KR100756737B1 - 반도체 웨이퍼 프로세싱의 일부 동안 펄스형 플라즈마를 제공하는 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 프로세싱의 일부 동안 펄스형 플라즈마를 제공하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 프로세싱의 제1 기간 동안 연속형 RF 전력을 이용하고, 웨이퍼의 프로세싱의 제2 기간 동안 펄스형 RF 전력을 이용하여 반도체 웨이퍼를 플라즈마로 프로세싱하는 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 웨이퍼 프로세싱의 일부 동안 펄스형 플라즈마를 제공하는 방법 {METHOD FOR PROVIDING PULSED PLASMA DURING A PORTION OF A SEMICONDUCTOR WAFER PROCESS}
도 1은 본 발명의 방법을 실행하기 위한 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 도 1의 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램의 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 시간 대 전자의 온도(Te)와 밀도(ne)의 그래프를 도시한다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 플라즈마 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템 101 :프로세싱 챔버
102 : 안테나 105 : 소스 전력
106 : 바이어스 전력 108 : 프로세싱 모니터
112 : 로봇 아암 120 : 가스 패널
140 : 제어기 400 : 프로그램
본 발명은 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템내에 펄스형 플라즈마를 제공하는 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼상에 제조된 구조물의 크기가 감소됨에 따라, 차아징 손상(charging damage)은 심각한 문제가 된다. 차아징 손상은, 일반적으로 플라즈마 프로세싱을 사용하여 반도체 웨이퍼상에 형성된 구조물이 구조물의 불균일 대전을 야기하여 전압차가 구조물상에 형성될 때 발생된다. 이러한 전압차는 구조물을 손상시키는 고전류 또는 아킹을 생성할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 프로세싱은 구조물 대전에 의해 발생된 파울러-노르하임(Fowler-Nordheim) 전류로 인한 트랜지스터 구조물의 게이트 산화물을 손상시킬 수 있다.
전자 차폐가 구조물 대전의 주된 이유중 하나이다. 전자 차폐는 높은 종횡비를 가진 밀도가 높은 라인 패턴을 구비하는 구조물의 형성에 의해 발생한다. 전자 차폐는 플라즈마내에 함유된 이온의 이방성 이동과 대비하여 플라즈마 프로세싱 동안 프로세싱 챔버에 전자의 등방성 이동으로 인한 것이다. 전자는 구조물의 측벽 및 다른 수직 표면과 충돌하고 구조물을 대전시킨다. 하지만, 이러한 구조물의 높은 종횡비는 플라즈마에 인접한 부분들이 구조물의 "깊은" 부분보다 더 많은 전자에 의해 충돌되게 한다. 이와 같이, 깊은 부분의 "차폐"는 구조물에 전압차를 야기한다. 이러한 구조물 대전은 웨이퍼를 프로세싱하는 소정의 플라즈마 프로세싱에 의해 발생할 수도 있다. 결과적으로, 많은 플라즈마 프로세싱이 반도체 웨이퍼상의 구조물의 표면 형태에 의한 대전에 의해 손상을 유발할 수 있다. 표면 형태에 의존하는 대전은 전자 차폐 손상, 노칭, 프로파일 조절의 손실, 종횡비 의존 에칭, 에칭 정지물, 마이크로로딩, 감소된 포토레지스트 선택도, 포토레지스트 줄무늬 및 감소된 에칭율을 포함하여 반도체 웨이퍼 프로세싱의 많은 특징에 악영향을 준다.
그러므로, 표면 형태에 의존하는 대전을 감소시키는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하는 것이다.
종래기술과 관련된 문제점이 펄스형 RF 전력을 사용하여 반도체 웨이퍼를 플라즈마 프로세싱하는 본 발명에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 방법에서, RF 전력이 챔버내에 플라즈마를 형성하도록 프로세싱 가스에 공급된다. 웨이퍼는 제 1 시간 주기(T1)(프로세스의 제1 기간)동안 연속형 RF 전력을 사용하는 플라즈마로 프로세싱되고, 제 2 시간 주기(T2)(프로세스의 제2 기간)동안 펄스형 RF 전력으로 프로세싱된다. 시간(T1)은 예를 들면, 메인 에칭(main etch) 프로세싱의 초기 부분을 포함하며, 제 2 시간(T2)은 메인 에칭 프로세싱의 최종 부분과 오버 에칭 프로세싱의 적어도 일부를 포함한다. 시간(T2) 동안 공급된 펄스형 전력은 대전으로 인해 웨이퍼상에 형성된 회로에 대한 손상을 감소시키고, 전자 차폐 및 플라즈마로 웨이퍼를 프로세싱하는 동안 발생하는 바람직하지 않은 효과를 현저히 감소시킨다. 소정 형태의 플라즈마 프로세싱에 대해, 연속형 전력이 제 2 주기 동안 공급되고 펄스형 전력이 제 1 주기 동안 공급될 수 있다. 또한, 펄스형 전력은, 예를 들면, 연속형 전력, 다음으로 펄스형 전력, 다음으로 연속형 전력, 다음으로 펄스형 전력과 같이, 플라즈마 프로세싱의 다중 단계 동안 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체내에 저장된 프로그램 코드로서 실행될 수 있다. 프로그램 코드는 웨이퍼 프로세싱동안 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템을 제어하기 위해 컴퓨터에 의해 수행된다. 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템은 본 발명의 방법에 따라 제어되는 프로세싱 챔버 및 RF 전력 공급기를 포함한다.
본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 플라즈마 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템(100)의 개략도이다. 상기 시스템은 전기 유도 작용으로 커플링된 플라즈마 에칭 시스템을 도시한다. 그러나 본 발명은 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 플라즈마 어닐링 등과 같은 임의의 플라즈마 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에 응용될 수 있다. 요약하면 본 발명은 반도체 웨이퍼상 구조물의 표면 형태에 의존하는 대전을 일으킬 수 있는 임의의 시스템에 도움이 된다.
시스템(100)은 프로세싱 챔버(101), 소스 전력 공급부(105), 바이어스 전력 공급부(106) 및 제어기(140)를 포함한다. 프로세싱 챔버(101)는 상부(103), 원통형 측벽(111) 및 하부(113)로 한정되는 프로세싱 체적부(104)를 포함한다. 소스 전력 공급부(105)는 RF 신호(예를 들어, 2MHz)를 안테나(102)에 커플링한다. 상부(103)에 근접하게 위치한 다수의 권선을 가진 안테나(102)는 플라즈마(130)를 형성하기 위해 상기 체적부(104)에 위치한 프로세싱 가스(또는 가스들, 예를 들면 염소)를 여기시키는 RF 자기장을 만든다. 차아징 손상을 받기 쉬운 집적 회로 구조를 포함하는 반도체 웨이퍼(110)는 페데스탈(107)상에 지지된다. 웨이퍼(110)는 웨이퍼(110)의 프로세싱을 용이하게 하도록 플라즈마에 노출된다. 페데스탈(107)와 웨이퍼(110)는 바이어스 전력 공급부(106)에 의해 페데스탈(107)로 공급된 RF 신호(예를 들면, 13.56MHz)에 의해 바이어싱된다.
프로세싱 모니터(108)는 프로세싱 챔버(101)내의 상태를 모니터링한다. 프로세싱 모니터(108)는 챔버(101)내에서 발생하는 프로세싱에 의존하는 상태를 측정하는 임의의 센서일 수 있다. 예를 들면, 프로세싱 모니터(108)는 광학 방사 스펙트로미터(OES)일 수 있다. 상기 OES는 투명창(131)을 통해 플라즈마(130)로부터의 방사선의 방출을 모니터링한다. 이러한 방사선은 프로세싱 챔버(101)에서 발생하는 프로세싱의 진행에 의존한다. 프로세싱 모니터(108)와 시스템(100)의 여러 구성 요소들은 제어기(140)에 커플링된다. 제어기(140)는 프로세싱 챔버(101)에서 발생하는 프로세싱을 시작하고 모니터링하며 이를 조절하고 종료하는데 필요한 신호를 공급하는 하드웨어를 포함한다.
프로세싱 챔버(101)는 예를 들면 캘리포니아 산타클라라에 소재한 Applied Materials사에 의해 제작된 디커플링 플라즈마 소스(DPS) 에칭 챔버이다. 상기 챔버(101)는 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는데 필요한 엘리먼트를 포함한다. 예를 들면 상기 챔버(101)는 프로세싱동안 반도체 웨이퍼(110)를 지지하는 페데스탈(107;서셉터)를 포함한다. 가상선으로 도시된 로봇 아암(112)은 슬릿 밸브(114)를 통해 프로세싱 챔버의 안팎으로 웨이퍼(110)를 이동시킨다. 비록 한가지 형태의 챔버가 실례로 기술되었지만, 제어 가능한 RF 전력 소스를 가지는 다른 프로세싱 챔버 형태 및 설계가 본 발명에 바람직할 수 있다. 이러한 챔버들은 고밀도 플라즈마를 형성하고, 평평한 코일 구조를 갖고, 원격 플라즈마 소스와, 전기 용량적으로 커플링된 반응 챔버등을 포함하는 것들이다.
챔버(101)의 외부는 전형적으로 대기압 분위기이며 챔버(101) 내부는 프로세싱과정 동안 감소된 압력으로 유지된다. 배출 시스템(109)은 챔버(101) 내의 압력을 조절한다. 가스 패널(120)은 가스 라인(122)과 밸브(124)를 경유하여 챔버(101)로 프로세싱 가스를 보낸다. 에칭 프로세싱와 같은 프로세싱에서, 플라즈마(130)(예를 들어, 고밀도 플라즈마)는 프로세싱 가스에 RF 전력을 인가함으로써 챔버(101)에 형성된다. RF 전력 소스(105)는 챔버(101) 내에 플라즈마(130)를 여기시키고 유지하도록 안테나(102)에 전력을 공급한다. 당업자는 프로세싱 챔버에서 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한, 즉 프로세싱 가스를 공급하는 단계, 안테나에 전력 소스를 인가하는 단계, 페데스탈에 바이어스 전력을 인가하는 단계 등의 다단계를 실현시킬 수 있다. 당업자라면 이러한 단계들을 별도의 설명 없이도 수행할 수 있다.
일단 플라즈마가 여기되면, 웨이퍼는 예를 들어, 금속이 대전될 수 있는 라인 패턴을 형성하기 위해, 웨이퍼로부터 에칭되는, 표면 형태에 의존하는 대전이 발생하는 방식으로 프로세싱되기 시작한다. 예를 들어, 에칭 프로세싱에서는 메인 에칭에서 오버 에칭(over etch)으로 변화되는 동안 전자 차폐가 발생한다. 이 단계에서, 웨이퍼(110) 상의 집적화된 회로의 피쳐(feature)는 피쳐의 수직벽에 영향을 미치는 전자로 인해 대전될 수 있다.
에칭 및 다른 플라즈마 프로세싱 단계 동안 대전을 방지하기 위해서, 본 발명의 방법은 메인 프로세싱 단계 동안 RF 전력 소스(105)로부터 안테나(102)로 연속형 RF 전력을 인가한다. RF 전력 소스(105)는 메인 프로세싱 단계로부터 추후 프로세싱 단계로 이동 동안 및 이동 후에 펄스형 RF 전력을 인가한다. 추후 프로세싱 단계는 웨이퍼(110)가 대전에 의해 손상되기 쉬운 단계이다. 펄스형 RF 전력이 다음 단계 동안 인가된다. 메인 프로세싱이 원치 않는 잔류물을 형성하고 웨이퍼(110) 상의 장치들을 파손시킬 수 있는 다른 프로세싱을 수반하지 않도록 하기 위해 메인 프로세싱 단계 동안 연속형 전력이 인가된다. 추후 단계 동안 펄스형 RF 전력이 인가되어 플라즈마(130)의 전자 온도(Te) 및 전자 밀도(ne)가 감소된다. 이러한 기술은 플라즈마가 어떻게 형성되는 지와 상관없이 웨이퍼 대전을 감소시킨다. 이처럼, 본 발명의 방법은 웨이퍼 대전을 유발하는 웨이퍼 프로세싱, 예를 들어 고밀도 플라즈마, 난해한 구조, 높은 종횡비 구조등을 수반하는 프로세싱에 유용하다.
본 발명의 방법을 에칭 프로세싱에 적용한 것을 도 2의 흐름도에 나타냈다. 도표(200)에서, RF 전력(202)을 시간(204)과 대비하여 나타냈다. RF 전력(202)은 집적 회로 프로세싱의 메인 에칭 단계(206)의 초기 주기 동안 연속적으로 인가된다. 메인 에칭 단계가 경과된 후, 메인 에칭 단계로부터 오버 에칭 단계(208)로의 전환 동안, 그리고 오버 에칭 단계(208)의 적어도 일부 동안 전력이 펄싱된다. 예로서, 메인 에칭 단계의 초기 약 80%를 포함하는 시간 T1 주기 동안 연속형 전력이 인가된다. 메인 에칭 단계의 최종 20% 및 오버 에칭 전체를 포함하는 시간 T2 주기 동안 펄스형 전력이 인가된다.
T1 동안 인가된 연속형 전력은 원치 않는 잔류물의 형성, 측벽에 대한 악영향, 대부분의 에칭 프로세싱 동안 프로세싱 윈도우의 기능 저하를 방지한다. T2 동안 인가된 펄스형 RF 전력은 플라즈마의 전자 온도(Te)와 전자 밀도(ne)를 감소시켜 웨이퍼(110) 대전 및 그로 인한 손상을 감소시킨다. T2 동안, 펄스형 RF 전력을 위한 듀티 사이클은 일반적으로 약 10% 내지 약 90%이다. RF 펄스의 주기는 통상적으로 대략 10 ㎲ 및 1000 ㎲ 사이이다.
연속형 전력에서 펄스형 전력으로의 변화는 웨이퍼(110)가 차아징 손상을 받기 쉬운 오버 에칭 또는 다른 프로세싱 단계의 징후를 나타내는 프로세싱 모니터(108)로부터의 신호에 의해 발생할 수 있다. 택일적으로 연속형 및 펄스형 RF 전력은 경험적으로 시간 T1 및 T2의 예정된 주기동안 공급될 수 있다. 발명의 실시예에서, 프로세싱의 진행은 웨이퍼가 광 방사 분광술 또는 또다른 프로세싱 모니터링 기술을 사용해서 프로세싱되는 식으로 모니터링된다. 프로세싱 모니터링 기술이, 프로세싱의 주기가 차아징 손상을 일으킬 수도 있는, 예를 들어, 금속 에칭 시스템에서 메인 에칭으로부터 오버 에칭으로 전환하는 것을 검출할 때, 루틴은 RF 전력 공급(105)을 펄싱한다.
전술된 방법은 도 1 의 제어기(140) 처럼 기본적인 프로세싱 시스템 제어기에 의해 제어되는 시스템에서 사용될 수 있다. 도 3 은 도 1 에 묘사된 것처럼 소정 성능에 사용될 수 있는 시스템 제어기(140)를 가지는 프로세싱 시스템(100)의 블록선도이다. 시스템 제어 유닛(140)은 메모리(304), 대용량 기억 장치(306), 입력 제어 유닛(308) 및 디스플레이 유닛(310)에 사용가능한 프로그램 가능한 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(302)을 포함한다. 게다가 시스템 제어기는 전력 공급기(316), 시계(318), 캐쉬(320), 입출력 회로(I/O)(322) 등과 같은 공지된 보조 회로(314)를 포함한다. 제어기(140)는 또한 챔버(101)의 센서(미도시)를 통해 웨이퍼 프로세싱을 모니터링하기 위한 하드웨어를 포함한다. 이러한 센서는 웨이퍼 온도, 챔버 기압 등과 같은 시스템 파라미터를 측정한다. 모든 상기 소자는 제어 시스템 버스(312)에 연결된다.
메모리(304)는 CPU(302)가 프로세싱 시스템(300)의 수행을 용이하게 실행하는 명령을 포함한다. 메모리(304)의 명령은 본 발명의 방법을 수행하는 프로그램(400)처럼 프로그램 코드의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 다른 프로그램 언어 중 임의의 하나이다. 예를 들어, 프로그램 코드는 C, C++, BASIC, Pascal 또는 다양한 언어로 쓰여질 수 있다.
대용량 기억 장치(306)는 데이터 및 명령을 저장하며 프로세싱 장치가 판독할 수 있는 자기 디스크 또는 자기 테이프 같은 저장 매체로부터 데이터나 프로그램 코드 명령을 검색한다. 예를 들어, 대용량 기억 장치(306)는 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 테이프 드라이브 또는 광 디스크 드라이브일 수 있다. 대용량 기억 장치(306)는 CPU(302)로부터 수신한 지시에 상응한 명령을 저장 및 검색한다. 대용량 기억 장치(306)에 의해 저장 및 검색된 데이터 및 프로그램 코드 명령은 프로세싱 시스템(100)의 작동을 위해 프로세싱 장치 유닛(302)에 의해 사용된다. 데이터 및 프로그램 코드 명령은 매체로부터 대용량 기억 장치(306)에 의해 우선 검색되며 이어 CPU(302)에 의해 사용되도록 메모리(304)로 전송된다.
입력 제어 유닛(308)은 챔버 작동 입력을 수신하기 위해 프로세싱 장치 유닛(302)에 키보드, 마우스 또는 펜 같은 데이터 입력 장치를 연결한다. 디스플레이 유닛(310)은 CPU(302)의 제어하에 그래픽 디스플레이 및 영숫자의 형태로 챔버 작동기로 정보를 제공한다.
제어 시스템 버스(312)는 제어 시스템 버스(312)에 연결된 모든 장치 사이에 데이터 및 제어 신호의 전송을 제공한다. 비록 제어 시스템 버스가 CPU(302)의 장치들에 직접 연결된 단일 버스로 디스플레이되었지만 제어 시스템 버스(312)는 또한 버스들의 모임일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(310), 입력 제어 유닛(308) 및 대용량 기억 장치(306)는 입출력 주변 장치의 버스와 연결될 수 있는 반면 CPU(302) 및 메모리(304)는 로컬 프로세싱 장치 버스에 연결된다. 로컬 프로세싱 장치 버스 및 입출력 주변 장치의 버스는 제어 시스템 버스(312)를 형성하기 위해 서로 연결된다.
시스템 제어기(140)는 프로세싱 시스템(100)의 소자에 연결되며, 시스템 버스(312) 및 I/O 회로(322)를 거쳐 본 발명에 따라서 에칭프로세싱에 사용된다.
이러한 구성 요소들은 (도1의 밸브(124)와 같은)다수의 밸브(324), 프로세싱 모니터 (108), 배출 시스템(109), RF 전원 공급기(105), 슬릿 밸브(114), 가스 패널(120), 로봇 아암(112) 및 기능적인 혼합기 블럭(326)(도 1에서는 도시되지 않지만, 가스 패널(120) 또는 챔버(101)중 어느 하나에 접속됨)을 포함한다. 시스템 제어기(140)는 이러한 구성 요소들이 도 1의 챔버(101)에 있는 금속을 에칭하기 위한 기능들을 수행하는데 원인이 되는 챔버 구성 요소에 신호들을 제공한다.
CPU(302)는 도 4의 흐름도에서 설명된 본 발명의 방법에 대한 실시예에 프로그램(400)과 같은 프로그램을 실행할 때 특정 목적의 컴퓨터가 되는 범용 컴퓨터를 형성한다. 본 발명이 소프트웨어로 수행되고, 범용 컴퓨터로 실행되는 것으로 설명되었을지라도, 당업자는 본 발명이 응용 주문형 집적회로(ASIC)나 다른 하드웨어 회로와 같은 하드웨어를 사용하여 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이처럼, 본 발명이 전체적으로나 부분적으로 소프트웨어나 하드웨어 또는 양쪽 모두를 사용하여 수행될 수 있는 것을 이해할 것이다.
당업자는 도 4에서 도시된 프로그램(400)과 같은 컴퓨터 프로그램을 쉽게 고안할 수 있다. 프로그램(400)은 단계(402)에서 프로세싱 챔버(101)로 작업 대상을 도입한다. 예를 들면, 로봇 아암(112)을 슬릿 밸브(114)를 통해 웨이퍼(110)안으로 삽입하고 서셉터(107)상의 웨이퍼(110)를 위치시키는 제 1 세트의 명령어들을 실행한다. 제 2 세트의 명령어들은 슬릿 밸브(114)를 통해 로봇 아암(112)를 빼내고, 슬릿 밸브(114)를 닫는다.
다음으로 단계(404)에서는 웨이퍼 프로세싱이 시작된다. 예를 들면, 프로그램(400)은 가스 패널(120)이 메인 챔버(101)안으로 프로세싱 가스 혼합물을 주입시키는 제 3 세트의 명령어들을 실행한다. 제 4 세트의 명령은 RF 전력 공급기(105)가 안테나(102)에 RF 전력을 공급하도록 한다. RF 전력은 챔버(101)안에 있는 플라스마(130)를 여기시키고 유지시킨다. 메탈 에칭과 같은 에칭 프로세싱동안 염소(Cl2), 삼염화붕소(BCl3), 및 아르곤(Ar)과 같은 가스들을 포함하고 있는 가스 혼합물은 전형적으로 거의 9밀리토르의 압력으로 제공된다. 가스들은 염소의 경우 약 60sccm, 삼염화붕소의 경우 약 30 sccm, 아르곤의 경우 약 50 sccm의 흐름률로 제공된다. RF 신호는 전형적으로 거의 2MHz의 주파수와 1300와트의 전력을 가지고 있다. 앞선 예에서, 메탈을 에칭하는 동안 챔버 파라미터들을 설명하고 있더라도, 본 발명은 역시 유전체 물질들과 실리콘을 에칭하는 챔버에서 유용하다.
일단 프로세싱이 개시되면, 프로그램(400)은 예를 들어 프로세싱 모니터(108)로부터의 신호를 참조함으로써 챔버(101)안의 상태를 모니터링한다. 단계(406)에서 프로그램(400)은 예정된 트리거 표준이 도달하기까지 RF 파워 공급기(105)가 연속형 전력을 제공하게 하는 제 4 세트의 명령을 실행한다. 예를 들어, 단계(408)에서, 프로그램(400)은 프로세싱 모니터 신호를, 메인 에칭으로부터 오버 에칭으로의 시작을 나타내는 예정된 신호와 비교하는 제 5 세트의 명령을 실행한다. 프로그램(400)은 트리거 표준이 도달할 때까지 전력 공급기(105)가 RF 전력을 연속하여 공급하도록 명령한다. 택일적으로, 프로그램(400)은 전력 공급기에 소정의 시간 주기 T1 동안 전력을 계속 공급하도록 명령할 수 있다. 그러한 타이밍은 T1 을 클럭(318)에 의해 측정된 타임(T)에 비교함으로써 얻어질 수 있다.
트리거 표준이 도달하거나 타임 T1이 획득되면, 프로그램(400)은 단계(410)에서 RF 전력 공급기가 펄스형 RF 전력을 안테나(102)로 제공하게 하는 제 6 세트 명령들을 실행한다. 그러한 명령들은 제 2 트리거 표준이 도달할 때까지 예를 들면, 전력 공급기(105)가 듀티 사이클을 턴온 및 턴오프하게 한다. 예를 들면, 단계(412)에서 프로그램(400)은 프로세싱 모니터 신호를 제 2의 예정된 트리거 표준과 비교하는 제 7 세트의 명령을 실행한다. 제 2 트리거 표준이 도달할 때까지 프로그램(400)은 전력 공급기(105)가 펄스형 RF 전원을 계속하여 제공하도록 명령한다. 택일적으로, 프로그램(400)은 제 2의 예정된 시간주기(T2) 동안 전력 공급기(105)가 펄스형 전력을 제공하도록 명령할 수 있다. 프로그램은 단계(414)에서 종료한다. 이러한 명령들의 실행은 동작되는 프로세싱 시스템의 요소들(100)이 반도체 웨이퍼상에서 에칭 프로세싱 같은 프로세싱을 실행하게 한다.
비록 컴퓨터 프로그램은 RF 전력 공급기(105)를 펄스화하는 신호들을 생성하는 것이 가능한 것으로 개시되었지만, 시스템 제어기(140)는 택일적으로 RF 전력 공급기(105)에 내장된 전용 타이밍 회로에 간단한 "시작" 및 "멈춤" 신호를 보낼 수 있다. 시작 신호를 받으면, 상기한 회로(즉, 전원 트랜지스터에 더하여진 펄스폭 변조 타이머 회로)는 자동적으로 전력 공급기(105)를 구동하기 위해 제어 신호들을 생성한다. 제어 신호들은 예정된 시간 주기의 경과나 트리거 표준의 결과로서 시스템 제어기(140)에 대해 멈춤 신호를 보내는 것을 정지시킨다.
오버 에칭으로의 전환 동안 펄스형 RF 전력의 이점은 도 5에 그려진 그래프로부터 쉽게 알 수 있다. 그래프(500)는 RF 펄스 동안에 마이크로세컨즈(㎲) 단위의 시간 함수로서 전자 온도 Te(502)와 밀도 ne(504)로 도시한다. RF 전력은 본 발명의 방법에 따르면 에칭 프로세싱의 오버 에칭 부분 동안 인가된다. RF 전력은 200㎲의 주기 및 50%의 듀티 사이클로 펄스화 된다. 따라서 RF 전력은 약 100㎲의 펄스 지속 시간의 "on" 부분(506) 동안에 인가되었다. 약 1300 W 의 RF 전력은 약 100㎲로 지속하는 "off" 부분 동안에는 꺼져 있었던 상태다. 이러한 예로는 Cl2, BCl3 및 Ar은 각각 60, 30 및 50 sccm의 흐름율로 제공되었다.
"on" 부분(506) 동안은, 전자 온도(Te)(502)는 거의 일정하게 유지되고, 밀도(ne)(504)는 서서히 증가한다. 전력이 끊긴 후에는, Te 와 ne 모두 각각 20㎲ 와 40㎲ 내에서 급격하게 거의 0으로 감소한다. Te 의 급속한 감소는 전자들이 웨이퍼(110)에 충돌하게 하는 에너지를 감소시킨다. ne의 급속 감소는 전자들이 웨이퍼(110)에 충돌하는 비율을 감소시킨다. 두 효과들은 웨이퍼(110)의 대전을 감소시키고 차아징 손상을 막는다. 앞서 말한 실시예는 연속형 전력을 사용하며, 뒤이어 표면 형태에 따른 대전을 감소시키기 위해 에칭 반응기에서 펄스형 전력을 사용한다. 본 발명은 또한 표면 형태에 의한 대전이 증착 프로세싱의 초기에서 발생하는 유전체 증착과 같은, 플라즈마 증착 프로세싱에 유용하다. 결과적으로 펄스형 전력이 증착 프로세싱의 초기에서 사용되고 계속하여 벌크 증착 과정 동안 연속형 전력이 사용된다.
또한, 앞서말한 실시예는 플라즈마 프로세싱의 두 단계로 기술되었다. 그러나, 본 발명은 플라즈마가 연속형 전력, 다음에 펄스형 전력, 다음에 연속형 전력 , 그 다음에 펄스형 전력 등등을 사용하여 생성되거나, 플라즈마가 펄스형 전력, 다음에 연속형 전력, 그 다음에 펄스형 전력, 다음에 연속형 전력 등을 이용하여 생성되는 다단계의 프로세싱이 사용될 수 있다.
고종횡비 구조를 함유하는 웨이퍼는 표면 형태에 의해 대전되기 쉽다. 이처럼, 본 발명은 고종횡비 구조를 갖는 웨이퍼의 프로세싱에 있어서 대단히 유리하다.
비록 본 발명의 기술들과 커플링하는 다양한 실시예들이 여기에 자세히 도시되고 기술되었으나, 기술에 있어서 숙련된 자들은 이러한 기술들과 결합하여 많은 다른 다양한 실시예들을 쉽게 고안할 수 있을 것이다.
본 발명은 표면 형태에 의한 대전이 감소되는 효과를 가진다.

Claims (35)

  1. 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 웨이퍼 부근에 플라즈마를 형성하는 단계;
    메인 에칭 프로세스의 제1 기간 동안 상기 플라즈마로 상기 웨이퍼를 프로세싱하면서 상기 플라즈마에 연속형 RF 전력을 인가하는 단계; 및,
    상기 메인 에칭 프로세스의 제2 기간 동안 펄스형 RF 전력으로 상기 웨이퍼를 프로세싱하는 단계를 포함하며,
    상기 반도체 웨이퍼에서 발생하는 차아징 손상(charging damage) 이전에 상기 제1 기간이 멈추고 상기 제2 기간이 시작하는, 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세싱은 에칭 프로세싱인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스의 제1 기간은 상기 프로세스의 제2 기간 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스의 제2 기간은 상기 프로세스의 제1 기간 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 다중 단계의 프로세싱을 수행하는 단계를 더 포함하고, 각각의 단계는 상기 플라즈마를 형성하기 위하여 연속형 또는 펄스형 RF 전력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 기간은 메인 에칭 프로세스의 초기 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 기간은 상기 메인 에칭 프로세스의 최종 부분 및 오버 에칭 프로세싱의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 기간은 대략 상기 메인 에칭 프로세스의 초기 80%인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스형 RF 전력에 대한 듀티 사이클은 대략 10 퍼센트와 90 퍼센트 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 펄스형 RF 전력의 주기는 약 10 ㎲ 및 약 1000 ㎲ 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세스의 제2 기간은 플라즈마 강화 증착 프로세스의 시작부이고, 상기 프로세스의 제1 기간은 벌크 증착 프로세스인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스의 상태를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 펄스형 전력은 상기 상태의 변화에 응답하여 시작되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 상태는 광 방사인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 높은 종횡비 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마는 고밀도 플라즈마인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 방법.
  17. 챔버 및 RF 전력 소스를 구비한 시스템을 사용하여 반도체 웨이퍼를 에칭하는 방법으로서,
    상기 챔버에 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 RF 전력 소스로부터 RF 전력을 제공하는 단계;
    메인 에칭 프로세스의 제1 기간 동안 상기 플라즈마로 상기 웨이퍼를 에칭하면서, 상기 플라즈마에 연속형 RF 전력을 인가하는 단계; 및
    상기 에칭 프로세싱의 추후 기간 동안 펄스형 RF 전력을 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 반도체 웨이퍼에서 발생하는 차아징 손상(charging damage) 이전에 상기 제1 기간이 멈추고 상기 제2 기간이 시작하는, 반도체 웨이퍼 에칭 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 추후 기간은 메인 에칭 프로세스의 최종 부분 및 오버 에칭 프로세스의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 기간은 대략 상기 메인 에칭 단계의 초기 80%인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 프로세스의 상태를 모니터링하는 단계 및 상기 상태 변화에 응답하여 상기 펄스형 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 상태는 광 방사인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 방법.
  22. 웨이퍼 제조 프로세스 동안 챔버 및 RF 전력 공급기를 구비한 반도체 프로세싱 시스템을 제어하는 프로그램 코드가 내장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 프로그램 코드는,
    메인 에칭 프로세스의 제1 기간 동안 연속형 RF 전력을 인가하는 단계; 및
    상기 메인 에칭 프로세스의 제2 기간 동안 상기 플라즈마에 펄스형 RF 전력을 인가하는 단계를 포함하며, 상기 반도체 웨이퍼에서 발생하는 차아징 손상(charging damage) 이전에 상기 제1 기간이 멈추고 상기 제2 기간이 시작하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제1 기간은 메인 에칭 프로세스의 지속 기간의 초기 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제2 기간은 상기 메인 에칭 프로세스의 최종 부분 및 오버 에칭 프로세싱의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 초기 부분은 대략 상기 메인 에칭 프로세스의 초기 80%인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 프로그램 코드는 상기 프로세스의 상태를 모니터링하는 단계 및 상기 상태 변화에 응답하여 상기 펄스형 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 제1 기간은 상기 제2 기간 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 제2 기간은 상기 제1 기간 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  29. 웨이퍼를 프로세싱하는 장치로서,
    웨이퍼 지지대를 포함하는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버에 커플링된 플라즈마 발생기; 및
    상기 플라즈마 발생기를 제어하기 위하여 상기 플라즈마 발생기에 커플링된 제어기를 포함하며, 상기 플라즈마 발생기는 메인 에칭 프로세스의 제1 기간 동안 웨이퍼를 프로세싱하면서, 연속형 RF 전력을 생성하고, 상기 메인 에칭 프로세스의 제2 기간 동안 펄스형 RF 전력을 생성하고, 상기 반도체 웨이퍼에서 발생하는 차아징 손상(charging damage) 이전에 상기 제1 기간이 멈추고 상기 제2 기간이 시작하는, 웨이퍼 프로세싱 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생기는,
    코일; 및
    RF 전력 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 코일은 안테나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 프로세스는 플라즈마 프로세스인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 플라즈마 프로세스는 고밀도 플라즈마 프로세스인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 제어기에 커플링된 프로세스 모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 프로세스 모니터는 상기 제어기를 상기 제1 기간으로부터 제2 기간으로 전환시키는 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로세싱 장치.
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