KR20130022433A - 애쉬-후 측벽 힐링 - Google Patents
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Abstract
집적회로의 2개의 전도성 컴포넌트들 사이에 존재하는 유효 유전상수를 감소시키는 방법들이 제시된다. 상기 방법들은 로우-k 유전체층의 산소-풍부 부분 쪽으로 향하는 선택적인 기상 식각의 사용을 포함한다. 식각률은 식각 프로세스가 상대적으로 하이-k 산소-풍부 부분을 통과하여 로우-k 부분에 도달함에 따라 감쇠된다. 식각 프로세스는 기상 식각 프로세스가 바람직한 로우-k 부분을 손쉽게 제거하지 않기 때문에 용이하게 타이밍될 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 전자장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
집적회로 제조 방법들은 통상적으로 수억개의 트랜지스터들이 단일 칩 상에 형성되는 시점에 도달하였다. 각각의 새로운 차세대 제조 기술들과 장비는 훨씬 더 작고 더 빠른 트랜지스터들의 상업적 규모 제조를 허용하지만, 훨씬 더 작고 더 빠른 회로 소자들을 제조하는 어려움을 증가시킨다. 이제 50 nm의 임계치 훨씬 아래로 회로 소자들의 축소되고 있는 치수들은 칩 설계자들로 하여금, 집적회로의 전기적 성능을 개선하기 위해(또는 단순히 유지하기 위해) 새로운 저-저항성 전도 물질들과 새로운 저-유전상수(즉, 로우(low)-k) 절연 물질들을 발견하도록 하였다.
기생 커패시턴스는 면적당 트랜지스터들의 수가 증가됨에 따라 트랜지스터 스위칭 속도(switching rate)에 대한 큰 장애가 되었다. 커패시턴스는 집적회로 내에서 인접한 전기적으로 절연된 모든 전도체들 사이에 존재하고, 전도성 부분들이 제조 프로세스 흐름의 "프론트 엔드(front end)" 또는 "백 엔드(back end)"에 있는지 여부와 무관하게 스위칭 속도를 제한할 수 있다.
따라서, 인접한 전도체들 사이에 로우-k 물질을 형성하기 위한 새로운 기술들 및 물질들이 필요하다. 전도체들 사이에 로우-k 분리를 제공하기 위해 사용된 물질들의 한가지 종류는 캘리포니아, 산타클레라의 어플라이드 머티어리얼스 사로부터 상업적으로 이용가능한 Black Diamond™ 막들과 같은, 산화된 유기-실란 막들이다. 이러한 막들은 실리콘 산화물들 및 질화물들과 같은 종래의 스페이서 물질들보다 더 낮은 유전상수들(예, 약 3.5 이하)을 갖는다. 불행히도, 일부 새로운 프로세스들은 유효 유전상수를 증가시키고 소자 성능을 제한할 수 있는 환경들에 로우-k 막들을 노출시키는 단계를 포함한다.
따라서, 이러한 환경들에 로우-k 막들의 노출 후에 보다 낮은 유효 유전상수를 유지하는 새로운 프로세스들이 필요하다.
집적회로의 2개의 전도성 컴포넌트들 사이에 존재하는 유효 유전상수를 감소시키는 방법들이 설명된다. 방법들은 로우-k 유전체층의 산소-풍부(rich) 부분 쪽으로 향하는 선택적인 기상 식각(gas phase etch)의 사용을 포함한다. 식각률은 식각 프로세스가 상대적으로 하이-k 산소-풍부 부분을 통과하여 로우-k 부분에 도달함에 따라 감쇠된다. 식각 프로세스는 기상 식각 프로세스가 바람직한 로우-k 부분을 쉽게 제거하지 못하기 때문에 용이하게 타이밍(timed)될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기판 처리 영역 내에서 패턴화된 기판 상의 2개의 트렌치들 사이의 로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법들을 포함한다. 로우-k 유전체 물질은 2개의 트렌치들의 벽들을 형성한다. 방법은 패턴화된 기판을 기판 처리 영역 내에 이송하는 단계를 포함한다. 방법은 로우-k 유전체 물질로부터 외부 유전체층을 제거함으로써 로우-k 유전체 물질의 평균 유전상수를 감소시키기 위해 패턴화된 기판을 기상 식각하는 단계를 추가적으로 포함한다.
부가적인 실시예들 및 특징들은 이하의 설명에서 부분적으로 상술되며, 일부는 본 명세서의 심사 시에 통상의 당업자에게 명백하거나 또는 제시된 실시예들의 실시에 의해 학습될 수 있다. 제시된 실시예들의 특징들 및 장점들은 본 명세서에서 설명되는 수단들, 조합들, 및 방법들에 의해 실현 및 달성될 수 있다.
제시된 실시예들의 특성 및 장점들의 추가적인 이해는 본 명세서의 나머지 부분들과 도면들을 참조로 달성될 수 있다.
도 1a-1b는 제시된 실시예들에 따른 처리 동안 갭들의 단면도들이다.
도 2는 제시된 실시예들에 따른 갭필(gapfill) 포토레지스트 제거 프로세스의 흐름도이다.
도 3은 제시된 실시예들에 따른 처리 챔버의 단면도이다.
도 4는 제시된 실시예들에 따른 처리 시스템이다.
첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가적으로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은 유사한 컴포넌트들을 구별하는 제 2 라벨 및 점선에 의한 참조 라벨을 따름으로써 구별될 수 있다. 제 1 참조 라벨만이 본 명세서에서 사용되는 경우, 설명은 제 2 참조 라벨과 상관 없이 동일한 제 1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 어느 하나에 적용가능하다.
도 2는 제시된 실시예들에 따른 갭필(gapfill) 포토레지스트 제거 프로세스의 흐름도이다.
도 3은 제시된 실시예들에 따른 처리 챔버의 단면도이다.
도 4는 제시된 실시예들에 따른 처리 시스템이다.
첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가적으로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은 유사한 컴포넌트들을 구별하는 제 2 라벨 및 점선에 의한 참조 라벨을 따름으로써 구별될 수 있다. 제 1 참조 라벨만이 본 명세서에서 사용되는 경우, 설명은 제 2 참조 라벨과 상관 없이 동일한 제 1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 어느 하나에 적용가능하다.
집적회로의 2개의 전도성 컴포넌트들 사이에 존재하는 유효 유전상수를 증가시키는 방법들이 설명된다. 방법들은 로우-k 유전체층의 산소-풍부 부분 쪽으로 선택적으로 향하는 기상 식각의 사용을 포함한다. 식각률은 식각 프로세스가 상대적으로 하이-k 산소-풍부 부분을 통과하여 로우-k 부분에 도달함에 따라 감쇠된다. 식각 프로세스는 기상 식각 프로세스가 바람직한 로우-k 부분을 쉽게 제거하지 못하기 때문에 용이하게 타이밍될 수 있다. 기상 식각들은 특히 패턴화된 기판들을 처리하기 위한 액체 완충된(liquid buffered) 산화물 식각들에 바람직하다. 기상 에천트들은 액체 에천트들보다 한정된 구조물들로부터 더 용이하게 제거된다.
본 발명의 실시예들은 유효 유전상수를 증가시키고 이에 따라 소자 성능을 개선하기 위해 패턴화된 기판 상에 로우-k 물질을 식각하는 방법들에 관한 것이다. 본 명세서에서 제시된 방법들의 장점들을 갖는 예시적인 프로세스 흐름은 기판에 이송되는 2개의 별개의 리소-식각 패턴들(litho-etch patterns)을 포함한다. 이러한 프로세스들은 상대적으로 직선형 수직 벽들을 갖는 전통적인 비아(via) 보다는 비아 구조물 내에서 바람직한 스텝(step)을 달성하기 위하여 기판을 2회 패터닝하도록 설계될 수 있다. 이러한 프로세스 시퀀스들은 포토레지스트가 로우-k 물질 의 비아들 및 다른 갭들에 침투(permeate)되도록 포토레지스트로 패턴화된 기판을 코팅하는 것을 요구할 수 있다. 포토레지스트를 제거하는 것은 전형적으로 애슁(ashing), 즉 구조물을 산화 전구체(precursor)에 노출시키는 것을 포함한다. 갭필 포토레지스트를 제거하는 동안, 애슁 단계는 또한 로우-k 물질의 외부 박층 내에서 유전상수를 증가시키는 방식으로 갭의 측벽들을 변화시킨다. 일부 애쉬들은 플라즈마에서 여기되는 산소-함유 화합물들에 대한 노출을 포함한다. 이러한 경우들에서, 산소 처리는 로우-k 물질의 표면을 산화시키고 탄소 함량에 비해 산소 함량을 증가시킨다. 본 명세서에서 제시된 방법들은 애쉬-전(pre-ash) 레벨 근처로 유전상수를 다시 감소시키기 위해 상대적으로 하이어(higher)-k 물질의 이러한 박층을 제거한다.
본 발명을 보다 잘 이해하고 인식하기 위하여, 처리 동안 갭들의 단면도들 및 제시된 실시예들에 따른 갭들을 처리하기 위한 흐름도인 도 1-2에 대한 참조가 이루어진다. 도 1a에 도시된 구조물은 제 2 리소그래피-식각 단계가 로우 유전상수 물질(110-1) 내에 더 넓은 트렌치를 개방시키는 리소-식각-리소-식각 시퀀스에 의해 형성된다. 제 2 식각은 로우-k 물질(110-1) 내에 스텝을 남기면서 트렌치의 바닥부로의 방향의 일부만을 관통한다. 스텝의 위 그리고 아래는 로우-k 물질로 형성된 실질적으로 수직의 벽들이다. 벽들은 제시된 실시예들에서, 도 1a-1b에 도시된 이론적으로 수직선들로부터 이탈할 수 있지만, 수직선의 10°, 5°또는 2°이내일 수 있다. 제 2 식각 후에, 일부 포토레지스트(120)는 갭들이 금속으로 충진되기 전에 제거될 필요가 있는 트렌치들의 바닥부 쪽을 향해 남겨진다. 잔류 포토레지스트(120)를 제거하는 프로세스는 패턴화된 기판이 처리 챔버 내에 이송될 때 시작된다(동작 210). 산소-라디칼들의 유동은 애슁 챔버 내로 전달되고(동작 215), 트렌치들 내에서부터 포토레지스트를 제거한다. 도 1a에 도시된 예에서, 실리콘 탄소-질화물(SiCN) 층(125-1)은 하부에 놓인 물질들로부터 금속의 확산으로부터 로우-k 물질(110-1)을 보호하기 위해 포함된다. SiCN(125-1)의 층은 또한 패턴화된 SiCN 층(125-2)을 산출하는 트렌치의 바닥부에서 SiCN의 부분이 제거되도록 산소-라디칼들에 의해 변형된다. 예시적인 SiCN 층은 캘리포니아, 산타클레라, 어플라이드 머티어리얼스로부터 이용가능한 Blok™이다. SiCN 층은 일부 실시예들에서 존재하고 다른 실시예들에는 존재하지 않는다. 산소-라디칼 유동은 또한 표면 근처에서(트렌치들의 벽들) 유전상수를 바람직하지 않게 증가시키는 로우-k 물질(110)의 벽들을 산화시킨다. 예시적인 로우-k 물질은 실리콘 옥시카바이드(SiOC)이고, 예시적인 SiOC 제품은 어플라이드 머티어리얼스로부터 이용가능한 Black Diamond™이다. 산소-풍부(상대적으로 하이어-k) 표면층의 형성물을 무시하고 금속으로 트렌치들의 갭필 증착을 진행하는 것은 완성된 소자의 동작 방식(operational regime)을 제한시킨다.
감소된 유전상수 로우-k 물질(110)은 이하의 단계들을 사용하여 거의 애슁-전 레밸 근처로 복구될 수 있다. 패턴화된 기판은 추가적인 처리를 위해 처리 챔버의 기판 식각 영역으로 이송된다(동작 220). 암모니아 및 삼불화 질소의 유동들은 처리 영역으로부터 분리된 플라즈마 영역 내에 개시된다(동작 222). 분리된 플라즈마 영역은 본 명세서에서 원격(remote) 플라즈마 영역으로서 지칭될 수 있으며 처리 챔버 내의 격실(compartment) 또는 처리 챔버와 별개의 모듈일 수 있다. 원격 플라즈마 방출물들(원격 플라즈마로부터의 생성물들)은 처리 영역 내에 유동되고 기판 표면과 상호작용하도록 허용된다(동작 225). 플라즈마 방출물들의 유동은 표면과 반응하여 영향을 받는 로우-k 물질(110)의 벽들로부터의 물질 및 플라즈마 방출물들로부터의 물질을 포함하는 고체 잔류물을 생성한다. 이러한 프로세스를 이해하는데 유용할 수 있는 상세한 화학적 반응들은 예시적인 장비 섹션에서 제공될 것이다. 그 다음, 고체 잔류물은 이의 승화점(sublimation point) 위로 패턴화된 기판을 가열함으로써 제거된다(동작 240). 프로세스는 기판 식각 영역으로부터 패턴화된 기판을 제거함으로써 완료되고(동작 245), 결과적인 구조물은 도 1b에 도시된다.
외부 유전체층의 식각률은 외부 유전체층 내부의 상대적으로 더 로우-k 유전체 물질보다 더 크다. 본 발명의 실시예들에서, 외부 유전체층의 기상 식각률은 25, 50 또는 100보다 더 큰 배수 인자(multiplicative factor) 만큼 나머지 로우-k 유전체 물질의 기상 식각률을 초과한다. 외부 유전체층의 두께는 실시예들에서, 약 150Å 이하, 약 100Å 이하 또는 약 50Å 이하이다.
방금 설명된 예시적인 프로세스는 SiConi™ 식각들의 패밀리의 서브세트로서, 이는 일반적으로 불소-함유 전구체 및 수소-함유 전구체의 동시적인 유동들을 포함한다. 불소-함유 전구체들은 상이한 실시예들에서, 삼불화 질소, 불화 수소, 이원자 불소(diatomic fluorine), 단원자 불소(monatomic fluorine), 및 불소-치환된 탄화수소들 또는 이들의 조합물들을 포함한다. 수소-함유 전구체들은 상이한 실시예들에서, 원자 수소, 이원자 수소, 암모니아, 탄화수소들, 불완전하게 할로겐-치환된 탄화수소들 또는 이들의 조합물들을 포함한다. 간략화를 위하여, 본 명세서에 포함된 일부 논의들은 삼불화 질소 및 암모니아의 조합물을 이용하는 예시적인 SiConi™ 식각을 지칭할 수 있다. 임의의 SiConi™ 식각은 도 2에 도시되고 설명된 예시적인 것을 대신하여 사용될 수 있다. 불소 및 수소를 함유한(그러나 산소를 거의 함유하지 않거나 본질적으로 산소가 없는) 모든 SiConi™ 식각들은 식각하는 실리콘 산화물에 대한 현저한 선택비를 나타낸다. 이러한 식각 프로세스들은 실리콘, 폴리실리콘 및 실리콘 옥시카바이드를 매우 느리게 제거한다. 결과적으로, SiConi™은 실리콘 산화물이 로우-k 물질(110)의 벽들로부터 소모된 후에 식각이 계속된다고 하더라도 바람직한 실리콘 옥시카바이드 로우-k 물질(110)이 본질적으로 손상되지 않게 남겨두는 부가적인 장점을 갖는다. 이러한 선택비는 종료점(endpoint) 결정의 임의의 다른 형태를 이용하는 것보다는 프로세스가 타이밍(timed)되도록 허용한다.
본 명세서에서 설명되는 예들은 로우-k 유전체층의 이중 패터닝(LELE)에 관련되지만, 로우-k 층 내의 갭에 증착될 포토레지스트를 요구하는 다른 프로세스 플로우들이 가능할 수 있다. 결과적으로, 제시되고 청구되는 방법들은 산화 처리에 의한 제거를 자체적으로 제공하는 임의의 갭필 물질의 애슁을 포함하는 임의의 애플리케이션에서 유용성을 갖는다. 애쉬가능한(ashable) 갭필 물질들은 다양한 포토레지스트들 및 다른 유사한 탄소-함유 물질들 뿐만 아니라 바닥부 또는 최상부 반사-방지 코팅들(BARC 또는 TARC)을 포함한다. 애쉬가능한 갭필 물질들은 제시된 실시예들에서 본질적으로 산소가 없다. 산화 처리는 애쉬가능한 갭필 물질을 제거하지만 벽들을 바람직하지 않게 변형시켜서, 변형된 표면층에서 유전상수를 증가시킨다. 증가된 유전상수는 본 명세서에서 설명되는 방법들을 이용하여 감소될 수 있다. 트렌치들의 프로파일은 도 1a-1b에 도시된 바와 같이 트렌치 벽 상에 스텝(step) 구조물을 포함할 수 있지만, 다른 제시된 실시예들에서는 본질적으로 스텝이 존재하지 않는다.
앞서 설명된 것처럼, 갭들 및 트렌치들은 로우-k 물질로 형성된다. 설명된 예시적인 갭은 로우-k 물질의 2개의 대략적으로 수직 벽들 사이에 스텝을 갖는다(도 1 참조). 다른 실시예들에서, 스텝이 형성되지 않고 하나의 대략적으로 수직 벽이 로우-k 물질로 형성된다. 하나의 수직 벽은 제시된 실시예들에서, 수직선의 10°, 5°또는 2°이내일 수 있다. 애슁 전에(또는 본 명세서에서 제시된 처리들 후에), 로우-k 물질의 유전상수는 제시된 실시예들에서, 3.9, 3.7, 3.5, 3.3 또는 3.1 미만일 수 있다. 유전상수는 주로 실리콘 옥시카바이드 로우-k 층 내에서의 탄소의 농도에 의해 결정된다. 애슁 후에, 외부 유전체층은 3.0, 3.2 또는 3.5 보다 더 큰 유전상수를 가질 수 있는 반면에, 로우-k 유전체 물질의 나머지부분은 본 발명의 실시예들에 따라, 각각 3.0, 3.2 또는 3.5 미만의 유전상수를 갖는다.
선택사항인(optional) 스텝들은 기상(gas phase) 식각 후에 사용될 수 있다. 방금 설명된 기상 식각은 기상 에천트들의 부분들을 함유한 식각-후(post-etch) 잔류물을 남길 수 있다. 식각-후 잔류의 존재는 인접한 전도 라인들 사이에서 전기적 누설로 이어질 수 있다. 상기 누설은 예를 들어, 불소-함유 식각-후 잔류물에 의해 유발될 수 있다. 따라서, 식각된 기판은 식각-후 잔류물의 일부를 제거하고 나타난 임의의 전기적 누설을 경감하기 위해, Ar, N2, NH3, 및 H2 중 하나 이상을 함유한 플라즈마로부터의 플라즈마 방출물들로 후속하여 처리될 수 있다.
산소 라디칼들은 동작(215) 동안 갭필 포토레지스트(120)를 제거하기 위해 사용된다. 산소 라디칼들은 전형적으로 원격 플라즈마 영역에서 형성되며 기판 식각 영역으로 유동된다. 산소 라디칼들은 실시예들에서, 원자 산소(O) 및 오존(O3) 중 하나 이상을 포함하는 중성 종(neutral species)을 함유한다. 일부 이온화된 종이 식각 영역에 존재하지만, 이온화된 종은 탈이온화된(중성) 원자 산소 및 탈이온화된 오존이 재결합하는 것보다 더 빨리 재결합하는 경향이 있다. 실시예들에서, 이온화된 종이 중성화되기 위한 충분한 기회를 갖도록 보장하기 위해, 원격 플라즈마가 식각 영역 내의 플라즈마에 비해 바람직하다. 원격 플라즈마로부터 식각 영역으로 애퍼처들(apertures) 및 경로-길이들은 제시된 실시예들에서 중성 원자 산소(O)가 기판 식각 영역으로 이동할 수 있도록 선택되는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, SiF4는 산화를 감소시키기 위해 측벽들을 패시베이팅하기 위한 목적으로 산소 라디칼들과 함께 동시에 유동된다(원격 플라즈마 또는 식각 영역 플라즈마를 이용하여). 로우 k 물질의 산화된 영역은 여전히 전개될 수 있으며 증가된 유전상수를 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 제조된 구조물들은 본 명세서에서 제시된 방법들의 장점을 여전히 가질 수 있다.
분리된 챔버들은 애슁 및 SiConiTM 식각에 사용하기 위해 상술된다. 대안적인 실시예에서, 이러한 프로세스들은 처리 챔버로부터 패턴화된 기판을 제거함이 없이 처리 단계들의 시퀀스로 동일한 챔버 내에서 수행된다.
부가적인 기상 식각 프로세스 파라미터들 및 프로세스 세부사항들은 예시적인 처리 시스템을 설명하는 과정에서 제시된다.
예시적인 처리 시스템
도 3은 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 예시적인 처리 챔버(300)를 도시하는 부분적인 단면도이다. 일반적으로, 암모니아 및 삼불화 질소는 하나 이상의 애퍼처들(351)을 통하여 원격 플라즈마 영역(들)(361-363) 내에 유입될 수 있으며 플라즈마 전원(346)에 의해 여기될 수 있다.
일 실시예에서, 처리 챔버(300)는 챔버 몸체(312), 리드(lid) 어셈블리(302), 및 지지 어셈블리(310)를 포함한다. 리드 어셈블리(302)는 챔버 몸체(312)의 상단에 배치되고, 지지 어셈블리(310)는 챔버 몸체(312) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 처리 챔버(300) 및 연관된 하드웨어는 하나 이상의 프로세스-친화성(compatible) 물질들(예, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등)로부터 형성되는 것이 바람직하다.
챔버 몸체(312)는 처리 챔버(300) 내부로의 액세스를 제공하기 위해 그 측벽에 형성된 슬릿 밸브 개구(360)를 포함한다. 슬릿 밸브 개구(360)는 웨이퍼 핸들링 로봇(미도시됨)에 의해 챔버 몸체(312) 내부로의 액세스를 허용하도록 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 일 실시예에서, 웨이퍼는 처리 챔버(300)의 내부 및 외부에서 슬릿 밸브 개구(360)를 통하여 인접한 이송 챔버 및/또는 로드-락 챔버, 또는 클러스터 툴 내의 다른 챔버로 이송될 수 있다. 처리 챔버(300)를 포함할 수 있는 예시적인 클러스터 툴은 도 4에 도시된다.
하나 이상의 실시예들에서, 챔버 몸체(312)는 챔버 몸체(312)를 통하여 열 전달 유체를 유동하기 위한 챔버 몸체 채널(313)을 포함한다. 열 전달 유체는 가열 유체 또는 냉각제일 수 있으며, 처리 및 기판 이송 동안 챔버 몸체(312)의 온도를 제어하기 위해 사용된다. 챔버 몸체(312)의 온도는 챔버 벽들 상에서 가스 또는 부산물들의 원치않는 응축(condensation)을 방지하기 위해 중요하다. 예시적인 열 전달 유체들은 물, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 예시적인 열 전달 유체는 또한 질소 가스를 포함할 수 있다. 지지 어셈블리(310)는 지지 어셈블리(310)를 통하여 열 전달 유체를 유동하고 이에 따라 기판 온도에 영향을 주기 위한 지지 어셈블리 채널(304)을 가질 수 있다.
챔버 몸체(312)는 지지 어셈블리(310)를 둘러싸는 라이너(liner)(333)를 추가적으로 포함할 수 있다. 라이너(333)는 서비스 및 세정을 위해 제거가능한 것이 바람직하다. 라이너(333)는 알루미늄과 같은 금속, 또는 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 그러나, 라이너(333)는 임의의 프로세스 친화성 물질일 수 있다. 라이너(333)는 그 상부에 증착된 임의의 물질의 접착을 증가시키도록 비드 블래스팅(bead blasted)될 수 있으며, 이에 따라 처리 챔버(300)의 오염을 유발하는 물질의 박편(flaking)을 방지할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 라이너(333)는 진공 시스템과 유체 소통하는 내부에 형성된 펌핑 채널(329) 및 하나 이상의 애퍼처들(335)을 포함한다. 애퍼처들(335)은 펌핑 채널(329)로의 가스들의 유동 경로를 제공하며, 이는 처리 챔버(300) 내에 가스들의 배출구를 제공한다.
진공 시스템은 처리 챔버(300)를 통하는 가스들의 유동을 조절하기 위해 스로틀 밸브(327) 및 진공 펌프(325)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(325)는 챔버 몸체(312) 상에 배치된 진공 포트(331)에 연결되고, 이에 따라 라이너(333) 내에 형성된 펌핑 채널(329)과 유체 소통한다. "가스" 및 "가스들"이란 용어들은 반대로 나타내지 않는 한, 상호교환가능하게 사용되고, 챔버 몸체(312) 내에 유입되는 임의의 다른 유체 뿐만 아니라 하나 이상의 반응물들, 촉매제들, 캐리어, 퍼지(purge), 세정, 이들의 조합들을 지칭한다. "전구체(precursor)"란 용어는 표면으로부터 물질을 제거 또는 증착하기 위한 반응에 참여하는 임의의 프로세스 가스를 지칭하기 위해 사용된다.
애퍼처들(335)은 펌핑 채널(329)이 챔버 몸체(312) 내에서 처리 영역(340)과 유체 소통할 수 있도록 허용한다. 처리 영역(340)은 리드 어셈블리(302)의 하부 표면과 지지 어셈블리(310)의 상부 표면에 의해 한정되며, 라이너(333)에 의해 둘러싸인다. 애퍼처들(335)은 균일하게 크기 설정되고 라이너(333) 둘레에서 균등하게 이격될 수 있다. 그러나, 애퍼처들의 임의의 수, 위치, 크기 또는 형상이 사용될 수 있고, 그러한 설계 파라미터들 각각은 이하에서 보다 상세히 논의되는 것처럼 기판 수용 표면에 걸친 가스의 목표된 유동 패턴에 따라 가변될 수 있다. 또한, 애퍼처들(335)의 크기, 수 및 위치는 처리 챔버(300)를 빠져나오는 가스들의 균일한 유동을 달성하도록 구성된다. 추가적으로, 애퍼처 크기 및 위치는 챔버(300)로부터 가스의 신속한 배출을 원활하게 하기 위해 신속한 또는 고용량 펌핑을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진공 포트(331)와 근접한 애퍼처들(335)의 수 및 크기는 진공 포트(331)로부터 보다 멀리 떨어져 위치된 애퍼처들(335)의 크기보다 더 작을 수 있다.
가스 공급 패널(미도시됨)은 전형적으로 하나 이상의 애퍼처들(351)을 통하여 처리 챔버(300)에 프로세스 가스(들)를 제공하기 위해 사용된다. 사용되는 특정한 가스 또는 가스들은 챔버(300) 내에서 수행될 프로세스 또는 프로세스들에 좌우된다. 예시적인 가스들은 하나 이상의 전구체들, 환원제들, 촉매제들, 캐리어들, 퍼지, 세정, 또는 이들의 혼합물 또는 조합물을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 전형적으로, 처리 챔버(300)에 유입되는 하나 이상의 가스들은 최상부판(350)의 애퍼처(들)(351)를 통하여 플라즈마 볼륨(volume)(361) 내에 유동된다. 대안적으로 또는 조합하여, 처리 가스들은 애퍼처(들)(352)를 통하여 처리 영역(340) 내에 보다 직접적으로 유입될 수 있다. 애퍼처(들)(352)는 원격 플라즈마 여기(excitation)를 회피하고(bypass), 가스들의 부가적인 여기로 인한 장점을 갖지 않는 플라즈마 여기 또는 프로세스들을 요구하지 않는 프로세스 관련 가스들에 대해 유용하다. 원격 플라즈마에서 생성되는 반응성 산소는 영역들(361, 362, 363)을 통과함이 없이 애퍼처(들)를 통하여 처리 영역(340) 내에 유입될 수 있다. 전자적으로 동작되는 밸브들 및/또는 유동 제어 메커니즘들(미도시됨)은 가스 공급부로부터 처리 챔버(300)로 가스의 유동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 프로세스에 따라, 임의의 수의 가스들은 처리 챔버(300)에 전달될 수 있고, 처리 챔버(300) 내에서 또는 가스들이 처리 챔버(300)에 전달되기 전에 혼합될 수 있다.
리드 어셈블리(302)는 리드 어셈블리(302) 내에서 반응성 종의 플라즈마를 발생시키기 위한 전극(345)을 추가적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전극(345)은 최상부판(350)에 의해 지지되고, 알루미늄 산화물 또는 임의의 다른 절연성 및 프로세스 친화성 물질로 제조된 전기적으로 절연성 링(들)(347)을 삽입함으로써 이로부터 전기적으로 절연된다. 하나 이상의 실시예들에서, 전극(345)은 전원(346)에 연결되는 반면에, 리드 어셈블리(302)의 나머지부분은 접지에 연결된다. 따라서, 하나 이상의 프로세스 가스들의 플라즈마는 전극(345)과 환형 장착 플랜지(flange)(322) 사이에서 볼륨들(361, 362 및/또는 363)로 구성된 원격 플라즈마 영역에서 발생될 수 있다. 실시예들에서, 환형 장착 플랜지는 가스 전달판(320)을 포함하거나 지지한다. 예를 들어, 플라즈마는 차단기(blocker) 어셈블리(330)의 하나 또는 두 차단기 판들과 전극(345) 사이에서 개시 및 유지될 수 있다. 대안적으로, 플라즈마는 차단기 어셈블리(330)의 부재시에, 가스 전달판(320)과 전극(345) 사이에서 충돌(struck) 및 포함될 수 있다. 각각의 실시예에서, 플라즈마는 리드 어셈블리(302) 내에서 양호하게 한정 또는 억제된다(well confined or contained). 따라서, 플라즈마는 어떠한 활성 플라즈마도 챔버 몸체(312) 내에 배치된 기판과 직접 접촉하지 않기 때문에 "원격(remote) 플라즈마"이다. 결과적으로, 기판에 대한 플라즈마 손상은 플라즈마가 기판 표면으로부터 분리되어 있기 때문에 방지될 수 있다.
광범위한 전원들(346)은 암모니아 및 삼불화 질소 가스들을 반응성 종 내에 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 무선 주파수(RF), 직류(DC), 또는 마이크로파(MW) 기반 전력 방전 기술들이 사용될 수 있다. 활성화는 또한 열적 기반(thermally based) 기술, 가스 항복(breakdown) 기술, 고밀도 광원(예, UV 에너지), 또는 x-레이 소스로의 노출에 의해 생성될 수 있다. 대안적으로, 원격 플라즈마 발생기와 같은 원격 활성화 소스는 챔버(300) 내로 전달되는 반응성 종의 플라즈마를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 원격 플라즈마 발생기들은 MKS Instruments, Inc. 및 Advaced Energy Industries, Inc.와 같은 제조사들로부터 이용가능하다. 예시적인 처리 시스템에서, RF 전력 공급부는 전극(345)에 연결된다. 보다 고전력 마이크로파 전원(346)은 반응성 산소가 전원(346)을 이용하여 생성되는 경우에 유용하다.
기판 및 처리 챔버 몸체(312)의 온도들은 각각 챔버 몸체 채널(313) 및 지지 어셈블리 채널(304)을 통하여 열 전달 매체를 유동함으로써 각각 제어될 수 있다. 지지 어셈블리 채널(304)은 열 에너지의 전달을 원활하게 하기 위해 지지 어셈블리(310) 내에 형성될 수 있다. 챔버 몸체(312) 및 지지 어셈블리(310)는 독립적으로 냉각 또는 가열될 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체가 어느 하나를 통해 유동되는 동안 가열 유체는 다른 하나를 통해 유동된다.
다른 방법들은 기판 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 기판은 저항성 히터 또는 몇몇 다른 수단에 의해 지지 어셈블리(310)(또는 페디스털(pedestal)과 같은 그 일부분)를 가열함으로써 가열될 수 있다. 다른 구성에 있어서, 가스 전달판(320)은 기판보다 더 높은 온도에서 유지될 수 있고, 기판은 기판 온도를 증가시키기 위해 상승될 수 있다. 이 경우, 기판은 가스 전달판(320)으로부터 기판으로 열을 전도하기 위해 가스를 사용함으로써 또는 방사성으로(radiatively) 가열된다. 기판은 지지 어셈블리(310)를 상승시킴으로써 또는 리프트 핀들을 사용함으로써 상승될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 식각 프로세스들 동안, 챔버 몸체(312)는 상이한 실시예들에서 50℃ 내지 80℃, 55℃ 내지 75℃, 또는 60℃ 내지 70℃의 대략적인 온도 범위 내에서 유지될 수 있다. 플라즈마 방출물들 및/또는 산화제들로의 노출 동안, 기판은 상이한 실시예들에서, 약 100℃ 아래, 약 65℃ 아래, 약 15℃ 내지 약 50℃, 또는 약 22℃ 내지 약 40℃에서 유지될 수 있다.
플라즈마 방출물들은 다양한 분자들, 분자 조각들 및 이온화된 종을 포함한다. SiConi™ 식각의 현재 환영받는(entertained) 이론적 메커니즘들은 전체적으로 정확할 수 있거나 정확하지 않을 수도 있지만, 플라즈마 방출물들은 본 명세서에서 설명되는 저온 기판들과 용이하게 반응하는 NH4F 및 NH4F.HF를 포함하는 것으로 판단된다. 플라즈마 방출물들은 (NH4)2SiF6, NH3, 및 H2O 생성물들을 형성하기 위해 실리콘 산화물 표면과 반응할 수 있다. NH3 및 H2O는 본 명세서에서 설명된 처리 조건들 하에서 증기들(vapors)이고 진공 펌프(325)에 의해 처리 영역(340)으로부터 제거될 수 있다. (NH4)2SiF6 고체 부산물들의 얇은 연속층 또는 비연속층은 기판 표면 상에 남아있다.
상대적으로 하이어(higher)-k 박막으로서 (스텝형 트렌치들을 포함하는) 트렌치들의 수직 벽들 상에 고체 부산물들의 연관된 축적 및 플라즈마 방출물들로의 노출 후에, 기판은 부산물들을 제거하기 위해 가열될 수 있다. 실시예들에서, 가스 전달판(320)은 가스 전달판(320) 근처에 또는 내부에 가열 엘리먼트(370)를 포함함으로써 가열가능하다. 기판은 기판과 가열된 가스 전달판 사이의 거리를 감소시킴으로써 가열될 수 있다. 가스 전달판(320)은 상이한 실시예들에서 약 100℃ 내지 150℃, 약 110℃ 내지 140℃, 또는 약 120℃ 내지 130℃로 가열될 수 있다. 가열된 가스 전달판과 기판 사이의 분리를 감소시킴으로써, 기판은 상이한 실시예들에서 약 75℃ 이상, 약 90℃ 이상, 약 100℃ 이상, 또는 약 115℃ 내지 약 150℃로 가열될 수 있다. 가스 전달판(320)으로부터 기판으로 방출되는 열은 기판 상의 고체 (NH4)2SiF6를 처리 영역(340)으로부터 떨어지게 펌핑될 수 있는 휘발성 SiF4, NH3 및 HF 산물들로 해리 및 승화시키기에 충분하게 생성되어야 한다.
암모니아(또는 일반적으로 수소-함유 전구체들)는 상이한 실시예들에서 약 50 sccm 내지 약 300 sccm, 약 75 sccm 내지 약 250 sccm, 약 100 sccm 내지 약 200 sccm 또는 약 120 sccm 내지 약 170 sccm의 유량들에서 원격 플라즈마 볼륨(361) 내로 유동될 수 있다. 삼불화 질소(또는 일반적으로 불소-함유 전구체들)는 상이한 실시예들에서 약 25 sccm 내지 약 150 sccm, 약 40 sccm 내지 약 175 sccm, 약 50 sccm 내지 약 100 sccm 또는 약 60 sccm 내지 약 90 sccm의 유량들에서 원격 플라즈마 볼륨(361) 내로 유동될 수 있다. 원격 플라즈마 영역 내로 수소-함유 및 불소-함유 전구체들의 결합된 유량들은 전체 가스 혼합물의 부피의 0.05% 내지 약 20%를 차지할 수 있으며; 나머지는 캐리어 가스이다. 일 실시예에서, 퍼지 또는 캐리어 가스는 원격 플라즈마 영역 내에서 압력을 안정화시키기 위해 그러한 반응성 가스들 이전에 원격 플라즈마 영역 내로 먼저 개시된다.
플라즈마 방출물들의 생성은 리드 어셈블리(302)의 나머지에 대하여 전극(345)에 플라즈마 전력을 인가함으로써 볼륨들(361, 362 및/또는 363) 내에서 이루어진다. 플라즈마 전력은 다중 주파수들의 결합 또는 다양한 주파수들일 수 있다. 예시적인 처리 시스템에서, 플라즈마는 전극(345)에 전달된 RF 전력에 의해 제공된다. RF 전력은 상이한 실시예들에서 약 1W 내지 약 1000W, 약 5W 내지 약 600W, 약 10W 내지 약 300W, 또는 약 20W 내지 약 100W일 수 있다. 예시적인 처리 시스템에서 인가되는 RF 주파수는 상이한 실시예들에서 약 200 kHz 미만, 약 150 kHz 미만, 약 120 kHz 미만, 또는 약 50 kHz 내지 약 90 kHz일 수 있다.
애슁 프로세스 동안, 반응성 산소는 에천트 가스들을 여기시키는데 사용된 동일한 챔버들(361-362) 내에서 또는 처리 챔버 외부에서 형성될 수 있다. 반응성 산소는 실시예들에서, 보다 안정한 분자 산소(O2)와 함께 유동되는 원자 산소(O) 및 오존(O3)을 함유할 수 있으며, 그 조합은 반응성 산소로서 본 명세서에서 지칭될 것이다. 반응성 산소의 유량은 상이한 실시예들에서 약 1 slm 내지 약 50 slm, 약 2 slm 내지 약 30 slm, 또는 약 5 slm 내지 약 10 slm일 수 있다. 반응성 산소의 유동은 애퍼처(들)(352)를 통하여 처리 영역(340)에 진입하기 전에 상대적으로 불활성 가스(예, He, Ar)의 부가적인 유동과 결합될 수 있다. 상대적으로 불활성 캐리어 가스는 플라즈마 밀도의 증가를 포함하는 다양한 장점들을 위해 포함될 수 있다.
처리 영역(340)은 처리 영역(340) 내로의 오존, 산소, 캐리어 가스들 및/또는 플라즈마 방출물들의 유동 동안 다양한 압력들에서 유지될 수 있다. 압력은 상이한 실시예들에서 약 500 mTorr 내지 약 30 Torr, 약 1 Torr 내지 약 10 Torr, 또는 약 3 Torr 내지 약 6 Torr로 유지될 수 있다. 또한, 처리 영역(340) 내에서 보다 낮은 압력들이 사용될 수 있다. 압력은 상이한 실시예들에서 약 500 mTorr 이하, 약 250 mTorr 이하, 약 100 mTorr 이하, 약 50 mTorr 이하 또는 약 20 mTorr 이하로 유지될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 처리 챔버(300)는 캘리포니아, 산타클레라에 위치한 어플라이드 머티어리얼스 사로부터 이용가능한 Producer™ GT, Centura™ AP 및 Endura™ 플랫폼들을 포함하는, 다양한 다중-처리 플랫폼들 내에 통합될 수 있다. 그러한 처리 플랫폼은 진공을 파괴함이 없이 몇가지 처리 동작들을 수행할 수 있다.
도 4는 예시적인 다중-챔버 처리 시스템(400)의 개략적인 최상부도이다. 시스템(400)은 시스템(400)의 내부 및 외부로 기판들의 이송을 위해 하나 이상의 로드 락 챔버들(402, 404)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 시스템(400)이 진공 하에 있기 때문에, 로드 락 챔버들(402, 404)은 시스템(400) 내에 도입되는 기판들을 "펌프 다운(pump down)"할 수 있다. 제 1 로봇(410)은 로드 락 챔버들(402, 404)과 제 1 세트의 하나 이상의 기판 처리 챔버들(412, 414, 416, 418)(4개가 도시됨) 사이에서 기판들을 이송할 수 있다. 각각의 처리 챔버(412, 414, 416, 418)는 주기적 층 증착(CLD), 원자층 증착(ALD), 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 식각, 예비-세정(pre-clean), 가스제거(degas), 배향(orientation) 및 다른 기판 프로세스들과 더불어 본 명세서에서 설명되는 건식 식각 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 처리 동작들을 수행하도록 갖춰질 수 있다.
제 1 로봇(410)은 또한 하나 이상의 이송 챔버들(422, 424)로/하나 이상의 이송 챔버들(422, 424)로부터 기판들을 이송할 수 있다. 이송 챔버들(422, 424)은 기판들이 시스템(400) 내에서 이송되도록 허용하는 동안 초고(ultrahigh) 진공 조건들을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 제 2 로봇(430)은 이송 챔버들(422, 424)과 제 2 세트의 하나 이상의 처리 챔버들(432, 434, 436, 438) 사이에서 기판들을 이송할 수 있다. 처리 챔버들(412, 414, 416, 418)과 유사하게, 처리 챔버들(432, 434, 436, 438)은 예를 들어 주기적 층 증착(CLD), 원자층 증착(ALD), 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 식각, 예비-세정, 가스제거, 및 배향과 더불어, 본 명세서에서 설명되는 건식 식각 프로세스들을 포함하는 다양한 기판 처리 동작들을 수행하도록 갖춰질 수 있다. 임의의 기판 처리 챔버들(412, 414, 416, 418, 432, 434, 436, 438)은 시스템(400)에 의해 수행될 특정 프로세스를 위해 필요하지 않는 경우 시스템(400)에서 제거될 수 있다. 가스들은 예시적인 처리 챔버로의 전달 이전에 가스 핸들링 시스템(455)에 의해 제공, 경로설정(route) 및 혼합될 수 있다.
시스템 제어기(457)는 모터들, 밸브들, 유동 제어기들, 전력 공급기들 및 본 명세서에서 설명되는 프로세스 방법들을 수행하기 위해 요구되는 다른 기능들을 제어하기 위해 사용된다. 시스템 제어기(457)는 이동식 기계적 어셈블리들의 위치를 결정 및 조정하기 위해 광 센서들로부터의 피드백에 의존할 수 있다. 기계적 어셈블리들은 시스템 제어기(457)의 제어 하에서 모터들에 의해 이동되는 서셉터(susceptor)들, 스로틀 밸브들 및 로봇들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 시스템 제어기(457)는 하드 디스크 드라이브(메모리), USB 포트들, 플로피 디스크 드라이브, 및 프로세서를 포함한다. 시스템 제어기(457)는 아날로그 및 디지털 입력/출력 보드들, 인터페이스 보드들 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들을 포함한다. 처리 챔버(300)를 포함하는 다중-챔버 처리 시스템(400)의 다양한 부분들은 시스템 제어기(457)에 의해 제어된다. 시스템 제어기는 하드 디스크, 플로피 디스크 또는 플래시 메모리 썸(thumb) 드라이브와 같은 컴퓨터-판독가능 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램 형태의 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 또한 다른 타입들의 메모리가 사용될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램은 타이밍, 가스들의 혼합, 챔버 압력, 챔버 온도, RF 전력 레벨들, 서셉터 위치, 및 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 지시하는 명령들의 세트들을 포함한다.
기판 상에 막을 증착하기 위한 프로세스 또는 챔버(15)를 세정하기 위한 프로세스는 제어기에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 물건(product)을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 임의의 종래의 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다: 예를 들어, 68000 어셈블리어, C, C++, 파스칼, 포트란 또는 그외. 적절한 프로그램 코드는 종래의 텍스트 편집기를 이용하여 단일 파일 또는 다중 파일들로 입력되며, 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터 가용 매체 내에 저장 또는 내장된다. 입력된 코드 텍스트가 상위 레벨 언어인 경우, 코드는 컴파일링되고, 그 다음 결과적인 컴파일러 코드는 예비-컴파일링된 Microsoft Windows? 라이브러리 루틴들의 오브젝트 코드와 링크된다. 링크된 컴파일링 오브젝트 코드를 실행하기 위해, 시스템 사용자는 오브젝트 코드를 호출하여, 컴퓨터 시스템이 메모리 내의 코드를 로딩하도록 한다. 그 다음, CPU는 프로그램에서 식별되는 작업들을 수행하기 위해 코드를 판독 및 실행한다.
사용자와 제어기 사이의 인터페이스는 감응식-터치 모니터를 통할 수 있으며 마우스와 키보드를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서 2개의 모니터들이 사용되고, 하나는 오퍼레이터들을 위해 클린룸 벽에 장착되며 다른 하나는 서비스 기술자들을 위해 벽 뒤에 장착된다. 2개의 모니터들은 동일한 정보를 동시에 디스플레이할 수 있으며, 이 경우 단지 하나만이 한번에 입력을 수용하도록 구성된다. 특정한 스크린 또는 기능을 선택하기 위해, 오퍼레이터는 손가락 또는 마우스를 통해 디스플레이 스크린 상의 지정된 영역을 터치한다. 터치된 영역은 이의 강조된 색상을 변경하거나, 새로운 메뉴 또는 스크린이 디스플레이되어, 오퍼레이터의 선택을 확인한다.
본 명세서에서 사용되는 "기판"은 상부에 형성된 층들을 갖는 또는 갖지 않는 지지 기판일 수 있다. 지지 기판은 다양한 도핑 농도들과 프로파일들의 반도체 또는 절연체일 수 있고, 예를 들어 집적회로들의 제조에 사용되는 타입의 반도체 기판일 수 있다. "실리콘 기판"의 층은 실리콘-및 산소-함유 물질과 상호교환가능하게 그리고 이에 대한 약칭으로서 사용된다. 따라서, 실리콘 산화물은 질소, 산소, 탄소 등과 같은 다른 기본적인 구성요소들의 농도들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 실리콘 산화물은 본질적으로 실리콘 및 산소로 이루어진다. "여기된 상태"의 가스는 가스 분자들의 적어도 일부가 진동-여기된(vibrationally-excited), 해리된 및/또는 이온화된 상태들인 가스를 상술한다. 가스는 2개 이상의 가스들의 조합일 수 있다. "트렌치" 및 "갭"이란 용어들은 식각된 기하학적구조가 넓은 수평 종횡비를 갖는다는 암시 없이 전반적으로 사용된다. 표면 위에서부터 볼 때, 트렌치들 및 갭들은 원형, 타원형, 다각형, 사각형, 또는 다양한 다른 형상들로 보일 수 있다. "비아(via)"란 용어는 수직 전기적 연결을 형성하기 위해 금속으로 충진될 수 있거나 또는 충진되지 않을 수 있는 낮은 수평 종횡비 트렌치(위에서부터 볼 때)를 지칭하기 위해 사용된다.
몇몇 실시예들이 제시되었으며, 제시된 실시예들의 사상을 벗어남이 없이 다양한 변형들, 대안적인 구성들, 및 등가물들이 사용될 수 있다는 점은 통상의 당업자에 의해 인식될 것이다. 부가적으로, 다수의 공지된 프로세스들 및 엘리먼트들은 본 발명을 불필요하게 방해하는 것을 방지하기 위해 설명되지 않았다. 따라서, 앞선 설명은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로서 고려되어서는 안된다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 문맥상 명백히 반대로 지시되지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한 사이에서 하한값 단위의 1/10까지, 각각의 사이에 있는(intervening) 값 또한 구체적으로 제시된다는 점을 이해한다. 임의의 상술된 값 또는 상술된 범위의 사이에 있는 값과 그 상술된 범위의 임의의 다른 상술된 또는 사이에 있는 값 사이에서 각각의 보다 작은 범위가 포함된다. 이러한 보다 작은 범위들의 상한과 하한은 독립적으로 범위 내에 포함되거나 배제될 수 있고, 제한값들 중 어느 하나, 둘다가 보다 작은 범위들에 포함되거나 또는 어느 것도 포함되지 않는 각각의 범위 또한 본 발명 내에 포함되어, 상술된 범위에서 임의의 구체적으로 배제된 제한값에 종속된다. 상술된 범위가 제한값들 중 하나 또는 둘다를 포함하는 경우, 그러한 포함된 제한값들 중 어느 하나 또는 둘다를 배제하는 범위들 또한 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 것처럼, "a", "an" 및 "상기(the)"와 같은 단수 형태들은 문맥상 명백히 반대로 지시되지 않는 한 복수의 인용예들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "프로세스"란 인용예는 복수의 그러한 프로세스들을 포함하고, "유전체 물질"이란 인용예는 하나 이상의 유전체 물질들 및 통상의 당업자에게 공지된 이의 등가물들에 대한 인용예 등을 포함한다.
또한, "포함한다" 및 "포함하는" ("comprise", "comprising", "including" 및 "includes")란 단어들은 본 명세서 및 이하의 청구범위에서 사용될 때, 상술된 피쳐들, 정수들, 컴포넌트들, 또는 단계들의 존재를 특정하려고 의도되지만, 이들은 하나 이상의 다른 피쳐들, 정수들, 컴포넌트들, 단계들, 동작들, 또는 그룹들의 존재 또는 부가를 불가능하게 하지 않는다.
Claims (15)
- 기판 처리 영역 내에서 패턴화된 기판 상의 2개의 트렌치(trench)들 사이의 로우(low)-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법으로서,
상기 로우-k 유전체 물질은 상기 2개의 트렌치들의 벽들을 형성하며, 상기 방법은,
상기 패턴화된 기판을 상기 기판 처리 영역 내로 이송하는 단계; 및
상기 로우-k 유전체 물질로부터 외부 유전체층을 제거함으로써 상기 로우-k 유전체 물질의 평균 유전상수를 감소시키기 위해 상기 패턴화된 기판을 기상(gas phase) 식각하는 단계
를 포함하는 로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기상 식각하는 단계는,
플라즈마 방출물들(effluents)을 형성하기 위해 제 1 원격 플라즈마 영역 내에 플라즈마를 형성하면서, 상기 기판 처리 영역에 유동적으로(fluidly) 연결된 상기 제 1 원격 플라즈마 영역 내로 불소-함유 전구체(precursor) 및 수소-함유 전구체를 유동(flow)하는 단계;
상기 기판의 표면 상에 고체 부산물들을 형성하면서, 상기 기판 처리 영역 내로 상기 플라즈마 방출물들을 유동함으로써 상기 패턴화된 기판을 식각하는 단계; 및
상기 고체 부산물들의 승화(sublimation) 온도 이상으로 상기 기판의 온도를 증가시킴으로써 상기 고체 부산물들을 승화시키는 단계를 포함하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 불소-함유 전구체는 삼불화 질소, 불화 수소, 이원자(diatomic) 불소, 일원자(monatomic) 불소, 및 불소-대용(substituted) 탄화수소들로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 수소-함유 전구체는 원자 수소, 분자 수소, 암모니아, 탄화수소, 및 불완전한 할로겐-대용 탄화수소로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 전구체를 포함하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 기판의 온도는 상기 고체 부산물들을 승화시키는 동작 동안 약 100℃ 이상으로 상승되는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 유전체층은 3.0 보다 더 큰 유전상수를 갖고, 나머지(remainder) 상기 로우-k 유전체 물질은 3.0 미만의 유전상수를 갖는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 유전체층의 상대적으로 하이(high) 유전상수는 플라즈마 애슁(ashing)에 의해 유발되는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기상 식각의 동작 이전에 상기 패턴화된 기판을 애슁하는 동작을 더 포함하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 유전체층은 상기 2개의 트렌치들의 벽들로부터 제거되는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 패턴화된 기판을 애슁하는 동작은 상기 패턴화된 기판을 상기 기판 처리 영역 내로 이송하는 동작 이후에 수행되는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 패턴화된 기판을 플라즈마 애슁하는 동작은 상기 패턴화된 기판을 상기 기판 처리 영역 내로 이송하는 동작 이전에 수행되는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 유전체층의 두께는 약 150Å 이하인,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
기상 식각 동안 상기 외부 유전체층의 식각률은 나머지 상기 로우-k 유전체 물질의 식각률을 50 보다 더 큰 배수 인자(multiplicative factor) 만큼 초과하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 패턴화된 기판을 기상 식각하는 동작 이후에, 식각-후 잔류물(post-etch residue)을 제거하기 위해 아르곤, 질소(N2), 암모니아(NH3) 또는 수소(H2) 중 적어도 하나를 함유하는 분위기(atmosphere)에서 상기 패턴화된 기판을 플라즈마 처리하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 식각-후 잔류물은 불소를 함유하는,
로우-k 유전체 물질의 유효 유전상수를 감소시키는 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110083389A KR20130022433A (ko) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | 애쉬-후 측벽 힐링 |
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|---|---|---|---|
| KR1020110083389A KR20130022433A (ko) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | 애쉬-후 측벽 힐링 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20130022433A true KR20130022433A (ko) | 2013-03-07 |
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ID=48175083
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|---|---|---|---|
| KR1020110083389A KR20130022433A (ko) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | 애쉬-후 측벽 힐링 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20130022433A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015105673A1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Applied Materials, Inc. | Recessing ultra-low k dielectric using remote plasma source |
-
2011
- 2011-08-22 KR KR1020110083389A patent/KR20130022433A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015105673A1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Applied Materials, Inc. | Recessing ultra-low k dielectric using remote plasma source |
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| WITN | Withdrawal due to no request for examination |