KR100844029B1 - 플라즈마 식각방법 - Google Patents
플라즈마 식각방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100844029B1 KR100844029B1 KR1020060128411A KR20060128411A KR100844029B1 KR 100844029 B1 KR100844029 B1 KR 100844029B1 KR 1020060128411 A KR1020060128411 A KR 1020060128411A KR 20060128411 A KR20060128411 A KR 20060128411A KR 100844029 B1 KR100844029 B1 KR 100844029B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- etching
- pattern
- plasma
- sccm
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 148
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 89
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 55
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 83
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 15
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 claims description 7
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NJCQVAKYBOCUCS-UHFFFAOYSA-N [C].F Chemical compound [C].F NJCQVAKYBOCUCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IIGJROFZMAKYMN-UHFFFAOYSA-N [C].FC(F)(F)F Chemical compound [C].FC(F)(F)F IIGJROFZMAKYMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- -1 fluoride hydrogenated carbon Chemical class 0.000 claims description 2
- UNRFQJSWBQGLDR-UHFFFAOYSA-N methane trihydrofluoride Chemical compound C.F.F.F UNRFQJSWBQGLDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 7
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명에 따르면, 플라즈마 식각 장치의 공정 챔버에 식각대상층 및 식각 마스크를 포함하는 웨이퍼를 장착하고, 산소 가스, 사불화탄소가스(CF4) 및 삼불화메탄가스(CHF3)를 포함하는 반응 가스를 공급하며, 공정 챔버에 장착된 웨이퍼의 후면에 바이어스 파워(bias power)부를 이용하여 바이어스 파워를 제공하고, 소스 파워(source power)부를 통해 소스 파워를 코일 부싱(coil bushing), 및 코일 부싱에서 분지되어 코일 부싱 주위를 감싸게 감기는 나선 형태로 도입되는 복수의 단위 코일들을 포함하는 플라즈마 소스 코일 구조체를 포함하는 플라즈마 소스(source)부에 제공하여, 공정 챔버 내에 제공되는 반응 가스를 플라즈마화하여 식각 대상층을 플라즈마 식각하여 패턴을 형성한다. 삼불화메탄가스의 공급 흐름량을 다른 반응 가스들에 대해 상대적으로 조절하여, 패턴의 측벽 경사 또는 선폭(CD) 또는 측벽 경사 및 선폭을 조절하며 식각 대상층의 패턴을 형성하는 플라즈마 식각방법을 제시한다.
ICP, 하드마스크, 플라즈마식각
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각 장치에 도입된 플라즈마 소스 코일(coil) 구조체를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법에 의한 실리콘질화물층 패턴들의 형상을 설명하기 위해서 제시한 사진들이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 측정 그래프(graph)이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법에 의한 실리콘질화물층 패턴들의 형상을 설명하기 위해서 제시한 사진들이다.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 측정 선폭 그래프(graph)이다.
본 발명은 집적회로소자 제조에 관한 것으로, 특히, 패턴 프로파일(pattern profile)을 조절할 수 있는 플라즈마(plasma) 식각방법에 관한 것이다.
집적회로소자 또는 반도체 소자를 제조하는 공정에 유도 결합 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma) 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 과정이 이용되고 있다. ICP 장치는 플라즈마 소스 코일(plasma source coil)이 공정 챔버(process chamber)의 상측에 설치된 형태로 기본적으로 구성되고 있다. 플라즈마 소스 코일에 제공되는 고주파(RF: Radio Frequency) 형태의 파워(power)에 의해서, 공정 챔버의 상측으로 도입되는 반응 가스들이 플라즈마화되고, 플라즈마를 이용하여 식각 대상층을 식각하는 식각 과정으로 패터닝이 수행되고 있다.
ICP 형태의 건식 식각 장치를 이용하여 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)에 노출된 식각 대상층 부분을 선택적으로 식각하여 패터닝을 수행할 때, 형성되는 패턴의 형상 또는 패턴의 측벽 프로파일(profile)을 제어하는 것은 매우 중요하게 인식되고 있다. 플라즈마 식각 과정에서 패턴 프로파일에 영향을 주는 공정 변수는 여러 요소들을 고려할 수 있으나, 모든 공정 변수들을 정확하게 제어하는 것은 실질적으로 어렵다.
한편, 반도체 소자 제조를 위한 웨이퍼의 구경이 300㎜로 대구경화됨에 따라, 웨이퍼 상에 형성된 식각 대상층에 건식 식각을 수행할 때, 패턴 프로파일을 제어하기가 200㎜ 구경의 웨이퍼를 이용할 경우에 비해 더욱 어려워지고 있다. 또한, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 실리콘질화물(Si3N4)이나 실리콘산질화물(SiON)과 같은 질화물 계열의 층의 패턴을 하드 마스크(hard mask) 또는 식각 마스크로 이용하는 공정이 많이 채용되고 있다. 이러한 하드 마스크의 패턴 프로파일은 하드 마스크를 이용하여 패터닝하고자하는 대상층 패턴의 프로파일에 영향을 미치므로 중요하게 인식되고 있다.
이에 따라, 특정 공정 변수를 제어함으로써, 결과 패턴의 프로파일, 특히, 을 의도한 프로파일을 가지게 형성하는 방법의 개발이 크게 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 패턴의 형상에 따른 패턴의 측벽 프로파일을 조절할 수 있는 플라즈마 식각방법을 제시하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 내부에 웨이퍼가 장착되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 상측에 도입되어 상기 공정 챔버 내에 제공되는 반응 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 소스(source)부, 상기 플라즈마 소스부에 상기 플라즈마 발생을 위한 소스 파워(source power)를 인가하는 소스 파워부, 및 상기 공정 챔버에 장착될 웨이퍼 후면에 바이어스 파워(bias power)를 제공할 바이어스 파워부를 포함하는 플라즈마 식각 장치의, 상기 공정 챔버에 식각대상층 및 상기 식각대상층 상의 식각 마스크를 포함하는 웨이퍼를 장착하는 단계; 및 상기 공정 챔버 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 공급하며 상기 식각 대상층을 플라즈마 식각하여 패턴을 형성하되, 상기 불화수소화탄소가스의 공급 흐름량을 상대적으로 조절하여 상기 패턴의 측벽 경사 또는 선폭(CD) 또는 측벽 경사 및 선폭을 조절하며 상기 식각 대상층의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법을 제시한다.
상기 산화 가스는 산소가스를 포함하고, 상기 불화탄소가스(CFx)는 사불화탄소가스(CF4)를 포함하고, 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)는 삼불화메탄가스(CHF3)를 포함할 수 있다.
상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는, 대략 14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스, 대략 30 내지 120 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및 대략 10 내지 20 sccm의 흐름량으로 적어도 50초 이상 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여, 상기 패턴의 측벽이 네거티브 경사(negative slope)를 가지게 제1 플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는, 대략 10 내지 20 sccm의 흐름량으로 많아야 50초 미만 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여 상기 패턴의 측벽이 수직 경사(vertical slope)를 가지게 제2플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는, 대략 30 내지 120 sccm의 흐름량으로 많아야 50초 미만 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여 상기 패턴의 측벽이 포지티브 경사(positive slope)를 가지게 제3플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 패턴의 측벽의 경사가 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)의 흐름량의 증가에 따라 대략 91.0°내지 80.2°로 감소하게 상기 플라즈마 식각을 수행할 수 있다.
상기 패턴의 측벽의 경사가 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 공급하는 시간의 증가에 따라 증가하게 상기 플라즈마 식각을 수행할 수 있다.
상기 식각 대상층은 실리콘질화물층을 포함할 수 있다. 상기 식각 대상층은 실리콘질화물, 실리콘산질화물(SiON) 및 티타늄 질화물(TiN) 중 어느 하나를 포함하는 단일층 또는 다중층이거나 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 다중층을 포함할 수 있다.
상기 반응가스는 대략 200sccm의 흐름량으로 공급되는 아르곤가스(Ar)를 더 포함할 수 있다.
상기 소스 파워는 많아야 150 W 이하로 공급되고, 상기 바이어스 파워는 상기 소스 파워보다 대략 6배 이상 큰 900 내지 2000 W로 공급될 수 있다.
상기 플라즈마 소스(source)부는, 상기 소스 파워부에 전기적으로 연결되는 코일 부싱(coil bushing), 및 상기 코일 부싱에서 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 감기는 나선 형태로 도입되는 적어도 둘 이상의 단위 코일들을 포함하는 플라즈마 소스 코일 구조체를 포함할 수 있다.
상기 단위 코일은 2 내지 8 가닥으로 도입되고, 상기 단위 코일은 0.8 턴수(turn number) 내지 6턴수를 가지게 도입될 수 있다.
상기 공정 챔버 내는 대략 40 내지 90 mTorr로 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점은, 내부에 웨이퍼가 장착되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 상측에 도입되어 상기 공정 챔버 내에 제공되는 반응 가스를 플라즈마화하기 위해 코일 부싱(coil bushing), 및 상기 코일 부싱에서 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 감기는 나선 형태로 도입되는 적어도 둘 이상의 단위 코일들을 포함하는 플라즈마 소스 코일 구조체를 포함하는 플라즈마 소스(source)부, 상기 플라즈마 소스부에 상기 플라즈마 발생을 위한 소스 파워(source power)를 인가하는 소스 파워부, 및 상기 공정 챔버에 장착될 웨이퍼 후면에 바이어스 파워(bias power)를 제공할 바이어스 파워부를 포함하는 플라즈마 식각 장치의, 상기 공정 챔버에 실리콘산화물층을 포함하는 식각대상층 및 상기 식각대상층 상의 식각 마스크를 포함하는 웨이퍼를 장착하는 단계, 및 상기 공정 챔버 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)의 흐름량이 대략 60 내지 120 sccm의 흐름량이 되게 공급하여 상기 식각 대상층을 플라즈마 식각하여 패턴을 형성하되, 상기 불화수소화탄소가스의 상대적 흐름량이 증가됨에 따라 패턴들 사이의 이격 간격 선폭(CD)이 감소되게 상기 식각 대상층 패턴을 형성하는 플라즈마 식각방법을 제시한다.
상기 대상층 패턴은 상기 이격 간격 선폭을 콘택홀(contact hole)의 크기로 가지는 콘택홀 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 반도체 제조 과정에서 바람직하게 적응형 결합 플라즈마 소스(Adaptively Coupled Plasma source)를 이용하여 질화물(nitride)이나 산화물(oxide) 막질을 건식 식각하여 패턴을 형성하는 방법을 제시한다. 이러한 방법은 유도결합플라즈마 소스(ICP source)를 이용하는 건식 식각에 적용될 수 있고, 또한, 300㎜ 구경의 대구경 웨이퍼를 이용하는 과정에 적용될 수 있다. 또한, 실리콘질화물 단일층 이외에 질화물을 포함하는 다중층이나 실리콘산질화물층 등에도 적용될 수 있으며, 이러한 질화물층을 포함하는 하드 마스크(hard mask) 패터닝 과정에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 식각 반응 가스들의 성분 중 불화수소화탄소가스(CHxFy), 예컨대, 삼불화메탄가스(trifluoromethane; CHF3) 가스의 양을 조절하여 예컨대 실리콘질화물층 패턴의 측벽 경사 프로파일(profile)을 조절 또는 제어하는 기술을 제시한다. 이때, 반응 가스의 다른 성분들은 패턴 형상을 형성하는 데 참여하는 것보다는 식각 속도 등을 조절하는 데 이용되는 것으로 이해될 수 있으며, 패턴 형상의 형성은 삼불화메탄가스의 양, 예컨대, 흐름량이나 흐름을 제공하는 시간(즉, 식각 시간)에 주로 의존하는 것으로 이해될 수 있다.
불화수소화탄소가스 계열을 포함하는 반응 가스는 질화물층 이외에 산화물 층, 예컨대, BPSG나 TEOS와 같은 실리콘 산화물 계열의 층을 식각하는 데 적용될 수 있다. 이때, 삼불화메탄가스의 양을 제어함으로써, 식각되는 부분의 선폭, 즉, 콘택홀(contact hole)과 같은 실리콘 산화물층 패턴들 간의 이격 간격의 선폭(CD)을 변화시킬 수 있다. 이와 같이 콘택홀 CD를 제어할 수 있는 점은 보다 미세한 선폭의 콘택홀 형성이나, 보다 안정된 프로파일의 콘택홀 형성에 유리하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각 장치에 도입된 플라즈마 소스 코일(coil) 구조체를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바람직하게 건식 식각 장치로서의 플라즈마 식각 장치는, 공정 공간을 제공하는 벽면을 가지는 챔버(100)와 돔(dome:101) 등을 포함하고, 이들에 의해서 일정 크기의 내부 공간(103)을 설정한다. 이러한 내부 공간(103)은 외부와 차단되며 식각 공정 등이 수행되기 위해서 대기압 보다 현저히 낮은 압력, 예컨대, 대략 40 내지 90mTorr 정도 압력의 진공으로 유지된다.
내부 공간(103) 내에는 공정 처리가 이루어질 반도체 기판, 예컨대, 웨이퍼(110)를 지지하기 위한 기판 지지부(111), 예컨대, 정전척(ESC) 등이 하부 공간에 배치된다. 이러한 기판 지지부(111)에는 웨이퍼(110)의 후면에 바이어스 파워(bias power)를 인가하기 위한 바이어스 파워부(130)가 전기적으로 연결된다. 이러한 바이어스 파워부(130)는 고주파(RF) 전원으로 구성된다.
돔(101)의 외측 상측 표면 상에는 플라즈마(103) 형성을 위한 플라즈마 코일 구조체(150)가 일정 구조로 배치된다. 이러한 플라즈마 코일 구조체(150)는, 도 2에 제시된 바와 같이, 중앙에 배치된 코일 부싱(coil bushing: 151)과 이 코일 부싱(151) 둘레를 나선형으로 감는 복수개의 단위 코일들(153)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서는 3개의 단위 코일들(153)을 예시적으로 나타내었지만, 반드시 3개에 한정될 필요가 없다는 것은 당연하다. 즉, 코일 수는 m은 2 이상인 정수일 수 있다. 예컨대, 2중 내지 8중으로 단위 코일들(153)을 도입할 수 있다. 또한, 각각의 단위 코일들(513)은, n회의 턴(turn)수로 감긴 상태일 수 있다. 이때, 회전 턴수 n은 양의 실수 값일 수 있다. 예컨대, 0.8 턴수 내지 6턴 중의 어느 하나일 수 있다.
코일 부싱(151)은 복수개의 단위 코일들(153)과 동일한 재질, 예컨대, 구리와 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 단위 코일들(421, 423, 425)과는 다른 재질로 만들어질 수도 있는데, 그러나, 이 경우에도 도전성 재질을 사용하여야 한다. 코일 부싱(151)의 중앙에는 코일 부싱(151)의 상부면에 수직한 방향으로 돌출된 전기적 연결을 위한 연결 지지봉(도 1의 155)이 배치된다. 이 지지봉(155) 또한 도전성 재질, 예컨대 구리 재질로 이루어진다.
코일 부싱(151)의 중앙부에서 그 표면으로부터 수직 방향으로 돌출되도록 지지봉(155)에 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 소스 파워를 제공하기 위한 소스 파워부(170)를 전기적으로 연결한다. 소스 파워부(170)는 RF 전원으로 구성될 수 있다. 따라서, 소스 파워부(170)의 RF 파워는 지지봉(155) 및 코일 부싱(151)을 통하여 단위 코일들(153)로 전달된다.
이와 같은 구조의 플라즈마 챔버 장치에 있어서, 소스 파워부(170)에 의해 RF 파워를 공급받는 단위 코일들(153)은 전기장을 발생시키고, 이러한 전기장은 바람직하게 세라믹(ceramic)으로 구성된 돔(101)을 통과하여 챔버 내부 공간(103) 내로 유기된다. 챔버 내부 공간(103) 내에 유기된 전기장은 챔버 내부 공간(103) 내에 도입된 반응 가스 속에 방전을 발생시켜 가스를 플라즈마화하여 플라즈마(105)를 발생시키고, 이러한 플라즈마(105)의 중성 래디컬(radical) 입자들과 전하를 띤 이온(ion) 사이의 화학 반응을 발생시킴으로써, 웨이퍼(110) 표면의 식각 대상층을 식각하도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 식각 장치는 소스 파워를 보다 낮게 인가하면서도 높은 식각율을 구현하고 높은 PR 선택비를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4 내지 도 11은 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법에 의한 실리콘질화물층 패턴들의 형상을 설명하기 위해서 제시한 사진들이다. 도 12는 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 식각방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 측정 그래프(graph)이다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼(310) 상에 하부층(330)을 형성하고, 식각 대상층(350) 및 식각 마스크(370)를 형성한다. 하부층(330)은 텅스텐(W)층 또는 텅스텐실리사이드(WSix)층 등과 같은 메모리(memory) 반도체 소자에서의 비트 라인(bit line) 또는 게이트 라인(gate line) 등과 같은 배선 라인을 위한 도전층을 포함할 수 있다. 식각 대상층(350)은 도전층 상에 도입되는 캡층(capping layer)으로 이해될 수 있으며, 실리콘 질화물(Si3N4)층 또는 실리콘산질화물(SiON)층, 티타늄 질화물(TiN) 등을 포함하는 질화물 단일층 또는 다중층일 수 있다.
식각 마스크(370)는 질화물층의 식각을 위한 포토레지스트 패턴 또는 하드 마스크(hard mask)일 수 있으며, 소자 선폭의 축소에 따라 미세 패턴 형성을 위해 하드 마스크로서의 산화물층 또는 폴리실리콘층 등을 포함할 수 있다.
이와 같은 웨이퍼(310)를 도 1 및 2에 설명한 바와 같은 플라즈마 식각 장치의 공정 챔버(100) 내의 장착한다. 이후에, 공정 챔버(100) 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 공급하며, 식각 대상층(도 3의 350)을 플라즈마 식각하여, 식각 대상층의 패턴을 형성한다.
산화 가스는 산소가스(O2)를 포함할 수 있다. 불화탄소가스(CFx)는 사불화탄소가스(CF4)를 포함할 수 있다. 불화수소화탄소가스(CHxFy)는 바람직하게 삼불화메탄가스(CHF3)를 포함할 수 있다. 산소 가스는 대략 14 내지 28 sccm의 흐름량 중 설정된 흐름량으로 고정되어 공급될 수 있으며, 사불화탄소가스(CF4)는 대략 30 내지 120 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 고정되어 공급될 수 있다. 이때, 분위기 가스로는 아르곤 가스(Ar) 가스를 대략 200sccm 정도 흐름량으로 공급할 수 있다. 삼불화메탄가스(CHF3)는 10 내지 120sccm 정도 범위 내의 흐름량에서 선택되 는 흐름량으로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 반응 가스의 다른 성분의 공급량을 고정하고, 삼불화메탄가스(CHF3)의 공급량을 변화시킴으로써, 식각 대상층(350)의 식각된 패턴의 형상을 제어한다. 삼불화메탄가스(CHF3)의 상대적 흐름량에 의해 패턴의 측벽 경사 각도가 변화될 수 있다. 이에 따라, 식각 대상층(350)의 패턴의 형상을, 의도한 대로 네거티브 경사(negative slope) 또는 수직 경사(vertical slope), 포지티브 경사(positive slope)를 가지게 유도할 수 있다.
예컨대, 다른 성분의 반응 가스들의 흐름량을 고정하고, 삼불화메탄가스(CHF3)를 대략 10 내지 20 sccm의 흐름량으로 적어도 50초 이상 공급하여 식각을 수행할 때, 식각 대상층(350)이 식각된 패턴의 측벽은 네거티브 경사(negative slope)를 가지게 실험적으로 확인된다. 또한, 삼불화메탄가스(CHF3)를 대략 10 내지 20 sccm의 흐름량으로 많아야 50초 미만 공급할 때, 패턴의 수직한 경사 프로파일이 얻어짐이 확인된다. 또한, 대략 30 내지 120 sccm의 흐름량으로 많아야 50초 미만 동안 삼불화메탄가스(CHF3)를 공급할 때, 패턴의 측벽이 포지티브 경사(positive slope)를 가지게 플라즈마 식각됨이 확인된다.
이러한 식각 과정은 건식 식각의 주 반응은 삼불화메탄가스(CHF3), 및 사불화탄소가스(CF4)의 작용에 의한 것으로 이해될 수 있으나, 식각에 의해 형성된 패턴의 형상은 삼불화메탄가스(CHF3)의 상대적인 비에 관련된 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 삼불화메탄가스(CHF3), 사불화탄소가스(CF4) 및 산소 가스의 비율의 조절에 따라 형성되는 질화물 패턴의 경사 또는 형상을 제어할 수 있다.
이때, 소스 파워는 많아야 0 보다 크고 150 W 이하로 공급될 수 있으며, 바이어스 파워는 소스 파워보다 대략 6배 이상 큰 900 내지 2000 W로 공급될 수 있다. 즉, 소스 파워와 바이어스 파워의 비율을 1: 9( 내지 2000) 정도 되게 설정할 수 있다. 이러한 소스 파워 및 바이어스 파워의 인가에 의해 도 1 및 도 2에 제시된 ACP 식각 장치는 고선택비 및 높은 식각율을 나타낼 수 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 효과는, 도 4 내지 도 11에 제시된 식각된 패턴에 대해 측정된 주사전자현미경(SEM) 사진들에 의해 확인될 수 있다. 도 4의 SEM 사진은 도 3에 제시된 바와 같이 식각 대상층(350)을 식각하기 이전의 실제 단면 형상을 보여주고 있다.
도 5의 SEM 사진은, CHF3 가스를 120 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 28 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 수행한 결과의 패턴(350)에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 패턴(350)은 실리콘질화물층을 이용한 것으로 이해될 수 있다. 이때, 패턴(350)의 경사 각도는 80.2° 로 포지티브 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다. 이때, 식각 반응 시간은 대략 41초 정도로 이해될 수 있다.
도 6의 SEM 사진은, CHF3 가스를 90 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 32 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 82.4° 로 포지티브 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
도 7의 SEM 사진은, CHF3 가스를 60 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 83.7° 로 포지티브 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
도 8의 SEM 사진은, CHF3 가스를 30 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 86.3° 로 포지티브 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
도 9의 SEM 사진은, CHF3 가스를 10 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 89.1° 로 실질적으로 수직적 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
도 10의 SEM 사진은, CHF3 가스를 10 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1500 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 89.6° 로 실질적으로 수직적 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
도 11의 SEM 사진은, CHF3 가스를 20 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1500 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 53초 수행한 결과의 패턴에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 패턴의 경사 각도는 91° 로 실질적으로 네거티브 경사를 가지는 것으로 측정되고 있다.
이러한 SEM 사진들의 결과들은, CHF3 가스를 10 내지 120 sccm 범위에서 변화시키고, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 14 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 대략 41초 수행한 결과의 패턴에 대해 측정한 도 12의 측벽 경사각도 그래프의 결과에 의해서도 확인될 수 있다. 도 12의 그래프에 따르면, CHF3 가스의 상대적 양이 증가됨에 따라 패턴의 형성 경사 각도는 감소되어 포지티브 경사를 가지게 되고, 상대적 양이 감소되면 실질적으로 수직하거나 네거티브 경사를 가지게 된다.
이러한 결과들은 CHF3 가스의 비율 조절을 통해 질화물 패턴의 형상을 제어할 수 있음을 입증하고 있다. 실질적으로 CHF3 가스의 비율이 형성 제어 요소로 이 해되고 있으며, 산소 가스의 흐름량 변화는 식각율에 실질적으로 한정되어 영향을 미치는 것으로 분석된다. 더욱이, 도 10 및 도 12의 결과에 따르면, 대략 50 초 이상의 식각 시간에 따라 수직한 경사와 네거티브 경사 사이의 전환이 이루어지는 것으로 이해된다.
한편, 이러한 반응 가스 중의 CHF3 가스의 상대적인 비율의 조절을 통해서 질화물뿐만 아니라 산화물층에 대한 콘택홀 선폭(CD) 크기 조절을 구현할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 14 내지 도 18은 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법에 의한 실리콘산화물층 패턴들의 형상을 설명하기 위해서 제시한 사진들이다. 도 19는 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 식각방법의 효과를 설명하기 위해서 제시한 측정 그래프(graph)이다.
도 13을 참조하면, 웨이퍼(410) 상에 식각 대상층(450) 및 식각 마스크(470)를 형성한다. 식각 대상층(450)은 BPSG나 TEOS와 같은 층간 절연층으로 이용되는 실리콘산화물층을 포함할 수 있다. 식각 마스크(470)는 산화물층의 식각을 위한 포토레지스트 패턴 또는 질화물층을 포함하는 식각 하드 마스크(etch hard mask)일 수 있다.
이와 같은 웨이퍼(410)를 도 1 및 2에 설명한 바와 같은 플라즈마 식각 장치의 공정 챔버(100) 내의 장착한다. 이후에, 공정 챔버(100) 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 공급하며, 식 각 대상층(도 13의 450)을 플라즈마 식각하여, 식각 대상층의 패턴을 형성한다.
산화 가스는 산소가스(O2)를 포함할 수 있다. 불화탄소가스(CFx)는 사불화탄소가스(CF4)를 포함할 수 있다. 불화수소화탄소가스(CHxFy)는 바람직하게 삼불화메탄가스(CHF3)를 포함할 수 있다. 산소 가스는 대략 14 내지 28 sccm의 흐름량 중 설정된 흐름량으로 고정되어 공급될 수 있으며, 사불화탄소가스(CF4)는 대략 30 내지 120 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 고정되어 공급될 수 있다. 이때, 분위기 가스로는 아르곤 가스(Ar) 가스를 대략 200sccm 정도 흐름량으로 공급할 수 있다. 삼불화메탄가스(CHF3)는 60 내지 120sccm 정도 범위 내의 흐름량에서 선택되는 흐름량으로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 반응 가스의 다른 성분의 공급량을 고정하고, 삼불화메탄가스(CHF3)의 공급량을 변화시킴으로써, 식각 대상층(450)의 식각된 패턴의 이격 간격 또는 콘택홀의 크기 선폭(CD)을 제어할 수 있다. 삼불화메탄가스(CHF3)의 상대적 흐름량에 의해 콘택홀 패턴의 선폭이 변화될 수 있다.
이때, 소스 파워는 많아야 0 보다 크고 150 W 이하로 공급될 수 있으며, 바이어스 파워는 소스 파워보다 대략 6배 이상 큰 900 내지 2000 W로 공급될 수 있다. 즉, 소스 파워와 바이어스 파워의 비율을 1: 9( 내지 2000) 정도 되게 설정할 수 있다. 이러한 소스 파워 및 바이어스 파워의 인가에 의해 도 1 및 도 2에 제시된 ACP 식각 장치는 고선택비 및 높은 식각율을 나타낼 수 있다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 효과는, 도 14 내지 도 18에 제시된 식각된 패턴에 대해 측정된 주사전자현미경(SEM) 사진들에 의해 확인될 수 있다. 도 5의 SEM 사진은 도 13에 제시된 바와 같이 식각 대상층(450)을 식각하기 이전의 실제 단면 형상을 보여주고 있다. 이때, 식각 마스크(470)들의 이격 간격 또는 오프닝(opening) 선폭은 실질적으로 175㎚로 측정되고 있다.
도 15의 SEM 사진은, CHF3 가스를 60 sccm, CF4 가스를 30sccm 및 O2 가스를 28 sccm 공급하고, 소스 파워를 70 W, 바이어스 파워를 1200 W 공급하여 플라즈마 식각 과정을 수행한 결과의 패턴(450)에 대한 SEM 단면 형상을 보여주고 있다. 콘택홀 크기는 234㎚로 측정되고 있다. 이때, CF4 가스를 30sccm 내지 120sccm 공급될 수 있는 데, 식각율에 영향을 미칠 뿐 패턴 형상에는 영향을 실질적으로 미치지 않는 것으로 이해된다.
도 16의 SEM 사진은, 마찬가지로 CHF3 가스를 80 sccm 공급했을 때 얻어진 패턴 사진으로, 콘택홀 CD는 231㎚로 측정되고 있다.
도 17의 SEM 사진은, 마찬가지로 CHF3 가스를 100 sccm 공급했을 때 얻어진 패턴 사진으로, 콘택홀 CD는 222㎚로 측정되고 있다.
도 18의 SEM 사진은, 마찬가지로 CHF3 가스를 120 sccm 공급했을 때 얻어진 패턴 사진으로, 콘택홀 CD는 198㎚로 측정되고 있다.
이러한 SEM 사진들의 결과들은, CHF3 가스를 60 내지 120 sccm 범위에서 변 화시켜 플라즈마 식각을 수행하고, 결과의 패턴에 대해 측정한 도 19의 콘택홀 CD 크기 그래프의 결과에 의해서도 확인될 수 있다. 도 19의 그래프에 따르면, CHF3 가스의 상대적 양이 증가됨에 따라 콘택홀 CD 선폭이 증가되는 추세를 보여주고 있다.
이러한 결과들은 CHF3 가스의 비율 조절을 통해 산화물 패턴의 형상, 특히, 콘택홀 CD를 제어할 수 있음을 입증하고 있다. 실질적으로 CHF3 가스의 비율이 형성 제어 요소로 이해되고 있으며, CF4 가스의 흐름량 변화는 식각율에 실질적으로 한정되어 영향을 미치는 것으로 이해된다.
상술한 본 발명에 따르면, 300㎜ 웨이퍼에서 소자 형성 공정 중 플라즈마 식각으로 질화물 패턴을 식각하는 공정에서의 CD크기의 조절 및 패턴의 경사 프로파일의 조절이 가능하다. 이에 따라, 식각 시 마이크로 로딩(micro loading) 효과의 제어가 가능해서, 즉, 셀 영역의 조밀 지역과 주변회로의 상대적으로 고립(isolation)된 영역에 의한 로딩 효과를 제어할 수 있다. 이에 따라, 질화물 패턴을 포함하는 하드 마스크 공정에서의 가지 공정변화에 대한 마진(margin)이 보다 더 확보될 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
Claims (16)
- 공정 챔버에 식각대상층 및 상기 식각대상층 상의 식각 마스크를 포함하는 웨이퍼를 장착하는 단계;상기 공정 챔버 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 공급하는 단계;상기 공정 챔버에 장착된 상기 웨이퍼의 후면에 바이어스 파워(bias power)부를 이용하여 바이어스 파워를 제공하고, 소스 파워(source power)부를 통해 소스 파워를 코일 부싱(coil bushing), 및 상기 코일 부싱에서 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 감기는 나선 형태로 도입되는 복수의 단위 코일들을 포함하는 플라즈마 소스 코일 구조체를 포함하는 플라즈마 소스(source)부에 제공하여, 상기 공정 챔버 내에 제공되는 상기 반응 가스를 플라즈마화하는 단계; 및상기 반응 가스의 플라즈마를 이용하여 상기 식각 대상층을 플라즈마 식각하여 패턴을 형성하되, 상기 불화수소화탄소가스의 공급 흐름량을 상대적으로 조절하여 상기 패턴의 측벽 경사 또는 선폭(CD) 또는 측벽 경사 및 선폭을 조절하며 상기 식각 대상층의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 산화 가스는 산소가스를 포함하고,상기 불화탄소가스(CFx)는 사불화탄소가스(CF4)를 포함하고,상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)는 삼불화메탄가스(CHF3)를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스,30 내지 120 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및10 내지 20 sccm의 흐름량으로 50초 이상 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여상기 패턴의 측벽이 네거티브 경사(negative slope)를 가지게 제1 플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스,30 내지 120 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및10 내지 20 sccm의 흐름량으로 50초 미만 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여상기 패턴의 측벽이 수직 경사(vertical slope)를 가지게 제2플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스,30 내지 120 sccm의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및30 내지 120 sccm의 흐름량으로 50초 미만 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여상기 패턴의 측벽이 포지티브 경사(positive slope)를 가지게 제3플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스,30 내지 120 sccm의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및30 내지 120 sccm의 흐름량으로 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여패턴의 측벽의 경사가 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)의 흐름량의 증가에 따라 91.0°내지 80.2°로 감소하게 상기 플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 식각하는 상기 반응 가스는14 내지 28 sccm의 흐름량 중 어느 하나의 흐름량으로 공급되는 상기 산화가스,30 내지 120 sccm의 흐름량으로 공급되는 상기 불화탄소가스(CFx), 및30 내지 120 sccm의 흐름량으로 공급되는 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하여상기 패턴의 측벽의 경사가 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 공급하는 시간의 증가에 따라 증가하게 상기 플라즈마 식각을 수행하는 단계를 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각 대상층은 실리콘질화물층을 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각 대상층은실리콘 질화물, 실리콘산질화물(SiON) 및 티타늄 질화물(TiN)을 포함하는 일 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 단일층 또는 다중층이거나 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 다중층을 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 반응가스는 200sccm의 흐름량으로 공급되는 아르곤가스(Ar)를 더 포함하는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 소스 파워는 150 W 이하로 공급되고,상기 바이어스 파워는 상기 소스 파워보다 6배 이상 큰 900 내지 2000 W로 공급되는 플라즈마 식각방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 단위 코일은 2 내지 8 가닥으로 도입되고상기 단위 코일은 0.8 턴수(turn number) 내지 6턴수를 가지게 도입되는 플라즈마 식각방법.
- 제1항에 있어서,상기 공정 챔버 내는 40 내지 90 mTorr로 유지되는 플라즈마 식각방법.
- 공정 챔버에 식각대상층 및 상기 식각대상층 상의 식각 마스크를 포함하는 웨이퍼를 장착하는 단계;상기 공정 챔버 내에 산화 가스, 불화탄소가스(CFx) 및 불화수소화탄소가스(CHxFy)를 포함하는 반응 가스를 상기 불화수소화탄소가스(CHxFy)의 흐름량이 60 내지 120 sccm의 흐름량이 되게 공급하는 단계;상기 공정 챔버에 장착된 상기 웨이퍼의 후면에 바이어스 파워(bias power)부를 이용하여 바이어스 파워를 제공하고, 소스 파워(source power)부를 통해 소스 파워를 코일 부싱(coil bushing), 및 상기 코일 부싱에서 분지되어 상기 코일 부싱 주위를 감싸게 감기는 나선 형태로 도입되는 복수의 단위 코일들을 포함하는 플라즈마 소스 코일 구조체를 포함하는 플라즈마 소스(source)부에 제공하여, 상기 공정 챔버 내에 제공되는 반응 가스를 플라즈마화하는 단계; 및상기 반응 가스의 플라즈마를 이용하여 상기 식각 대상층을 플라즈마 식각하여 패턴을 형성하되, 상기 불화수소화탄소가스의 상대적 흐름량이 증가됨에 따라 패턴들 사이의 이격 간격 선폭(CD)이 감소되게 상기 식각 대상층의 패턴을 형성하는 플라즈마 식각방법.
- 제15항에 있어서,상기 대상층 패턴은 상기 이격 간격 선폭을 콘택홀(contact hole)의 크기로 가지는 콘택홀 패턴을 포함하는 플라즈마 식각방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060128411A KR100844029B1 (ko) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | 플라즈마 식각방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060128411A KR100844029B1 (ko) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | 플라즈마 식각방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080055294A KR20080055294A (ko) | 2008-06-19 |
| KR100844029B1 true KR100844029B1 (ko) | 2008-07-04 |
Family
ID=39802136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060128411A KR100844029B1 (ko) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | 플라즈마 식각방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100844029B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10386829B2 (en) * | 2015-09-18 | 2019-08-20 | Kla-Tencor Corporation | Systems and methods for controlling an etch process |
| KR102273084B1 (ko) | 2018-06-29 | 2021-07-06 | 주식회사 엘지화학 | 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050028781A (ko) * | 2003-09-19 | 2005-03-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 선택적 측벽 폴리머 증착에 의해 포토레지스트 트리밍공정의 임계크기 미세로딩을 제어하는 방법 |
| KR20050035359A (ko) * | 2003-10-13 | 2005-04-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
-
2006
- 2006-12-15 KR KR1020060128411A patent/KR100844029B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050028781A (ko) * | 2003-09-19 | 2005-03-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 선택적 측벽 폴리머 증착에 의해 포토레지스트 트리밍공정의 임계크기 미세로딩을 제어하는 방법 |
| KR20050035359A (ko) * | 2003-10-13 | 2005-04-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080055294A (ko) | 2008-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5122106B2 (ja) | 炭素含有膜エッチング方法及びこれを利用した半導体素子の製造方法 | |
| US6583065B1 (en) | Sidewall polymer forming gas additives for etching processes | |
| TWI651805B (zh) | 具有高角落選擇性的自我對準接觸窗/導通孔之形成方法 | |
| US20030054656A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device including two-step ashing process of N2 plasma gas and N2/H2 plasma gas | |
| US6187666B1 (en) | CVD plasma process to fill contact hole in damascene process | |
| US20090068842A1 (en) | Method for forming micropatterns in semiconductor device | |
| JP4451934B2 (ja) | 導電層をエッチングする方法及び集積回路 | |
| US7345338B1 (en) | Bulb-shaped recess gate of a semiconductor device and method for fabricating the same | |
| US6227211B1 (en) | Uniformity improvement of high aspect ratio contact by stop layer | |
| KR100844029B1 (ko) | 플라즈마 식각방법 | |
| KR100792386B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| US11626289B2 (en) | Semiconductor structure and method for forming the same | |
| KR100496070B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
| US6586324B2 (en) | Method of forming interconnects | |
| TWI278035B (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
| JP2007027180A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| KR0147599B1 (ko) | 이방성 식각 방법 | |
| JP2005303191A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4257357B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3902726B2 (ja) | 未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的に高密度プラズマエッチング器でドープ二酸化ケイ素をエッチングする方法 | |
| KR20020045893A (ko) | 반도체소자의 제조방법 | |
| US7842608B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device having via plug | |
| KR20090044855A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
| JP4768732B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法、ドライエッチング方法、配線材料の作製方法、並びにエッチング装置 | |
| KR100274345B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130701 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140630 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160630 Year of fee payment: 9 |