KR100610758B1 - 플라즈마 식각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 식각 장치는 플라즈마 식각 챔버, 상기 챔버의 제 1 전극에 RF 소오스 파우어를 공급하는 제 1 RF 파우어 공급기, 상기 제 1 전극과 제 1 RF 파우어 공급기 사이에 연결되어 RF 매치를 조절하기 위한 모터 및 상기 챔버내의 제 2 전극에 RF 소오스 파우어를 공급하는 제 2 RF 파우어 공급기를 포함한다. 이로써, 제 1 전극과 제 1 RF 파우어 공급기의 마찰계수 제어가 용이해져 식각율 및 CD를 정확하게 조절할 수 있다.

Description

플라즈마 식각 장치{APPARATUS FOR PLASMA ETCHING}
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 장치를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치를 보여주는 도면; 그리고
도 3은 도 2의 모터에 의한 코일의 접촉면을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 챔버 12 : 제 1 전극
14 : 제 1 RF 파우어 공급기 16 : 제 2 RF 파우어 공급기
18 : 제 2 전극 20 : 모터
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 풀라즈마 식각 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 발생시키는 방법중 가장 널리 사용되는 방법은 두 전극 가운데 하나의 전극은 접지시키고, 나머지 전극에는 주기적으로 변화하는 교류 전장을 인가하여 이온 및 전자쌍을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 RIE(reactive ion etching) 방법이다. 이때, 형성된 플라즈마의 특성 예를 들어, 전자의 온도 및 플 라즈마의 밀도등과 기판에 입사하는 이온의 에너지는 모두 교류 전장의 파우어에 의해 결정된다.
그러나 이러한 방식은 일반적으로 공정 압력이 높기 때문에 미세 패턴 형성에 불리하고 플라즈마의 특성과 이온의 에너지를 독립적으로 조절할 수 없다.
따라서, 소오스 파우어를 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 독립적으로 기판에 바이어스 파우어를 인가하여 기판에 입사하는 이온의 에너지를 조절하도록 하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 플라즈마 식각 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 식각 시스템은 플라즈마 식각 챔버 (10), 제 1 RF 파우어 공급기 (14), 제 2 RF 파우어 공급기 (16)로 구성된다. 상기 제 1 RF 파우어 공급기 (14)는 챔버 (10)의 상부에서 제 1 전극인 코일 (12)과 연결되고, 제 2 RF 파우어 공급기 (16)는 챔버 (10) 내의 제 2 전극 (18)과 연결된다.
상기 제 1 RF 파우어 공급기 (14)로부터의 RF 파우어가 상기 코일 (12)에 인가되면 상기 TCP 코일 (12) 주위에 자장(20)이 형성되며, 이때 자장의 힘은 아래 방향으로 챔버 (10)에 전달된다. 상기 챔버 (10)에 전달된 자장의 힘에 의해 챔버 (10)내의 가스가 이온화된다. 상기 가스의 이온화에 의해 플라즈마가 챔버 (10) 내에서 띠 형태로 발생된다. 챔버내의 반도체 기판 지지대 (제 2 전극)(18)에 제 2 RF 파우어 공급기 (16)로부터 RF 파우어가 인가되면 플라즈마 이온들이 웨이퍼 (1)를 향하여 끌어당겨지게 된다. 상기 플라즈마 이온들에 의해 웨이퍼 (1)에 형성된 물질막(미도시됨)이 식각된다.
그러나, 상술한 바와 같은 식각 장치는 코일의 마찰계수 (코일과 RF 소오스 파우어와의 접촉면)를 수동적으로 제어하기 때문에 마찰계수의 정확한 조정이 어렵다. 상기 마찰 계수 조정의 어려움은 식각율 (etch rate), CD (critical dimension), 균일도(uniformity)의 차이를 불러오게 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, RF 파우어와 코일의 마찰계수를 정확하게 제어할 수 있는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 플라즈마 식각 장치는 플라즈마 식각 챔버, 제 1 RF 파우어 공급기, 모터 그리고 제 2 RF 파우어 공급기를 포함한다. 상기 제 1 RF 소오스 파우어 공급기는 챔버내에 플라즈마가 발생되도록 코일에 RF 소오스 파우어를 공급한다. 상기 모터는 제 1 RF 소오스 파우어와 코일 사이에 연결되어 그들의 마찰계수를 제어한다. 그리고 제 2 RF 파우어 공급기는 챔버내의 전극에 RF 소오스 파우어를 공급한다.
(작용)
본 발명에 따르면, RF 파우어 공급기와 코일 사이에 모터를 연결하여 자동적으로 RF 매치를 제어할 수 있다.
(실시예)
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 플라즈마 식각 시스템은 코일에 모터를 연결하여 코일 접촉면을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 제어한다.
이후의 설명에서 도면들 중 도 1과 동일하거나 유사한 참조 번호 및 부호는 가능한한 동일하거나 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 설비를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, DPS (decoupled plasma source)또는 IPS(inductivity plasma source) 구조를 갖는 RF 공급 방식의 플라즈마 식각 장치는 플라즈마 식각 챔버 (10), 코일 (12), 제 1 및 제 2 RF 파우어 공급기 (14, 16), 모터 (20)로 구성된다. 상기 식각 챔버 (10)는 상부에 상기 코일 (12)이 주위를 돌아가며 감싸고 있다. 상기 코일 (12)은 예를 들어, 구리로 형성되고 RF 소오스 파우어가 인가되는 제 1 전극이 된다.
그리고 상기 식각 챔버 (10)내에 기판 지지대 (18)가 장착되어 있고, 상기 기판 지지대 (18)상에 식각할 웨이퍼(1)가 놓이게 된다. 상기 기판 지지대 (18)는 상기 코일 (12)이 위치한 평면으로부터 아래에 위치되어 있고, 이는 RF 소오스 파우어가 인가되는 제 2 전극이 된다.
상기 제 1 RF 파우어 공급기 (14)는 모터를 통해 상기 제 1 전극 (12)에 2.0㎒의 RF 파우어를 공급하여 상기 챔버(10)내에서 플라즈마가 발생되도록 한다. 상기 제 2 RF 파우어 공급기 (16)는 챔버 (20)내의 상기 제 2 전극 (18)에 13.56㎒의 RF 파우어를 공급하여 웨이퍼 (1)로 이온 및 전자가 끌어당겨지도록 한다. 그 리고 상기 모터 (20)는 제 1 RF 파우어 공급기 (14)와 코일 (12) 사이에 연결된다. 상기 모터 (20)는 제 1 RF 파우어 공급기 (14)와 코일을 시계 방향(CW), 반시계 방향(CCW)으로 연결시킨다.
도 3은 도 2의 모터에 의해 제어되는 코일을 보여주는 도면이다.
플라즈마 식각 장치의 코일 (12)에 RF 파우어가 인가되면 반사파가 발생하게 된다. 이는 RF 파우어가 코일의 어느 부분에 접촉되는냐에 따라 (마찰계수에 따라) 달라진다. 그러므로, 코일의 접촉 위치에 따라 플라즈마 밀도가 달라지게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 코일의 접촉에 따른 측정값을 알아둔후 모터 (20)를 통해 원하는 값을 갖는 코일의 접속면에 제 1 RF 파우어 공급기 (14)를 연결한다.
도 2및 도 3을 참조하면, 모터 (20)를 통해 제 1 RF 파우어 공급기 (14)의 출력을 예를 들어, 코일 (12)의 A, B, C 에 연결하면 챔버 (10)내의 플라즈마 밀도가 코일의 접촉 위치(마찰 계수)에 따라 달라지게 된다. 모터 (20)에 의한 제 1 RF 파우어 공급기의 출력과 코일의 접촉이 코일의 고정부분 (2)에서부터 가까운 곳일수록 플라즈마 밀도가 낮아지게 된다(A'〈B'〈C').
상기 코일의 접촉면 위치 (마찰계수)에 따라 플라즈마 밀도가 달라지게 되므로 반도체 기판상에 형성된 물질막의 식각 공정 능력을 마찰계수로서 제어할 수 있다. 상기 식각 공정 능력 제어로 인해 바로 식각율, CD, 균일도를 조절할 수 있다.
본 발명에 따르면, 코일과 RF 파우어 공급기 사이에 모터를 연결하므로서 RF 파우어와 코일과의 마찰계수를 정확하게 제어할 수 있다.
또, 상기 마찰 계수를 제어하므로서 플라즈마 밀도 조절이 가능해 식각율, CD, 균일도를 제어할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 기판상에 형성된 물질막을 식각하여 물질막 패턴을 형성하기 위한 플라즈마 식각 장치에 있어서,
    플라즈마 식각 챔버(10);
    상기 플라즈마 식각 챔버 (10)내에서 플라즈마가 발생되도록 상기 챔버내의 제 1 전극 (12)에 RF 소오스 파우어를 공급하는 제 1 RF 파우어 공급기 (14);
    상기 반도체 기판 (1)의 지지대를 포함하여 플라즈마 식각 챔버 (10)내의 제 2 전극 (18)에 RF 소오스 파우어를 공급하는 제 2 RF 파우어 공급기 (16); 및
    상기 제 1 전극 (12)과 제 1 RF 파우어 공급기 (14) 사이에 연결되어 제 1 RF 파워 공급기 (14)와 제 1 전극 (12)과의 접촉 위치를 제어하는 모터 (20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 (20)는 상기 제 1 RF 파우어 공급기 (14)와 상기 제 1 전극 (12)과의 접촉 방향을 시계 방향 및 반시계 방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 (12)은 상기 플라즈마 식각 챔버의 상부 주위를 둘러싸는 코 일인것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
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