KR20000022428A - Method and apparatus for etching a semiconductor wafer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for etching a semiconductor wafer is provided to precisely control a profile and speedily etch the wafer by a physical and chemical etching. CONSTITUTION: A method for etching a semiconductor wafer(40) includes a tow step physical and chemical etching. process in order to create vertical side walls (20) required for high density DRAMs and FRAMs. The physical etching process generates a necessary vertical side walls of profiles and an unnecessary veils at the same time. The chemical etching is executed in the continuous process and the veils is eliminated by the chemical etching.

Description

반도체 웨이퍼를 식각하는 방법 및 장치Method and apparatus for etching semiconductor wafer

도1은 이온 밀링 기술을 사용한 후, 포토레지스트가 남아 있는 상태에서 보호막(veil) 또는 방벽(fence)을 보여주는 반도체 웨이퍼 단면을 보여주는 현미경 사진이다.1 is a micrograph showing a cross section of a semiconductor wafer showing a veil or fence with photoresist remaining after using ion milling techniques.

도2는 이온 밀링 기술을 사용한 후, 포토레지스트를 제거한 후의 보호막 또는 방벽을 보여주는 반도체 웨이퍼의 단면을 보여주는 현미경 사진이다.FIG. 2 is a micrograph showing a cross section of a semiconductor wafer showing a protective film or barrier after removing photoresist after using ion milling techniques.

도3은 포토 레지스트가 제거되기 전의 도2 사진에서 볼 수 있는 웨이퍼 단면 형상의 개략도이다.3 is a schematic view of the cross-sectional shape of the wafer as seen in the photo of FIG. 2 before the photoresist is removed.

도4는 전형적인 화학적 식각을 수행한 후, 포토레지스트가 남아 있는 상태의 반도체 웨이퍼의 단면형상을 보여주는 사진이다.4 is a photograph showing a cross-sectional shape of a semiconductor wafer with photoresist remaining after typical chemical etching.

도5는 포토 레지스트가 남아 있는 상태인 도4의 사진에서 볼 수 있는 웨이퍼 단면의 개략도이다.FIG. 5 is a schematic view of the cross section of the wafer as seen in the photograph of FIG. 4 with photoresist remaining; FIG.

도6은 본발명에 따른 식각 장치의 일 실시례를 보여주는 개략도이다.6 is a schematic view showing an embodiment of an etching apparatus according to the present invention.

도7은 본발명에 따라 물리적 및 화학적 식각이 수행된 후의 반도체 칩의 단면을 보여주는 현미경 사진이다.7 is a micrograph showing a cross section of a semiconductor chip after physical and chemical etching is performed in accordance with the present invention.

도8은 포토레지스트와 식각 잔류물을 제거하기 위해 수행된 애싱 또는 스트리핑 공정후의 반도체 칩 단면을 보여주는 현미경 사진이다.8 is a micrograph showing a cross section of a semiconductor chip after an ashing or stripping process performed to remove photoresist and etch residue.

도9는 도8에 대해 린스 공정을 수행한 후의 반도체 칩의 단면 현미경 사진으로서 적당한 수직 프로파일을 갖고 있는 최종적인 윤곽이 나타나 있다.FIG. 9 is a cross-sectional micrograph of a semiconductor chip after performing a rinse process with respect to FIG. 8, showing a final contour having an appropriate vertical profile.

도10은 포토 레지스트가 그대로 남아 있는 상태의 도7에 도시한 반도체 칩 단면의 개략도이다.Fig. 10 is a schematic diagram of the cross section of the semiconductor chip shown in Fig. 7 with the photoresist remaining as it is.

도11은 화학적 식각 공정을 위하여 변화시킨 염소 가스의 유량 변화에 따른 보호막의 높이 변화를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing a change in height of the protective film according to the flow rate of the chlorine gas changed for the chemical etching process.

도12는 파워 서플라이가 공급될 때 RF 주파수 변화에 따른 이온 에너지와 이온 밀도의 변화를 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing the change of ion energy and ion density with RF frequency change when a power supply is supplied.

본발명은 개선된 플라즈마 식각 장치 및 방법에 관한 것이다. 최근에 개발된 박막들은 고밀도 디램(DRAM; dynamic random access memories) 및 에프램(FRAM; ferroelectric random access memories)과 같은 고집적 반도체 칩들의 개발에 유용하게 이용되고 있다. 이러한 재료들은 메모리 기판위에 제조되는 개별 윤곽들의 축소를 가능하도록 하기 위해 대용량 소자들을 제공한다. 따라서 더욱 강화된 프로파일 제어 기술이 요구된다.The present invention relates to an improved plasma etching apparatus and method. Recently developed thin films are useful for the development of highly integrated semiconductor chips such as high density DRAM (DRAM) and ferroelectric random access memories (FRAM). Such materials provide high capacity devices to enable the reduction of individual contours fabricated on a memory substrate. Therefore, more advanced profile control techniques are required.

과거에, 원하는 윤곽의 측벽 프로파일을 얻기 위해 수많은 기술들이 활용되었었다. 그러한 기술들중의 하나는 물리적인 식각 방법으로 분류되는 이온 밀링법이 있다. 즉 반도체 소자위에 여러 가지 구성요소 및 그 요소들간을 연결하는 연결경로 등 원하는 윤곽을 남겨 두고, 원하는 않는 반도체 소자층을 부분적으로 제거하기 위해서 물리적으로 충돌시켜 제거하는 이온 밀링 빔이 이용되었다. 상기 이온 밀링법은 바람직한 프로파일들을 형성하는 반면에, 다음과 같은 단점들을 갖고 있었다. 즉, 공정 속도가 느리고 또한 원하는 윤곽의 측벽에 상방으로 뻗은 보호막(veils) 또는 방벽(fences)을 형성하는 경향이 있었다.In the past, numerous techniques have been utilized to obtain sidewall profiles of desired contours. One such technique is ion milling, which is classified as a physical etching method. In other words, an ion milling beam is used that physically collides and removes to partially remove an unwanted semiconductor device layer while leaving a desired outline such as various components and connection paths connecting the components on the semiconductor device. While the ion milling method forms the desired profiles, it has the following disadvantages. That is, the process speed was slow and there was a tendency to form veils or fences extending upward on the sidewalls of the desired contours.

포토레지스트 물질은 보호막으로서 이용되며, 이온 밀링 기술에 의해 생성된 원하는 윤곽들을 정의하는데 이용된다. 일단 포토레지스트 물질이 스트립 되면, 원치 않는 보호막 또는 방벽이 남게되고 그러한 구조를 제거하기는 어렵다.The photoresist material is used as a protective film and used to define the desired contours produced by ion milling techniques. Once the photoresist material is stripped, an unwanted protective film or barrier remains and it is difficult to remove such structures.

포토레지스트 물질에 의해 보호되지 않는 반도체 웨이퍼층의 일부를 제거하기 위해 화학적 식각법이 이용되기도 한다. 그러나, 화학적 식각법은 식각 속도가 빠르기는 하지만, 이온 밀링법을 이용하는 것과 같은 정도의 정확한 프로파일 제어가 불가능한 단점이 있다.Chemical etching may also be used to remove portions of the semiconductor wafer layer that are not protected by the photoresist material. However, although the chemical etching method has a high etching speed, it is disadvantageous that accurate profile control, such as using ion milling, is impossible.

따라서, 최근의 반도체 제품들에 이용되는 새로운 박막들을 빠르고 정확하게 식각할 수 있는 식각 방법 및 장치가 요구된다.Accordingly, there is a need for an etching method and apparatus capable of quickly and accurately etching new thin films used in recent semiconductor products.

본발명은 상기와 같은 종래의 식각법에 따른 문제점들에 비추어 안출된 것으로, 새로운 박막 재료를 가공하기 위한 장치와 그 방법을 포함한다. 상기 새로운 박막 재료들은 예를들면 백금(Platinum), 바륨·스트론튬·티탄산염(BST; Barium Strotium Titanate)등이 있으며 이러한 재료들은 고집적 디램 소자들의 개발에 이용되고 있다. 또한 백금·납·지르코늄·티탄산염(PZT; platinum and lead zirconium titanate) 또는 창연·스트론튬·탄탈염(Y-1)등은 불휘발성의 에프램(강유전체 메모리)을 개발하는데 이용되고 있다. 상기의 새로운 박막 재료들중 BST, PZT, Y-1은 높은 유전상수를 갖는 재료들이며 매우 좁은 선폭을 갖는 소자들, 즉 고집적 회로를 개발하기 위해서 필요하다. 패턴들(feature)의 집적도를 더욱 높이기 위해서는 완전한 수직 프로파일의 제어가 요구된다.The present invention has been made in view of the above problems with the conventional etching method, and includes an apparatus and a method for processing a new thin film material. The new thin film materials are, for example, platinum, barium strontium titanate (BST), and these materials are used for the development of highly integrated DRAM devices. Platinum, lead, zirconium, titanate (PZT), bismuth, strontium, and tantalum salts (Y-1) are used to develop nonvolatile frams (ferroelectric memories). Among the new thin film materials, BST, PZT, and Y-1 are materials having a high dielectric constant and are required to develop devices having a very narrow line width, that is, a highly integrated circuit. In order to further increase the degree of integration of the features, the control of the complete vertical profile is required.

본발명은 비등방성 프로파일(직선상 또는 수직상 측벽)을 형성하기 위한 엄격한 식각의 수행에 관한 것이며 또한 선택성이 높고 하부층 또는 다른 웨이퍼 물질들을 거의 손상시키지 않으며, 불균일한 영역위에서 균일하게 식각을 수행할 수 있는 식각법에 관한 것이다.The present invention relates to the performance of stringent etching to form anisotropic profiles (straight or vertical sidewalls) and is also highly selective and hardly damages underlying layers or other wafer materials, and can perform etching uniformly over non-uniform areas. It is about the etching method that can be.

따라서, 본발명은 수직 프로파일을 얻기에 가장 좋은 웨이퍼 윤곽을 얻기 위해 물리적 식각을 수행하고 화학적 식각을 수행하는 식각 방법 및 장치를 제공한다. 본발명은 이온 밀링과 같은 물리적 식각이 주로 일어나는물리적인 식각법을 수행한 후 연속해서 화학적 식각을 수행하는 식각 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an etching method and apparatus for performing physical etching and chemical etching to obtain a wafer profile that is best for obtaining a vertical profile. The present invention provides an etching apparatus and method for performing a chemical etching in succession after performing a physical etching method, which is mainly a physical etching such as ion milling.

그러한 기술은, 식각 공정중 이온 밀링 부분에서 원하는 수직 프로파일을 형성하고, 그와 함께 원하지 않는 보호막을 형성한다는 점에서 독특하면서도 반직관적인 것이다. 그러나 본 발명은 연속 적인 공정으로 화학적 식각을 수행하고, 그 화학적 식각에 의해 상기 보호막을 제거한다. 따라서 그후에는, 미국특허 출원번호 08/438,261호에 기재된 바와 같이, 반도체 웨이퍼는 원하는 윤곽(feature), 구성(configuration), 집적도(densities) 및 프로파일(profile)을 얻기 위하여 독특한 린스-스트립-린스와 같은 다른 방법들에 영향을 받는다. 즉, 화학적 식각 공정이 수행된 후, 웨이퍼는 스트리핑(stripping) 또는 애싱(ashing) 단계에서 포토레지스트 물질을 스트립하여 제거하기 전에 용해성의 잔류물를 제거하기 위해 린스되고, 후속하는 후기 스트립 린스 공정에서 반도체 웨이퍼의 잔류물을 제거한다.Such a technique is unique and counterintuitive in that it forms the desired vertical profile in the ion milling portion during the etching process and together with the unwanted protective film. However, the present invention performs chemical etching in a continuous process, and the protective film is removed by the chemical etching. Thus, after that, as described in US patent application Ser. No. 08 / 438,261, the semiconductor wafer is subjected to a unique rinse-strip-rinse to obtain the desired features, configurations, densities and profiles. It is influenced by other methods as well. That is, after the chemical etching process is performed, the wafer is rinsed to remove soluble residues before stripping and removing the photoresist material in the stripping or ashing step, and in the subsequent late strip rinse process. Remove residue from the wafer.

상기와 같은 방법은, 반도체 웨이퍼가 놓여 있는 곳에 인접해 있는 전극을 갖는 챔버내에서 수행된다. 상기 전극에는 수 메가 헤르쯔(MHz) 범위에서 동작하는 제1 파워 서플라이와 수 킬로 헤르쯔(KHz)의 범위에서 동작하는 제2 파워 서플라이가 공급된다. 또한 상기 본발명의 식각방법에서 처음 일부분 동안, 상기 두 파워 서플라이는 이온 밀링 기술을 강화하기 위해 동작한다. 화학적 식각이 우세하게 일어나는 다음 일부분 동안에는 이온 밀링의 영향을 매우 줄이기 위해 수 킬로 헤르쯔의 범위에서 동작하는 제2 파워 서플라이의 동작은 정지된다.Such a method is performed in a chamber having electrodes adjacent to where the semiconductor wafer is placed. The electrode is supplied with a first power supply operating in the range of several megahertz (MHz) and a second power supply operating in the range of several kilohertz (KHz). Also during the first part of the etching method of the present invention, the two power supplies operate to enhance ion milling techniques. During the next part where chemical etching prevails, the operation of the second power supply operating in the range of several kilohertz is stopped to greatly reduce the effect of ion milling.

본 발명의 반도체 웨이퍼를 식각하는 방법은, 상기 두 파워 서플라이에 대해 상기 언급한 바와 같이 파워가 인가되고 또한 웨이퍼에 인접하여 위치해 있는 하부 전극을 포함하는 삼극 챔버를 이용하는 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 삼극 챔버에서, 가장자리 주변 전극은 접지 되거나 또는 플로팅 상태로 두고, 웨이퍼로부터 떨어져 있고 고정되어 있는 상부 전극은 접지되거나 플로팅 상태로 둔다.The method of etching the semiconductor wafer of the present invention is characterized in that it is carried out using a tripolar chamber comprising a lower electrode which is powered and located adjacent to the wafer as mentioned above for the two power supplies. In the tripolar chamber, the edge peripheral electrode is grounded or floating, and the upper electrode, which is away from the wafer and fixed, is grounded or floating.

본발명의 명세서, 청구범위, 도면을 참조함으로써 본발명의 또 다른 특징, 목적, 장점들을 달성할 수 있다.Further features, objects, and advantages of the invention may be achieved by reference to the specification, claims, and drawings of the invention.

최근 개발되고 있는 고집적 디램 및 에프램은 밀집된 패턴(feature)들과 매우 좁은 선폭을 갖고 있기 때문에 패턴의 프로파일 개선은 매우 중요한 문제이다. 패턴들의 밀집도는 피치(pitch)로 측정되며, 상기 피치는 패턴의 폭과 패턴들간의 이격된 공간의 폭의 합한 값으로 정의된다. 전형적으로, 고밀도 패턴들의 피치는 약 2.0um 이하이며, 바람직하게는 약 0.5um 이하이다. 그러한 좁은 피치를 갖는 패턴들은 본발명 및 유전상수가 200이상 특히 200 ~ 1400 사이인 PZT, BST, Y-1과 같은 새로운 고유전막을 이용함으로서 형성될 수 있다.The recent development of highly integrated DRAMs and frams has very narrow line widths with dense patterns, so improving the profile of the patterns is a very important issue. The density of the patterns is measured in pitch, which is defined as the sum of the width of the pattern and the width of the spaced spaces between the patterns. Typically, the pitch of the high density patterns is about 2.0 um or less, preferably about 0.5 um or less. Such narrow pitch patterns can be formed by using novel high-k dielectric films such as PZT, BST, Y-1 with the present invention and dielectric constants of 200 or more, in particular between 200 and 1400.

즉 최근 개발되고 있는 고집적 반도체에서는 백금(Pt), 이리듐(Ir), 이산화이리듐(IrO2), PZT, 루테늄(Ru), 이산화루테늄(RuO2), BST, Y-1 및 기타 새로운 재료들을 이용하고 있다. 고집적화된 반도체 소자에는 높은 정전용량이 요구되며, 그러한 높은 정전용량을 얻기 위해 백금으로 된 전극과, 상기 백금 전극사이에 증착된 유전상수 1400정도의 PZT, BST 또는 Y-1과 같은 유전막을 이용한다. 또, 좁은 공간에서 그러한 높은 정전용량을 갖는 잇점을 충분히 살리기 위해서는 패턴들의 프로파일을 70°내지 85°범위로 제어하는 것이 중요하며, 수직에 가까운 것이 가장 바람직하다. 또한 패턴의 측벽에는 불필요한 잔류물이 없어야 한다.In recent years, high-density semiconductors are being developed using platinum (Pt), iridium (Ir), iridium dioxide (IrO2), PZT, ruthenium (Ru), ruthenium dioxide (RuO2), BST, Y-1 and other new materials. . Highly integrated semiconductor devices require high capacitance, and in order to obtain such high capacitance, an electrode made of platinum and a dielectric film such as PZT, BST, or Y-1 having a dielectric constant of about 1400 deposited between the platinum electrodes are used. In addition, it is important to control the profile of the patterns in the range of 70 ° to 85 ° in order to fully utilize the advantage of such high capacitance in a narrow space, and close to vertical is most preferable. In addition, there should be no unnecessary residue on the sidewalls of the pattern.

도1, 도2, 도3은, 반도체 웨이퍼상의 소정 패턴들의 현미경 사진 및 그 윤곽의 개략도를 나타낸 것으로, 그 패턴의 수직 측벽에는 상방으로 뻗어 있는 측벽 보호막 또는 방벽이 나타나 있다. 도3에 도시된 이러한 보호막(20)들은 식각공정중 스퍼터링이 우위를 점하는 이온 밀링법에 의해 생성된다. 포토 레지스트(22)에 의해 보호 되지 않은 영역들에서 스퍼터된 물질들이 상기 보호막(20)으로서 퇴적된다. 도3에 도시된 바와 같이, 이러한 보호막(20)은 포토 레지스트 (22)를 덮는 경향이 있다. 포토 레지스트가 스트립될 때, 그 보호막들은 도2에 도시된 바와 같이 남아 있다. 이러한 보호막들은 백금층(24)으로부터 튀어 나온 백금으로 이루어져 있으며 도3에 도시된 바와 같이 티타늄층(26)위에 퇴적된다. 이러한 보호막들은 스퍼터된 백금의 재퇴적물이며, 식각 공정중에 사용된 이산화 실리콘, 탄소, 할로겐, 기타 다른 물질을 포함할 수도 있다. 이러한 보호막들은 반도체 웨이퍼에 포함되어 있는 층이나 이리듐, 이산화 이리듐, PZT, 루테늄, 이산화루테늄, BST, Y-1과 같은 다른 박막으로 부터 나온 물질을 포함할 수도 있다. 상기와 같은, 이온 밀링에 의해 생성되는 보호막들은 최근 개발된 첨단 고집적 디램 또는 에프램에 이용되는 0.5um 이하의 좁은 피치를 갖는 패턴들을 가공할 때 더욱 심하게 나타난다. 이러한 공정은 생성된 측벽이 70°내지 85°범위 및 그 이상의 수직벽일 때 실제적으로 잇점이 있다.1, 2, and 3 show a micrograph of a predetermined pattern on a semiconductor wafer and a schematic view of its outline, wherein a vertical sidewall of the pattern shows a sidewall protective film or barrier extending upward. These protective films 20 shown in FIG. 3 are produced by an ion milling method in which sputtering predominates during the etching process. Materials sputtered in regions not protected by the photoresist 22 are deposited as the protective film 20. As shown in FIG. 3, this protective film 20 tends to cover the photoresist 22. As shown in FIG. When the photoresist is stripped, the protective films remain as shown in FIG. These protective films are made of platinum protruding from the platinum layer 24 and are deposited on the titanium layer 26 as shown in FIG. These protective films are re-deposited sputtered platinum and may include silicon dioxide, carbon, halogen, and other materials used during the etching process. Such protective films may include materials from layers included in semiconductor wafers or other thin films such as iridium, iridium dioxide, PZT, ruthenium, ruthenium dioxide, BST, Y-1. As described above, the protective films produced by ion milling are more severe when processing patterns having a narrow pitch of 0.5 μm or less used in advanced high-integrated DRAM or fram recently developed. This process is practically beneficial when the resulting sidewalls are vertical walls ranging from 70 ° to 85 ° and above.

도4와 도5는 화학적 식각법에 의해 형성된 반도체 패턴의 프로파일을 도시하고 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 백금 패턴(30)의 측벽(28)은 프로파일이 나쁘므로, 상기 언급한 고집적 반도체 소자들에서 요구되는 밀집된 패턴 형성에 적합하지 않다. 화학적 식각은 40°내지 50°범위의 프로파일을 갖는 패턴을 형성한다. 도4와 도5에서, 포토레지스트 물질(32)는 백금층(30)의 최상면에 형성되어 있으며 스트립 되지 않은 상태를 나타내고 있다.4 and 5 show a profile of a semiconductor pattern formed by chemical etching. As shown in Fig. 5, the sidewalls 28 of the platinum pattern 30 have a bad profile, and thus are not suitable for the dense pattern formation required in the above-mentioned highly integrated semiconductor devices. Chemical etching forms a pattern with a profile in the range of 40 ° to 50 °. 4 and 5, the photoresist material 32 is formed on the top surface of the platinum layer 30 and shows a state in which it is not stripped.

본발명은 도10에 도시된 바와 같은 프로파일을 반도체 패턴을 형성하기 위하여, 물리적 식각(이온 밀링)과 화학적 식각의 잇점을 모두 살린 연속적인 식각법을 제공한다. 본 발명은 도6에 도시한 식각장치(삼극 리액터)를 제공한다. 식각 장치(34)는 하우징(36)과 식각 챔버(38)을 포함하고 있다. 웨이퍼(40)은 하부 전극(42) 위에 놓여 있다. 챔버 (38)은 또한 측면 주변 전극(44)와 상부전극 (46)을 포함한다. 본 발명의 실시례에서, 측면 주변 전극(44)는 접지되어 있도록 하거나 또는 챔버(38)내에서 발생된 플라즈마에 의해 플로팅 상태가 되도록 한다. 상부 전극(46)은 일반적으로 접지된다. 일반적인 동작에서, 도6에 도시된 바와 같이, 두 측면 주변 전극(44)와 상부 전극(46)은 접지된다.The present invention provides a continuous etching method utilizing both the advantages of physical etching (ion milling) and chemical etching to form a semiconductor pattern with a profile as shown in FIG. The present invention provides an etching apparatus (three-pole reactor) shown in FIG. The etching device 34 includes a housing 36 and an etching chamber 38. Wafer 40 is placed on lower electrode 42. Chamber 38 also includes side peripheral electrodes 44 and top electrodes 46. In an embodiment of the present invention, the side peripheral electrode 44 is left grounded or floated by the plasma generated in the chamber 38. The upper electrode 46 is generally grounded. In normal operation, as shown in FIG. 6, the two side peripheral electrodes 44 and the upper electrode 46 are grounded.

바람직하게는, 두 개의 파워 서플라이 즉 제1 파워 서플라이(48)와 제2 파워 서플라이(50)는 매칭 네트워크 및 결합기(combiner)를 통하여 하부전극(42)에 연결되어 있다. 또 컨트롤러(54)는 제1 및 제2 교류(AC) 파워 서플라이(48)(50)의 동작을 제어한다. 전형적으로, 제1 파워 서플라이는 수 킬로 헤르쯔의 범위에서 동작하고, 500KHz 이하의 범위에서 동작하는 것이 일반적이며, 약 450KHz에서 동작하는 것이 바람직하다. 제2 파워 서플라이는 일반적으로 수 메가 헤르쯔 범위에서 동작하며 일반적으로 약 1MHz 이상에서 동작하고, 특히 13.56MHz에서 동작하는 것이 바람직하다. 또한 본발명에서는 13.56MHz의 배수 범위가 이용되었다. 도12에 도시한 바와 같이, 이온 에너지는 킬로 헤르쯔 범위로 갈수록 증가하고, 이온 밀도는 메가 헤르쯔 범위로 갈수록 증가한다. 그러한 특성은 이하 설명될 본발명의 동작에 있어서 매우 중요하다.Preferably, two power supplies, namely the first power supply 48 and the second power supply 50, are connected to the lower electrode 42 via a matching network and a combiner. The controller 54 also controls the operation of the first and second alternating current (AC) power supplies 48, 50. Typically, the first power supply operates in the range of a few kilohertz, and typically operates in the range of 500 KHz or less, preferably at about 450 KHz. The second power supply generally operates in the range of several megahertz and generally operates at about 1 MHz or more, and preferably at 13.56 MHz. Also, in the present invention, a multiple of 13.56 MHz was used. As shown in FIG. 12, ion energy increases with the kilohertz range, and ion density increases with the megahertz range. Such characteristics are very important in the operation of the present invention to be described below.

상기 기술한 바와 같이, 본발명은 물리적 식각(이온 밀링)이 우세를 점하는 식각단계에서 시작하여 연속해서 화학적 식각이 우세를 점하는 식각단계를 수행하는 식각방법을 제공한다. 그러한 수순은, 공정의 첫단계에서 물리적 식각을 요구하기 때문에 매우 반직관적인 것이다. 물리적 식각은 도3에 도시한 바와 같이 측벽에 보호막들을 형성한다. 식각의 종점이나 또는 정해진 어떤 범위에 도달했다고 측정되는, 식각법의 제1단계인 물리적 식각이 완료되면, 공정은 다른 가스를 도입하고 다른 파워를 인가함으로서 화학적 식각인 제2단계로 전환된다. 제2단계는 도7 및 도10에 나타낸 바와 같은 반도체 패턴이 형성되도록 측벽 프로파일을 유지하는 동안, 보호막들을 제거하는데 효과적이다. 도10에서, 백금층(70)은 실제적인 수직 측벽을 가지며, 백금층(70)과 포토레지스트층(72)은 그 측벽에 보호막들을 갖고 있지 않다. 바람직하게는, 화학적 식각 공정 이후, 포토레지스트를 스트립 하기 전에 반도체 웨이퍼를 린스 세정하는 것이 좋다. 린스 세정에 의해, 수용성 염소와 같은 수용성 화합물이 포토레지스트의 스트리핑 또는 애싱 단계 이전에 씻겨 나간다. 포토 레지스트 스트리핑 공정 이후에, 포스트 스트립 린스 세정 공정이 수행된다. 그러한 단계들은 도7, 도8, 도9에 도시된 것과 관련하여 이하에서 설명하겠다. 그러한 단계들은 상기에서 본발명의 참조 자료로서 인용된 특허출원 즉 린스-스트립-린스 공정의 특성에 관한 것으로서 발명의 명칭 이 "집적된 반도체 웨이퍼 가공 시스템"인 특허출원에 기재되어 있다.As described above, the present invention provides an etching method of performing an etching step in which chemical etching is dominant starting from an etching step in which physical etching (ion milling) is dominant. Such a procedure is very counterintuitive because it requires physical etching at the first stage of the process. Physical etching forms protective films on the sidewalls as shown in FIG. When physical etching, the first stage of the etching method, determined to have reached the end point of etching or a predetermined range is completed, the process is switched to the second stage of chemical etching by introducing another gas and applying different power. The second step is effective to remove the protective films while maintaining the sidewall profile so that the semiconductor pattern as shown in Figs. 7 and 10 is formed. In FIG. 10, the platinum layer 70 has a practical vertical sidewall, and the platinum layer 70 and the photoresist layer 72 have no protective films on the sidewall. Preferably, after the chemical etching process, it is preferable to rinse clean the semiconductor wafer before stripping the photoresist. By rinse cleaning, water soluble compounds, such as water soluble chlorine, are washed off prior to the stripping or ashing step of the photoresist. After the photoresist stripping process, a post strip rinse cleaning process is performed. Such steps will be described below with respect to those shown in FIGS. 7, 8 and 9. Such steps are described in the patent application cited above as reference material of the present invention, that is, in the nature of the rinse-strip-rinse process, the patent application entitled "Integrated Semiconductor Wafer Processing System".

물리적 식각인 제1 단계 동안에 화학적 식각이 발생하고, 또한 화학적 식각이 우세를 점하는 제2단계에서 물리적 식각 또는 이온 밀링이 발생하는 것이 가장 바람직하다.Most preferably, chemical etching occurs during the first stage, which is physical etching, and physical etching or ion milling, in the second stage where chemical etching predominates.

본 발명의 식각방법에서는, 아르곤을 이용하여 이온 밀링이 수행되고 염소를 이용하여 화학적 식각이 수행된다. 첫 번째로 바람직한 방법은, 물리적 식각(이온 밀링) 단계 동안에, 아르곤이 챔버(38)(도6)에 약 10SCCM(standard cubic centimeter per minute) 내지 50SCCM 더욱 바람직하게는 20SCCM으로 공급되고, 염소가 챔버에 약 2SCCM 내지 50SCCM의 범위, 특히 바람직하게는 5SCCM 내지 10SCCM으로 공급되는 것이 좋다. 물리적 식각 동안의 챔버내의 압력은 약 2 내지 10 mtorr로 유지될 것이며 더욱 바람직하게는 5mtorr로 유지되고 온도는 약 80℃로 유지된다. 바람직한 제1 파워 서플라이(48)는 50W 내지 200W의 전력 범위에서 약 450KHz로 동작한다. 제2 파워 서플라이(50)는 약 500W 내지 1100W 전력 범위에서 약 13.56MHz로 동작한다. 전형적으로, 물리적 식각 단계는 식각 종점의 100%에 대해 약 2/3의 시간 동안 수행한다. 백금층이 1000Å두께일 때, 백금의 광학적 식각 종점은 6" 내지 8" 범위의 웨이퍼에 대해 약 70초이다. 백금의 두께가 2000Å인 경우의 광학적 식각 종점은 6" 내지 8" 범위의 웨이퍼에 대해 약 150초이다. 종점을 시간 측정의 방법으로서 이용하기 위해서, 우선 종점에 도달할 때까지의 물리적 식각 공정의 시험 런(trial run)을 수행함으로써 종점 시간을 결정한다. 그후, 제품 런(production run)에서는, 시험 런에서 측정된 종점 시간의 분할에 기초하여 물리적 식각을 수행한다. 물리적 식각 단계를 수행하기 위한 시간은, 종점을 결정하지 않고도 얻어질 수 있다. 예를들면 막 전체 두께를 식각하는데 요구되는 시간을 결정한 다음, 그 시간의 분할, 예를들면 그 시간의 100%에 대한 약 2/3시간 동안 물리적 식각 단계를 수행한다. 종점에 도달하거나, 종점을 백분율한 어떤 시간에 도달하면, 공정은 화학적 식각이 우세하게 일어나는 단계로 전환된다. 이 상황에서는, 아르곤이 약 20SCCM으로 유지되고 염소는 약 15SCCM으로 증가되는 것이 바람직하다. 그러나, 화학적 식각을 위해서는 아르곤 가스는 약 0SCCM 내지 50SCCM으로 흐르도록 하고, 염소 가스는 약 5SCCM에서 100SCCM의 속도로 흐르도록 한다.In the etching method of the present invention, ion milling is performed using argon and chemical etching is performed using chlorine. The first preferred method is that, during the physical etching (ion milling) step, argon is fed to the chamber 38 (FIG. 6) from about 10 SCCM (standard cubic centimeter per minute) to 50 SCCM and more preferably 20 SCCM, and chlorine is supplied to the chamber. In the range of about 2SCCM to 50SCCM, particularly preferably 5SCCM to 10SCCM. The pressure in the chamber during the physical etching will be maintained at about 2-10 mtorr, more preferably at 5 mtorr and the temperature at about 80 ° C. The preferred first power supply 48 operates at about 450 KHz in a power range of 50W to 200W. The second power supply 50 operates at about 13.56 MHz in the power range of about 500W to 1100W. Typically, the physical etch step is performed for about 2/3 of the time for 100% of the etch endpoint. When the platinum layer is 1000 microns thick, the optical etch endpoint of platinum is about 70 seconds for wafers in the 6 "to 8" range. The optical etch endpoint when the thickness of platinum is 2000 microns is about 150 seconds for wafers in the 6 "to 8" range. In order to use the endpoint as a method of time measurement, the endpoint time is first determined by performing a trial run of the physical etching process until reaching the endpoint. The production run then performs physical etching based on the segmentation of the endpoint time measured in the test run. The time for performing the physical etching step can be obtained without determining the end point. For example, the time required to etch the entire thickness of the film is determined, and then a physical etching step is performed for a fraction of the time, for example about 2/3 of the time. When the end point is reached or at some time as a percentage of the end point, the process shifts to a step where chemical etching predominates. In this situation, it is preferable that argon is maintained at about 20 SCCM and chlorine is increased to about 15 SCCM. However, for chemical etching, argon gas is allowed to flow at about 0SCCM to 50SCCM, and chlorine gas is allowed to flow at a rate of about 5SCCM to 100SCCM.

도11에서는 염소 가스의 유량 변화에 따른 최종적인 보호막의 높이를 옹스트롱(Å) 단위로 나타냈다. 염소가스의 유량이 증가함에 따라, 장벽 높이는 감소하고, 특히 10SCCM 이상에서는 장벽은 실제적으로 공격을 받아 그 크기가 줄어든다. 도11의 그래프에서 도면부호 60으로 표시된 선은 개방 영역과 마주하고 있는 장벽을 나타낸다. 선(62)는 약 0.8um의 공간(space)을 두고 떨어져 있는 패턴의 측벽에 형성된 장벽들이다. 선(64)는 약 0.3um의 공간을 두고 떨어져 있는 패턴의 측벽에 형성된 장벽의 모습을 나타낸다.In FIG. 11, the height of the final protective film according to the change in the flow rate of chlorine gas is shown in Angstrom units. As the flow rate of chlorine gas increases, the barrier height decreases, especially above 10 SCCM, the barrier is actually attacked and its size decreases. The line denoted by 60 in the graph of Fig. 11 represents a barrier facing the open area. Lines 62 are barriers formed on the sidewalls of the pattern spaced apart with a space of about 0.8 um. Line 64 represents the appearance of a barrier formed on the sidewalls of the pattern spaced about 0.3um apart.

화학적 식각 단계 동안, 압력은 약 2 mtorr 내지 10 mtorr로 감소하고, 특히 2mtorr정도가 바람직하다. 킬로 헤르쯔 범위에서 동작하는 제1 파워 서플라이(48)는 이온 밀링 효과를 줄이기 위해 동작을 중지시킨다. 실제로 화학적 식각단계 동안, 제1 파워 서플라이는 0W 내지 50W의 범위 내에서 동작할 수 있다. 도12에서 보는 바와 같이, 이온 에너지를 증가시켜 이온 밀링이 일어나도록 하는 것은 킬로 헤르쯔 범위의 파워 서플라이이다. 제2 파워 서플라이(30)는 약 13.56MHz로 유지되고, 약 50W 내지 1100W 범위에서 동작한다.During the chemical etching step, the pressure is reduced to about 2 mtorr to 10 mtorr, especially on the order of 2 mtorr. The first power supply 48 operating in the kilohertz range stops operation to reduce the ion milling effect. Indeed, during the chemical etching step, the first power supply can operate in the range of 0W to 50W. As shown in Figure 12, it is the power supply in the kilohertz range that increases the ion energy to cause ion milling. The second power supply 30 is maintained at about 13.56 MHz and operates in the range of about 50W to 1100W.

본발명의 바람직한 실시례에서, 이 두단계 식각법의 제2단계인 화학적 식각의 단계에서는, 이온 밀링 공정에 의해 형성된 보호막을 제거하기 위해 1000Å과 2000Å 두께의 백금에 대해서 약 45초에서 120초 동안 식각이 수행된다.In a preferred embodiment of the present invention, in the second step of this two step etching method, the chemical etching step is performed for about 45 to 120 seconds for 1000 mm and 2000 mm thick platinum to remove the protective film formed by the ion milling process. Etching is performed.

금속 또는 다른 도전체들을 식각하기 위한 화학물질은 (1)아르곤 및 염소, (2) 아르곤, 염소 및 브롬화 수소(HBr), (3) 아르곤, 염소 및 카르보닐 가스, (4) 상기 기재한 어느 화학물질과 산소(O2), (5) SF6또는 상기 기재한 어느 화학물질과 SF6,(6)NF3또는 NF3와 상기 기재한 어느 화학물질, (7) 탄화불소(CxFy) 또는 상기 기재한 다른 화학물질들과 탄화불소, (8) 아르곤 및 염소 개스등이 있다.Chemicals for etching metals or other conductors include (1) argon and chlorine, (2) argon, chlorine and hydrogen bromide (HBr), (3) argon, chlorine and carbonyl gas, and (4) any of the foregoing. Chemical and oxygen (O 2 ), (5) SF 6 or any of the chemicals described above and SF 6, (6) NF 3 or NF 3 and any of the chemicals described above, (7) fluorine carbide (CxFy) or Other chemicals described above, and fluorocarbons, (8) argon and chlorine gas.

상기 물리적 식각과 화학적 식각을 수행하는 두단계 식각 공정의 결과는, 도7의 현미경 사진에 도시된 바와 같고, 포토 레지스트는 각 패턴(feature)의 중앙에 뾰족하게 튀어나와 있고, 보호막의 잔류물(찌꺼기)들이 상기 패턴들의 각 측벽에 부착되어 있는 것을 볼 수 있다. 이 단계에서, 반도체 패턴은 용해성 화합물(soluble compounds)을 제거하기 위해 린스 세정된다. 린스 세정 후, 반도체 웨이퍼는 포토레지스트 및 보호막과 식각 잔류물을 제거하기 위해 스트리핑 또는 애싱 공정에 노출된다.(도8). 스트리핑 공정은 습식 용매(wet solvent)을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 상기 용매는 포토레지스트와 남아 있는 보호막을 공격하여 제거한다. 스트리핑 수행후, 반도체 웨이퍼에 대해 후속하는 린스 세정 이 실시되고 결과적으로 도9에 도시한 것과 같은 형상이 된다.The result of the two-step etching process for performing the physical and chemical etching is as shown in the micrograph of Figure 7, the photoresist is protruding sharply in the center of each feature, the residue of the protective film ( Can be seen attached to each sidewall of the patterns. In this step, the semiconductor pattern is rinsed clean to remove soluble compounds. After rinsing cleaning, the semiconductor wafer is exposed to a stripping or ashing process to remove photoresist and protective film and etch residue (Figure 8). The stripping process is preferably performed using a wet solvent. The solvent attacks and removes the photoresist and the remaining protective film. After stripping is performed, subsequent rinse cleaning is performed on the semiconductor wafer, resulting in a shape as shown in FIG.

상기 설명한 린스-스트리핑-린스 공정은, 예를들면 도13에 도시한 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 도13의 시스템은 진공 로드 락 챔버 (116), 위치 정렬 모듈(118), 두 개의 식각 모듈(120)(122), 스트립 모듈(124)을 포함하고, 상기 기재한 모든 구성 요소들은 개폐조절기(closable opening)를 통하여 중앙의 진공 챔버(126)에 연결되어 있고, 컴퓨터 프로세스 컨트롤 시스템(미도시)에 의해 작동된다. 로드 락 챔버(116)는 웨이퍼 카세트(반입 카세트)를 붙잡기 위하여 내부 카세트 엘리베이터를 수용하고 있다. 진공 챔버(126)는 하나의 챔버나 모듈로부터 다른 챔버나 모듈에 웨이퍼를 이송하기 위하여 로보틱 웨이퍼 핸들링 시스템(138)을 갖고 있다. 스트립 모듈(124)은 개폐조절기(127)를 통해 상압 로보틱 웨이퍼 핸들링 시스템(132)에 연결되어 있고, 순서대로 린스 모듈(125)과 상압 카세트 모듈(134)(반출 카세트)에 연결된다. 일반적으로 이용되는 린드 모듈은 Semitool Equinox 린스 시스템이다. 상압 로보틱 웨이퍼 핸들링 시스템(132)은 공정이 완료된 후 웨이퍼를 붙잡는 상압 카세트 모듈(134)를 보조한다. 또, 제2 로보틱 웨이퍼 핸들링 시스템(132)은 스트립 모듈(124)과 린스 모듈(125) 사이에서 웨이퍼들을 이송시킨다. 린스 세정 공정 동안에, 린스 모듈(125)과 로보틱 핸들링 시스템 (132)은 스트리핑 하기 위해 스트립 모듈(124)에서 필요로 하는 정도의 웨이퍼의 위치 정렬도를 유지하도록 고안되어 있다. 본 발명의 모든 작동은 자동화되어 있고 컴퓨팅 시스템을 통해 프로그램될 수 있다.The rinse-striping-rinse process described above can be performed, for example, using the apparatus shown in FIG. The system of FIG. 13 includes a vacuum load lock chamber 116, a positioning module 118, two etching modules 120 and 122, and a strip module 124, all of which are described above. It is connected to a central vacuum chamber 126 via a closable opening and is operated by a computer process control system (not shown). The load lock chamber 116 houses an internal cassette elevator to hold a wafer cassette (load cassette). The vacuum chamber 126 has a robotic wafer handling system 138 for transferring wafers from one chamber or module to another. The strip module 124 is connected to the atmospheric robotic wafer handling system 132 through the opening / closing regulator 127, and in turn is connected to the rinse module 125 and the atmospheric cassette module 134 (export cassette). A commonly used rinse module is the Semitool Equinox rinse system. The atmospheric robotic wafer handling system 132 assists the atmospheric cassette module 134 to hold the wafer after the process is complete. The second robotic wafer handling system 132 also transfers wafers between the strip module 124 and the rinse module 125. During the rinse cleaning process, the rinse module 125 and the robotic handling system 132 are designed to maintain the degree of alignment of the wafer as needed in the strip module 124 for stripping. All operations of the present invention are automated and can be programmed through a computing system.

실제 동작에 있어서, 식각 모듈(120)(122)들중의 어느 하나의 식각 모듈내에서 식각이 수행된 후에, 웨이퍼는 스트립 모듈(124)를 통과하여 로보틱 암(132)에 의해 제1 린스 세정이 일어나는 린스 모듈(125)로 운송된다. 이 린스 세정 후에, 로보틱 암(132)은 웨이퍼를 포토레지스트 스트리핑이 일어나는 스트립 모듈 (124)로 재이송한다. 웨이퍼 스트리핑 후에 웨이퍼는 로보틱 암 (32)에 의해 최후 린스 세정을 위해 린스 모듈 (25)로 재이송 된다.In actual operation, after etching is performed in the etching module of any of the etching modules 120, 122, the wafer passes through the strip module 124 and is first rinsed by the robotic arm 132. The rinse module 125 is shipped to a rinse module 125 where cleaning occurs. After this rinse clean, robotic arm 132 re-transfers the wafer to strip module 124 where photoresist stripping occurs. After wafer stripping, the wafer is retransmitted by robotic arm 32 to rinse module 25 for final rinse cleaning.

본 발명은 포토레지스트를 갖는 구조물 뿐만 아니라 산화물 및 기타 다른 같은 하드 마스크를 갖는 구조에 대해서도 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 여기서 특정한 최근 개발되고 있는 필름 뿐만 아니라 다른 다양한 필름에 대해서도 적용할 수 있다.The invention is applicable to structures with photoresists as well as structures with oxides and other such hard masks. The present invention is also applicable here to a variety of other films as well as certain recently developed films.

또한 상기에서 특정한 것 이외의 리액터 들도 상기의 방법과 함께 이용될 수 있다. 예시로서, 본발명은 유도 결합 플라즈마 소스 리액터(ICP)와 함께 이용될 수 있다. 또 상기 ICP는 예로서 헬리콘 리액터 또는 나선 리액터를 포함할 수 있다. 상기 삼극 리액터는 정전용량 결합 리액터이다. 또 본 발명의 방법은 유도 및 정전 용량 모두 결합한 리액터를 이용하여 사용될 수 있다. ECR(전자 싱크로트론 공명) 리액터 역시 본 발명과 함께 사용될 수 있다.Reactors other than those specified above may also be used with the above method. By way of example, the present invention may be used with an inductively coupled plasma source reactor (ICP). The ICP may, for example, include a helicon reactor or a spiral reactor. The tripolar reactor is a capacitively coupled reactor. The method of the present invention can also be used using a reactor that combines both induction and capacitance. Electronic synchrotron resonance (ECR) reactors can also be used with the present invention.

산업상 이용가능성:Industrial Applicability:

상기 설명한 바와 같이 본 발명의 장치 및 방법은, 개발되고 있는 최신 DRAM 및 FRAM에 요구되는, 반도체 웨이퍼상에 밀집한 패턴들을 형성하기 위하여 패턴의 수직 프로파일을 갖도록 하기 위한 것으로, 제1 물리적 식각 단계와 제2 화학적 식각 단계를 포함는 식각 식각 방법을 제공한다. 본발명의 장치와 방법에서는 수직 벽들(보호막들)이 형성된 후 장벽이 제거된다. 본발명의 장치 및 방법은 새로운 고집적 반도체 제품들에 필요한 새로운 필름들에 적용할 수 있다. 본발명의 청구범위 및 도면을 통하여 본발명의 다른 특징, 효과, 목적등을 달성할 수 있다.As described above, the apparatus and method of the present invention are intended to have a vertical profile of a pattern to form dense patterns on a semiconductor wafer, which is required for the latest DRAM and FRAM that is being developed. Including two chemical etching steps provides an etching method. In the device and method of the present invention, the barrier is removed after the vertical walls (protective films) are formed. The apparatus and method of the present invention can be applied to new films required for new highly integrated semiconductor products. Other features, effects, objects, and the like of the present invention can be achieved through the claims and drawings of the present invention.

또, 본발명의 범위와 정신 그리고 청구범위 내에서 다른 실시례들을 개발할 수 있다.In addition, other embodiments may be developed within the scope and spirit of the present invention and claims.

Claims (46)

적어도 실질적으로 수직인 측벽 프로파일을 갖는 웨이퍼 패턴을 얻기 위해, 웨이퍼를 물리적으로 식각하는 단계와, 다음으로 화학적으로 식각하는 단계로 구성된 웨이퍼를 식각하는 방법.17. A method of etching a wafer comprising physically etching the wafer and then chemically etching to obtain a wafer pattern having at least substantially vertical sidewall profiles. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계와 화학적으로 식각하는 단계는 식각 잔류물(residue)이 없는 수직 측벽 측면 프로파일을 제공하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법The method of claim 1, wherein said physically etching and chemically etching provide a vertical sidewall side profile free of etch residues. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 웨이퍼를 식각하는 단계는, 아르곤 가스를 약 10SCCM 내지 50SCCM, 염소 가스를 약 2SCCM 내지 50SCCM 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein physically etching the wafer comprises using about 10 SCCM to 50 SCCM of argon gas and about 2 SCCM to 50 SCCM of chlorine gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 물리적으로 웨이퍼를 식각하는 단계는 약 2mtorr 내지 10mtorr의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.Physically etching the wafer is performed in the range of about 2 mtorr to 10 mtorr. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 물리적으로 식각하는 단계는, 약 450KHz의 파워와 13.56MHz의 파워가 인가되는 전극이 그 내부에 놓여 있고, 상기 전극에 웨이퍼가 인접해 있는 챔버 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The physical etching may be performed in a chamber in which an electrode to which a power of about 450 KHz and 13.56 MHz is applied is placed, and the wafer is adjacent to the electrode. . 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는 약 500KHz 이하의 제1 파워 소스가 인가되고, 약 1MHz 이상의 제2 파워 소스가 인가되는 전극이 그 내부에 놓여 있고, 상기 전극에 인접한 곳에 웨이퍼가 놓여 있는 챔버 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physical etching comprises applying an electrode having a first power source of about 500 KHz or less, applying a second power source of about 1 MHz or more, and placing an electrode therein, wherein the wafer is located adjacent to the electrode. A method of etching a wafer, characterized in that performed in a chamber in which it lies. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는, 킬로 헬쯔 범위에서 동작하는 제1 파워 서플라이와 메가 헤르쯔 범위에서 동작하는 제2 파워 서플라이에 연결된 전극위에 웨이퍼가 놓여 있는 챔버내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physical etching is performed in a chamber in which the wafer is placed on an electrode connected to a first power supply operating in the kilohertz range and a second power supply operating in the megahertz range. A method of etching a wafer to be used. 제7항에 있어서, 상기 제1 파워 소스는 약 50W 내지 200W의 범위의 파워를 제공하고, 상기 제2 파워 소스는 약 500W 내지 1100W의 범위에서 파워를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the first power source provides power in the range of about 50 W to 200 W and the second power source provides power in the range of about 500 W to 1100 W. . 제7항에 있어서, 상기 전극은 하부 전극이고, 상기 방법은 상기 하부 전극의 가장자리 가까이에 설치되어 있는 측면 주변 전극과, 상기 하부 전극과 떨어져 있고 상히 하부전극 상방에 설치되어 있는 상부 전극을 갖고, 상기 측면 주변 전극은 접지되어 있거나 플로팅 되어 있고, 상기 상부전극은 접지 되었거나 플로팅 되어 있는 챔버내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the electrode is a lower electrode, and the method has a side peripheral electrode provided near an edge of the lower electrode, and an upper electrode spaced apart from the lower electrode and disposed above the lower electrode. And wherein the side peripheral electrode is grounded or floating and the top electrode is performed in a grounded or floating chamber. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는 약 80℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physically etching is performed at about 80 ° C. 3. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는 식각 종점의 2/3 시간 내지 식각 종점까지의 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physically etching is performed for 2/3 hours of the etching end point to the time until the etching end point. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼를 식각하는 공정은 약 0SCCM 내지 50SCCM의 아르곤 가스와 50SCCM 내지 100SCCM 범위의 염소 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 3, wherein the etching of the wafer comprises argon gas in the range of about 0SCCM to 50SCCM and chlorine gas in the range of 50SCCM to 100SCCM. 제4항에 있어서, 상기 웨이퍼를 화학적으로 식각하는 단계는 2mtorr 내지 10mtorr의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 4, wherein chemically etching the wafer is performed in a range of 2 mtorr to 10 mtorr. 제7항에 있어서, 상기 화학적으로 식각하는 단계는, 상기 전극에 킬로 헤르쯔 범위에서 동작하는 제1파워 소스로부터 약 0 ~ 50W 범위의 파워가 인가되고, 메가 헤르쯔 범위에서 동작하는 제2 파워 소스로부터 파워가 인가된 상태로 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the chemically etching comprises applying power to the electrode in a range from about 0 to 50 W from a first power source operating in the kilohertz range and from a second power source operating in the megahertz range. A method of etching a wafer, characterized in that performed with power applied. 제14항에 있어서, 상기 화학적으로 식각하는 단계 동안, 제2 파워 소스는 약 500 ~ 1100W 범위에서 파워를 공급하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.15. The method of claim 14, wherein during the chemical etching step, the second power source supplies power in the range of about 500-1100 W. 제7항에 있어서, 상기 화학적으로 식각 단계 동안, 킬로 헤르쯔 범위에서 동작하는 제1 파워 서플라이는 물리적 식각의 효과를 감소시키기 위해 동작이 정지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.8. The method of claim 7, wherein, during the chemically etching step, the first power supply operating in the kilohertz range is stopped to reduce the effect of physical etching. 제1항에 있어서, 약 1000Å두께의 백금층에 대해 물리적 식각 단계가 약 70초 동안 수행되고, 화학적 식각 단계가 약 60초에서 120초 동안 수행되고, 약 2000Å두께의 백금층에 대해 물리적 식각 단계가 150초 동안 수행되고, 화학적 식각 단계가 약 60초에서 120초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physical etching step is performed for about 70 seconds on a platinum layer of about 1000 mm thick, the chemical etching step is performed on about 60 seconds to 120 seconds, and the physical etching step is performed on about 2000 mm thick platinum layer. Is carried out for 150 seconds, and the chemical etching step is performed for about 60 to 120 seconds. 제1항에 있어서, 금속층에 대한 상기 물리적 식각과 상기 화학적 식각은 (1) 아르곤 및 염소 가스, (2) 아르곤, 염소 및 브롬화수소(Hbr), (3) 아르곤, 염소 및 카보닐 가스, (4) 상기 기재한 화학물질과 산소, (5) 상기 기재한 화학물질과 SF6또는 SF6, (6) 상기 화학물질중의 어느것과 NF3또는 NF3중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physical etching and chemical etching of the metal layer comprises (1) argon and chlorine gas, (2) argon, chlorine and hydrogen bromide (Hbr), (3) argon, chlorine and carbonyl gas, ( 4) the above-described chemicals and oxygen, (5) the above-described chemicals and SF 6 or SF 6 , (6) any of the above chemicals and any of NF 3 or NF 3 How to etch. 제1항에 있어서, 절연층에 대해 상기 물리적 식각과 상기 화학적 식각은 (1) 아르곤 및 CF4가스, (2) 아르곤, CF4및 염소 가스, (3) 아르곤, CH3및 염소 가스, (4) 상기 조합 중의 어느것과 브롬 가스, (5) 상기의 어느것과 SF6또는 SF6만, (6) 상기의 어느것과 NF3또는 NF3만, (7) 불화탄소만 또는 다른 화학물질과 불화탄소의 혼합, (8) 아르곤 및 염소 가스 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 식각 방법.The method of claim 1, wherein the physical etching and the chemical etching for the insulating layer is (1) argon and CF 4 gas, (2) argon, CF 4 and chlorine gas, (3) argon, CH 3 and chlorine gas, ( 4) any of the above combinations with bromine gas, (5) any of the above, SF 6 or SF 6 only, (6) any of the above, only NF 3 or NF 3 , (7) carbon fluoride only or other chemicals (8) A method of etching a wafer, wherein any one of carbon and argon and chlorine gas is used. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계 동안 킬로 헤르쯔 범위에 있는 제1 파워 서플라이와, 메가 헤르쯔 범위에 있는 제2 파워 서플라이가 전극에 인가되고, 상기 화학적으로 식각 단계 동안 메가 헤르쯔 범위에 있는 하나의 파워 서플라이가 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 식각 방법.The method of claim 1, wherein a first power supply in the kilohertz range and a second power supply in the megahertz range are applied to the electrode during the physical etching step and wherein the second power supply is in the megahertz range during the chemical etching step. A method of etching a wafer, wherein one power supply is applied to the electrode. 이온 밀링을 이용하여 웨이퍼 패턴 위에 보호막을 만드는 단계와,Making a protective film on the wafer pattern using ion milling, 화학적 식각으로 상기 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 웨이퍼를 식각하는 방법.Removing the protective film by chemical etching. 제23항에 있어서, 백금, 이리듐, 이리듐 산화물, 류테늄, 루테늄 산화물, 비스무스 스트론튬 탄탈염, 바륨 스트론튬 티탄염, 납 지르코늄 티탄염중의 적어도 어느 하나를 포함하는 물질 위에서 상기 보호막을 만드는 단계 및 보호막을 제거하는 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.24. The method of claim 23, further comprising: forming the protective film on a material including at least one of platinum, iridium, iridium oxide, ruthenium, ruthenium oxide, bismuth strontium tantalum salt, barium strontium titanium salt, and lead zirconium titanium salt. Removing the wafer; and etching the wafer. 제23항에 있어서, 고유전 물질위에서 상기 보호막을 형성하는 단계와 제거하는 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.24. The method of claim 23, comprising forming and removing the passivation layer on a high dielectric material. 제23항에 있어서, 유전상수 200 이상의 물질 위에서 상기 보호막을 형성하는 단계와 제거하는 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.24. The method of claim 23, comprising forming and removing the passivation layer over a dielectric constant of at least 200 material. 웨이퍼 패턴위에 수직 벽 프로파일과 측벽 보호막을 형성하는 단계와,Forming a vertical wall profile and a sidewall protective film over the wafer pattern; 상기 수직 측벽 프로파일을 남기고 상기 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 웨이퍼를 식각하는 방법.Removing the protective film leaving the vertical sidewall profile. 제27항에 있어서, 상기 단계는 약 70° 이상의 수직 측벽 프로파일을 형성하기 위한 단계인 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.28. The method of claim 27, wherein said step is for forming a vertical sidewall profile of at least about 70 degrees. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 형성하는 단계는 물리적 식각이 우세하게 일어나는 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하고,Wherein the forming step is performed using a process in which physical etching is predominantly performed, 상기 제거하는 단계는 화학적 식각이 우세하게 일어나는 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.Wherein said removing is performed using a process in which chemical etching predominates. 주로 물리적 식각 단계인 공정으로 웨이퍼를 물리적 식각과 화학적 식각을 조합하여 수행하는 단계와,A process which is mainly a physical etching step, performing a wafer by combining physical etching and chemical etching; 주로 화학적 식각 단계인 공정으로 웨이퍼를 물리적 식각과 화학적 식각을 조합하여 수행하는 단계를 포함하는 웨이퍼를 식각하는 방법.A method of etching a wafer comprising the step of performing a combination of physical and chemical etching of the wafer in a process which is mainly a chemical etching step. 제1항에 있어서, 약 2.0um이하의 피치 더욱 바람직하게는 0.5um의 피치를 갖는 반도체 웨이퍼 위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the wafer is etched on a semiconductor wafer having a pitch of about 2.0 μm or less, more preferably 0.5 μm. 제1항에 있어서, 2.0um 이하 더욱 바람직하게는 0.5um이하의 피치를 갖는 좁은 패턴폭을 갖는 반도체 소자위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the wafer is etched on a semiconductor device having a narrow pattern width having a pitch of 2.0 μm or less and more preferably 0.5 μm or less. 식각 챔버와;An etching chamber; 제1 전극과;A first electrode; 킬로 헤르쯔의 범위에서 동작하고 선택적으로 제1 전극과 연결될 수 있는 제1 파워 서플라이와;A first power supply operable in the range of kilohertz and optionally connectable with the first electrode; 메가 헤르쯔의 범위에서 동작하고 선택적으로 제1 전극과 연결될 수 있는 제2 파워 서플라이와;A second power supply operable in the range of megahertz and optionally connectable with the first electrode; 제1 전극과 떨어져 있는 제2 전극과;A second electrode spaced apart from the first electrode; 제1 전극과 인접하여 놓일 수 있는 웨이퍼와;A wafer that can be placed adjacent to the first electrode; 물리적 식각 공정 동안에 제1 전극에 파워를 공급하기 위해 제1 및 제2 파워 서플라이를 선택적으로 동작시킬 수 있고, 화학적 식각 공정동안에 킬로 헤르쯔 범위에서 동작하는 제1 파워 서플라이의 파워를 줄이는 반면 제1 전극에 파워를 공급하기 위해 메가 헤르쯔 범위에서 동작하는 제2 파워 서플라이를 선택적으로 동작시킬 수 있는 컨트롤러를 포함하는 반도체 웨이퍼를 식각하는 장치.The first and second power supplies can be selectively operated to power the first electrode during the physical etching process, reducing the power of the first power supply operating in the kilohertz range during the chemical etching process while the first electrode An apparatus for etching a semiconductor wafer comprising a controller capable of selectively operating a second power supply operating in the megahertz range for powering it. 제33항에서, 상기 제2 전극은 접지되거나 전기적으로 플로팅 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 식각하는 장치.34. The apparatus of claim 33, wherein the second electrode is grounded or electrically floating. 제32항에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 제1 전극 주변에 위치해 있는 측면 주변 전극을 포함하고, 상기 측면 주변 전극은 접지 되었거나 전기적으로 플로팅 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 식각하는 장치.33. The method of claim 32, comprising a side peripheral electrode positioned around the first electrode between the first electrode and the second electrode, the side peripheral electrode being grounded or electrically floating. Device. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼를 물리적으로 식각하는 단계는 약 20SCCM의 아르곤 가스와 약 5SCCM 내지 10SCCM의 염소 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 3, wherein physically etching the wafer uses about 20 SCCM of argon gas and about 5 SCCM to 10 SCCM of chlorine gas. 제4항에 있어서, 상기 물리적으로 웨이퍼를 식각하는 단게는 약 5mtorr의 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.5. The method of claim 4, wherein the step of physically etching the wafer is performed in the range of about 5 mtorr. 제8항에 있어서, 상기 제1 파워 소스는 약 100W ~ 200W의 범위의 파워를 인가하고, 제2 파워 소스는 약 500W ~ 700W 범위의 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.10. The method of claim 8, wherein the first power source applies a power in the range of about 100W to 200W and the second power source applies a power in the range of about 500W to 700W. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 화학적으로 식각하는 단계는 0SCCM ~ 50SCCM의 아르곤 가스와 5SCCM ~ 100SCCM의 범위에서 염소 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein chemically etching the wafer comprises argon gas of 0 SCCM to 50 SCCM and chlorine gas in a range of 5 SCCM to 100 SCCM. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼를 화학적으로 식각하는 단계는 20SCCM의 아르곤 가스와 10SCCM ~ 15SCCM의 범위에서 염소 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.4. The method of claim 3, wherein chemically etching the wafer comprises argon gas of 20 SCCM and chlorine gas in the range of 10 SCCM to 15 SCCM. 제37항에 있어서, 상기 화학적으로 웨이퍼를 식각하는 단게는 약 20SCCM의 아르곤 가스와 10SCCM ~ 15SCCM의 범위에서 염소가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법38. The method of claim 37, wherein the step of chemically etching the wafer comprises argon gas of about 20 SCCM and chlorine gas in the range of 10 SCCM to 15 SCCM. 제13항에 있어서, 상기 화학적으로 웨이퍼를 식각하는 단계는 약 2mtorr에서 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 13, wherein chemically etching the wafer is performed at about 2 mtorr. 제14항에 있어서, 상기 화학적으로 식각하는 단계는 킬로 헤르쯔 범위에서 동작하는 제1 파워 소스로부터 상기 전극에 파워를 인가하지 않고 수행하는 것을 특징으로하는 웨이퍼를 식각하는 방법.15. The method of claim 14, wherein the chemically etching is performed without applying power to the electrode from a first power source operating in the kilohertz range. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는 식각 종료점 검출 시간의 백분율 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physically etching is performed during a percentage of etch endpoint detection time. 제1항에 있어서, 상기 물리적으로 식각하는 단계는, 필름을 완전히 식각하기 위해 필요로 하는 시간의 백분율 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the physically etching is performed for a percentage of the time required to fully etch the film. 제1항에 있어서, (1) 유도 결합 플라즈마 소스 리액터, (2) 전자 싱크로트론 공명 리액터, (3) 하나의 전극에 고저 주파수 파워 서플라이가 연결된 삼극 리액터중의 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The wafer of claim 1, wherein one of (1) an inductively coupled plasma source reactor, (2) an electron synchrotron resonance reactor, and (3) a tripolar reactor having a high and low frequency power supply connected to one electrode is used. How to. 제1항에 있어서, 상기 리액터는 유도 결합 및 정전 용량 결합을 모두 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the reactor uses both inductive coupling and capacitive coupling. 제1항에 있어서, (1)유도 결합 리액터와 (2) 정전 용량 결합 리액터중의 어느 하나를 이용하는 웨이퍼를 식각하는 방법.The method of claim 1, wherein the wafer is etched using any one of (1) an inductively coupled reactor and (2) a capacitively coupled reactor.
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