유출물들(즉, 원격 플라즈마로부터의 생성물들)이 상기 프로세싱 영역 내로 유동되고, 기판 표면과 상호작용하도록 허용된다(작업 (115)). 노출된 실리콘 산화물 위에 보호성 고체 부산물이 선택적으로 형성되지만, 실리콘 위에는 형성되지 않는다(작업 (118)). 상기 보호성 고체 부산물의 형성은 상기 실리콘 산화물의 상층(top layer)을 소모하며, 상기 보호성 고체 부산물은 상기 플라즈마 유출물로부터의 물질과 상기 실리콘 산화물로부터의 물질을 갖는다. 상기 프로세스 동안 매우 적은 실리콘 산화물이 소모된다(그리고, 심지어 작업(135)까지 표면을 떠나지 않는다)는 사실에도 불구하고, 상기 작업들(113 내지 118)은 본 명세서에서는 집합적으로 제 1 건식 에칭 단계로 지칭된다.
암모니아와 삼불화질소로부터 생성되는 플라즈마 유출물들은 다양한 분자들, 분자 토막들(molecular fragments) 및 이온화된 종들(species)을 포함한다. 보호성 고체 부산물 형성의 현재 고려되고 있는(entertained) 이론적인 메커니즘들이 전적으로 옳거나 옳지 않을 수 있으나, 플라즈마 유출물들은 본 명세서에서 설명되는 저온의 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역들과 쉽게 반응하는 NH4F 및 NH4F.HF를 포함하는 것으로 여겨진다. 플라즈마 유출물들은 실리콘 산화물 표면과 반응하여, 예를 들어 (NH4)2SiF6, NH3　및 H2O 생성물들을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 프로세싱 조건들하에서, NH3와 H2O는 증기들이고, 진공 펌프에 의해 기판 프로세싱 영역으로부터 제거될 수 있다. 패터닝된 기판 표면의 실리콘 산화물 부분 상에는 (NH4)2SiF6 고체 부산물의 얇은 층이 남게 된다. 실리콘(Si)은 노출된 실리콘 산화물로부터 비롯되고, (NH4)2SiF6의 나머지를 형성하는 질소, 수소 및 불소는 상기 플라즈마 유출물들로부터 비롯된다. 원격 플라즈마 영역 내로 다양한 비율들의 삼불화질소 대 암모니아가 사용될 수 있으나, 1:1 내지 4:1 또는 약 2:1 비율의 암모니아 대 삼불화질소가 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있다.
일반적으로, 상기 제 1 건식 에칭 단계 동안 유동되는 수소 함유 전구체는 원자 수소, 분자 수소, 암모니아, 완전 탄화수소(perhydrocarbon) 및 불완전하게 할로겐으로 치환된(halogen-substituted) 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함한다. 원자 수소와 분자 수소는 단결정 실리콘 및 폴리실리콘 형태의 실리콘을 에칭하는 동안 실리콘-및-산소 함유 물질을 보호하는 데에 적합하기는 하지만, 실리콘 질화물과 같은 실리콘-및-질소 함유 물질을 에칭할 때에는 이들의 사용을 피해야 한다. 원자 수소와 분자 수소는 실리콘-및-질소 함유 물질과 유사한 방식으로 실리콘-및-질소 함유 물질 상에 보호성 고체 부산물을 성장시키는 것으로 밝혀졌다. 나머지 수소 소스들은 실리콘이나 실리콘-및-질소 함유 물질을 선택적으로 에칭하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명자들은 상기 (보호성) 고체 부산물이 후속하는 건식 에칭 단계에 대한 효과적인 배리어임을 발견하였다. 그런 다음, 상기 원격 플라즈마 영역 내로의 삼불화질소의 유동이 도입된다(작업 (120)). 이 단계 동안, 본 발명의 실시예들에서, 수소는 상기 원격 플라즈마 영역 내로 거의 또는 전혀 함께 도입(co-introduce)되지 않는다. 이러한 제 2 불소 함유 전구체는 수소 소스와 혼합되지 않을 수 있으며, 이렇게 되면 제 2 플라즈마 유출물들은 본질적으로 수소가 없을 수 있다. 노출된 실리콘 영역들의 고도로 선택적인 에칭률을 약화시키지 않으면서, 소량의 암모니아 또는 수소(예컨대, 1:5 또는 1:10 미만의 H:F 원자 유동 비율)가 첨가될 수 있다. 삼불화질소를 보강(augment)하거나 대체하기 위해 다른 불소 소스들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 불소 함유 전구체가 상기 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있고, 상기 불소 함유 전구체는 원자 불소, 이원자 불소, 삼불화브롬, 삼불화염소, 삼불화질소, 불화수소, 육불화황 및 이불화제논으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함한다. 심지어, 사불화탄소, 삼불화메탄, 이불화메탄, 불화메탄 등과 같은 탄소 함유 전구체들도 이미 나열된 군에 추가될 수 있다.
그 다음에, 상기 원격 플라즈마 영역 내에서 형성된 플라즈마 유출물들은 상기 기판 프로세싱 영역 내로 유동된다(작업 (125)). 상기 보호성 고체 부산물의 커버리지(coverage)에 부분적으로 기인하여, 노출된 실리콘이 실리콘 산화물의 에칭률보다 상당히 더 큰 에칭률로 제거되도록, 패터닝된 기판이 선택적으로 에칭된다(작업 (130)). 작업들(120 내지 130)은 본 명세서에서 집합적으로 제 2 건식 에칭 단계로 지칭된다. 개시된 실시예들에서, 에칭 선택성은 약 20:1 또는 그 초과, 약 30:1 또는 그 초과, 약 50:1 또는 그 초과, 또는 약 80:1 또는 그 초과일 수 있다. 이러한 에칭 선택성 범위들은 (실리콘):(실리콘 산화물) 뿐만 아니라, 더 일반적인 (실리콘):(실리콘-및-산소 함유 물질)에도 적용된다. 패터닝된 기판을 가열함으로써, 상기 기판 프로세싱 영역으로부터 반응성 화학종들이 제거된다(작업 (135)). 그 다음에, 프로세싱 영역으로부터 기판이 제거된다(작업 (145)).
일반적으로, 제 1 건식 에칭 단계와 같이, 불소 함유 전구체는 원자 불소, 이원자 불소, 삼불화브롬, 삼불화염소, 삼불화질소, 불화수소, 육불화황 및 이불화제논, 사불화탄소, 삼불화메탄, 이불화메탄, 불화메탄 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함할 수 있다. 일반적으로, 탄소 함유 전구체의 사용은, 제 2 건식 에칭 단계 동안, 탄소가 기판 내에 포함될 수 있기 전에 탄소와 반응하도록, 산소 함유 전구체의 동시 유동으로부터 이익을 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서에 제시되는 원격 플라즈마 에칭 프로세스들은 일반적으로 실리콘 산화물 또는 실리콘-및-산소 함유 물질에 대해 실리콘-및-질소 함유 물질(예컨대, 실리콘 질화물)의 선택적 에칭을 돕는 것으로 밝혀졌다. 종래의 건식 에칭들은 약 2:1 정도로 높은 (실리콘 질화물):(실리콘 산화물)의 선택성을 달성했다. 본 명세서에서 제시되는 방법들을 사용하면, (예컨대, 실리콘-및-질소 함유 물질):(실리콘-및-산소 함유 물질)에 대한 건식 에칭 선택성은, 본 발명의 실시예들에서, 약 5:1, 10:1, 20:1, 50:1 또는 100:1 또는 그 초과일 수 있다. 실리콘과 실리콘-및-질소 함유 물질 모두와 관련하여 본 명세서에 보고된 선택성들의 임의의 측정값(measurement)은 제거될 더 높은 에칭률 물질의 양에 의해 기본적으로 제한된다. 실시예들에서, 더 빠르게 에칭되는 물질(예컨대, 실리콘과 실리콘-및-질소 함유 물질)은 본질적으로 산소가 없을 수 있다.
제 1 건식 에칭 단계 동안 상기 패터닝된 기판의 온도는 본 발명의 실시예들에서 60℃, 50℃, 40℃ 또는 35℃ 중 하나의 온도보다 아래일 수 있다. 제 1 건식 에칭 단계 동안 형성되는 상기 보호성 고체 부산물은 제 2 건식 에칭 단계 동안 상기 패터닝된 기판 상에 남아 있으며, 후속 승화 단계 동안 제거된다. 제 2 건식 에칭 단계 동안 상기 기판의 온도는 상기 보호성 고체 부산물이 조기에 제거되지 않도록 보장하기 위해 일반적으로 약 -30℃ 내지 약 80℃일 수 있다. 유익하게는, 이러한 범위 내에서 더 낮은 온도들에 대해 에칭률이 더 높은 것으로 밝혀졌다. 실시예들에서, 제 2 건식 에칭 단계 동안의 기판 온도는 약 -20℃ 또는 그 초과, 0℃ 또는 그 초과, 약 5℃ 또는 그 초과, 또는 약 10℃ 또는 그 초과일 수 있다. 또한, 개시된 실시예들에서, 제 2 건식 에칭 단계 동안의 기판 온도는 약 75℃ 또는 그 미만, 약 50℃ 또는 그 미만, 약 30℃ 또는 그 미만, 약 20℃ 또는 그 미만, 약 15℃ 또는 그 미만, 또는 약 10℃ 또는 그 미만일 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 고체 부산물과 패터닝된 기판의 온도는 최대(full) 승화 동안 90℃, 100℃, 120℃ 또는 140℃ 중 하나의 온도를 초과하여 상승될 수 있다.
제 1 건식 에칭 단계는 약 3초, 5초 또는 10초 또는 그 보다 더 길게 지속될 수 있다. 제 1 건식 에칭 단계는 본 발명의 실시예들에서 약 30초, 20초 또는 10초 또는 그 미만으로 지속될 수 있다. 실시예들에서, 제 2 건식 에칭 단계는 약 15초 또는 약 30초 또는 그보다 더 길게 지속될 수 있다. 제 2 건식 에칭 단계는 본 발명의 실시예들에서 약 2분 또는 약 1분 또는 그 미만으로 지속될 수 있다. 추가적으로 개시되는 실시예들에 존재하는 추가적인 범위들을 제공하기 위해, 임의의 상한들이 임의의 하한들과 조합될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 승화의 지속 시간은 45초, 60초, 75초, 90초 또는 120초 중 하나의 시간을 초과할 수 있다.
제 1 건식 에칭 단계 동안, 불소 함유 전구체 및/또는 수소 함유 전구체는 He, N2, Ar 등과 같은 하나 또는 그 초과의 상대적으로 비활성인 가스들을 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는 플라즈마 안정성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 불소 함유 가스는 약 5sccm(분당 표준 입방 센티미터) 내지 300sccm의 유량의 NF3, 약 10sccm 내지 5slm(분당 표준 리터)의 유량의 NH3, 약 0sccm 내지 5slm의 유량의 He, 및 약 0sccm 내지 5slm의 유량의 Ar을 포함한다. 제 2 건식 에칭 단계 동안에는, 단지 불소 함유 전구체만 필요하다. 불소 함유 전구체는 He, N2, Ar 등과 같은 하나 또는 그 초과의 상대적으로 비활성인 가스들을 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는 플라즈마 안정성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 불소 함유 가스는 약 5sccm(분당 표준 입방 센티미터) 내지 300sccm의 유량의 NF3, 약 0sccm 내지 3slm(분당 표준 리터)의 유량의 He, 및 약 0sccm 내지 3slm의 유량의 Ar을 포함한다. 본 발명의 실시예들에서, 제 2 건식 에칭 단계 동안, NH3(또는 다른 수소 함유 전구체)는 거의 또는 본질적으로 전혀 유동되지 않는다. 명백하게, 제 2 건식 에칭 단계 동안 약간의 수소 함유 전구체들이 사용될 수 있다. 이러한 수소 함유 전구체들은 다른 전구체들과 조합되거나 상기 플라즈마 영역 내로 개별적으로 유동될 수 있지만, 농도는 낮게 유지되어야 한다. 수소는, 산화물 표면 상에 고체 부산물을 형성함으로써 추가적인 실리콘 산화물을 제거하는 전구체들을 형성하도록, 플라즈마 내에서 불소 함유 전구체들과 상호작용할 수 있다. 이러한 반응은, 노출된 실리콘 산화물 영역들과 비교하여, 노출된 실리콘, 실리콘 질화물 또는 실리콘-및-질소 함유 영역들의 선택성을 감소시킨다. 비록 몇몇 실시예들에서는 약간의 수소를 도입시키는 것이 유용하기는 하지만, 다른 실시예들에서는 또한, 에칭 프로세스 동안 플라즈마 영역 내로의 수소의 유동이 전혀 없거나, 또는 본질적으로 없을 수 있다. 프로세싱 챔버 구성, 기판 크기, 에칭되는 피쳐들의 기하구조(geometry)와 레이아웃 등을 포함하는 많은 요인들에 따라, 다른 가스들 및/또는 유동들이 사용될 수 있음을 당업자들은 인식할 것이다.
제 1 건식 에칭 단계 동안, 상기 방법은 불소 함유 전구체와 수소 함유 전구체가 플라즈마 유출물들을 발생시키기 위해 원격 플라즈마 영역에 있는 동안 이러한 불소 함유 전구체와 상기 수소 함유 전구체에 에너지를 인가하는 단계를 포함한다. 제 2 건식 에칭 단계 동안, 상기 방법은 불소 함유 전구체가 플라즈마 유출물들을 발생시키기 위해 원격 플라즈마 영역에 있는 동안 이러한 불소 함유 전구체에 에너지를 인가하는 단계를 포함한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 어느 하나의 단계 동안의 플라즈마는 라디칼들과 이온들을 포함하는 많은 대전된 종들과 중성종들을 포함할 수 있다. 플라즈마는 공지의 기술들(예컨대, RF, 용량적으로 커플링(capacitively coupled), 유도적으로 커플링(inductively coupled) 등)을 사용하여 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 약 10W 내지 15000W의 소스 전력 및 약 0.2Torr 내지 30Torr의 압력으로, 용량적으로 커플링된 플라즈마 유닛을 사용하여 에너지가 인가될 수 있다. 용량적으로 커플링된 플라즈마 유닛은 프로세싱 챔버의 가스 반응 영역으로부터 멀리에(remote) 배치될 수 있다. 예컨대, 용량적으로 커플링된 플라즈마 유닛과 플라즈마 발생 영역은 샤워헤드 및/또는 이온 억제기에 의해 가스 반응 영역으로부터 분리될 수 있다.
제 1 건식 에칭 단계 및/또는 제 2 건식 에칭 단계 동안 기판 프로세싱 영역 내의 압력은 약 50Torr 또는 그 미만, 약 30Torr 또는 그 미만, 약 20Torr 또는 그 미만, 약 10Torr 또는 그 미만, 또는 약 5Torr 또는 그 미만이다. 이 단계들 동안의 압력은 본 발명의 실시예들에서 약 0.1Torr 또는 그 초과, 약 0.2Torr 또는 그 초과, 약 0.5Torr 또는 그 초과, 또는 약 1Torr 또는 그 초과일 수 있다. 추가적인 실시예들을 형성하기 위해, 압력 또는 온도에 대한 임의의 상한들이 하한들과 조합될 수 있다. 보호성 고체 부산물을 생성하는 전구체들을 형성하기 위한 전구체 조합들에 대한 의존성 때문에, 제 1 건식 에칭 단계 동안의 압력이 제 2 건식 에칭 단계 동안보다 더 높을 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 설명되는 프로세스들은 (실리콘 산화물 만이 아니라) 실리콘 및 산소를 함유하는 필름들의 건식 에칭률을 억제하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 상기 원격 플라즈마 에칭 프로세스들은 원자 농도로 약 30% 또는 그 초과의 실리콘 및 약 30% 또는 그 초과의 산소를 포함하는 실리콘-및-산소 함유 물질을 보호할 수 있다. 또한, 상기 실리콘-및-산소 함유 물질은, 작은 도펀트(dopant) 농도들의 다른 바람직하지 않은 또는 바람직한 소수의(minority) 첨가제들과 고려하면서, 본질적으로 실리콘 및 산소로 구성될 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예들에서, 상기 실리콘-및-산소 함유 물질은 실리콘 산화물일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 원격 플라즈마 에칭 프로세스들은 실리콘-및-산소 함유 물질보다 더 빠르게 실리콘-및-질소 함유 물질을 에칭할 수 있다. 상기 실리콘-및-질소 함유 물질은 본 발명의 실시예들에서 원자 농도로 약 30% 또는 그 초과의 실리콘과 약 30% 또는 그 초과의 질소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실리콘-및-질소 함유 물질은, 작은 농도들의 바람직하지 않은 또는 바람직한 소수의 첨가제들을 고려하면서, 본질적으로 실리콘 및 질소로 구성될 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예들에서, 상기 실리콘-및-질소 함유 물질은 실리콘 질화물일 수 있다.
예시적인 프로세싱 챔버와 시스템을 설명하는 동안 추가적인 프로세스 파라미터들이 개시된다.
예시적인 프로세싱 시스템
본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 프로세싱 챔버들은 캘리포니아, 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼사로부터 입수할 수 있는 CENTURA® 및 PRODUCER® 시스템들과 같은 프로세싱 플랫폼들 내부에 포함될 수 있다. 본 발명의 예시적인 방법들과 함께 사용될 수 있는 기판 프로세싱 챔버들의 예들은, "유전체 갭충진을 위한 프로세스 챔버"란 명칭으로 2006년 5월 30일자로 루보미르스키 등에 의해 출원되었으며 본원과 양수인이 동일한 미국 가특허 출원번호 제60/803,499호에 도시되고 개시된 것들을 포함할 수 있고, 이의 전체 내용들은 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본원에 포함된다. 추가의 예시적인 시스템들은 미국 특허 번호 제6,387,207호 및 제6,830,624호에 도시되고 개시된 것들을 포함할 수 있고, 이들 또한 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본원에 포함된다.
도 2a는 개시된 실시예들에 따른 기판 프로세싱 챔버(200)이다. 원격 플라즈마 시스템(210)은 불소 함유 전구체를 프로세스할 수 있으며, 이러한 불소 함유 전구체는 이후 가스 유입 조립체(gas inlet assembly)(211)를 통해 이동한다. 2개의 분리된 가스 공급 채널들을 가스 유입 조립체(211) 내에서 볼 수 있다. 제 1 채널(212)은 원격 플라즈마 시스템(RPS)(210)을 통과하는 가스를 운반하는 반면, 제 2 채널(213)은 원격 플라즈마 시스템(210)을 바이패스한다. 실시예들에서, 어느 채널이든 불소 함유 전구체를 위해 사용될 수 있다. 한편, 제 1 채널(212)은 프로세스 가스를 위해 사용될 수 있고, 제 2 채널(213)은 트리트먼트 가스(treatment gas)를 위해 사용될 수 있다. 덮개(또는 전도성 상단부)(221)와 천공된 격벽(perforated partition) 또는 샤워헤드(253)가 이들 사이의 절연링(224)과 함께 도시되어 있으며, 상기 절연링은 AC 전위가 샤워헤드(253)에 대해서 덮개(221)에 인가될 수 있게 한다. AC 전위는 챔버 플라즈마 영역(220)에서 플라즈마와 충돌한다. 프로세스 가스는 제 1 채널(212)을 통해 챔버 플라즈마 영역(220) 내로 이동할 수 있으며, 챔버 플라즈마 영역(220)에서 플라즈마에 의해 단독으로, 또는 원격 플라즈마 시스템(210)과 조합하여 여기될 수 있다. 프로세스 가스(불소 함유 전구체)가 제 2 채널(213)을 통해 유동하면, 챔버 플라즈마 영역(220) 만이 여기를 위해 사용된다. 챔버 플라즈마 영역(220) 및/또는 원격 플라즈마 시스템(210)의 조합은 본 명세서에서 원격 플라즈마 시스템으로 지칭될 수 있다. (또한 '샤워헤드'라고도 지칭되는) 천공된 격벽(253)은 샤워헤드(253) 아래의 기판 프로세싱 영역(270)으로부터 챔버 플라즈마 영역(220)을 분리시킨다. 샤워헤드(253)는 챔버 플라즈마 영역(220) 내에 존재하는 플라즈마가 기판 프로세싱 영역(270) 내의 가스들을 직접 여기시키지 않도록 하는 한편, 여기된 종들이 챔버 플라즈마 영역(220)으로부터 기판 프로세싱 영역(270) 내로 여전히 이동할 수 있게 한다.
샤워헤드(253)는 챔버 플라즈마 영역(220)과 기판 프로세싱 영역(270) 사이에 위치되며, 원격 플라즈마 시스템(210) 및/또는 챔버 플라즈마 영역(220) 내에서 생성되는 플라즈마 유출물들(전구체들 또는 다른 가스들의 여기된 유도체들)로 하여금, 판(plate)의 두께를 횡단하는 복수의 관통홀들(256)을 통과할 수 있도록 허용한다. 또한, 샤워헤드(253)는 하나 또는 그 초과의 빈 볼륨들(hallow volumes)(251)을 가지며, 이러한 볼륨들은 증기 또는 가스 형태의 전구체로 충진될 수 있고, 작은 홀들(255)을 통해 기판 프로세싱 영역(270) 내로 통과하지만, 챔버 플라즈마 영역(220) 내로는 직접 통과되지 않는다. 개시된 본 실시예에서, 샤워헤드(253)는 관통홀들(256)의 최소 직경(250)의 길이보다 더 두껍다. 챔버 플라즈마 영역(220)으로부터 기판 프로세싱 영역(270)으로 침투(penetrate)하는 여기된 종들의 상당한(significant) 농도를 유지하기 위해, 관통홀들의 최소 직경(250)의 길이(226)는 샤워헤드(253)를 관통하는 중간에 관통홀들(256)의 더 큰 직경 부분들을 형성함으로써 제한될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 상기 관통홀들(256)의 최소 직경(250)의 길이는 관통홀들(256)의 최소 직경과 동일한 크기(same order of magnitude)이거나 그 보다 작을 수 있다.
기판 프로세싱 영역내로 통과하는 이온 밀도를 제어하기 위해 이온 억제기가 사용될 수 있다. 이는 보호된 실리콘-및-산소 함유 물질과 실리콘 또는 실리콘-및-질소 함유 물질 간의 에칭률 차이를 더욱 증가시키는 역할을 할 수 있다. 이온 억제 엘리먼트는 플라즈마 발생 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온적으로 대전된 종들을 감소시키거나 없애는 기능을 한다. 대전되지 않은 중성종들과 라디칼종들은 기판에서 반응하기 위해 이온 억제기의 개구들을 통과할 수 있다. 기판을 둘러싸고 있는 반응 영역 내에서 이온적으로 대전된 종들을 완전하게 제거하는 것이 항상 요구되는 목표는 아님을 주목해야 한다. 많은 경우들에서, 이온종들은 에칭 및/또는 증착 프로세스를 수행하기 위해 기판에 도달할 필요가 있다. 이러한 경우들에서, 이온 억제기는 프로세스를 보조하는 수준(level)으로 반응 영역 내에서의 이온종들의 농도를 제어하는 것을 돕는다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 본 명세서에 설명되는 이온 억제기는 기판들을 선택적으로 에칭하기 위해 라디칼 및/또는 중성 종들을 제공하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 이온 억제기는 실리콘 또는 실리콘 질화물을 보다 선택적으로 에칭하기 위해 불소 함유 플라즈마 유출물들을 제공하는데 사용된다. 보호성 고체 부산물에 부가하여 이온적으로 필터링된 플라즈마 유출물들을 사용하게 되면, 예컨대, 실리콘 산화물에 대한 실리콘의 에칭률 선택성은 본 명세서에 설명되는 값들까지 더 증대될 수 있다. 이온 억제기는 이온들 보다 더 높은 농도의 라디칼들을 갖는 반응 가스를 제공하는 데에 사용될 수 있다. 플라즈마의 대부분의 대전된 입자들은 이온 억제기에 의해 필터링되거나 제거되기 때문에, 에칭 프로세스 동안 기판이 반드시 바이어스되는 것은 아니다. 라디칼들과 다른 중성 종들을 사용하는 그러한 프로세스는 스퍼터링 및 충돌(bombardment)을 포함하는 전형적인 플라즈마 에칭 프로세스들에 비해 플라즈마 손상을 감소시킬 수 있다.
샤워헤드(253)는 도 2a에 도시된 바와 같이 이온 억제기의 목적을 수행하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 기판 프로세싱 영역(270) 내로 이동하는 이온 농도를 억제하는 개별적인 프로세싱 챔버 엘리먼트(미도시)가 포함될 수 있다. 덮개(221)와 샤워헤드(253)는 각각 제 1 전극과 제 2 전극으로서 기능할 수 있으며, 이에 의해, 덮개(221)와 샤워헤드(253)는 서로 다른 전압들을 인가받을 수 있다. 이러한 구성들에서, 전력(예컨대, RF 전력)이 덮개(221), 샤워헤드(253) 또는 이들 모두에 인가될 수 있다. 예컨대, (이온 억제기 역할을 하는) 샤워헤드(253)가 접지되는 동안, 덮개(221)에 전력이 인가될 수 있다. 기판 프로세싱 시스템은 덮개 및/또는 샤워헤드(253)에 전력을 제공하는 RF 제너레이터를 포함할 수 있다. 덮개(221)에 인가되는 전압은 챔버 플라즈마 영역(220) 내에서의 플라즈마의 균일한 분포를 용이하게 할 수 있다(즉, 국부화된 플라즈마를 줄일 수 있다). 챔버 플라즈마 영역(220) 내에서의 플라즈마의 형성을 가능하게 하기 위하여, 절연 링(224)이 샤워헤드(253)로부터 덮개(221)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연 링(224)은 세라믹으로 제조될 수 있으며, 스파킹(sparking)을 피하기 위해 높은 항복 전압을 가질 수 있다. 전술된 용량적으로 커플링된 플라즈마 구성요소들 근처의 기판 프로세싱 챔버(200)의 부분들은, 플라즈마에 노출된 표면들을 순환 냉각제(circulating coolant)(예컨대, 물)로 냉각시키기 위해 하나 또는 그 초과의 냉각 유체 채널들을 포함하는 냉각 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 샤워헤드(253)는 산소, 불소 및/또는 질소를 포함하는 프로세스 가스들, 및/또는 챔버 플라즈마 영역(220)의 플라즈마에 의해 여기될 때 그러한 프로세스 가스들의 플라즈마 유출물을 (관통홀들(256)을 통해) 분배할 수 있다. 실시예들에서, 원격 플라즈마 시스템(210) 및/또는 챔버 플라즈마 영역(220) 내로 도입되는 프로세스 가스는 불소(예컨대, F2, NF3 또는 XeF2)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세스 가스는 헬륨, 아르곤, 질소(N2) 등과 같은 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 플라즈마 유출물은 프로세스 가스의 이온화된 또는 중성의 유도체들을 포함할 수 있으며, 도입된 프로세스 가스의 원자 성분을 참조(refer)하여 본 명세서에서는 라디칼-불소(radical-fluorine)로 또한 지칭될 수 있다.
관통홀들(256)은 챔버 플라즈마 영역(220)으로부터의 이온적으로 대전된 종들의 이동을 억제하는 한편, 대전되지 않은 중성 또는 라디칼 종들이 샤워헤드(253)를 통해 기판 프로세싱 영역(270) 내로 통과하는 것을 허용하도록 구성된다. 이러한 대전되지 않은 종들은 관통홀들(256)에 의해 덜 반응성인 캐리어 가스와 함께 운반되는 고도로 반응성인 종들을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 관통홀들(256)에 의한 이온종들의 이동이 감소될 수 있고, 몇몇 경우들에서는, 완전히 억제될 수 있다. 샤워헤드(253)를 통과하는 이온종들의 양을 제어하는 것은 하부의 웨이퍼 기판과 접촉하게 되는 가스 혼합물에 대한 증대된 제어를 제공하고, 이는 결국 상기 가스 혼합물의 증착 및/또는 에칭 특성들의 제어를 증대시킨다. 예컨대, 상기 가스 혼합물의 이온 농도의 조절들은 가스 혼합물의 에칭 선택성(예컨대, 실리콘 질화물:실리콘 산화물 에칭 비율들)을 상당히 변화시킬 수 있다.
실시예들에서, 관통홀들(256)의 개수는 약 60 내지 약 2000개일 수 있다. 관통홀들(256)은 다양한 형상들을 가질 수 있으나, 가장 용이하게는 원형으로 제조된다. 개시된 실시예들에서, 관통홀들(256)의 최소 직경(250)은 약 0.5㎜ 내지 약 20㎜이거나, 약 1㎜ 내지 약 6㎜일 수 있다. 또한, 관통홀들의 단면 형상을 자유롭게 선택할 수 있으며, 상기 단면 형상은 원뿔형, 원통형 또는 이 두가지 형상들의 조합들로 제조될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 여기되지 않은 전구체들을 기판 프로세싱 영역(270) 내로 도입시키는 데에 사용되는 작은 홀들(255)의 개수는 약 100 내지 약 5000개이거나, 약 500 내지 약 2000개일 수 있다. 상기 작은 홀들(255)의 직경은 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜일 수 있다.
관통홀들(256)은 플라즈마 활성화된 가스(즉, 이온종들, 라디칼종들 및/또는 중성종들)의 샤워헤드(253)를 통한 통과를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샤워헤드(253)를 통과하는 활성화된 가스 내의 이온적으로 대전된 종들의 유동이 감소되도록, 홀들의 종횡비(즉, 홀 직경 대 길이) 및/또는 홀들의 기하구조가 제어될 수 있다. 샤워헤드(253)의 관통홀들(256)은 챔버 플라즈마 영역(220)을 대면하는 테이퍼부(tapered portion)와, 기판 프로세싱 영역(270)을 대면하는 원통부를 포함할 수 있다. 상기 원통부는 기판 프로세싱 영역(270) 내로 통과하는 이온종들의 유동을 제어하도록 균형잡히고(proportioned) 치수가 정해질 수 있다. 샤워헤드(253)를 통한 이온종들의 유동을 제어하기 위한 추가적 수단으로서, 조절가능한 전기적 바이어스가 샤워헤드(253)에 또한 인가될 수 있다.
대안적으로, 관통홀들(256)은 샤워헤드(253)의 상면을 향해 더 작은 내부 직경(ID)과, 바닥면을 향해 더 큰 ID를 가질 수 있다. 또한, 관통홀들(256)의 바닥 에지는, 플라즈마 유출물들이 샤워헤드를 빠져나갈 때 상기 플라즈마 유출물들을 기판 프로세싱 영역(270)에 균일하게 분배하는 것을 돕고 그에 의해 플라즈마 유출물들과 전구체 가스들의 균일한 분배를 촉진하도록 면취(chamfered)될 수 있다. 더 작은 ID는 관통홀들(256)을 따라 다양한 위치들에 배치될 수 있으며, 샤워헤드(253)가 기판 프로세싱 영역(270) 내부의 이온 밀도를 감소시키도록 여전히 허용한다. 이온 밀도의 감소는 기판 프로세싱 영역(270) 내로 진입하기 전에 벽(wall)들과의 충돌들의 횟수의 증대에 기인한다. 각각의 충돌은 벽으로부터의 전자의 획득 또는 손실에 의해 이온이 중성화될 가능성을 증대시킨다. 일반적으로, 관통홀들(256)의 더 작은 ID는 약 0.2㎜ 내지 약 20㎜일 수 있다. 다른 실시예들에서, 더 작은 ID는 약 1㎜ 내지 약 6㎜이거나, 약 0.2㎜ 내지 약 5㎜일 수 있다. 또한, 관통홀들(256)의 종횡비(즉, 더 작은 ID 대 홀 길이)는 약 1 내지 20일 수 있다. 관통홀들의 더 작은 ID는 관통홀들의 길이를 따라 발견되는 최소 ID일 수 있다. 관통홀들(256)의 단면 형상은 일반적으로 원통형, 원뿔형 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
도 2b는 개시된 실시예들에 따른 프로세싱 챔버와 함께 사용하기 위한 샤워헤드(253)의 저면도이다. 샤워헤드(253)는 도 2a에 도시된 샤워헤드와 대응한다. 관통홀들(256)은 샤워헤드(253)의 바닥에서 더 큰 내부 직경(ID)을 갖고 상단에서 더 작은 ID를 갖는 것으로 도시되어 있다. 작은 홀들(255)이 샤워헤드의 표면에 걸쳐, 심지어는 관통홀들(256) 사이에서도 실질적으로 균일하게 분포됨으로써, 본 명세서에 설명되는 다른 실시예들 보다 더 균일한 혼합을 제공하는 것을 돕는다.
불소 함유 플라즈마 유출물들과 산소 함유 플라즈마 유출물들이 샤워헤드(253) 내의 관통홀들(256)을 통해 도달할 때, 예시적인 패터닝된 기판은 기판 프로세싱 영역(270) 내부의 페데스탈(pedestal)(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 비록 기판 프로세싱 영역(270)이 경화(curing)와 같은 다른 프로세스들을 위해 플라즈마를 지원하도록 설비될 수 있기는 하지만, 본 발명의 실시예들에서는, 패터닝된 기판을 에칭하는 동안 어떠한 플라즈마도 존재하지 않는다.
플라즈마는 샤워헤드(253) 위의 챔버 플라즈마 영역(220) 또는 샤워헤드(253) 아래의 기판 프로세싱 영역(270) 중 어느 하나에서 점화될 수 있다. 불소 함유 전구체의 유입으로부터 라디칼-불소를 생성하기 위해 플라즈마가 챔버 플라즈마 영역(220)에 존재한다. 증착 동안 챔버 플라즈마 영역(220)에서 플라즈마를 점화하기 위해, 통상적으로 무선 주파수(RF) 범위의 AC 전압이 샤워헤드(253)와 프로세싱 챔버의 전도성 상단부(덮개 (221)) 사이에 인가된다. RF 전원공급장치는 13.56㎒의 높은 RF 주파수를 발생시키지만, 또한 다른 주파수들을 단독으로 또는 13.56㎒ 주파수와 조합하여 발생시킬 수 있다.
기판 프로세싱 영역(270)과 접한 내부 표면들을 세정(clean)하거나 필름을 경화시키기 위해 기판 프로세싱 영역(270)에서 하위 플라즈마(bottom plasma)가 턴온(turn on)될 때, 상위 플라즈마(top plasma)는 저전력 또는 무전력으로 유지될 수 있다. 기판 프로세싱 영역(270) 내의 플라즈마는 샤워헤드(253)와 챔버의 페데스탈 또는 바닥 사이에 AC 전압을 인가함으로써 점화된다. 플라즈마가 존재하는 동안, 세정 가스(cleaning gas)가 기판 프로세싱 영역(270) 내로 도입될 수 있다.
페데스탈은 열 교환 채널을 가질 수 있으며, 이러한 열 교환 채널을 통해 열 교환 유체가 유동하여 기판의 온도를 제어할 수 있다. 이러한 구성은 기판 온도가 비교적 저온들(실온 내지 약 120℃까지)로 유지되도록 냉각 또는 가열될 수 있도록 한다. 열 교환 유체는 에틸렌 글리콜과 물을 포함할 수 있다. 또한, 페데스탈(바람직하게는, 알루미늄, 세라믹, 또는 이들의 조합)의 웨이퍼 지지 플래터(platter)는, 평행한 동심원들의 형태로 2개의 완전한 턴들(turns)을 만들도록 구성된 내장식 단일 루프 내장식 히터 엘리먼트를 사용하여 비교적 고온들(약 120℃ 내지 약 1100℃)을 달성하기 위해 저항식으로 가열될 수 있다. 히터 엘리먼트의 바깥 부분은 지지 플래터의 주변(perimeter) 근처에서 연장될 수 있는 반면, 안쪽 부분은 더 작은 반경을 가진 동심원의 경로 상으로 연장된다. 상기 히터 엘리먼트에 대한 배선은 페데스탈의 스템(stem)을 통과한다.
상기 챔버 플라즈마 영역 또는 원격 플라즈마 시스템 내의 영역은 원격 플라즈마 영역으로 지칭될 수 있다. 실시예들에서, 라디칼 전구체(즉, 라디칼-불소)가 원격 플라즈마 영역에서 형성되어, 실리콘 또는 실리콘-및-질소 함유 물질이 우선적으로 에칭되는 기판 프로세싱 영역 내로 이동한다. 라디칼-불소와 라디칼-산소(이들은 함께 플라즈마 유출물들로 지칭될 수 있음)가 기판 프로세싱 영역에서 더 여기되지 않도록 보장하기 위하여, 실시예들에서, 플라즈마 전력은 본질적으로 원격 플라즈마 영역에만 인가될 수 있다.
챔버 플라즈마 영역을 사용하는 실시예들에서, 여기된 플라즈마 유출물들은 증착 영역으로부터 구획되는 기판 프로세싱 영역의 섹션에서 발생된다. 본 명세서에서 기판 프로세싱 영역으로 또한 알려져있는 증착 영역은, 패터닝된 기판(예컨대, 반도체 웨이퍼)을 에칭하기 위해 플라즈마 유출물들이 혼합되고 반응하는 곳이다. 여기된 플라즈마 유출물들은 또한 비활성 가스들(예시적인 경우, 아르곤)을 수반할 수 있다. 상기 기판 프로세싱 영역은, 본 명세서에서, 패터닝된 기판의 에칭들 동안, "무-플라즈마(plasma-free)"인 것으로서 설명될 수 있다. "무-플라즈마"가 반드시 상기 영역에 플라즈마가 없다는 것을 의미하지는 않는다. 플라즈마 영역 내에서 생성되는 비교적 낮은 농도의 자유 전자들 및 이온화된 종들은 관통홀들(256)의 형상들과 크기들로 인하여 구획(샤워헤드/이온 억제기)의 구멍들(개구들)을 통해 이동한다. 몇몇 실시예들에서는, 제 1 또는 제 2 에칭 단계들 동안, 기판 프로세싱 영역 내에는 자유 전자들 및 이온화된 종들의 농도가 본질적으로 존재하지 않는다. 챔버 플라즈마 영역에서의 플라즈마의 경계들은 정의하기 어렵고, 샤워헤드의 개구들을 통해 기판 프로세싱 영역을 침범할 수 있다. 유도적으로 커플링된 플라즈마의 경우, 소량의 이온화가 직접적으로 기판 프로세싱 영역 내에서 이루어질 수 있다. 또한, 형성하는 필름의 바람직한 특징들을 없애지 않으면서, 기판 프로세싱 영역 내에서 저 강도(intensity)의 플라즈마가 생성될 수 있다. 여기된 플라즈마 유출물들을 생성하는 동안 챔버 플라즈마 영역(또는, 그 점에 대해서는, 원격 플라즈마 영역)보다 훨씬 더 낮은 강도의 이온 밀도를 갖는 플라즈마에 대한 모든 원인들(causes)은 본 명세서에 사용되는 "무-플라즈마"의 범위를 벗어나지 않는다.
개시된 실시예들에서, 삼불화질소(또는 다른 불소 함유 전구체)는 약 25sccm 내지 약 200sccm, 약 50sccm 내지 약 150sccm, 또는 약 75sccm 내지 약 125sccm의 유량들로 챔버 플라즈마 영역(220) 내로 유동될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 산소(O2)는 약 250sccm 또는 그 초과, 약 500sccm 또는 그 초과, 또는 약 1slm 또는 그 초과의 유량들로 챔버 플라즈마 영역(220) 내로 유동될 수 있다.
챔버 내로의 불소 함유 전구체와 산소 함유 전구체의 조합된 유량들은 전체 가스 혼합물의 0.05체적% 내지 약 20체적%를 차지할 수 있으며, 나머지는 캐리어 가스들이다. 실시예들에서, 불소 함유 전구체와 산소 함유 전구체가 원격 플라즈마 영역 내로 유동되지만, 플라즈마 유출물들은 동일한 체적 유동 비율을 갖는다. 불소 함유 전구체의 경우, 원격 플라즈마 영역 내의 압력을 안정화하기 위해, 불소 함유 가스의 개시 전에, 퍼지 가스 또는 캐리어 가스가 원격 플라즈마 영역 내로 먼저 개시될 수 있다.
원격 플라즈마 영역에 인가되는 플라즈마 전력은 다양한 주파수들이거나 다중 주파수들의 조합일 수 있다. 예시적인 프로세싱 시스템에서, 플라즈마는 덮개(221)와 샤워헤드(253) 사이에 전달되는 RF 전력에 의해 제공된다. 개시된 실시예들에서, RF 전력은 약 10Watts 내지 약 15000Watts, 약 20Watts 내지 약 1500Watts, 또는 약 50Watts 내지 약 500Watts일 수 있다. 개시된 실시예들에서, 예시적인 프로세싱 시스템에서 인가되는 RF 주파수는 약 200㎑ 미만의 낮은 RF 주파수들, 약 10㎒ 내지 약 15㎒의 높은 RF 주파수들, 또는 약 1㎓ 또는 그 초과의 극초단파 주파수들일 수 있다.
캐리어 가스들과 플라즈마 유출물들이 기판 프로세싱 영역(270) 내로 유동하는 동안, 기판 프로세싱 영역(270)은 다양한 압력들로 유지될 수 있다. 기판 프로세싱 영역 내부의 압력은 약 50Torr 또는 그 미만, 약 30Torr 또는 그 미만, 약 20Torr 또는 그 미만, 약 10Torr 또는 그 미만, 또는 약 5Torr 또는 그 미만이다. 상기 압력은 본 발명의 실시예들에서 약 0.1Torr 또는 그 초과, 약 0.2Torr 또는 그 초과, 약 0.5Torr 또는 그 초과, 또는 약 1Torr 또는 그 초과일 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예들에 도달하기 위해, 압력에 대한 하한들이 압력에 대한 상한들과 조합될 수 있다.
하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버(200)는 캘리포니아, 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼사로부터 입수할 수 있는 ProducerTM GT, CenturaTM AP 및 EnduraTM 플랫폼들을 포함하는 다양한 멀티-프로세싱 플랫폼들 내에 통합될 수 있다. 이러한 프로세싱 플랫폼은 진공을 깨뜨리지 않으면서 여러개의 프로세싱 작업들을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 프로세싱 챔버들은, 다른 유형들의 챔버들 중에서도, 유전체 에칭 챔버들 또는 다양한 화학기상증착 챔버들을 포함할 수 있다.
증착 시스템들의 실시예들은 집적 회로 칩들을 생산하기 위한 보다 큰 제조 시스템들에 통합될 수 있다. 도 3은 개시된 실시예들에 따른 증착, 베이킹(baking) 및 경화 챔버들의 그러한 하나의 시스템(300)을 도시한다. 도면에서, 한 쌍의 FOUP들(front opening unified pods)(전면 개방형 통합 포드들)(302)이 기판들(예컨대, 300㎜ 직경의 웨이퍼들)을 공급하는 바, 이러한 기판들은 로봇 암들(304)에 의해 수용(receive)되고, 웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f) 중 하나 내에 배치되기 전에 저압의 홀딩 영역들(306) 내에 배치된다. 저압의 홀딩 영역들(306)로부터 웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f)로 그리고 그 역으로 기판 웨이퍼들을 운반하기 위해, 제 2 로봇 암(310)이 사용될 수 있다. 각각의 웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f)은 순환식 층 증착(cyclical layer deposition)(CLD), 원자 층 증착(ALD), 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD), 에칭, 예비세정(pre-clean), 탈기(degas), 배향 및 다른 기판 프로세스들에 부가하여 본 명세서에 설명된 건식 에칭 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 프로세싱 작업들을 수행하도록 갖춰질 수 있다.
웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f)은 기판 웨이퍼 상에 유동성 유전체 필름을 증착, 어닐링, 경화 및/또는 에칭하기 위한 하나 또는 그 초과의 시스템 구성요소들을 포함할 수 있다. 하나의 구성에서, 유전체 물질을 기판 상에 증착하기 위해 2쌍의 프로세싱 챔버(예컨대, 308c와 308d 및 308e와 308f)가 사용될 수 있으며, 증착된 유전체를 에칭하기 위해 제 3 쌍의 프로세싱 챔버들(예컨대, 308a와 308b)이 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 모든 3쌍의 챔버들(예컨대, 308a 내지 308f)은 기판 상의 유전체 필름을 에칭하도록 구성될 수 있다. 설명된 프로세스들 중 임의의 하나 또는 그 초과의 프로세스는, 개시된 실시예들에 도시된 제조 시스템으로부터 분리된 챔버(들)에서 실시될 수 있다.
기판 프로세싱 시스템은 시스템 제어기에 의해 제어된다. 예시적인 실시예에서, 시스템 제어기는 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 및 프로세서를 포함한다. 프로세서는 단일 보드 컴퓨터(SBC), 아날로그 및 디지털 입력/출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들을 포함한다. CVD 시스템의 다양한 부분들은, 보드, 카드 케이지 및 커넥터 치수들과 유형들을 정의하는 VME(Versa Modular European) 표준을 따른다. 또한, VME 표준은 버스 구조를 16비트 데이타 버스와 24비트 어드레스 버스를 갖는 것으로서 정의한다.
시스템 제어기(357)는 모터들, 밸브들, 유동 제어기들, 전력 공급기들 및 본 명세서에 설명되는 프로세스 레시피들을 실시하기 위해 요구되는 다른 기능들을 제어하는 데에 사용된다. 웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f) 중 하나 또는 모두에 가스들을 도입하도록, 가스 핸들링 시스템(355) 또한 시스템 제어기(357)에 의해 제어될 수 있다. 시스템 제어기(357)는 가스 핸들링 시스템(355) 및/또는 웨이퍼 프로세싱 챔버들(308a 내지 308f) 내에서 이동가능한 기계 조립체들의 위치를 결정하고 조정하기 위하여 광학 센서들로부터의 피드백에 의존할 수 있다. 기계 조립체들은 시스템 제어기(357)의 제어하에서 모터들에 의해 움직이는 서셉터들, 스로틀 밸브들 및 로봇을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 시스템 제어기(357)는 하드 디스크 드라이브(메모리), USB 포트들, 플로피 디스크 드라이브 및 프로세서를 포함한다. 시스템 제어기(357)는 아날로그 및 디지털 입력/출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들을 포함한다. 기판 프로세싱 챔버(200)를 포함하는 멀티-챔버 프로세싱 시스템(300)의 다양한 부분들은 시스템 제어기(357)에 의해 제어된다. 시스템 제어기는 하드 디스크, 플로피 디스크 또는 플래시 메모리 섬(thumb) 드라이브와 같은 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 형태의 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 다른 유형들의 메모리가 또한 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 타이밍, 가스들의 혼합, 챔버 압력, 챔버 온도, RF 전력 레벨들, 서셉터 위치, 및 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 지시하는 명령어들의 세트(set)들을 포함한다.
기판 상의 필름을 에칭, 증착 또는 다른 처리를 하기 위한 프로세스 또는 챔버를 세정하기 위한 프로세스는 상기 제어기에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품을 사용하여 실시될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 종래의 임의의 컴퓨터 판독 가능한 프로그래밍 언어, 예를 들어 68000 어셈블리 언어, C, C++, 파스칼, 포트란 또는 기타 언어들로 기록될 수 있다. 적합한 프로그램 코드가 통상의 텍스트 에디터를 사용하여 단일 파일 또는 다중 파일들에 입력되고, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터 사용가능한 매체에 저장되거나 내장된다. 입력된 코드 텍스트가 고수준 언어라면, 코드는 컴파일된 다음, 결과적인 컴파일러 코드가 프리컴파일형(precompiled) Microsoft Windows® 라이브러리 루틴들의 목적 코드와 링크된다. 링크되는 컴파일된 목적 코드를 실행하기 위해, 시스템 유저는 목적 코드를 호출하여, 컴퓨터 시스템으로 하여금 메모리에 코드를 로딩하게 한다. 그 다음, CPU는 코드를 판독하고 실행하여, 프로그램에서 식별된 임무들을 수행한다.
사용자와 제어기 사이의 인터페이스는 터치 감응형 모니터를 통해 이루어질 수 있고, 마우스와 키보드를 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 2개의 모니터들이 사용되는데, 하나는 작업자들을 위해서 클린룸 벽에 장착되고, 다른 하나는 서비스 기술자들을 위해서 벽 뒤에 장착된다. 이러한 2개의 모니터들은 동일한 정보를 동시에 디스플레이할 수 있는 바, 이 경우, 한번에 단지 하나의 모니터 만이 입력을 받아들이도록 구성된다. 특정 스크린 또는 기능을 선택하기 위해서, 작업자는 손가락 또는 마우스로 디스플레이 스크린 상의 지정된 영역을 터치한다. 터치된 영역은 자신의 하이라이트된 색을 변화시키거나, 새로운 메뉴 또는 스크린이 디스플레이되어, 작업자의 선택을 확인한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "기판"은 그 위에 층들이 형성되거나 형성되지 않은 지지 기판일 수 있다. 패터닝된 기판은 절연체이거나, 다양한 도핑 농도들과 프로파일들을 가진 반도체일 수 있으며, 예컨대, 집적 회로들의 제조에 사용되는 유형의 반도체 기판일 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘"은 주로 Si이지만, 붕소, 인, 질소, 산소, 수소, 탄소 등과 같은 다른 원소 성분들의 소수의 농도들을 포함할 수 있다. 용어 "실리콘"은 단결정 실리콘 또는 폴리실리콘을 나타낼 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘 질화물"은 주로 Si3N4이지만, 산소, 수소, 탄소 등과 같은 다른 원소 성분들의 소수의 농도들을 포함할 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘 산화물"은 주로 SiO2이지만, 질소, 수소, 탄소 등과 같은 다른 원소 성분들의 농도들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 방법들을 사용하여 에칭된 실리콘 산화물 필름들은 본질적으로 실리콘과 산소로 이루어진다. 용어 "전구체"는 표면으로부터 물질을 제거하거나 표면에 물질을 증착하기 위해 반응에 참여하는 임의의 프로세스 가스를 나타내기 위해 사용되었다. "플라즈마 유출물들"은 챔버 플라즈마 영역으로부터 빠져나와 기판 프로세싱 영역에 들어가는 가스를 설명한다. 플라즈마 유출물들은, 가스 분자들 중 적어도 일부가 진동 여기되거나, 분해되거나 및/또는 이온화된 상태인 "여기된 상태"에 있다. "라디칼 전구체"는 표면으로부터 물질을 제거하거나 표면에 물질을 증착하기 위해 반응에 참여하는 플라즈마 유출물들(플라즈마를 빠져나가는 여기된 상태의 가스)을 설명하는데 사용된다. "라디칼-불소"(또는 "라디칼-산소")는 불소(또는 산소)를 함유한 라디칼 전구체들이지만, 다른 원소 성분들을 포함할 수 있다. "비활성 가스"의 문구(phrase)는, 필름을 에칭하거나 또는 필름 내에 포함될 때 화학적 결합들을 형성하지 않는 임의의 가스를 나타낸다. 예시적인 비활성 가스들은 영족 기체(noble gas)들을 포함하지만, (전형적으로) 소량(trace amounts)이 필름에 혼입(trapped)될 때 화학적 결합들이 형성되지 않는 한 다른 가스들을 포함할 수 있다.
용어들 "갭"과 "트렌치"는 에칭되는 기하구조가 큰 수평적 종횡비를 갖는다는 암시 없이 전체적으로 사용되었다. 표면 위에서 봤을 때, 트렌치들은 원형, 타원형, 다각형, 직사각형, 또는 다양한 다른 형상들을 나타낼 수 있다. 트렌치는 물질의 섬(island) 주위에 해자(moat) 형태일 수 있다. 용어 "비아(via)"는 수직의 전기적인 연결을 형성하기 위해 금속으로 충진되거나 또는 충진되지 않을 수 있는 (위에서 봤을 때) 낮은 종횡비 트렌치를 나타내기 위해 사용되었다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 컨포멀한(conformal) 에칭 프로세스는 표면과 동일한 형상으로 표면 상의 물질을 대체로 균일하게 제거하는 것을 나타내고, 즉, 에칭된 층의 표면과 에칭전 표면이 대체로 평행하다. 당업자라면, 에칭된 인터페이스가 100% 컨포멀할 수는 없으므로, 용어 "대체로"는 허용가능한 공차들을 허용한다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
몇몇 실시예들을 개시하였지만, 개시된 실시예들의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형들, 대안적 구성들, 및 등가물들이 이용될 수 있다는 것을 당업자들은 인식할 것이다. 아울러, 본 발명이 불필요하게 불명료해지는 것을 방지하기 위해서, 많은 주지의 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명하지 않았다. 따라서, 상기 설명은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
수치 범위가 주어진 경우, 그러한 수치 범위의 상한들과 하한들 사이에 존재하는 각각의 값은, 달리 명백히 표시되어 있지 않는 한 하한의 단위의 소수점 이하 추가 한 자리까지 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 명시된 범위 내의 임의의 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 값과 그러한 명시된 범위내의 임의의 다른 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 다른 값 사이에 존재하는 각각의 소범위가 본 발명에 포함된다. 이러한 소범위의 상한들과 하한들은 독립적으로 그러한 범위에 포함되거나 그러한 범위에서 제외될 수 있고, 각각의 범위는, 상한과 하한 중 하나 또는 둘 모두가 그러한 소범위에 포함되든지 그러한 소범위에서 제외되든지 간에, 임의의 한계값이 명시된 범위에서 구체적으로 제외된 것이 아닌 한, 또한 본 발명에 포함된다. 명시된 범위가 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 본 발명에 포함된다.
본 명세서 및 첨부되는 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 "a" "an" 및 "the"는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않는 한, 복수의 지시대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "프로세스(a process)"라는 언급은 복수의 이러한 프로세스들을 포함하며, "유전체 물질(the dielectric material)"이라는 언급은 당업자에게 알려진 하나 또는 그 초과의 유전체 물질들 및 그 등가물들에 대한 언급을 포함하며, 기타의 경우도 유사하다.
또한, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including)", 및 "구비하다(includes)"라는 단어들은, 본 명세서 및 다음의 청구항들에서 사용되는 경우에, 명시된 특징들, 정수들, 구성요소들, 또는 단계들의 존재를 특정하도록 의도되지만, 이들이 하나 또는 그 초과의 다른 특징들, 정수들, 구성요소들, 단계들, 동작들, 또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 기판 프로세싱 챔버의 기판 프로세싱 영역 내에서, 패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법 ― 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역과, 상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역과는 다른 화학량론(chemical stoichiometry)을 갖는 제 2 물질의 노출된 영역을 가지고, 상기 제 2 물질은 실리콘 또는 실리콘-및-질소 함유 물질임 ― 으로서,
    (1) 제 1 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 원격 플라즈마 영역 내에서 제 1 플라즈마를 형성하면서, 상기 기판 프로세싱 영역에 유체적으로(fluidly) 커플링된 상기 원격 플라즈마 영역 내로 제 1 불소 함유 전구체 및 수소 함유 전구체를 각각 유동시키는 단계와,
    보호된 실리콘-및-산소 함유 영역을 형성하기 위해, 상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역 상에 보호성 고체 부산물(protective solid by-product)을 형성하는 단계 ― 상기 보호성 고체 부산물을 형성하는 단계는 샤워헤드를 통해 상기 기판 프로세싱 영역 내로 상기 제 1 플라즈마 유출물들을 유동시키는 단계를 포함함 ― 를 포함하는, 제 1 건식 에칭 단계;
    (2) 제 2 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 상기 원격 플라즈마 영역 내에서 제 2 플라즈마를 형성하면서, 상기 원격 플라즈마 영역 내로 제 2 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계와,
    상기 샤워헤드의 관통홀들을 통해 상기 기판 프로세싱 영역 내로 상기 제 2 플라즈마 유출물들을 유동시킴으로써, 상기 보호된 실리콘-및-산소 함유 영역보다 더 빠르게 상기 제 2 물질의 상기 노출된 영역을 에칭하는 단계를 포함하는, 제 2 건식 에칭 단계; 및
    (3) 상기 패터닝된 기판의 온도를 상승시킴으로써, 상기 보호된 실리콘-및-산소 함유 영역으로부터 상기 보호성 고체 부산물을 승화(sublimate)시키는 단계의 순차적인 단계들을 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역은 실리콘 산화물인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역은 본질적으로 실리콘과 산소로 이루어지는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역은 30% 또는 그 초과의 실리콘과 30% 또는 그 초과의 산소를 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 건식 에칭 단계와 상기 제 2 건식 에칭 단계의 각각 동안에, 상기 패터닝된 기판의 온도는 -20℃ 또는 그 초과이고, 75℃ 또는 그 미만인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 건식 에칭 단계와 상기 제 2 건식 에칭 단계의 각각 동안에, 상기 기판 프로세싱 영역 내의 압력은 50Torr 또는 그 미만이고, 0.1Torr 또는 그 초과인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 영역 내에서 상기 제 1 플라즈마를 형성하고 상기 원격 플라즈마 영역 내에서 상기 제 2 플라즈마를 형성하는 것은, 상기 제 1 건식 에칭 단계와 상기 제 2 건식 에칭 단계의 각각 동안 상기 원격 플라즈마 영역에 10Watts 내지 15000Watts의 RF 전력을 인가하는 것을 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플라즈마와 상기 제 2 플라즈마는 모두 용량적으로 커플링된 플라즈마들(capacitively-coupled plasmas)인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 단결정 실리콘 또는 폴리실리콘인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법의 에칭 선택성(etch selectivity)(상기 제 2 물질의 노출된 영역 : 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역)은 20:1 또는 그 초과인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 실리콘과 질소를 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법의 에칭 선택성(상기 제 2 물질의 노출된 영역 : 노출된 실리콘-및-산소 함유 영역)은 5:1 또는 그 초과인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 원자 퍼센트로 30% 또는 그 초과의 실리콘과 30% 또는 그 초과의 질소를 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 실리콘 질화물인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 건식 에칭 단계와 상기 제 2 건식 에칭 단계의 각각 동안에, 상기 기판 프로세싱 영역은 본질적으로 무-플라즈마(plasma-free)인,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 불소 함유 전구체는 원자 불소, 이원자 불소, 삼불화질소, 사불화탄소, 이불화제논 중 적어도 하나를 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 수소 함유 전구체는 원자 수소, 분자 수소, 암모니아, 완전 탄화수소(perhydrocarbon) 및 불완전하게 할로겐으로 치환된(halogen-substituted) 탄화수소 중 적어도 하나를 포함하는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 불소 함유 전구체는 수소의 소스와 혼합되지 않으며, 상기 제 2 플라즈마 유출물들은 본질적으로 수소가 없는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 건식 에칭 단계 동안, 상기 기판 프로세싱 영역 내부에는 이온화된 종들과 자유 전자들의 농도가 본질적으로 없는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 본질적으로 산소가 없는,
    패터닝된 기판을 에칭하기 위한 방법.
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