KR20220130597A - 막을 선택적으로 에칭하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20220130597A
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페이 왕
신우정
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판을 사전 세정하는 방법은, 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판을 반도체 처리 시스템의 반응 챔버 내에 지지하는 단계, 및 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함한다. 제1 사전 세정 재료는 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제1 부분으로부터 형성된다. 추가의 수소 함유 반응물을 반응 챔버로 흐르지 않게 하면서, 추가의 할로겐 함유 반응물은 반응 챔버 내로 흐르고, 제2 사전 세정 재료는 추가의 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제2 부분으로부터 형성된다. 기판 상에 구조체를 형성하는 방법 및 반도체 처리 시스템이 또한 설명된다.

Description

막을 선택적으로 식각하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY ETCHING FILMS}
본 개시는 일반적으로 기판의 사전 세정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는, 예를 들어 반도체 소자의 제조 중에, 기판의 사전 세정 및 사전 세정된 기판 상의 구조체 형성에 관한 것이다.
반도체 소자, 예컨대 집적 회로 및 전력 전자 장치의 제조 동안에 재료 층이 기판 상에 일반적으로 증착된다. 예를 들어, 비정질, 다결정질 또는 단결정질 재료 층이 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 증착될 수 있다. 이러한 재료 층은 일반적으로 스퍼터링과 같은 물리 기술, 또는 화학 기상 증착 또는 원자층 증착과 같은 화학 기술을 사용하여 증착된다. 단결정질 재료 층은 전형적으로 에피택셜 기술을 사용하여 증착된다.
일부 재료 층의 형성 동안에, 기판 표면 상에 형성된 개재 재료는, 기판 상으로 재료 층의 증착을 방해할 수 있다. 예를 들어, 기판 표면 상에 존재하는 자연 산화물은, 기판 상에 재료 층을 증착하는 동안에 재료 층 내에서 결함을 발생시킬 수 있다. 다양한 제조 시스템 간의 기판 전달 중에 발생할 수 있는 바와 같이, 개재 재료는 기판 취급 중에 산소에 노출되어 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 소정의 제조 시스템 내에 존재할 수 있는 잔류 산화제에 노출될 시, 개재 재료는 기판 표면 상에 형성될 수도 있다. 이러한 개재 재료는 기판의 표면 상에 원하는 재료 층을 증착하기 전에 제거를 필요로 할 수 있다.
이러한 시스템 및 방법은 일반적으로 의도된 목적에 적합한 것으로 간주되었다. 그러나, 개선된 사전 세정 방법, 기판 상에 구조체를 형성하는 방법, 및 반도체 처리 시스템에 대한 필요성이 당업계에 남아 있다. 본 개시는 이 필요성에 대한 해결책을 제공한다.
기판을 사전 세정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 실리콘 산화물을 갖는 기판을 반도체 처리 시스템의 반응 챔버 내에서 그 표면 상에 지지하는 단계를 포함한다. 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물은 반응 챔버 내로 유입된다. 제1 사전 세정 재료는 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제1 부분으로부터 형성된다. 추가적인 할로겐 함유 반응물은, 추가적인 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하지 않고 반응 챔버 내로 흐르고, 제2 사전 세정 재료가 추가적인 할로겐 함유 반응물과 기판의 표면 상의 실리콘 산화물의 제2 부분으로부터 형성된다.
소정의 예에서, 상기 방법은 기판의 사전 세정된 표면 상에 실리콘 함유 재료 층을 에피택셜 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계는, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 메탄올(CH3 OH), 이소프로판올(C3H8O), 또는 아세트산(C2H4O2) 중 적어도 하나 및 무수 불산(HF)을 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 반응 챔버 내로 추가의 할로겐 함유 반응물을 흐르게 하는 단계는, 추가의 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르지 않게 하면서, 반응 챔버 내로 무수 불산(HF)을 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판의 표면 상의 실리콘 산화물로부터 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 할로겐 함유 반응물과 실리콘 산화물로부터 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 실리콘 불화물(SiF4)과 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 상기 방법은 추가 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 제2 사전 세정 재료를 형성한 후에 기판의 표면으로부터 제1 사전 세정 재료를 승화시키는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 기판은, 높은 종횡비를 갖는 두 개 이상의 오목부 또는 트렌치를 위에 갖는 패터닝된 기판일 수 있다.
소정의 예에서, 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 제1 사전 세정 재료의 형성 동안에 형성된 물(H2O)을 사용하여, 제2 사전 세정 재료의 형성을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 상기 방법은, 추가 할로겐 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르기 하기 전에, 그리고 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물로부터 제1 사전 세정 재료를 형성하는 것에 이어서, 불활성 가스를 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 상기 방법은, 추가 할로겐 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하기 전에 반응 챔버로부터 잔류 할로겐 함유 반응물을 스위핑하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 상기 방법은, 추가 할로겐 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하기 전에 반응 챔버로부터 잔류 수소 함유 반응물을 스위핑하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 제1 깊이로 실리콘 산화물을 에칭하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 제2 깊이로 실리콘 산화물을 에칭하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 깊이에 대한 제2 깊이의 비율은 약 2:1 내지 약 50:1, 약 3:1 내지 약 30:1, 약 5:1 내지 약 20:1일 수 있다.
소정의 예에서, 상기 방법은 추가적인 할로겐 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하기 전에, 반응 챔버를 퍼지함으로써 제1 사전 세정 재료의 형성을 중단시키는 단계를 포함할 수 있다.
구조체를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 전술한 바와 같은 사전 세정 방법을 사용하여, 기판을 사전 세정하는 단계를 포함한다. 기판은, 종횡비가 큰 두 개 이상의 오목부 또는 트렌치를 갖는 패터닝된 기판일 수 있다. 제1 사전 세정 재료는, 추가 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 제2 사전 세정 재료를 형성한 후에 기판의 표면으로부터 승화된다. 실리콘 함유 재료 층은, 기판의 표면으로부터 제1 사전 세정 재료를 승화시킨 후에 기판의 표면 상에 에피택셜 증착된다.
소정의 예에서, 반응 챔버 내로 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 흐르게 하는 단계는, 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)를 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다. 반응 챔버 내로 추가의 할로겐 함유 반응물을 흐르게 하는 단계는, 추가의 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르지 않게 하면서, 반응 챔버 내로 무수 불산(HF)을 흐르게 하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 예에서, 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판의 표면 상의 실리콘 산화물로부터 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 할로겐 함유 반응물과 실리콘 산화물로부터 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 실리콘 불화물(SiF4)과 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
반도체 처리 시스템이 또한 제공된다. 반도체 처리 시스템은, 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 반응 챔버에 흐르게 하도록 구성된 가스 시스템, 가스 시스템에 연결되고 그 표면 상에 실리콘 산화물을 갖는 기판을 지지하도록 구성된 반응 챔버, 및 제어기를 포함한다. 제어기는, 가스 시스템 및 반응 챔버와 작동 가능하게 결합된다. 제어기는, 비일시적 기계 판독 가능 매체 상에 기록된 명령에 추가로 응답하여, 반응 챔버에서 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판을 지지하고, 할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하고, 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제1 부분으로부터 제1 사전 세정 재료를 형성시킨다. 추가로 상기 명령은 제어기로 하여금, 추가의 수소 함유 반응물 없이 추가의 할로겐 함유 반응물을 반응 챔버 내로 흐르게 하고, 추가의 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제2 부분으로부터 제2 사전 세정 재료를 형성시킨다.
소정의 예에서, 상기 명령은 제어기로 하여금, 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)를 반응 챔버 내로 흐르게 하여 제1 사전 세정 재료를 형성시키고, 반응 챔버 내로 추가의 암모니아를 흐르지 않게 하면서 추가의 무수 불산(HF)을 반응 챔버 내로 흐르게 할 수 있다.
소정의 예에서, 추가로 상기 명령은 제어기로 하여금, 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 물(H2O)과 함께 제1 사전 세정 재료로서 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)를 형성시키고, 반응 챔버 내로 추가의 무수 불산(HF)을 흐르게 하기 전에 반응 챔버를 퍼지함으로써 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)의 형성을 정지시키고, 할로겐 함유 반응물과 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 물(H2O)과 함께 제2 사전 세정 재료로서 실리콘 불화물(SiF4)을 형성시키고, 무수 불산(HF)과 기판 표면 상의 실리콘 산화물을 사용하여 실리콘 불화물(SiF4)을 형성하는 단계 이후에 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)를 기판의 표면으로부터 승화시킨다.
본 발명의 내용은 선정된 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이들 개념은 하기의 본 발명의 예시의 상세한 설명에 더 상세하게 기재되어 있다. 본 발명의 내용은 청구된 요지의 주된 특징 또는 필수적인 특징을 구분하려는 의도가 아니며 청구된 요지의 범주를 제한하기 위해 사용하려는 의도 또한 아니다.
본원에 개시된 본 발명의 이러한 그리고 기타 특징, 양태 및 장점은 특정 구현예의 도면을 참조하여 아래에 설명될 것이고, 이는 본 발명을 예시하기 위함이고, 본 발명을 한정하기 위함은 아니다.
도 1은 본 개시에 따른 반도체 처리 시스템의 개략도로서, 제어기와 작동 가능하게 결합되고 반응 챔버 내에 지지된 기판을 사전 세정하도록 구성된 반응 챔버를 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 본 개시에 따른 기판을 사전 세정하는 방법의 블록도로서, 상기 방법의 예시적이고 비제한적인 예에 따른 방법의 단계를 나타낸다.
도 5a 내지 5d는 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판의 측단면도로서, 상기 방법의 예시적이고 비제한적인 예에 따라 실리콘 산화물이 기판의 표면으로부터 제거되는 것을 순차적으로 나타낸다.
도 6은 본 개시에 따라 기판 상에 구조체를 형성하는 방법의 블록도로서, 상기 방법의 예시적이고 비제한적인 예에 따른 방법의 단계를 나타낸다.
도 7a 내지 7e는 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 패터닝된 기판의 측단면도로서, 실리콘 산화물이 기판으로부터 제거되고 실리콘 함유 재료 층이 기판 상에 형성되는 것을 순차적으로 나타낸다.
도면의 구성 요소들은 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시에서 예시된 구현예의 이해를 돕기 위해 도면 중 일부 구성 요소의 상대적 크기는 다른 구성 요소에 비해 과장될 수 있다.
이제 유사한 참조 번호가 본 개시의 유사한 구조적 특징 또는 양태를 식별하는 도면을 참조한다. 설명 및 예시를 위해, 그리고 제한하지 않고, 본 개시에 따른 반도체 처리 시스템 예시의 부분 도면이 도 1에 나타나 있고, 일반적으로 참조 문자 100으로 지정되어 있다. 본 개시에 따라, 반도체 기판 처리 시스템, 기판을 사전 세정하는 방법, 및 사전 세정된 기판 상에 구조체를 형성하는 방법 및 이의 양태가 도 2 내지 7e에 설명되는 바와 같이 제공된다. 본 개시가 일반적으로 임의의 특정 유형의 패터닝된 기판 또는 일반적인 반도체 소자의 제조에 제한되지 않지만, 본 개시의 시스템 및 방법은, 종횡비가 높은 트렌치를 갖는 패터닝된 기판 상에 집적 회로 반도체 소자를 제조하는 동안과 같이, 반도체 소자의 제조 중에, 패터닝된 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물을 제거하는 데 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 반도체 처리 시스템(100)이 나타나 있다. 반도체 처리 시스템(100)은 반응 챔버(102), 이송 튜브(104), 및 원격식 플라즈마 유닛(106)을 포함한다. 반도체 처리 시스템(100)은 할로겐 함유 반응물 공급원(108), 수소 함유 반응물 공급원(110), 및 캐리어/퍼지 가스 공급원(112)도 또한 포함한다. 반도체 처리 시스템(100)은 제어기(114)를 추가로 포함한다. 특정 유형의 반도체 처리 시스템이 도 1에 나타나고 본원에 설명되지만, 즉 플라즈마 강화 화학 기상 증착(CVD) 시스템이 설명되지만, 대기압 CVD 시스템 및 원자층 증착(ALD) 시스템과 같은 다른 유형의 CVD 시스템도 본 개시로부터 이점을 얻을 수 있음을 이해하고 이해해야 한다.
반응 챔버(102)는 서셉터(116), 샤워헤드(118), 및 반응 챔버 가스 유입구(120)를 포함한다. 서셉터(116)는 반응 챔버(102)의 내부(122)에 배열되고, 기판(10), 예를 들어 반도체 재료로 형성된 실리콘 웨이퍼를 그 위에 지지하도록 구성된다. 샤워헤드(118)는 반응 챔버(102)의 내부(122)에 배열되고, 반응 챔버 가스 유입구(120)와 서셉터(116) 사이에 배열되고, 반응 챔버 가스 유입구(120)에 수용된 가스를 기판(10)의 표면(12)에 분배하도록 구성된다. 반응 챔버 가스 유입구(120)는 반응 챔버(102)의 내부(122)를 이송 튜브(104)에 결합시킨다.
이송 튜브(104)는 반응 챔버 말단(124), 원격식 플라즈마 유닛 말단(126), 및 이송 튜브 가스 유입구(128)를 포함한다. 이송 튜브(104)의 반응 챔버 말단(124)은 반응 챔버(102)에 연결되고, 반응 챔버 가스 유입구(120)와 유체 연통한다. 이송 튜브 가스 유입구(128)는 반응 챔버 말단(124)과 이송 튜브(104)의 원격식 플라즈마 유닛 말단(126) 사이에 배열되고, 할로겐 함유 반응물 공급원(108), 수소 함유 반응물 공급원(110), 및 캐리어/퍼지 가스 공급원(112) 중 적어도 하나에 연결된다. 이송 튜브(104)의 원격식 플라즈마 유닛 말단(126)은 원격식 플라즈마 유닛(106)에 연결되고 원격식 플라즈마 유닛(106)을 반응 챔버(102)에 유체 결합시킨다.
원격식 플라즈마 유닛(106)은 유입구(130)와 유출구(132)를 포함한다. 원격식 플라즈마 유닛(106)의 유출구(132)는, 이송 튜브(104)의 원격식 플라즈마 유닛 말단(126)에 연결된다. 원격식 플라즈마 유닛(106)의 유입구(130)는 할로겐 함유 반응물 공급원(108), 수소 함유 반응물 공급원(110), 및 캐리어/퍼지 가스 공급원(112) 중 적어도 하나에 연결된다. 원격식 플라즈마 유닛(106)은 유입구(130)에서 원격식 플라즈마 유닛(106)에 의해 수용된 유체를 활성화시키고, 활성화된 유체를 유출구(132)를 통해 그리고 이송 튜브(104)를 통해 반응 챔버(102)에 제공하도록 구성되는 것으로 고려된다.
할로겐 함유 반응물 공급원(108)은, 예를 들어 원격식 플라즈마 유닛(106)의 유입구(130) 및/또는 이송 튜브 가스 유입구(128)를 통해 반응 챔버(102)에 연결되고, 할로겐 함유 반응물(14)을 함유한다. 수소 함유 반응물 공급원(108)은, 예를 들어 또한 원격식 플라즈마 유닛(106)의 유입구(130) 및/또는 이송 튜브 가스 유입구(128)를 통해 반응 챔버(102)에 또한 연결되고, 수소 함유 반응물(16)을 함유한다. 캐리어/퍼지 가스 공급원(112)은, 예를 들어 추가적으로 원격식 플라즈마 유닛(106)의 유입구(130) 및/또는 이송 튜브 가스 유입구(128)를 통해 반응 챔버(102)에 추가로 연결되고, 불활성 가스(18)를 함유한다. 소정의 예에서, 할로겐 함유 반응물(14)은 불소(F), 예컨대 이원자 불소(F2), 불소 전구체, 또는 무수 불산(HF)을 포함한다. 소정의 예에 따라, 수소 함유 반응물(16)은 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 알코올, 또는 산을 포함할 수 있다. 적절한 알코올의 예는 메탄올(CH3OH)과 이소프로판올 알코올(C3H8O)을 포함한다. 적절한 산의 예는 아세트산(C2H4O2)을 포함한다. 캐리어/퍼지 가스(18)는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 수소(H2), 크립톤(Kr), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 반도체 처리 시스템에서, 기판 상에 재료 층을 증착하기 이전에 기판을 사전 세정하기 위해 사용되는 화학 물질은 자기 제한적일 수 있다. 예를 들어, 특정 화학 물질은 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물을 제거하도록 반응(들)을 느리게 하는(또는 정지시키는) 하나 이상의 중간 반응 생성물을 생성할 수 있다. 특정 화학 물질은 또한, 트렌치를 갖는 패터닝된 기판과 상호 작용할 수 있고, 중간 반응 생성물(들)이 트렌치에 모이는 경향으로 인해, 기판 상의 다른 위치보다 트렌치 내에서 실리콘 산화물 제거가 느려지는(또는 중단하는) 경향이 있으며, 이는 잠재적으로 웨이퍼에 걸쳐 불균일한 실리콘 산화물 제거를 초래한다. 이러한 중간 반응 생성물이 기판(10)의 표면으로부터 실리콘 산화물, 예를 들어 실리콘 산화물(20)(도 4a)에 나타낸 바와 같이, 제어기(114)는, 기판으로부터 실리콘 산화물을 제거하는 동안에 중간 반응 생성물의 생성을 제한하는 명령을 갖는다.
제어기(114)는 반도체 처리 시스템(100)에 작동 가능하게 연결되고, 프로세서(134), 장치 인터페이스(136), 사용자 인터페이스(138), 및 메모리(140)를 포함한다. 장치 인터페이스(136)는, 예를 들어 유무선 링크를 통해, 프로세서(130)를 반응 챔버(102), 원격식 플라즈마 유닛(106), 할로겐 함유 반응물 공급원(108), 수소 함유 반응물 공급원(110), 및/또는 캐리어/퍼지 가스 공급원(112) 중 하나 이상에 연결한다. 프로세서(134)는, 예를 들어 사용자 입력을 수신하고/수신하거나 사용자에게 출력을 제공하기 위해 사용자 인터페이스(138)에 작동 가능하게 연결되고, 메모리(140)와 통신하여 배치된다. 메모리(140)는, 복수의 프로그램 모듈(142)이 기록된 비일시적 기계 판독가능 매체를 포함한다. 복수의 프로그램 모듈(142)은, 프로세서(134)에 의해 판독될 경우에 프로세서(134)로 하여금 소정의 단계를 실행시키는 명령어를 포함한다. 이들 단계 중, 기판의 표면으로부터 실리콘 산화물, 예를 들어 실리콘 산화물(20)(도 5a에 나타냄)을 기판(10)의 표면(12)으로부터(도 5a에 나타냄) 제거하기 위한 사전 세정 방법(200)의 단계가 있다.
도 2 및 도 5a 내지 5d를 참조하면, 방법(200)이 나타나 있다. 박스(210)로 나타낸 바와 같이, 실리콘 산화물(20)(도 5a를 나타냄)을 표면(12)(도 5a에 나타냄) 상에 갖는 기판(10)(도 5a에 나타냄)을 반응 챔버, 예를 들어 반응 챔버(102)(도 1에 나타냄) 내에 먼저 지지한다. 그 다음 할로겐 함유 반응물(14)(도 5b에 나타냄)과 수소 함유 반응물(16)(도 5b에 나타냄)을 박스(220)로 나타낸 바와 같이 반응 챔버 내로 흐르게 하고, 박스(230)로 나타낸 바와 같이, 제1 사전 세정 재료(22)(도 5b에 나타냄)는 할로겐 함유 반응물(14), 수소 함유 반응물(16), 및 실리콘 산화물(20)의 제1 부분(24)으로 형성된다. 그 이후에 추가의 할로겐 함유 반응물(26)(도 5c에 나타냄)을 수소 함유 반응물 없이 박스(240)로 나타낸 바와 같이 반응 챔버 내로 흐르게 하고, 박스(250)로 나타낸 바와 같이, 제2 사전 세정 재료(28)(도 5c에 나타냄)는 추가의 할로겐 함유 반응물(26)과 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)(도 5a에 나타냄)으로 형성된다. 유리하게는, 추가의 할로겐 함유 반응물(26)을 추가의 수소 함유 반응물 없이 반응 챔버 내로 흐르게 하면, 추가적인 제1 사전 세정 재료를 형성하지 않으면서 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)을 제거시킬 수 있다. 이는 형성된 제1 사전 세정 재료의 양을 제한하고, 제1 사전 세정 재료(22)가 실리콘 산화물(20)의 제거를 늦추는(또는 중단시키는) 경향을 제한(또는 제거)한다.
소정의 예에서, 방법(200)의 단계(220-250)는 화살표(260)로 나타낸 바와 같이 1회 이상 반복될 수 있다. 본 개시의 관점에서 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 단계(220-250)를 반복하면 제1 사전 세정 재료(22)와 제2 사전 세정 재료(28)의 형성 중에 제거된 실리콘 산화물의 비율을 조정하여 사전 세정 방법(200)을 조정할 수 있게 한다. 예를 들어, 할로겐 함유 반응물(14)과 함께 흐르는 수소 함유 반응물(16)의 양은, 제1 사전 세정 재료(22)가 반응에 가질 수 있는 효과 및/또는 제1 사전 세정 재료로 생성된 추가 반응 생성물이 제2 사전 세정 재료(28)의 생성에서 가질 수 있는 역할에 따라 조절될 수 있다.
도 3 및 도 5a 내지 5d를 참조하면, 방법(200)의 단계는 소정의 예에 따라 나타나 있다. 소정의 예에서, 실리콘 산화물(20)(도 5a에 나타냄)은, 박스(232)에 나타낸 바ㅘ 같이 제1 사전 세정 재료(22)(도 5b에 나타냄)의 형성 중에 에칭될 수 있다. 이러한 예시에서, 제1 사전 세정 재료(22)를 형성하기 위해 사용되는 에칭 공정은, 실리콘 산화물(20)과 함께 제1 할로겐 함유 반응물(14)(도 5b에 나타냄)과 수소 함유 반응물(16)(도 5b에 나타냄) 사이의 반응에 의해, 실리콘 산화물(20)의 제1 부분(24)(도 5a에 나타냄)을 제거한다. 박스(252)로 나타낸 바와 같이, 실리콘 산화물(20)은 제2 사전 세정 재료(28)(도 5c에 나타냄)의 형성 동안에 에칭될 수 있다. 이러한 예시에서, 제2 사전 세정 재료(28)를 형성하기 위해 사용되는 에칭 공정은, 추가의 할로겐 함유 반응물(26)(도 5c에 나타냄)과 실리콘 산화물(20)의 제1 부분(24) 아래에 위치한 실리콘 산화물(20)과의 반응에 의해, 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)(도 5a에 나타냄)을 제거한다.
박스(254)로 나타낸 바와 같이, 실리콘 산화물(20)은 제1 사전 세정 재료(22)과 제2 사전 세정 재료(28)의 형성 동안 사전에 결정된 비율로 에칭될 수 있다. 예를 들어, 제1 사전 세정 재료(22)의 형성 동안에 제거된 제1 실리콘 산화물 두께에 대한 제2 사전 세정 재료(28)의 형성 동안에 제거된 제2 실리콘 산화물 두께의 비율은 1보다 클 수 있다. 소정의 예에서, 사전 결정된 에칭 비율은 약 2:1 내지 약 50:1, 또는 약 3:1 내지 약 30:1, 또는 약 5:1 내지 약 20:1일 수 있다. 유리하게는, 이들 비율 내의 에칭 비율은, 제1 사전 세정 재료(22)의 형성 동안에 생성된 반응 생성물을 사용하여 제2 사전 세정 재료(28)(도 5c에 나타냄)를 형성하기 위해 사용된 반응의 개시를 허용하는 반면에, 제1 사전 세정 물질(22)이 달리 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)(도 5a에 나타냄)의 제거하는 효과를 제한한다. 예를 들어, 박스(280)로 나타낸 바와 같이, 제1 사전 세정 재료(22)의 형성 동안에 형성된 물(H2O)(32)(도 5c에 나타냄)을 사용하여 추가의 할로겐 함유 반응물(26)(도 5c에 나타냄)과 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)(도 5a에 나타냄) 사이의 반응을 개시할 수 있고, 그 이후의 반응은, 추가의 할로겐 함유 반응물(26)과 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)의 반응 동안에 생성된 물(H2O)(34)(도 5c에 나타냄)을 추가로 사용하여 자가 유지된다.
브라켓(270)으로 나타낸 바와 같이, 소정의 예에서, 방법(200)은 수소 함유 반응물(16)(도 5b에 나타냄)을 반응 챔버 내로 흐르게 하는 것을 중단시키는 단계를 포함할 수 있다. 소정의 예에서, 반응 챔버는, 그 후에 박스(272)로 나타낸 바와 같이, 예를 들어 캐리어/퍼지 가스(18)(도 1에 나타냄)의 흐름을 사용하여 퍼지될 수 있다. 소정의 예에 따라, 캐리어/퍼지 가스(18)는, 박스(274)로 나타낸 바와 같이 추가의 할로겐 함유 반응물(26)(도 5c에 나타냄)을 반응 챔버 내로 흐르게 하기 이전에, 반응 챔버 내로 흐를 수 있다. 소정의 예에 따라, 제1 사전 세정 재료(22)(도 5b에 나타냄)의 형성 중에 도입된 할로겐 함유 반응물(14)(도 5b에 나타냄)로부터 반응 챔버 내의 잔류 할로겐 함유 반응물 잔류물은, 예를 들어 박스(276)에 나타낸 바와 같이 캐리어/퍼지 가스(18) 및/또는 추가의 할로겐 함유 반응물(26)을 사용하여 반응 챔버로부터 스위핑될 수 있다. 또한, 추가의 예에서, 제1 사전 세정 재료(22)(도 5b에 나타냄)의 형성 중에 도입된 수소 함유 반응물(16)(도 5b에 나타냄)로부터 반응 챔버 내의 잔류 수소 함유 반응물 잔류물은, 예를 들어 박스(278)에 나타낸 바와 같이 캐리어/퍼지 가스(18) 및/또는 추가의 할로겐 함유 반응물(26)을 사용하여 반응 챔버로부터 스위핑될 수 있다. 본 개시의 관점에서 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 반응 챔버로부터 잔류 수소 함유 반응물을 제거하는 것은, 제2 사전 세정 재료(28)(도 5d에 나타냄)를 형성하기 위해 사용하는 반응에 대한 결과 영향을 제한(또는 제거)하여, 사전 세정 단계의 제어를 제공한다.
도 4를 참조하면, 방법(200)은 불산(HF)과 암모니아(NH3)를 사용하는 예시에 따라 나타나 있다. 박스(210)로 나타낸 바와 같이, 기판(10)(도 5a에 나타냄)은 반응 챔버, 예를 들어 반응 챔버(102)(도 1에 나타냄) 내에 지지된다. 할로겐 함유 반응물(14)(도 5b에 나타냄)과 수소 함유 반응물(16)(도 5b에 나타냄)은 박스(220)로 나타낸 바와 같이 반응 챔버 내로 흐른다. 박스(222)로 나타낸 바와 같이, 할로겐 함유 반응물(14)은 불산(HF)을 포함하는 것으로 고려된다. 박스(224)로 나타낸 바와 같이, 수소 함유 반응물(16)은 암모니아(NH3)를 포함하는 것으로 또한 고려된다. 소정의 예에서, 할로겐 함유 반응물(14)과 수소 함유 반응물(16)은 본질적으로 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)로 이루어질 수 있다. 소정의 예에 따라, 할로겐 함유 반응물(14)과 수소 함유 반응물(16)은 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)로 이루어질 수 있다.
박스(230)로 나타낸 바와 같이, 제1 사전 세정 재료(22)(도 5b에 나타냄)는 할로겐 함유 반응물(14), 수소 함유 반응물(16), 및 실리콘 산화물(20)(도 5a에 나타냄)의 제1 부분(24)(도 5A에 나타냄)으로부터 형성된다. 보다 구체적으로, 무수 불산(HF)은, 박스(234)와 박스(236)에 나타낸 바와 같이, 암모니아(NH3)와 실리콘 산화물(20)의 제1 부분(24)과 반응하여 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)(32)(도 5c에 나타냄)을 형성한다. 특정 이론 또는 작동 방식에 구속되지 않는다면, 무수 불산(HF)은 암모니아(NH3)와 반응하여 암모늄 불화물(NH4F)을 형성하는 것으로 여겨진다. 암모늄 불화물(NH4F)은, 이어서 실리콘 산화물과 반응하여 실리콘 산화물 표면 상에 머무는 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)을 형성함으로써, 실리콘 산화물(20)의 제1 부분(24)을 제거한다.
본 개시의 관점에서 당업자에 의해 또한 이해되는 바와 같이, 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)에 의해 형성된 막은 막의 아래에 놓이는 실리콘 산화물에 대한 접근을 제한할 수 있다. 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)에 의해 형성된 막이 두꺼워짐에 따라 접근은 점점 더 제한되고, 전술한 바와 같이 반응을 지연(또는 중단)시킬 가능성이 있다. 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)에 의해 형성된 막이 반응을 느리게(또는 중단)하는 경향을 제한(또는 제거)하기 위해, 암모니아(NH3)를 반응 챔버로 흐르게 하는 것을 중단하는 것이 고려된다. 그 후, 박스(240)와 박스(242)로 나타낸 바와 같이, 추가의 무수 불산(HF)이 추가의 암모니아(NH3) 없이 반응 챔버 내로 흐르고, 물(H2O)은 추가의 무수 불산(HF) 사이의 반응을 개시하는 제1 사전 세정 재료의 형성 동안에 생성된다. 이와 관련하여, 물(H2O)(32)은 반응 챔버 내에서 표면 흡착된 물(H2O) 분자, 표면 물(H2O), 또는 수(H2O) 증기의 형태로 추가의 불산(HF)에 이용 가능한 것으로 고려된다.
박스(250)로 나타낸 바와 같이, 추가의 무수 불산(HF)은 실리콘 산화물(20)(도 5a에 나타냄)의 제2 부분(30)(도 5a에 나타냄)과 반응하여, 제2 사전 세정 재료(28)(도 5d에 나타냄)와 추가의 물(H2O)(34)(도 5d에 나타냄)을 형성한다. 이에 대해, 제1 사전 세정 재료(22)의 형성과 함께 형성된 물(H2O)(32)은, 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)과 추가의 무수 불산(HF)의 반응을 개시하는 역할을 하고, 박스(256)와 박스(258)로 나타낸 바와 같이, 추가의 무수 불산(HF)과 실리콘 산화물은 제2 사전 세정 재료(28)로서 추가의 실리콘 사불화물(SiF4)과 추가의 물(H2O)(34)을 형성한다. 이에 대해, 물(H2O)(32)은 불산(HF)을 각각 H+ 및 F- 양이온 및 음이온으로 해리시키기 위해 작동할 수 있으며, 실리콘 산화물(20)의 제2 부분(30)의 제거를 개시한다. 소정의 예에서, 추가의 실리콘 사불화물(SiF4)는 암모니아(NH3)의 부재 하에 형성되고, 실리콘 사불화물(SiF4)은 가스로서 남아 있으므로, 반응 동안에 기판(10)의 표면(12) 상에 위치하고 제1 사전 세정 재료(22) 아래에 있는 실리콘 산화물(20)에 대한 접근을 추가로 제한함으로써, 반응을 늦추지(또는 중단하지) 않는다.
소정의 예에서, 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및/또는 추가의 할로겐 함유 반응물 중 하나 이상은 플라즈마 공급원에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 무수 불산(HF), 암모니아(NH3) 및/또는 추가의 무수 불산(HF) 중 하나 이상은, 예를 들어 하나 이상의 활성화된 반응물 종, 예를 들어 하전된 이온 및/또는 중성 원자 및/또는 라디칼을 생성하기 위해 원격식 플라즈마 유닛, 예를 들어 원격식 플라즈마 유닛(106)(도 1에 나타냄)에 의해 활성화될 수 있다. 소정의 예에 따라, 하나 이상의 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물, 및/또는 추가의 할로겐 함유 반응물 중 하나 이상은 플라즈마 공급원에 의해 활성화되지 않을 수 있다. 또한, 반응 챔버로 흐르는 하나 이상의 할로겐 함유 반응물, 수소 함유 반응물 및/또는 추가의 할로겐 함유 반응물과 함께 포함될 수 있는 캐리어 가스가 또한 고려된다. 소정의 예에서, 캐리어 가스는 플라즈마 공급원에 의해 활성화될 수 있다. 소정의 예에 따라, 캐리어 가스는 플라즈마 공급원에 의해 활성화되지 않을 수 있다.
도 6 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하면, 구조체, 예를 들어 집적 회로 반도체 소자(36)(도 7e에 나타냄)를 형성하는 방법(300)이 나타나 있다. 박스(310)로 나타낸 바와 같이, 기판, 예를 들어 기판(38)(도 7a에 나타냄)은 반응 챔버, 예를 들어 반응 챔버(102)(도 1에 나타냄) 내에 지지된다. 소정의 예에서, 패턴(40)(도 7a에 나타냄)는 박스(312)로 나타낸 바와 같이 기판(38)의 표면 상에 정의될 수 있다. 소정의 예에 따라, 기판(38)은 박스(314)에 나타낸 바와 같이, 기판의 표면 상에 정의된 복수의 트렌치(42), 예를 들어 트렌치(42)(도 7a에 나타냄)를 가질 수 있다. 소정의 예에서, 복수의 트렌치(42)는 높은 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 트렌치(42)는 각각 그 폭보다 큰 깊이를 가질 수 있다. 소정의 예에서, 고 종횡비는 약 2:1 내지 약 50:1, 또는 약 10:1 내지 약 40:1, 또는 약 25:1 내지 약 40:1인 깊이 대 폭 비율을 포함한다.
브라켓(200)으로 나타낸 바와 같이, 일단 반응 챔버 내에서 지지되면, 기판(38)은, 예를 들어 기판(38) 상에서 실리콘 산화물(46)을 제거하기 위해 사전 세정되고, 패턴(40) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 기판(38)은 사전 세정 방법(200)을 사용하여 세정되는 것으로 고려된다. 이러한 관점에서, 할로겐 함유 반응물(14)(도 7b에 나타냄)과 수소 함유 반응물(16)(도 7b에 나타냄)은 박스(320)로 나타낸 바와 같이 반응 챔버 내로 흐르는 것으로 고려된다. 일단 반응 챔버 내에 있으면, 할로겐 함유 반응물(14)과 수소 함유 반응물(16)은, 박스(330)로 나타낸 바와 같이 실리콘 산화물(46)의 제1 부분(44)(도 7a에 나타냄)과 반응하여 제1 사전 세정 재료(48)(도 7b에 나타냄)를 형성한다. 그 다음에 추가의 할로겐 함유 반응물(26)(도 7c에 나타냄)을 수소 함유 반응물 없이 박스(340)로 나타낸 바와 같이 반응 챔버 내로 흐르게 하고, 박스(350)로 나타낸 바와 같이, 제2 사전 세정 재료(50)는, 추가의 할로겐 함유 반응물(26)과 실리콘 산화물(46)의 제2 부분(52)(도 7a에 나타냄)을 사용하여 기판(38) 표면 상에 형성된다.
박스(360)로 나타낸 바와 같이, 제1 사전 세정 재료(48)는 그 후에 기판(38)의 표면으로부터 제거된다. 도 7d에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 기판을 가열함으로써 기판의 표면으로부터 제1 사전 세정 재료(48)가 승화하는 것으로 고려된다. 박스(370)로 나타낸 바와 같이, 실리콘 함유 층(54)은 그 후에 기판(38)의 사전 세정된 표면 상에 에피택셜 증착된다. 소정의 예에서, 실리콘 함유 층(54)은 실리콘 층일 수 있다. 소정의 예에 따라, 실리콘 함유층(54)은 게르마늄을 포함할 수 있다. 또한, 소정의 예에 따라, 실리콘 함유층(54)은 n형 또는 p형 도펀트와 같은 도펀트를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 실리콘 함유 층(54)은, 예를 들어 일단 사전 세정된 기판(38)을 반응 챔버(102)(도 1에 나타냄)로부터 반도체 처리 시스템(100)(도 1에 나타냄)의 다른 반응 챔버로 이송함으로써, 다른 반응 챔버에서 증착될 수 있다.
소정의 증착 단계, 예를 들어 실리콘 함유 층의 에피택셜 증착 이전에, 실리콘과 실리콘 게르마늄 표면 상의 자연 산화물은 고품질 에피택셜 막을 위해 세정 및/또는 제거를 필요로 할 수 있다. 세정에 대한 필요성은, 패터닝된 기판 또는 웨이퍼 상에 높은 종횡비 및/또는 상이한 유전체 막을 사용하는 기술 노드에서, 특히 중요할 수 있다. 예를 들어, 깊은 트렌치의 바닥 표면과 측벽 상에 위치한 자연 산화물은 완전한 세정을 필요로 할 수 있다. 저-유전율 유전체 재료는, 소정의 플라즈마 에칭 공정 및 화학물질과 같은 특정 유형의 에칭 공정의 이용을 제한할 수 있다. 세정 화학 물질은 패터닝된 기판 상에 위치하는 다양한 유전체 막에 대해 높은 선택도를 요구할 수 있다.
본원에 설명된 소정의 예에서, 촉매가 에칭 공정을 개시하기 위해 사용되고, 그 후 에칭 공정의 개시에 후속하여 에천트를 사용하여 에칭이 달성된다. 소정의 예에 따라, 비교적 소량의 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)가, 예를 들어 비교적 짧은 시간 동안에 반응 챔버로 서로 같이 흐르고, 세정 공정 동안에 세정될 제한된 양의 실리콘 산화물을 제거한다. 추가의 예에서, 그 후에 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)는, 예를 들어 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 사용하여, 반응 챔버로부터 퍼지된다. 그 후에 추가의 불산(HF)이 반응 챔버 내에 도입되고, 그 후에 추가의 실리콘 산화물이, 예를 들어 실리콘 산화물의 더 큰 제2 부분을 기판으로부터 제거함으로써, 기판으로부터 제거되는 것이 고려된다.
유리하게는, 응용예에 의해 이해되는 바와 같이, 기판으로부터의 실리콘 산화물을 세정하는 것은 촉매의 연속 공급을 필요로 하지 않으며, 촉매-개시 반응의 부산물은 반응을 계속하도록 역할을 할 수 있고, 예를 들어 촉매-지원 반응에 의해 생성된 표면 수분 및/또는 물(H2O)이 추가적인 촉매 없이 추가 에칭제를 사용하여 후속 에칭을 계속하기에 충분한 경우에 반응을 계속하는 역할을 할 수 있다. 이는, 기판의 표면 상에 위치한 고-유전율 유전체 재료가 촉매 또는 촉매-생성된 중간 반응 중간체에 의해 손상될 수 있는 경우에 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 소정의 예에서, 암모늄 헥사플루오로실리케이트(NH4)2SiF6과 같은 매우 제한된 양의 반응 부산물이 생성되고, 이러한 재료가 기판 상의 트렌치를 충진하는 경향을 제한함으로써(그렇지 않으면 달리 트렌치의 하부 부분이 세정되는 것을 방지함) 고 종횡비 에피의 사전 세정을 용이하게 한다. 이러한 반응 부산물의 생성을 제한하는 것은, 기판 표면 상의 다른 막, 예를 들어 SiN, SiOC, 및/또는 Al2O3 막에 대한 선택도를 개선할 수도 있다.
이러한 개시가 특정 구현예 및 실시예의 맥락에서 제공되었지만, 당업자는 본 개시가 특정하게 설명된 구현예를 넘어 다른 대안적인 구현예 및/또는 구현예의 용도로 확장되고 이의 변형 및 균등물이 명백함을 이해할 것이다. 또한, 본 개시의 몇몇 다양한 실시예가 도시되고 상세하게 기술되었지만, 본 개시의 범위 내에 있는 다른 변형이 본 개시에 기초하여 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 구현예의 구체적 특징 및 양태의 다양한 조합 또는 하위 조합이 이루어질 수 있고 이 조합은 여전히 본 개시의 범주 내에 여전히 있다고 또한 간주된다. 개시된 구현예의 다양한 특징 및 측면은 본 개시의 구현예의 다양한 모드를 형성하기 위해 서로 조합될 수 있거나 대체될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시의 범주는 전술되고 구체적으로 개시된 구현예에 의해 제한되지 않도록 의도된다.
본원에 제공된 표제는, 존재하는 경우, 단지 편의를 위한 것이며 본원에 개시된 장치 및 방법의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.
10: 기판 12: 표면 14: 할로겐 함유 반응물
16: 수소 함유 반응물 18: 캐리어/퍼지 가스
20: 실리콘 산화물 22: 제1 사전 세정 재료
24: 제1 부분 26: 추가 할로겐 함유 반응물
28: 제2 사전 세정 재료 30: 제2 부분
32: 물 34: 물 36: 반도체 소자 38: 기판
40: 패턴 42: 트렌치 44: 제1 부분
46: 실리콘 산화물 48: 제1 사전 세정 재료
50: 제2 사전 세정 재료 52: 제2 부분
54: 실리콘 함유 가스 100: 반도체 처리 시스템
102: 반응 챔버 104: 이송 튜브
106: 원격식 플라즈마 유닛 108: 할로겐 함유 반응물 공급원
110: 수소 함유 반응물 공급원 112: 캐리어/퍼지 가스 공급원
114: 제어기 116: 서셉터 118: 샤워헤드
120: 반응 챔버 가스 유입구 122: 내부
124: 반응 챔버 말단 126: 원격식 플라즈마 유닛 말단
128: 이송 튜브 가스 유입구 130: 흡입구
132: 유출구 134: 프로세서 136: 장치 인터페이스
138: 사용자 인터페이스 140: 메모리
142: 프로그램 모듈 200: 방법
210: 박스 220: 박스 222: 박스 224: 박스 230: 박스
232: 박스 234: 박스 236: 박스 240: 박스
242: 박스 250: 박스 252: 박스 254: 박스
256: 박스 258: 박스 260: 화살표 270: 브라켓
272: 박스 274: 박스 276: 박스 278: 박스
280: 박스 300: 방법 310: 박스 312: 박스
314: 박스 320: 박스 330: 박스 340: 박스
350: 박스 360: 박스 370: 박스

Claims (20)

  1. 기판을 사전 세정하는 방법으로서,
    반도체 처리 시스템의 반응 챔버 내에서 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판을 지지하는 단계;
    할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계;
    상기 할로겐 함유 반응물, 상기 수소 함유 반응물, 및 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제1 부분으로부터 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계;
    추가의 수소 함유 반응물을 흐르게 하지 않으면서 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계; 및
    상기 추가의 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제2 부분으로부터 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판의 사전 세정된 표면 상에 실리콘 함유 재료 층을 에피택셜 증착하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 수소 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계는, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 메탄올(CH3 OH), 이소프로판올(C3H8O), 또는 아세트산(C2H4O2) 중 적어도 하나 및 무수 불산(HF)을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계는, 상기 반응 챔버 내로 추가의 수소 함유 반응물을 흐르지 않게 하면서 상기 반응 챔버 내로 무수 불산(HF)을 흐르게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 상기 할로겐 함유 반응물, 상기 수소 함유 반응물, 및 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 실리콘 산화물로부터 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 실리콘 불화물(SiF4)과 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계 이후에 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 사전 세정 재료를 승화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 종횡비가 높은 복수의 오목부 또는 트렌치를 갖는 패터닝된 기판을 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 상기 제1 사전 세정 재료의 형성 동안에 형성된 물(H2O)을 사용해 상기 제2 사전 세정 재료의 형성을 개시하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계 이전에, 그리고 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 수소 함유 반응물로부터 상기 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계 이후에, 불활성 가스를 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계 이전에, 상기 반응 챔버로부터 잔류 할로겐 함유 반응물을 스위핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계 이전에, 상기 반응 챔버로부터 잔류 수소 함유 반응물을 스위핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는 상기 실리콘 산화물을 제1 깊이까지 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는 상기 실리콘 산화물을 제2 깊이까지 에칭하는 단계를 포함하되, 상기 제1 깊이에 대한 상기 제2 깊이의 비율은 약 2:1 내지 약 50:1, 또는 약 3:1 내지 약 30:1, 또는 약 5:1 내지 약 20:1인, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계 이전에 상기 반응 챔버를 퍼지함으로써 상기 제1 사전 세정 재료의 형성을 정지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 구조체를 형성하는 방법으로서,
    제1항의 방법을 사용하여 기판을 사전 세정하되, 상기 기판은 종횡비가 높은 복수의 오목부 또는 트렌치를 갖는 패터닝된 기판을 포함하는 단계;
    상기 추가의 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계 이후에 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 사전 세정 재료를 승화시키는 단계; 및
    상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 사전 세정 재료를 승화시키는 단계 이후에 상기 기판의 표면 상에 실리콘 함유 재료 층을 에피택셜 증착하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 수소 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계는, 무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)를 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계를 포함하고, 상기 반응 챔버 내로 상기 추가의 할로겐 함유 반응물을 흐르게 하는 단계는, 상기 반응 챔버 내로 추가의 수소 함유 반응물을 흐르지 않게 하면서 상기 반응 챔버 내로 무수 불산(HF)을 흐르게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 상기 할로겐 함유 반응물, 상기 수소 함유 반응물, 및 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)와 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 실리콘 산화물로부터 상기 제2 사전 세정 재료를 형성하는 단계는, 상기 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터 실리콘 불화물(SiF4)과 물(H2O)을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 반도체 처리 시스템으로서,
    할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 반응 챔버로 흐르게 하도록 구성된 가스 시스템;
    상기 가스 시스템에 연결되고 실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판을 지지하도록 구성되는 반응 챔버; 및
    상기 가스 시스템과 상기 반응 챔버와 작동 가능하게 연결된 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 비일시적 기계 판독가능 매체 상에 기록된 명령어에 응답하여,
    실리콘 산화물을 표면 상에 갖는 기판을 상기 반응 챔버 내에 지지시키고,
    할로겐 함유 반응물과 수소 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하고,
    상기 할로겐 함유 반응물, 상기 수소 함유 반응물, 및 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제1 부분으로부터 제1 사전 세정 재료를 형성시키고,
    추가의 수소 함유 반응물을 흐르게 하지 않으면서, 추가의 할로겐 함유 반응물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하고,
    상기 추가의 할로겐 함유 반응물과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물의 제2 부분으로부터 제2 사전 세정 재료를 형성시키는, 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 명령어는 추가적으로 상기 제어기로 하여금,
    무수 불산(HF)과 암모니아(NH3)를 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하여 상기 제1 사전 세정 재료를 형성시키고,
    추가의 암모니아를 상기 반응 챔버 내로 흐르지 않게 하면서 상기 반응 챔버 내로 추가의 무수 불산(HF)을 흐르게 하는, 반도체 처리 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 명령어는 추가적으로 상기 제어기로 하여금,
    상기 할로겐 함유 반응물, 상기 수소 함유 반응물, 및 상기 기판의 표면 상의 실리콘 산화물로부터, 상기 제1 사전 세정 재료로서 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)를 물(H2O)과 함께 형성시키고,
    상기 반응 챔버 내로 추가의 무수 불산(HF)을 흐르게 하기 전에 반응 챔버를 퍼지함으로써, 상기 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)의 형성을 정지시키고,
    상기 할로겐 함유 반응물 및 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물로부터, 상기 제2 사전 세정 재료로서 실리콘 불화물(SiF4)을 물(H2O)과 함께 형성시키고,
    상기 무수 불산(HF)과 상기 기판 표면 상의 실리콘 산화물을 사용하여 실리콘 불화물(SiF4)을 형성하는 단계 이후에 상기 암모늄 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6)를 상기 기판 표면으로부터 승화시키는, 반도체 처리 시스템.
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