KR102247535B1 - 고종횡비 구조들을 위한 제거 방법들 - Google Patents

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Abstract

예시적인 세정 또는 식각 방법들은, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 플라즈마 유출물들을 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 처리 영역 내에 위치될 수 있고, 기판은 노출된 산화물의 영역을 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 수소 함유 전구체를 처리 영역에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 미만으로 유지하면서, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제거에 후속하여, 방법들은 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

고종횡비 구조들을 위한 제거 방법들
본 기술은 반도체 프로세스들 및 장비에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 기술은 고종횡비 구조들을 세정 또는 식각하는 것에 관한 것이다.
집적 회로들은, 복잡하게 패터닝된 물질 층들을 기판 표면들 상에 생성하는 프로세스들에 의해 가능해진다. 패터닝된 물질을 기판 상에 생성하는 것은, 노출된 물질의 제거를 위한 제어된 방법들을 필요로 한다. 포토레지스트의 패턴을 아래 놓인 층들 내에 전사하는 것, 층들을 박형화하는 것, 또는 표면 상에 이미 존재하는 피쳐들의 측방향 치수들을 박형화하는 것을 포함하는 다양한 목적들을 위해 화학적 식각이 사용된다. 종종, 하나의 물질을 다른 물질보다 더 빠르게 식각하여, 예를 들어, 패턴 전사 프로세스를 용이하게 하는 식각 프로세스를 갖는 것이 바람직하다. 그러한 식각 프로세스를 제1 물질에 대해 선택적이라고 한다. 물질들, 회로들, 및 프로세스들의 다양성의 결과로서, 다양한 물질들에 대하여 선택성이 있는 식각 프로세스들이 개발되었다.
식각 프로세스들은 프로세스에 사용되는 물질들에 기초하여 습식 또는 건식으로 칭해질 수 있다. 습식 HF 식각은 다른 유전체들 및 물질들에 비해 산화규소를 우선적으로 제거한다. 그러나, 습식 프로세스들은 일부 제약된 트렌치들에 침투하는데 어려움을 가질 수 있고, 또한, 때로는 나머지 물질을 변형시킬 수 있다. 기판 처리 영역 내에 형성된 국부 플라즈마들에서 야기되는 건식 식각들은, 더 제약된 트렌치들을 관통할 수 있고 섬세한 나머지 구조들의 더 적은 변형을 보여줄 수 있다. 그러나, 국부 플라즈마들은 방전 시에 전기 아크들의 생성을 통해 기판을 손상시킬 수 있다.
따라서, 고품질 디바이스들 및 구조들을 생성하기 위해 사용될 수 있는 개선된 시스템들 및 방법들이 필요하다. 이러한 그리고 다른 필요들이 본 기술에 의해 다루어진다.
예시적인 세정, 제거, 및 식각 방법들은, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 플라즈마 유출물들을 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 처리 영역 내에 위치될 수 있고, 기판은 노출된 산화물의 영역을 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 수소 함유 전구체를 처리 영역에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 미만으로 유지하면서, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제거에 후속하여, 방법들은 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 방법들은 또한, 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서, 플라즈마 유출물들을 처리 영역 내로 계속 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 플라즈마 유출물들의 유량은 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 감소될 수 있다. 실시예들에서, 기판의 온도는 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 감소될 수 있다. 예를 들어, 온도는 적어도 약 5 ℃만큼 감소될 수 있다. 실시예들에서, 처리 챔버 내의 압력은 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 증가될 수 있다. 예를 들어, 압력은 적어도 약 1 Torr만큼 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상대 습도는 약 65% 초과로 증가될 수 있다. 본 기술에 따른 방법들이, 노출된 산화물의 추가적인 양의 제거를 포함하여 수행된 후에, 기판에서의 플루오린의 농도는 약 5% 이하일 수 있다. 유사하게, 기판에서의 산소의 농도는 약 8% 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 수소 함유 전구체는 처리 영역에 제공될 때 원격 플라즈마 영역을 우회할 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 영역은 제거 작동들 동안 플라즈마 없이 유지될 수 있다. 추가적으로, 상대 습도는 예시적인 방법들 동안 증분적으로 증가될 수 있고, 증분당 약 20% 이하만큼 증분적으로 증가될 수 있다.
본 기술은 또한, 세정 방법들을 포함한다. 방법들은, 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키면서 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 플라즈마 유출물들을 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 처리 영역은, 노출된 산화물의 영역을 갖는 고종횡비 피쳐를 포함할 수 있는 기판을 수납하거나 포함할 수 있다. 방법들은, 플라즈마 유출물들을 처리 영역 내로 유동시키면서 수소 함유 전구체를 처리 영역에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 유지하면서, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계에 후속하여, 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 유지하면서, 플루오린 함유 전구체의 유량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계는 산소의 농도를 적어도 약 5%만큼 낮출 수 있다. 예시적인 방법들에서, 플루오린 함유 전구체의 유량은 적어도 약 2 sccm만큼 증가될 수 있다. 실시예들에서, 제거 작동들 이전의 산화물의 노출된 영역의 두께는 약 2 nm 이하일 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 고종횡비 피쳐의 임계 치수는 약 1% 이하만큼 감소될 수 있다.
본 기술은 또한, 제거 방법들을 포함한다. 방법들은, 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키면서 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 플라즈마 유출물들을 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 처리 영역은, 노출된 산화물의 영역을 갖는 하나 이상의 고종횡비 피쳐를 가질 수 있는 기판을 수납할 수 있다. 방법들은, 플라즈마 유출물들을 처리 영역 내로 유동시키면서 수소 함유 전구체를 처리 영역에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 플라즈마 유출물들 및 수소 함유 전구체를 처리 영역 내로 적어도 약 200 초 동안 계속 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 또한, 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 유지하면서, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제거 작동은 기판 내의 산소의 표면 수준 농도를 적어도 약 3%만큼 감소시킬 수 있다.
그러한 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 많은 이익들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세스들은 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 고종횡비 피쳐들이 식각되는 것을 허용할 수 있다. 추가적으로, 프로세스들은, 기판의 표면 오염 수준을 제한하면서, 물질 제거가 수행되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 실시예들 및 다른 실시예들은, 자신들의 많은 장점들 및 특징들과 함께, 이하의 설명 및 첨부 도면들과 함께 더 상세히 설명된다.
개시된 기술의 속성 및 장점들의 추가적인 이해는, 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조하여 실현될 수 있다.
도 1은 본 기술의 실시예들에 따른 예시적인 처리 시스템의 일 실시예의 상면도를 도시한다.
도 2a는 본 기술의 실시예들에 따른 예시적인 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는, 본 기술의 실시예들에 따른, 도 2a에 예시된 처리 챔버의 일부의 상세도를 도시한다.
도 3은 본 기술의 실시예들에 따른 예시적인 샤워헤드의 저면도를 도시한다.
도 4는 본 기술의 실시예들에 따른 방법에서의 예시적인 작동들을 도시한다.
도 5a-5c는 본 기술의 실시예들에 따라 처리되고 있는 기판들의 단면도들을 도시한다.
도 6은, 본 기술의 실시예들에 따른, 상대 습도에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트를 도시한다.
도 7은 본 기술의 실시예들에 따른 방법에서의 예시적인 작동들을 도시한다.
도 8은, 본 기술의 실시예들에 따른, 전구체 유량에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트를 도시한다.
도 9는 본 기술의 실시예들에 따른 방법에서의 예시적인 작동들을 도시한다.
도 10은, 본 기술의 실시예들에 따른, 경과 시간에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트를 도시한다.
도면들 중 몇몇은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이며, 축척을 고려했다고 구체적으로 언급되지 않는 한, 축척을 고려하지 않은 것임을 이해해야 한다. 추가적으로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되며, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시의 목적들을 위해 추가적이거나 과장된 성분을 포함할 수 있다.
첨부 도면들에서, 유사한 구성요소들 및/또는 피쳐들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 또한, 동일한 유형의 다양한 구성요소들은, 유사한 구성요소들을 구별하는 문자를 참조 라벨 뒤에 둠으로써 구별될 수 있다. 제1 참조 라벨만이 본 명세서에 사용되는 경우, 본 설명은, 문자에 관계없이, 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 구성요소들 중 임의의 구성요소에 적용가능하다.
희석된 산들은, 기판들을 세정하고, 이러한 기판들로부터 물질들을 제거하기 위해 많은 상이한 반도체 프로세스들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 희석된 플루오린화수소산은 산화규소에 대한 효과적인 식각제일 수 있고, 규소 표면들로부터 산화규소를 제거하는 데에 사용될 수 있다. 식각 또는 세정 작동이 완료된 후에, 산은 웨이퍼 또는 기판 표면으로부터 건조될 수 있다. 희석 플루오린화수소산("DHF")을 사용하는 것은 "습식" 식각으로 칭해질 수 있고, 희석제는 종종 물이다. 물은, 물이 접촉하는 표면들에 작용할 수 있는 비교적 높은 표면 장력을 갖는다.
치수가 계속 축소되는 디바이스 패터닝 및 피쳐들은, 기판 상에 식각되거나 형성되는 섬세한 피쳐들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 많은 처리 작동들은 기판에 또는 기판 상의 물질들에 트렌치들, 홀들, 또는 다른 피쳐들을 형성할 수 있거나 이들에 작용할 수 있다. 높이 대 폭 비율로서 정의되는 종횡비는 디바이스들에서 매우 높을 수 있고, 대략 5, 10, 20, 50, 100 또는 그 초과일 수 있다. 이러한 피쳐들 중 다수는 고종횡비들뿐만 아니라, 수 나노미터 규모의 감소된 치수들을 가질 수 있고, 그에 의해, 예를 들어, 기판에 걸친 임계 치수들 ― 종종, 이러한 피쳐들의 폭 또는 치수 ― 은 10 nm 미만, 5 nm 미만, 3 nm 미만, 2 nm 미만, 1 nm 미만이거나, 또는 심지어 더 작을 수 있다. 예를 들어, 2개의 트렌치들 사이의 임의의 특정 기둥 또는 벽의 폭은 단지 수 나노미터일 수 있다. 이 물질이 더 얇을수록, 구조의 무결성에 더 많은 충격 응력들이 발생할 수 있다. 추가적으로, 구조를 구성하는 물질, 즉, 기판 물질, 유전체, 포토레지스트 등이 또한, 물질에 가해지는 압력들 또는 응력들의 효과에 영향을 미칠 수 있다.
섬세한 고종횡비 피쳐들이 세정되거나, 식각되거나, 처리될 때 문제들이 발생할 수 있는데, 이는, 유체들이, 피쳐들에 의해 관리될 수 있는 것보다 훨씬 더 높을 수 있는 표면 장력들을 나타낼 수 있기 때문이다. 다수의 피쳐들, 층들, 또는 물질들을 갖는 설계들에서, 심지어 소량의 피쳐 변형 또는 붕괴조차도, 생성된 디바이스를 통해 단락 회로들을 야기하여 그를 작동불가능하게 할 수 있다. 예를 들어, DHF가 저종횡비 구조들에 대해서는 잘 작용할 수 있지만, 고종횡비 피쳐들에 대한 식각제로서 사용되는 경우에, 식각 작동이 종료되고 DHF가 건조되거나 제거될 때, 건조 동안 피쳐들에 부과되는 표면 장력이 패턴 붕괴를 야기할 수 있다. 디바이스 피쳐들이 계속 축소됨에 따라, 습식 식각은, 고종횡비 피쳐들에 대한 습식 식각의 영향 때문에, 더 이상 충분하지 않을 수 있다. 세정 작동들에서의 유체 제거를 위한 한가지 유망한 기술은, 초임계 유체들을 이용하여 건조 작동들을 수행하는 것에 의한 것이다. 이러한 기법들은 더 건조하고 패턴 붕괴의 경향이 덜한 표면들을 제공할 수 있지만, 준비량, 하드웨어 요건들, 및 수반되는 작동들의 개수는 전체적인 기판 처리의 효율을 감소시킬 수 있다.
본 기술은, 고종횡비 구조들을 유지하면서 규소에 대한 산화규소의 제거를 위한 적절한 선택성을 제공하는 건식 식각 프로세스를 수행함으로써 이러한 문제들을 극복한다. 이 기술은, 산화규소의 노출된 영역들을 규소 표면들로부터 제거하기 위해, 플루오린 함유 전구체들을 포함할 수 있는 플라즈마 강화 전구체들을 활용한다. 비-액체 물질들을 활용함으로써, 기판 피쳐들에 대한 영향이 최소화될 수 있다. 식각에 관하여 "건식"이라는 용어는, 예를 들어, 물이 희석제 또는 성분으로서 사용될 수 있는 습식 식각들, 예컨대, DHF와 달리, 액체 물이 작동들에서 사용되지 않을 수 있다는 것을 의미하는 데에 활용될 수 있다.
나머지 개시내용은 개시된 기술을 활용하는 특정 식각 프로세스들을 일상적으로 식별할 것이지만, 본 시스템들 및 방법들이, 설명된 챔버들에서 발생할 수 있는 증착 및 세정 프로세스들에 동등하게 적용가능함을 쉽게 이해할 것이다. 이에 따라, 본 기술은 오직 식각 프로세스들 또는 챔버들과만 사용하기 위한 것으로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 게다가, 예시적인 챔버가 본 기술에 대한 토대를 제공하는 것으로 설명되지만, 본 기술은 설명된 작동들을 허용할 수 있는 사실상 임의의 반도체 처리 챔버에 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1은, 실시예들에 따른 증착, 식각, 베이킹, 및 경화 챔버들의 처리 시스템(100)의 일 실시예의 상면도를 도시한다. 이 도면에서, 한 쌍의 전방 개구부 통합 포드들(FOUP들)(102)이, 다양한 크기들의 기판들을 공급하며, 이 기판들은 로봇 암들(104)에 의해 수용되고, 탠덤 섹션들(109a-c)에 위치된 기판 처리 챔버들(108a-f) 중 하나 내에 배치되기 전에 저압 유지 영역(106) 내에 배치된다. 제2 로봇 암(110)은, 기판 웨이퍼들을 유지 영역(106)으로부터 기판 처리 챔버들(108a-f)로 그리고 되돌려 운송하는 데에 사용될 수 있다. 각각의 기판 처리 챔버(108a-f)는, 주기적 층 증착(CLD), 원자 층 증착(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 식각, 사전-세정, 탈기, 배향, 및 다른 기판 프로세스들에 추가하여, 본원에 설명된 건식 식각 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 처리 작동들을 수행하도록 구비될 수 있다.
기판 처리 챔버들(108a-f)은 유전체 막을 기판 웨이퍼 상에 증착, 어닐링, 경화 및/또는 식각하기 위한 하나 이상의 시스템 구성요소를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 2쌍의 처리 챔버들(예를 들어, 108c-d 및 108e-f)은 기판 상에 유전체 물질을 증착시키는 데에 사용될 수 있고, 제3 쌍의 처리 챔버들(예를 들어, 108a-b)은 증착된 유전체를 식각하는 데에 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 3쌍의 챔버들 전부(예를 들어, 108a-f)가 기판 상의 유전체 막을 식각하도록 구성될 수 있다. 설명되는 프로세스들 중 임의의 하나 이상의 프로세스는 상이한 실시예들에 도시된 제조 시스템으로부터 분리된 챔버(들)에서 수행될 수 있다. 유전체 막들을 위한 증착, 식각, 어닐링, 및 경화 챔버들의 추가의 구성들이 시스템(100)에 의해 고려될 수 있음을 이해할 것이다.
도 2a는 구획된 플라즈마 생성 영역들을 처리 챔버 내에 갖는 예시적인 프로세스 챔버 시스템(200)의 단면도를 도시한다. 막, 예를 들어, 질화티타늄, 질화탄탈럼, 텅스텐, 규소, 폴리규소, 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산탄화규소 등의 식각 동안, 프로세스 가스는 가스 유입구 조립체(205)를 통해 제1 플라즈마 영역(215) 내로 유동될 수 있다. 원격 플라즈마 시스템(RPS)(201)이 시스템에 선택적으로 포함될 수 있고, 제1 가스를 처리할 수 있으며, 이 가스는 그 후 가스 유입구 조립체(205)를 통해 이동한다. 유입구 조립체(205)는 2개 이상의 별개의 가스 공급 채널들을 포함할 수 있고, 가스 공급 채널들에서 제2 채널(도시되지 않음)은, 포함된 경우, RPS(201)를 우회할 수 있다.
냉각 판(203), 면판(217), 이온 억제기(223), 샤워헤드(225), 및 기판 지지부(265) ― 기판 지지부는 기판 지지부 상에 배치된 기판(255)을 가짐 ― 가 도시되며, 실시예들에 따라 각각 포함될 수 있다. 페디스털(265)은 열 교환 채널을 가질 수 있으며, 기판의 온도를 제어하기 위해 열 교환 채널을 통해 열 교환 유체가 유동하고, 열 교환 채널은 처리 작동들 동안 기판 또는 웨이퍼를 가열하고/거나 냉각하도록 작동될 수 있다. 알루미늄, 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는, 페디스털(265)의 웨이퍼 지지 플래터는 또한, 비교적 높은 온도들, 예컨대, 약 100 ℃까지 또는 약 100 ℃ 내지 약 1100 ℃ 이상을 달성하기 위해, 내장된 저항성 가열기 요소를 사용하여 저항성 가열될 수 있다.
면판(217)은 피라미드형, 원뿔형, 또는 좁은 최상부 부분이 넓은 바닥 부분으로 확장되는 다른 유사한 구조일 수 있다. 면판(217)은 추가적으로, 도시된 바와 같이 평평할 수 있고, 프로세스 가스들을 분배하는 데에 사용되는 복수의 관통 채널들을 포함할 수 있다. RPS(201)의 사용에 따라, 플라즈마 생성 가스들 및/또는 플라즈마 여기된 종들은, 제1 플라즈마 영역(215) 내로의 더 균일한 전달을 위해 면판(217)의, 도 2b에 도시된 복수의 홀들을 통과할 수 있다.
예시적인 구성들은, 가스들/종들이 면판(217)의 홀들을 통해 제1 플라즈마 영역(215) 내로 유동하도록, 면판(217)에 의해 제1 플라즈마 영역(215)으로부터 구획된 가스 공급 영역(258) 내로 개방된 가스 유입구 조립체(205)를 갖는 것을 포함할 수 있다. 구조적 및 작동적 특징부들은 제1 플라즈마 영역(215)으로부터 다시 공급 영역(258), 가스 유입구 조립체(205) 및 유체 공급 시스템(210) 내로의 플라즈마의 상당한 역류를 방지하도록 선택될 수 있다. 면판(217), 또는 챔버의 전도성 최상부 부분, 및 샤워헤드(225)는 특징부들 사이에 위치된 절연 링(220)을 갖는 것으로 도시되며, 절연 링은 AC 전위가 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223)에 대해서 면판(217)에 인가되는 것을 허용한다. 절연 링(220)은 면판(217)과 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223) 사이에 위치되어, 용량성 결합된 플라즈마(CCP)가 제1 플라즈마 영역에 형성되는 것을 가능하게 할 수 있다. 가스 유입구 조립체(205)를 통하는, 영역 내로의 유체의 유동에 영향을 미치기 위해 배플(도시되지 않음)이 제1 플라즈마 영역(215)에 추가적으로 위치되거나, 그렇지 않으면 가스 유입구 조립체(205)와 결합될 수 있다.
이온 억제기(223)는, 이온성 대전된 종들이 제1 플라즈마 영역(215) 밖으로 이동하는 것을 억제하는 한편, 대전되지 않은 중성 또는 라디칼 종들이 이온 억제기(223)를 통과하여 억제기와 샤워헤드 사이의 활성화된 가스 전달 영역 내로 전달되는 것을 허용하도록 구성된 구조 전반에 걸쳐 복수의 애퍼쳐들을 한정하는 판 또는 다른 기하형상을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 이온 억제기(223)는 다양한 애퍼쳐 구성들을 갖는 천공된 판을 포함할 수 있다. 이러한 대전되지 않은 종들은, 덜 반응성인 캐리어 가스와 함께 애퍼쳐들을 통해 운반되는 고도의 반응성 종들을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 홀들을 통한 이온 종들의 이동이 감소될 수 있고, 일부 경우들에서는 완전히 억제될 수 있다. 이온 억제기(223)를 통과하는 이온 종들의 양을 제어하는 것은 유리하게, 아래 놓인 웨이퍼 기판과 접촉하게 되는 가스 혼합물에 대한 증가된 제어를 제공할 수 있고, 이는 차례로, 가스 혼합물의 증착 및/또는 식각 특성들의 제어를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 가스 혼합물의 이온 농도의 조정들은 가스 혼합물의 식각 선택도, 예를 들어, SiNx:SiOx 식각 비율들, Si:SiOx 식각 비율들 등을 상당히 변경할 수 있다. 증착이 수행되는 대안적인 실시예들에서, 또한, 유전체 물질들에 대한 등각성-대-유동성 양식의 증착들의 균형이 변화될 수 있다.
이온 억제기(223)의 복수의 애퍼쳐들은, 이온 억제기(223)를 통해, 활성화된 가스, 즉, 이온, 라디칼, 및/또는 중성 종의 통과를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 홀들의 종횡비, 또는 홀 직경 대 길이, 및/또는 홀들의 기하형상은, 이온 억제기(223)를 통과하는 활성화된 가스의 이온성 대전된 종들의 유동이 감소되도록 제어될 수 있다. 이온 억제기(223)의 홀들은 플라즈마 여기 영역(215)을 향하는 점감 부분, 및 샤워헤드(225)를 향하는 원통형 부분을 포함할 수 있다. 원통형 부분은 샤워헤드(225)로 전달되는 이온 종들의 유동을 제어하기 위해 형상 및 치수가 결정될 수 있다. 조절가능한 전기 바이어스가 또한, 억제기를 통해 이온 종들의 유동을 제어하기 위한 추가적인 수단으로서 이온 억제기(223)에 인가될 수 있다.
이온 억제기(223)는 플라즈마 생성 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온성 대전된 종들의 양을 감소시키거나 제거하도록 기능할 수 있다. 대전되지 않은 중성 및 라디칼 종들은 기판과 반응하기 위해 이온 억제기의 개구부들을 여전히 통과할 수 있다. 실시예들에서, 기판을 둘러싸는 반응 영역에서의 이온성 대전된 종들의 완전한 제거가 수행되지 않을 수 있다는 점을 주목해야 한다. 특정 경우들에서, 이온 종들은 식각 및/또는 증착 프로세스를 수행하기 위해 기판에 도달하도록 의도된다. 이러한 경우들에서, 이온 억제기는 반응 영역에서의 이온 종들의 농도를 프로세스를 보조하는 수준으로 제어하는 것을 도울 수 있다.
이온 억제기(223)와 조합된 샤워헤드(225)는, 여기된 종들이 챔버 플라즈마 영역(215)으로부터 기판 처리 영역(233) 내로 이동하는 것을 여전히 허용하면서, 제1 플라즈마 영역(215)에 존재하는 플라즈마가 기판 처리 영역(233)의 가스들을 직접 여기시키는 것을 회피하는 것을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 챔버는, 플라즈마가, 식각되는 기판(255)과 접촉하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이는 생성된 플라즈마에 의해 직접 접촉된 경우에 손상되거나, 전위되거나, 다른 방식으로 휠 수 있는, 기판 상에 패터닝된 다양한 복잡한 구조들 및 막들을 유리하게 보호할 수 있다. 추가적으로, 플라즈마가 기판과 접촉하거나 기판 수준에 접근하는 것이 허용될 때, 산화물 종들이 식각되는 속도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 물질의 노출된 영역이 산화물인 경우, 이러한 물질은, 플라즈마를 기판으로부터 원격으로 유지함으로써 더 보호될 수 있다.
처리 시스템은 플라즈마를 제1 플라즈마 영역(215) 또는 처리 영역(233)에 생성하기 위해 면판(217), 이온 억제기(223), 샤워헤드(225), 및/또는 페디스털(265)에 전력을 제공하기 위해 처리 챔버와 전기적으로 결합된 전력 공급부(240)를 더 포함할 수 있다. 전력 공급부는, 수행되는 프로세스에 따라, 조정가능한 양의 전력을 챔버에 전달하도록 구성될 수 있다. 그러한 구성은 조정가능한 플라즈마가, 수행되는 프로세스들에 사용되는 것을 허용할 수 있다. 종종 활성 또는 비활성 기능성이 제공되는 원격 플라즈마 유닛과 달리, 조정가능한 플라즈마는 특정 양의 전력을 플라즈마 영역(215)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이는 차례로, 이러한 전구체들에 의해 생성되는 식각 프로파일들을 향상시키기 위해 전구체들이 특정 방식들로 해리될 수 있도록, 특정 플라즈마 특성들의 발달을 허용할 수 있다.
플라즈마는 샤워헤드(225) 위의 챔버 플라즈마 영역(215)에서 또는 샤워헤드(225) 아래의 기판 처리 영역(233)에서 점화될 수 있다. 예를 들어, 플루오린 함유 전구체 또는 다른 전구체의 유입으로부터 라디칼 전구체들을 생성하기 위해, 플라즈마가 챔버 플라즈마 영역(215)에 존재할 수 있다. 증착 동안 챔버 플라즈마 영역(215)의 플라즈마를 점화하기 위해, 처리 챔버의 전도성 최상부 부분, 예컨대, 면판(217)과 샤워헤드(225) 및/또는 이온 억제기(223) 사이에 전형적인 무선 주파수(RF) 범위의 AC 전압이 인가될 수 있다. RF 전력 공급부는 13.56 MHz의 높은 RF 주파수를 생성할 수 있지만, 또한, 다른 주파수들을 단독으로 또는 13.56 MHz 주파수와 조합하여 생성할 수 있다.
도 2b는 면판(217)을 통한 처리 가스 분배에 영향을 주는 특징부들의 상세도(253)를 도시한다. 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 면판(217), 냉각 판(203), 및 가스 유입구 조립체(205)는 가스 공급 영역(258)을 한정하도록 교차하며, 프로세스 가스들이 가스 유입구(205)로부터 가스 공급 영역 내로 전달될 수 있다. 가스들은 가스 공급 영역(258)을 채울 수 있고, 면판(217)의 애퍼쳐들(259)을 통해 제1 플라즈마 영역(215)으로 유동할 수 있다. 애퍼쳐들(259)은, 프로세스 가스들이 처리 영역(233) 내로 유동할 수 있지만, 면판(217)을 횡단한 후에 가스 공급 영역(258) 내로의 역류가 부분적으로 또는 완전히 방지될 수 있도록, 유동을 실질적으로 단방향 방식으로 지향시키도록 구성될 수 있다.
처리 챔버 섹션(200)에서 사용하기 위한 가스 분배 조립체들, 예컨대, 샤워헤드(225)는 이중 채널 샤워헤드들(DCSH)로서 지칭될 수 있고, 도 3에 설명된 실시예들에서 추가적으로 상세히 설명된다. 이중 채널 샤워헤드는, 처리 영역 내에 전달되기 전에 챔버 구성요소들과의 그리고 서로 간의 제한된 상호작용을 제공하기 위해 처리 영역(233) 외부에서의 식각제들의 분리를 허용하는 식각 프로세스들을 제공할 수 있다.
샤워헤드(225)는 상부 판(214) 및 하부 판(216)을 포함할 수 있다. 판들은 판들 사이에 체적(218)을 한정하기 위해 서로 결합될 수 있다. 판들의 결합은 상부 판 및 하부 판을 통한 제1 유체 채널들(219) 및 하부 판(216)을 통한 제2 유체 채널들(221)을 제공하기 위한 것일 수 있다. 형성된 채널들은, 제2 유체 채널들(221)만을 통해 하부 판(216)을 통해 체적(218)으로부터의 유체 접근을 제공하도록 구성될 수 있고, 제1 유체 채널들(219)은 판들과 제2 유체 채널들(221) 사이의 체적(218)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 체적(218)은 가스 분배 조립체(225)의 측부를 통해 유체적으로 접근가능할 수 있다.
도 3은 실시예들에 따른 처리 챔버와 사용하기 위한 샤워헤드(325)의 저면도이다. 샤워헤드(325)는 도 2a에 도시된 샤워헤드(225)에 대응할 수 있다. 제1 유체 채널들(219)의 모습을 보여주는 관통 홀들(365)은 샤워헤드(225)를 통한 전구체들의 유동을 제어하고 그에 영향을 주기 위해 복수의 형상들 및 구성들을 가질 수 있다. 제2 유체 채널들(221)의 모습을 보여주는 작은 홀들(375)은 샤워헤드의 표면 위에, 심지어는 관통 홀들(365) 사이에도 실질적으로 균일하게 분포될 수 있고, 전구체들이 샤워헤드를 빠져나갈 때 다른 구성들보다 전구체들의 더 균일한 혼합을 제공하는 것을 도울 수 있다.
이전에 논의된 챔버들은 식각 방법들을 포함하는 예시적인 방법들을 수행하는 데에 사용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 기술의 실시예들에 따른 방법(400)에서의 예시적인 작동들이 도시된다. 방법의 제1 작동 전에, 기판은 방법(400)이 수행될 수 있는 챔버의 처리 영역 내에 배치되기 전에 하나 이상의 방식으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 트렌치들, 홀들, 또는 다른 피쳐들이 기판에 형성될 수 있고, 기판은 규소 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 홀들은 산화물 하드마스크를 활용할 수 있는 반응성 이온 식각에 의해 형성될 수 있다. 반응성 이온 식각은 깊은 고종횡비 구조들을 생성할 수 있지만, 탄소, 산소, 또는 다른 물질들을 포함할 수 있는 잔류물을 형성된 구조 내에 남길 수 있다. 애싱 작동들이 수행될 수 있지만, 형성된 구조들에 산화물 잔류 물질들이 여전히 남을 수 있다. 이러한 작동들 중 일부 또는 전부는 이전에 설명된 바와 같은 챔버들 또는 시스템 툴들에서 수행될 수 있거나, 방법(400)의 작동들이 수행되는 챔버를 포함할 수 있는 동일한 시스템 툴 상의 상이한 챔버들에서 수행될 수 있다.
방법(400)은, 작동(405)에서, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 챔버는, RPS 유닛(201) 또는 제1 플라즈마 영역(215) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있는 이전에 설명된 챔버(200)일 수 있다. 이들 영역들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 작동(405)에 사용되는 원격 플라즈마 영역일 수 있다. 작동(410)에서 플라즈마가 원격 플라즈마 영역 내에 생성될 수 있으며, 원격 플라즈마 영역은 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성할 수 있다. 작동(415)에서 플라즈마 유출물들은 챔버의 처리 영역으로 유동될 수 있다. 플라즈마 유출물들은 처리 영역에 있는 기판과 상호작용할 수 있고, 기판은 반도체 기판을 통해 형성된 트렌치 또는 다른 피쳐를 포함할 수 있으며, 반도체 기판은 이해될 바와 같이, 규소, 게르마늄, 또는 임의의 다른 기판 또는 원소들의 조합을 포함할 수 있다.
기판은 하나 이상의 공급원으로부터 유래할 수 있는 노출된 산소의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산소는 트렌치들 또는 다른 피쳐들이 형성된 후에 남은 산소 하드마스크일 수 있다. 산화물은 또한, 공기에 대한 기판의 노출로부터 형성된 산화물의 층이거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 규소 기판이 공기 또는 일부 다른 산소 공급원에 노출되는 경우, 산화물의 얇은 층이 기판 상에 형성될 수 있다. 작동(420)에서, 수소 함유 전구체가 플라즈마 유출물들과 함께 처리 영역에 제공될 수 있다. 작동(425)에서, 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하기 위해 플라즈마 유출물들 및 수소 함유 전구체가, 노출된 산화물과 상호작용할 수 있다. 제거 동안, 처리 영역 내의 상대 습도는 약 50% 이하로 유지될 수 있다.
작동(425)에서 산화물의 일부가 제거된 후에, 작동(430)에서, 처리 영역 내의 상대 습도가 약 50% 이상으로 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상대 습도를 증가시키는 동안, 플라즈마 유출물들은 처리 영역 내로 계속 유동될 수 있다. 그 다음, 작동(435)에서, 노출된 산화물의 추가적인 양이 제거될 수 있다. 제거 동안 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시킴으로써, 산화물의 추가적인 양이 제거될 수 있으며, 이는 아래에 더 설명될 프로세스의 추가적인 이점들을 허용할 수 있다.
방법에서 사용되는 전구체들은 플루오린 함유 전구체 또는 할로겐 함유 전구체를 포함할 수 있다. 예시적인 플루오린 함유 전구체는, 처리 영역으로부터 분리되지만 그와 유체적으로 결합될 수 있는 원격 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있는 삼플루오린화질소(NF3)일 수 있다. 플루오린의 다른 공급원들이 삼플루오린화질소와 함께 또는 그 대체물로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 플루오린 함유 전구체는 원격 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있고, 플루오린 함유 전구체는 원자 플루오린, 이원자 플루오린, 삼플루오린화질소, 사플루오린화탄소, 플루오린화수소, 이플루오린화크세논 및 반도체 처리에 사용되거나 유용한 다양한 다른 플루오린 함유 전구체들의 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함할 수 있다. 전구체들은 또한, 질소, 헬륨, 아르곤, 또는 다른 비활성, 불활성 또는 유용한 전구체들을 포함할 수 있는 임의의 개수의 캐리어 가스들을 포함할 수 있다.
수소 함유 전구체는, 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 수소, 탄화수소, 물, 과산화수소, 또는 수소를 포함할 수 있는 다른 물질들을 포함할 수 있다. 추가적인 전구체들, 예컨대, 캐리어 가스들 또는 불활성 물질들이 또한 이차 전구체들과 함께 포함될 수 있다. 전구체들 중 하나 이상은 원격 플라즈마 영역을 우회하고 처리 챔버의 추가적인 영역들 내로 유동될 수 있다. 이러한 전구체들은 처리 영역 또는 챔버의 일부 다른 영역의 플라즈마 유출물들과 혼합될 수 있다. 예를 들어, 플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플루오린 함유 전구체가 원격 플라즈마 영역을 통해 유동되는 동안, 수소 함유 전구체는 원격 플라즈마 영역을 우회할 수 있다. 수소 함유 전구체는 챔버의 최상부에서의 우회에 의해 원격 플라즈마 영역을 우회할 수 있거나, 예컨대, 샤워헤드, 이를테면 도 2의 샤워헤드(225) 내의 체적에 대한 접근을 제공하는 포트를 통해, 챔버의 개별 영역 내로 유동될 수 있다. 그 다음, 수소 함유 전구체는 처리 영역 내로 유동될 수 있고, 여기서 수소 함유 전구체는 플루오린 함유 플라즈마 유출물들과 혼합되거나 상호작용할 수 있다. 실시예들에서, 플라즈마 처리 영역은 제거 작동들 동안 플라즈마 없이 유지될 수 있다. 플라즈마가 없다는 것은, 이전에 설명된 바와 같이 원격으로 생성된 플라즈마 유출물들이 작동들 동안 사용될 수는 있지만, 작동들 동안에 플라즈마가 처리 영역 내에 능동적으로 형성되지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
본 기술의 추가적인 양상들은 도 5a-5c를 참조하여 더 이해될 수 있다. 도 5는 본 기술의 실시예들에 따라 처리되고 있는 기판들의 단면도들을 도시한다. 도 5a로 시작하면, 본 기술이 활용될 수 있는 기판의 단면도가 도시된다. 예를 들어, 규소 기판(505)은 예시된 바와 같이 규소 기판의 표면 내에 형성되거나 한정된 하나 이상의 피쳐들, 예컨대, 트렌치(510)를 가질 수 있다. 본 기술에 의해 포함되는 실시예들에서, 트렌치(510)는 반응성 이온 식각 프로세스에 의해 형성될 수 있지만, 트렌치들 및 다른 피쳐들을 형성할 수 있는 다른 식각 프로세스들이 유사하게 포함된다. 트렌치(510)는 이전에 논의된 바와 같은 고종횡비 트렌치일 수 있고, 10 초과의, 50 초과의, 100 초과의, 또는 이러한 수들 중 임의의 수 또는 다른 수들 내의 종횡비를 가질 수 있는데, 이는 더 깊고 더 협소한 트렌치들이 형성될 수 있기 때문이다.
반응성 이온 식각이 트렌치(510)를 형성하는 데에 사용되었을 수 있는 예시적인 상황에서, 산화물 하드마스크(515)가 기판(505)의 표면 상에 형성될 수 있다. 추가적으로, 잔류 물질(520)은 트렌치(510) 내에 형성되거나 남겨질 수 있고, 이는 탄소, 산소, 또는 식각으로부터의 다른 불순물들을 포함할 수 있다. 프로세스의 작동들, 예컨대, 이전에 설명된 프로세스(400)의 선택된 작동들은, 노출된 산화물 물질을 규소 기판(505)의 표면으로부터 제거하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 수소 함유 전구체, 및 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들은, 산화물 하드마스크(515)뿐만 아니라 잔류 물질(520)을 적어도 부분적으로 제거하기 위해 처리 영역에 전달될 수 있다. 실시예들에서, 임의의 다른 피쳐들과 함께 트렌치(510)가 고종횡비들을 가질 수 있기 때문에, 처리 영역 내의 상대 습도는 약 50% 미만으로 유지될 수 있다. 상대 습도를 약 50% 미만으로 유지함으로써, 물방울들이 표면들을 따라 형성되지 않을 수 있는데, 물방울들은 물방울들이 건조되거나 제거될 때 패턴 변형 또는 붕괴를 야기할 수 있다.
산화물 하드마스크(515) 및 잔류 물질(520)이 제거된 후에, 산화물의 박막이 남아 있을 수 있다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 산화물 물질(525)이 기판(505) 상에 존재할 수 있다. 예를 들어, 산화물 물질(525)은 공기에 대한 노출에 의해 규소 표면에 걸쳐 존재하는 산화물 층일 수 있거나, 산화물 하드마스크(515)의 나머지 부분일 수 있다. 산화물 물질(525)은, 약 10 nm 이하, 약 8 nm 이하, 약 6 nm 이하, 약 5 nm 이하, 약 4 nm 이하, 약 3 nm 이하, 약 2 nm 이하, 약 1 nm 이하, 또는 그 미만일 수 있는, 산화물의 얇은 층일 수 있다. 도 4와 관련하여 논의된 바와 같은 건식 식각 작동들은 산화물 물질(525)을 제거하는 데에 어려움을 가질 수 있다. 예를 들어, 나머지 산화물 물질(525)은 규소 기판(505)과 위에 놓인 산화물 물질(525) 사이의 계면에서 약간 더 비정질일 수 있다. 산소의 최종 원자 층들이 산화규소 구조와 규소 매트릭스 사이에서 공유될 수 있다. 일부 경우들에서, 건식 식각 작동들은 이러한 결합들을 절단할 수 없을 수 있는데, 이는 잔류 산소가 표면에, 예컨대, 산화물 물질(525)과 함께 남는 것을 허용할 수 있다.
도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 특정 작동들을 포함할 수 있는 건식 식각 작동들은 기판의 표면 수준에서의 플루오린 농도를 증가시킬 수 있다. 건식 식각이 산소의 최종 층들을 규소 표면으로부터 절단하는 데에 실패한 경우, 식각제에 사용된 플루오린이 산화물 물질(525)과 결합 또는 회합될 수 있다. 더 낮은 종횡비의 피쳐들에 사용되는 경우, 습식 식각들은 건식 식각들처럼 플루오린의 양을 기판 내에 유지하지 않을 수 있지만, 습식 식각들은 고종횡비 피쳐들을 유지할 수 없을 수 있고, 표면 장력으로 인해 패턴 붕괴를 야기할 수 있다. 잔류 플루오린은 디바이스 기능에 영향을 주는 불순물들로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 트렌치들 또는 피쳐들이, 예를 들어, 메모리 디바이스들의 제조 시에 형성될 수 있다. 셀들이 형성되기 전에, 비교적 또는 실질적으로 순수한 기판 표면이 추구될 수 있다. 불순물들은 디바이스로부터의 누설 전류를 증가시킬 수 있고, 이는 차례로, 전력 소모를 증가시킬 수 있으며, 메모리 데이터를 누설로부터 유지하기 위해 증가된 리프레시율로 인해 배터리 수명을 감소시킬 수 있다.
산화물 물질(525)은 기판 내의 플루오린의 표면 수준 농도가 증가하는 것을 허용할 수 있다. 산화물 물질(525) 내에 함유된 또는 산화물 물질(525)에 부착된 플루오린은 기판의 특정 영역들, 예컨대, 중심 영역에서 8%의 원자 백분율까지 이거나 그 초과일 수 있다. 이러한 불순물에 의한 누설 전류를 최소화하기 위한, 플루오린의 원하는 수준은, 예를 들어, 약 3% 이하일 수 있다. 플루오린 혼입의 그러한 수준은 습식 식각에 의해 생성될 수 있지만, 피쳐 크기가 감소되기 때문에, 습식 식각은 패턴 붕괴 및 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 그러나, 본 기술은 플루오린의 표면 수준 농도를 다른 건식 식각 프로세스들 미만으로 감소시키기 위해, 상대 습도 및/또는 아래에서 논의되는 하나 이상의 다른 조건을 활용할 수 있다.
도 4에 이전에 설명된 바와 같이, 처리 챔버 내의 상대 습도는 약 50% 초과로 증가될 수 있다. 상대 습도를 증가시킴으로써, 추가적인 산소 물질이 규소 표면으로부터 제거될 수 있고, 이는 산소와 회합될 수 있는 잔류 플루오린을 제거할 수 있다. 플루오린의 원자 백분율을 감소시킴으로써, 누설 전류가 감소될 수 있고, 디바이스 성능이 개선될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 작동들이, 상대 습도가 증가되기 전에 산화물 물질의 벌크 부분을 먼저 제거하는 일련의 작동들로 수행될 수 있다는 것을 추가적으로 결정하였다. 상대 습도가 초기에 50% 초과로 증가되면, 특정 문제들이 발생할 수 있다. 충분히 높은 상대 습도에서, 물방울들이 기판의 표면 상에 형성될 수 있고, 그 다음, 이는 이전에 설명된 바와 같이 패턴 붕괴 또는 변형을 야기할 수 있다. 심지어 액체 물의 단층이 패턴 변형 또는 붕괴를 생성하는 것으로 나타났다.
추가적으로, 건식 식각제에 의한 제거 동안 산화물 하드마스크는 플루오린화규소를 생성할 수 있다. 그러나, 물에 의해서, 산화물 하드마스크로부터 플루오린화규산이 생성될 수 있고, 플루오린화규산은 비교적 점착성인 점도로 인해 패턴 붕괴를 야기할 수 있다. 이에 따라, 산화물 하드마스크가 제거되고 있을 때, 작동들은, 예를 들어, 하드마스크 물질의 대부분을 제거하기 위해, 더 낮은 상대 습도, 예컨대, 약 25% 상대 습도에서 수행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상대 습도는 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 상대 습도는 또한, 이러한 수들 중 임의의 수 사이로, 또는 이러한 범위들 내에 포함된 임의의 더 작은 범위로 유지될 수 있다.
남아있는 산화물 물질이 충분히, 예컨대, 수 나노미터 이하의 임계값 아래로 충분히 감소되었을 때, 또는 식각 작동이 추가적인 산화물 물질을 제거하지 않을 수 있을 때, 상대 습도는 약 50% 초과로 증가될 수 있다. 증가된 상대 습도는 추가적인 산소가 제거되는 것을 허용할 수 있고, 산화물에 부착되거나 회합될 수 있는 플루오린도 제거되는 것을 허용할 수 있다. 실시예들에서, 상대 습도는 약 50% 이상으로 증가될 수 있고, 또한, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 또는 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 또는 그 초과로 증가될 수 있지만, 100% 상대 습도에서는 액체 물이 존재할 수 있고, 이는 패턴 붕괴 또는 변형을 야기할 수 있다. 이에 따라, 상대 습도는 약 100% 이하로, 다른 언급된 백분율들 중 임의의 백분율 사이로, 또는 언급된 범위들 내의 임의의 더 작은 범위 내로 유지될 수 있다.
도 5c에 예시된 바와 같이, 증가된 상대 습도는 추가적인 산화물 물질(525)이 기판(505)으로부터 제거되는 것을 허용할 수 있고, 이는 혼입된 플루오린의 제거를 허용할 수 있다. 본 기술은 유사하게, 하드마스크 물질을 제거하기 위한 작동들 없이, 예컨대, 공기 노출로부터 기판 상에 있을 수 있는 산소 또는 산화물의 얇은 층들을 제거하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 공기에 노출되었을 수 있는 실질적으로 깨끗한 기판은, 예컨대, 도 5b에 예시된 것과 유사한 기판으로 시작하는 것처럼, 추가적인 처리 이전에 기판을 더 세정하기 위해 수행되는, 방법(400)의 특정 작동들을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 기술의 실시예들에 따른, 상대 습도에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트가 도시된다. 차트는, 증가된 습도로 수행된, 방법(400)의 선택된 작동들을 예시한다. 예를 들어, 기판, 예컨대, 규소 기판은 산화물 물질의 얇은 층, 예컨대, 도 5b에 예시된 층(525)을 가질 수 있다. 수소 함유 전구체, 예컨대, 수증기는 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들과 함께 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 전달될 수 있다. 도 6은 규소 기판 내의, 예컨대, 기판의 표면에서의 잔류 산화물 물질 내의 플루오린의 농도에 대응하는 다이아몬드들(605)을 도시한다. 도 6은 또한, 규소 기판 내의, 예컨대, 표면 수준의 산화물 물질에서의 산소의 농도에 대응하는 정사각형들(610)을 포함한다. 도 6에 예시된 바와 같이, 제거 작동들은 산화물 물질을 완전히 제거하지 않을 수 있다. 삼각형들(615)은 기판의 표면 상의 잔류 산화물 물질의 실제 두께를 예시한다. 예시된 바와 같이, 두께는 하드마스크 제거 후에 1 nm 미만, 예컨대, 약 6 Å일 수 있다.
도 6은 또한, 상대 습도가 25% 초과로 증가될 때, 플루오린 농도가 약간 감소하는 반면, 산소 농도 및 산화물 두께는 실질적으로 유지되는 것을 예시한다. 그러나, 상대 습도가 약 50% 상대 습도를 초과하여 증가될 때 단계적인 변화가 일어나고, 산소 농도, 산화물 두께, 및 플루오린 농도가 모두 감소된다. 플루오린 농도는 약 2% 미만으로 감소될 수 있고, 이는 적절한 디바이스 품질 및 누설 영향들을 제공할 수 있다. 이에 따라, 도 6은 본 기술이, 기판 내의 플루오린 농도를 감소시키는 한편, 표면 상의 피쳐들을 유지하기 위해, 증가된 상대 습도를 어떻게 활용하는지를 예시한다. 도 6을 생성하기 위해 사용된 디바이스들은 기판에 걸쳐 임계 치수들을 유지했는데, 예를 들어, 고종횡비 피쳐들이 실질적으로 감소되지 않았고 기판에 걸쳐 패턴 변형 또는 붕괴가 발생하지 않았다. 실시예들에서, 고종횡비 피쳐 폭들과 같은 또는 이를 포함하는, 기판의 임계 치수들은 실시예들에서 10% 미만만큼 감소될 수 있고, 약 8% 이하만큼, 약 6% 이하만큼, 약 5% 이하만큼, 약 4% 이하만큼, 약 3% 이하만큼, 약 2% 이하만큼, 약 1% 이하만큼 감소될 수 있거나, 본 기술에 의해 실질적으로 또는 본질적으로 유지될 수 있다.
프로세스 조건들은 또한, 방법(400)에서 수행되는 작동들뿐만 아니라 본 기술에 따른 다른 제거 방법들에도 영향을 미칠 수 있다. 방법(400)의 작동들 각각은, 실시예들에서 일정한 온도 동안 수행될 수 있는 반면, 일부 실시예들에서는 상이한 작동들 동안 온도가 조정될 수 있다. 실시예들에서, 예를 들어, 방법(400) 동안의 기판, 페디스털, 또는 챔버 온도는 약 50 ℃ 이하로 유지될 수 있다. 기판 온도는 또한, 약 45 ℃ 이하, 약 40 ℃ 이하, 약 35 ℃ 이하, 약 30 ℃ 이하, 약 25 ℃ 이하, 약 20 ℃ 이하, 약 15 ℃ 이하, 약 10 ℃ 이하, 약 5 ℃ 이하, 약 0 ℃ 이하, 약 -5 ℃ 이하, 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 온도는, 물일 수 있는 수소 함유 전구체가 동결되는 것을 방지하기 위해 약 0 ℃ 이상으로 유지될 수 있다. 온도는 또한, 이러한 범위들 내의 임의의 온도, 이러한 범위들에 의해 포함되는 더 작은 범위들 내의 임의의 온도, 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 사이의 임의의 온도로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 제거 작동(425)은 제1 온도에서 수행될 수 있는 반면, 추가적인 제거 작동(435)은 제2 온도에서 수행될 수 있다. 온도들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 이전에 설명된 범위들 중 임의의 범위 내에 있을 수 있다. 실시예들에서, 제2 온도는 제1 온도 미만일 수 있다. 예를 들어, 상대 습도 증가 동안, 기판의 온도는 제1 온도로부터 제2 온도까지 하강될 수 있다. 기판의 온도를 낮춤으로써, 웨이퍼 수준에서의 상대 습도가 또한, 실질적으로 더 많은 수증기를 처리 챔버에 추가하지 않고 증가될 수 있다. 그 다음, 챔버 구성요소들 상에 또는 기판 상에 물방울들이 형성될 수 있는 기회가 감소될 수 있고, 이는 패턴 변형 또는 붕괴를 감소시키거나 방지하는 것을 도울 수 있다.
예를 들어, 실시예들에서, 제1 온도는 약 10 ℃ 이상일 수 있고, 제2 온도는 약 10 ℃ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 온도는 약 10 ℃ 내지 약 20 ℃, 약 11 ℃ 내지 약 18 ℃, 약 12 ℃ 내지 약 15 ℃일 수 있거나, 실시예들에서, 약 12 ℃, 약 13 ℃, 약 14 ℃, 또는 약 15 ℃일 수 있다. 추가적으로, 실시예들에서, 제2 온도는 약 0 ℃ 내지 약 10 ℃, 약 1 ℃ 내지 약 8 ℃, 약 2 ℃ 내지 약 5 ℃일 수 있거나, 실시예들에서, 약 2 ℃, 약 3 ℃, 약 4 ℃, 또는 약 5 ℃일 수 있다. 실시예들에서, 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 감소는 적어도 약 2 ℃일 수 있고, 적어도 또는 약 3 ℃, 적어도 또는 약 4 ℃, 적어도 또는 약 5 ℃, 적어도 또는 약 6 ℃, 적어도 또는 약 7 ℃, 적어도 또는 약 8 ℃, 적어도 또는 약 9 ℃, 적어도 또는 약 10 ℃, 적어도 또는 약 11 ℃, 적어도 또는 약 12 ℃, 또는 그 초과일 수 있다. 추가적으로, 온도 감소는 약 15 ℃ 이하, 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 내 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 사이의 임의의 더 작은 범위일 수 있다.
챔버 내의 압력은 또한, 수행되는 작동들에 영향을 미칠 수 있고, 실시예들에서, 챔버 압력은 약 50 Torr 미만, 약 40 Torr 이하, 약 30 Torr 이하, 약 25 Torr 이하, 약 20 Torr 이하, 약 15 Torr 이하, 약 10 Torr 이하, 약 5 Torr 이하, 약 1 Torr 이하, 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 압력은 또한, 이러한 범위들 내의 임의의 압력, 이러한 범위들에 의해 포함되는 더 작은 범위들 내의 임의의 압력, 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 사이의 임의의 압력으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 제거 작동(425)은 제1 압력으로 수행될 수 있는 반면, 추가적인 제거 작동(435)은 제2 압력으로 수행될 수 있다. 압력들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 이전에 설명된 범위들 중 임의의 범위 내에 있을 수 있다. 실시예들에서, 제2 압력은 제1 압력을 초과할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도 증가 동안, 처리 챔버 내의 압력은 제1 압력으로부터 제2 압력으로 증가될 수 있다. 챔버 내의 압력을 증가시킴으로써, 웨이퍼 수준에서의 상대 습도가 또한, 실질적으로 더 많은 수증기를 처리 챔버에 추가하지 않고 증가될 수 있다. 그 다음, 챔버 구성요소들 상에 또는 기판 상에 물방울들이 형성될 수 있는 기회가 감소될 수 있고, 이는 다시, 패턴 변형 또는 붕괴를 감소시키거나 방지하는 것을 도울 수 있다.
예를 들어, 실시예들에서, 제1 압력은 약 10 Torr 이하일 수 있고, 제2 압력은 약 10 Torr 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 압력은 약 0 Torr 내지 약 10 Torr, 약 3 Torr 내지 약 9 Torr, 약 5 Torr 내지 약 8 Torr일 수 있거나, 실시예들에서, 약 5 Torr, 약 6 Torr, 약 7 Torr 또는 약 8 Torr일 수 있다. 실시예들에서, 제2 압력은 약 10 Torr 내지 약 20 Torr, 약 10 Torr 내지 약 18 Torr, 약 11 Torr 내지 약 15 Torr일 수 있거나, 약 11 Torr, 약 12 Torr, 약 13 Torr, 약 14 Torr 또는 약 15 Torr일 수 있다. 실시예들에서, 제1 압력과 제2 압력 사이의 압력 증가는 적어도 약 1 Torr일 수 있고, 실시예들에서, 적어도 또는 약 2 Torr, 적어도 또는 약 3 Torr, 적어도 또는 약 4 Torr, 적어도 또는 약 5 Torr, 적어도 또는 약 6 Torr, 적어도 또는 약 7 Torr, 적어도 또는 약 8 Torr, 또는 그 초과일 수 있다. 실시예들에서, 압력 증가는 약 10 Torr 이하일 수 있거나, 이러한 범위들 중 임의의 범위 사이 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 내의 더 작은 범위일 수 있다.
전구체들 중 하나 이상의 전구체의 유량들은 또한, 다른 처리 조건들 중 임의의 조건과 함께 조정될 수 있다. 예를 들어, 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서, 플루오린 함유 전구체의 유량이 감소될 수 있지만, 일부 실시예들에서는, 유지 또는 증가될 수 있다. 방법(400)의 작동들 중 임의의 작동 동안, 플루오린 함유 전구체의 유량은 약 2 sccm 내지 약 100 sccm일 수 있다. 또한, 플루오린 함유 전구체의 유량은 적어도 또는 약 2 sccm, 적어도 또는 약 3 sccm, 적어도 또는 약 4 sccm, 적어도 또는 약 5 sccm, 적어도 또는 약 6 sccm, 적어도 또는 약 7 sccm, 적어도 또는 약 8 sccm, 적어도 또는 약 9 sccm, 적어도 또는 약 10 sccm, 적어도 또는 약 11 sccm, 적어도 또는 약 12 sccm, 적어도 또는 약 13 sccm, 적어도 또는 약 14 sccm, 적어도 또는 약 15 sccm, 적어도 또는 약 16 sccm, 적어도 또는 약 17 sccm, 적어도 또는 약 18 sccm, 적어도 또는 약 19 sccm, 적어도 또는 약 20 sccm, 적어도 또는 약 25 sccm, 적어도 또는 약 30 sccm, 적어도 또는 약 40 sccm, 적어도 또는 약 50 sccm, 적어도 또는 약 60 sccm, 적어도 또는 약 80 sccm, 또는 그 초과일 수 있다. 유량은 또한, 이러한 언급된 유량들 중 임의의 유량 사이, 또는 이러한 수들 중 임의의 수에 의해 포함되는 더 작은 범위들 내일 수 있다.
수소 함유 전구체는, 임의의 개수의 수소 함유 전구체들일 수 있는 사용된 전구체들에 따라서, 이러한 유량들 중 임의의 유량으로 유동될 수 있다. 예를 들어, 수증기가 활용되는 경우, 물은 적어도 또는 약 1 g/분의 속도로 도입될 수 있다. 물은 또한, 적어도 또는 약 2 g/분, 적어도 또는 약 3 g/분, 적어도 또는 약 4 g/분, 적어도 또는 약 5 g/분, 적어도 또는 약 6 g/분, 적어도 또는 약 7 g/분, 적어도 또는 약 8 g/분, 적어도 또는 약 9 g/분, 또는 그 초과의 속도로 도입될 수 있지만, 물은 구성요소들 및 기판 상에서의 물 응축을 감소시키기 위해 약 10 g/분 미만으로 도입될 수 있다. 물은 또한, 이러한 언급된 유량들 중 임의의 유량 사이의 유량으로, 또는 이러한 수들 중 임의의 수에 의해 포함되는 더 작은 범위들 내의 유량으로 도입될 수 있다.
방법(400)의 완료 시에, 실시예들에서, 기판에서의 플루오린의 농도는 약 8% 이하일 수 있고, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 또는 그 미만일 수 있다. 유사하게, 실시예들에서, 기판에서의 산소의 농도는 약 15% 이하일 수 있고, 약 12% 이하, 약 10% 이하, 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 또는 그 미만일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상대 습도의 증가는 증분적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 전구체들이 처리 영역에 전달되는 동안 특정 백분율이 증가될 수 있다. 상대 습도는, 약 50% 이하의 상대 습도, 약 40% 이하의 상대 습도, 약 30% 이하의 상대 습도, 약 20% 이하의 상대 습도, 약 15% 이하의 상대 습도, 약 10% 이하의 상대 습도, 약 5% 이하의 상대 습도, 또는 그 미만일 수 있는 하나 이상의 증분으로 증가될 수 있다. 상대 습도는 또한, 이러한 값들 중 임의의 값들 사이의 증분들로, 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위에 의해 포함되는 더 작은 범위들 내의 증분들로 증가될 수 있다. 추가적으로, 패턴 변형 또는 붕괴로 이어질 수 있는 과도한 물 응축이 발생할 기회를 감소시키기 위해 소정 기간에 걸쳐 수행될 수 있는 실시예들에서 상대 습도는 시작 상대 습도로부터 최종 상대 습도까지 점진적으로 증가될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 기술의 실시예들에 따른 방법(700)에서의 예시적인 작동들이 도시된다. 방법(700)은 이전에 설명된 방법(400)의 작동들, 조건들, 파라미터들, 또는 결과들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(700)은, 작동(705)에서, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 전구체가 유동되는 동안 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성할 수 있다. 작동(710)에서 플라즈마 유출물들은 챔버의 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 기판은 처리 영역 내에 수납될 수 있고, 기판은 노출된 산화물의 영역을 갖는 고종횡비 피쳐를 특징으로 할 수 있다.
플라즈마 유출물들이 처리 영역 내로 유동되는 동안, 작동(715)에서, 수소 함유 전구체가 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 실시예들에서, 수소 함유 전구체는 원격 플라즈마 영역을 우회할 수 있다. 작동(720)에서, 노출된 산화물의 적어도 일부는 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 유지하면서 제거될 수 있다. 작동(725)에서, 적어도 부분적인 제거에 후속하여, 플루오린 함유 전구체의 유량은 처리 영역 내의 상대 습도를 약 50% 이상으로 유지하면서 증가될 수 있다. 작동(730)에서, 추가적인 노출된 산화물이 제거될 수 있다.
본 기술은 또한, 상대 습도가 임계값을 초과하여 증가할 수 없을 수 있는 조건들에서, 이전에 설명된 이점들을 생성하는 데에 효과적일 수 있다. 추가적으로, 상대 습도의 증가와 함께, 플루오린 함유 전구체의 유량이 증가될 수 있고, 이는 추가적인 산소 또는 플루오린 물질들을 더 제거할 수 있다. 방법은 이전에 설명된 바와 같이 물질들의 제거를 제공하기 위해 임계 상대 습도 값, 예컨대, 적어도 약 50% 상대 습도를 포함할 수 있다. 상대 습도가 잔류 산화물 층에 대해 약 50% 이하로 감소되는 경우, 결합들은 위에서 논의된 바와 같은 절단이 더 어렵거나 불가능할 수 있다.
도 8은, 본 기술의 실시예들에 따른, 전구체 유량에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트를 도시한다. 차트는 플루오린 함유 전구체 유량이 증가된 본 기술의 작동들 동안 규소 기판에서의 산소 및 플루오린의 혼입에 대한 영향을 예시한다. 작동들 동안의 상대 습도는 약 50% 내지 약 65%로 유지되었다. 예시된 바와 같이, 플루오린 농도는, 정사각형들(805)에 의해 예시된 바와 같이, 플루오린 함유 전구체 유량이 증가되는 동안 약 3% 미만 혼입으로 유지되었다. 유량이 증가됨에 따라, 이전에 논의된 산화물 층의 두께는, 삼각형들(815)에 의해 예시된 바와 같이, 1 옹스트롬 초과만큼 두께가 감소되었다. 추가적으로, 다이아몬드들(810)에 의해 예시된 바와 같이, 유량을 증가시킬 때 산소 혼입은 감소되었다. 플루오린 함유 전구체의 유량은, 증가 이전 및 이후 양쪽 모두에 이전에 논의된 전구체 유량들 중 임의의 것일 수 있다. 실시예들에서, 유량은 적어도 또는 약 1 sccm, 적어도 또는 약 2 sccm, 적어도 또는 약 3 sccm, 적어도 또는 약 4 sccm, 적어도 또는 약 5 sccm, 적어도 또는 약 6 sccm, 적어도 또는 약 7 sccm, 적어도 또는 약 8 sccm, 적어도 또는 약 9 sccm, 적어도 또는 약 10 sccm, 적어도 또는 약 11 sccm, 적어도 또는 약 12 sccm, 적어도 또는 약 13 sccm, 적어도 또는 약 14 sccm, 적어도 또는 약 15 sccm, 적어도 또는 약 20 sccm, 또는 그 초과로 증가될 수 있다.
실시예들에서, 제거 작동들은 산소 혼입을 약 14% 미만으로 감소시킬 수 있고, 산소 혼입을 약 12% 이하, 약 10% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 또는 그 미만으로 낮출 수 있다. 제거 작동들은 또한, 산소 혼입을 적어도 또는 약 2%만큼 감소시킬 수 있고, 산소 혼입을 적어도 또는 약 3%만큼, 적어도 또는 약 4%만큼, 적어도 또는 약 5%만큼, 적어도 또는 약 6%만큼, 적어도 또는 약 7%만큼, 적어도 또는 약 8%만큼, 적어도 또는 약 9%만큼, 적어도 또는 약 10%만큼, 적어도 또는 약 11%만큼, 적어도 또는 약 12%만큼, 또는 그 초과만큼 감소시킬 수 있다.
방법(700)은 산화물 물질, 예컨대, 도 5b에 예시된 바와 같은 산화물 물질(525)에 대해 수행될 수 있다. 실시예들에서, 산화물의 노출된 영역은 약 5 nm 이하의 두께를 특징으로 할 수 있고, 약 4 nm 이하, 약 3 nm 이하, 약 2 nm 이하, 약 1 nm 이하, 약 9 Å 이하, 약 8 Å 이하, 약 7 Å 이하, 약 6 Å 이하, 약 5 Å 이하, 약 4 Å 이하, 약 3 Å 이하, 또는 그 미만의 두께를 특징으로 할 수 있다. 약 수 나노미터 이하의 두께를 특징으로 하는 산화물 물질에 대해 작동들을 수행함으로써, 플루오린화규산의 영향들이 감소될 수 있고, 이는 패턴 변형 또는 붕괴를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 방법(700)은 기판 피쳐 치수들 또는 기판 임계 치수들에 대한 영향을 유지하거나 제한할 수 있는데, 기판 피쳐 치수들 또는 기판 임계 치수들은 방법에 의해 약 5% 이하만큼, 약 4% 이하만큼, 약 3% 이하만큼, 약 2% 이하만큼, 약 1% 이하만큼 감소될 수 있거나, 실질적으로 또는 본질적으로 유지될 수 있다.
도 9는 본 기술의 실시예들에 따른 방법(900)에서의 예시적인 작동들을 도시한다. 방법(900)은 이전에 설명된 방법(400) 또는 방법(700)의 작동들, 조건들, 파라미터들, 또는 결과들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 방법(900)은 방법(700) 또는 방법(400)에 관하여 위에서 논의된 바와 같이 잔류 산화물 물질에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(900)은, 작동(905)에서, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 작동(910)에서, 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 전구체가 유동되는 동안 플라즈마를 원격 플라즈마 영역 내에 형성할 수 있다. 작동(915)에서 플라즈마 유출물들은 챔버의 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 기판은 처리 영역 내에 수납될 수 있고, 기판은 노출된 산화물의 영역을 갖는 고종횡비 피쳐를 특징으로 할 수 있다.
플라즈마 유출물들이 처리 영역 내로 유동되는 동안, 작동(920)에서, 수소 함유 전구체가 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 실시예들에서, 수소 함유 전구체는 원격 플라즈마 영역을 우회할 수 있다. 작동(925)에서, 전구체들은 소정 기간 동안 처리 영역을 통해 연속적으로 유동될 수 있다. 작동(930)에서, 노출된 산화물 물질의 적어도 일부는 전구체 도입 동안 제거될 수 있다. 제거 동안, 처리 챔버 내의 상대 습도는 위에서 설명된 바와 같이 임계값으로서 약 50% 이상으로 유지될 수 있다.
방법(900)은 또한, 상대 습도가 임계값을 초과하여 증가할 수 없을 수 있는 조건들에서, 이전에 설명된 이점들을 생성하는 데에 효과적일 수 있다. 추가적으로, 상대 습도의 증가 및/또는 플루오린 함유 전구체 유량의 증가와 함께, 기판에서의 산소 농도를 더 감소시키기 위해 소정 기간에 걸쳐 산화물 물질의 제거가 수행될 수 있다.
도 10은, 본 기술의 실시예들에 따른, 경과 시간에 관한 요소들의 표면 농도들을 예시하는 차트를 도시한다. 플루오린 함유 플라즈마 유출물들 및 수소 함유 전구체는, 400 초까지 예시된 바와 같은 기간 동안, 패터닝된 기판에 제공되었다. 작동들 동안의 상대 습도는 약 50% 내지 약 65%로 유지되었다. 예시된 바와 같이, 방법은 기판에서의 산소 농도를 감소시키면서 플루오린 농도를 비교적 유지하였다. 플루오린 혼입은 사각형들(1005)에 의해 도시되고, 산소 혼입은 다이아몬드들(1010)에 의해 도시된다. 차트는 추가적으로, 잔류 산화물 두께의 감소를 삼각형들(1015)을 이용하여 도시한다. 예시된 바와 같이, 방법(900)의 제거 작동들은 산소 혼입을 적어도 또는 약 1%만큼 감소시킬 수 있고, 산소 혼입을 적어도 또는 약 2%만큼, 적어도 또는 약 3%만큼, 적어도 또는 약 4%만큼, 적어도 또는 약 5%만큼, 적어도 또는 약 6%만큼, 또는 그 초과만큼 감소시킬 수 있다. 실시예들에서, 전구체들 및 플라즈마 유출물들의 전달은 적어도 또는 약 100 초 동안 계속될 수 있고, 적어도 또는 약 150 초 동안, 적어도 또는 약 200 초 동안, 적어도 또는 약 250 초 동안, 적어도 또는 약 300 초 동안, 적어도 또는 약 350 초 동안, 적어도 또는 약 400 초 동안, 적어도 또는 약 450 초 동안, 적어도 또는 약 500 초 동안, 또는 더 오랫동안 계속될 수 있다. 그러나, 시간이 증가됨에 따라, 표면 결함들이 기판에 생성될 수 있고, 기판 상의 표면 균일성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 일부 실시예들에서, 작동들은 약 500 초 이하 동안 수행될 수 있다.
이전에 논의된 방법들은, 고종횡비 피쳐들일 수 있는 기판 피쳐들의 임계 치수들을 유지하고 플루오린 혼입을 제한하면서, 기판으로부터의 산화물 물질의 제거를 허용할 수 있다. 수행되는 작동들은, 제거 동안 상대 습도를 증가시키는 것, 제거 동안 플루오린 함유 전구체 유량을 증가시키는 것, 또는 논의된 바와 같이 소정 기간 동안 제거를 계속하는 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적인 챔버 작동들은 또한, 본 개시내용 전반에 걸쳐 논의된 바와 같이 조정될 수 있다. 본 방법들 및 작동들을 활용함으로써, 고종횡비 피쳐들은, 일부 종래의 건식 식각과 달리, 플루오린과 같은 불순물 포함을 증가시키지 않거나 제한하면서, 그리고 습식 식각과 달리, 패턴 붕괴를 야기하지 않으면서, 세정되거나 식각될 수 있다.
앞의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 본 기술의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항들이 열거되었다. 그러나, 특정 실시예들은 이러한 세부사항들 중 일부가 없이, 또는 추가적인 세부사항들과 함께 실시될 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
몇몇 실시예들을 개시하였지만, 실시예들의 사상으로부터 벗어나지 않고 다양한 수정들, 대안적인 구성들, 및 등가물들이 사용될 수 있음을 관련 기술분야의 통상의 기술자들이 인식할 것이다. 추가적으로, 본 기술을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해, 다수의 잘 알려진 프로세스들 및 요소들은 설명되지 않았다. 이에 따라, 위의 설명은 본 기술의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 추가적으로, 방법들 또는 프로세스들은 순차적이거나 단계들로서 설명될 수 있지만, 작동들은 동시에 또는 나열된 것과 상이한 순서들로 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 맥락이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한 사이에서 하한의 단위의 최소 분율(smallest fraction)까지, 각각의 중간 값이 또한 구체적으로 개시된다는 점을 이해해야 한다. 언급된 범위의 임의의 언급된 값들 또는 언급되지 않은 중간 값들과, 그 언급된 범위의 임의의 다른 언급된 값 또는 중간 값 사이의 임의의 더 좁은 범위가 포함된다. 그러한 더 작은 범위들의 상한 및 하한은 그 범위에 독립적으로 포함되거나 제외될 수 있고, 더 작은 범위들에 그 한계치들 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 포함되는, 또는 양쪽 모두가 포함되지 않는 각각의 범위는 또한, 언급된 범위의 임의의 구체적으로 제외된 한계치를 조건으로 하여 본 기술 내에 포함된다. 언급된 범위가 한계치들 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 포함하는 경우, 그러한 포함된 한계치들 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 제외한 범위들이 또한 포함된다.
본원 및 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 맥락이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 복수 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "전구체"에 대한 언급은 복수의 그러한 전구체들을 포함하고, "층"에 대한 언급은, 하나 이상의 층 및 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 그의 등가물들에 대한 언급을 포함하는 것 등이다.
또한, "포함"이라는 단어는, 본 명세서 및 이하의 청구항들에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 구성요소들, 또는 작동들의 존재를 명시하도록 의도되지만, 이는 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 구성요소들, 작동들, 작용들, 또는 군들의 추가 또는 존재를 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 식각 방법으로서,
    플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키는 단계;
    상기 플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플라즈마를 상기 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계;
    상기 플라즈마 유출물들을 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계 ― 상기 처리 영역은, 노출된 산화물의 영역을 포함하는 기판을 수납함 ―;
    수소 함유 전구체를 상기 처리 영역에 제공하는 단계;
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 50% 미만으로 유지하면서, 상기 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계;
    상기 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계에 후속하여, 상기 처리 영역 내의 상대 습도를 50% 이상으로 증가시키는 단계; 및
    상기 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계를 포함하는, 식각 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 상기 플라즈마 유출물들을 상기 처리 영역 내로 계속 유동시키는 단계를 더 포함하는, 식각 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 유출물들의 유량은 상기 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 감소되는, 식각 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 상기 기판의 온도를 감소시키는 단계를 더 포함하는, 식각 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도는 적어도 5 ℃만큼 감소되는, 식각 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 증가시키면서 상기 처리 챔버 내의 압력을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 식각 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압력은 적어도 1 Torr만큼 증가되는, 식각 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상대 습도는 65% 초과로 증가되는, 식각 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 노출된 산화물의 추가적인 양이 제거된 후에, 상기 기판에서의 플루오린의 농도는 5% 이하인, 식각 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노출된 산화물의 추가적인 양이 제거된 후에, 상기 기판에서의 산소의 농도는 8% 이하인, 식각 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수소 함유 전구체는 상기 처리 영역에 제공될 때 상기 원격 플라즈마 영역을 우회하는, 식각 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 처리 영역은 상기 제거 작동들 동안 플라즈마가 없는 상태로 유지되는, 식각 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상대 습도는 증분당 20% 이하만큼 증분적으로 증가되는, 식각 방법.
  14. 세정 방법으로서,
    플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키면서 플라즈마를 상기 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계;
    상기 플라즈마 유출물들을 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계 ― 상기 처리 영역은, 노출된 산화물의 영역을 갖는 고종횡비 피쳐를 포함하는 기판을 수납함 ―;
    상기 플라즈마 유출물들을 상기 처리 영역으로 유동시키면서 수소 함유 전구체를 상기 처리 영역에 제공하는 단계;
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 50% 이상으로 유지하면서 상기 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계;
    상기 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계에 후속하여, 상기 처리 영역 내의 상대 습도를 50% 이상으로 유지하면서 상기 플루오린 함유 전구체의 유량을 증가시키는 단계; 및
    상기 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계를 포함하는, 세정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노출된 산화물의 추가적인 양을 제거하는 단계는 산소의 농도를 적어도 5%만큼 낮추는, 세정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 플루오린 함유 전구체의 유량은 적어도 2 sccm만큼 증가되는, 세정 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제거 작동들 이전의 산화물의 노출된 영역의 두께는 2 nm 이하인, 세정 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 고종횡비 피쳐의 임계 치수는 1% 이하만큼 감소되는, 세정 방법.
  19. 제거 방법으로서,
    플루오린 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해, 플루오린 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역 내로 유동시키면서 플라즈마를 상기 원격 플라즈마 영역 내에 형성하는 단계;
    상기 플라즈마 유출물들을 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계 ― 상기 처리 영역은, 노출된 산화물의 영역을 갖는 고종횡비 피쳐를 포함하는 기판을 수납함 ―;
    상기 플라즈마 유출물들을 상기 처리 영역으로 유동시키면서 수소 함유 전구체를 상기 처리 영역에 제공하는 단계;
    상기 플라즈마 유출물들 및 상기 수소 함유 전구체를 상기 처리 영역 내로 적어도 200 초 동안 계속 유동시키는 단계; 및
    상기 처리 영역 내의 상대 습도를 50% 이상으로 유지하면서 상기 노출된 산화물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 제거 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제거 작동은 상기 기판 내의 산소의 농도를 적어도 3%만큼 감소시키는, 제거 방법.
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