KR20160056935A - 실리콘 질화물의 선택적 에칭 - Google Patents

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Abstract

패터닝된 이종(heterogeneous) 구조체들 상의 실리콘 질화물을 에칭하는 방법이 설명되고, 그 방법은 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체로부터 형성되는 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 두 원격 플라즈마로부터의 플라즈마 배출물들은 기판 처리 영역 내로 유동되고, 기판 처리 영역에서 플라즈마 배출물들은 실리콘 질화물과 반응한다. 플라즈마 배출물들은 패터닝된 이종 구조체들과 반응하여, 폴리실리콘과 같은 실리콘을 매우 서서히 제거하면서, 실리콘 질화물을 선택적으로 제거한다. 실리콘 질화물 선택도는, 직렬로 또는 병렬로 있을 수 있는 별개의 (그러나 중첩하지 않는) 플라즈마들 통로들을 이용한 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체의 도입으로부터 부분적으로 기인한다.

Description

실리콘 질화물의 선택적 에칭{SELECTIVE ETCH OF SILICON NITRIDE}
본 발명의 실시예들은 실리콘 질화물을 선택적으로 제거하는 것에 관련된다.
기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 재료 층들을 생성하는 프로세스들에 의해서 집적 회로들이 가능하게 된다. 기판 상에 패터닝된 재료를 생성하는 것은 노출된 재료의 제거를 위해 제어된 방법들을 요구한다. 포토레지스트에서의 패턴을 기저 층들 내로 전사하는 것(transferring), 층들을 박형화하는 것(thinning) 또는 표면 상에 이미 존재하는 피처들의 측방향 치수(lateral dimension)들을 박형화하는 것을 포함하는 다양한 목적들을 위해 화학적인 에칭이 이용된다. 하나의 재료를 다른 재료보다 더 빠르게 제거하여 예를 들어 패턴 전사 프로세스가 진행되는 것을 돕는 에칭 프로세스를 갖는 것이 종종 바람직하다. 그러한 에칭 프로세스는 제1 재료에 대해 선택적이라고 말한다. 재료들, 회로들 및 프로세스들의 다양성의 결과로서, 다양한 재료들에 대한 선택도(selectivity)를 이용하여 에칭 프로세스들이 개발되었다. 그러나, 실리콘 질화물을 실리콘보다 빨리 선택적으로 에칭하기 위한 몇몇 선택사항들이 존재한다.
건식 에칭 프로세스들은 반도체 기판들로부터 재료를 선택적으로 제거하기에 종종 바람직하다. 그러한 바람직함은 물리적인 방해를 최소화하면서 소형의 구조체들로부터 재료를 약하게(gently) 제거하는 능력으로부터 기인한다. 건식 에칭 프로세스들은 또한, 기체 상태 시약(gas phase reagent)들을 제거함으로써, 에칭 레이트가 갑자기(abruptly) 중단되게 할 수도 있다. 일부 건식 에칭 프로세스들은 하나 이상의 전구체(precursor)들로부터 형성되는 원격 플라즈마 부산물들에 대한 기판의 노출을 수반한다. 예를 들어, 암모니아 및 3불화 질소의 원격 플라즈마 여기는 기판 처리 영역 내로 플라즈마 배출물들이 유동되는 경우에 패터닝된 기판으로부터 실리콘 산화물이 선택적으로 제거될 수 있게 한다. 원격 플라즈마 에칭 프로세스들은 실리콘 질화물을 제거하기 위해 또한 개발되어 왔지만, 그러나, 이러한 에칭 프로세스들의 (실리콘에 대한) 실리콘 질화물 선택도는 제한되어 왔다.
건식 에칭 프로세스들을 위해 실리콘에 대하여 실리콘 질화물 선택도를 향상시키기 위한 방법들이 요구된다.
패터닝된 이종(heterogeneous) 구조체들 상의 실리콘 질화물을 에칭하는 방법이 설명되고, 그 방법은 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체로부터 형성되는 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 두 원격 플라즈마로부터의 플라즈마 배출물들은 기판 처리 영역 내로 유동되고, 기판 처리 영역에서 플라즈마 배출물들은 실리콘 질화물과 반응한다. 플라즈마 배출물들은 패터닝된 이종 구조체들과 반응하여, 폴리실리콘과 같은 실리콘을 매우 서서히 제거하면서, 실리콘 질화물을 선택적으로 제거한다. 실리콘 질화물 선택도는 직렬로 또는 병렬로 배열된 두 별개의 플라즈마들 내로의 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체의 도입으로부터 부분적으로 기인한다. 질소-및-산소 함유 전구체는 양자 모두의 플라즈마들에서 직렬로 여기될 수 있고, 불소 함유 전구체(의 적어도 일부)는 다운스트림 플라즈마에서만 여기될 수 있다. 대안적으로, 질소-및-산소 함유 전구체는 고 파워 플라즈마에서 여기될 수 있고, 불소 함유 전구체는 저 강도 플라즈마에서 여기될 수 있으며, 이러한 경우 각각의 플라즈마 배출물들은 듀얼 채널 샤워헤드를 이용하여 기판 처리 영역에서 결합된다.
본 발명의 실시예들은 패터닝된 기판을 에칭하는 방법들을 포함한다. 이 방법들은 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물을 갖는다. 이 방법들은 산화 플라즈마 배출물들(oxidizing plasma effluents)을 생성하기 위해 제2 원격 플라즈마 영역에 유체 결합된 제1 원격 플라즈마 영역에서 제1 원격 플라즈마를 형성하면서 제1 원격 플라즈마 영역 내로 질소-및-산소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 에칭 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 기판 처리 영역에 유체 결합된 제2 원격 플라즈마 영역에서 제2 원격 플라즈마를 형성하면서 제2 원격 플라즈마 영역 내로 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 샤워헤드에서의 관통 구멍들을 통해 기판 처리 영역 내로 산화 플라즈마 배출물들 및 에칭 플라즈마 배출물들 각각을 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 노출된 실리콘 질화물을 에칭하는 단계를 더 포함한다. 패터닝된 기판은 노출된 실리콘을 더 포함한다.
본 발명의 실시예들은 패터닝된 기판을 에칭하는 방법들을 포함한다. 이 방법들은 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물의 영역들 및 노출된 실리콘의 영역들을 포함한다. 이 방법들은 산화 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 원격 플라즈마 시스템에서 제1 원격 플라즈마를 형성하면서 제1 원격 플라즈마 영역 내로 질소-및-산소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 라디칼-불소를 생성하기 위해 제1 원격 플라즈마 영역과는 별개인 제2 원격 플라즈마 영역에서 제2 원격 플라즈마를 형성하면서 제2 원격 플라즈마 영역 내로 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 기판 처리 챔버에서 산화 플라즈마 배출물들을 라디칼-불소와 결합시키는 단계를 더 포함한다. 산화 플라즈마 배출물들과 라디칼-불소는 다중-채널 샤워헤드의 분리된 채널들을 통해 유동된다. 이 방법들은 노출된 실리콘보다 더 큰 에칭 레이트로 노출된 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예들은 패터닝된 기판을 에칭하는 방법들을 포함한다. 이 방법들은 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물의 영역들 및 노출된 실리콘의 영역들을 포함한다. 이 방법들은 산화 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 기판 처리 챔버 외부에 배치된 제1 원격 플라즈마 내로 N2O를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 불소 함유 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 제1 원격 플라즈마로부터 분리된 제2 원격 플라즈마 내로 NF3을 유동시키는 단계를 더 포함한다. NF3은 제1 원격 플라즈마에서는 실질적으로 여기되지 않는다. 이 방법들은 기판 처리 챔버에서 산화 플라즈마 배출물들을 불소 함유 플라즈마 배출물들과 결합시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법들은 노출된 실리콘에 대해 노출된 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 실시예들 및 특징들은 다음의 상세한 설명에서 일부 개시되며, 일부는 명세서의 검토 시에 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해지거나, 실시예들의 실시에 의해 학습될 수 있다. 실시예들의 특징들 및 이점들은 본 명세서에 설명되는 도구들, 조합물들, 및 방법들에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
실시예들의 속성 및 이점들의 추가적인 이해는 도면들 및 본 명세서의 나머지 부분들을 참조하여 실현될 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 실리콘 질화물 선택적 에칭 프로세스의 흐름도이다.
도 2는 실시예들에 따른 실리콘 질화물 선택적 에칭 프로세스의 흐름도이다.
도 3a는 실시예들에 따른 기판 처리 챔버를 도시한다.
도 3b는 실시예들에 따른 기판 처리 챔버의 샤워헤드를 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 기판 처리 시스템을 도시한다.
첨부 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피처들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 또한, 동일한 유형의 다양한 컴포넌트들은 참조 라벨 뒤의 대시(-) 및 유사한 컴포넌트들을 구분하는 제2 라벨에 의해 구분될 수 있도록 하였다. 명세서에서 제1 참조 라벨만이 이용되는 경우, 설명은 제2 참조 라벨과 관계없이 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 적용될 수 있다.
패터닝된 이종 구조체들 상의 실리콘 질화물을 에칭하는 방법이 설명되고, 그 방법은 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체로부터 형성되는 원격 플라즈마 에칭을 포함한다. 두 원격 플라즈마로부터의 플라즈마 배출물들은 기판 처리 영역 내로 유동되고, 기판 처리 영역에서 플라즈마 배출물들은 실리콘 질화물과 반응한다. 플라즈마 배출물들은 패터닝된 이종 구조체들과 반응하여, 폴리실리콘과 같은 실리콘을 매우 서서히 제거하면서, 실리콘 질화물을 선택적으로 제거한다. 실리콘 질화물 선택도는, 직렬로 또는 병렬로 배열된 두 별개의 플라즈마들 내로의 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체의 도입으로부터 부분적으로 기인한다. 질소-및-산소 함유 전구체는 직렬로 있는 양자 모두의 플라즈마들에서 여기될 수 있고, 불소 함유 전구체는 다운스트림 플라즈마에서만 여기될 수 있다. 대안적으로, 질소-및-산소 함유 전구체는 고 파워 플라즈마에서 여기될 수 있고, 불소 함유 전구체는 저 강도 플라즈마에서 여기될 수 있으며, 이러한 경우 각각의 플라즈마 배출물들은 듀얼 채널 샤워헤드를 이용하여 기판 처리 영역에서 결합된다.
본 발명을 더 잘 이해하고 인식하기 위해, 이제, 실시예들에 따른 실리콘 질화물 선택적 에칭 프로세스(100)의 흐름도인 도 1이 참조된다. 제1 동작 이전에, 패터닝된 기판에 구조체가 형성된다. 구조체는 실리콘 질화물과 실리콘의 노출된 영역들을 보유한다. 다음으로 기판은 동작(110)에서 기판 처리 영역 내로 전달된다.
아산화 질소(N2O)가 원격 플라즈마 시스템 내로 유동된다(동작(120)). N2O는 원격 플라즈마 영역에 형성되는 제1 원격 플라즈마에서 여기된다. 원격 플라즈마 시스템은 기판 처리 챔버 외부에 있다. 보다 일반적으로, 질소-및-산소 함유 전구체가 원격 플라즈마 시스템 내로 유동되고, 질소-및-산소 함유 전구체는 N2O, NO, N2O2, NO2로부터 선택되는 적어도 하나의 전구체를 포함할 수 있다. 질소-및-산소 함유 전구체는 질소 및 산소를 포함하거나 본질적으로 포함할 수 있다. 일부 질소-및-산소 함유 전구체들은 매우 음전성(electronegative)일 수 있고, 산화 플라즈마 배출물들을 형성하기 위해 높은 플라즈마 파워를 요구할 수 있다. 다음으로 산화 플라즈마 배출물들은 원격 플라즈마 영역 내로 넘겨지며, 제2 원격 플라즈마를 형성하기 위해 더 낮은 플라즈마 파워를 이용하여 여기될 수 있다. 배출물들은 원격 플라즈마 시스템으로부터 원격 플라즈마 영역으로 일반적으로 유동하지만 반대로는 유동하지 않는다는 점에서, 원격 플라즈마 시스템은 원격 플라즈마 영역으로부터 업스트림에 있다.
3불화 질소의 유동은 원격 플라즈마 영역 내로 도입되고 산화 플라즈마 배출물들과 결합된다(동작(125)). 실시예들에서, 3불화 질소는 원격 플라즈마 영역 내로 직접 유동되고, 업스트림 원격 플라즈마 시스템에 진입하지 않는다. 3불화 질소의 다른 유동이 업스트림 원격 플라즈마 경로에 직접 추가될 수 있고, 에칭 레이트를 조절하고/조절하거나 에칭 레이트 균일성을 향상시키는 것을 돕는 것으로 관찰되었다. 다른 불소의 소스들이 3불화 질소를 증가시키거나 대체하는데 이용될 수 있다. 일반적으로, 불소 함유 전구체는 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있고, 불소 함유 전구체는 원자 불소, 2원자 불소, 3불화 브롬, 3불화 염소, 3불화 질소, 불화 수소, 6불화 황 및 2불화 크세논으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전구체를 포함한다. 심지어 3불화 탄소, 트리플루오로메탄, 디플루오로메탄 및 플루오로메탄과 같은 탄소 함유 전구체들이 이미 나열된 그룹에 추가될 수 있다. 탄소 함유 전구체의 이용은, 기판 내로 통합되기 이전에 질소-및-산소 함유 전구체들이 탄소와 반응하기 위해서 증가된 유동 또는 플라즈마 파워를 일반적으로 요구한다.
원격 플라즈마 영역에 형성되는 플라즈마 배출물들은 기판 처리 영역 내로 유동된다(동작(130)). 노출된 실리콘 질화물이 노출된 실리콘보다 더 높은 레이트로 선택적으로 제거되도록 패터닝된 기판이 선택적으로 에칭된다(동작(135)). 실시예들에 따르면 질소 및 산소의 존재는 노출된 실리콘을 공격적으로 산화시켜, 실리콘 도메인들을 불소 함유 플라즈마 배출물들에 의해 본질적으로 에칭불가능하게 하는 것으로 관찰되었다. 노출된 실리콘 산화물의 영역들은 패터닝된 기판 상에 존재할 수도 있다. 반응성 화학종이 기판 처리 영역으로부터 제거되고, 다음으로 기판이 처리 영역으로부터 제거된다(동작(145)).
원격 플라즈마 시스템 내로의 그리고 다음으로 원격 플라즈마 영역 내로의 N2O(또는 다른 질소-및-산소 함유 전구체)의 유동은 기판 처리 영역 내로의 (라디칼-질소-산소를 포함하는) 산화 플라즈마 배출물들의 유동을 야기한다. 플라즈마 배출물들은 불소 함유 플라즈마 배출물들 및 산화 플라즈마 배출물들을 망라하는 것으로 본 명세서에서 이용될 것이다. 산화 플라즈마 배출물들은 라디칼-질소-산소를 포함한다. 라디칼-질소-산소는 질소 산화물(NO)을 함유하는 것으로 고려되고, 질소 산화물은 기판 처리 영역에 직접 전달하기에는 반응성이 너무 크다. 실시예들에서, 라디칼-질소-산소는, 질소 및 산화물을 포함하며 질소 및 산화물로 구성될 수 있는 라디칼들을 포함한다. 라디칼-질소-산소는 동작(130)에서 기판 처리 영역 내로 유동하는 플라즈마 배출물들의 성분(component)이다. 플라즈마 배출물들은 원격 플라즈마 영역 내로의 불소 함유 전구체의 유동으로부터 형성되는 라디칼-불소를 또한 포함한다. 기판 처리 영역 내로의 라디칼-질소-산소의 유동은 라디칼-불소로 하여금 노출된 실리콘의 제거율을 제한하면서 실리콘 질화물을 제거할 수 있게 한다. 기판 처리 영역 내로의 라디칼-질소-산소의 유동은 실리콘 산화물의 노출된 영역들에 대하여 거의 효과가 없고 라디칼-불소는 실리콘 산화물 영역들을 실질적으로 에칭할 수 없다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 질소-및-산소 함유 전구체 및 결과로 생기는 라디칼-질소-산소를 포함하는 것은, 실리콘 질화물의 에칭 레이트에 현저하게 영향을 미치지 않을 수 있지만 실리콘의 에칭 레이트를 감소시켜, 상대적으로 높은 선택도로 이어진다. 질소-및-산소 함유 전구체들은 놀랍게도 산소보다 더 공격적으로 실리콘을 산화시키고, 대체로 그리고 신뢰성있게 달성될 수 있는 선택도를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 본 명세서에 설명되는 에칭 프로세스 파라미터들은 이하 설명되는 도 2에 기재된 실시예들을 포함하여 본 명세서에 개시되는 모든 실시예들에 적용된다. 에칭 프로세스(100)의 선택도(노출된 실리콘 질화물:노출된 실리콘)는 실시예들에서 약 20:1 이상, 약 25:1 이상 또는 약 30:1 이상이다. 불소 함유 전구체 및/또는 질소-및-산소 함유 전구체는 하나 이상의 상대적으로 비활성인 가스들(예를 들어, He, N2, Ar)을 더 포함할 수 있다. 불소 함유 전구체 및/또는 질소-및-산소 함유 전구체는 하나 이상의 반응성 가스들(예를 들어, H2, O2)을 더 포함할 수 있다. 비활성 가스는 플라즈마 안정성, 타격성(strikability) 또는 균일성을 향상시키는데 이용될 수 있다. 상이한 가스들의 유동률 및 비율은 에칭 레이트들 및 에칭 선택도를 제어하는데 이용될 수 있다. 실시예에서, 불소 함유 가스는, 약 5sccm(분당 표준 입방 센티미터) 내지 300sccm의 유동률의 NF3, 약 50sccm 내지 2slm(분당 표준 리터)의 유동률의 N20, 및 약 0sccm 내지 3000sccm의 유동률의 He를 포함한다. 특히, 플라즈마를 초기에 타격할 때, 플라즈마의 개시를 용이하게 하기 위해 아르곤이 포함될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 처리 챔버 구성, 기판 크기, 에칭되는 피처들의 기하형상 및 레이아웃을 포함하는 다수의 인자들에 따라, 다른 가스들 및/또는 유동들이 이용될 수 있다는 점을 인식할 것이다.
일부 수소 함유 전구체들이 또한 다른 전구체들과 결합될 수 있거나 또는 플라즈마 영역 내로 개별적으로 유동될 수 있지만, 농도는 낮게 유지되어야 한다. 수소는 플라즈마에서 불소 함유 전구체와 상호작용하여, 산화물 표면 상에 고체 잔류 부산물들을 형성함으로써 실리콘 산화물을 제거하는 전구체들을 형성할 수 있다. 이러한 반응은 노출된 실리콘 산화물 영역들과 비교하여 노출된 실리콘 질화물 영역들의 선택도를 감소시킨다. 일부 수소가 도입하기에 유용할 수 있지만, 실시예들에 따르면 에칭 프로세스(100) 동안 플라즈마 영역 내로의 수소의 유동은 없을 수도 있거나 또는 본질적으로 없을 수도 있다.
일반적으로 말해서, 본 명세서에 설명되는 에칭 프로세스(100)는 직렬로 있는 2개의 원격 플라즈마 영역들을 갖는 다양한 챔버 구성들을 이용하여 수행될 수 있다. 제1 원격 플라즈마 영역은 제2 원격 플라즈마 영역으로부터의 업스트림이고, 제2 원격 플라즈마 영역은 기판 처리 영역으로부터의 업스트림이다. 도 1의 예에서, 원격 플라즈마 시스템은 제1 원격 플라즈마 영역을 나타냈고, 원격 플라즈마 영역은 제2 원격 플라즈마 영역이었다. 질소-및-산소 함유 전구체는 제1 원격 플라즈마 영역 내로 유동되고, 불소 함유 전구체는 제2 원격 플라즈마 영역 내로 유동된다. 질소-및-산소 함유 전구체는 더 음전성일 수 있고, 실시예들에 따라서 확장된 프로세스 윈도우를 이용하여 에칭 프로세스(100)를 생성하기 위해 일부 여분의 플라즈마 여기를 요구할 수 있다.
제1 원격 플라즈마 영역은, 제2 원격 플라즈마 영역에 형성되는 제2 원격 플라즈마의 제2 원격 플라즈마 파워보다 더 큰 제1 원격 플라즈마 파워를 이용하여 일반적으로 형성될 제1 원격 플라즈마를 형성하는데 이용된다. 이와 같이, 일반적으로 제2 원격 플라즈마 영역(제1 원격 플라즈마 영역으로부터의 다운스트림 및 기판 처리 영역으로부터의 업스트림) 내로 불소 함유 전구체를 유동시키는 것은 이온 농도를 감소시키고, 샤워헤드 또는 이온 억제제 요소가 기판 처리 영역에서의 이온 밀도를 더욱 감소시키는 것을 허용한다. 기판 처리 영역에서의 감소된 이온 농도는 에칭 프로세스(100)의 실리콘 질화물 선택도를 더욱 증가시킨다.
프로세스 윈도우가 바람직하게는, 불소 함유 전구체를 제2 원격 플라즈마 영역 내로 도입하는 한편 질소-및-산소 함유 전구체를 제1 원격 플라즈마 영역 업스트림 내로 도입함으로써 확장된다. 일부 불소 함유 전구체가 마찬가지로 제1 원격 플라즈마 영역 내로 유동될 수 있고, 노출된 재료들의 에칭 균일성, 에칭 선택도 및 에칭 레이트를 미세 조정하기 위해 이용될 수 있는 파라미터 공간을 간단하게 확장시킨다. 유사하게, 일부 질소-및-산소 함유 전구체가 제1 원격 플라즈마 영역을 먼저 통과하지 않고 제2 원격 플라즈마 영역으로 직접 유동될 수 있다. 캐리어 가스, 예를 들어 헬륨은 제1 원격 플라즈마 영역 및 제2 원격 플라즈마 영역 중 어느 하나 또는 양자 모두 내로 전구체들 각각을 운반하는데 이용될 수 있다.
이제, 실시예들에 따른 실리콘 질화물 선택적 에칭 프로세스(200)의 흐름도인 도 2를 참조한다. 제1 동작 이전에, 패터닝된 기판에 구조체가 형성된다. 구조체는 실리콘 질화물 및 실리콘(예를 들어, 단결정 실리콘 또는 폴리실리콘)의 노출된 영역들을 보유한다. 다음으로 기판은 동작(210)에서 기판 처리 영역 내로 전달된다.
아산화 질소(N2O)가 제1 원격 플라즈마 영역 내로 유동된다(동작(220)). N2O는 원격 플라즈마 영역에 형성되는 제1 원격 플라즈마에서 여기된다. 제1 원격 플라즈마 영역은 실시예들에서 기판 처리 챔버 외부 또는 내부일 수 있다. 질소-및-산소 함유 전구체는 산화 플라즈마 배출물들을 형성하기 위해 제1 플라즈마 영역에서의 제1 플라즈마에서 여기된다. 3불화 질소의 유동이 제2 원격 플라즈마 영역 내로 도입되고(동작(225)), (라디칼-불소를 포함하는) 에칭 플라즈마 배출물들을 형성하기 위해 제2 플라즈마에서 여기된다. 일반적으로 말해서, 질소-및-산소 함유 전구체는 제1 원격 플라즈마 영역 내로 유동되고, 불소 함유 전구체는 제2 플라즈마 영역 내로 유동된다. 질소-및-산소 함유 전구체와 불소 함유 전구체는 먼저 설명된 동일한 실시예들일 수 있다. 다음으로 산화 플라즈마 배출물들과 에칭 플라즈마 배출물들이 기판 처리 영역에서 결합된다(동작(230)). 산화 플라즈마 배출물들과 에칭 플라즈마 배출물들은 기판 처리 영역에 진입하기 이전에는 서로 마주치지 않는다. 제1 플라즈마 영역과 제2 플라즈마 영역은 서로 별개이다. 실시예들에 따르면 제1 플라즈마 영역과 제2 플라즈마 영역은 기판 처리 영역에 의해서 유체 결합만 된다.
노출된 실리콘 질화물이 노출된 실리콘보다 더 높은 레이트로 선택적으로 제거되도록 패터닝된 기판이 선택적으로 에칭된다(동작(235)). 앞서와 마찬가지로, 실시예들에 따르면 질소 및 산소의 존재는 노출된 실리콘을 공격적으로 산화시켜 실리콘 도메인들을 불소 함유 플라즈마 배출물들에 의해 본질적으로 에칭불가능하게 하는 것으로 관찰되었다. 노출된 실리콘 산화물의 영역들은 패터닝된 기판 상에 또한 존재할 수 있고, 또한 본질적으로 에칭불가능할 수도 있다. 반응성 화학종이 기판 처리 영역으로부터 제거되고, 다음으로 기판이 처리 영역으로부터 제거된다(동작(245)).
방법은, 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체가 원격 플라즈마 영역들에 있는 동안 불소 함유 전구체와 질소-및-산소 함유 전구체에 파워를 인가하는 단계를 또한 포함한다. 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 플라즈마는 라디칼들과 이온들을 포함하는 다수의 대전된 그리고 중성인 종을 포함할 수 있다. 플라즈마는 알려진 기술들(예를 들어, RF, 용량 결합, 유도 결합)을 이용하여 생성될 수 있다. 실시예에서, 제1 원격 플라즈마 파워는 500W 내지 5kW 사이의 레벨로 제1 원격 플라즈마 영역에 인가된다. 실시예들에서, 제1 원격 플라즈마 파워는 유도 코일들을 이용하여 인가될 수 있고, 그런 경우에 제1 원격 플라즈마는 유도 결합 플라즈마(ICP)라고 지칭될 것이다. 실시예들에 따르면, 제2 원격 플라즈마 파워는 50W 내지 500W 사이의 레벨로 제2 원격 플라즈마 영역에 인가된다. 실시예들에 따르면, 제2 원격 플라즈마 파워는 제1 원격 플라즈마 파워의 약 20% 미만일 수 있다. 실시예들에서 제2 원격 플라즈마 파워는 용량 결합 플라즈마일 수 있다. 실시예들에서 제1 원격 플라즈마 영역, 제2 원격 플라즈마 영역 및 기판 처리 영역에서의 압력은 약 0.01토르 내지 30토르 사이 또는 약 0.1토르 내지 15토르 사이일 수 있다. 제1 원격 플라즈마 영역과 제2 원격 플라즈마 영역은 기판 처리 영역으로부터 원격으로 각각 배치된다. 제2 원격 플라즈마 영역은 제1 원격 플라즈마 영역과 기판 처리 영역 각각에 유체 결합된다. 제1 원격 플라즈마 영역은 제2 원격 플라즈마 영역을 통하는 것을 제외하고는 기판 처리 영역에 유체 결합되지 않는다. 제2 원격 플라즈마 영역은 이온 억제제 및/또는 샤워헤드에 의해 가스 반응 영역으로부터 분리될 수 있다.
전부 정확할 수 있거나 또는 전부 정확하지는 않을 수 있는 이론적인 메커니즘들에 청구항들의 커버리지를 구속시키기를 바라지 않으면서, 가능한 메커니즘들의 일부 논의가 유익한 것으로 판명될 수 있다. 라디칼-산소의 포함은, 실시예들에서 실리콘 산화물을 본질적으로 에칭하지 않은 채로 남겨두면서, 라디칼-불소가 실리콘과 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭할 수 있게 한다. 실시예들에 따르면, 별개의 원격 플라즈마 영역들 내로 질소-및-산소 함유 전구체 및 불소 함유 전구체를 전달시킴으로써 라디칼-불소와 라디칼-질소-산소가 동시에 생성된다. 출원인들은, 소정 농도(a concentration)의 라디칼-불소 프래그먼트들(fragments), 불소 이온들 및 원자들이 생성되고, 기판 처리 영역 내로 전달된다고 가정한다. 출원인들은 추가로, 라디칼-질소-산소가 기판 처리 영역에 동시에 전달된다고 가정한다. 라디칼-질소-산소는 근처 표면 영역에서 노출된 실리콘 영역들과 반응하여 실리콘 산화물 층을 생성할 수 있어, 실리콘의 노출된 영역은 라디칼-산소가 이용되는 경우 실리콘 산화물의 노출된 영역들과 유사하게 거동한다. 따라서, 본 명세서에 개요가 서술되는 에칭 방법들은 실리콘 및 실리콘 산화물의 양자 모두에 대한 실리콘 질화물의 선택도를 달성한다.
실시예들에서, 예시적 장비 섹션에서 설명되는 바와 같은 이온 억제제는 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하기 위해 라디칼 및/또는 중성 종을 제공하는데 이용될 수 있다. 이온 억제제는 이온 억제 요소라고도 지칭될 수 있다. 실시예들에서, 예를 들어, 이온 억제제는 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하기 위해 (라디칼-불소를 포함하는) 에칭 플라즈마 배출물들을 필터링하는데 이용된다. 이온 억제제는 본 명세서에 설명되는 각각의 예시적 프로세스에 포함될 수 있다. 플라즈마 배출물들을 이용하면, 실리콘 및 실리콘 산화물에 대한 실리콘 산화물의 에칭 레이트 선택도가 달성될 수 있다.
이온 억제제는 이온들보다 더 높은 농도의 라디칼들을 갖는 반응성 가스를 제공하는데 이용될 수 있다. 이온 억제제는 플라즈마 생성 영역으로부터 기판으로 이동하는 이온성 대전된(ionically charged) 종을 극적으로 감소시키거나 실질적으로 제거하는 기능을 한다. 이온 억제제의 반대편 상의 원격 플라즈마 영역에서의 플라즈마의 여기 동안 기판 처리 영역에서 랭뮤어 프로브(Langmuir probe)를 이용하여 전자 온도가 측정될 수 있다. 실시예들에서, 전자 온도는 0.5eV 미만, 0.45eV 미만, 0.4eV 미만, 또는 0.35eV 미만일 수 있다. 전자 온도에 대한 이러한 매우 낮은 값들은 기판 처리 영역과 원격 플라즈마 영역 사이에 위치되는 샤워헤드 및/또는 이온 억제제의 존재에 의해서 가능하게 된다. 대전되지 않은 중성 및 라디칼 종들은 기판에서 반응하기 위해 이온 억제제에서의 개구들을 통과할 수 있다. 플라즈마의 대전 입자들 대부분이 이온 억제제에 의해 필터링되거나 제거되기 때문에, 기판이 에칭 프로세스 동안 반드시 바이어싱되는 것은 아니다. 라디칼들과 다른 중성 종을 이용하는 그러한 프로세스는 스퍼터링 및 충돌을 포함하는 종래의 플라즈마 에칭 프로세스들에 비해 플라즈마 손상을 감소시킬 수 있다. 이온 억제제는 반응 영역에서의 이온 종의 농도를 프로세스에 도움이 되는 레벨에서 제어하는 것을 돕는다. 본 발명의 실시예들은 또한 액체들의 표면 장력이 소형 피처들의 구부러짐(bending)과 박리(peeling)의 원인이 될 수 있는 종래의 습식 에칭 프로세스들에 비해 유리하다.
추가적 프로세스 파라미터들은 예시적인 처리 챔버와 시스템을 설명하는 과정에서 개시된다.
예시적인 처리 장비
도 3a는 실시예들에 따른 기판 처리 챔버(1001)이다. 원격 플라즈마 시스템(1010)은 불소 함유 전구체를 처리할 수 있으며, 이러한 불소 함유 전구체는 다음으로 가스 유입구 어셈블리(1011)를 통해 이동한다. 2개의 별개의 가스 공급 채널들을 가스 유입구 어셈블리(1011) 내에서 볼 수 있다. 제1 채널(1012)은 원격 플라즈마 시스템(1010)(RPS)을 막 통과한 전구체를 전도하는 한편, 제2 채널(1013)은 원격 플라즈마 시스템(1010)을 바이패스한 전구체를 전도한다. 제1 채널(1012)은 질소-및-산소 함유 전구체를 전도하고, 제2 채널(1013)은 불소 함유 전구체를 전도한다.
리드(또는 전도성 상단부)(1021)와 천공된 파티션(perforated partition)(1053)이 이들 사이의 절연 링(1024)과 함께 도시되어 있으며, 이는 천공된 파티션(1053)에 대하여 리드(1021)에 AC 전위가 인가되는 것을 허용한다. AC 전위는 챔버 플라즈마 영역(1020)에서의 플라즈마를 타격한다(strike). 라디칼-질소-산소(즉, 플라즈마 여기된 질소-및-산소 함유 전구체)는 제1 채널(1012)을 통해 챔버 플라즈마 영역(1020) 내로 이동할 수 있으며, 챔버 플라즈마 영역(1020)에서의 플라즈마에 의해 더욱 여기될 수 있다. 불소 함유 전구체는 제2 채널(1013)을 통해 유동하고, RPS(1010)에 의해서가 아니라 챔버 플라즈마 영역(1020)에 의해서만 여기된다. 천공된 파티션(샤워헤드라고도 지칭됨)(1053)은 샤워헤드(1053) 아래의 기판 처리 영역(1070)으로부터 챔버 플라즈마 영역(1020)을 분리시킨다. 샤워헤드(1053)는 챔버 플라즈마 영역(1020)에 존재하는 플라즈마가 기판 처리 영역(1070)에서의 가스들을 직접 여기시키는 것을 회피하는 것을 허용하는 한편, 여전히, 여기된 종들이 챔버 플라즈마 영역(1020)으로부터 기판 처리 영역(1070) 내로 이동하는 것을 허용한다.
샤워헤드(1053)는 챔버 플라즈마 영역(1020)과 기판 처리 영역(1070) 사이에 위치되며, 원격 플라즈마 시스템(1010) 및/또는 챔버 플라즈마 영역(1020) 내에서 생성되는 플라즈마 배출물들(전구체들 또는 다른 가스들의 여기된 파생물들)이 플레이트의 두께를 가로지르는 복수의 관통 구멍들(1056)을 통과하는 것을 허용한다. 또한, 샤워헤드(1053)는 하나 이상의 빈 용적들(hollow volumes)(1051)을 가지며, 실시예들에서, 이러한 용적들은 (RPS(1010) 내에 여기된 산화 플라즈마 배출물들과 같은) 증기 또는 가스 형태의 전구체로 채워질(filled) 수 있고, 작은 홀들(1055)을 통과하여 기판 처리 영역(1070) 내로 이어질 수 있지만 챔버 플라즈마 영역(1020) 내로 직접 이어지지는 않는다. 작은 홀들(1055)은 관통 구멍들(1056)과 같이 챔버 플라즈마 영역(1020)에 직접 유체 결합되지는 않는다는 점을 전달하기 위해 블라인드 홀들로 설명될 수 있다. 개시된 본 실시예에서, 샤워헤드(1053)는 관통 구멍들(1056)의 최소 직경(1050)의 길이보다 더 두껍다. 챔버 플라즈마 영역(1020)으로부터 기판 처리 영역(1070)으로 침투(penetrate)하는 여기된 종들의 상당한(significant) 농도를 유지하기 위해, 관통 구멍들의 최소 직경(1050)의 길이(1026)는 샤워헤드(1053)를 관통하는 중간에 관통 구멍들(1056)의 더 큰 직경 부분들을 형성함으로써 제한될 수 있다. 실시예들에서, 관통 구멍들(1056)의 최소 직경(1050)의 길이는 관통 구멍들(1056)의 최소 직경과 동일한 정도의 크기이거나 더 작을 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(1053)는 이온 억제제의 목적을 수행하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 기판 처리 영역(1070) 내로 이동하는 이온 농도를 억제하는 별개의 처리 챔버 엘리먼트가 포함될 수 있다(도시되지 않음). 리드(1021) 및 샤워헤드(1053)는 각각 제1 전극 및 제2 전극으로서 기능할 수 있으며, 이에 의해, 리드(1021) 및 샤워헤드(1053)는 상이한 전기 전압들을 수용할 수 있다. 이러한 구성들에서, 전기 전력(예를 들어, RF 전력)이 리드(1021), 샤워헤드(1053), 또는 양자 모두에 인가될 수 있다. 예를 들어, (이온 억제제의 역할을 하는) 샤워헤드(1053)가 접지되는 동안, 리드(1021)에 전기 전력이 인가될 수 있다. 기판 처리 시스템은 리드 및/또는 샤워헤드(1053)에 전기 전력을 제공하는 RF 생성기를 포함할 수 있다. 리드(1021)에 인가되는 전압은 챔버 플라즈마 영역(1020) 내에서의 플라즈마의 균일한 분배를 용이하게 할 수 있다(즉, 국부화된 플라즈마를 감소시킬 수 있다). 챔버 플라즈마 영역(1020)에서의 플라즈마의 형성을 가능하게 하기 위해, 절연 링(1024)은 샤워헤드(1053)로부터 리드(1021)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연 링(1024)은 세라믹으로 이루어질 수 있으며, 스파킹(sparking)을 회피하기 위해 높은 브레이크다운 전압을 가질 수 있다. 방금 설명된 용량 결합 플라즈마 컴포넌트들 근처의 기판 처리 챔버(1001)의 부분들은, 플라즈마에 노출된 표면들을 순환 냉각제(circulating coolant)(예를 들어, 물)로 냉각시키기 위해 하나 이상의 냉각 유체 채널들을 포함하는 냉각 유닛(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 샤워헤드(1053)는 산소, 불소 및/또는 질소를 함유하는 프로세스 가스들, 및/또는 챔버 플라즈마 영역(1020)에서 플라즈마에 의해 여기될 때 그러한 프로세스 가스들의 플라즈마 배출물들을 (관통 구멍들(1056)을 통해) 분배할 수 있다. 실시예들에 따르면, 원격 플라즈마 시스템(1010) 및/또는 챔버 플라즈마 영역(1020) 내로 도입되는 프로세스 가스는 불소를 함유할 수 있다(예를 들어, F2, NF3 또는 XeF2). 또한, 프로세스 가스는, 헬륨, 아르곤, 질소(N2) 등과 같은 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 플라즈마 배출물들은 프로세스 가스의 이온화된 또는 중성인 파생물들을 포함할 수 있으며, 도입된 프로세스 가스의 원자 성분을 참조하여 본 명세서에서는 라디칼-불소 전구체라고도 지칭될 수 있다.
관통 구멍들(1056)은 대전되지 않은 중성의 또는 라디칼 종들이 샤워헤드(1053)를 통해 기판 처리 영역(1070) 내로 통과하게 허용하면서 챔버 플라즈마 영역(1020)으로부터의 이온성 대전된 종들의 이동을 억제하도록 구성된다. 이러한 대전되지 않은 종들은, 관통 구멍들(1056)에 의해 덜 반응성인(less reactive) 캐리어 가스를 이용하여 운반되는 고도로 반응성인 종들을 포함할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 관통 구멍들(1056)에 의한 이온성 종들의 이동이 감소될 수 있고, 일부 경우들에서는, 완전히 억제되거나 본질적으로 제거될 수 있다. 샤워헤드(1053)를 통과하는 이온성 종들의 양을 제어하는 것은, 기저 웨이퍼 기판과 접촉하게 되는 가스 혼합물에 대해 증가된 제어를 제공하고, 이는 결국, 가스 혼합물의 퇴적 및/또는 에칭 특성들의 제어를 증가시킨다. 예를 들어, 가스 혼합물의 이온 농도의 조절들은 가스 혼합물의 에칭 선택도(예를 들어, 실리콘 질화물:실리콘 에칭 비율들)를 상당히 변경시킬 수 있다.
실시예들에 따르면, 관통 구멍들(1056)의 개수는 약 60개 내지 약 2000개 사이일 수 있다. 관통 구멍들(1056)은 다양한 형상들을 가질 수 있지만, 가장 용이하게는 원형으로 이루어진다. 실시예들에서, 관통 구멍들(1056)의 최소 직경(1050)은 약 0.5㎜ 내지 약 20㎜ 사이이거나 약 1㎜ 내지 약 6㎜ 사이일 수 있다. 또한, 관통 구멍들의 단면 형상을 선택함에 있어서 융통성이 있으며, 단면 형상은 원뿔형, 원통형 또는 이 두 가지 형상들의 조합들로 이루어질 수 있다. 실시예들에서, 기판 처리 영역(1070) 내로 여기되지 않은 전구체들을 도입하는데 이용되는 작은 홀들(1055)의 개수는 약 100개 내지 약 5000개 사이이거나 약 500개 내지 약 2000개 사이일 수 있다. 작은 홀들(1055)의 직경은 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜ 사이일 수 있다.
관통 구멍들(1056)은 플라즈마-활성화된(plasma-activated) 가스(즉, 이온성, 라디칼 및/또는 중성 종)의 샤워헤드(1053)를 통한 통과를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샤워헤드(1053)를 통과하는 활성화된 가스에서의 이온성 대전된 종의 유동이 감소되도록, 홀들의 종횡비(즉, 홀 직경 대 길이) 및/또는 홀들의 기하형상이 제어될 수 있다. 샤워헤드(1053)에서의 관통 구멍들(1056)은 챔버 플라즈마 영역(1020)을 대면하는 테이퍼부(tapered portion)와, 기판 처리 영역(1070)을 대면하는 원통부(cylindrical portion)를 포함할 수 있다. 원통부는 기판 처리 영역(1070) 내로 통과하는 이온성 종의 유동을 제어하도록 비율이 정해지고(proportioned) 치수가 정해질(dimensioned) 수 있다. 샤워헤드(1053)를 통해 이온성 종의 유동을 제어하기 위한 추가적 수단으로서, 조정가능한 전기 바이어스가 샤워헤드(1053)에 또한 인가될 수 있다.
대안적으로, 관통 구멍들(1056)은 샤워헤드(1053)의 최상부면을 향해 더 작은 내경(ID)을 가질 수 있고, 바닥면을 향해 더 큰 ID를 가질 수 있다. 관통 구멍들(1056)은 샤워헤드(1053)의 최상부면을 향해 더 큰 내경을 가질 수 있고, 샤워헤드의 바닥면을 향해 더 작은 내경을 가질 수 있다. 또한, 관통 구멍들(1056)의 바닥 에지는, 플라즈마 배출물들이 샤워헤드를 빠져나갈 때 플라즈마 배출물들을 기판 처리 영역(1070)에 균등하게 분배하는 것을 돕기 위해 면취될(chamfered) 수 있으며, 플라즈마 배출물들 및 전구체 가스들의 균등한 분배를 촉진한다. 더 작은 ID가 관통 구멍들(1056)을 따라 다양한 위치들에 위치될 수 있으며, 샤워헤드(1053)가 기판 처리 영역(1070) 내에서의 이온 밀도를 감소시키는 것을 여전히 허용할 수 있다. 이온 밀도의 감소는 기판 처리 영역(1070) 내로 진입하기 이전에 벽(wall)들과의 충돌들의 횟수의 증가로부터 기인한다. 각각의 충돌은 벽으로부터의 전자의 획득 또는 손실에 의해 이온이 중성화되는 가능성(probability)을 증가시킨다. 일반적으로 말하면, 관통 구멍들(1056)의 더 작은 ID는 약 0.2㎜ 내지 약 20㎜ 사이일 수 있다. 실시예들에 따르면, 더 작은 ID는 약 1㎜ 내지 6㎜ 사이일 수 있거나 약 0.2㎜ 내지 약 5㎜ 사이일 수 있다. 추가로, 관통 구멍들(1056)의 종횡비들(즉, 더 작은 ID 대 홀 길이)은 대략 1 내지 20일 수 있다. 관통 구멍들의 더 작은 ID는 관통 구멍들의 길이를 따라 관찰되는 최소 ID일 수 있다. 관통 구멍들(1056)의 단면 형상은 일반적으로 원통형, 원뿔형 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
도 3b는 실시예들에 따른 처리 챔버와 함께 이용하기 위한 샤워헤드(1053)의 저면도이다. 샤워헤드(1053)는 도 3a에 도시된 샤워헤드와 대응한다. 관통 구멍들(1056)은 샤워헤드(1053)의 바닥 상에서 더 큰 내경(ID)을 갖고 최상부에서 더 작은 ID를 갖는 것으로 도시된다. 실시예들에서, 작은 홀들(1055)이 샤워헤드의 표면 위에, 심지어는 관통 구멍들(1056) 사이에서 실질적으로 균등하게 분포되어 보다 균등한 혼합을 제공하는 것을 돕는다.
불소 함유 플라즈마 배출물들 및 산소 함유 플라즈마 배출물들이 샤워헤드(1053)에서의 관통 구멍들(1056)을 통해 도달할 때, 예시적인 패터닝된 기판은 기판 처리 영역(1070) 내에서의 페디스털(pedestal)(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 비록 기판 처리 영역(1070)이 경화(curing)와 같은 다른 프로세스들을 위해 플라즈마를 지원하기 위해 갖춰질 수 있기는 하지만, 실시예들에서는, 패터닝된 기판을 에칭하는 동안 어떠한 플라즈마도 존재하지 않는다.
플라즈마는 샤워헤드(1053) 위의 챔버 플라즈마 영역(1020) 또는 샤워헤드(1053) 아래의 기판 처리 영역(1070) 중 어느 하나에서 점화될 수 있다. 불소 함유 전구체의 유입(inflow)으로부터 라디칼-불소 전구체들을 생성하기 위해 플라즈마가 챔버 플라즈마 영역(1020)에 존재한다. 퇴적 동안 챔버 플라즈마 영역(1020)에서 플라즈마를 점화시키기 위해, 통상적으로 무선 주파수(RF) 범위의 AC 전압이 처리 챔버의 전도성 상단부(리드(1021))와 샤워헤드(1053) 사이에 인가된다. RF 전력 공급부는 13.56㎒의 높은 RF 주파수를 생성하지만, 다른 주파수들을 단독으로 또는 13.56㎒ 주파수와 조합하여 또한 생성할 수 있다.
필름을 경화시키기거나 기판 처리 영역(1070)과 접하는 내부 표면들을 세정하기 위해 기판 처리 영역(1070)에서의 바닥 플라즈마(bottom plasma)가 턴온될(turned on) 때, 최상부 플라즈마(top plasma)는 저전력 또는 무전력으로 남겨질 수 있다. 기판 처리 영역(1070)에서의 플라즈마는 샤워헤드(1053)와 챔버의 페디스털 또는 바닥 사이에 AC 전압을 인가함으로써 점화된다. 플라즈마가 존재하는 동안 세정 가스가 기판 처리 영역(1070) 내로 도입될 수 있다.
페디스털은 열 교환 채널을 가질 수 있으며, 열 교환 채널을 통해 열 교환 유체가 기판의 온도를 제어하기 위해 유동한다. 이러한 구성은 비교적 낮은 온도들(-20℃ 내지 약 120℃)를 유지하기 위해 기판 온도가 냉각되는 것 또는 가열되는 것을 허용한다. 열 교환 유체는 에틸렌 글리콜과 물을 포함할 수 있다. 또한, 페디스털의 웨이퍼 지지 플래터(platter)(바람직하게는, 알루미늄, 세라믹, 또는 이들의 조합)는, 평행한 동심원들의 형태로 2개의 완전한 턴들(turns)을 만들도록 구성되는 내장형 단일 루프 내장 히터 요소를 이용하여 비교적 높은 온도들(약 120℃ 내지 약 1100℃)을 달성하기 위해 저항성으로 가열될 수 있다. 히터 엘리먼트의 외부 부분은 지지 플래터의 둘레(perimeter)에 인접하여 이어질 수 있는 반면, 내부 부분은 더 작은 반경을 갖는 동심원의 경로 상에서 이어진다. 히터 요소에 대한 배선은 페디스털의 스템(stem)을 통과한다.
챔버 플라즈마 영역 또는 원격 플라즈마 시스템에서의 영역은 원격 플라즈마 영역이라고 지칭될 수 있다. 실시예들에서, 라디칼 전구체들(예를 들어, 라디칼-불소 및 라디칼-질소-산소)은 원격 플라즈마 영역에 형성되고, 기판 처리 영역 내로 이동하며, 기판 처리 영역에서 결합물은 우선적으로 실리콘 질화물을 에칭한다. 실시예들에서, (함께 플라즈마 배출물들이라고 지칭될 수 있는) 라디칼-불소 및 라디칼-질소-산소가 기판 처리 영역에서 더 여기되지 않는 것을 보장하기 위해, 플라즈마 파워는 본질적으로 원격 플라즈마 영역에만 인가될 수 있다.
챔버 플라즈마 영역을 채용하는 실시예들에서, 여기된 플라즈마 배출물들은 퇴적 영역으로부터 파티셔닝되는 기판 처리 영역의 섹션에서 생성된다(또는 라디칼-질소-산소의 경우에는 더 여기된다). 본 명세서에서 기판 처리 영역이라고도 알려져 있는 퇴적 영역은, 패터닝된 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)을 에칭하기 위해 플라즈마 배출물들이 혼합되고 반응하는 곳이다. 여기된 플라즈마 배출물들은 또한, 비활성 가스들(예시적인 경우, 헬륨)에 의해 동반될 수 있다. 기판 처리 영역은 본 명세서에서 패터닝된 기판을 에칭하는 동안 "무-플라즈마(plasma-free)"인 것으로서 설명될 수 있다. "무-플라즈마"가 반드시 영역에 플라즈마가 전혀 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. 플라즈마 영역 내에서 생성되는 비교적 낮은 농도의 이온화된 종 및 자유 전자들은, 관통 구멍들(1056)의 형상들 및 크기들로 인해 파티션에서의 포어들(개구들)(샤워헤드/이온 억제제)을 통해 이동한다. 일부 실시예들에서는, 기판 처리 영역 내에 이온화된 종 및 자유 전자들의 농도가 본질적으로 존재하지 않는다. 챔버 플라즈마 영역에서의 플라즈마의 경계들은 정의하기 어렵고, 샤워헤드에서의 개구들을 통해 기판 처리 영역을 침범할 수 있다. 유도 결합 플라즈마의 경우, 소량의 이온화가 기판 처리 영역 내에서 직접 초래될 수 있다. 더욱이, 형성 필름의 피처들을 제거하지 않고도 기판 처리 영역에서 저 강도 플라즈마가 생성될 수 있다. 여기된 플라즈마 배출물들의 생성 동안 챔버 플라즈마 영역(또는, 그 점에 대해서는, 원격 플라즈마 영역) 보다 훨씬 더 낮은 강도 이온 밀도를 갖는 플라즈마에 대한 모든 원인들(causes)은 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "무-플라즈마"의 범위를 벗어나지 않는다.
실시예들에서, 3불화 질소(또는 다른 불소 함유 전구체)는, 약 5sccm 내지 약 500sccm 사이의, 약 10sccm 내지 약 300sccm 사이의, 약 25sccm 내지 약 200sccm 사이의, 약 50sccm 내지 약 150sccm 사이의, 또는 약 75sccm 내지 약 125sccm 사이의 레이트들로, 챔버 플라즈마 영역(1020) 내로 유동될 수 있다. 실시예들에서, 아산화 질소(또는 다른 질소-및-산소 함유 전구체)는, 약 250sccm 이상의, 약 500sccm 이상의, 약 1slm 이상의, 약 2slm 이상의 또는 약 5slm 이상의 레이트들로, (직렬로) 원격 챔버 플라즈마 영역(1010) 내로, 그리고 다음으로 챔버 플라즈마 영역(1020) 내로 유동될 수 있다.
챔버 내로의 불소 함유 전구체 및 질소-및-산소 함유 전구체의 결합된 유동률들은 전체 가스 혼합물의 용적에서 0.05% 내지 약 20%를 차지할 수 있으며, 나머지는 캐리어 가스들이다. 실시예들에 따르면, 불소 함유 전구체 및 질소-및-산소 함유 전구체가 원격 플라즈마 영역 내로 유동되지만, 플라즈마 배출물들은 동일한 용적 유동 비율(volumetric flow ratio)을 갖는다. 불소 함유 전구체의 경우, 원격 플라즈마 영역 내에서의 압력을 안정화하기 위해, 불소 함유 가스의 착수 이전에, 퍼지 또는 캐리어 가스가 원격 플라즈마 영역 내로 먼저 착수될 수 있다.
제1 원격 플라즈마 영역 및 제2 원격 플라즈마 영역에 인가되는 플라즈마 파워는 다양한 주파수들일 수 있거나 또는 다수 주파수들의 조합일 수 있고, 두 원격 플라즈마들 사이에서 상이할 수 있다. 예시적인 처리 시스템에서, 제2 원격 플라즈마는 리드(1021)와 샤워헤드(1053) 사이에 전달되는 RF 전력에 의해 제공된다. 실시예들에서, 제1 플라즈마 영역(본 예에서는 RPS(1010))에 인가되는 RF 전력은, 약 250와트 내지 약 1500와트 사이, 약 500와트 내지 약 5000와트 사이, 또는 약 1000와트 내지 약 2000와트 사이일 수 있다. 실시예들에 따르면, 제2 원격 플라즈마 영역(본 예에서는 챔버 플라즈마 영역(1020))에 인가되는 RF 전력은, 약 10와트 내지 약 1500와트 사이, 약 20와트 내지 약 1000와트 사이, 약 50와트 내지 약 500와트 사이, 또는 약 100와트 내지 약 200와트 사이일 수 있다. 실시예들에 따르면, 예시적인 처리 시스템에서 인가되는 RF 주파수는 약 200㎑ 미만의 낮은 RF 주파수들, 약 10㎒ 내지 약 15㎒ 사이의 높은 RF 주파수들, 또는 약 1 ㎓ 이상의 마이크로파 주파수들일 수 있다.
기판의 온도는 청구된 에칭 프로세스들 동안 약 -30℃와 약 150℃ 사이일 수 있다. 이 범위 내에서의 더 낮은 온도를 위해서는 에칭 레이트가 더 높아야 하는 것으로 관찰되었다. 실시예들에서, 본 명세서에 설명되는 에칭 프로세스들 동안 기판의 온도는 약 -20℃, 0℃ 이상, 약 5℃ 이상 또는 약 10℃ 이상이다. 실시예들에서, 기판 온도는 약 150℃ 미만, 약 100℃ 미만, 약 50℃ 미만, 약 30℃ 미만, 약 20℃ 미만, 약 15℃ 미만 또는 약 10℃ 미만일 수 있다. 온도나 압력에 대한 상한들 중 임의의 것은 추가적 실시예들을 형성하기 위해 하한들과 조합될 수 있다.
기판 처리 영역(1070) 내로의 캐리어 가스들과 플라즈마 배출물들의 유동 동안 기판 처리 영역(1070), 원격 플라즈마 시스템(1010) 또는 챔버 플라즈마 영역(1020)은 다양한 압력들로 유지될 수 있다. 기판 처리 영역 내에서의 압력은, 약 50Torr 이하, 약 30Torr 이하, 약 20Torr 이하, 약 10Torr 이하, 또는 약 5Torr 이하이다. 실시예들에서, 이 압력은, 약 0.01Torr 이상, 약 0.1Torr 이상, 약 0.2Torr 이상, 약 0.5Torr 이상, 또는 약 1Torr 이상일 수 있다. 압력에 대한 하한들은 추가적인 실시예들을 형성하기 위해 상한들과 조합될 수 있다. 데이터는 프로세스 압력과 하중 효과에서의 관련된 증가의 함수로서 에칭 레이트에서의 증가를 보여주며, 이것은 주어진 프로세스 흐름에 대해 바람직하거나 용인될 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다.
실시예들에서, 기판 처리 챔버(1001)는 캘리포니아 산타 클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 ProducerTM GT, CenturaTM AP 및 EnduraTM 플랫폼들을 포함하는 다양한 다중 처리 플랫폼들 내에 통합될 수 있다. 그러한 처리 플랫폼은 진공을 깨뜨리지 않고 여러 처리 동작들을 수행할 수 있다. 본 명세서에 개시되는 방법들을 구현할 수 있는 처리 챔버들은, 다른 타입들의 챔버들 중에서, 유전체 에칭 챔버들 또는 다양한 화학 기상 증착 챔버들을 포함할 수 있다.
처리 챔버들은 집적 회로 칩들을 생성하기 위한 더 큰 제조 시스템들 내에 통합될 수 있다. 도 4는 실시예들에 따른 퇴적, 베이킹 및 경화 챔버들의 그러한 하나의 시스템(1101)을 도시한다. 도면에서, 한 쌍의 FOUP들(front opening unified pods)(1102)은 기판들(예를 들어, 300㎜ 직경의 웨이퍼들)을 공급하는데, 기판들은 로봇 아암들(1104)에 의해 수용(receive)되고, 웨이퍼 처리 챔버들(1108a-f) 중 하나 내로 위치되기 이전에 저압의 홀딩 영역들(1106) 내로 위치된다. 저압 홀딩 영역들(1106)로부터 웨이퍼 처리 챔버들(1108a-f)로 그리고 그 역으로 기판 웨이퍼들을 수송하는데 제2 로봇 아암(1110)이 이용될 수 있다. 각각의 웨이퍼 처리 챔버(1108a-f)는, 주기적 층 퇴적(CLD), 원자 층 퇴적(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 에칭, 예비 세정(pre-clean), 탈기(degas), 배향 및 다른 기판 프로세스들 이외에도 본 명세서에 설명되는 건식 에칭 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 처리 동작들을 수행하도록 갖춰질 수 있다.
웨이퍼 처리 챔버들(1108a-f)은 기판 웨이퍼 상에 유전체 막을 퇴적, 어닐링, 경화 및/또는 에칭하기 위한 하나 이상의 시스템 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 하나의 구성에서는, 기판 상에 유전체 재료를 퇴적하는데 2쌍의 처리 챔버(예를 들어, 1108c-d 및 1108e-f)가 이용될 수 있으며, 퇴적된 유전체를 에칭하는데 제3 쌍의 처리 챔버들(예를 들어, 1108a-b)이 이용될 수 있다. 다른 구성에서는, 모든 3쌍의 챔버들(예를 들어, 1108a-f)이 기판 상의 유전체 막을 에칭하도록 구성될 수 있다. 설명된 프로세스들 중 임의의 하나 이상의 프로세스는 실시예들에서 도시된 제조 시스템으로부터 분리된 챔버(들) 상에서 수행될 수 있다.
기판 처리 시스템은 시스템 제어기에 의해 제어된다. 예시적인 실시예에서, 시스템 제어기는 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 및 프로세서를 포함한다. 프로세서는 싱글-보드 컴퓨터(single-board computer; SBC), 아날로그 및 디지털 입/출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들을 포함한다. CVD 시스템의 다양한 부분들은, 보드, 카드 케이지 및 커넥터 치수들과 타입들을 정의하는 VME(Versa Modular European) 표준을 따른다. 또한, 이러한 VME 표준은 16-비트 데이터 버스 및 24-비트 어드레스 버스를 갖는 것으로서 버스 구조를 정의한다.
시스템 제어기(1157)는 모터들, 밸브들, 유동 제어기들, 전력 공급부들 및 본 명세서에서 설명되는 프로세스 레시피들을 수행하기 위해 요구되는 다른 기능들을 제어하는데 이용된다. 웨이퍼 처리 챔버들(1108a-f) 중 하나 또는 모두에 가스들을 도입하기 위해 가스 핸들링 시스템(1155)도 시스템 제어기(1157)에 의해 제어될 수 있다. 시스템 제어기(1157)는 가스 핸들링 시스템(1155) 및/또는 웨이퍼 처리 챔버들(1108af)에서 이동가능한 기계적 어셈블리들의 위치를 결정하고 조절하기 위하여 광학 센서들로부터의 피드백에 의존할 수 있다. 기계적 어셈블리들은 시스템 제어기(1157)의 제어 하에서 모터들에 의해 움직이게 되는 로봇, 스로틀 밸브들 및 서셉터들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 시스템 제어기(1157)는 하드 디스크 드라이브(메모리), USB 포트들, 플로피 디스크 드라이브 및 프로세서를 포함한다. 시스템 제어기(1157)는 아날로그 및 디지털 입/출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들을 포함한다. 기판 처리 챔버(1001)를 포함하는 멀티-챔버 처리 시스템(1101)의 다양한 부분들이 시스템 제어기(1157)에 의해 제어된다. 시스템 제어기는 하드 디스크, 플로피 디스크 또는 플래시 메모리 썸(thumb) 드라이브와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태인 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 다른 타입들의 메모리도 이용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 타이밍, 가스들의 혼합물, 챔버 압력, 챔버 온도, RF 전력 레벨들, 서셉터 위치, 및 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 지시하는 명령들의 세트들을 포함한다.
제어기에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품을 이용하여, 기판 상에 필름을 에칭, 퇴적 또는 다른 방식으로 처리하기 위한 프로세스 또는 챔버를 세정하기 위한 프로세스가 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는, 임의의 종래의 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어: 예를 들어, 68000 어셈블리 언어, C, C++, 파스칼(Pascal), 포트란(Fortran) 또는 다른 언어들로 작성될 수 있다. 적합한 프로그램 코드는, 종래의 텍스트 에디터를 이용하여 단일의 파일 또는 다수의 파일들 내로 입력되고, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터 이용가능 매체에 저장되거나 또는 구현된다. 입력된 코드 텍스트가 하이 레벨 언어로 이루어지는 경우에, 코드가 컴파일링되고, 다음으로, 그 결과인 컴파일러 코드는 프리컴파일링된 Microsoft Windows® 라이브러리 루틴들의 오브젝트 코드와 링크된다. 링크된, 컴파일링된 오브젝트 코드를 실행하기 위해, 시스템 이용자는 오브젝트 코드를 호출하여, 컴퓨터 시스템으로 하여금 코드를 메모리에 로딩하게 한다. 다음으로, 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하기 위해, CPU는 코드를 판독하고 실행한다.
이용자와 제어기 사이의 인터페이스는 터치 감지 모니터를 통해 이루어질 수 있고, 마우스와 키보드를 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 2개의 모니터들이 이용되는데, 오퍼레이터들을 위해 청정실(clean room) 벽에 하나가 장착되고, 서비스 기술자들을 위해 벽 뒤에 다른 하나가 장착된다. 2개의 모니터들은 동일한 정보를 동시에 디스플레이할 수 있으며, 그 경우에, 한 번에 하나의 모니터만이 입력을 수용하도록 구성된다. 특정 스크린 또는 기능을 선택하기 위해, 오퍼레이터는 손가락 또는 마우스를 이용하여 디스플레이 스크린 상의 지정된 영역을 터치한다. 터치된 영역이 그 터치된 영역의 하이라이트된 컬러를 변화시키거나, 또는 새로운 메뉴나 스크린이 디스플레이되어, 오퍼레이터의 선택을 확인한다.
본 명세서에서 이용된 바와 같이, "기판(substrate)"은 그 위에 층들이 형성되거나 형성되지 않은 지지 기판일 수 있다. 패터닝된 기판은 절연체일 수 있거나, 다양한 도핑 농도들 및 프로파일들의 반도체일 수 있으며, 예를 들어, 집적 회로들의 제조에 이용되는 타입의 반도체 기판일 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘(silicon)"은 주로 Si이지만, 적은 농도의 질소, 산소, 수소 및 탄소와 같은 다른 원소 성분들을 포함할 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘 질화물(silicon nitride)"은 주로 Si3N4이지만, 적은 농도의 산소, 수소 및 탄소와 같은 다른 원소 성분들을 포함할 수 있다. 패터닝된 기판의 노출된 "실리콘 산화물(silicon oxide)"은 주로 SiO2이지만, 적은 농도의 질소, 수소 및 탄소와 같은 다른 원소 성분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 논의되는 실리콘 산화물 필름들은 본질적으로 실리콘과 산소로 구성된다.
"전구체(precursor)"라는 용어는 표면으로부터 재료를 제거하거나 표면 상에 재료를 퇴적하기 위해 반응에 참여하는 임의의 프로세스 가스를 지칭하는데 이용된다. "플라즈마 배출물들(plasma effluents)"은 챔버 플라즈마 영역으로부터 빠져나와 기판 처리 영역에 진입하는 가스를 설명한다. 플라즈마 배출물들은, 가스 분자들 중 적어도 일부가 진동 여기되고, 해리되고(dissociated) 및/또는 이온화된 상태들에 있는 "여기된 상태"에 있다. "라디칼 전구체(radical precursor)"는 표면으로부터 재료를 제거하거나 표면 상에 재료를 퇴적하기 위해 반응에 참여하는 플라즈마 배출물들(플라즈마를 빠져나가는 여기된 상태의 가스)을 설명하는데 이용된다. "라디칼-불소(radical-fluorine)"(또는 "라디칼-산소(radical-oxygen)" 또는 "라디칼-질소-산소(radical-nitrogen-oxygen)")는 불소(또는 산소 또는 질소&산소)를 함유하지만 다른 원소 성분들을 함유할 수 있는 라디칼 전구체들이다. "비활성 가스"라는 문구는 에칭 프로세스 동안에 또는 이후에 필름에서 화학적 결합들을 형성하지 않는 임의의 가스를 지칭한다. 예시적인 비활성 가스들은 노블 가스들(noble gas)을 포함하지만, (통상적으로) 미량(trace amounts)이 필름에 포함될(trapped) 때 화학적 결합들이 형성되지 않는 한 다른 가스들을 포함할 수 있다.
"갭(gap)"과 "트렌치(trench)"라는 용어들은 에칭되는 기하형상이 큰 수평 종횡비를 갖는다는 암시 없이 전반적으로 이용된다. 표면 위로부터 봤을 때, 트렌치들은 원형, 타원형, 다각형, 직사각형, 또는 다양한 다른 형상들을 나타낼 수 있다. 트렌치는 재료의 섬(island) 주위의 해자(moat)의 형상일 수 있다. "비아(via)"라는 용어는 수직의 전기적 연결을 형성하기 위해 금속을 이용하여 채워질 수 있거나 또는 채워지지 않을 수 있는 (위로부터 봤을 때) 낮은 종횡비 트렌치를 지칭하는데 이용된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 등각(conformal) 에칭 프로세스는 표면과 동일한 형상으로 표면 상의 재료를 대체로 균일하게 제거하는 것을 지칭하며, 즉, 에칭된 층의 표면과 에칭전 표면이 대체로 평행하다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 에칭된 인터페이스가 100% 등각일 수는 없을 것이고, 따라서 "대체로(generally)"라는 용어는 허용가능한 공차들을 감안한다는 점을 인식할 것이다.
몇몇 실시예들을 개시하였지만, 개시된 실시예들의 사상을 벗어나지 않고도 다양한 변형들, 대안적 구성들, 및 등가물들이 이용될 수 있다는 점을 본 기술분야의 통상의 기술자는 인식할 것이다. 부가적으로, 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 회피하기 위해서, 다수의 잘 알려져 있는 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명되지 않았다. 따라서, 위 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안된다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 그 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한 사이에서, 하한의 십분의 일 단위까지 각각의 중간 값(intervening value)이 또한 구체적으로 개시되는 것으로 이해된다. 언급된 범위 내에 임의의 언급된 값 또는 중간 값과 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 값 또는 중간 값 사이에 각각의 더 작은 범위가 망라된다. 이러한 더 작은 범위들의 상한들 및 하한들은 그 범위 내에 독립적으로 포함되거나 제외될 수 있으며, 언급된 범위에서 특정하게 제외되는 임의의 한계치에 따라, 한계치들 중 어느 하나가 더 작은 범위 내에 포함되거나, 한계치들 중 어느 쪽도 더 작은 범위 내에 포함되지 않거나, 또는 한계치들 양자 모두가 더 작은 범위 내에 포함되는 각각의 범위도 본 발명 내에서 망라된다. 언급된 범위가 한계치들 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함하는 경우, 그러한 포함된 한계치들 중 어느 하나 또는 양자 모두를 제외한 범위도 포함된다.
본 명세서, 및 첨부된 청구범위에서 이용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 문맥이 명확히 달리 지시하지 않으면 복수의 지시 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "프로세스"라는 지칭은 복수의 그러한 프로세스들을 포함하고, "유전체 재료"라는 지칭은 하나 이상의 유전체 재료들과 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 그것의 균등물들에 대한 지칭 등을 포함한다.
포함("comprise", "comprising", "include", "including" 및 "includes")이라는 단어들은 본 명세서 및 다음의 청구항들에서 이용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 또는 단계들의 존재를 명시하고자 하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 단계들, 동작들 또는 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

Claims (15)

  1. 패터닝된 기판을 에칭하는 방법으로서,
    상기 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계 - 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물을 가짐 - ;
    산화 플라즈마 배출물들(oxidizing plasma effluents)을 생성하기 위해 제2 원격 플라즈마 영역에 유체 결합된 제1 원격 플라즈마 영역에서 제1 원격 플라즈마를 형성하면서 상기 제1 원격 플라즈마 영역 내로 질소-및-산소 함유 전구체를 유동시키는 단계;
    에칭 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 상기 기판 처리 영역에 유체 결합된 상기 제2 원격 플라즈마 영역 플라즈마 영역에서 제2 원격 플라즈마를 형성하면서 상기 제2 원격 플라즈마 영역 내로 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계 - 상기 산화 플라즈마 배출물들은 상기 제2 원격 플라즈마에서 추가로 여기됨 - ;
    샤워헤드에서의 관통 구멍들을 통해 상기 기판 처리 영역 내로 상기 산화 플라즈마 배출물들 및 상기 에칭 플라즈마 배출물들 각각을 유동시키는 단계; 및
    상기 노출된 실리콘 질화물을 에칭하는 단계 - 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘을 더 포함함 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소-및-산소 함유 전구체는 N2O, NO, NO2 또는 N2O2 중 하나를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원격 플라즈마는 유도 결합 플라즈마인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 원격 플라즈마는 용량 결합 플라즈마인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 동작의 선택도(노출된 실리콘 질화물:노출된 실리콘)는 약 20:1 이상인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 전구체는 NF3을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 전구체는 불화 수소(hydrogen fluoride), 원자 불소(atomic fluorine), 2원자 불소(diatomic fluorine), 4불화 탄소(carbon tetrafluoride) 및 2불화 크세논(xenon difluoride)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 전구체를 포함하는, 방법.
  8. 패터닝된 기판을 에칭하는 방법으로서,
    상기 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계 - 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물 및 노출된 실리콘을 포함함 - ;
    산화 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 제1 원격 플라즈마 영역에서 제1 원격 플라즈마를 형성하면서 상기 제1 원격 플라즈마 영역 내로 질소-및-산소 함유 전구체를 유동시키는 단계;
    라디칼-불소를 생성하기 위해 상기 제1 원격 플라즈마 영역과는 별개인 제2 원격 플라즈마 영역에서 제2 원격 플라즈마를 형성하면서 상기 제2 원격 플라즈마 영역 내로 불소 함유 전구체를 유동시키는 단계;
    상기 기판 처리 챔버에서 상기 산화 플라즈마 배출물들을 상기 라디칼-불소와 결합시키는 단계 - 상기 산화 플라즈마 배출물들과 상기 라디칼-불소는 다중-채널 샤워헤드의 분리된 채널들을 통해 유동됨 - ; 및
    상기 노출된 실리콘보다 더 큰 에칭 레이트로 상기 노출된 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 라디칼-불소와 상기 산화 플라즈마 배출물들은 상기 기판 처리 영역에 진입하기 이전에 서로 마주치지 않는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 질소-및-산소 함유 전구체는 질소와 산소로 구성되는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 질소-및-산소 함유 전구체는 N2O, NO, NO2 또는 N2O2 중 하나를 포함하는, 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 원격 플라즈마는 유도 결합 플라즈마이고, 상기 제2 원격 플라즈마는 용량 결합 플라즈마인, 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 불소 함유 전구체는 NF3을 포함하는, 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 불소 함유 전구체는 불화 수소, 원자 불소, 2원자 불소, 4불화 탄소 및 2불화 크세논으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 전구체를 포함하는, 방법.
  15. 패터닝된 기판을 에칭하는 방법으로서,
    상기 패터닝된 기판을 기판 처리 챔버의 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계 - 상기 패터닝된 기판은 노출된 실리콘 질화물 및 노출된 실리콘을 포함함 - ;
    산화 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 상기 기판 처리 챔버 외부에 배치된 제1 원격 플라즈마 내로 N2O를 유동시키는 단계;
    불소 함유 플라즈마 배출물들을 생성하기 위해 상기 제1 원격 플라즈마로부터 분리된 제2 원격 플라즈마 내로 NF3을 유동시키는 단계 - 상기 NF3은 상기 제1 원격 플라즈마에서는 실질적으로 여기되지 않음 - ;
    상기 기판 처리 챔버에서 상기 산화 플라즈마 배출물들을 상기 불소 함유 플라즈마 배출물들과 결합시키는 단계; 및
    상기 노출된 실리콘에 대해 상기 노출된 실리콘 질화물을 선택적으로 에칭하는 단계
    를 포함하는 방법.
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