KR20010074836A - 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 기판을 고주파 에칭하기위한 장치 및 방법과, 플라즈마를 점화하고, 플라즈마출력을 높게 조절하거나 펄싱하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 에칭 장치를 이용하여 기판을 고주파 에칭하기위한 장치 및 방법과, 플라즈마를 점화하고, 플라즈마출력을 높게 조절하거나 펄싱하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(10), 특히 구조화된 실리콘 몸체를 플라즈마(14)를 이용하여 주로 이방적으로 에칭하기 위한 장치 및 이를 이용하여 실행될 수 있는 방법에 관한 것이다. 이때 상기 플라즈마(14)는 플라즈마 원(13)을 통해서 발생되며 상기 플라즈마 원에는 고주파 출력을 공급하기 위해서 고주파 발전기(17)가 연결되어 있다. 또한 상기 고주파 발전기(17)는 상기 플라즈마 원(13)에 인접한 고주파 출력의 주기적 변화를 일으키는 제 1 수단과 연결되어 있다. 이외에도 고주파 출력의 기능으로써 변화된 상기 플라즈마 원(13)의 각각의 임피던스에 상기 고주파 발전기(17)의 출력 임피던스를 조정시키는 제 2 수단이 주로 제공된다. 제시된 이방적 에칭 방법은 독립된, 교호되는 에칭 단계와 중합화 단계에서 실행되고 에칭 단계 중에는 증착 단계에서보다 적어도 일시적으로 더 높은, 5000 W 의 고주파 출력이 상기 플라즈마 원(13)에 공급된다. 언급된 장치는 또한 플라즈마(14)를 점화하고 플라즈마 출력을 초기값에서부터 5000 W 까지 높게 조절하거나 펄싱하기에 적합하다.

Description

플라즈마 에칭 장치를 이용하여 기판을 고주파 에칭하기 위한 장치 및 방법과, 플라즈마를 점화하고, 플라즈마 출력을 높게 조절하거나 펄싱하기 위한 장치 및 방법{Device and method for the high-frequency etching of a subsrate using a plasma etching installation and device and method for igniting a plasma and for pulsing the plasma output or adjusting the same upwards}
높은 에칭율과 높은 마스크 선택성을 가진 실리콘을 이방적으로 에칭하기 위한 방법은 DE 42 41 045 C1 에 공지되어 있으며 이때 플루오르(Fluorine)를 운반하는 에칭 가스로부터 플루오르 라디칼을 분리시키고 테플론(Teflon)을 형성하는 단량체를 운반하는 패시베이션 가스(passivation gas)(CF2)x로부터 라디칼을 분리시키기 위해서,특히 유도 고주파 발전을 이용하여 고밀도의 플라즈마 원이 주입된다. 에칭 가스와 패시베이션 가스는 교대로 주입되고 패시베이션 단계 또는 중합화 단계 중에는 이미 에칭된 구조의 측벽 위로 측벽 중합막이 발생되며 상기 측벽 중합막은 등방성 에칭 단계에서 이온을 사용하여 매번 부분적으로 다시 제거되고 동시에 실리콘 구조 기판은 플루오르 라디칼을 통해서 에칭된다. 상기 과정은 이온(1010-1011㎝-3)의 높은 밀도에 대해서 상대적으로 낮은 에너지를 발생시키는 고밀도의 플라즈마 원을 필요로 한다.
다수의 응용에 필요한 에칭율의 증가는, 플라즈마에 연관되는 고주파 출력이 증가될 때 기대된다.
DE 42 41 045 C1 에 따른 방법에는 놀랍게도 상기와 같은 경우가 나와 있지 않다. 대신에, 플라즈마 원의 출력이 증가할 경우에 실리콘에서의 에칭율은 적게 증가되는 반면, 동시에 원하지 않는 프로필 이탈이, 발생되는 트렌치(Trench)의 특히 상부 삼분의 일에서 심하게 증가됨으로써 프로필 슬릿 또는 마스크 에지의 후방 절단부가 발생하는 것을 관찰할 수 있다.
상기 결과는 한편으로는, 매우 높은 고주파 전압을 안내하는 유도성 플라즈마 원의 영역에서, 원하지 않는 전기 용량의 결합으로부터 기인한다. 높은 출력과 전압시에는 당연히 원하지 않는 장해 효과가 증가된다.
이 점에 관해서는 플라즈마 원 자체가 관련되며 언급된 효과는 플라즈마 원의 상향된 공급 개념과 예를 들어 DE 197 34 278 C1 과 같이 특정의 틈을 주입함으로써 적어도 계속적으로 제거될 수 있다. 그러나 프로필이 저하되는 것은 계속 유지되며 이는 진행 과정에만 국한되므로 진행 과정에서는 계속되어야 한다.
단순한 플라즈마 구조화 과정 중에 플라즈마 출력은, 원하는 에칭율의 증가를 위해서 에칭의 종류가 증가되고 이온이 증가되는 것이 상기 과정으로부터 발생되는 것에 기초하여 증가되며 반면 DE 42 41 045 C1 의 방법에서는 에칭 단계 이외에 증착 단계도 고려된다. 에칭 단계에서의 플라즈마 출력의 증가는 단지 에칭 종류를 증가시키고 이온을 원하는 대로 많이 생산하는 것 만이 아니라 증착 단계를 특징적인 방법으로 변화시킨다.
DE 42 41 045 C1 의 실제적 개념은 측벽 막 전달 매커니즘이며 상기 매커니즘은 등방적 에칭 단계 중에, 계속 에칭이 될 경우에 측벽 보호막이 트렌치의 심부에서 움직여지고 상기 부분이 국부적으로 에지 보호될 수 있도록 한다. 증착 단계 또는 중합화 단계 중에 상기 종류의 전달 매커니즘은 단지 소정의 제한 내에서만 기대된다. 따라서 증착 사이클 중에 많은 측벽 중합체가 하부를 향해서 트렌치로 움직여지고 그리고 난 후 상부가 결핍되는, 즉 상부에서 측벽 막이 매우 얇게 되는 것은 특히 피해져야 한다.
에칭 단계 및 증착 단계에서의 플라즈마 출력의 상승의 경우는 예를 들어 DE 41 42 045 C1 에 따른 과정 및 증착 단계에서, 측벽을 코팅할 경우 측벽으로부터 트렌치의 심부로 증가된 중합체의 전달이 가능하며 이는 소정의 플라즈마 출력의 상부 절반에서 증착율이 더 이상 실제적으로 증가되지 않고 그 대신에 에칭하고자 하는 기판 위로 이온이 증가되어 생성되기 때문이다.
기판 쪽으로 증가된 이온 흐름은, 부가적으로 공급된 기판 전극 전압 없이 기판 퍼텐셜(potential)의 상부 절반에 있는 플라즈마 퍼텐셜에 기초하여, 증착 단계 중에 증착된 막 재료의 증가된 부재를 트렌치의 심부로 안내하며 에칭 베이스쪽으로 압축되도록 한다.
특히, 플라즈마는 접지된 상부면 및 또한 기판 전극 위에 있는 기판에 대해서 약간의 볼트에서 10 볼트의 플라즈마 퍼텐셜을 포함하고 이는 웨이퍼(wafer) 쪽으로 상응되는 이온 가속도와 동일하다. 증가된 이온 밀도는 이온 가속 전압이 기판에 명백히 공급되지 않음에도 불구하고 기판 상부면, 특히 트렌치의 측벽 위로 이온 작용이 증가됨을 의미한다.
증착 단계 중에 트렌치의 심부에서, 언급된 매우 높은 플라즈마 출력에 따라 발생되는 중합체가 제거되고 지연되는 경우, 높은 플라즈마 출력일 때 에칭된 트렌치의 상부 부분에서는, 이어서 발생되는 에칭 단계에서 필요하며 언급된 프로필 이탈에서 트렌치 프로필의 상부 삼분의 일에서 나타나는 측벽 보호를 위한 중합 재료가 결핍된다. 따라서 에칭 베이스 쪽으로 전달되는 많은 양의 중합 재료는 또한 뒤따르는 에칭 단계에서 에칭 제거를 방해하며 원에서의 또 다른 출력 증가에도 불구하고 전체적으로, 에칭율을 포화로 이끈다. 상기와 연결되어 일어나는 또 다른결과는 매우 높은 출력 밀도에서 제거된 중합 재료의 "경화"이며, 즉 뒤따라 발생되는 중합체 제거를 어렵게 하고 이로써 에칭율을 감소시키는 응집된 중합체 안에 있는 경화된 탄소 요소가 그 결과이다.
따라서, 본 발명의 과제는, 플라즈마 원에 의해 이미 지정된 높은 고주파 출력에도 불구하고 에칭율의 포화를 극복함으로써 에칭율을 현저하게 증가시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는 특히 유도 플라즈마 원에서 매우 높은 고주파 출력의 점화 및 그 연관을 안정되게 하는 것이다.
본 발명은 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 기판을 이방적으로 고주파 에칭하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 따라서 주기적으로 변화되는 플라즈마 출력은 5000 W 까지 도달될 수 있고, 또한 독립항의 개념에 따라 플라즈마를 점화하고, 플라즈마 출력을 높게 조절하거나 펄싱하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 도면을 이용하여 하기의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1 은 장착 부재를 구비한 플라즈마 장치의 도면.
도 2 는 아날로그 램프 발전기에 장착된 제 1 RC 회로의 도면.
도 3 은 다이오드를 가진 제 2 RC 회로의 도면.
도 4 는 두 개의 다이오드를 가진 제 3 RC 회로의 도면.
구별되는 독립항의 특징을 가진 본 발명에 따른 장치 및 방법은, 종래 기술에 비해 플라즈마 원에 접한 고주파 출력이 주기적으로 변경될 수 있음으로써 예를 들어 교호되는 증착 단계 또는 중합화 단계 및 에칭 단계는 다양하게 높은 고주파 출력을 가지고 매우 유용하게 실행될 수 있는 장점을 가진다. 따라서, 에칭 단계 중에는 증착 단계에서보다 적어도 일시적으로 더 높은 고주파 출력이 플라즈마 원에 매우 유리하게 공급된다.
또한, 기판을 에칭하기 위한 본 발명에 따른 장치 및 기판을 이방적으로 에칭하기 위한 방법을 통해서, 공지된 에칭 방법 또는 에칭 장치보다 현저히 높은 에칭율에 도달될 수 있다. 따라서 증착 단계와 에칭 단계가 교호적으로 주입되는 이방적 에칭 방법에서 플라즈마 출력의 연속되는 상승에도 불구하고 에칭율의 포화가 발생되는, 종래 기술에 있던 어려움이 부가적으로 극복된다.
또한, 본 발명에 따른 장치와 이를 통해 실행되는, 플라즈마를 점화하고 높게 조절하기 위한 방법을 이용하여 매우 높은 고주파 출력의 결합이 특히 유도 플라즈마 원에서 안정될 수 있는 것이 매우 유용하다.
본 발명의 유용한 또 다른 구성은 종속항에 언급된 방법으로부터 생긴다.
따라서, DE 42 41 045 C1 에 따른 방법은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 증착 단계 중에 낮은 플라즈마 출력을 공급하는 것과 에칭 단계 중에는 매우 높은 플라즈마 출력을 공급하는 것을 통해서 매우 유리하게 개선될 수 있으며 이때 예를 들어 실리콘에서의 매우 높은 에칭율은 DE 42 41 045 C1 에 공지된 장점을 유지하면서 달성될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 에칭 방법에서는 증착 단계가 매우 유리하게 거의 변화되지 않고 유지된다. 상기 에칭 단계는, 특히 증가된 SF6/02-흐름과 특히 증가된 프로세스 압력일 경우에 5000 W 까지의 매우 높은 플라즈마 출력을 통해서 유리하게 실행된다.
이외에도, 중합화 단계 중에 본 발명에 따른 고주파 출력이 복귀되는 것을 통해서 에칭 프로세스의 단일화가 중요하게 개선될 수 있으므로 기판 중앙부와 기판 에지는 거의 동일한 에칭율을 포함한다. 이는 에칭율을 높이기 위한 본 발명에 따른 방법이, DE 197 34 278 에 공지된 바와 같이 플라즈마 장치에 있는 틈 장치와 결합될 때 특히 적합하다. 웨이퍼 위로 에칭을 단일화하는 것에 대한 본 발명에 따른 방법의 특히 유용한 변형예는, 예를 들어 DE 197 34 278 에 공지된 플라즈마 장치가 출원 DE 199 00 179 에 제시된, 동일하게 공급된 플라즈마 원과 함께 실행될 때 생긴다.
또한, 기판을 에칭하기 위한 본 발명에 따른 장치를 이용함으로써, 특히 유도 플라즈마 원에서 5000 W 까지의 매우 높은 고주파 출력이 안정되게 연관되는 것이 매우 유리하게 가능해진다. 또한 제 2 수단, 특히 자동화된 임피던스 변압기가 유용하게 제공되고 상기 변압기는 플라즈마 원의 고주파 출력의 변화에 상응되게 조절된다. 상기 플라즈마 원 또는 공급된 고주파 발전기의 속도에 맞게 조정된 출력 변화는 램프 발전기에 의해서 동시에 유용하게 도달된다.
고주파 발전기와 상기 발전기와 연결되어 있는 램프 발전기 및 특히 연속적이고 자동화된 임피던스 조정을 위한 임피던스 변압기를 구비한 플라즈마 출력의조절은, 플라즈마를 점화하고 가장 높은 출력값까지 올리기에 매우 유리하게 적합하며 플라즈마 원에서 출력 변수가 에칭 단계와 증착 단계 사이에서 본 발명에 따라 교호되는 것에도 또한 적합하다.
높은 플라즈마 출력을 통해서 에칭 종류가 증가된 구성은 플루오르를 운반하는 에칭 가스, 예를 들어 SF6의 흐름이 출력 증가와 동시에 증가됨을 통해서 또한 유리하게 공급될 수 있다. 에칭 장치의 배출 가스 영역에서 유황 분리를 방지하기 위해서 이에 상응되게 산소가 유용하게 조절된다. 에칭 단계에서 출력 증가에 평행하게 플루오르 라디칼의 생산을 증가시키기 위한 또 다른 유용한 가능성은 프로세스 압력의 증가이다. 이를 통해서 에칭 플라즈마에는 부가적인 이온 대신에 플루오르 라디칼이 증가되어 형성되고 따라서 이온 밀도에 대한 플루오르 라디칼 수의 비율이 증가한다. 매우 높은 플라즈마 출력의 경우 소정의 이온 밀도를 넘어서는 것은 단점이다.
그 밖에, 증착 단계 또는 중합화 단계 중에 어떤 출력 증가도 예를 들어 1500 W 이상으로 실행되지 않는다. 400 W 부터 800 W 의 상대적으로 작은 출력의 경우 기판 위로의 증착율은 충분하기 때문에, 변화되지 않은 플라즈마 에칭 변수 및 부가적으로 적은 증착 종류의 경우, 플라즈마 원의 출력 증가는 증착 단계로 공급되고 또는 떨어져 나간 중합체가 강하게 응집되어 중합체 안의 탄소 농축 쪽으로 안내된다. 1500 W 까지의 증착 프로세스에서 원래의 낮은 출력을 유지함으로써, 또한 동시에 이온 밀도 및 이로 인해서 증착 단계 중에 기판 위로 이온 작용이 증가되는 것은 유용하게 피해진다. 따라서 증착 단계 중에 증가된 이온 밀도의, 언급된 해로운 결과는 발생되지 않는다.
도 1 은 특히 이방적 플라즈마 방법으로 트렌치가 제공되어야 하고 구조화된 실리콘 웨이퍼인, 기판(10)과 기판 전극(11)을 구비한 플라즈마 장치(5)를 도시하며 상기 기판 전극에는 기판 전압 발전기(12)에 의해서 고주파 교류 전압이 기판 전압(11) 및 기판(10)에도 접한다. 또한, 플라즈마 원(13)은 공지된 유도 플라즈마 원(ICP-코일)의 형태로 제공되고 상기 플라즈마 원은 유도된 혼합 반응 가스를 이용하여 반응기(15) 내에서 플라즈마(14)를 발생시킨다. 또한, 고주파 발전기(17)에 의해서 고주파 전자기식 교류 필드가 발생되고 상기 필드에서는 혼합 반응 가스가 중단된다. 상기 종류의 구성은 예를 들어 DE 197 34 278 C1 에 공지되어 있다. 또한 도 1 에서는 상기 고주파 발전기(17)가 구성 부재(18)와 연결되어 있고 상기 구성 부재에는 램프 발전기(19)가 통합되며 고주파 발전기(17)와 플라즈마 원(13)은 종래 기술에서 공지된 임피던스 변압기(16)("Match box")와 연결되어 있는 것이 도시된다. 상기 종류의 "Match box"의 기능과 구성은 공지되어 있다. 균형되게 코일을 공급하는 유도 플라즈마 원과 연결되어 있는 상기 "Match box"의 특히 유용한 실시는 비공개 출원 DE 199 00 179.5 에 기재되어 있다.
상기 플라즈마 에칭 장치(5)를 이용하여, DE 197 34 278 C1 또는 특히 DE 42 41 045 C1 에 기재된 바와 같이 예를 들어 교호되는 에칭 단계와 증착 단계 또는 중합화 단계를 가진 이방적 에칭 프로세스가 실행되며 플라즈마 원에 근접해 있는 고주파 출력은 주기적으로 변화된다.
또한 증착 단계 중에 400 W 에서 최대 1500 W 까지, 주로 600 W 에서 800 W 까지의 고주파 출력은 먼저 유도 플라즈마 원(13)에 공급된다. 이때 프로세스 압력은 5 mTorr 내지 100 mTorr 사이, 예를 들어 20 mTorr에 있다.
언급된 예시에서 패시베이션 가스로서 사용된 옥타 플루오르 시클로 부탄(C4F8) 또는 헥사 플루오르 프로필렌(C3F6)에 대한 가스 흐름은 30 sccm 내지 200 sccm, 주로 100 sccm 에 이른다. 증착 단계에 머무르는 동안은 1 초 내지 1 분, 예를 들어 5 초에 달한다.
증착 단계에 뒤따르는 에칭 단계 중에 600 W 내지 5000 W, 주로 3000 W 의 고주파 출력은 유도 플라즈마 원(13)에 공급된다. 이때 프로세스 압력은 5 mTorr 내지 100 mTorr 사이, 예를 들어 30 mTorr 또는 50 mTorr 으로 증착 단계 중의 프로세스 압력에 비해 증가된다. 설명된 예시에서 사용된 에칭 가스 SF6의 경우, 주입된 가스 흐름은 100 sccm 내지 500 sccm, 주로 200 sccm 내지 300 sccm 에 달하고, 플라즈마 에칭 장치(5)의 배출 가스 영역에는 유황 분리를 방지하기 위해서 에칭 가스 SF6에, 공지된 방법으로 산소가 10 내지 20 %, 주로 15 % 로 부가된다.
또한 에칭 단계 중에 기판(10)에 대해서 플라즈마(14)에서 발생된 이온의 가속화를 위해 1 W 내지 50 W 의 고주파 출력이 기판 전극(11)에 공급된다. 이는 언급된 예시에서 일반적으로 기판(10)인, 6"-실리콘 웨이퍼의 경우, 8 W 에 이른다. 각각의 고주파 출력에 상응되게 또한 1 V 내지 50 V, 예를 들어 15 V 의 이온 가속화 전압은 기판 전극(11)에 공급된다. 에칭 단계의 시간은 대략 3 초 내지 2 분에 이른다. 언급된 예시에서는 대략 10 초에 달한다.
5000 W 까지의 매우 높은 출력이 유도 플라즈마 원(13)에 공급되는 것은, 플라즈마 원(13)에서 출력이 올라가는 것과 같이 플라즈마 임피던스의 양이 변화되기 때문에 기술적으로 매우 문제점이 많다. 이는 증가된 플라즈마 출력, 또한 플라즈마(14)의 증가된 발생을 이용하여 플라즈마(14)에 전자 밀도 및 이온 밀도가 증가되어 형성되기 때문이다. 그러나 플라즈마 원(13)에서 보았을 때, 플라즈마(14)는 높아진 전자 밀도와 이온 밀도를 가지고, 증대되는 "전기 저항이 적은", 즉 높은 밀도의 플라즈마에서 주어지는 이상적 상황인 "단락"에 점점 근접한다. 이는 동시에, 유도 플라즈마 원(13)의 조정 조건은 일반적으로 대부분 50 Ω 의 고정된 출력 임피던스를 포함하는 고주파 발전기(17)에 따라 변경되나 역학적으로는 증가되는 출력을 의미한다. 따라서 고주파 발전기(17)의 출력 임피던스를, 형성된 전하 담체 밀도에 의해서 플라즈마(14)에서 실제로 좌우되는 유도 플라즈마 원(13)의 임피던스에 조정하는 것이 요구된다.
또한 언급된 예시에서는 임피던스 변압기(16)("Match box")가 제공된다. 상기 임피던스 변압기(16)는 전기 용량의 변압기(전압 배분체)를 형성하는 변화 가능한 두 개의 커패시터(capacitor)의 일반적으로 자동적이고 연속적인 또는 단계적인 변화를 통해서, 임피던스와 관련하여 플라즈마(14) 또는 플라즈마 원(13)이 고주파 발전기(17)와 상기 발전기의 고주파 출력에 항상 최적으로 조정되도록 보장한다. 상기 조정이 맞지 않다면, 발전 마지막 단계가 손상을 입는 것을 방지하기 위해 고주파 발전기(17)에서 역행하고 일반적으로 상류쪽 출력의 귀환 제어부 쪽으로 가는, 공급된 고주파 출력을 100 % 까지 반사시키는 출력이 발생한다. 언급된 예시에 주입된 5000 W 까지의 플라즈마 출력은 임피던스를 필요한 방법으로 역학적으로 조정시킨다.
따라서 임피던스 변압기는 플라즈마(14)의 점화를 위해서 우선 소위 "미리 조절된"-위치로 가며 상기 위치는 임피던스 변압기(16)의 최적의 "연소 위치", 즉 "플라즈마에서 낮은 출력" 상황에서의 임피던스 변압기(16) 위치의 소정의 낮은 플라즈마 출력에까지 상응된다. 상기 임피던스 변압기(16)의 자동화는 이 경우에 플라즈마 임피던스의 적은 공차를 고르게 하기 위해서 단지 미조정(fine-tuning) 조절기 역할을 해야 한다. 언급된 예시에서, 에칭 단계 동안 또는 점화 이후 플라즈마 출력을 높게 조절하는 경우에 주입되는 플라즈마 출력이 또 다른 경우에 예를 들어 1000 W 이상의 값으로 증가하면, 플라즈마 임피던스는 현저히 달라진다. 따라서 예를 들어 3000 W 로 유도 플라즈마 원(13)에 연관된 고주파 출력의 경우, 임피던스 변압기(16)의 조절은 점화 위치 또는 낮은 플라즈마 출력을 가진 위치에서의 조절과는 현저히 다르다.
이에 상응되는 변압기는, 언급된 예시에서, 증착 단계에서 에칭 단계까지로 전달되는 경우 낮은 값에서 분명히 더 높은 값으로 전환되는 플라즈마 출력일 때 적합하다. 출력 스텝은 임피던스 변압기(16)에서의 교정 요구에 상응되게 지연된다. 상기 교정이 충분히 빨리 일어나지 않으면, 상응된 보호 회로와 이에 따른 일시적인 소멸 또는 플라즈마(14)의 지속되는 깜박거림을 통해서 전방 출력의 갑작스런 귀환이 발전기 쪽에서 일어난다.
800 W 와 5000 W 사이의 플라즈마 출력의 경우 플라즈마(14)를 점화하고 높게 조절할 시에 언급된 어려움 및 증착 단계와 에칭 단계 사이의 플라즈마 출력의 주기적 전환은, 고주파 발전기(17)-"단열적"의 출력 증가를 통해서, 즉 언급된 예시에서 임피던스 변압기(16)를 통해서 본 발명의 선호되는 형성 내에서 해결되며 역학적으로 조절될 수 있는 증가 속도를 가지고 연속적 또는 단계적으로 해결된다. 언급된 예시에서는 예를 들어 증착 단계로부터 에칭 단계로의 전달의 경우에 플라즈마 출력은 천천히 증가되는 반면, 동시에 임피던스 변압기(16)는, 변화되는 플라즈마 조건에 기초하여 변화되는 임피던스 비율에 맞춰 연속적으로 조정되거나 또는 조절된다.
플라즈마 점화의 구체적인 경우는 하기에 도시된다. 상기 임피던스 변압기(16)는 먼저 선택된 점화 위치에 있고 고주파 발전기(17)는 작은 단계 내에서, 주어진 초기값에서 목표값까지 그 출력을 연속적 또는 단계적으로 높게 조절하기 시작한다. 소정의 출력, 예를 들어 400 W 로 플라즈마는 점화되고 따라서 플라즈마 원(13)에는 특정의 임피던스가 존재한다. 상기 고주파 발전기(17)가 출력을계속 상승시키는 동안, 플라즈마(14)에는 점점 더 많은 전하 담체가 생산됨으로써 플라즈마 임피던스 또는 원 임피던스는 변화된다. 상기 임피던스 변압기(16)는 상기 변화를 전달하고 예를 들어 공지된 방법 내에서, 변화 가능한 커패시터의 조정을 통해서, 교정된 임피던스 변압을 상기 변압기가 연속적이고 자동적으로 보장하는 것을 통해서 계산을 전달한다. 상기 발전기 출력이 증가되는 양에 따라, 임피던스 변압기(16)는 그 조정을 적어도 일시적으로, 플라즈마 조건에 자동적으로 또한 가능한 한 동시에 맞춘다. 따라서 상기와 같은 방식으로 더 높은 kW, 특히 5000 W 까지의 플라즈마 출력이 플라즈마(14) 내에서 안정적으로 연관될 수 있다.
언급된 예시에서 전형적인 초기값은 대략 0 내지 400 W 인 반면, 목표값은 일반적으로 800 W 내지 5000 W 에 달한다. 초기값과 목표값 사이에서 출력이 증가되기 위해서 필요한 시간은 일반적으로 0.2 초 내지 5 초, 특히 0.5 초 내지 2 초 이다.
언급된 예시에서, 적어도 출력 상승시에는 고주파 발전기(17)의 출력의 갑작스러운 변화는 발생되지 않고 상기 변화는 임피던스 변압기(16)에 의해서 조절될 수 없으며, 가능한 모든 출력 변화는 임피던스 변압기(16)의 조절 속도에 조정된다.
이는 증착 단계 중의 낮은 값으로부터 에칭 단계 중에 특히 kW-영역에 있는 매우 높은 값까지 본 발명에 따른 플라즈마 출력이 교호되는 것에 적합하다. 상기 증착 단계는 상기 단계의 상대적으로 낮은 출력으로써는 임계가 아니다. 에칭 단계로의 교대가 일어나면, 발전기에서는 그 출력이, 에칭 단계에서 원하는 완전한발전기 출력에까지 예를 들어 2 초로 천천히 높게 조절되고 상기 발전기 출력은 플라즈마 원(13)에 인접해 있다. 상기 종류의 증가 속도에서, 일반적으로 임피던스 변압기는 조정을 상응되게 다시 조절하는 위치로 아무 문제 없이 오게 된다.
상기 증착 단계로 교호되는 경우 플라즈마 출력은 갑자기 또는 특히 "단열적"으로 증착 단계에서 원하는 낮은 값, 즉 임피던스 변압기(16)의 조절 속도에 천천히 조정되는 낮은 출력 값으로 다시 돌아가게 된다. 증착 단계에서의 출력은 임계만큼 낮지 않기 때문에 여기서는 양 쪽으로의 선택이 가능하다.
상기 고주파 발전기(17)의 출력의 "단열적" 조절은 언급된 예시에서, 적은 단계 내에서 단계적이거나 또는 연속적으로 일어난다. 또한 예를 들어 구성 부재(18)에는 공지된 방법으로, 디지탈 램프 발전기가 소프트 웨어로 제어되어 프로그래밍되거나, 마찬가지로 공지되어 있는 아날로그 램프 발전기(19)는 구성 부재(18)에 통합되며, 상기 램프 발전기는 예를 들어 상기 구성 부재(18)에 통합되어 있는 출력 제어부의 목표값 출력과 고주파 발전기(17)의 목표값 입력 사이에서 스위칭된다.
상기 소프트 웨어-제어부 또는 디지탈 램프 발전기는 특히 고주파 발전기의 출력이 여러 공지된 에칭 장치의 경우와 마찬가지로, 디지탈 명령, 예를 들어 연속된 인터페이스(RS232)에 의해서 요구될 때 적합하다. 이 경우 고주파 발전기(17)의 출력은 디지탈 명령의 결과를 통해서, 적은 단계 내에서, 초기값으로부터 원하는 목표값으로까지 높게 올라가야만 한다.
장착된 제어부의 출력과 발전기의 목표값 입력 사이에서 아날로그 램프 발전기(19)에 의한 상기 아날로그 변화는 특히 고주파 발전기(17)가 아날로그 신호, 예를 들어 0 V 와 10 V 사이에서 레벨값을 이용하여 제어될 때 적합하다.
상기 아날로그 램프 발전기(19)의 가장 단순한 변형은, 고주파 발전기(17)의 출력의 원하는 상승 속도에 상응되게 조정된 시간의 지속성을 가지는 도 2 에 도시된 제 1 RC-회로(23)이다. 상기 제 1 RC-회로는 상향 방향 및 하향 방향으로 지연 작용을 포함한다.
상기 아날로그 램프 발전기(19)가 단지 상향 방향으로만 작용되어야 한다면, 즉 단지 출력 상승의 경우에 고주파 발전기(17) 출력의 원하는 강하는 즉시, 즉 곧바로 일어나며 도 3 에 도시된 바와 같이 다이오드를 제공하는 제 2 RC-회로(24)가 특히 사용된다.
상기 고주파 발전기(17)의 출력을 높게 조절하고 낮게 조절하기 위해서, 자유롭게 선택될 수 있는 두 개의 지연값이 기대되며, 도 4 에 도시된 바와 같이 두 개의 서로 다른 저항과 각각 할당된 다이오드를 제공하는 제 3 의 RC-회로(25)가 주로 장착된다.
그러나, 도 2 내지 도 4 에 언급되고 램프 발전기에 사용되는 스위칭 예시는 종래 기술과 단지 본 발명에 따른 변형예에만 설명되며 당업자에게는 기준점이 주어지고 상기 기준점으로부터, 원하는 램프 기능이 안내될 수 있다. 특히 도 2 내지 도 4 에서는 대략 0.6 V 의 다이오드의 유도 전압이 고려되지 않는다.
총체적으로, 언급된 예시에서 증착 단계에서부터 에칭 단계까지 교호되는 경우, 고주파 출력의 상승의 일반적인 지속 시간은 0.2 초 내지 5 초, 특히 0.5 초내지 3 초이다. 이에 반해 에칭 단계에서 증착 단계 또는 중합화 단계까지 교호되는 경우, 고주파 출력의 강하의 지속 시간은 일반적으로 분명히 더 짧으며 0 초 내지 2 초, 특히 0 초 내지 0.5 초에 이른다.

Claims (17)

  1. 고주파 전자기식 교호 필드를 발생시키기 위한 플라즈마 원(13)을 구비하고 상기 플라즈마 원에는 고주파 발전기(17)를 이용하여 고주파 출력이 공급되며 상기 고주파 전자기식 교호 필드가 반응 가스 또는 반응 가스 혼합기에 작용하는 것을 통해서, 반응 소자로부터 플라즈마(14)를 발생시키기 위해서 반응기(15)를 구비하고 기판(10), 특히 구조화된 실리콘 몸체를 플라즈마(14)를 이용하여 에칭하기 위한 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 원(13)에 인접한 고주파 출력의 주기적인 변화를 일으키는 제 1 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 수단은 상기 고주파 발전기의 출력을 제어하기 위한 구성 부재이고 상기 구성 부재에서는 디지탈 램프 발전기가 소프트웨어에 의해서 프로그래밍되며, 또는 상기 수단은 아날로그 램프 발전기(19)를 포함하는, 고주파 발전기의 출력 제어를 위한 구성 부재(18)인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 아날로그 램프 발전기(19)는, 특히 하나 이상의 다이오드를 제공하는 RC-회로(23, 24, 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 원(13)에 인접한 고주파 출력의 주기적 변화 중에 적어도 일시적으로, 고주파 출력의 기능으로써 변화된 플라즈마 원(13)의 각각의 임피던스에 상기 고주파 출력 발전기(17)의 출력 임피던스를 조정시키는 제 2 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 출력 임피던스의 조정이 연속적 또는 단계적으로 일어나고 자동화되며 인접한 고주파 출력은 400 W 와 5000 W 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 수단이 임피던스 변압기(16)인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 이방적 에칭 과정은 독립된, 서로 차례로 교호되는 에칭 단계와 중합화 단계로 실행되고, 중합화 단계 중에 에칭 마스크를 통해서 지정된 측면의 구조체에는 중합체가 공급되며 상기 중합체가, 뒤따르는 에칭 단계 중에 각각 다시 제거되는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 하나 이상의 항을 따른 장치를 구비한 기판(10)을 이방적으로 에칭하기 위한 방법에 있어서,
    에칭 단계 중에는 증착 단계에서보다 적어도 일시적으로 더 높은 고주파 출력이 플라즈마 원(13)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 에칭 단계 중에 800 W 내지 5000 W, 특히 2000 W 내지4000 W 의 고주파 출력이 상기 플라즈마 원(13)에 적어도 일시적으로 공급되고, 증착 단계 중에는 400 W 내지 1500 W, 특히 500 W 내지 1000 W 의 고주파 출력이 상기 플라즈마 원(13)에 적어도 일시적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 증착 단계에서 에칭 단계까지로 교호되는 경우에 고주파 출력의 상승 또는 에칭 단계에서 증착 단계까지로 교호되는 경우에 고주파 출력의 강하는 단계적 또는 연속적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 고주파 출력의 상승은, 이때 적어도 일시적으로 제 2 수단, 특히 임피던스 변압기(16)에 의해서 적어도 근접한 방식, 특히 연속적 또는 단계적으로 자동화된 고주파 발전기(17)의 임피던스가 플라즈마 임피던스에 맞춰 조정되도록 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 증착 단계에서 에칭 단계까지로 교호되는 경우에 고주파 출력의 상승의 지속 시간은 0.2 초 내지 5 초, 특히 0.5 초 내지 3 초에 달하고/또는 에칭 단계에서부터 증착 단계까지로 교호되는 경우에 고주파 출력의 강하의 지속 시간은 0 초 내지 2 초, 특히 0 초 내지 0.5 초에 달하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 고주파 전자기식 교호 필드를 발생시키기 위한 플라즈마 원(13), 특히 유도플라즈마 원을 구비하고 상기 플라즈마 원에는 고주파 발전기(17)를 이용하여 고주파 출력이 공급되며 고주파 전자기식 교호 필드가 반응 가스 또는 반응 가스 혼합기에 작용하는 것을 통해서, 반응 소자로부터 플라즈마(14)를 발생시키기 위해서 반응기(15)를 구비하며 상기 플라즈마(14)를 점화하고 플라즈마 출력을 높게 조절하거나 펄싱하기 위한 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 원(13)에 인접한 고주파 출력의 상승이 연속적 또는 단계적으로, 초기값으로부터 나와서 목표값에 조절될 수 있게 하는 수단을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 수단은 상기 고주파 발전기(17)의 출력 제어를 위한 구성 부재이고 상기 구성 부재에서는 디지탈 램프 발전기가 소프트 웨어에 의해서 프로그래밍되며, 또는 상기 수단은 아날로그 램프 발전기(19)를 포함하는, 상기 고주파 발전기(17)의 출력 제어를 위한 구성 부재(18)인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 고주파 출력의 상승 중에 특히 연속적 또는 단계적으로 자동화된 상기 고주파 발전기(17)의 출력 임피던스를 고주파 출력의 기능으로써 변화된 상기 플라즈마 원(13)의 각각의 임피던스에 적어도 일시적으로 조정시키는 임피던스 변압기(16)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 하나 이상의 항을 따른 장치를 이용하여 플라즈마 출력을 높게 조절하고 상기 플라즈마(14)를 점화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 고주파 출력의 상승은 제 2 수단, 특히 상기 임피던스 변압기(16)에 의해서 적어도 일시적으로, 연속적 또는 단계적으로 초기값에서부터 목표값까지 안내되고 각각의 플라즈마 임피던스에 상기 고주파 발전기(17)의 임피던스가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 초기값은 0 내지 400 W 에 달하고 목표값은 800 W 내지 5000 W 에 달하며, 목표값에 대한 초기값의 증가는 0.2 초 내지 5 초, 특히 0.5 초 내지 2 초의 시간 지속에 의해서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 플라즈마(14)를 점화하고 높게 조절하는 것이 일시적으로 펄싱되는 것을 특징으로 하는 방법.
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