KR20220162929A - 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 - Google Patents

고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식각에 의한 부산물과 관련이 깊은 특정 파장대의 광신호를 기반으로, 식각 효율이 높아지도록 식각공정에 필요한 제어변수를 조정하여 플라즈마 식각을 제어하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공한다.

Description

고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 {ADAPTIVE PULSED PROCESS APPARATUS AND METHOD FOR HIGH ASPECT RATIO CONTACT AND RECORDING MEDIUM STORING PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME, AND COMPUTER PROGRAM STORED IN RECORDING MEDIUM FOR EXECUTING THE SAME}
본 발명은 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식각에 의한 부산물과 관련이 깊은 특정 파장대의 광신호를 기반으로, 식각 효율이 높아지도록 식각공정에 필요한 제어변수를 조정하여 플라즈마 식각을 제어하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것이다.
플라즈마 공정은 제 4차 산업 혁명의 기반이 되는 반도체의 그 제조 공정에 있어 필수 불가결한 방법이다.
예를 들어, 최근 패턴 선폭 축소 한계로 인해 대두되고 있는 3D V-NAND의 제조 공정에 대해, 수 백 층의 트랜지스터들을 적층형태로 쌓아가고 이들을 구동하기 위해선 고종횡비 (High Aspect Ratio) 컨택(Contact)들로 연결해야 한다.
이러한 컨택은 컨택홀(Contact Hole) 식각 공정 이후 이 부분들을 금속으로 채움으로써 만들어지며, 이러한 식각 공정이 V-NAND 제조 공정에 있어 가장 높은 난이도를 요구하고 현재 가장 큰 걸림돌이 되는 상황이다.
대표적으로, 기존 보다 훨씬 높은 수준의 고종횡비 (40:1 이상) 컨택홀 식각 공정에서, 깊은 컨택홀을 식각하는 도중 식각이 이루어지지 않는 현상인 식각 중단(etch stop) 현상이 발생하는 문제가 있다.
식각 중단(etch stop) 현상은 식각 공정이 진행되면서 컨택홀이 점점 깊어짐에 따라, 컨택홀 내에서 식각 부산물(byproduct)이 플라즈마에서 입사되는 이온과 충돌, 혹은 컨택홀 표면과의 충돌로 인해 충분히 빠져나오지 못함으로써 발생하는 것으로 알려져 있다.
식각 중단(etch stop) 현상이 발생되지 않더라도, 식각 공정이 진행되면서 컨택홀이 점점 깊어짐에 따라, 식각률이 감소하는 문제가 있다.
한국공개특허 [10-2018-0101204]에서는 고종횡비 실린더 에칭을 위해 측벽 패시베이션 증착 컨포멀성을 튜닝하는 기법이 개시되어 있다.
한국공개특허 [10-2018-0101204](공개일자: 2018년09월12일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 식각에 의한 부산물과 관련이 깊은 특정 파장대의 광신호를 기반으로, 식각 효율이 높아지도록 식각공정에 필요한 제어변수를 조정하여 플라즈마 식각을 제어함으로써, 식각 중단(etch stop) 현상을 해결하고자 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치는, RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 플라즈마 캐미스트리를 제어하는 제1RF전력부(110) 및 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 이온의 에너지를 제어하는 제2RF전력부(120)를 포함하며, 챔버(10) 내부에 구비된 식각부재(20)를 플라즈마를 이용하여 식각하는 식각부(100); 상기 챔버(10) 내부에 구비되며, 상기 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출하는 광센서부(200); 및 상기 광센서부(200)로부터 검출된 광 신호로부터 추출된, 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어하는 제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(300)는 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부(300)는 일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 이에 따라 변화되는 광 파장의 세기를 근거로 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값이 적용되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(300)는 미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은, 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법에 있어서, 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출하는 광센싱 단계(S10); 상기 광센싱 단계(S10)로부터 검출된 광 신호로부터, 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장을 추출하는 광파장추출 단계(S20); 및 상기 광파장추출 단계(S20)로부터 추출된 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어하는 식각제어 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식각제어 단계(S30)는 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 식각제어 단계(S30)는 일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 이에 따라 변화되는 광 파장의 세기를 근거로 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값이 적용되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식각제어 단계(S30)는 미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램이 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 식각에 의한 부산물과 관련이 깊은 특정 파장대의 광신호를 기반으로, 식각 효율이 높아지도록 식각공정에 필요한 제어변수를 조정하여 플라즈마 식각을 제어함으로써, 식각 중단(etch stop) 현상을 해결함과 동시에 식각 효율을 증대시켜, 고종횡비 컨택홀 식각이 가능함과 동시에 공정 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고종횡비 반도체 식각 공정의 난제 해결 및 공정 생산성 향상을 통해 국가 기반 산업인 반도체 제조 산업의 기술적 우위를 선점할 수 있으며 이로부터 국가 과학 기술의 위상을 드높일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 플라즈마를 발생시키는 전원에 펄스 변조(pulse modulation)를 적용하여 식각 공정을 진행하면서, 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 적절히 제어함으로써 식각률을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치의 개념도.
도 2는 식각홀의 깊이에 따른 식각률을 듀티 사이클 별로 나타낸 그래프(점선)에서, 식각률에 따라 듀티 사이클을 조정하여 최적의 식각 효율을 얻을 수 있는 듀티 사이클 조정(실선과 화살표)을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 식각홀의 깊이에 따른 식각률을 듀티 사이클 별로 나타낸 그래프(점선)에서, 식각률에 따라 듀티 사이클을 조정하여 최적의 식각 효율을 얻을 수 있는 듀티 사이클 조정(실선과 화살표)을 설명하기 위한 다른 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법의 흐름도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치의 개념도이고, 도 2는 식각홀의 깊이에 따른 식각률을 듀티 사이클 별로 나타낸 그래프(점선)에서, 식각률에 따라 듀티 사이클을 조정하여 최적의 식각 효율을 얻을 수 있는 듀티 사이클 조정(실선과 화살표)을 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 식각홀의 깊이에 따른 식각률을 듀티 사이클 별로 나타낸 그래프(점선)에서, 식각률에 따라 듀티 사이클을 조정하여 최적의 식각 효율을 얻을 수 있는 듀티 사이클 조정(실선과 화살표)을 설명하기 위한 다른 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법의 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치는 식각부(100), 광센서부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
식각부(100)는 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 플라즈마 캐미스트리를 제어하는 제1RF전력부(110) 및 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 이온의 에너지를 제어하는 제2RF전력부(120)를 포함하며, 챔버(10) 내부에 구비된 식각부재(20)를 플라즈마를 이용하여 식각한다.
상기 식각부(100)는 제1RF전력부(110)와 제2RF전력부(120)를 포함하며, 제1RF전력부(110)와 제2RF전력부(120)는 챔버(10) 내부에 웨이퍼 또는 기판 등의 식각부재(20)를 안착시키기 위한 척(chuck)(30)에 전력을 공급할 수 있다.
제1RF전력부(110)는 챔버 내 식각용 가스(Gas)에 의한 화학적 식각을 제어한다.
제2RF전력부(120)는 챔버 내 플라즈마 이온들에 의한 물리적 식각을 제어한다.
상기 제1RF전력부(110)와 상기 제2RF전력부(120)는 상기 척(chuck)(30)과 직접 연결되는 것도 가능하나, 도 1에서와 같이 매칭네트워크(130) 등 다른 기기들을 경유하여 연결되는 것도 가능하다.
플라즈마란 고체-액체-기체를 넘어선 물질의 제 4상태로 많은 수의 자유전자, 이온, 중성의 원자 또는 분자로 구성된 이온화된 기체이다. 고체/액체/기체와는 달리 기체가 전기적으로 분리되어 부분적으로 전기적 특성을 띤다.
플라즈마는 자유전자가 중성의 원자나 분자와 충돌하여 이온을 형성하는 이온화에 의해 발생한다.
먼저 진공 챔버에 가스를 주입한 후 전기에너지를 가하여 충분한 크기의 전기에너지를 가해준다.
높은 에너지에 의한 자유전자가 중성의 원자나 분자와 충돌하면 이온을 형성하는 이온화가 벌어진다.
이런 이온화 과정이 반복되면서 이온 수가 기하급수적으로 늘어나게 된다. 이 상태가 플라즈마다.
플라즈마를 이용한 건식식각 공정을 RIE(Reactive Ion Etching)이라고 한다.
반응성 기체는 화학적으로, 이온은 전기장에 의한 물리적인 식각이 동시에 일어난다.
ICP(Inductively Coupled Plasma)는 플라즈마를 형성하는 전기에너지를 가하는 방식 중 하나를 말한다.
챔버에 자기장을 인가하여 여기서 발생하는 유도전기장에 의해 전자를 가속시키는 방식이다.
이 방식은 플라즈마의 밀도를 높이는 데 탁월한 능력을 가져 저압에서도 플라즈마를 형성할 수 있어서 매우 유리하다.
플라즈마 안의 이온과 반응성 기체를 이용하여 건식식각을 할 수 있다.
이온은 전기장을 인가하여 강한 에너지로 웨이퍼를 물리적 식각을 하는 데 사용한다.
반응성 기체는 화학적으로 반응하게 하여 화학적 식각을 하는 데 사용한다.
물리적 식각은 비등방성, 화학적 식각은 등방성을 가지므로 이들을 조절하여 원하는 식각형태를 얻을 수 있다.
광센서부(200)는 상기 챔버(10) 내부 또는 외부에 구비되며, 상기 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출한다.
즉, 상기 광센서부(200)는 침습형으로 설치하는 것도 가능하고, 비침습형으로 설치하는 것도 가능하다.
비침습형의 경우, 상기 챔버(10) 상의 투명 재질의 뷰포트(윈도우) 외부에 상기 광센서부(200)를 설치하여, 상기 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출 할 수 있다.
상기 광센서부(200)는 챔버(10) 내부의 반응 이온에 의한 광신호를 검출이 용이하도록 설치하는 것이 바람직하다.
식각 공정이 진행되면서 컨택홀이 점점 깊어짐에 따라, 컨택홀 내에서 식각 부산물(byproduct)이 플라즈마에서 입사되는 이온과 충돌, 혹은 컨택홀 표면과의 충돌로 인해 충분히 빠져나오지 못함으로써 식각률이 감소되는 현상이 발생될 수 있고, 최악의 경우 식각 중단(etch stop) 현상이 발생될 수 있다. 즉, 컨택홀에서 지속적으로 이온 충격을 받으면 컨택홀에서 부산물이 빠져 나가는 것을 막을 수 있다.
이때, 오프 타임을 조정하면 컨택홀에서 부산물이 빠져 나가도록 하여 식각률을 개선할 수 있다.
컨택홀에서 부산물이 빠져 나가는 정도를 보고 식각률을 평가 할 수 있다.
컨택홀에서 식각에 의해 생성된 부산물은 특정 파장의 빛을 방출하게 되는데, 이러한 현상을 검출하기 위해 상기 광센서부(200)를 이용한다.
제어부(300)는 상기 광센서부(200)로부터 검출된 광 신호로부터 추출된, 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 펄스 주파수(pulse frequency) 및 변조신호의 위상차 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어한다.
상기 변조신호의 위상차는 전력부(110, 120)의 펄스 주파수가 동일한 경우에도 변조신호의 위상차를 조절할 수 있고, 펄스 주파수가 동일하지 않은 경우에도 변조신호의 위상차를 조절할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 광센서부(200)로부터 검출된 광 신호로부터 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장을 확인(추출)할 수 있다.
플라즈마에 의하여 식각된 부산물은 전자와 반응하여 광 신호를 발생시키는데 전 파장대의 광 신호 중 부산물 및 식각 깊이와 관련이 깊은 특정 파장대의 광 파장만을 추출하고, 추출된 광 파장을 기반으로 목표 깊이의 컨택홀을 가공하는 식각공정에 필요한 최적의 제어변수를 도출하여 제어변수를 조정할 수 있다.
이때, 상기 제어부(300)는 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장을 근거로 식각률을 평가할 수 있다.
식각률을 평가하는데 있어 식각률을 반드시 구할 필요는 없다.
다시 말해, 상기 제어부(300)는 식각률을 수치화 시킬 수도 있지만, 식각률이 증가되는지 감소되는지 정도를 광 파장의 세기 만으로도 판단이 가능하다.
가령, 부산물의 양이 증가할수록 즉 광신호의 세기(intensity)가 커지고, 부산물의 양이 증가할수록 식각이 잘 이루어지고 있음을 의미하므로, 현 시점에서 보다 큰 광신호가 발생하도록 제어변수의 값을 조정하는 것이 바람직하다.
이를 근거로, 상기 제어부(300)는 식각률이 더 높아지도록 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어할 수 있다.
듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 듀티 비 라고도 하며, 신호의 한 주기(period)에서 신호가 켜져있는 시간의 비율을 백분율로 나타낸 수치이고, 주기는 신호가 on-and-off 사이클을 한번 온전히 거치는 데 소요되는 시간을 말한다.
듀티 사이클은 다음과 같은 공식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00001
(여기서 D는 듀티 사이클, T는 신호가 켜져있는 시간, P은 신호의 주기이다.)
구체적인 예를 들어 설명하면, 플라즈마의 Off 시간을 길게 하면, 깊은 컨택홀 내에 입사되는 다수의 이온 및 활성종들의 유입 시간이 줄어들게 되며, 이로 인해 부산물-이온 충돌 효과 및 부산물-표면 반응 효과를 상당 부분 제거할 수 있게 된다. 따라서, 식각 부산물이 컨택홀에서 빠져나올 수 있는 충분한 시간을 제공할 수 있다.
이러한 원리를 기반으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치는 식각 공정이 진행되면서 컨택홀 깊이에 따라 제어변수를 적절히 제어함으로써, 식각 중단(etch stop) 현상을 해결함과 동시에 식각 효율을 증대시켜 고종횡비로 컨택홀 식각이 가능하다.
종횡비(Aspect Ratio)란 종축 대비 횡축의 길이(높이/밑변의 길이)의 비율(Ratio)을 뜻한다. 회로 선폭이 작아짐에 따라 종횡비의 값도 상승하게 된다. 즉 종횡비(A/R)가 10일 때 밑변이 10nm이라면 높이 100nm의 참호(공극)를 식각공정에서 파내야 한다. 따라서 초미세화(2D)나 고밀도(3D)가 요구되는 차세대 제품의 경우, 식각 시 하부 막을 양이온이 파고들어 갈 수 있을 정도의 매우 높은 종횡비를 구현해야 할 필요가 있다.
2D에서 회로 선폭 10nm 미만의 초미세 기술을 구현하려면 D램의 커패시터(Capacitor) 종횡비가 100 이상을 유지해야 하고, 낸드플래시의 3D 역시 셀의 256단 적층 이상을 구현하기 위해서는 고(高)종횡비가 필요하다. 소자나 제품기술 혹은 다른 공정기술에서 요구되는 목표를 달성했다 하더라도, 식각 공정에서 이를 받쳐주지 못하면 필요한 제품을 생산할 수 없다는 점이 식각 기술이 점점 중요해지는 이유이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치는 3D V-NAND 제조 공정 및 고종횡비 컨택홀 반도체 식각 공정 뿐만 아니라 다양한 식각 공정에도 활용 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치는 연속공정과 펄스변조를 모두 적용하되 식각 깊이에 따라 다른 제어 변수가 적용된 적응형 펄스 가공(adaptive pulsed process)을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치의 제어부(300)는 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식각률(Etch Rate)은 식각(Etching)이 얼마나 신속하게 되는지를 보여주는 파라미터로, 식각된 두께를 식각 시간으로 나눈 값이다.
상기 제어부(300)는 부산물에 의한 광 파장의 세기 또는 광 파장의 세기의 변화량을 근거로 현재 식각률을 구할 수 있다.
도 2를 예로 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 제어변수로 사용하는 예를 들어 설명하면, 식각률 3~6 구간에서는 듀티 사이클을 100%가 효율이 가장 크고, 식각률 1~3 구간에서는 듀티 사이클을 75%가 효율이 가장 크며, 식각률 0~1 구간에서는 듀티 사이클을 50%가 효율이 가장 크다. 따라서, 상기 제어부(300)는 듀티 사이클을 100%로 제어하다가 식각률이 3에 다다르면 듀티 사이클을 75%로 제어하고, 이후 식각률이 1에 다다르면 듀티 사이클을 50%로 제어할 수 있다.
도 2에서 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 제어변수로 사용하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 다양한 제어변수를 이용하는 제어가 가능함은 물론이며, 식각률을 구하고 이를 근거로 제어변수를 제어하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 식각되는 정도를 파악할 수 있다면 파장의 세기 등 다양한 파라미터의 적용이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치의 제어부(300)는 일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 변화된 제어변수 값과 현재 제어변수 값 중 광 파장의 세기를 근거로 측정된 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값을 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(300)는 1분마다 1초씩 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시켜보고, 식각률이 더 큰 제어변수 값이 적용되도록 제어할 수 있다.
이때, 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)의 경우, 현재 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio) 값 보다 작게 변화시키는 것 만으로도 충분하다. 도 2를 참조하면 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 특성상 이미 효율이 기존 상태보다 더 좋다고 판명이 난 경우 더 큰 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 적용시키는 것이 현재 상태보다 효율을 증가시키기 어렵기 때문이며, 이로 인한 식각 손실을 줄이기 위함이다.
또한, 식각률이 더 커지도록 제어변수 값을 변경하는데 식각률을 반드시 구해야 하는 것은 아니며, 식각되는 정도를 파악할 수 있다면 파장의 세기 등 다양한 파라미터의 적용이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치의 제어부(300)는 미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 듀티 사이클을 100%, 75%, 50% 및 25%로만 제어변수 값을 조정하기로 결정된 경우, 상기 제어부(300)는 현재 듀티 사이클을 75%인 경우, 듀티 사이클을 100%와 50%로 조정해보고 더 큰 식각률을 보이는 제어변수 값이 적용되도록 제어할 수 있다.
이때, 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)의 경우, 현재 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio) 값 보다 작게 변화시키는 것 만으로도 충분하다. 도 2를 참조하면 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 특성상 이미 효율이 기존 상태보다 더 좋다고 판명이 난 경우 더 큰 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 적용시키는 것이 현재 상태보다 효율을 증가시키기 어렵기 때문이며, 이로 인한 식각 손실을 줄이기 위함이다.
도 3을 예로 설명하면, 듀티 사이클을 100%로 제어하면 시간이 지남에 따라 식각률이 감소함을 알 수 있다. 듀티 사이클을 100%로 제어하면 어느 순간에 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 낮아지는 구간이 발생된다.
따라서, 듀티 사이클을 100%로 제어하면서 일정 시간마다 듀티 사이클을 75%로 바꾸어 보고, 듀티 사이클을 100%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 100%로 제어하는 상태를 유지(도 3의 1구간)하고, 도 3의 a 지점을 경과하여 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 100%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 75%로 제어하는 상태로 변경하여 적용(도 3의 2구간)한다.
이후, 듀티 사이클을 75%로 제어하면서 일정 시간마다 듀티 사이클을 50%로 바꾸어 보고, 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 50%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 75%로 제어하는 상태를 유지(도 3의 2구간)하고, 도 3의 b 지점을 경과하여 듀티 사이클을 50%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 50%로 제어하는 상태로 변경하여 적용(도 3의 3구간)한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법에 있어서, 광센싱 단계(S10), 광파장추출 단계(S20) 및 식각제어 단계(S30)를 포함한다.
광센싱 단계(S10)는 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출한다.
광파장추출 단계(S20)는 상기 광센싱 단계(S10)로부터 검출된 광 신호로부터, 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장을 추출한다.
플라즈마에 의하여 식각된 부산물은 전자와 반응하여 광 신호를 발생시키는데, 상기 광센싱 단계(S10)에서 검출된 전 파장대의 광 신호 중, 상기 광파장추출 단계(S20)는 부산물 및 식각 깊이와 관련이 깊은 특정 파장대의 광 파장만을 추출한다.
식각제어 단계(S30)는 상기 광파장추출 단계(S20)로부터 추출된 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어한다.
상기 식각제어 단계(S30)는 추출된 광 파장을 기반으로 목표 깊이의 컨택홀을 가공하는 식각공정에 필요한 최적의 제어변수를 도출하여 제어변수를 조정할 수 있다.
이때, 상기 식각제어 단계(S30)는 상기 광파장추출 단계(S20)로부터 추출된 광 파장을 근거로 식각률을 평가할 수 있다.
식각률을 평가하는데 있어 식각률을 반드시 구할 필요는 없다.
다시 말해, 상기 식각제어 단계(S30)는 식각률을 수치화 시킬 수도 있지만, 식각률이 증가되는지 감소되는지 정도를 광 파장의 세기 만으로도 판단이 가능하다.
가령, 부산물의 양이 증가할수록 즉 광신호의 세기(intensity)가 커지고, 부산물의 양이 증가할수록 식각이 잘 이루어지고 있음을 의미하므로, 현 시점에서 보다 큰 광신호가 발생하도록 제어변수의 값을 조정하는 것이 바람직하다.
이를 근거로, 상기 식각제어 단계(S30)는 식각률이 더 높아지도록 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어할 수 있다.
듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 듀티 비 라고도 하며, 신호의 한 주기(period)에서 신호가 켜져있는 시간의 비율을 백분율로 나타낸 수치이고, 주기는 신호가 on-and-off 사이클을 한번 온전히 거치는 데 소요되는 시간을 말한다.
듀티 사이클은 다음과 같은 공식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00002
(여기서 D는 듀티 사이클, T는 신호가 켜져있는 시간, P은 신호의 주기이다.)
구체적인 예를 들어 설명하면, 플라즈마의 Off 시간을 길게 하면, 깊은 컨택홀 내에 입사되는 다수의 이온 및 활성종들의 유입 시간이 줄어들게 되며, 이로 인해 부산물-이온 충돌 효과 및 부산물-표면 반응 효과를 상당 부분 제거할 수 있게 된다. 따라서, 식각 부산물이 컨택홀에서 빠져나올 수 있는 충분한 시간을 제공할 수 있다.
이러한 원리를 기반으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은 식각 공정이 진행되면서 컨택홀 깊이에 따라 제어변수를 적절히 제어함으로써, 식각 중단(etch stop) 현상을 해결함과 동시에 식각 효율을 증대시켜 고종횡비로 컨택홀 식각이 가능하다.
종횡비(Aspect Ratio)란 종축 대비 횡축의 길이(높이/밑변의 길이)의 비율(Ratio)을 뜻한다. 회로 선폭이 작아짐에 따라 종횡비의 값도 상승하게 된다. 즉 종횡비(A/R)가 10일 때 밑변이 10nm이라면 높이 100nm의 참호(공극)를 식각공정에서 파내야 한다. 따라서 초미세화(2D)나 고밀도(3D)가 요구되는 차세대 제품의 경우, 식각 시 하부 막을 양이온이 파고들어 갈 수 있을 정도의 매우 높은 종횡비를 구현해야 할 필요가 있다.
2D에서 회로 선폭 10nm 미만의 초미세 기술을 구현하려면 D램의 커패시터(Capacitor) 종횡비가 100 이상을 유지해야 하고, 낸드플래시의 3D 역시 셀의 256단 적층 이상을 구현하기 위해서는 고(高)종횡비가 필요하다. 소자나 제품기술 혹은 다른 공정기술에서 요구되는 목표를 달성했다 하더라도, 식각 공정에서 이를 받쳐주지 못하면 필요한 제품을 생산할 수 없다는 점이 식각 기술이 점점 중요해지는 이유이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은 3D V-NAND 제조 공정 및 고종횡비 컨택홀 반도체 식각 공정 뿐만 아니라 다양한 식각 공정에도 활용 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은 연속공정과 펄스변조를 모두 적용하되 식각 깊이에 따라 다른 제어 변수가 적용된 적응형 펄스 가공(adaptive pulsed process)을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법의 식각제어 단계(S30)는 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식각률(Etch Rate)은 식각(Etching)이 얼마나 신속하게 되는지를 보여주는 파라미터로, 식각된 두께를 식각 시간으로 나눈 값이다.
상기 식각제어 단계(S30)는 부산물에 의한 광 파장의 세기 또는 광 파장의 세기의 변화량을 근거로 현재 식각률을 구할 수 있다.
도 2를 예로 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 제어변수로 사용하는 예를 들어 설명하면, 식각률 3~6 구간에서는 듀티 사이클을 100%가 효율이 가장 크고, 식각률 1~3 구간에서는 듀티 사이클을 75%가 효율이 가장 크며, 식각률 0~1 구간에서는 듀티 사이클을 50%가 효율이 가장 크다. 따라서, 상기 제어부(300)는 듀티 사이클을 100%로 제어하다가 식각률이 3에 다다르면 듀티 사이클을 75%로 제어하고, 이후 식각률이 1에 다다르면 듀티 사이클을 50%로 제어할 수 있다.
도 2에서 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 제어변수로 사용하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 다양한 제어변수를 이용하는 제어가 가능함은 물론이며, 식각률을 구하고 이를 근거로 제어변수를 제어하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 식각되는 정도를 파악할 수 있다면 파장의 세기 등 다양한 파라미터의 적용이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법의 식각제어 단계(S30)는 일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 변화된 제어변수 값과 현재 제어변수 값 중 광 파장의 세기를 근거로 측정된 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값을 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 식각제어 단계(S30)는 1분마다 1초씩 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시켜보고, 식각률이 더 큰 제어변수 값이 적용되도록 제어할 수 있다.
이때, 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)의 경우, 현재 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio) 값 보다 작게 변화시키는 것 만으로도 충분하다. 도 2를 참조하면 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 특성상 이미 효율이 기존 상태보다 더 좋다고 판명이 난 경우 더 큰 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 적용시키는 것이 현재 상태보다 효율을 증가시키기 어렵기 때문이며, 이로 인한 식각 손실을 줄이기 위함이다.
또한, 식각률이 더 커지도록 제어변수 값을 변경하는데 식각률을 반드시 구해야 하는 것은 아니며, 식각되는 정도를 파악할 수 있다면 파장의 세기 등 다양한 파라미터의 적용이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법의 식각제어 단계(S30)는 미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 듀티 사이클을 100%, 75%, 50% 및 25%로만 제어변수 값을 조정하기로 결정된 경우, 상기 식각제어 단계(S30)는 현재 듀티 사이클을 75%인 경우, 듀티 사이클을 100%와 50%로 조정해보고 더 큰 식각률을 보이는 제어변수 값이 적용되도록 제어할 수 있다.
이때, 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)의 경우, 현재 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio) 값 보다 작게 변화시키는 것 만으로도 충분하다. 도 2를 참조하면 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)은 특성상 이미 효율이 기존 상태보다 더 좋다고 판명이 난 경우 더 큰 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio)을 적용시키는 것이 현재 상태보다 효율을 증가시키기 어렵기 때문이며, 이로 인한 식각 손실을 줄이기 위함이다.
도 3을 예로 설명하면, 듀티 사이클을 100%로 제어하면 시간이 지남에 따라 식각률이 감소함을 알 수 있다. 듀티 사이클을 100%로 제어하면 어느 순간에 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 낮아지는 구간이 발생된다.
따라서, 듀티 사이클을 100%로 제어하면서 일정 시간마다 듀티 사이클을 75%로 바꾸어 보고, 듀티 사이클을 100%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 100%로 제어하는 상태를 유지(도 3의 1구간)하고, 도 3의 a 지점을 경과하여 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 100%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 75%로 제어하는 상태로 변경하여 적용(도 3의 2구간)한다.
이후, 듀티 사이클을 75%로 제어하면서 일정 시간마다 듀티 사이클을 50%로 바꾸어 보고, 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 50%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 75%로 제어하는 상태를 유지(도 3의 2구간)하고, 도 3의 b 지점을 경과하여 듀티 사이클을 50%로 제어하는 것이 듀티 사이클을 75%로 제어하는 것 보다 식각률이 더 큰 경우 듀티 사이클을 50%로 제어하는 상태로 변경하여 적용(도 3의 3구간)한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법에 대하여 설명하였지만, 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.
즉, 상술한 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 챔버
20: 식각부재
30: 척(chuck)
100: 식각부
110: 제1RF전력부
120: 제2RF전력부
130: 매칭네트워크
200: 광센서부
300: 제어부
S10: 광센싱 단계
S20: 광파장추출 단계
S30: 식각제어 단계

Claims (10)

  1. RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 플라즈마 캐미스트리를 제어하는 제1RF전력부(110) 및 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하여 이온의 에너지를 제어하는 제2RF전력부(120)를 포함하며, 챔버(10) 내부에 구비된 식각부재(20)를 플라즈마를 이용하여 식각하는 식각부(100);
    상기 챔버(10)에 구비되며, 상기 챔버(10) 내부의 광 신호를 검출하는 광센서부(200); 및
    상기 광센서부(200)로부터 검출된 광 신호로부터 추출된, 상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 펄스 주파수(pulse frequency) 및 변조신호의 위상차 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어하는 제어부(300);
    를 포함하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는
    상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는
    일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 변화된 제어변수 값과 현재 제어변수 값 중 광 파장의 세기를 근거로 측정된 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(300)는
    미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 장치.
  5. 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법에 있어서,
    챔버(10) 내부의 광 신호를 검출하는 광센싱 단계(S10);
    상기 광센싱 단계(S10)로부터 검출된 광 신호로부터, 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장을 추출하는 광파장추출 단계(S20); 및
    상기 광파장추출 단계(S20)로부터 추출된 광 파장의 세기를 근거로, 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 변화시켜 플라즈마 식각을 제어하는 식각제어 단계(S30);
    를 포함하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 식각제어 단계(S30)는
    상기 식각부(100)에 의해 식각된 부산물에 의한 광 파장의 세기를 근거로 식각률을 구하고, 미리 저장된 데이터 세트와 식각률을 비교하여, 식각률이 최대가 되도록 상기 식각부(100)의 듀티 사이클(duty cycle, duty ratio), 온오프 주기(On-off cycle) 및 펄스 주파수(pulse frequency) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제어변수를 제어하는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 식각제어 단계(S30)는
    일정 시간 주기로 상기 제어변수를 현재 제어변수의 값 보다 크거나 작게 변화시키고, 변화된 제어변수 값과 현재 제어변수 값 중 광 파장의 세기를 근거로 측정된 플라즈마 식각률이 더 큰 제어변수 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 식각제어 단계(S30)는
    미리 결정된 제어변수 값을 근거로, 현재 제어변수의 값과 인접한 제어변수값으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    제 5 항 내지 제 8 항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  10. 제1항에 있어서,
    제 5 항 내지 제 8 항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 고종횡비 컨택홀 식각 공정에 적용 가능한 적응형 펄스 공정 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램.
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