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KR-20260061334-A - 에칭 방법 및 플라스마 처리 장치

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Abstract

선택비를 향상 가능한 에칭 방법을 제공한다. 본 개시에 관한 에칭 방법은, 챔버를 구비하는 플라스마 처리 장치에서 실행되는 에칭 방법이며, (a) 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정이며, 기판은, 기판의 평면으로 보아, 복수의 제1 영역 및 제1 영역간에 있어서 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고, 기판은, 실리콘 및 질소를 포함하는 제1막을 포함하고, 제1막은, 복수의 제1 영역에 배치되며, 또한, 적어도 하나의 제2 영역에서 오목부를 포함하고, 제2막이 오목부에 배치되는, 공정과, (b) 금속 및 불소를 포함하는 제1 가스, 그리고 불소를 포함하는 활성종을 포착하는 제2 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 공정과, (c) (b)가 실행되고 있는 동안에, 제1 주파수를 갖는 소스 RF 신호를 사용하여 처리 가스로부터 플라스마를 생성하여, 적어도 오목부에서 제2막을 제1막에 대해 선택적으로 에칭하는 공정을 포함한다.

Inventors

  • 다카타 후미야
  • 모리키타 신야
  • 오이카와 고타
  • 니이쿠라 나츠키

Assignees

  • 도쿄엘렉트론가부시키가이샤

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240904
Priority Date
20230908

Claims (20)

  1. 챔버를 구비하는 플라스마 처리 장치에서 실행되는 에칭 방법이며, (a) 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정이며, 상기 기판은, 상기 기판의 평면으로 보아, 복수의 제1 영역 및 상기 제1 영역간에 있어서 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고, 상기 기판은, 실리콘 및 질소를 포함하는 제1막을 포함하고, 상기 제1막은, 상기 복수의 제1 영역에 배치되며, 또한, 상기 적어도 하나의 제2 영역에서 오목부를 포함하고, 제2막이 상기 오목부에 배치되는, 공정과, (b) 금속 및 불소를 포함하는 제1 가스, 그리고 불소를 포함하는 활성종을 포착하는 제2 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 공정과, (c) 상기 (b)가 실행되고 있는 동안에, 제1 주파수를 갖는 소스 RF 신호를 사용하여 상기 처리 가스로부터 플라스마를 생성하여, 적어도 상기 오목부에서 상기 제2막을 상기 제1막에 대해 선택적으로 에칭하는 공정을 포함하는, 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a)에서, 상기 제2막은 상기 제1막 상에 또한 배치되고, 상기 기판은 제1 개구를 포함하는 마스크를 상기 제2막 상에 포함하고, 상기 마스크는, 상기 기판의 평면으로 보아, 상기 제1 개구가 상기 오목부와 겹치도록 상기 제2막 상에 배치되는, 에칭 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (a)에서, 상기 마스크는 상기 제1 개구보다 개구 면적이 큰 제2 개구를 포함하고, 상기 마스크는, 상기 기판의 평면으로 보아, 상기 제2 개구가 상기 오목부와 또한 겹치도록 상기 제2막 상에 배치되고, 상기 제1 개구와 겹치는 상기 오목부의 수는, 상기 제2 개구와 겹치는 상기 오목부의 수보다 적은, 에칭 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2막은, 실리콘 및 산소를 포함하는 막인, 에칭 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스는, 텅스텐 함유 가스 또는 몰리브덴 함유 가스인, 에칭 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 가스는, 수소 함유 가스인, 에칭 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수소 함유 가스는, 수소 가스인, 에칭 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 가스는, 일산화탄소 가스인, 에칭 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 처리 가스는, 탄소 함유 가스를 더 포함하는, 에칭 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 탄소 함유 가스는, 플루오로카본 가스인, 에칭 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 탄소 함유 가스는, 하이드로플루오로카본 가스인, 에칭 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 (c)는, (c1) 상기 소스 RF 신호의 전력을 제1 전력으로 설정해서 플라스마를 생성하며, 또한, 제1 바이어스 신호를 제2 전력으로 상기 기판 지지부에 공급하는 공정과, (c2) 상기 (c1) 후에, 상기 제1 바이어스 신호를 상기 제2 전력보다 높은 제3 전력으로 상기 기판 지지부에 공급하는 공정을 포함하는, 에칭 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 (c2)는, 상기 소스 RF 신호의 전력을 상기 제1 전력보다 낮은 제4 전력으로 설정하는 공정을 더 포함하는, 에칭 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제4 전력은 제로 전력인, 에칭 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 전력은 제로 전력인, 에칭 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 (c1)에서, 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수를 갖는 제2 바이어스 RF 신호가 제5 전력으로 상기 기판 지지부에 공급되고, 상기 (c2)에서, 상기 제2 바이어스 RF 신호가 상기 제5 전력보다 낮은 제6 전력으로 상기 기판 지지부에 공급되는, 에칭 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 소스 RF 신호의 주파수는, 60MHz 내지 200MHz인, 에칭 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 바이어스 신호의 주파수는, 실질적으로 플라스마의 생성에 기여하지 않는 주파수인, 에칭 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 바이어스 신호의 주파수는 100kHz 내지 800kHz인, 에칭 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제2 바이어스 RF 신호의 주파수는, 3MHz 내지 40MHz인, 에칭 방법.

Description

에칭 방법 및 플라스마 처리 장치 본 개시의 예시적 실시 형태는, 에칭 방법 및 플라스마 처리 장치에 관한 것이다. 산화실리콘으로 구성된 제1 영역을, 질화실리콘으로 구성된 제2 영역에 대해 선택적으로 에칭하는 기술로서, 특허문헌 1에 기재된 에칭 방법이 있다. 도 1은 플라스마 처리 시스템의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 용량 결합형 플라스마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 하나의 예시적 실시 형태에 관한 에칭 방법의 흐름도이다. 도 4는 공정 ST1에서 준비되는 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5는 공정 ST1에서 실리콘 산화막의 일부가 에칭된 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 7은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 8은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 9는 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 10은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 11은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 12는 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 13은 공정 ST32에서의 소스 RF 신호 HF, 바이어스 RF 신호 MF 및 바이어스 RF 신호 LF의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 14는 공정 ST3의 처리가 실행된 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 15는 공정 ST3의 처리가 실행된 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 이하, 본 개시의 각 실시 형태에 대해서 설명한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 챔버를 구비하는 플라스마 처리 장치에서 실행되는 에칭 방법이 제공된다. 에칭 방법은, (a) 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정이며, 기판은, 기판의 평면으로 보아, 복수의 제1 영역 및 제1 영역간에 있어서 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고, 기판은, 실리콘 및 질소를 포함하는 제1막을 포함하고, 제1막은, 복수의 제1 영역에 배치되며, 또한, 적어도 하나의 제2 영역에서 오목부를 포함하고, 제2막이 오목부에 배치되는, 공정과, (b) 금속 및 불소를 포함하는 제1 가스, 그리고 불소를 포함하는 활성종을 포착하는 제2 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 공정과, (c) (b)가 실행되고 있는 동안에, 기판 지지부에 대향하는 대향 전극에 제1 주파수를 갖는 소스 RF 신호를 공급하여 처리 가스로부터 플라스마를 생성하여, 적어도 오목부에서 제2막을 제1막에 대해 선택적으로 에칭하는 공정을 포함한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (a)에서, 제2막은 제1막 상에 또한 배치되고, 기판은 제1 개구를 포함하는 마스크를 제2막 상에 포함하고, 마스크는, 기판의 평면으로 보아, 제1 개구가 오목부와 겹치도록 제2막 상에 배치된다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (a)에서, 마스크는 제1 개구보다 개구 면적이 큰 제2 개구를 포함하고, 마스크는, 기판의 평면으로 보아, 제2 개구가 오목부와 또한 겹치도록 제2막 상에 배치되고, 제1 개구와 겹치는 오목부의 수는, 제2 개구와 겹치는 오목부의 수보다 적다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제2막은, 실리콘 및 산소를 포함하는 막이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 가스는, 텅스텐 함유 가스 또는 몰리브덴 함유 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제2 가스는, 수소 함유 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 수소 함유 가스는, 수소 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제2 가스는, 일산화탄소 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 처리 가스는, 탄소 함유 가스를 더 포함한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 탄소 함유 가스는, 플루오로카본 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 탄소 함유 가스는, 하이드로플루오로카본 가스이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (c)는, (c1) 소스 RF 신호의 전력을 제1 전력으로 설정해서 플라스마를 생성하며, 또한, 제1 바이어스 신호를 제2 전력으로 기판 지지부에 공급하는 공정과, (c2) (c1) 후에, 소스 RF 신호를 제1 전력보다 낮은 제2 전력으로 설정해서 플라스마를 생성하며, 또한, 제1 바이어스 신호를 제2 전력보다 높은 제3 전력으로 기판 지지부에 공급하는 공정을 포함한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (c2)는, 소스 RF 신호의 전력을 제1 전력보다 낮은 제4 전력으로 설정하는 공정을 더 포함한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제4 전력은 제로 전력이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제2 전력은 제로 전력이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (c1)에서, 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수를 갖는 제2 바이어스 RF 신호가 제5 전력으로 기판 지지부에 공급되고, (c2)에서, 제2 바이어스 RF 신호가 제5 전력보다 낮은 제6 전력으로 기판 지지부에 공급된다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호의 주파수는, 60MHz 내지 200MHz이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 바이어스 신호의 주파수는, 실질적으로 플라스마의 생성에 기여하지 않는 주파수이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 바이어스 신호의 주파수는 100kHz 내지 800kHz이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제2 바이어스 RF 신호의 주파수는, 3MHz 내지 40MHz이다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 챔버를 구비하는 플라스마 처리 장치에서 실행되는 에칭 방법이 제공된다. 에칭 방법은, (a) 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정이며, 기판은, 기판의 평면으로 보아, 복수의 제1 영역 및 제1 영역간에 있어서 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고, 기판은, SiN막, SiON막, SiC막, SiOC막 및 질화붕소막으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 제1막을 포함하고, 제1막은, 복수의 제1 영역에 배치되며, 또한, 적어도 하나의 제2 영역에서 오목부를 포함하고, 제2막이 오목부에 배치되는, 공정과, (b) 금속 및 불소를 포함하는 제1 가스, 그리고 불소를 포함하는 활성종을 포착하는 제2 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 공정과, (c) (b)가 실행되고 있는 동안에, 제1 주파수를 갖는 소스 RF 신호를 사용하여 처리 가스로부터 플라스마를 생성하여, 적어도 오목부에서 제2막을 제1막에 대해 선택적으로 에칭하는 공정을 포함한다. 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 챔버 및 제어부를 구비하는 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치에 있어서, 제어부는, (a) 챔버 내에 배치된 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 제어이며, 기판은, 기판의 평면으로 보아, 복수의 제1 영역 및 제1 영역간에 있어서 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고, 기판은, 실리콘 및 질소를 포함하는 제1막을 포함하고, 제1막은, 복수의 제1 영역에 배치되며, 또한, 적어도 하나의 제2 영역에서 오목부를 포함하고, 제2막이 오목부에 배치되는, 제어와, (b) 금속 및 불소를 포함하는 제1 가스, 그리고 불소 라디칼을 포착하는 제2 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 제어와, (c) (b)가 실행되고 있는 동안에, 제1 주파수를 갖는 소스 RF 신호를 사용하여 처리 가스로부터 플라스마를 생성하여, 적어도 오목부에서 제2막을 에칭하는 제어를 실행한다. 이하, 도면을 참조하여, 본 개시의 각 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하여 상하 좌우 등의 위치 관계를 설명한다. 도면의 치수 비율은 실제 비율을 나타내는 것은 아니며, 또한, 실제 비율은 도시한 비율에 한정되는 것은 아니다. 도 1은 플라스마 처리 시스템의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 시스템은, 플라스마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 플라스마 처리 시스템은, 기판 처리 시스템의 일례이며, 플라스마 처리 장치(1)는, 기판 처리 장치의 일례이다. 플라스마 처리 장치(1)는, 플라스마 처리 챔버(10), 기판 지지부(11) 및 플라스마 생성부(12)를 포함한다. 플라스마 처리 챔버(10)는, 플라스마 처리 공간을 갖는다. 또한, 플라스마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라스마 처리 공간에 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라스마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 가스 공급구는, 후술하는 가스 공급부(20)에 접속되고, 가스 배출구는, 후술하는 배기 시스템(40)에 접속된다. 기판 지지부(11)는, 플라스마 처리 공간 내에 배치되고, 기판을 지지하기 위한 기판 지지면을 갖는다. 플라스마 생성부(12)는, 플라스마 처리 공간 내에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라스마를 생성하도록 구성된다. 플라스마 처리 공간에서 형성되는 플라스마는, 용량 결합 플라스마(CCP; Capacitively Coupled Plasma), 유도 결합 플라스마(ICP; Inductively Coupled Plasma), ECR 플라스마(Electron-Cyclotron-resonance plasma), 헬리콘