KR20000060791A - Inductively coupled plasma apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An inductively-coupled plasma apparatus having an intensified magnetic field is to provide a high plasma uniformity, a density and an etching speed. CONSTITUTION: An inductively-coupled plasma apparatus having an intensified magnetic field comprises a reaction chamber(1), an inducting element(2) and a magnetic field generating element(3). The reaction chamber has a rectangular section and receives at least one test piece for a predetermined process by plasma. The inducting element supplies a radio frequency source power into the reaction chamber to generate plasma in the reaction chamber. The magnetic field generating element is established inside the reaction chamber to supply a magnetic field for putting the plasma into the reaction chamber.

Description

자장강화된 유도결합형 플라즈마장치{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA APPARATUS}Magnetically enhanced inductively coupled plasma device {INDUCTIVELY COUPLED PLASMA APPARATUS}

본 발명은, 플라즈마장치에 관한 것으로, 특히 자장강화된 유도결합형 플라즈마장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma apparatus, and more particularly to a magnetic field-enhanced inductively coupled plasma apparatus.

반도체 제조공정 중 식각(etching)공정은 감광성 수지인 포토리지스트 층의 개구를 통해 그 바로 밑의 박막을 선택적으로 제거하기 위한 것으로, 크게 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 있다. 습식식각은 웨이퍼를 보우트에 담아 산에 잠기게 하여 산 혹은 산 혼합물과의 화학반응을 통해 식각하는 방법으로 경제적이지만 식각의 정밀성이 떨어지는 단점이 있다. 건식식각은 미세패턴형성을 위해 개발된 것으로 습식식각에서의 식각액 대신 식각가스를 사용한다. 반도체공정에 가장 많이 사용되고 있는 건식식각 중의 하나로는 플라즈마를 이용한 플라즈마식각을 들 수 있다.The etching process of the semiconductor manufacturing process is to selectively remove the thin film directly under the opening of the photoresist layer, which is a photosensitive resin, and can be roughly divided into wet etching and dry etching. Wet etching is economical because the wafer is immersed in an acid in a boat and etched through an acid or chemical reaction with an acid mixture. However, wet etching has a disadvantage in that the precision of etching is poor. Dry etching is developed for the formation of fine patterns and uses etching gas instead of etching liquid in wet etching. One of the most commonly used dry etching in the semiconductor process is plasma etching using plasma.

플라즈마란 이온화된 기체로, 양이온, 음이온, 전자, 여기된 원자, 분자 및 화학적으로 매우 활성이 강한 라디칼(radical)로 구성되며, 전기적으로 그리고 열적으로 보통의 기체와는 매우 다른 성질을 갖기 때문에 물질의 제4의 상태라 칭하기도 한다. 플라즈마는 수만도 정도의 온도와 109∼1010cm-3밀도를 갖는 저온 글로우(glow)방전프라즈마와 수천만도 이상의 온도와 1013∼1014cm-3의 밀도를 갖는 초고온 핵융합 플라즈마로 대별할 수 있으며, 반도체 식각공정에 사용되는 것은 대략 90%이상의 중성기체를 포함하고 있는 이온화도가 낮은 저온 글로우방전 플라즈마이다. 그러나, 이온화도가 낮은 플라즈마도 이온화되지 않은 분자상태의 기체와는 전혀 상이한 행태를 나타낸다. 즉, 플라즈마는 이온화된 기체를 포함하고 있기 때문에 전기장 혹은 자기장을 가하여 플라즈마 내에서 혹은 플라즈마와 접하고 있는 고체표면 상에서 이들을 가속시키거나 화학반응을 일으킬 수 있다.Plasma is an ionized gas composed of cations, anions, electrons, excited atoms, molecules, and radicals that are very chemically very active, and because they have very different properties from ordinary gases, electrically and thermally, It may also be called the fourth state of. Plasma can be roughly classified into a low temperature glow discharge plasma having a temperature of tens of thousands of degrees and a density of 10 9-10 10 cm -3 and an ultra-high temperature fusion plasma having a temperature of tens of thousands of degrees and a density of 10 13 -10 14 cm -3 . In the semiconductor etching process, low-temperature glow discharge plasma having a low degree of ionization containing approximately 90% of neutral gas may be used. However, the plasma having low ionization degree exhibits a completely different behavior from the gas in the molecular state which is not ionized. That is, since the plasma contains ionized gas, it may be accelerated or chemically reacted in the plasma or on the solid surface in contact with the plasma by applying an electric or magnetic field.

최근 반도체 공정에서 건식식각은 고밀도 플라즈마를 사용한 플라즈마장비를 이용하는 경우가 점차로 증가하고 있다. 이는 반도체소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세가공의 요구는 커지는 반면 직경이 8인치가 넘는 대구경 웨이퍼의 사용이 늘어나고 있기 때문이다. 따라서 낮은 공정압력에서 높은 식각속도로 식각을 수행하여야 할 필요성이 증대해가고 있다. 특히 TFT(Thin-Film-Transistor)-LCD를 비롯한 PDP(Plasma Display Panels), FED(Field Emmision Display)와 같은 여러 형태를 가지는 평판디스플레이의 제조공정에 있어서도 실리콘웨이퍼에 비해 대면적의 기판을 사용하고 있을 뿐더러 실리콘웨이퍼와 같은 원형기판이 아닌 사각형의 시편공정이 요구되고 있다. 따라서 평판디스플레이용 건식식각장비 개발에 있어 직사각형 반응챔버 내의 중앙영역 뿐 아니라 모서리부분에서의 고밀도의 균일한 플라즈마의 유지는 매우 중요하다.In recent years, in the semiconductor process, dry etching has been gradually increasing using plasma equipment using high density plasma. This is because as the degree of integration of semiconductor devices increases, the demand for micromachining increases, while the use of large diameter wafers having a diameter larger than 8 inches is increasing. Therefore, the necessity of etching at a high etching rate at low process pressure is increasing. In particular, in the manufacturing process of flat panel displays having various forms such as thin-film-transistor (TFT) -Plasma Display Panels (PDPs) and field emission displays (FEDs), a larger-area substrate is used than silicon wafers. In addition, there is a need for a square specimen process rather than a circular substrate such as a silicon wafer. Therefore, in the development of dry etching equipment for flat panel displays, it is very important to maintain a high density and uniform plasma at the corners as well as the center region in the rectangular reaction chamber.

고밀도 플라즈마로는, 로렌츠의 법칙에 따라 자기장 내로 입사한 전자가 원형궤도회전운동을 하게 되면 여기에 공진주파수의 마이크로파를 인가하여 공명현상을 이용하는 ECR(eletron cyclotron resonance)플라즈마, 헬리콘 또는 휘슬러 파(whistler wave)를 이용하는 헬리콘(helicon)플라즈마, 저속파(slow wave)를 여기시키는 헬리칼 공진기(helical resonator) 및 고온 저압의 플라즈마를 이용하는 유도결합형 플라즈마(inductively coupled plasma)가 있다.In the high-density plasma, according to Lorentz's law, when an electron incident into a magnetic field undergoes a circular orbital rotation, an ECR (eletron cyclotron resonance) plasma, a helicon or a Whistler wave (resonance phenomenon) is applied to the microwave by applying a microwave of resonance frequency thereto. There are helicon plasmas using whistler waves, helical resonators to excite slow waves, and inductively coupled plasmas using plasma of high temperature and low pressure.

고밀도 플라즈마는 기판에 독립적으로 전력을 전달함으로써 기판에 입사되는 이온의 에너지를 조절할 수 있으며, 낮은 공정압력에서 반응가스의 높은 분해율을 가지며 높은 이온밀도를 얻을 수 있다. 특히, 유도결합형 플라즈마는, 웨이퍼가 반응챔버 상측의 나선형 코일로부터 발생되는 전자기장의 영향권 밖에 있으면서도, 또한 웨이퍼표면으로부터 평균자유이동경로의 수 배가 되지 않는 곳에서부터 플라즈마가 발생되기 때문에 플라즈마의 손실이 적은 편에 속한다.High-density plasma can control the energy of ions incident on the substrate by transferring power independently to the substrate, have a high decomposition rate of the reaction gas at a low process pressure and can obtain a high ion density. Particularly, inductively coupled plasma has a low plasma loss since the plasma is generated from a place where the wafer is outside the influence of the electromagnetic field generated from the helical coil above the reaction chamber and is not several times the average free path from the wafer surface. I belong to the side.

그러나, 종래의 유도결합형 플라즈마장치는, 최근의 TFT-LCD를 비롯한 PDP, FED와 같은 평판디스플레이의 제조공정에 필요한 대면적의 기판 및 사각 시편공정을 수행하기에는 플라즈마의 균일도, 밀도, 및 식각속도 등이 낮아 고품위 공정을 수행하지 못하는 문제점이 있다.However, in the conventional inductively coupled plasma apparatus, plasma uniformity, density, and etching rate are not sufficient to perform a large-area substrate and rectangular specimen process required for the manufacturing of flat panel displays such as PDP and FED including TFT-LCD. There is a problem that can not perform a high quality process, such as low.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 플라즈마 균일도, 밀도 및 식각속도를 얻을 수 있는 유도결합형 플라즈마장치 및 그 식각방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma apparatus and an etching method thereof capable of obtaining high plasma uniformity, density and etching rate.

도 1은 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치의 개략도,1 is a schematic diagram of an inductively coupled plasma apparatus according to the present invention;

도 2는 도 1의 유도결합형 플라즈마장치에 있어서, 반응챔버 내부에 다양한 형태로 배치된 영구자석의 개략도,2 is a schematic view of a permanent magnet disposed in various forms in the reaction chamber in the inductively coupled plasma apparatus of FIG.

도 3(a)는 반응챔버 내측의 영구자석에 의한 자기장의 세기 및 분포도,Figure 3 (a) is the intensity and distribution of the magnetic field by the permanent magnet inside the reaction chamber,

도 3(b)는 반응챔버 외측에 설치된 전자석에 의한 자기장의 세기 및 분포도,3 (b) is the intensity and distribution of the magnetic field by the electromagnet provided outside the reaction chamber,

도 4는 반응챔버 내부에 영구자석을 설치한 경우와 그렇지 않은 경우에 있어서 측정한 이온포화전류 그래프,4 is a graph of ion saturation current measured when the permanent magnet is installed in the reaction chamber and when it is not;

도 5(a)는 반응챔버 내부에 영구자석 타입2 또는 4를 설치한 경우와 그렇지 않은 경우에 있어서 측정한 Ar 플라즈마의 이온밀도 그래프,5 (a) is a graph of ion density of Ar plasma measured when the permanent magnet type 2 or 4 is provided in the reaction chamber and when it is not;

도 5(b)는 반응챔버 내부에 영구자석을 설치하지 않은 경우에 있어서 측정한 Ar 플라즈마의 이온밀도 그래프,5 (b) is an ion density graph of Ar plasma measured when a permanent magnet is not provided inside the reaction chamber;

도 5(c)는 반응챔버 내부에 영구자석 타입4를 설치한 경우에 있어서 측정한 Ar 플라즈마의 이온밀도 그래프,5 (c) is a graph of ion density of Ar plasma measured when the permanent magnet type 4 is installed inside the reaction chamber;

도 6(a)와 (b)는 반응챔버 내부에 영구자석 타입4를 설치한 경우에 있어서 반응챔버의 중심부분과 주변에서 측정한 Ar 플라즈마의 이온밀도 그래프,6 (a) and 6 (b) are graphs of ion densities of Ar plasmas measured at the center and the periphery of the reaction chamber when the permanent magnet type 4 is provided inside the reaction chamber;

도 7은 반응챔버 내즉에 영구자석 타입4를 설치하였는지의 여부에 대한 반응챔버 외측에 배치된 전자석에 의한 자기장 변화에 따른 Ar 플라즈마의 이온밀도 그래프,7 is an ion density graph of Ar plasma according to a magnetic field change caused by an electromagnet disposed outside the reaction chamber as to whether or not permanent magnet type 4 is installed in the reaction chamber;

도 8(a),(b) 및 (c)는 영구자석 타입4에서의 반응챔버 외부의 전자석의 유무에 따른 Ar 플라즈마의 이온밀도, 플라즈마 전위 및 전자온도의 변화를 나타낸 그래프,8 (a), (b) and (c) are graphs showing changes in ion plasma density, plasma potential, and electron temperature of an Ar plasma with or without an electromagnet outside the reaction chamber in the permanent magnet type 4;

도 9는 반응챔버 내부 혹은 외부에 각각 영구자석 타입4 또는 전자석을 설치하였는지 여부에 따라 측정한 다결정실리콘의 식각속도 그래프,9 is an etching rate graph of polysilicon measured according to whether a permanent magnet type 4 or an electromagnet is installed inside or outside the reaction chamber,

도 10은 반응챔버 내부 혹은 외부에 각각 영구자석 타입4 또는 전자석을 설치하였는지 여부에 따라 측정한 Cl 라디칼의 농도를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the concentration of Cl radicals measured according to whether a permanent magnet type 4 or an electromagnet is installed inside or outside the reaction chamber, respectively.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 반응챔버 2 : 유도코일1: reaction chamber 2: induction coil

3 : 전자석 4 : 정전프루브3: electromagnet 4: electrostatic probe

6 : 영구자석 7 : 수정창6: permanent magnet 7: crystal window

9 : 서셉터9: susceptor

상기 목적은, 본 발명에 따라, 유도결합형 플라즈마장치에 있어서, 플라즈마에 의한 소정 처리를 위한 적어도 하나의 시편을 수용하는 직사각형 단면을 갖는 반응챔버와; 상기 반응챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 반응챔버 내에 RF소스전력을 제공하기 위한 유도수단과; 상기 반응챔버 내에 상기 플라즈마를 가두기 위한 자기장을 제공하는 상기 반응챔버 내측에 설치된 자기장발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마장치에 의해서 달성된다.According to the present invention, there is provided an inductively coupled plasma apparatus comprising: a reaction chamber having a rectangular cross section for receiving at least one specimen for a predetermined treatment by plasma; Inducing means for providing RF source power in the reaction chamber to generate a plasma in the reaction chamber; It is achieved by an inductively coupled plasma apparatus comprising a magnetic field generating means provided inside the reaction chamber for providing a magnetic field for confining the plasma in the reaction chamber.

여기서, 상기 반응챔버 내측에 설치된 자기장발생수단은 N극과 S극이 등간격 배열된 적어도 한 쌍의 영구자석인 것이 바람직하다.Here, the magnetic field generating means provided inside the reaction chamber is preferably at least one pair of permanent magnets in which the N pole and the S pole are arranged at equal intervals.

한편, 상기 유도결합형 플라즈마장치는 반응챔버 외측에 설치된 전자석을 더 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, the inductively coupled plasma apparatus preferably further includes an electromagnet provided outside the reaction chamber.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치는, 표면이 양극 산화된 알루미늄으로 이루어진 정사각형단면을 갖는 반응챔버(1)와, 반응챔버(1) 내에 위치하며 웨이퍼를 지지하는 높이조절이 가능한 서셉터(9)와, 반응챔버(1) 외부의 상측에 위치하며 금으로 코팅한 구리도선으로 4회에 걸쳐 평판나선형으로 감겨진 유도코일(2)과, 유도코일(2)과 반응챔버(1)의 사이에 개재되어 반응챔버(1)와 유도코일(2)을 공간적으로 분리시키는 RF윈도우인 24mm의 수정창(qaurtz plate)(7)과, 반응챔버(1)의 내측 벽에 등간격으로 N극과 S극이 교대로 배열된 복수쌍의 3000가우스(gauss)의 표면자기장을 갖는 6mm×8mm×14mm소형 영구자석(6) 및 반응챔버(1)의 상하 모서리 외측마다 스퀘어형태로 40회 감긴 50cm×50cm의 헬름홀쯔(Helmholtz)코일형태로 설치되어 있는 전자석(3)을 포함한다.1 is a schematic diagram of an inductively coupled plasma apparatus according to the present invention. As shown, the inductively coupled plasma apparatus according to the present invention includes a reaction chamber 1 having a square cross section whose surface is made of anodized aluminum, and a height control for supporting a wafer in the reaction chamber 1. A susceptor (9), an induction coil (2) wound in a flat spiral shape four times with a copper-coated copper wire which is located above the reaction chamber (1), and coated with gold, and an induction coil (2) and a reaction chamber. Interposed between (1) and a 24 mm quartz window (7), an RF window for separating the reaction chamber (1) and the induction coil (2) spatially, and the like on the inner wall of the reaction chamber (1). The squares are formed on the outer side of the upper and lower edges of the 6 mm x 8 mm x 14 mm small permanent magnet 6 and the reaction chamber 1 each having a plurality of pairs of 3000 gauss surface magnetic fields arranged alternately at intervals. Electromagnets (3) installed in the form of Helmholtz coils of 40 times wound 50 cm x 50 cm It is.

한편, 반응챔버(1) 내의 영구자석의 배치상태에 따른 효과를 분석하기 위해 도 2와 같이 여러 가지 형태로 영구자석을 배치하였다. 타입1,2,3은 자석 중심과 중심간의 거리가 5.6cm간격으로 N극과 S극을 1쌍으로 한 8쌍의 영구자석이 자극을 교대로하여 배열한 것이고, 타입4,5는 자석중심과 중심간의 거리가 2.8cm간격으로 모두 14쌍을 배열한 것이다.On the other hand, in order to analyze the effect according to the arrangement state of the permanent magnet in the reaction chamber (1), as shown in FIG. Types 1, 2 and 3 are eight pairs of permanent magnets arranged in pairs of N and S poles with alternating magnetic poles. The distance between the center and the center is 14 pairs in total 2.8cm apart.

상기와 같이, 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치는 반응챔버(1) 내측에 적어도 한 쌍의 영구자석(6)을 갖거나 반응챔버(1) 외측에 적어도 한 쌍의 전자석(3)을 가짐으로써 반응챔버(1) 내의 자기장의 세기를 강화시켰다.As described above, the inductively coupled plasma apparatus according to the present invention has at least one pair of permanent magnets 6 inside the reaction chamber 1 or at least one pair of electromagnets 3 outside the reaction chamber 1. As a result, the strength of the magnetic field in the reaction chamber 1 was enhanced.

도 3(a)는 가우스미터를 사용하여 반응챔버 내의 기판 중심으로부터 위로 1.5cm의 위치에서 반응챔버(1) 반경방향을 따라 측정한 영구자석으로부터의 자기장의 세기 및 분포를 나타낸 것이다. 사용된 영구자석은 자기장을 가하지 않은 상태와 비교를 위해 추후 실험결과로 나타난 플라즈마 균일도가 가장 높은 타입5를 선택하였다.FIG. 3 (a) shows the intensity and distribution of the magnetic field from the permanent magnet measured along the radial direction of the reaction chamber 1 at a position 1.5 cm above the center of the substrate in the reaction chamber using a Gaussian. For permanent magnets used, we chose Type 5 with the highest plasma uniformity as a result of the experiment.

영구자석의 표면자기장의 세기는 3000 가우스이다. 자기장의 세기는 반응챔버(1) 중앙으로 갈수록, 자석과 자석사이의 중앙부분으로 갈수록 감소하는 것을 알 수 있었다. 일반적으로 기판 위에서의 강한 자기장은 공정균일도를 얻는데 있어서 어려움이 있다고 보고되고 있는데, 본 발명에 따른 경우에는 도시된 바와 같이 기판 위에서의 자기장의 세기는 약함을 알 수 있다.The strength of the surface magnetic field of the permanent magnet is 3000 gauss. The strength of the magnetic field decreases toward the center of the reaction chamber 1 and toward the center between the magnets. In general, a strong magnetic field on the substrate has been reported to have a difficulty in obtaining the process uniformity, in the case of the present invention it can be seen that the strength of the magnetic field on the substrate is weak.

도 3(b)는 반응챔버(1) 외측에 설치된 전자석에 의한 자기장의 세기의 변화 및 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 (b) is a graph showing the change and distribution of the strength of the magnetic field caused by the electromagnet provided outside the reaction chamber 1.

도시된 바와 같이, 자기장의 세기는 각각의 전자석의 코일에 전류값을 10A에서부터 50A까지 가하였을 때 약 15가우스에서 77가우스 정도까지 선형적으로 증가되는 수직방향의 자기장을 나타내었으며, 자기장분포의 균일도[{(Bmax-Bmin)/(2×average)}×100]는 200mm×200mm 반응챔버(1) 내부 전체범위에서 2%미만으로 유지되고 있음을 알 수 있다.As shown, the strength of the magnetic field represents a vertical magnetic field that increases linearly from about 15 gauss to 77 gauss when the current value is applied from 10A to 50A to the coil of each electromagnet. It can be seen that [{(B max -B min ) / (2 × average)} × 100] is maintained at less than 2% in the entire range of the 200 mm × 200 mm reaction chamber 1.

먼저, 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치에 있어서, 반응챔버(1) 외측에 설치된 전자석(3)에는 전원을 인가하지 않음으로써 전자석(3)을 제외시키고 반응챔버(1) 내측 벽에 설치된 영구자석(6)에 의한 플라즈마 균일도에 미치는 영향을 알아보기로 한다. 이를 위해 정전프루브 ESP(electrostatic probe)(4)를 사용하여 플라즈마의 이온포화전류(ion saturation current)를 측정하였다.First, in the inductively coupled plasma apparatus according to the present invention, the electromagnet 3 installed outside the reaction chamber 1 is not applied to exclude the electromagnet 3 and is permanently installed on the inner wall of the reaction chamber 1. The influence on the plasma uniformity by the magnet 6 will be described. For this purpose, the ion saturation current of the plasma was measured using an electrostatic probe ESP (electrostatic probe) 4.

도 4(a)는 정전프루브(4)를 이용하여, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치한 경우와 그렇지 않은 경우에 있어서 기판 중심으로부터 위로 1.5cm에서 반응챔버(1) 반경방향을 따라 이온포화전류를 측정한 그래프이다. 단, 이 때 정전프루브(4)에 가해진 DC전압은 -60V이고, 플라즈마의 압력은 Ar 5mTorr이며, 플라즈마에 가해진 RF소스파워는 600W였다.4 (a) shows the radius of the reaction chamber 1 at 1.5 cm above the center of the substrate when the permanent magnet 6 is installed inside the reaction chamber 1 using the electrostatic probe 4 and when not. It is a graph measuring ion saturation current along the direction. However, at this time, the DC voltage applied to the electrostatic probe 4 was -60V, the plasma pressure was Ar 5 mTorr, and the RF source power applied to the plasma was 600W.

도시된 바와 같이, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하여 자기장을 가한 경우가 자기장을 가하지 않은 경우에 비해 이온포화전류가 더 높다는 것을 알 수 있다. 반응챔버(1) 중심으로부터 반경방향을 따라 측정한 플라즈마 균일도에 있어서는, 타입1,3,4의 경우에는 오히려 자기장을 가하지 않은 경우보다 균일도가 좋지 않음을 보였고 나머지 타입에서는 자기장을 가한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 향상됨을 알 수 있다. 특히, 이들 여러가지 형태의 영구자석 중에서 타입4가 가장 좋은 균일도를 보였다. 타입1(자석중심과 중심간 거리:5.6cm)의 경우 타입4(자석중심과 중심간 거리:2.8cm)와 자기장의 세기는 동일하나 배열에 있어서 플라즈마 내의 자유전자를 가두는 효과보다는 오히려 전자의 반응챔버(1) 벽쪽으로의 상실지점을 증가시킴으로 인한 플라즈마 균일도의 저하로, 타입3(자석표면자기장의 세기:약 4300 가우스)의 경우 배열에 있어서는 타입1(자석표면자기장의 세기:약 3000 가우스)과 동일하나 약 1.5배 정도 강한 표면자기장의 세기로 인해 반응챔버(1) 내부로 강한 자기장이 침투되게 됨에 따른 플라즈마 균일도의 저하로 추정된다.As shown, it can be seen that the ion saturation current is higher when the permanent magnet 6 is installed inside the reaction chamber 1 to apply the magnetic field than when the magnetic field is not applied. In the plasma uniformity measured from the center of the reaction chamber 1 in the radial direction, the uniformity of the type 1, 3, 4 was shown to be worse than that of the non-magnetic field, but the other type did not. It can be seen that the improvement compared to the case. In particular, Type 4 showed the best uniformity among these various types of permanent magnets. For type 1 (distance between magnet center and center: 5.6 cm), the type 4 (distance between magnet center and center: 2.8 cm) and magnetic field are the same, but in the arrangement, rather than the effect of trapping free electrons in the plasma, Due to a decrease in plasma uniformity due to an increase in the loss point toward the reaction chamber 1, the type 3 (intensity of the magnetic surface magnetic field: about 4300 gauss) in the type 1 (intensity of the magnetic surface magnetic field: about 3000 gauss) It is estimated that the plasma uniformity decreases due to the penetration of a strong magnetic field into the reaction chamber 1 due to the intensity of the surface magnetic field about 1.5 times as strong as the

따라서, 자기장의 세기와 배열이 고려된 적절한 자기장을 반응챔버(1) 내부에 가함으로써 반응챔버(1) 내벽으로의 전자 손실을 줄이고 더욱 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that by applying an appropriate magnetic field in consideration of the strength and arrangement of the magnetic field to the inside of the reaction chamber 1, it is possible to reduce the electron loss to the inner wall of the reaction chamber 1 and generate a more uniform plasma.

도 5는 가장 좋은 플라즈마 균일도를 보인 영구자석타입2와 4를 반응챔버(1) 내부에 자기장을 가하지 않은 상태와 비교하기 위해 동일한 조건에서 정전프루브(4)를 사용하여 측정한 Ar 플라즈마의 이온밀도이다. 단, 이 때 정전프루브(4)에 가해진 DC전압은 -60V이고, 공정변수로서의 압력은 Ar 5mTorr이며, 플라즈마에 가해진 RF소스파워는 600W였다.FIG. 5 shows the ion density of the Ar plasma measured using the electrostatic probe 4 under the same conditions in order to compare the permanent magnet types 2 and 4 with the best plasma uniformity with those without applying a magnetic field inside the reaction chamber 1. to be. At this time, the DC voltage applied to the electrostatic probe 4 was -60V, the pressure as the process variable was Ar 5 mTorr, and the RF source power applied to the plasma was 600W.

도시된 바와 같이, 플라즈마의 이온밀도는 이온포화전류의 경우와 마찬가지로, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하여 자기장을 가한 경우가 자기장을 가하지 않은 경우에 비해 이온밀도가 더 높게 나타났다.As shown, the ion density of the plasma has a higher ion density than in the case where no magnetic field is applied to the case where the permanent magnet 6 is installed inside the reaction chamber 1 and the magnetic field is applied, as in the case of the ion saturation current. appear.

도 6(a)는 영구자석을 부착하지 않은 경우에 대해서 Ar 압력에 따라 정전프루브(4)를 사용하여 측정한, 기판중심으로부터의 반경방향거리에 따른 이온밀도를 도시한 그래프이며, 도 6(b)는 반응챔버(1) 내에서 가장 좋은 플라즈마 균일도를 보인 영구자석타입4에 대하여 도 6(a)와 마찬가지 방법으로 측정한 이온밀도를 도시한 그래프이다. 단, 이때 정전프루브(4)에 가해진 전압은 -60V에서 60V이고, 공정조건으로 RF소스파워는 600W이며, 압력은 2mTorr, 5mTorr, 및 10mTorr로 변화를 주었고 기판중심에서부터 반경방향으로 반응챔버(1)의 내벽까지 1cm 간격으로 측정하였다.FIG. 6 (a) is a graph showing the ion density according to the radial distance from the center of the substrate, measured using the electrostatic probe 4 according to the Ar pressure for the case where no permanent magnet is attached. b) is a graph showing the ion density measured in the same manner as in FIG. 6 (a) for the permanent magnet type 4 showing the best plasma uniformity in the reaction chamber 1. However, at this time, the voltage applied to the electrostatic probe 4 is -60V to 60V, the RF source power is 600W as the process conditions, the pressure is changed to 2mTorr, 5mTorr, and 10mTorr and the reaction chamber (1) in the radial direction from the center of the substrate Measured at 1 cm intervals to the inner wall.

도시된 바와 같이, 영구자석이 반응챔버(1) 내에 배치된 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 플라즈마 밀도 및 균일도가 모두 증가하였으며, 또한 자석의 유무와 상관없이 압력이 낮아짐에 따라 이온밀도의 균일도가 향상됨을 알 수 있다. 이는 압력이 낮아짐으로 인하여 이온들의 평균자유이동경로(mean free path)가 증가함으로써 반응챔버(1)중심으로부터 반경방향으로의 확산계수가 커지기 때문이다. 반응챔버(1) 내부에 영구자석을 설치한 경우에 있어서 2mTorr에서의 플라즈마 밀도의 균일도 [{(nmax-nmin)/(2×average)}×100]는 200mm×200mm 반응챔버(1)에서 5.9%를 나타내었다. 따라서, 공정압력을 낮춤으로서 균일도는 더욱 증가될 것으로 추정된다.As shown, both the plasma density and the uniformity increased compared to the case where the permanent magnet was disposed in the reaction chamber 1, and the uniformity of the ion density improved as the pressure was lowered regardless of the presence or absence of the magnet. It can be seen. This is because the mean free path of the ions increases due to the lower pressure, so that the diffusion coefficient in the radial direction from the center of the reaction chamber 1 increases. In the case where a permanent magnet is provided inside the reaction chamber 1, the uniformity of plasma density [{(n max -n min ) / (2 x average)} x 100] at 2 mTorr is 200 mm x 200 mm reaction chamber 1 At 5.9%. Therefore, it is assumed that the uniformity is further increased by lowering the process pressure.

도 7(a),(b)는 영구자석 타입4의 경우 반응챔버(1)의 중심부분과 중심으로부터 반경방향으로 6cm 떨어진 주변의 일지점에서 반경방향으로 1cm 간격으로 측정한 이온밀도의 균일도를 나타낸 그래프이다. 단, 측정은 RF소스파워는 600W, 공정압력은 5mTorr 및 2mTorr에서 행해졌다. 반응챔버(1) 내에 자석을 배치한 경우와 그렇지 않은 경우 및 모든 공정압력에 있어서 이온밀도의 균일도는 중심에서보다 주변에서 측정한 결과가 2.8%로 다소 우수한 값을 나타내었다.7 (a) and 7 (b) show the uniformity of ion density measured at radial intervals of 1 cm at one point around the center of the reaction chamber 1 and 6 cm in the radial direction from the center in the case of the permanent magnet type 4 The graph shown. However, measurements were made at 600W RF source power and 5mTorr and 2mTorr process pressure. The uniformity of the ion density in the case of disposing the magnet in the reaction chamber 1 and in the case of the non-reaction chamber and at all the process pressures was 2.8%, which was slightly better than the center.

이하에서는 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치에 있어서, 반응챔버(1) 외측에 배치된 전자석(3)이 플라즈마에 미치는 영향을 알아보고자 한다.Hereinafter, in the inductively coupled plasma apparatus according to the present invention, the effect of the electromagnet 3 disposed outside the reaction chamber 1 on the plasma will be examined.

도 8은 반응챔버(1) 내측에 적합화된 영구자석(6)이 배치되었는지의 여부에 대한 반응챔버(1)외측에 배치된 전자석(3)에 의한 자기장변화에 따른 플라즈마의 Ar 이온밀도의 변화를 나타낸다. 여기서, RF소스파워는 600W이고, 공정압력은 5mTorr 및 10 mTorr 이다. 도시된 바와 같이, 전자석(3)에 의한 자기장의 세기가 증가함에 따라 반응챔버(1) 내측의 영구자석(6)의 유무와는 상관없이 모두 점진적으로 이온밀도가 증가하는 경향을 가지며, 다만 특정한 자기장위치에서 헬리칼 여기(helical excitation)로 추정되는 이온밀도의 급격한 증가를 관찰할 수 있었다.8 shows the Ar ion density of the plasma according to the change in the magnetic field by the electromagnet 3 disposed outside the reaction chamber 1 as to whether the permanent magnet 6 fitted inside the reaction chamber 1 is disposed. Indicates a change. Here, the RF source power is 600W, the process pressure is 5mTorr and 10mTorr. As shown, as the intensity of the magnetic field by the electromagnet 3 increases, the ion density tends to gradually increase regardless of the presence or absence of the permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1. The rapid increase in ion density estimated by helical excitation at magnetic field location was observed.

도 9(a),(b) 및 (c)는 영구자석 타입4에서의 반응챔버(1) 외부의 전자석의 유무에 따른 플라즈마밀도의 균일도, 전자온도, 및 플라즈마전위의 변화를 나타낸 그래프이다. 각 값들은 기판중심에서 반응챔버(1) 내벽까지 1cm 간격으로 측정하였고 이 때, 정전프루브(4)에 가해진 전압은 -60V에서 60V이고, 공정조건으로 RF소스파워는 600W 이고, 공정압력은 5mTorr로 동일하고, 가해진 전자석(3)의 자기장은 15가우스, 20가우스이다.9 (a), (b) and (c) are graphs showing the uniformity of the plasma density, the electron temperature, and the plasma potential according to the presence or absence of the electromagnet outside the reaction chamber 1 in the permanent magnet type 4. FIG. Each value was measured at 1cm interval from the center of the substrate to the inner wall of the reaction chamber (1). At this time, the voltage applied to the electrostatic probe (4) was -60V to 60V, the RF source power was 600W and the process pressure was 5mTorr. The magnetic field of the applied electromagnet 3 is 15 gauss and 20 gauss.

도시된 바와 같이, 전자석(3)과 영구자석(6)을 조합한 경우의 이온밀도는 3.12×1011cm-3으로, 플라즈마의 균일도는 다소 감소하였지만, 영구자석(6)만을 사용한 경우의 이온밀도 2.42×1011cm-3보다 증가된 것으로 나타났다. 200mm×200mm 반응챔버(1) 내에서의 플라즈마의 균일도는 반응챔버(1) 외측에 전자석(3)을 설치하여 자기장을 가한 경우 그렇지 않은 경우에 비해 6.9%에서 9%로 감소되었다. 또한 반응챔버(1) 내부에 영구자석을 설치하지 않은 상태에서 반응챔버(1) 외측에 전자석(3)을 설치하여 자기장을 가하였을 경우에는 10%에서 12.5%로 균일도의 감소를 나타내었다.As shown, the ion density of the combination of the electromagnet 3 and the permanent magnet 6 was 3.12 × 10 11 cm -3 , and the uniformity of the plasma was slightly reduced, but the ion of the permanent magnet 6 alone was used. It was found that the density was increased to 2.42 × 10 11 cm −3 . The uniformity of the plasma in the 200mm × 200mm reaction chamber 1 was reduced from 6.9% to 9% when the magnetic field was applied by installing the electromagnet 3 outside the reaction chamber 1. In addition, when the electromagnet 3 was installed outside the reaction chamber 1 in the state in which the permanent magnet was not installed inside the reaction chamber 1, the uniformity was reduced from 10% to 12.5%.

도 10(a)와 (b)는 반응챔버(1)내측의 영구자석(6)과 외측의 전자석(3)을 모두 설치하여 자기장을 가하였을 경우의 플라즈마 전위와 전자의 온도변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.10 (a) and 10 (b) show the results of measuring the plasma potential and the temperature change of electrons when a magnetic field is applied by installing both the permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1 and the electromagnet 3 outside. Is a graph.

플라즈마 전위는 기판 중앙에서 반경방향으로 반응챔버(1) 내벽까지 측정하였는 바 큰 변화를 나타내지 않았으며, 도시된 바와 같이, 영구자석(6) 혹은 전자석(3)만으로 자기장을 가한 경우보다 영구자석(6)과 전자석(3)을 모두 설치하여 자기장을 가한 경우에 가장 낮은 플라즈마 전위를 나타내었다. 전자의 온도도 영구자석(6) 혹은 전자석(3)만으로 자기장을 가한 경우보다 영구자석(6)과 전자석(3)을 모두 설치하여 자기장을 가한 경우에 플라즈마 전위와 마찬가지로 가장 낮게 나타났다.Plasma potential was measured in the radial direction from the center of the substrate to the inner wall of the reaction chamber 1, and did not show a large change. As shown, the permanent magnet (6) or the electromagnet 3 only applied the magnetic field to the permanent magnet ( 6) and the electromagnet (3) were installed to show the lowest plasma potential when the magnetic field was applied. The temperature of the electron was also lower than that of the plasma potential when both the permanent magnet 6 and the electromagnet 3 were installed and the magnetic field was applied than when the magnetic field was applied only with the permanent magnet 6 or the electromagnet 3.

따라서, 상기 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 유도결합형 플라즈마장치에 있어서 영구자석(6)의 세기와 배치를 변화시켜가면서 플라즈마의 균일도와 밀도에 미치는 영향을 분석하였는 바, 영구자석타입4가 영구자석(6)을 설치하여 자기장을 가하지 않은 경우에 비해 반응챔버(1) 내부의 중심 및 주변에서 우수한 플라즈마 균일도를 나타내었다. 즉, 210mm×210mm 반응챔버(1)의 중심에서 반응챔버(1) 내벽으로부터 1cm 가 되는 지점까지의 플라즈마 균일도를 측정하였는 바, 2mTorr의 Ar과 600W의 RF소스파워에서 영구자석(6)을 설치하지 않은 경우의 10%에서, 적합화된 영구자석(6)을 설치한 경우(영구자석타입4의 경우) 5.9%로 균일도가 향상되었다.Therefore, as can be seen from the above experimental results, the effect of the permanent magnet type 4 on the uniformity and density of the plasma was analyzed while varying the intensity and arrangement of the permanent magnet 6 in the inductively coupled plasma apparatus. Compared to the case where the permanent magnet 6 was not installed and the magnetic field was not applied, the plasma uniformity was excellent in the center and the periphery of the reaction chamber 1. That is, the plasma uniformity from the center of the 210 mm x 210 mm reaction chamber 1 to the point of 1 cm from the inner wall of the reaction chamber 1 was measured. A permanent magnet 6 was installed at Ar source of 2 mTorr and RF source power of 600 W. In 10% of cases, the uniformity was improved to 5.9% when the fitted permanent magnet 6 was installed (permanent magnet type 4).

또한, 전자석(3)을 설치하여 반응챔버(1)에 자기장을 가한 경우에 플라즈마의 균일도는 영구자석(6)의 유무에 관계없이 다소 감소하였으나(5mTorr, 600W에서 1.2%정도) 전자석(3)을 사용함으로 인하여 플라즈마의 밀도가 크게 향상됨을 알 수 있었다. 또한 영구자석(6)의 사용은 플라즈마 전위와 전자밀도를 약간 감소시켰으며 영구자석(6)과 전자석(3)을 조합한 경우 가장 낮은 플라즈마 전위(34Vp)와 전자온도(3eV)를 나타내었다.In addition, when a magnetic field was applied to the reaction chamber 1 by installing the electromagnet 3, the uniformity of the plasma was slightly reduced regardless of the presence or absence of the permanent magnet 6 (about 1.2% at 5 mTorr, 600 W). It can be seen that the density of the plasma is greatly improved by using. In addition, the use of permanent magnets (6) slightly reduced the plasma potential and electron density, and the combination of permanent magnets (6) and electromagnets (3) showed the lowest plasma potential (34V p ) and electron temperature (3eV). .

한편, 본 발명에 따른 유도결합형 플라즈마장치의 식각 특성을 밝히기 위하여 다결정실리콘의 식각을 수행하였다. 반응챔버(1) 내의 플라즈마 가스로는 Ar가스를, 식각을 위한 가스로는 C2F6, CHF3, C4F8, H2가스를 사용하였다. 유도결합 플라즈마를 발생시키기 위해 13,56MHz의 RF소스파워를 유도코일(2)에 인가하였으며. 한편 바이어스전압을 발생시키기 위해, 도시된 바와 같이 웨이퍼 쪽에 별도의 13.56MHz의 RF전력을 인가하였다.Meanwhile, in order to clarify the etching characteristics of the inductively coupled plasma apparatus according to the present invention, etching of polysilicon was performed. Ar gas was used as the plasma gas in the reaction chamber 1, and C 2 F 6 , CHF 3 , C 4 F 8 , and H 2 gas were used as the gas for etching. In order to generate an inductively coupled plasma, an RF source power of 13,56 MHz was applied to the induction coil (2). Meanwhile, in order to generate a bias voltage, a separate 13.56 MHz RF power was applied to the wafer side as shown.

식각에 사용된 실리콘 웨이퍼에는 1000Å두께로 실리콘산화막을 증착시킨 후 2㎛두께로 다결정실리콘을 증착하였으며 마스크 물질로는 2.5㎛두께의 포토리지스트(PR:photo-resist)를 패터닝하여 사용하였다. 여기서, 포토리지스트란 빛이나 방사, 열 등 여러형태의 에너지에 노출되었을 때 내부구조가 바뀌는 특성을 가진 감광성수지로서, 에너지에 반응하여 구조를 바꾸는 역할의 폴리머(polymer), 상기 폴리머의 운반역할을 하는 용제(solvent), 및 다중체의 화학반응을 조절하는 센시타이저(sensitizer)를 기본구성성분으로 가지고 있다. 반도체 제조공정상에서 포토리지스트는 소정의 패턴을 형성하여 이에 따라 소정 막(본 실시예에서는 산화막)을 선택적으로 제거하는 식각을 용이하게 하기 위하여 사용된다.The silicon wafer used for etching was deposited with a silicon oxide film at a thickness of 1000 후 and then polycrystalline silicon was deposited at a thickness of 2 μm, and a photoresist (PR) having a thickness of 2.5 μm was patterned. Here, a photoresist is a photosensitive resin having a characteristic of changing its internal structure when exposed to various forms of energy such as light, radiation, and heat, and is a polymer that plays a role of changing a structure in response to energy, and a transporting role of the polymer. It has a solvent, and a sensitizer, which controls the chemical reaction of the multiplex, as basic constituents. In the semiconductor manufacturing process, the photoresist is used to form a predetermined pattern, thereby facilitating etching to selectively remove a predetermined film (an oxide film in this embodiment).

도 11은 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하고 반응챔버(1) 외부에 전자석(3)을 설치하여 동시에 자기장을 가하는 경우, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하고 반응챔버(1) 외부에는 전자석(3)을 설치하지 않은 경우, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하지 않고 반응챔버(1) 외부에만 전자석(3)을 설치한 경우, 및 반응챔버(1) 내외부에 영구자석(6) 및 전자석(3)을 설치하지 않은 경우에 있어서 실리콘웨이퍼 중심으로부터 반경방향으로 각 2cm 마다 측정한 다결정실리콘의 식각속도를 도시한 그래프이다. 단, 여기서 반응챔버(1) 내부에 설치된 영구자석(6)은 타입4이다.11 shows a permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1 when a permanent magnet 6 is installed inside the reaction chamber 1 and an electromagnet 3 is installed outside the reaction chamber 1 to simultaneously apply a magnetic field. If the electromagnet 3 is not installed outside the reaction chamber 1, the electromagnet 3 is installed only outside the reaction chamber 1 without installing the permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1. In this case, and in the case where the permanent magnet 6 and the electromagnet 3 are not provided inside or outside the reaction chamber 1, it is a graph showing the etching rate of the polycrystalline silicon measured every 2 cm in the radial direction from the center of the silicon wafer. Here, the permanent magnet 6 installed inside the reaction chamber 1 is type 4.

도시된 바와 같이, 반응챔버(1) 내부 혹은 외부에 영구자석(6)이나 전자석(3)을 설치하여 반응챔버(1) 내의 플라즈마에 자기장을 가해준 경우에 있어서 자석을 전혀 설치하지 않은 경우에 비해 식각속도가 높은 것을 쉽게 알 수 있다. 더욱이, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치한 경우보다는 반응챔버(1) 외측에 전자석(3)을 설치한 경우에 식각속도가 높게 나타났다. 가장 빠른 식각속도는 반응챔버(1) 내부와 외부에 각각 영구자석(6)과 전자석(3)을 설치한 경우에 얻을 수 있었다. 다만, 실리콘웨이퍼 중심에서 반경방향으로 속도의 균일성은 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치한 경우에 있어서 가장 좋게 나타났다.As shown, in the case of installing a permanent magnet (6) or electromagnet (3) inside or outside the reaction chamber (1) to apply a magnetic field to the plasma in the reaction chamber (1) when no magnet is installed at all It is easy to see that the etching rate is high. Moreover, the etching rate was higher when the electromagnet 3 was installed outside the reaction chamber 1 than when the permanent magnet 6 was installed inside the reaction chamber 1. The fastest etching rate was obtained when the permanent magnet 6 and the electromagnet 3 were installed inside and outside the reaction chamber 1, respectively. However, the uniformity of speed in the radial direction at the center of the silicon wafer was best when the permanent magnet 6 was installed inside the reaction chamber 1.

라디칼은 에너지를 흡수함에 따라 여기된 불소 혹은 염소 등의 분자 또는 분자결합이 끊긴 원자를 의미하며, 이온과 달리 전기를 갖고 있지 않으나 매우 불안정하여 다른물질과의 반응성이 높다. 따라서 식각속도는 플라즈마 내에 존재하는 반응이온과 라디칼의 농도에 주로 의존하게 된다.A radical means a molecule such as fluorine or chlorine that is excited by absorbing energy or an atom whose molecular bond is broken, and unlike ions, it does not have electricity, but is highly unstable and highly reactive with other materials. Therefore, the etching rate depends mainly on the concentration of reactive ions and radicals in the plasma.

도 12는 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하고 반응챔버(1) 외부에 전자석(20가우스)(3)을 설치하여 동시에 자기장을 가하는 경우, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하고 반응챔버(1) 외부에는 전자석(3)을 설치하지 않은 경우, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치하지 않고 반응챔버(1) 외부에만 전자석(20가우스)(3)을 설치한 경우, 및 반응챔버(1) 내외부에 영구자석(6) 및 전자석(3)을 설치하지 않은 경우에 있어서 RF소스파워의 증가에 따라 측정한 Cl 라디칼의 농도를 나타낸 그래프이다.12 shows a permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1 and an electromagnet (20 gauss) 3 installed outside the reaction chamber 1 to simultaneously apply a magnetic field, thereby permanently inside the reaction chamber 1. When the magnet 6 is installed and the electromagnet 3 is not installed outside the reaction chamber 1, the electromagnet 20 may be installed only outside the reaction chamber 1 without installing the permanent magnet 6 inside the reaction chamber 1. When the Gaussian (3) is installed and the permanent magnet (6) and the electromagnet (3) are not provided inside or outside the reaction chamber (1), the concentration of Cl radicals measured with increasing RF source power is shown. It is a graph.

도시된 바와 같이 RF소스파워를 증가시키면 플라즈마 내의 에너지를 증가시키게 되고 따라서 전자의 충돌반응이 활성화되고 라디칼의 수도 증가하게 된다. 따라서 모든 경우에 있어서 RF소스파워를 증가시키면 라디칼의 농도는 증가한다. 다만, 반응챔버(1) 내부 혹은 외부에 영구자석(6)이나 전자석(3)을 설치하여 반응챔버(1) 내의 플라즈마에 자기장을 가해준 경우에 있어서 자석을 전혀 설치하지 않은 경우에 비해 Cl 라디칼 농도가 더 높게 나타났다. 더욱이, 반응챔버(1) 내부에 영구자석(6)을 설치한 경우보다는 반응챔버(1) 외측에 전자석(3)을 설치한 경우에 Cl 라디칼 농도가 높게 나타났다. 가장 높은 Cl 라디칼 농도는 반응챔버(1) 내부와 외부에 각각 영구자석(6)과 전자석(3)을 설치한 경우에 얻을 수 있었다.As shown, increasing the RF source power increases the energy in the plasma, thereby activating the collision reaction of electrons and increasing the number of radicals. Therefore, in all cases, increasing the RF source power increases the concentration of radicals. However, in the case where a permanent magnet 6 or an electromagnet 3 is installed inside or outside the reaction chamber 1 to apply a magnetic field to the plasma in the reaction chamber 1, Cl radicals are compared with the case where no magnet is installed. The concentration was higher. Furthermore, the Cl radical concentration was higher when the electromagnet 3 was installed outside the reaction chamber 1 than when the permanent magnet 6 was installed inside the reaction chamber 1. The highest Cl radical concentrations were obtained when permanent magnets 6 and electromagnets 3 were installed inside and outside the reaction chamber 1, respectively.

상기와 같은, Cl 라디칼의 농도의 변화는 앞서 측정한 식각속도 증가의 원인을 뒷받침해준다.As described above, the change in the concentration of the Cl radical supports the cause of the increase in the etching rate measured previously.

본 발명에 따른 상술한 실시예에서는, 반응챔버(1) 내의 자기장을 강화시키기 위해 반응챔버(1) 내측에 8쌍 혹은 14쌍의 영구자석을, 반응챔버(1) 외측에 4개의 전자석을 배치시켰으나 수행하고자 하는 프로세스의 요구조건에 따라 영구자석의 개수, 크기 및 자기력을 다양하게 변화시켜 사용할 수 있으며, 물론 영구자석과 전자석의 상호교환이용도 가능하다.In the above-described embodiment according to the present invention, 8 pairs or 14 pairs of permanent magnets are disposed inside the reaction chamber 1 and four electromagnets are disposed outside the reaction chamber 1 to strengthen the magnetic field in the reaction chamber 1. However, the number, size, and magnetic force of permanent magnets can be changed in various ways according to the requirements of the process to be performed, and of course, interchangeable permanent magnets and electromagnets can be used.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플라즈마의 높은 균일도, 밀도 및 식각속도를 얻을 수 있는 유도결합형 플라즈마장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, an inductively coupled plasma apparatus capable of obtaining high uniformity, density and etching rate of plasma is provided.

Claims (3)

유도결합형 플라즈마장치에 있어서,In an inductively coupled plasma device, 플라즈마에 의한 소정 처리를 위한 적어도 하나의 시편을 수용하는 직사각형 단면을 갖는 반응챔버와;A reaction chamber having a rectangular cross section for receiving at least one specimen for a predetermined treatment by plasma; 상기 반응챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 반응챔버 내에 RF소스전력을 제공하기 위한 유도수단과;Inducing means for providing RF source power in the reaction chamber to generate a plasma in the reaction chamber; 상기 반응챔버 내에 상기 플라즈마를 가두기 위한 자기장을 제공하는 상기 반응챔버 내측에 설치된 자기장발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마장치.And a magnetic field generating means provided inside said reaction chamber for providing a magnetic field for confining said plasma in said reaction chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응챔버 내측에 설치된 자기장발생수단은 N극과 S극이 등간격 배열된 적어도 한 쌍의 영구자석인 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마장치.The magnetic field generating means installed inside the reaction chamber is at least one pair of permanent magnets in which the N pole and the S pole are arranged at equal intervals. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 반응챔버 외측에 설치된 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합형 플라즈마장치.Inductively coupled plasma apparatus further comprises an electromagnet provided outside the reaction chamber.
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