KR20240029780A - 전이 금속 질화물 물질들의 선택적 제거 - Google Patents
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Abstract
예시적인 식각 방법들은, 산소 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 처리 영역에 하우징된 기판을 산소 함유 전구체와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 전이 금속 질화물의 노출된 영역 및 금속의 노출된 영역을 포함할 수 있다. 접촉시키는 단계는 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 금속의 산화된 부분을 형성할 수 있다. 방법들은, 플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 노출시키기 위해 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 염소 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2021년 7월 12일자로 출원되고 발명의 명칭이 "SELECTIVE REMOVAL OF TRANSITION METAL NITRIDE MATERIALS"인 미국 정식 출원 번호 17/373,161의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하며, 상기 미국 정식 출원의 내용은 그 전체가 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본 기술은 반도체 프로세스들 및 장비에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 기술은 전이 금속 질화물 물질들을 선택적으로 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(underlying layers) 내에 전사하는 것, 층들을 박형화하는 것, 또는 표면 상에 이미 존재하는 피처들의 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 선택도를 갖는 식각 프로세스들이 개발되었다.
식각 프로세스들은 프로세스에 사용되는 물질들에 기초하여 습식 또는 건식으로 칭해질 수 있다. 예를 들어, 습식 식각은 다른 유전체들 및 물질들에 비해 일부 산화물 유전체들을 우선적으로 제거할 수 있다. 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 생성되는 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 해결된다.
예시적인 식각 방법들은, 산소 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 처리 영역에 하우징된 기판을 산소 함유 전구체와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 전이 금속 질화물의 노출된 영역 및 금속의 노출된 영역을 포함할 수 있다. 접촉시키는 단계는 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 금속의 산화된 부분을 형성할 수 있다. 방법들은, 플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 노출시키기 위해 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 염소 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
방법들은 산소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 금속의 산화된 부분을 형성하기 위해 플라즈마 유출물들이 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하기 전에 처리의 온도가 감소될 수 있다. 처리 영역 내의 온도는 각각의 제거 동작 동안 약 300 ℃ 이하로 유지될 수 있다. 전이 금속 질화물은 티타늄, 탄탈럼, 또는 하프늄을 포함할 수 있다. 금속은 텅스텐 또는 몰리브데넘을 포함할 수 있다. 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계는 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에서 수행될 수 있다. 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계는 반도체 처리 챔버의 처리 영역에서 수행될 수 있다. 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력에서 형성될 수 있다. 염소 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력 미만인 제2 플라즈마 전력에서 형성될 수 있다. 기판과 산소 함유 전구체를 접촉시키는 것은 제1 반도체 처리 챔버에서 수행될 수 있다. 각각의 제거 동작은 제2 반도체 처리 챔버에서 수행될 수 있다.
본 기술의 일부 실시예들은 식각 방법들을 포함할 수 있다. 방법들은, 산소 함유 가스를 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 처리 영역에 하우징된 기판을 산소 함유 가스와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 전이 금속 질화물의 노출된 영역 및 금속의 노출된 영역을 포함할 수 있다. 접촉시키는 단계는 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 금속의 산화된 부분을 형성할 수 있다. 방법들은 제1 할로겐 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에 제1 할로겐 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 노출시키기 위해 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 제2 할로겐 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법들은, 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 또는 원격 플라즈마 영역에 산소 함유 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전이 금속 질화물은 티타늄, 탄탈럼, 또는 하프늄을 포함할 수 있고, 금속은 텅스텐 또는 몰리브데넘을 포함할 수 있다. 제1 할로겐 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력에서 형성될 수 있다. 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력 미만인 제2 플라즈마 전력에서 형성될 수 있다. 제2 플라즈마 전력은 약 100 W 이하일 수 있다. 처리 영역 내의 온도는 각각의 제거 동작 동안 약 250 ℃ 이하로 유지될 수 있다.
본 기술의 일부 실시예들은 식각 방법들을 포함할 수 있다. 방법들은, 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 위치된 기판 상의 전이 금속 질화물의 부분을 산화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 염소 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 처리 영역 내의 온도는 약 250 ℃ 이하로 유지될 수 있다. 방법들은, 전이 금속 질화물의 부분을 산화시키기 위해 반도체 처리 챔버 내에 산소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 적어도 하나의 추가적인 사이클 동안 방법을 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
그러한 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 많은 이익들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세스들은 전이 금속 질화물 물질들의 개별 층들을 제거할 수 있는 정밀하게 제어된 건식 식각이 수행되는 것을 허용할 수 있다. 추가적으로, 프로세스들은 기판 상의 다른 금속 및 산화물 물질들에 대해 전이 금속 질화물 물질들을 선택적으로 제거할 수 있다. 이러한 실시예들 및 다른 실시예들은, 자신들의 많은 장점들 및 피처들과 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 일부 실시예들에 따른 예시적인 처리 시스템의 일 실시예의 상면도를 도시한다.
도 2a는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는, 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 도 2a에 예시된 처리 챔버의 부분의 상세도를 도시한다.
도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 샤워헤드의 저면도를 도시한다.
도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 방법의 예시적인 동작들을 도시한다.
도 5a-5d는 본 기술의 일부 실시예들에 따라 식각되는 물질들의 개략적인 단면도들을 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 피처들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 또한, 동일한 유형의 다양한 구성요소들은, 유사한 구성요소들을 구별하는 문자를 참조 라벨 뒤에 둠으로써 구별될 수 있다. 첫 번째 참조 라벨만이 본 명세서에 사용되는 경우, 본 설명은, 문자에 관계없이, 동일한 첫 번째 참조 라벨을 갖는 유사한 구성요소들 중 임의의 것에 적용가능하다.
도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 처리 시스템의 일 실시예의 상면도를 도시한다.
도 2a는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는, 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 도 2a에 예시된 처리 챔버의 부분의 상세도를 도시한다.
도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 샤워헤드의 저면도를 도시한다.
도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 방법의 예시적인 동작들을 도시한다.
도 5a-5d는 본 기술의 일부 실시예들에 따라 식각되는 물질들의 개략적인 단면도들을 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 피처들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 또한, 동일한 유형의 다양한 구성요소들은, 유사한 구성요소들을 구별하는 문자를 참조 라벨 뒤에 둠으로써 구별될 수 있다. 첫 번째 참조 라벨만이 본 명세서에 사용되는 경우, 본 설명은, 문자에 관계없이, 동일한 첫 번째 참조 라벨을 갖는 유사한 구성요소들 중 임의의 것에 적용가능하다.
전이 금속 질화물을 선택적으로 식각하는 것은, 동적 랜덤 액세스 메모리, FinFET들, 및 많은 다른 디바이스들의 형성을 포함하는 다양한 디바이스 프로세스 흐름들에서 유익하다. 전이 금속 질화물은, 라인 또는 비아의 형태의 전도체와 조합될 때 상당한 전도율을 유지하면서 확산을 억제하기 위해 장벽 층으로서 채용될 수 있다. 전이 금속 질화물을 식각하기 위해 할로겐 전구체들 또는 플라즈마 생성물들을 활용하는 종래의 프로세스들은 전형적으로, 이러한 물질들을 이용한 전이 금속 질화물의, 비교적 더 긴 기간들에 걸쳐 옹스트롬 수준 식각(Angstrom-level etching)으로 제한될 수 있는 낮은 식각 레이트에 의해 제한되어 왔다. 이는, 플라즈마 유출물들을 포함하는 할로겐 물질들의 증가된 체류 시간을 야기할 수 있고, 이는, 유지보수가 추구되는, 기판 상의 노출된 물질들과의 접촉을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 노출된 물질들의 수가 증가함에 따라 반도체 구조들이 더 복잡해지기 때문에, 이러한 물질들의 선택적 제거가 난제일 수 있다. 예를 들어, 전이 금속들의 질화물들, 예컨대, 티타늄, 탄탈럼, 하프늄, 및 다른 물질들은 금속 유사 특성들을 나타낼 수 있고, 이는 다른 노출된 금속들, 예컨대, 텅스텐, 몰리브데넘, 및 다른 물질들에 대한 선택적 제거의 효능을 감소시킬 수 있다. 종래의 기술들은 종종, 이러한 다른 물질들을 과도하게 식각하거나, 이러한 다른 노출된 물질들을 식각으로부터 보호하기 위해 다수의 추가적인 패터닝 동작들을 요구한다.
본 기술은 식각 프로세스를 수행하기 전에 질화물의 부분들을 초기에 산화시키는 선택적 식각 프로세스를 수행함으로써 이러한 제한들을 극복하며, 선택적 식각 프로세스는 산화된 물질을 더 빨리 제거할 수 있다. 산화 프로세스는 추가적으로, 노출된 다른 금속 물질들을 산화시킬 수 있다. 금속 산화물들, 예컨대, 산화텅스텐 또는 산화몰리브데넘이 특정 다른 전이 금속 산화물들에 대해 유지될 수 있기 때문에, 금속 산화물 물질을 유지하면서, 전이 금속 산화물 및 아래 놓인 전이 금속 질화물을 제거하기 위해 후속 제거 동작들이 수행될 수 있다. 식각은 산화된 물질을 우선적으로 제거할 수 있고, 이는, 사이클마다, 산화된 전이 금속 질화물의 양으로 실질적으로 제한될 수 있는 정밀하게 제어된 식각 프로세스를 용이하게 할 수 있다. 식각 프로세스는 유전체 물질들뿐만 아니라 기판 상의 금속들 및 다른 물질들에 대해 선택적일 수 있다. 추가적으로, 본 기술은 종래의 기법들보다 더 낮은 온도들에서의 제거를 용이하게 할 수 있고, 이는 프로세스가, 로우-k 또는 다른 제한된 열 예산 물질들의 노출로 수행되는 것을 허용할 수 있다.
나머지 개시내용은 개시된 기술을 활용하는 특정 물질들 및 반도체 구조들을 일상적으로 식별할 것이지만, 시스템들, 방법들, 및 물질들이, 본 기술의 양상들로부터 이익을 얻을 수 있는 다수의 다른 구조들에 동등하게 적용가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 이에 따라, 본 기술은 임의의 특정 프로세스들 또는 물질들만으로 사용하기 위한 것으로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 게다가, 예시적인 챔버가 본 기술에 대한 토대를 제공하는 것으로 설명되지만, 본 기술은 설명된 동작들을 허용할 수 있는 사실상 임의의 반도체 처리 챔버에 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1은, 실시예들에 따른 퇴적, 식각, 베이킹, 및 경화 챔버들의 처리 시스템(100)의 일 실시예의 상면도를 도시한다. 도면에서, 전방 개구부 통합 포드들(102)의 쌍이, 다양한 크기들의 기판들을 공급하며, 이 기판들은, 탠뎀 섹션들(tandem sections)(109a-c)에 위치된 기판 처리 챔버들(108a-f) 중 하나 내에 배치되기 전에, 로봇 암들(104)에 의해 수용되고 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 데 사용될 수 있다. 각각의 기판 처리 챔버(108a-f)는, 주기적 층 퇴적, 원자 층 퇴적, 화학 기상 퇴적, 물리 기상 퇴적, 식각, 사전 세정, 탈기, 배향, 및 다른 기판 프로세스들에 추가하여, 본원에 설명된 건식 식각 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 처리 동작들을 수행하도록 구비될 수 있다.
기판 처리 챔버들(108a-f)은 유전체 막을 기판 웨이퍼 상에 퇴적, 어닐링, 경화 및/또는 식각하기 위한 하나 이상의 시스템 구성요소를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 처리 챔버들의 2개의 쌍들(예를 들어, 108c-d 및 108e-f)은 기판 상에 유전체 물질을 퇴적시키는 데에 사용될 수 있고, 처리 챔버들의 제3 쌍(예를 들어, 108a-b)은 퇴적된 유전체를 식각하는 데 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 챔버들의 3개의 쌍들 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 하나 이상의 챔버에서 수행될 수 있다. 유전체 막들을 위한 퇴적, 식각, 어닐링, 및 경화 챔버들의 추가적인 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, 폴리실리콘, 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산탄화규소의 식각 동안, 예를 들어, 프로세스 가스는 가스 유입구 조립체(205)를 통해 제1 플라즈마 영역(215) 내로 유동될 수 있다. 원격 플라즈마 시스템(201)이 시스템에 임의로 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 채널은, 포함된 경우, 원격 플라즈마 시스템(201)을 우회할 수 있다.
냉각 판(203), 면판(217), 이온 억제기(223), 샤워헤드(225), 및 페디스털(265) 또는 기판 지지부 - 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 동작들 동안 기판 또는 웨이퍼를 가열하고/거나 냉각하도록 동작될 수 있다. 알루미늄, 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는, 페디스털(265)의 웨이퍼 지지 플래터는 또한, 비교적 높은 온도들, 예컨대, 최대 100 ℃ 또는 약 100 ℃ 내지 약 1100 ℃ 또는 1100 ℃ 초과를 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. 원격 플라즈마 시스템(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 동작적 피처들은 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 피처들 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 플라즈마가 제1 플라즈마 영역에 형성되는 것을 가능하게 할 수 있다. 가스 유입구 조립체(205)를 통하는, 영역 내로의 유체의 유동에 영향을 미치기 위해 배플이 제1 플라즈마 영역(215)에 추가적으로 위치되거나, 다른 방식으로 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 애퍼처들을 한정하는 판 또는 다른 기하형상을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 이온 억제기(223)는 다양한 애퍼처 구성들을 갖는 천공된 판을 포함할 수 있다. 이러한 대전되지 않은 종들은, 덜 반응성인 캐리어 가스와 함께 애퍼처들을 통해 운송되는 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 결국, 가스 혼합물의 퇴적 및/또는 식각 특징들의 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. 퇴적이 수행되는 대안적인 실시예들에서, 또한, 유전체 물질들에 대한 등각성-대-유동성 양식의 퇴적들의 균형이 변화될 수 있다.
이온 억제기(223)의 복수의 애퍼처들은, 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. 조정가능한 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 퇴적 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 레이트가 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(power supply)(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 결국, 이러한 전구체들에 의해 생성되는 식각 프로파일들을 향상시키기 위해 전구체들이 특정 방식들로 해리될 수 있도록, 특정 플라즈마 특징들의 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. 퇴적 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 미치는 피처들의 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 애퍼처들(259)을 통해 제1 플라즈마 영역(215)으로 유동할 수 있다. 애퍼처들(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 샤워헤드들로서 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 용적(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 용적(218)으로부터의 유체 접근을 제공하도록 구성될 수 있고, 제1 유체 채널들(219)은 판들과 제2 유체 채널들(221) 사이의 용적(218)으로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 용적(218)은 샤워헤드(225)의 측을 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 미치기 위해 복수의 형상들 및 구성들을 가질 수 있다. 제2 유체 채널들(221)의 모습을 보여주는 작은 홀들(375)이 샤워헤드의 표면에 걸쳐, 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 챔버는 식각 방법들을 포함하는 예시적인 방법들을 수행하는 데 사용될 수 있지만, 임의의 개수의 챔버들이, 본 기술의 실시예들에서 사용되는 하나 이상의 양상을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 기술의 실시예들에 따른 방법(400)에서의 예시적인 동작들이 도시된다. 방법(400)은, 방법의 개시 전에, 전공정 처리(front end processing), 퇴적, 식각, 연마, 세정, 또는 설명된 동작들 전에 수행될 수 있는 임의의 다른 동작들을 포함하는 하나 이상의 동작을 포함할 수 있다. 방법은, 본 기술에 따른 방법들의 일부 실시예들과 구체적으로 연관될 수 있거나 연관되지 않을 수 있는 다수의 임의적 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작들 중 다수는 수행되는 프로세스들의 더 넓은 범위를 제공하기 위해 설명되지만, 본 기술에 중요하지 않거나, 아래에 더 논의될 바와 같은 대안적인 방법에 의해 수행될 수 있다. 방법(400)은 도 5a-5d에 개략적으로 도시된 동작들을 설명할 수 있고, 그 예시들은 방법(400)의 동작들과 함께 설명될 것이다. 도면들은 부분적인 개략도들만을 예시하고, 기판은 도면들에 예시된 바와 같은 다양한 특징들 및 양상들을 갖는 임의의 개수의 추가적인 물질 및 피처가 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
방법(400)은, 특정 제조 동작에 대한 반도체 구조를 개발하기 위한 임의적 동작들을 수반할 수 있거나 수반하지 않을 수 있다. 방법(400)이, 도 5a에 예시된 바와 같이, 전이 금속 질화물 제거 동작이 수행될 수 있는 예시적인 구조들을 포함하는 임의의 개수의 반도체 구조 또는 기판(505)에 대해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예시적인 전이 금속 질화물들은 질화티타늄, 질화탄탈럼, 질화하프늄, 또는 다른 전이 금속 질화물들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예시적인 반도체 구조들은 트렌치, 비아, 또는 하나 이상의 노출된 물질을 포함할 수 있는 다른 함몰된 피처들(recessed features)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 기판은 규소 또는 일부 다른 반도체 기판 물질뿐만 아니라 층간 유전체 물질들을 포함할 수 있으며, 이를 통해, 함몰부, 트렌치, 비아, 또는 격리 구조가 형성될 수 있다. 식각 프로세스 동안 임의의 시간에서의 노출된 물질들은 금속 물질들, 하나 이상의 유전체 물질, 접촉 물질, 트랜지스터 물질, 또는 반도체 프로세스들에서 사용될 수 있는 임의의 다른 물질일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일반적인 층들로서 도시되지만, 도 5a는 기판(505) 또는 일부 다른 반도체 물질 위에 놓이는 전이 금속 질화물(510)의 층을 예시할 수 있다. 추가적으로, 노출된 금속(512)이 또한 포함될 수 있다. 나머지 개시내용은 질화티타늄을 언급할 것이지만, 본 기술의 실시예들에서, 전이 금속 질화물(510)은 또한, 질화탄탈럼, 질화하프늄, 또는 다른 전이 금속 질화물들일 수 있고, 프로세스는, 질화티타늄과 함께 또는 질화티타늄에 대안적으로 이러한 전이 금속 질화물들 중 임의의 것의 제거를 수반할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 유사하게, 금속(512)은 텅스텐, 몰리브데넘, 또는 일부 다른 금속일 수 있고, 일부 실시예들에서, 물질은 금속 산화물, 또는 기판 상의 일부 다른 산화물 함유 물질일 수 있다. 이에 따라, 나머지 개시내용은 설명된 특정 예들로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
기판(505)은 기판 상의 하나 이상의 다른 구조 위에 놓인 유전체 물질을 예시할 수 있고, 예시된 구조 아래에 임의의 개수의 물질이 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 유전체 물질들은 산화규소, 또는 패터닝이 발생할 수 있는 임의의 다른 산화물 또는 질화물일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 언급된 구조는 제한적인 것으로 의도되지 않고, 전이 금속 함유 물질들 또는 다른 금속 함유 물질들을 포함하는 다양한 다른 반도체 구조들 중 임의의 것이 유사하게 포함된다는 것을 이해해야 한다. 다른 예시적인 구조들은, 본 기술이, 전이 금속 질화물들을 다른 노출된 물질들, 예컨대, 규소 함유 물질들, 및 다른 데서 논의된 다른 물질들 중 임의의 물질에 대해 선택적으로 제거할 수 있기 때문에, 반도체 제조에서 일반적이고 전이 금속 함유 물질, 예컨대, 질화티타늄이 하나 이상의 다른 물질에 대해 제거되어야 하는 2차원 및 3차원 구조들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 고 종횡비 구조가 본 기술로부터 이익을 얻을 수 있지만, 본 기술은 더 낮은 종횡비들 및 임의의 다른 구조들에 동등하게 적용가능할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 물질들은 종래의 기술 또는 방법을 활용해서는 충분한 식각을 허용하지 않을 수 있는 더 큰 종횡비들을 특징으로 할 수 있지만, 본 기술에 따른 물질의 층들은 구조의 임의의 종횡비들 또는 높이 대 폭 비율을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 예시적인 구조의 임의의 층의 종횡비는 약 10:1 이상, 약 20:1 이상, 약 30:1 이상, 약 40:1 이상, 약 50:1 이상, 또는 그 초과일 수 있다. 추가적으로, 각각의 층은 약 100 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 60 nm 이하, 약 50 nm 이하, 약 40 nm 이하, 약 30 nm 이하, 약 20 nm 이하, 약 10 nm 이하, 약 5 nm 이하, 약 1 nm 이하, 또는 그 미만의 감소된 폭 또는 두께를 특징으로 할 수 있다. 고종횡비들 및 최소 두께들의 이러한 조합은, 많은 종래의 식각 동작들을 방해할 수 있거나, 한정된 폭을 통한 수직 또는 수평 거리를 따라 층을 제거하기 위해 실질적으로 더 긴 식각 시간들을 요구할 수 있다. 게다가, 다른 노출된 층들에 대한 손상 또는 다른 노출된 층들의 제거는 이전에 설명된 바와 같은 종래의 기술들에 의해 발생할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법들은 다중 동작 식각 프로세스를 포함할 수 있고, 이는, 다른 노출된 물질들, 예컨대, 금속(512) 또는 유전체 물질들, 예를 들어, 산화규소뿐만 아니라, 처리 동안 기판 상에 노출될 수 있는 다른 물질들에 대한 전이 금속 질화물의 식각을 제어할 수 있다. 방법(400)은 설명된 기판을 하우징하는 반도체 처리 챔버 내로 산소 함유 전구체를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 산소 함유 전구체는 기판과 접촉하기 위해 직접 유동될 수 있지만, 일부 실시예들에서는, 임의적 동작(405)에서 산소 함유 전구체의 플라즈마가 형성될 수 있다. 산소 함유 전구체는 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역, 예컨대, 위에서 설명된 원격 플라즈마 시스템 유닛 또는 영역(215)을 통해 유동될 수 있고, 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 산소 함유 전구체의 플라즈마가 형성될 수 있다. 기판 수준 플라즈마가 생성될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 플라즈마는, 노출된 기판 물질들을 기판 수준 플라즈마로 인해 발생할 수 있는 이온 충격으로부터 보호할 수 있는 원격 플라즈마일 수 있다.
플라즈마 강화이든 아니든 간에, 동작(410)에서, 산소 함유 전구체 또는 산소 함유 전구체의 플라즈마 유출물들은 기판 처리 영역으로 전달될 수 있고, 여기서, 유출물들은 노출된 전이 금속 물질, 예컨대, 질화티타늄의 노출된 영역을 포함하는 반도체 기판과 접촉할 수 있다. 접촉은, 예컨대, 기판 상의 노출된 질화티타늄을 변환함으로써, 산화된 물질, 예컨대, 질화티타늄 또는 산질화티타늄 물질 상의 산화된 표면을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화에 후속하여, 플라즈마가 소화될 수 있고, 챔버가 퍼징될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 노출된 질화티타늄 물질과 접촉하기 위해 산소 물질 또는 산소 플라즈마 유출물들(515)이 유동될 수 있으며, 이는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전이 금속 질화물(510)의 노출된 표면을, 산소, 전이 금속, 및 질소의 양상들을 포함할 수 있는 산화된 티타늄 물질(520)로 변환할 수 있다. 질소의 일부 부분은 또한, 아산화질소, 산화질소 또는 이산화질소로서 가스방출될 수 있다. 산화는 또한, 금속(512)의 산화된 부분(522)을 형성할 수 있다.
산화 동작에 후속하여, 산소 물질의 전달이 중단될 수 있다. 이하의 동작들은 동일한 챔버에서 수행될 수 있지만, 아래에 더 설명될 바와 같이, 온도 변화가 실시될 수 있는 일부 실시예들에서, 기판은, 예컨대, 진공 하에서 기판을 유지할 수 있는 동일한 메인프레임 또는 플랫폼 상의 제2 처리 챔버로 이동될 수 있다. 산소 플라즈마를 중단시키는 것, 또는 다른 챔버로의 기판의 이송에 후속하여, 제1 할로겐 함유 전구체가 처리 영역 내로 유동될 수 있다. 산소 함유 전구체와 유사하게, 할로겐 함유 전구체가 처리 영역에 직접 전달될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 제1 할로겐 함유 전구체가 먼저, 동작(415)에서 플라즈마로 형성될 수 있다. 본 기술의 일부 실시예들에서, 플라즈마는 또한, 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에서 생성될 수 있다. 식각제 전구체는, 특정 처리 조건들 하에서 휘발성일 수 있고, 기판으로부터 방출될 수 있는, 암모늄, 티타늄, 산소 및/또는 할로겐을 포함하는, 예컨대, 플루오린화티타늄 또는 옥시플루오린화티타늄을 포함하는 부산물들을 생성하기 위해 질화티타늄의 산화된 부분과 상호작용할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마가 강화되든 아니든 간에, 할로겐 함유 전구체는 산화된 물질과 접촉할 수 있고, 이는 동작(420)에서, 전이 금속 질화물 물질의 산화된 영역을 아래 놓인 금속으로부터 식각 또는 제거할 수 있다.
제1 할로겐 함유 전구체에 에너지를 공급하기 위해 원격 플라즈마를 활용함으로써, 일부 실시예들에서, 플라즈마 유출물들이, 이전에 설명된 바와 같이 이온 억제 요소, 예컨대, 이온 억제기(223)를 통과할 수 있다. 이는 이온 종들을 여과하고 중성 및 라디칼 종들을 처리 영역에 전달할 수 있다. 결과적으로, 수행되는 제거 프로세스는 사실상 실질적으로 화학적일 수 있고, 기판에 대한 이온 영향은 최소화되거나 방지될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서는 바이어싱이 활용되지 않을 수 있으므로, 더 등방성인 제거가 수행될 수 있다. 금속(512)의 산화된 부분(522)은 산화된 전이 금속 질화물보다 더 조밀한 물질일 수 있기 때문에, 제거 프로세스는, 화학적으로 더 내성이 강할 수 있는, 금속(512)의 산화된 부분(522)을 실질적으로 유지하면서 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하도록 수행될 수 있다. 이온들을 여과함으로써, 산화된 금속은 또한, 이온 영향으로 인한 물리적 제거로부터 보호될 수 있고, 이는 선택도를 더 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 텅스텐은 조밀한 산화물 구조를 형성할 수 있는데, 조밀한 산화물 구조는 전이 금속 질화물의 산화된 부분의 제어된 화학적 식각 프로세스에 저항할 수 있고, 제한된 물리적 식각 성분을 갖거나 물리적 식각 성분을 갖지 않을 수 있다. 도 5c에 예시된 바와 같이, 할로겐 함유 전구체 또는 플라즈마 유출물들(525)은 전이 금속 질화물의 산화된 부분과 접촉하고 휘발성 부산물들(530)을 생성할 수 있고, 이는 금속(512)의 산화된 부분(522)을 실질적으로 유지하면서 전이 금속 질화물 물질로부터 산화된 물질을 제거할 수 있다. 노출된 금속 및 금속 질화물 물질들을 먼저 산화함으로써, 산화된 전이 금속 질화물의 선택적 제거가, 대부분 화학적 상호작용에 의해 수행될 수 있다. 이에 따라, 전이 금속 질화물의 산화된 부분의 제거 또는 부분적 제거에 후속하여, 전이 금속 질화물의 아래 놓인 영역이 노출될 수 있는 한편, 금속(512)의 산화된 부분(522)은 전이 금속 질화물의 후속 제거 동안 금속 위에 보호 층을 제공할 수 있다.
산화되지 않은 전이 금속 질화물을 노출시키기 위해 전이 금속 질화물의 산화된 부분이 제거되었거나 또는 적어도 부분적으로 제거된 후, 전이 금속 질화물을 식각하기 위해 제2 제거 프로세스가 수행될 수 있다. 예를 들어, 제2 할로겐 함유 전구체가 반도체 처리 챔버에 전달될 수 있고, 동작(425)에서 플라즈마가 제2 할로겐 함유 전구체로 형성될 수 있다. 플라즈마는 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마 유출물들을 생성할 수 있고, 이는 동작(430)에서 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 영역들과 접촉하고 이를 제거할 수 있다. 제1 할로겐 함유 플라즈마 유출물들은 이온 종들의 여과를 허용하도록 원격으로 형성될 수 있지만, 일부 실시예들에서 제2 할로겐 함유 플라즈마 유출물들은 처리 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 할로겐 함유 전구체를 사용하는 제2 제거 동작에서, 더 공격적인 전구체가 활용될 수 있다. 저전력 조건들 하에서 플라즈마를 생성함으로써, 전이 금속 질화물과의 소정의 양의 물리적 상호작용은 제거를 용이하게 할 수 있다. 물리적 성분은 금속의 산화된 부분의 충격을 감소시키거나 제한하도록 제어될 수 있으며, 이는 금속 물질의 임의의 제거를 제한할 수 있다. 예를 들어, 바이어스 플라즈마는 이온 종들을 기판에 지향시키는 데 사용될 수 있으며, 이는, 화학적 제거 프로세스와 함께 질화물 물질의 물리적 제거를 용이하게 할 수 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마 유출물들(535)은 기판에 지향될 수 있고, 노출된 전이 금속 질화물(510)을 식각할 수 있다. 금속(512)의 산화된 부분(522)에서 화학적 및 물리적 양쪽 모두의 소정의 양의 상호작용이 발생할 수 있지만, 제거는 제거 조건들에 기초하여 최소화될 수 있다.
할로겐 함유 전구체 또는 플라즈마 유출물들이 중단될 수 있고, 그 다음, 프로세스는, 전이 금속 질화물의 추가적인 층들을 추가적인 노출된 물질들에 대해 선택적으로 제거하기 위해 임의의 횟수의 사이클들로 반복될 수 있다. 다수의 사이클들을 수행함으로써, 금속 또는 산화물에 대한 선택도가 증가될 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 제2 제거 동작은 개시 또는 포화 기간에 후속하여 금속의 산화된 부분의 소정의 양의 제거를 야기할 수 있다. 짧은 기간 후에 프로세스를 중단하고, 프로세스를 반복함으로써, 후속 산화 동작은 금속의 산화된 부분의 표면을 경화 또는 리프레시할 수 있고, 산화물 밀도를 증가시킬 수 있다. 이는, 사이클들 동안 전이 금속 질화물의 실질적인 제거를 허용하면서, 시간에 따른 금속의 감소된 제거를 용이하게 할 수 있다.
다단계 동작 중 임의의 동작 동안의 전구체들은, 일부 실시예들에서, 임의의 산소 함유 물질들 또는 산소 함유 가스를 포함할 수 있는 산소 함유 전구체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 산소 함유 전구체들은, 이원자 산소(O2), 오존(O3), 물(H2O), 알콜, 과산화수소(H2O2), 아산화질소(N2O), 또는 임의의 다른 산소 함유 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예시적인 할로겐 함유 전구체들은 플루오린 또는 염소 중 하나 이상뿐만 아니라, 임의의 다른 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐 전구체들로서 활용될 수 있는 일부 예시적인 전구체들은 할로겐화물들, 예컨대, 플루오린화수소(HF), 삼플루오린화질소(NF3), 또는 임의의 유기플루오라이드, 이원자 플루오린(F2), 삼플루오린화브로민(BrF3), 삼플루오린화염소(ClF3), 육플루오린화황(SF6), 이플루오린화크세논(XeF2), 삼염화붕소(BCl3), 오염화텅스텐(WCl5), 육염화텅스텐(WCl6), 이원자 염소(Cl2), 또는 임의의 다른 염소 함유 또는 플루오린 함유 전구체를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 제거 동작은 제1 할로겐 함유 전구체를 포함할 수 있고, 제2 제거 동작은 제1 할로겐 함유 전구체와는 상이할 수 있는 제2 할로겐 함유 전구체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 할로겐 함유 전구체는 플루오린 함유 전구체일 수 있고, 제2 할로겐 함유 전구체는 염소 함유 전구체일 수 있다.
전구체들은 다양한 조합들로 함께 유동될 수 있고, 전구체들은 또한, 임의의 개수의 추가적인 전구체 또는 캐리어 가스와 함께 유동될 수 있다. 추가적인 전구체들은 이원자 수소, 또는 수소 함유 전구체, 질소, 아르곤, 헬륨, 또는 임의의 개수의 추가적인 물질들을 포함할 수 있지만, 일부 실시예들에서, 전구체들은 선택도에 영향을 미칠 수 있는 부반응들 또는 다른 양상들을 제어하도록 제한될 수 있다. 예컨대, 플루오린 함유 물질일 수 있는 제1 할로겐 물질과 함께, 제1 제거 동작에 수소를 포함시킴으로써, 플루오린으로부터의 물질들의 식각 레이트들이 감소되거나 억제될 수 있고, 이는 제거의 정도에 대한 추가의 제어를 제공할 수 있다. 추가적으로, 아래놓인 물질들이 플루오린 라디칼들과 접촉하여 적어도 부분적으로 식각될 수 있기 때문에, 예를 들어, 희석을 증가시키는 것은 아래놓인 물질들과의 반응을 더 억제할 수 있다. 노출된 물질들을 추가적으로 보호할 뿐만 아니라, 산화된 물질 아래에 놓인 전이 금속 질화물을 보호하기 위해, 수소는 할로겐 함유 전구체의 유량보다 더 큰 유량으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 할로겐 함유 전구체가 삼플루오린화질소 또는 임의의 다른 할로겐 함유 물질일 수 있는 일부 실시예들에서, 수소 대 할로겐 물질의 유량 비율은 약 1.5:1 이상일 수 있고, 수소 대 할로겐 물질의 유량 비율은 약 2.0:1 이상, 약 2.5:1 이상, 약 3.0:1 이상, 약 3.5:1 이상, 약 4.0:1 이상, 약 4.5:1 이상, 약 5.0:1 이상, 약 10.0:1 이상, 또는 그 초과일 수 있다. 수소 라디칼들은 또한, 플루오린이, 산화된 물질과 상호작용하는 동안 다른 노출된 물질들을 부동태화하는 것을 도울 수 있다.
처리 조건들은 본 기술에 따른 식각에 영향을 주고 식각을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 동작들이 수행되는 온도는 반응이 발생할 수 있는 정도에 영향을 미칠 수 있다. 노출된 표면의 산화 동안, 상승된 온도는 반응을 용이하게 할 수 있고, 플라즈마가 없는 반응이 수행되는 것을 허용할 수 있으며, 이는 다른 노출된 물질들을 산소 라디칼들과의 상호작용 또는 충격으로부터 더 보호할 수 있다. 이에 따라, 본 기술의 일부 실시예들에서, 산소 전구체 또는 산소 플라즈마 유출물들과의 접촉 동작은 약 200 ℃ 이상의 기판, 페디스털 및/또는 챔버 온도들에서 수행될 수 있고, 기판 상의 물질들의 열 예산에 따라, 약 250 ℃ 이상, 약 300 ℃ 이상, 약 350 ℃ 이상, 약 400 ℃ 이상, 약 450 ℃ 이상, 또는 그 초과의 온도들에서 수행될 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 및 제2 할로겐 전구체들 또는 할로겐 플라즈마 유출물들과의 접촉 동작은 산소와의 접촉 동작과 동일하거나 상이한 온도에서 수행될 수 있다. 실시예들에서, 할로겐들과의 접촉 동작은 또한, 예컨대, 활용되는 할로겐 전구체에 따라, 플라즈마 강화되거나 플라즈마가 없을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 실시예들에서, 상호작용은 기판의 온도를 낮춤으로써 제어될 수 있지만, 온도는 할로겐 접촉 동작 동안에도 더 높을 수 있다. 기판 지지부의 열 질량 때문에, 일부 실시예들에서, 할로겐 전구체 또는 플라즈마 유출물들과의 접촉 동작은 상이한 온도들이 사용되는 것을 허용하면서 상이한 챔버 조건들을 안정화하기 위한 시간을 최소화하기 위해 별개의 처리 챔버에서 수행될 수 있다. 별개의 챔버는 여전히 동일한 플랫폼 상에 있을 수 있고, 이는 기판이 프로세스 전체에 걸쳐 진공 조건들로 유지되는 것을 허용할 수 있다.
산화 없이 할로겐 함유 물질들을 이용하여 전이 금속 질화물을 제거하기 위한 많은 프로세스들에서, 온도는 300 ℃ 초과로 유지될 수 있거나, 반응이 진행되는 것이 중지될 수 있다. 그러나, 본 기술의 실시예들에 따른 제어된 산화를 수행함으로써, 접촉 동작 및 제거는 약 300 ℃ 이하의 온도들에서 수행될 수 있고, 약 290 ℃ 이하, 약 280 ℃ 이하, 약 270 ℃ 이하, 약 260 ℃ 이하, 약 250 ℃ 이하, 약 240 ℃ 이하, 약 230 ℃ 이하, 약 220 ℃ 이하, 약 210 ℃ 이하, 약 200 ℃ 이하, 또는 그 미만의 온도들에서 수행될 수 있다. 추가적으로, 제거 동작들을 위해 더 낮은 온도를 활용함으로써, 금속의 산화된 부분은, 플루오린화 반응일 수 있는 제1 제거 프로세스 동안 실질적으로 또는 본질적으로 유지될 수 있다. 온도가 증가함에 따라, 플루오린 함유 플라즈마 유출물들은 산화된 금속 물질도 제거하기 시작할 수 있다.
챔버 내의 압력은 또한, 수행되는 동작들에 영향을 미칠 수 있을뿐만 아니라 부산물들이 질화티타늄 표면으로부터 방출될 수 있는 온도에 영향을 미칠 수 있다. 플라즈마 강화 전구체들에 기초할 수 있는 산화를 용이하게 하기 위해, 처리 압력은 할로겐 함유 전구체를 활용하는 제2 제거 동작에서보다 더 낮을 수 있다. 제1 동작에서, 예컨대, 산소 전구체 또는 산소 플라즈마 유출물들의 사용 동안 더 낮은 압력을 유지함으로써, 기판 표면에서의 증가된 상호작용이 용이해질 수 있다. 방법의 제1 부분에서의 더 낮은 압력은 원자들 사이의 평균 자유 경로를 증가시킬 수 있고, 이는 막 표면에서의 상호작용 및 에너지를 증가시킬 수 있다. 방법의 제2 부분에서, 예컨대, 할로겐 전구체 또는 플라즈마 유출물들의 사용 동안 더 높은 압력을 활용함으로써, 식각 레이트가 증가될 수 있고, 이는 처리 영역 내의 그리고 다른 노출된 물질들과 접촉하는 할로겐 물질들의 체류 시간을 제한함으로써 선택도를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 일부 실시예들에서, 압력은 산화 동안, 예컨대, 동작들(405-410) 동안 약 5 Torr 미만으로 유지될 수 있고, 압력은 약 4 Torr 이하, 약 3 Torr 이하, 약 2 Torr 이하, 약 1 Torr 이하, 약 0.5 Torr 이하, 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 그 다음, 압력은 방법의 제2 부분 동안, 예컨대, 동작들(415-430) 동안 증가될 수 있고, 여기서 압력은 약 1 Torr 이상의 압력으로 유지될 수 있고, 약 2 Torr 이상, 약 3 Torr 이상, 약 4 Torr 이상, 약 5 Torr 이상, 약 6 Torr 이상, 약 7 Torr 이상, 약 8 Torr 이상, 약 9 Torr 이상, 약 10 Torr 이상, 또는 그 초과로 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.
제거 동작들 중 하나 또는 양자 모두 동안 플라즈마 유출물들이 활용될 때, 플라즈마 전력은 약 500 W 미만으로 유지될 수 있다. 더 낮은 플라즈마 전력을 유지함으로써, 스퍼터링이 제어될 수 있고, 상호작용들은 표면 화학 반응들로 제한될 수 있으며, 이는 질화티타늄을 통한 산화 및/또는 식각의 정도를 더 잘 제한할 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 플라즈마 전력은 약 450 W 이하, 약 400 W 이하, 약 350 W 이하, 약 300 W 이하, 약 250 W 이하, 약 200 W 이하, 약 150 W 이하, 약 100 W 이하, 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 추가적으로, 상이한 플라즈마 동작들을 위해 상이한 플라즈마 전력들이 사용될 수 있다.
예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 산화된 물질을 제거하기 위한 제1 플라즈마 제거 동작은 더 높은 플라즈마 전력에서 수행될 수 있다. 이는, 특히, 위에서 설명된 바와 같이 수소로 희석될 때, 플루오린 함유 물질의 해리를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 플라즈마 전력을 약 500 W 이하로 유지하면서, 원격 영역, 예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 용량성 결합된 원격 영역에서의 플라즈마 전력은 약 100 W 이상일 수 있고, 약 200 W 이상, 약 300 W 이상, 또는 그 초과일 수 있다. 그러나, 제2 제거 동작을 위한 염소 함유 전구체의 플라즈마의 경우, 더 낮은 플라즈마 전력이 사용될 수 있다.
염소 플라즈마 유출물들은 기판 상의 산화텅스텐 또는 다른 노출된 물질들을 포함하는 다양한 물질들을 더 쉽게 식각할 수 있다. 염소 라디칼들의 생성을 제한하기 위해, 약 200 W 이하, 약 100 W 이하, 약 80 W 이하, 약 60 W 이하, 약 50 W 이하, 약 40 W 이하, 약 30 W 이하, 약 20 W 이하, 또는 그 미만일 수 있는 더 낮은 플라즈마 전력이 사용될 수 있다. 이는 금속의 산화된 부분의 화학적 제거를 제한할 수 있다. 그러나, 원격 플라즈마의 경우, 그러한 저전력 플라즈마는 재결합 및 제한된 노출을 야기할 수 있고, 이는 전이 금속 질화물의 제거를 감소시키거나 제한할 수 있다. 이에 따라, 처리 영역에 바이어스 플라즈마를 형성함으로써, 플라즈마 유출물들에 대한 전이 금속 질화물의 노출이 개선될 수 있다. 추가적으로, 바이어스 플라즈마는 이온 종들에 대해 소정 양의 방향성을 제공하여, 표면에서의 물리적 상호작용을 제공할 수 있고, 이는 제거를 증가시킬 수 있다. 노출된 금속 물질은 본질적으로 더 조밀할 수 있고, 더 조밀한 산화물 구조를 포함할 수 있기 때문에, 저전력 플라즈마 물리적 상호작용은 전이 금속 질화물의 제거를 증가시키면서, 금속의 산화된 부분에 제한된 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 플루오린화 동작 동안의 원격 플라즈마, 및 염소화 동안의 더 낮은 전력의 직접 플라즈마는 식각 프로세스 동안의 선택도를 크게 개선할 수 있다.
식각 프로세스에 추가의 제어를 추가하면, 제2 할로겐 함유 전구체, 예컨대, 염소가, 제한된 시간 동안 전달될 수 있고, 식각 프로세스 전체에 걸쳐 연속적으로, 또는 시간에 따라 일관되거나 변할 수 있는 일련의 펄스들로 전달될 수 있다. 전달 윈도우를 제한함으로써, 더 조밀한 금속 산화물과의 상호작용이 제한될 수 있는 한편, 전이 금속 질화물의 제거가 발생할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 추가적인 사이클을 따름으로써, 금속 산화물은 후속 산화 동작으로 리프레시될 수 있고, 이는 프로세스 동안 제거를 더 제한할 수 있다. 제2 할로겐 함유 전구체를 이용한 제거를 위한 각각의 사이클 동안의 타이밍은 약 30 초 이하로 제한될 수 있고, 약 25 초 이하, 약 20 초 이하, 약 15 초 이하, 약 10 초 이하, 약 5 초 이하, 또는 그 미만으로 제한될 수 있다. 플루오린화 식각에 저항하는 금속 산화물의 능력으로 인해, 이러한 언급된 기간들 중 임의의 기간의 길이의 1배, 2배, 5배, 10배, 또는 20배 동안 플루오린화 반응이 진행될 수 있지만, 염소화 동작 기간을 제한함으로써, 금속 물질을 더 유지하면서, 증가된 전이 금속 질화물이 제거될 수 있다.
본 기술의 실시예들에 따라 동작들을 수행함으로써, 전이 금속 질화물은 다른 산화물들 및 금속 물질들을 포함하는 다른 물질들에 대해 선택적으로 식각될 수 있다. 예를 들어, 본 기술은 전이 금속 질화물을 금속들, 예컨대, 비제한적인 예들로서 텅스텐 또는 몰리브데넘, 산화규소와 같은 규소 함유 물질들을 포함하는 유전체들, 또는 다른 물질들의 노출된 영역들에 대해 선택적으로 식각할 수 있다. 본 기술의 실시예들은 전이 금속 질화물들을 다른 노출된 물질에 대하여 적어도 약 10:1의 레이트로 식각할 수 있고, 전이 금속 질화물들을 약 50:1 이상, 약 100:1 이상, 약 150:1 이상, 약 200:1 이상, 또는 그 초과의 선택도로 식각할 수 있다. 본 기술의 실시예들에 따른 식각 동작들을 수행함으로써, 처리 동안 기판 상에 또한 노출될 수 있는 다수의 물질들을 유지하면서, 전이 금속 질화물들의 제어된 제거가 수행될 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, 동작들은 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 피처들, 정수들, 구성요소들, 또는 동작들의 존재를 명시하도록 의도되지만, 이는 하나 이상의 다른 피처들, 정수들, 구성요소들, 동작들, 작용들, 또는 군들의 추가 또는 존재를 배제하지 않는다.
Claims (20)
- 식각 방법으로서,
산소 함유 전구체를 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계;
상기 처리 영역에 하우징된 기판을 상기 산소 함유 전구체와 접촉시키는 단계 - 상기 기판은 전이 금속 질화물의 노출된 영역 및 금속의 노출된 영역을 포함하고, 상기 접촉시키는 단계는 상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 상기 금속의 산화된 부분을 형성함 -;
플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계;
상기 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 노출시키기 위해 상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계;
염소 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계; 및
상기 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계
를 포함하는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계
를 더 포함하고, 상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 상기 금속의 산화된 부분을 형성하기 위해 플라즈마 유출물들이 상기 처리 영역 내로 유동되는, 식각 방법. - 제2항에 있어서,
상기 플루오린 함유 전구체 및 상기 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하기 전에 처리의 온도가 감소되는, 식각 방법. - 제3항에 있어서,
상기 처리 영역 내의 온도는 각각의 제거 동작 동안 약 300 ℃ 이하로 유지되는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전이 금속 질화물은 티타늄, 탄탈럼, 또는 하프늄을 포함하는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속은 텅스텐 또는 몰리브데넘을 포함하는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 플루오린 함유 전구체 및 상기 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계는, 상기 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에서 수행되는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계는 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역에서 수행되는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 플루오린 함유 전구체 및 상기 수소 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력에서 형성되고, 상기 염소 함유 전구체의 플라즈마는 상기 제1 플라즈마 전력 미만인 제2 플라즈마 전력에서 형성되는, 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판을 상기 산소 함유 전구체와 접촉시키는 단계는 제1 반도체 처리 챔버에서 수행되고, 각각의 제거 동작은 제2 반도체 처리 챔버에서 수행되는, 식각 방법. - 식각 방법으로서,
산소 함유 가스를 반도체 처리 챔버의 처리 영역 내로 유동시키는 단계;
상기 처리 영역에 하우징된 기판을 상기 산소 함유 가스와 접촉시키는 단계 - 상기 기판은 전이 금속 질화물의 노출된 영역 및 금속의 노출된 영역을 포함하고, 상기 접촉시키는 단계는 상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분 및 상기 금속의 산화된 부분을 형성함 -;
제1 할로겐 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 상기 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에 제1 할로겐 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계;
상기 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 노출시키기 위해 상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계;
제2 할로겐 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계; 및
상기 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계
를 포함하는, 식각 방법. - 제11항에 있어서,
상기 반도체 처리 챔버의 상기 처리 영역에 또는 상기 원격 플라즈마 영역에 상기 산소 함유 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 더 포함하는, 식각 방법. - 제11항에 있어서,
상기 전이 금속 질화물은 티타늄, 탄탈럼, 또는 하프늄을 포함하고, 상기 금속은 텅스텐 또는 몰리브데넘을 포함하는, 식각 방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 할로겐 함유 전구체 및 상기 수소 함유 전구체의 플라즈마는 제1 플라즈마 전력에서 형성되고, 상기 제2 할로겐 함유 전구체의 플라즈마는 상기 제1 플라즈마 전력 미만인 제2 플라즈마 전력에서 형성되는, 식각 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제2 플라즈마 전력은 약 100 W 이하인, 식각 방법. - 제11항에 있어서,
상기 처리 영역 내의 온도는 각각의 제거 동작 동안 약 250 ℃ 이하로 유지되는, 식각 방법. - 식각 방법으로서,
전이 금속 질화물의 산화된 부분을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 위치된 기판 상의 상기 전이 금속 질화물의 부분을 산화시키는 단계;
플루오린 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 반도체 처리 챔버의 원격 플라즈마 영역에 플루오린 함유 전구체 및 수소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계;
상기 전이 금속 질화물의 산화된 부분을 제거하는 단계;
염소 함유 플라즈마 유출물들을 생성하기 위해 상기 반도체 처리 챔버의 처리 영역에 염소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계; 및
상기 전이 금속 질화물의 산화되지 않은 부분을 제거하는 단계
를 포함하는, 식각 방법. - 제17항에 있어서,
상기 처리 영역 내의 온도는 약 250 ℃ 이하로 유지되는, 식각 방법. - 제17항에 있어서,
상기 전이 금속 질화물의 부분을 산화시키기 위해 상기 반도체 처리 챔버 내에 산소 함유 전구체의 플라즈마를 형성하는 단계를 더 포함하는, 식각 방법. - 제17항에 있어서,
적어도 하나의 추가적인 사이클 동안 상기 방법을 반복하는 단계를 더 포함하는, 식각 방법.
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