높은 종횡비 식각 공정에서의 웨이퍼 가장자리 영역의 패턴 왜곡 제어에 관한 연구

Abstract

In this thesis studied methods for improving pattern distortion in the wafer edge area in the HARC process. The importance of HARC dielectric process has been increasing for VNAND and DRAM memory devices to improve the semiconductor integration density. In particular, the need for improvement of profile distortion in the wafer edge region is increasing. The wafer edge region is affecting by plasma discontinuity, process conditions, and H/W features, which cause sheath variation. In addition, as the difficulty of HARC dielectric process increases, RF pulsing is using recently, and RF pulsing also causes sheath modulation in the edge region. The pattern distortion of the wafer edge area is causing by sheath variation and modulation in the wafer edge region. I propose three approaches by optimizing the edge H/W parts and the RF pulsing conditions to minimize sheath variation and modulation in the edge region. I have conducted experiments to verify the effectiveness of the proposed approaches. The results show that the first approach can effectively reduce the sheath distortion by adjusting the center-to-edge plasma density. The second and third approaches can also effectively reduce the sheath modulation by reducing the Sheath gap between RF state1 and state 2. These approaches can contribute to improving the profile uniformity and reliability of HARC dielectric applications.|본 논문은 HARC 공정에서의 Wafer Edge area의 Pattern distortion의 개선 방법을 연구하였다. VNAND와 DRAM 메모리 소자에서는 반도체 집적밀도 향상을 위해 HARC 유전체 공정의 중요성이 높아지고 있다. 특히, 웨이퍼 Edge 영역의 프로파일 왜곡 개선에 대한 필요성이 높아지고 있다. 웨이퍼 가장자리 영역은 플라즈마 불연속성, 공정 조건 및 H/W 특성에 영향을 받아 외장 변화를 유발한다. 또한, HARC 유전체 공정의 난이도가 높아짐에 따라 최근에는 RF 펄싱을 사용하고 있는데, RF 펄싱 역시 에지 영역에서 쉬스 변조(Sheath Modulation)를 유발한다. 웨이퍼 가장자리 영역의 패턴 왜곡은 웨이퍼 가장자리 영역의 외장 변화 및 변조로 인해 발생한다. Edge H/W 부분과 RF 펄스 조건을 최적화하여 Edge 영역의 Sheath 변화와 변조를 최소화하는 세 가지 접근 방식을 제안한다. 제안된 접근법의 효율성을 검증하기 위해 실험을 수행했다. 결과는 첫 번째 접근 방식이 중심에서 가장자리까지의 플라즈마 밀도를 조정하여 Sheath 왜곡을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여준다. 두 번째 및 세 번째 접근법은 RF 상태1과 상태 2 사이의 Sheath Gap을 줄임으로써 외장 변조를 효과적으로 줄일 수 있었다. 이러한 접근법은 HARC 유전체 애플리케이션의 프로파일 균일성과 신뢰성을 향상시키는 데 기여할 수 있다.