KR102482734B1 - Method for plasma etching ultra high aspect ratio using radio frequency pulse source and low frequency pulse bias - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 장치의 소스 전극에는 고주파 펄스를 인가하고 상기 플라즈마 장치의 바이어스 전극에는 상기 소스 전극에 고주파 펄스가 인가되지 않는 동안에만 저주파 펄스를 인가함으로써, 활성종의 밀도를 제어함과 동시에 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지를 독립적으로 제어하여 식각 공정 시 마스크 임계 차원을 유지하고 높은 에너지를 갖는 이온에 의한 극고종횡비 식각이 가능한 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 제공한다.The present invention relates to a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, and more particularly, a high-frequency pulse is applied to a source electrode of a plasma device, and a high-frequency pulse is applied to a bias electrode of the plasma device. By applying a low-frequency pulse only while it is not being applied, the density of active species is controlled, and at the same time, the density of ions and the energy of ions reaching the substrate are independently controlled to maintain the critical dimension of the mask during the etching process and ions with high energy Provided is a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias capable of performing ultra-high aspect ratio etching.

Description

고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법{METHOD FOR PLASMA ETCHING ULTRA HIGH ASPECT RATIO USING RADIO FREQUENCY PULSE SOURCE AND LOW FREQUENCY PULSE BIAS}Plasma extremely high aspect ratio etching method using high frequency pulse source and low frequency pulse bias

본 발명은 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 장치의 소스 전극에는 고주파 펄스를 인가하고 상기 플라즈마 장치의 바이어스 전극에는 상기 소스 전극에 고주파 펄스가 인가되지 않는 동안에만 저주파 펄스를 인가함으로써, 활성종의 밀도를 제어함과 동시에 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지를 독립적으로 제어하여 식각 공정 시 마스크 임계 차원을 유지하고 높은 에너지를 갖는 이온에 의한 극고종횡비 식각이 가능한 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, and more particularly, a high-frequency pulse is applied to a source electrode of a plasma device, and a high-frequency pulse is applied to a bias electrode of the plasma device. By applying a low-frequency pulse only while it is not being applied, the density of active species is controlled, and at the same time, the density of ions and the energy of ions reaching the substrate are independently controlled to maintain the critical dimension of the mask during the etching process and ions with high energy It relates to a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source capable of performing ultra-high aspect ratio etching by and a low-frequency pulse bias.

플라즈마(Plasma)는 반도체, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 액정 크리스탈 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display), 태양전지(solar cell) 등의 제조공정에 널리 이용되고 있다. 대표적인 플라즈마 공정으로는 건식 식각(Dry Etching), 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 에싱(Ashing) 등이 있다. 통상적으로 축전 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma), 유도 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma), 헬리콘(Helicon) 플라즈마, 마이크로파(Microwave) 플라즈마 등이 사용되고 있다. 플라즈마 공정은 전자 밀도, 전자 온도, 이온 선속, 이온 에너지와 같은 플라즈마 변수에 직접적인 연관이 있고, 특히, 플라즈마 밀도와 플라즈마 균일도는 생산량(throughput)과 밀접한 관계가 있다고 알려져 있다.Plasma is widely used in manufacturing processes such as semiconductors, plasma display panels (PDPs), liquid crystal displays (LCDs), and solar cells. Representative plasma processes include dry etching, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), sputtering, and ashing. Typically, capacitively coupled plasma (CCP) Plasma), Inductively Coupled Plasma (ICP), Helicon plasma, Microwave plasma, etc. The plasma process depends on plasma variables such as electron density, electron temperature, ion flux, and ion energy. It is known that there is a direct correlation, and in particular, plasma density and plasma uniformity are closely related to throughput.

한편, 반도체 칩 생산 과정에서, 미세 가공을 대량으로 실행할 필요가 있다. 일반적인 플라즈마 식각 반응기는 기판에 마이크로미터 또는 나노미터 스케일을 갖는 다양한 홀들 또는 홈들을 형성할 수 있다. 화학 기상 증착 등과 같은 다른 공정과 함께 결합하여, 여러 종류의 반도체 칩 제품이 최종적으로 생산될 수 있다.On the other hand, in the process of producing semiconductor chips, it is necessary to perform microfabrication in large quantities. A general plasma etching reactor may form various holes or grooves having a micrometer or nanometer scale in a substrate. Combined with other processes such as chemical vapor deposition and the like, several types of semiconductor chip products can be finally produced.

기술 발전에 따라 높은 종횡비의 식각에 관한 응용과 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 메모리 분야에서, 3D NAND 플래시 메모리(flash memory)는 메모리 칩의 주요한 구조의 하나이다. 3D NAND칩을 제조하는 과정에서, 먼저 실리콘 산화물층과 실리콘 질화물층을 교대로 적층하여 형성하며(층수가 64층 또는 심지어 백층 이상일 수 있다), 플라즈마 식각으로써 상기 층들 모두를 관통할 수 있다. 상기 층들의 전체적인 두께가 매우 크기 때문에 (5μm보다 크거나 심지어 8μm이상이다), 높은 종횡비의 식각에 속한다. 그러나, 종래의 플라즈마 식각 반응기에 있는 RF 에너지 제어 시스템으로는 이온을 식각할 층의 홀의 바닥까지 구동할 수 없기 때문에, 홀을 형성하기 위한 식각을 실행하는 것이 불가능하다.As technology advances, applications and demands for high aspect ratio etching are increasing. For example, in the field of memory, 3D NAND flash memory is one of the main structures of memory chips. In the process of manufacturing a 3D NAND chip, first, silicon oxide layers and silicon nitride layers are alternately stacked and formed (the number of layers may be 64 layers or even 100 layers or more), and all of the layers may be penetrated by plasma etching. Since the overall thickness of the layers is very large (greater than 5 μm or even greater than 8 μm), it belongs to a high aspect ratio etch. However, since an RF energy control system in a conventional plasma etching reactor cannot drive ions to the bottom of a hole in a layer to be etched, it is impossible to perform etching to form a hole.

일반적으로, 절연 물질의 식각 공정 동안 형성할 수 있는 홀 또는 트렌치의 깊이는, 플라즈마에 있는 이온이 접근할 수 있는 깊이에 주로 의존한다. 높은 종횡비(>40)의 식각 공정에서, 항상 "이온이 제한되는" 공정 구간이 발생할 수 있다. 이는 시스를 통과한 후에 이온 자체의 에너지가 제한되고, 또한 깊은 홀의 측벽에 축적된 전하에 의해 형성된 전기장이 식각된 깊이의 증가에 따라 홀의 바닥에 도달하는 이온의 수가 훨씬 감소하도록 이온에 대한 반발력을 가하고, 또는 이온이 홀의 바닥에 도달한다 해도 그 에너지가 식각제(활성기)로 바닥 재료에 대한 식각을 계속할 정도로 충분하지 않음으로써, 홀의 깊이에 따른 공정 요구를 만족시킬 수 없기 때문이다.In general, the depth of a hole or trench that can be formed during an etching process of an insulating material depends primarily on the depth accessible to ions in the plasma. In high aspect ratio (>40) etch processes, there can always be “ion-limited” process intervals. This means that the energy of the ions themselves is limited after passing through the sheath, and also the electric field formed by the charges accumulated on the sidewalls of the deep hole exerts a repulsive force on the ions so that the number of ions reaching the bottom of the hole is much reduced with the increase of the etched depth. or, even if the ions reach the bottom of the hole, their energy is not sufficient to continue etching the bottom material with the etchant (activator), so that the process requirements according to the depth of the hole cannot be satisfied.

한편, 플라즈마를 이용한 극고종횡비 식각 공정은 긴 공정시간으로 인해 생산가격, 제조과정 및 순환시간이 증가하고 있다. 이런 상황을 극복하고자 폴리머를 형성하는 기체의 양을 증가시켜 식각 공정의 선택비를 증가시키는 방법들이 연구되고 있다. 하지만, 이러한 방법은 과도한 폴리머 형성으로 인해 식각이 중단될 수 있고, 형성된 폴리머들이 측벽에 불균일하게 증착되기 때문에 이온의 입사 경로를 변경시켜 식각 프로파일의 왜곡 현상을 초래할 수 있다.On the other hand, the ultra-high aspect ratio etching process using plasma increases production cost, manufacturing process, and cycle time due to long process time. In order to overcome this situation, research is being conducted on methods of increasing the selectivity of the etching process by increasing the amount of a gas forming a polymer. However, in this method, etching may be stopped due to excessive polymer formation, and since formed polymers are non-uniformly deposited on the sidewall, an incident path of ions may be changed and an etching profile may be distorted.

극고종횡비 구조는 주로 탄소 및 불소를 함유한 플라즈마를 사용하여 실리콘 산화물을 식각하여 이뤄진다. 연속파를 사용하여 플라즈마를 발생시킬 경우 플라즈마 내 반응성 가스의 해리가 많이 일어나면 과도한 폴리머 형성으로 인해 식각 멈춤(Etch stop)을 발생시킬 수 있고, 측벽에 불균일하게 증착되어 이온의 입사 경로를 방해하여 넥킹(necking), 보잉(bowing), 트위스팅(twisting) 등과 같은 식각 프로파일의 왜곡 현상을 초래한다. 불필요하게 형성된 폴리머를 제거하기 위해선 활성종의 밀도를 줄여 폴리머의 형성을 억제하는 방법이 있을 수 있지만, 이는 고종횡비 구조의 트렌치에 도달하는 활성종의 양 또한 줄어들면서 부동화피막층(passivation layer)의 유지가 어려워져 극고종횡비의 식각이 불가능해진다. 따라서 극고종횡비 식각을 위해선 활성종의 밀도를 줄이기보다는 높은 에너지의 이온을 통해 물리적인 충격으로 과도하게 부착된 폴리머를 제거하는 방법이 필요하다. 이를 위해 활성종의 밀도는 유지하면서 이온의 에너지를 제어하는 방법이 요구된다.Ultra-high aspect ratio structures are often achieved by etching away silicon oxide using a plasma containing carbon and fluorine. When plasma is generated using a continuous wave, if a large amount of dissociation of the reactive gas in the plasma occurs, excessive polymer formation may cause an etch stop, and it may be deposited non-uniformly on the sidewall to hinder the incident path of ions, resulting in necking ( This causes distortion of the etching profile, such as necking, bowing, and twisting. In order to remove unnecessarily formed polymers, there may be a method of suppressing the formation of polymers by reducing the density of active species, but this reduces the amount of active species reaching the high aspect ratio trench while maintaining the passivation layer. becomes difficult, making etching with an extremely high aspect ratio impossible. Therefore, for ultra-high aspect ratio etching, it is necessary to remove excessively attached polymers by physical impact through high-energy ions rather than reducing the density of active species. To this end, a method of controlling the energy of ions while maintaining the density of active species is required.

한국등록특허 [10-1047318]에서는 고주파를 이용한 식각장치 및 이를 이용한 식각방법이 개시되어 있다.Korean Patent Registration [10-1047318] discloses an etching device using high frequency and an etching method using the same.

한국등록특허 [10-1939481]에서는 이온빔 식각 장치가 개시되어 있다.Korean Patent Registration [10-1939481] discloses an ion beam etching device.

한국공개특허 [10-2020-0089342]에서는 저주파수 바이어스를 활용한 유전체 막들의 기하학적 선택적 증착이 개시되어 있다.Korean Patent Publication [10-2020-0089342] discloses geometrically selective deposition of dielectric films using a low-frequency bias.

한국공개특허 [10-2020-0096731]에서는 높은 종횡비의 식각을 위한 플라즈마 반응기 및 그의 식각 방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication [10-2020-0096731] discloses a plasma reactor for high aspect ratio etching and an etching method thereof.

한국등록특허 [10-1047318](등록일자: 2011. 07. 01)Korean Registered Patent [10-1047318] (registration date: 2011. 07. 01) 한국등록특허 [10-1939481](등록일자: 2019. 01. 10)Korean Registered Patent [10-1939481] (registration date: 2019. 01. 10) 한국공개특허 [10-2020-0089342](공개일자: 2020. 07. 24)Korean Patent Publication [10-2020-0089342] (published date: 2020. 07. 24) 한국공개특허 [10-2020-0096731](공개일자: 2020. 08. 13)Korean Patent Publication [10-2020-0096731] (published date: 2020. 08. 13)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 장치의 소스 전극에는 고주파 펄스를 인가하고 상기 플라즈마 장치의 바이어스 전극에는 상기 소스 전극에 고주파 펄스가 인가되지 않는 동안에만 저주파 펄스를 인가함으로써, 활성종의 밀도를 제어함과 동시에 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지를 독립적으로 제어하여 식각 공정 시 마스크 임계 차원을 유지하고 높은 에너지를 갖는 이온에 의한 극고종횡비 식각이 가능한 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to apply a high frequency pulse to a source electrode of a plasma device and to apply a high frequency pulse to a bias electrode of the plasma device. By applying a low-frequency pulse only during the etching process, the density of active species is controlled and at the same time, the density of ions and the energy of ions reaching the substrate are independently controlled to maintain the critical dimension of the mask during the etching process. It is to provide a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source capable of ultra high aspect ratio etching and a low frequency pulse bias.

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.Objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned purposes, and other objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법은, 처리할 기판을 바이어스 전극 상에 로딩하는 로딩단계(S810); 식각 반응 가스를 주입하는 가스주입단계(S820); 플라즈마를 형성하기 위해 고주파 소스 전력을 반응 챔버 내부의 소스 전극에 인가하고, 이온 에너지를 제어하기 위한 저주파 바이어스 전력을 상기 반응 챔버 내부의 상기 바이어스 전극에 인가하는 전력인가단계(S830); 플라즈마가 발생되는 플라즈마발생단계(S840); 및 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 기판의 표면을 식각하는 식각단계(S850)를 포함한다.To achieve the above object, a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to an embodiment of the present invention includes a loading step of loading a substrate to be processed onto a bias electrode (S810); a gas injection step of injecting an etching reaction gas (S820); A power application step (S830) of applying high-frequency source power to a source electrode inside the reaction chamber to form plasma and applying low-frequency bias power to the bias electrode inside the reaction chamber to control ion energy; Plasma generation step (S840) in which plasma is generated; and an etching step (S850) of etching the surface of the substrate using the generated plasma.

상기 전력인가단계(S830)는, 상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키는 단계; 및 상기 소스 전력의 온 구간 및 오프 구간에 대응하여 동기화되어 오프 구간 및 온 구간이 반복하는 상기 저주파 바이어스 전력을 상기 바이어스 전극에 인가하여 이온 에너지를 비활성화 및 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The power applying step (S830) may include periodically increasing and decreasing the density of active species by applying pulse-modulated high-frequency source power in which an on-period and an off-period are repeated to the source electrode; and inactivating and activating ion energy by applying the low-frequency bias power in which the off-period and the on-period are repeated synchronized to correspond to the on-period and off-period of the source power to the bias electrode.

상기 전력인가단계(S830)는, 상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키는 단계; 및 상기 소스 전력의 오프 구간 내에서 상기 바이어스 전극에 저주파 바이어스 전력을 인가하여 이온 에너지를 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The power applying step (S830) may include periodically increasing and decreasing the density of active species by applying pulse-modulated high-frequency source power in which an on-period and an off-period are repeated to the source electrode; and activating ion energy by applying low-frequency bias power to the bias electrode within an off period of the source power.

상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호는 13.56 MHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호는 13.56 MHz 보다 낮은 400 kHz 또는 2MHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 한다.The high frequency source signal applied to the source electrode may have a frequency of 13.56 MHz, and the low frequency bias signal applied to the bias electrode may have a frequency of 400 kHz or 2 MHz lower than 13.56 MHz.

상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호 및 상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호를 제어하여, 활성종의 밀도, 이온의 밀도, 및 기판에 도달하는 이온의 에너지 크기를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.The high-frequency source signal applied to the source electrode and the low-frequency bias signal applied to the bias electrode are controlled to independently control the density of active species, the density of ions, and the energy level of ions reaching the substrate. .

상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는, 상기 고주파 소스 신호의 듀티비(duration rate)에 비례하므로, 활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 듀티비에 비례하는 것을 특징으로 한다.Since the density of electrons and ions in the reaction chamber is proportional to the duty ratio of the high frequency source signal, the average density of active species is proportional to the duty ratio of the high frequency source signal.

상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는, 상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수(pulse frequency)에 비례하므로, 활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수에 비례하는 것을 특징으로 한다.Since the density of electrons and ions in the reaction chamber is proportional to the pulse frequency of the high frequency source signal, the average density of active species is proportional to the pulse frequency of the high frequency source signal.

상기 반응 챔버 내의 이온 에너지 분포 함수는, 상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 높을수록 상기 이온의 에너지는 바이어스 근처에 생성된 쉬스의 신간에 대한 평균 전압에 의해 결정되는 것을 특징으로 하고, 상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 낮을수록 이온의 에너지는 쉬스에 걸린 실시간 변하는 전압에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.The ion energy distribution function in the reaction chamber is characterized in that, as the frequency of the low-frequency bias signal increases, the energy of the ions is determined by the average voltage of the sheath generated near the bias, and the low-frequency bias signal As the frequency of the bias signal is lowered, the energy of the ions is determined by the real-time changing voltage applied to the sheath.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium storing a program for implementing the plasma ultra-high aspect ratio etching method using the high-frequency pulse source and the low-frequency pulse bias is provided.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램이 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a program stored in a computer readable recording medium is provided to implement the plasma ultra-high aspect ratio etching method using the high frequency pulse source and the low frequency pulse bias.

본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 의하면, 플라즈마 장치의 소스 전극에는 고주파 펄스를 인가하고 상기 플라즈마 장치의 바이어스 전극에는 상기 소스 전극에 고주파 펄스가 인가되지 않는 동안에만 저주파 펄스를 인가함으로써, 활성종의 밀도를 제어함과 동시에 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지를 독립적으로 제어하여 식각 공정 시 마스크 임계 차원을 유지하고 높은 에너지를 갖는 이온에 의한 극고종횡비 식각이 가능한 효과가 있다.According to the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to an embodiment of the present invention, a high-frequency pulse is applied to a source electrode of a plasma device, and a high-frequency pulse is applied to a bias electrode of the plasma device. By applying a low-frequency pulse only while it is not being applied, the density of active species is controlled, and at the same time, the density of ions and the energy of ions reaching the substrate are independently controlled to maintain the critical dimension of the mask during the etching process and ions with high energy There is an effect that enables ultra-high aspect ratio etching by

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 의하면, 3D 낸드 플래시, PRAM, RRAM 등 차세대 메모리 개발의 핵심기술로 활용할 수 있으며, 원자층 식각 공정과 같은 미세크기 반도체 공정 수율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to an embodiment of the present invention, it can be used as a core technology for developing next-generation memories such as 3D NAND flash, PRAM, and RRAM, and atomic layer etching process It is possible to improve the yield of micro-sized semiconductor processes such as

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 의하면, 미세크기 반도체 공정 수율을 향상시킬 수 있으므로 차세대 반도체 소자 공정의 한계 극복이 가능한 효과가 있다.In addition, according to the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to an embodiment of the present invention, the micro-sized semiconductor process yield can be improved, so there is an effect that can overcome the limitations of next-generation semiconductor device processes.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법이 이루어지는 플라즈마 장치의 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 소스 전극 및 바이어스 전극으로의 펄스 전력 인가 방법을 설명하기 위한 일 실시예 도면.
도 2b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 소스 전극 및 바이어스 전극으로의 펄스 전력 인가 방법을 설명하기 위한 다른 실시예 도면.
도 3a는 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 이온 밀도 및 전자 밀도를 나타내는 그래프.
도 3b는 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 도 2a의 일 실시예 따라, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스의 온 구간 및 오프 구간에서, 플라즈마 내에 발생되는 활성종 및 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지 변화를 설명하기 위한 도면.
도 5a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 25인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 5b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 50인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 5c는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 75인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 6a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 5 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 6b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 10 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 6c는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 20 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서, 바이어스 전극에 인가되는 저주파 펄스 전력의 주파수에 따른 이온 에너지 분포 함수를 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법의 일 실시예 흐름도.
1 is a block diagram of a plasma device in which a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention is performed.
2A is a view according to an embodiment for explaining a method of applying pulse power to a source electrode and a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention;
Figure 2b is another embodiment for explaining a method of applying pulse power to a source electrode and a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention.
FIG. 3A is a graph showing ion density and electron density over time of high-frequency pulse power applied to a source electrode of a plasma device.
3B is a graph showing electron temperature changes according to time variation of high frequency pulse power applied to a source electrode of a plasma device.
FIG. 4 illustrates changes in the density of active species and ions generated in the plasma and the energy of ions reaching the substrate during the on-period and off-period of the high-frequency pulse applied to the source electrode of the plasma device according to the embodiment of FIG. 2a. drawing to do.
FIG. 5A is a diagram showing electron density, ion density, and electron density according to time variation of high-frequency pulse power applied to the source electrode of a plasma device when the duty ratio is 25 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing electron temperature changes.
5B shows electron density, ion density, and electron density as a function of time-varying high-frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device when the duty ratio is 50 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing electron temperature changes.
5C shows electron density, ion density, and electron density according to time variation of high-frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device when the duty ratio is 75 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing electron temperature changes.
FIG. 6A is a graph showing the electron density and ion density of high frequency pulse power applied to the source electrode of a plasma device over time when the pulse frequency is 5 kHz in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source and a low frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing changes in density and electron temperature.
FIG. 6B shows the electron density and ion density according to the time variation of the high frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device when the pulse frequency is 10 kHz in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source and a low frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing changes in density and electron temperature.
FIG. 6C shows the electron density and ion density according to the time variation of the high frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device when the pulse frequency is 20 kHz in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source and a low frequency pulse bias according to the present invention. A graph showing changes in density and electron temperature.
7 is a graph showing an ion energy distribution function according to the frequency of low-frequency pulse power applied to a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention.
8 is a flowchart of an embodiment of a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention.

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.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

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.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, process, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they should not be interpreted in ideal or excessively formal meanings. don't

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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately uses the concept of terms in order to explain his/her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. In addition, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention is described in the following description and accompanying drawings. Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted. The drawings introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below. Also, like reference numerals denote like elements throughout the specification. It should be noted that like elements in the drawings are indicated by like numerals wherever possible.

본 발명은 고주파 펄스 플라즈마 및 저주파 교류 바이어스를 이용한 극고종횡비의 식각 공정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an extremely high aspect ratio etching process using high frequency pulsed plasma and low frequency alternating current bias.

펄스 플라즈마는 플루오르카본 전구체(PFC precursor), 액상 플루오르카본 전구체(L-PFC precursor) 등을 사용하는 반도체 식각 공정에 있어 극고종횡비 달성에 필수적인 요소이다. 극고종횡비를 갖기 위해선 트렌치에 쌓이게 되는 폴리머의 양을 최적화하여 마스크의 임계차원을 유지하면서 이온에 의한 식각이 일어나게끔 해야 한다.Pulsed plasma is an essential element for achieving an extremely high aspect ratio in a semiconductor etching process using a fluorocarbon precursor (PFC precursor), a liquid fluorocarbon precursor (L-PFC precursor), and the like. In order to have an extremely high aspect ratio, it is necessary to optimize the amount of polymer accumulated in the trench so that etching by ions occurs while maintaining the critical dimension of the mask.

소스 전극에 인가하는 전력의 크기에 따라 반응성 가스의 해리율을 제어함으로써 생성되는 활성종의 양을 제어할 수 있다.The amount of active species generated can be controlled by controlling the dissociation rate of the reactive gas according to the amount of power applied to the source electrode.

활성종의 양이 너무 많으면 기판에 도달하여 형성되는 폴리머의 양이 과도하여 etch stop이 일어날 수 있다. 반대로 활성종의 양이 너무 적으면 종횡비가 높을수록 트렌치 내 폴리머가 도달할 수 있는 양이 줄어들기 때문에 극고종횡비 식각이 불가능해진다. If the amount of active species is too large, an etch stop may occur due to an excessive amount of polymer formed upon reaching the substrate. Conversely, if the amount of active species is too small, the higher the aspect ratio, the less the polymer in the trench can reach, making ultra-high aspect ratio etching impossible.

따라서 폴리머의 양은 충분히 공급하여 트렌치 내부 깊숙이 전달되게 해야 하고, 트렌치 입구에는 적절한 양의 폴리머만 형성되게끔 이온충격을 통해 폴리머의 양을 제거해주는 과정이 반복적으로 일어나야 한다.Therefore, a sufficient amount of polymer must be supplied so that it is delivered deep into the trench, and a process of removing the amount of polymer through ion bombardment must occur repeatedly so that only an appropriate amount of polymer is formed at the entrance of the trench.

이를 위해 본 발명에서는 펄스 플라즈마를 사용하여 폴리머를 형성하는 활성종의 밀도를 제어하고, 이와 함께 식각에 필요한 이온의 에너지를 제어하기 위해 플라즈마 소스 파워의 펄스 주기와 위상이 반대인 동기화된 바이어스 또는 소스 전력의 오프 구간에서만 활성화되는 바이어스를 사용하는 극고종횡비 식각 공정 방법을 제안한다.To this end, in the present invention, a synchronized bias or source whose phase is opposite to the pulse period of the plasma source power is used to control the density of active species that form polymers using pulsed plasma and, together with this, to control the energy of ions required for etching. We propose an ultra-high aspect ratio etching process method using a bias that is activated only in the power-off period.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법이 이루어지는 플라즈마 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a plasma apparatus in which a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention is performed.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법이 이루어지는 플라즈마 장치는, 펄스변조 소스 파워 생성기(101), 소스 임피턴스 정합기(102), 소스 전극(103), 펄스변조 바이어스 파워 생성기(104), 바이어스 임피턴스 정합기(105), 바이어스 전극(106), 웨이퍼(기판)(107), 및 플라즈마(108)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a plasma device in which a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention is performed includes a pulse modulated source power generator 101, a source impedance matcher 102, and a source electrode. 103, a pulse modulated bias power generator 104, a bias impedance matcher 105, a bias electrode 106, a wafer (substrate) 107, and a plasma 108.

즉, 상기 플라즈마 장치는 축전 결합 형태의 챔버(반응 챔버)에 구비된 소스 전극(103) 및 바이어스 전극(106)에 각각 펄스 형태의 파형을 인가할 수 있는 전력 장치(101, 104) 및 임피던스 정합기(102, 105)를 포함한다.That is, the plasma device includes power devices 101 and 104 capable of applying pulse-shaped waveforms to the source electrode 103 and the bias electrode 106 provided in the capacitive coupling type chamber (reaction chamber), respectively, and impedance matching. Groups 102 and 105 are included.

펄스변조 소스 파워 생성기(101)로는 고밀도의 플라즈마 발생을 위한 13.56 MHz의 고주파(RF) 전력 생성기가 사용될 수 있고, 펄스변조 바이어스 파워 생성기(104)로는 13.56 MHz보다 낮은 주파수를 갖는 교류 전력 생성기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전극(106)에 인가되는 저주파 신호의 주파수는 400 kHz 또는 2 MHz 가 사용될 수 있다.A 13.56 MHz radio frequency (RF) power generator for high-density plasma generation may be used as the pulse modulated source power generator 101, and an AC power generator having a frequency lower than 13.56 MHz may be used as the pulse modulated bias power generator 104. can For example, the frequency of the low-frequency signal applied to the bias electrode 106 may be 400 kHz or 2 MHz.

도 2a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 소스 전극 및 바이어스 전극으로의 펄스 전력 인가 방법을 설명하기 위한 일 실시예 도면이고, 도 2b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 소스 전극 및 바이어스 전극으로의 펄스 전력 인가 방법을 설명하기 위한 다른 실시예 도면이다.2A is a diagram illustrating an embodiment of a method of applying pulse power to a source electrode and a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention, and FIG. 2B is a diagram according to the present invention. It is a diagram of another embodiment for explaining a method of applying pulse power to a source electrode and a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias.

도 2a를 참조하면, 소스 전극(103)에 RF 펄스 전력을 온 구간(On duration) 및 오프 구간(Off duration)을 반복적으로 인가하여 플라즈마가 생성 및 소멸이 반복적으로 일어나게 한다. 이와 동시에 바이어스 전극(106)에는 저주파 교류 전력을 이용하여 소스 전극(103)의 전력이 오프 구간일 때 온 구간을 유지하고, 소스 전극(103)의 전력이 온 구간일 때 오프 구간을 유지하도록 동기화한다.Referring to FIG. 2A , RF pulse power is repeatedly applied to the source electrode 103 for an on duration and an off duration so that plasma is repeatedly generated and extinguished. At the same time, the bias electrode 106 is synchronized to maintain the on-period when the power of the source electrode 103 is in the off-period by using low-frequency AC power, and to maintain the off-period when the power of the source electrode 103 is in the on-period. do.

즉, 상기 바이어스 전극에는, 상기 소스 전력의 온 구간 및 오프 구간에 대응하여 동기화되어 오프 구간 및 온 구간이 반복하는 상기 저주파 바이어스 전력을 인가한다.That is, the low-frequency bias power in which the off period and the on period are repeated in synchronization with corresponding to the on period and the off period of the source power is applied to the bias electrode.

도 2b를 참조하면, 소스 전극(103)에 RF 펄스 전력을 온 구간(On duration) 및 오프 구간(Off duration)을 반복적으로 인가하여 플라즈마가 생성 및 소멸이 반복적으로 일어나게 한다. 이와 동시에 바이어스 전극(106)에는, 상기 소스 전력의 오프 구간 내에서만 상기 바이어스 전극에 저주파 바이어스 전력을 인가하여 이온 에너지를 활성화시킨다.Referring to FIG. 2B, RF pulse power is repeatedly applied to the source electrode 103 for an on duration and an off duration so that plasma is repeatedly generated and extinguished. At the same time, low-frequency bias power is applied to the bias electrode 106 only within the off-period of the source power to activate ion energy.

도 3a는 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 이온 밀도 및 전자 밀도를 나타내는 그래프이고, 도 3b는 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이다.3A is a graph showing ion density and electron density over time of high frequency pulse power applied to a source electrode of a plasma device, and FIG. 3B is a graph showing electron temperature changes over time of high frequency pulse power applied to a source electrode of a plasma device. It is a graph that represents

도 3a 및 3b를 참고하면, 온 구간에서는 전자 밀도의 증가로 공정에 사용되는 탄소 및 불소가 함유된 공정 가스의 이온화율 및 해리율을 증가시켜 이온 및 활성종의 밀도를 증가시킬 수 있다. 오프 구간에서는 플라즈마가 소멸되면서 전자 밀도 및 전자 온도가 감소함에 따라 공정 가스의 이온화 및 해리 반응이 줄어들어 활성종 및 이온의 생성이 줄어든다. 활성종은 가스 온도에 의존한 속도 분포를 갖고 확산되는 반면, 이온은 가벼운 전자가 벽으로 확산됨에 따라 생성된 전기장에 의해 빠른 속도로 이동하면서 전자가 급격히 감소하는 것을 따라 이온 또한 급격히 줄어든다. 이온의 감소는 플라즈마 주위에 형성되는 쉬스 두께의 크기를 증가시키고 그에 따라 쉬스에 걸리는 전압 및 기판에 도달하는 이온의 에너지가 증가하게 된다. 또한 마스크에 쌓이는 전하를 제거해줌으로써 전기적 영향에 의한 식각 프로파일의 왜곡을 줄일 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , the density of ions and active species can be increased by increasing the ionization rate and dissociation rate of the process gas containing carbon and fluorine used in the process due to the increase in electron density in the ON period. In the off section, as the plasma is extinguished and the electron density and electron temperature are reduced, the ionization and dissociation reactions of the process gas are reduced, thereby reducing the generation of active species and ions. While active species diffuse with a velocity distribution dependent on the gas temperature, ions rapidly decrease as electrons rapidly decrease while moving at high speed by the electric field generated as light electrons diffuse into the wall. The decrease in ions increases the size of the thickness of the sheath formed around the plasma, and accordingly, the voltage applied to the sheath and the energy of ions reaching the substrate increase. In addition, distortion of the etching profile due to electrical effects can be reduced by removing charges accumulated on the mask.

도 4는 도 2a의 일 실시예 따라, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스의 온 구간 및 오프 구간에서, 플라즈마 내에 발생되는 활성종 및 이온의 밀도 및 기판에 도달하는 이온의 에너지 변화를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 illustrates changes in the density of active species and ions generated in the plasma and the energy of ions reaching the substrate during the on-period and off-period of the high-frequency pulse applied to the source electrode of the plasma device according to the embodiment of FIG. 2a. It is a drawing for

도 3a, 3b 및 도 4를 참조하면,소스 전극(103)에 인가되는 전력이 온 구간일 때, 플라즈마가 발생하여 전자 밀도 및 전자 온도가 증가함에 따라 반응성 가스로부터 활성종 및 이온의 생성이 증가한다. 소스 전극(103)에 인가되는 전력이 오프 구간일 때 플라즈마는 소멸되고 전자 밀도 및 전자 온도는 감소한다. 그에 따라 활성종 및 이온이 감소하지만, 가벼운 전자의 감소하는 속도에 따라 이온이 활성종에 비해 더 빨리 감소하게 된다. 이 때 바이어스 전극의 전력이 온 상태(온 구간)가 되면 적게 발생된 이온에 높은 에너지를 인가할 수 있고, 이를 통해 폴리머의 양을 제어하면서 극고종횡비를 갖는 식각이 가능하다.Referring to FIGS. 3A, 3B, and 4, when the power applied to the source electrode 103 is on, plasma is generated and the generation of active species and ions from the reactive gas increases as electron density and electron temperature increase. do. When power applied to the source electrode 103 is in an off period, plasma is extinguished and electron density and electron temperature decrease. As a result, active species and ions decrease, but ions decrease faster than active species according to the decreasing rate of light electrons. At this time, when the power of the bias electrode is in an on state (on period), high energy can be applied to ions generated in a small amount, and through this, etching with an extremely high aspect ratio is possible while controlling the amount of polymer.

도 5a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 25인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 50인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5c는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 듀티비가 75인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 6a는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 5 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 10 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 6c는 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서 펄스 주파수가 20 kHz인 경우, 플라즈마 장치의 소스 전극에 인가되는 고주파 펄스 전력의 시변에 따른 전자 밀도, 이온의 밀도 및 전자 온도 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 5A is a diagram showing electron density, ion density, and electron density according to time variation of high-frequency pulse power applied to the source electrode of a plasma device when the duty ratio is 25 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. FIG. 5B is a graph showing a change in electron temperature, and FIG. 5B is a graph showing the time-varying variation of high-frequency pulse power applied to the source electrode of a plasma device when the duty ratio is 50 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. 5c is a graph showing changes in electron density, ion density, and electron temperature according to the present invention, and FIG. 5C is a case where the duty ratio is 75 in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention, the source electrode of the plasma device 6A is a graph showing changes in electron density, ion density, and electron temperature according to time-varying applied high-frequency pulse power, and FIG. 6a is a graph in which the pulse frequency is 5 In the case of kHz, it is a graph showing electron density, ion density, and electron temperature change over time of the high-frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device. FIG. 6B is a graph using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention. In the plasma ultra-high aspect ratio etching method, when the pulse frequency is 10 kHz, it is a graph showing changes in electron density, ion density, and electron temperature over time of the high-frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device, and FIG. When the pulse frequency is 20 kHz in the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the method, electron density, ion density, and electron temperature change according to the time variation of the high-frequency pulse power applied to the source electrode of the plasma device It is a graph that represents

도 5a 내지 5c, 6a 내지 6c를 참고하면, 소스 전극(103)에 인가되는 소스 전력의 듀티비나 펄스 주파수를 제어함에 따라 플라즈마 내 활성종 및 이온의 밀도를 제어할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 5A to 5C and 6A to 6C , it can be seen that the density of active species and ions in the plasma can be controlled by controlling the duty ratio or pulse frequency of the source power applied to the source electrode 103 .

즉, 소스 전력의 듀티비와 펄스 주파수의 변화에 따라 전자의 평균 밀도가 달라지므로 반응성 가스로부터 해리된 활성종의 밀도도 변한다.That is, since the average density of electrons changes according to the change in the duty ratio of the source power and the pulse frequency, the density of active species dissociated from the reactive gas also changes.

듀티비의 경우, 듀티비가 증가할수록 전자의 평균밀도가 높아짐에 따라 반응성 가스의 해리율도 높아지므로 활성종의 평균 밀도 또한 높아짐을 알 수 있다. 따라서 소스 전극(103)에 인가되는 소스 전력의 듀티비나 펄스 주파수는 극고종횡비 식각 방법의 제어 변수로서 활용될 수 있다.In the case of the duty ratio, it can be seen that the average density of active species also increases because the dissociation rate of the reactive gas increases as the average density of electrons increases as the duty ratio increases. Therefore, the duty ratio or pulse frequency of the source power applied to the source electrode 103 can be used as a control variable for the ultra-high aspect ratio etching method.

도 7은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에서, 바이어스 전극에 인가되는 저주파 펄스 전력의 주파수에 따른 이온 에너지 분포 함수를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing an ion energy distribution function according to the frequency of low frequency pulse power applied to a bias electrode in a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source and a low frequency pulse bias according to the present invention.

도 7을 참고하면, 바이어스 전극(106)에 인가되는 저주파 바이어스 파워(전력)의 주파수가 높을 때 기판에 도달하는 이온의 에너지는 바이어스 근처에 생성된 쉬스의 시간에 대한 평균 전압에 의해 결정되지만, 주파수가 낮을수록 이온 에너지는 쉬스에 걸린 실시간 변하는 전압에 의해 결정된다. 이러한 이온에너지 변화는 식각률에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주파수를 변화에 따라 이온에너지 제어가 가능하다.Referring to FIG. 7 , when the frequency of the low-frequency bias power (power) applied to the bias electrode 106 is high, the energy of ions reaching the substrate is determined by the average voltage over time of the sheath generated near the bias, At lower frequencies, the ion energy is determined by the real-time changing voltage across the sheath. Since this change in ion energy can affect the etching rate, it is possible to control the ion energy according to the change in frequency.

도 8은 본 발명에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법의 일 실시예 흐름도이다.8 is a flowchart of an embodiment of a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias according to the present invention.

먼저, 처리할 기판을 바이어스 전극 상에 로딩한다(S810).First, a substrate to be processed is loaded onto the bias electrode (S810).

이후, 식각 반응 가스를 주입한다(S820).Thereafter, an etching reaction gas is injected (S820).

이후, 플라즈마를 형성하기 위해 고주파 소스 전력을 반응 챔버 내부의 소스 전극에 인가하고, 이온 에너지를 제어하기 위한 저주파 바이어스 전력을 상기 반응 챔버 내부의 상기 바이어스 전극에 인가한다(S830).Thereafter, high-frequency source power is applied to the source electrode inside the reaction chamber to form plasma, and low-frequency bias power is applied to the bias electrode inside the reaction chamber to control ion energy (S830).

이후, 플라즈마가 발생된다(S840).Then, plasma is generated (S840).

이후, 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 기판의 표면을 식각한다(S850).Thereafter, the surface of the substrate is etched using the generated plasma (S850).

일 실시예로, 상기 전력인가단계(S830)에서는, 상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키고, 상기 소스 전력의 온 구간 및 오프 구간에 대응하여 동기화되어 오프 구간 및 온 구간이 반복하는 상기 저주파 바이어스 전력을 상기 바이어스 전극에 인가하여 이온 에너지를 비활성화 및 활성화시킨다.In one embodiment, in the power applying step (S830), the pulse-modulated high-frequency source power in which the on-period and off-period are repeated is applied to the source electrode to periodically increase and decrease the density of active species, and the source power Ion energy is deactivated and activated by applying the low-frequency bias power in which the off period and the on period are synchronized corresponding to the on period and the off period of , to the bias electrode.

한편, 다른 실시예로, 상기 전력인가단계(S830)에서는, 상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키고, 상기 소스 전력의 오프 구간 내에서만 상기 바이어스 전극에 저주파 바이어스 전력을 인가하여 이온 에너지를 활성화시킨다.Meanwhile, in another embodiment, in the power applying step (S830), pulse-modulated high-frequency source power in which an on-period and an off-period are repeated is applied to the source electrode to periodically increase and decrease the density of active species, Ion energy is activated by applying low-frequency bias power to the bias electrode only within the off-period of the source power.

상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호는 13.56 MHz의 주파수를 가지고, 상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호는 13.56 MHz 보다 낮은 주파수를 가지며, 예를 들어, 400 kHz, 2MHz의 주파수를 가진다.The high frequency source signal applied to the source electrode has a frequency of 13.56 MHz, and the low frequency bias signal applied to the bias electrode has a frequency lower than 13.56 MHz, for example, has a frequency of 400 kHz or 2 MHz.

상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호 및 상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호를 제어하여, 활성종의 밀도, 이온의 밀도, 및 기판에 도달하는 이온의 에너지 크기를 독립적으로 제어한다.A high-frequency source signal applied to the source electrode and a low-frequency bias signal applied to the bias electrode are controlled to independently control the density of active species, the density of ions, and the level of energy of ions reaching the substrate.

상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는, 상기 고주파 소스 신호의 듀티비(duration rate)에 비례하므로, 활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 듀티비에 비례한다.Since the density of electrons and ions in the reaction chamber is proportional to the duty ratio of the high frequency source signal, the average density of active species is proportional to the duty ratio of the high frequency source signal.

한편, 상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는, 상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수(pulse frequency)에 비례하므로, 활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수에 비례한다.Meanwhile, since the density of electrons and ions in the reaction chamber is proportional to the pulse frequency of the high frequency source signal, the average density of active species is proportional to the pulse frequency of the high frequency source signal.

한편, 상기 반응 챔버 내의 이온 에너지 분포 함수는, 상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 높을수록 상기 이온의 에너지는 바이어스 근처에 생성된 쉬스의 신간에 대한 평균 전압에 의해 결정되고, 상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 낮을수록 이온의 에너지는 쉬스에 걸린 실시간 변하는 전압에 의해 결정된다.On the other hand, in the ion energy distribution function in the reaction chamber, as the frequency of the low-frequency bias signal increases, the energy of the ions is determined by the average voltage of the sheath generated near the bias, and the low-frequency bias signal As the frequency of is lower, the energy of ions is determined by the real-time changing voltage applied to the sheath.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 대하여 설명하였지만, 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.Although the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias has been described above, a program for implementing the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias is stored. Of course, a program stored in a computer readable recording medium and a computer readable recording medium for implementing a plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high frequency pulse source and a low frequency pulse bias can also be implemented.

즉, 상술한 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 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.That is, the plasma ultra-high aspect ratio etching method using the above-described high-frequency pulse source and low-frequency pulse bias may be provided by being included in a computer-readable recording medium by tangibly implementing a program of instructions for implementing it. will be easily understandable. In other words, it may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and floptical disks. Included are hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, USB memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the present invention and vice versa.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.

101: 펄스 변조 소스 파워 생성기 102: 소스 임피던스 정합기
103: 소스 전극 104: 펄스 변조 바이어스 파워 생성기
105: 바이어스 임피던스 정합기 106: 바이어스 전극
107: 웨이퍼(기판) 108: 플라즈마
S810: 로딩단계
S820: 가스주입단계
S830: 전력인가단계
S840: 플라즈마발생단계
S850: 식각단계
101: pulse modulation source power generator 102: source impedance matcher
103: source electrode 104: pulse modulation bias power generator
105: bias impedance matcher 106: bias electrode
107: wafer (substrate) 108: plasma
S810: loading step
S820: gas injection step
S830: power application step
S840: Plasma generation step
S850: Etching step

Claims (10)

고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법에 있어서,
처리할 기판을 바이어스 전극 상에 로딩하는 로딩단계(S810);
식각 반응 가스를 주입하는 가스주입단계(S820);
플라즈마를 형성하기 위해 고주파 소스 전력을 반응 챔버 내부의 소스 전극에 인가하고, 이온 에너지를 제어하기 위한 저주파 바이어스 전력을 상기 반응 챔버 내부의 상기 바이어스 전극에 인가하는 전력인가단계(S830);
플라즈마가 발생되는 플라즈마발생단계(S840); 및
발생된 플라즈마를 이용하여 상기 기판의 표면을 식각하는 식각단계(S850);를 포함하며,
상기 상기 전력인가단계(S830)는,
상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키는 단계; 및
상기 소스 전력의 오프 구간 내에서 상기 바이어스 전극에 저주파 바이어스 전력을 인가하여 이온 에너지를 활성화시키는 단계;
를 포함하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
In the plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias,
a loading step of loading the substrate to be processed onto the bias electrode (S810);
a gas injection step of injecting an etching reaction gas (S820);
A power application step (S830) of applying high-frequency source power to a source electrode inside the reaction chamber to form plasma and applying low-frequency bias power to the bias electrode inside the reaction chamber to control ion energy;
Plasma generation step (S840) in which plasma is generated; and
An etching step (S850) of etching the surface of the substrate using the generated plasma;
In the power application step (S830),
periodically increasing and decreasing the density of active species by applying pulse-modulated high-frequency source power in which an on-period and an off-period are repeated to the source electrode; and
activating ion energy by applying low-frequency bias power to the bias electrode within an off period of the source power;
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias comprising a.
제1항에 있어서,
상기 전력인가단계(S830)는,
상기 소스 전극에 펄스 변조되어 온 구간 및 오프 구간이 반복하는 고주파 소스 전력을 인가하여 활성종의 밀도를 주기적으로 증가 및 감소시키는 단계; 및
상기 소스 전력의 온 구간 및 오프 구간에 대응하여 동기화되어 오프 구간 및 온 구간이 반복하는 상기 저주파 바이어스 전력을 상기 바이어스 전극에 인가하여 이온 에너지를 비활성화 및 활성화시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 1,
In the power application step (S830),
periodically increasing and decreasing the density of active species by applying pulse-modulated high-frequency source power in which an on-period and an off-period are repeated to the source electrode; and
Deactivating and activating ion energy by applying the low-frequency bias power in which the off period and the on period are synchronized corresponding to the on period and the off period of the source power to the bias electrode
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, characterized in that it comprises a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호는 13.56 MHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하고,
상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호는 13.56 MHz 보다 낮은 400 kHz 또는 2MHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 1,
The high frequency source signal applied to the source electrode is characterized in that it has a frequency of 13.56 MHz,
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, characterized in that the low-frequency bias signal applied to the bias electrode has a frequency of 400 kHz or 2 MHz lower than 13.56 MHz.
제4항에 있어서,
상기 소스 전극에 인가되는 고주파 소스 신호 및 상기 바이어스 전극에 인가되는 저주파 바이어스 신호를 제어하여, 활성종의 밀도, 이온의 밀도, 및 기판에 도달하는 이온의 에너지 크기를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 4,
By controlling the high-frequency source signal applied to the source electrode and the low-frequency bias signal applied to the bias electrode, the density of active species, the density of ions, and the energy level of ions reaching the substrate are independently controlled. Plasma ultra-high aspect ratio etching method using high-frequency pulse source and low-frequency pulse bias.
제5항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는,
상기 고주파 소스 신호의 듀티비(duration rate)에 비례하므로,
활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 듀티비에 비례하는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 5,
The density of electrons and ions in the reaction chamber are
Since it is proportional to the duty ratio of the high frequency source signal,
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, characterized in that the average density of active species is proportional to the duty ratio of the high-frequency source signal.
제5항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 전자의 밀도 및 이온의 밀도는,
상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수(pulse frequency)에 비례하므로,
활성종의 평균 밀도가 상기 고주파 소스 신호의 펄스 주파수에 비례하는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 5,
The density of electrons and ions in the reaction chamber are
Since it is proportional to the pulse frequency of the high frequency source signal,
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, characterized in that the average density of active species is proportional to the pulse frequency of the high-frequency source signal.
제5항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 이온 에너지 분포 함수는,
상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 높을수록 상기 이온의 에너지는 바이어스 근처에 생성된 쉬스의 신간에 대한 평균 전압에 의해 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 저주파 바이어스 신호의 주파수(Frequency)가 낮을수록 이온의 에너지는 쉬스에 걸린 실시간 변하는 전압에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법.
According to claim 5,
The ion energy distribution function in the reaction chamber is
Characterized in that, as the frequency of the low-frequency bias signal increases, the energy of the ions is determined by the average voltage of the sheath generated near the bias,
Plasma ultra-high aspect ratio etching method using a high-frequency pulse source and a low-frequency pulse bias, characterized in that the lower the frequency of the low-frequency bias signal, the energy of the ions is determined by the real-time changing voltage applied to the sheath.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium storing a program for implementing a plasma ultra-high aspect ratio etching method using the high-frequency pulse source and the low-frequency pulse bias according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제8항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 고주파 펄스 소스 및 저주파 펄스 바이어스를 이용한 플라즈마 극고종횡비 식각 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램.A program stored in a computer readable recording medium for implementing a plasma ultra-high aspect ratio etching method using the high frequency pulse source and the low frequency pulse bias according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8.
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