KR20060044089A - Plasma etch apparatus having height-adjustable and segmented anode electrodes and etching method using the apparatus - Google Patents

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KR20060044089A
KR20060044089A KR1020040091887A KR20040091887A KR20060044089A KR 20060044089 A KR20060044089 A KR 20060044089A KR 1020040091887 A KR1020040091887 A KR 1020040091887A KR 20040091887 A KR20040091887 A KR 20040091887A KR 20060044089 A KR20060044089 A KR 20060044089A
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Abstract

부품을 교체하지 않고도 피식각 물질막의 특성에 따른 식각 균일성을 확보할 수 있는 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 식각 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 캐소드 전극, 하부 파워, 애노드 전극 및 상부 파워를 포함하여 구성되는데, 애노드 전극은 다수 개의 영역으로 분할되어 있으며 각각의 영역은 개별적으로 높이 조절이 가능하기 때문에, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이의 간격을 영역에 따라서 부분적으로 조절하는 것이 가능하다.Disclosed are a plasma etching apparatus and an etching method using the same, which can secure etching uniformity according to characteristics of an etched material film without replacing a component. Plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention is a plasma etching apparatus according to the present invention comprises a cathode electrode, a lower power, an anode electrode and an upper power, the anode electrode is divided into a plurality of regions, each region Since the height is individually adjustable, it is possible to partially adjust the distance between the cathode electrode and the anode electrode according to the area.

반도체, 플라즈마 식각 장치, 균일성, 애노드 전극, 캐소드 전극Semiconductor, Plasma Etcher, Uniformity, Anode, Cathode

Description

높이 조절이 가능한 분할된 애노드 전극을 구비한 플라즈마 식각 장치 및 이 장치를 이용한 식각 방법{Plasma etch apparatus having height-adjustable and segmented anode electrodes and etching method using the apparatus}Plasma etch apparatus having a segmented anode electrode with adjustable height and etching method using the apparatus {Plasma etch apparatus having height-adjustable and segmented anode electrodes and etching method using the apparatus}

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 장치를 보여주는 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a plasma etching apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치를 보여주는 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an etching method using a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 애노드 전극의 영역의 높이를 조절한 상태를 보여주는 개략적인 구성도이다.4 is a schematic diagram illustrating a state in which a height of an area of an anode electrode is adjusted according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus and an etching method using the same.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 데에는 다양한 종류의 반도체 제조 장 치가 사용된다. 이 중에서, 반도체 소자에 형성되는 각종 물질막 패턴을 형성하기 위하여 박막을 식각하는 공정에서는 식각 장치가 사용되고 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 이에 따른 패턴의 미세화로 현재는 주로 플라즈마 식각 장치가 사용되고 있다.In general, various kinds of semiconductor manufacturing devices are used to manufacture semiconductor devices. Among them, an etching apparatus is used in a process of etching a thin film to form various material film patterns formed on a semiconductor device. BACKGROUND Due to the high integration of semiconductor devices and the subsequent miniaturization of patterns, plasma etching apparatuses are mainly used.

6인치 웨이퍼에서 8인치 웨이퍼로 그리고 최근에는 12인치 웨이퍼의 사용으로 웨이퍼가 점차적으로 대구경화 되면서 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각 균일성을 확보하는 문제가 이슈화되고 있다. 즉, 웨이퍼의 센터부, 미들부 및 에지부 등 웨이퍼 상의 위치에 따라서 식각율의 차이가 발생하고, 이로 인한 임계 치수의 차이가 반도체 소자의 수율에 영향을 주기도 한다. 이러한 식각 불균일성의 원인은 여러 가지가 있을 수 있지만, 그 중의 하나는 플라즈마 밀도의 불균일성에 기인하는 바가 크다.As the wafers are gradually enlarged in size due to the use of 6-inch wafers to 8-inch wafers, and recently, 12-inch wafers, a problem of securing etching uniformity according to positions on the wafers has been raised. That is, the difference in the etching rate occurs depending on the position on the wafer such as the center portion, the middle portion, and the edge portion of the wafer, and the difference in the critical dimension may affect the yield of the semiconductor device. There may be many causes of such an etching nonuniformity, but one of them is largely due to the nonuniformity of plasma density.

이러한 문제를 해결하기 위한 한 가지 방안은 웨이퍼 상의 위치에 따른 전력의 분배를 적절하게 제어함으로써 플라즈마의 균일성을 확보하는 방법이다. 다른 한 가지 방법은 챔버의 형상을 적절하게 변경하거나 플라즈마의 분산을 방지하기 위한 가이드를 챔버 내부에 설치하는 것이다. 그리고, 또 다른 방법은 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 갭(gap) 즉 애노드 전극과 웨이퍼 사이의 갭을 웨이퍼 상의 위치에 따라 다르도록 애노드 전극의 구조를 형성하는 것이다.One way to solve this problem is to ensure uniformity of plasma by appropriately controlling the distribution of power according to location on the wafer. Another method is to install a guide inside the chamber to properly change the shape of the chamber or to prevent the dispersion of the plasma. Another method is to form the structure of the anode electrode such that the gap between the anode electrode and the cathode electrode, that is, the gap between the anode electrode and the wafer, depends on the position on the wafer.

도 1에는 종래 기술에 따른 트랜즈포터 커플드 플라즈마(Transformer Coupled Plasma) 식각 장치의 애노드 전극 및 캐소드 전극에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an anode electrode and a cathode electrode of a conventional Transformer Coupled Plasma etching apparatus.                         

도 1을 참조하면, 플라즈마 식각 장치의 챔버 내부에는 애노드 전극(10) 및 캐소드 전극(12)이 구비되어 있다. 애노드 전극(10)에는 상부 파워(upper power, 14)로부터 고주파가 인가되어 플라즈마를 발생시키고, 웨이퍼(w)가 그 상부에 탑재되어 있는 캐소드 전극에는 하부 파워(lower power, 16)로부터 바이어스 파워가 인가되어 이온을 가속하는 역할을 한다. 캐소드 전극(12)으로는 통상적으로 정전척(Electro Static Chuck, ESC)이 사용된다.Referring to FIG. 1, an anode electrode 10 and a cathode electrode 12 are provided in a chamber of a plasma etching apparatus. A high frequency is applied to the anode electrode 10 from the upper power 14 to generate a plasma, and a bias power from the lower power 16 is applied to the cathode electrode on which the wafer w is mounted. Applied to accelerate ions. As the cathode electrode 12, an electrostatic chuck (ESC) is usually used.

도 1을 참조하면 알 수 있는 것처럼, 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼 상의 식각 균일성을 확보하기 위하여 애노드 전극의 에지 부분이 센터 부분에 비하여 돌출되도록 제조된다. 이것은 통상적으로 웨이퍼의 에지 부분에서 플라즈마 밀도가 낮기 때문에 더 낮은 식각율을 보이기 때문이다. 이러한 구조의 애노드 전극(10)을 채용하면, 에지 부분에 식각율이 낮아서 센터 부분과 에지 부분의 식각 불균일성을 일정 정도 개선시킬 수 있는 장점이 있다.As can be seen with reference to Figure 1, the plasma etching apparatus according to the prior art is manufactured so that the edge portion of the anode electrode protrudes relative to the center portion in order to ensure the etching uniformity on the wafer. This is because lower etch rates are typically due to the lower plasma density at the edge of the wafer. Employing the anode electrode 10 of this structure, there is an advantage that the etching rate is low in the edge portion to improve the etching nonuniformity of the center portion and the edge portion to some extent.

그러나, 종래 기술에 따른 플라즈마 장치는 식각의 불균일성을 개선할 수 있는 정도가 한정되어 있다. 즉, 종래 기술에 의하면 애노드 전극(10)의 구조가 고정되어 있기 때문에, 예상된 형태의 식각 불균일성 문제는 해결할 수 있지만 다양한 형태의 식각 불균일성 문제는 해결할 수 없기 때문에 적용 범위가 한정적이다. 만일 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 장치를 사용하는 경우에도 식각 불균일성의 문제가 발생한다면, 애노드 전극(10)을 다시 제작하고 공정을 셋업해야 하기 때문에 비용이 증가할 뿐만이 아니라 생산성이 저하된다.However, the plasma apparatus according to the prior art is limited in the extent to which the nonuniformity of etching can be improved. That is, according to the prior art, since the structure of the anode electrode 10 is fixed, an expected problem of etching nonuniformity can be solved, but various types of etching nonuniformity cannot be solved, and thus the application range is limited. If the etching non-uniformity problem occurs even when using the plasma etching apparatus according to the prior art, not only the cost increases but also the productivity decreases because the anode electrode 10 needs to be manufactured and set up.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각 불균일성의 문제를 해결할 수 있을 뿐만이 아니라 애노드 전극의 교체 없이도 피식각 물질막의 특성 등에 따라 최적의 식각 균일성을 확보할 수 있는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a plasma etching apparatus that can not only solve the problem of the etching irregularity according to the position on the wafer, but also to ensure the optimum etching uniformity according to the characteristics of the material to be etched without replacing the anode electrode. It is.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각 불균일성의 문제를 해결할 수 있을 뿐만이 아니라 애노드 전극의 교체 없이도 피식각 물질막의 특성 등에 따라 최적의 식각 균일성을 확보할 수 있는 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a plasma etching apparatus that can not only solve the problem of etching irregularity according to the position on the wafer, but also ensure the optimum etching uniformity according to the characteristics of the material to be etched without replacing the anode electrode. It is to provide an etching method used.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 캐소드 전극, 하부 파워, 애노드 전극 및 상부 파워를 포함하는데, 상기 애노드 전극은 다수 개의 영역으로 분할되어 있으며 각각의 영역은 개별적으로 높이 조절이 가능하기 때문에, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이의 간격을 영역에 따라서 부분적으로 조절하는 것이 가능하다. Plasma etching apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem includes a cathode electrode, a lower power, an anode electrode and an upper power, the anode electrode is divided into a plurality of regions, each region is individually height adjustment Since this is possible, it is possible to partially adjust the space | interval between a cathode electrode and an anode electrode according to an area | region.

예컨대, 상기한 플라즈마 식각 장치의 일 실시예에 의하면, 상기 캐소드 전극은 피식각 기판을 지지하기 위한 기판 지지대의 역할을 하고 상면이 평평하다. 그리고, 상기 하부 파워는 상기 캐소드 전극에 전력을 공급하도록 상기 캐소드 전극에 접속되어 있다. 그리고, 상기 애노드 전극은 각각의 영역으로 분할되어 있으며, 상기 캐소드 전극과의 간격 조절이 가능하도록 상기 각각의 영역은 개별적으로 상, 하 운동이 가능하다. 그리고, 상기 상부 파워는 상기 애노드 전극에 전력을 공급하도록 상기 애노드 전극의 분할된 영역에 각각 접속되어 있다.For example, according to the embodiment of the plasma etching apparatus, the cathode electrode serves as a substrate support for supporting the substrate to be etched and the top surface is flat. The lower power is connected to the cathode electrode to supply power to the cathode electrode. In addition, the anode electrode is divided into respective regions, and the respective regions are individually movable up and down so as to adjust the gap with the cathode electrode. The upper power is connected to divided regions of the anode electrode to supply power to the anode electrode, respectively.

상기한 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 애노드 전극은 상기 캐소드 전극의 중앙 부분에 상응하는 센터 부전극, 상기 센터 부전극의 바깥쪽에 위치하는 미들 부전극 및 상기 미들 부전극의 바깥쪽에 위치하고 상기 캐소드 전극의 가장자리 부분에 상응하는 에지 부전극을 포함한다.According to an aspect of the embodiment, the anode electrode is a center sub-electrode corresponding to the center portion of the cathode electrode, a middle sub-electrode positioned outside of the center sub-electrode and the cathode electrode located outside the middle sub-electrode And an edge subelectrode corresponding to an edge portion thereof.

상기한 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 상부 파워는 식각 가스를 플라즈마화 시키기 위한 고주파 전력을 공급하고, 상기 하부 파워는 상기 플라즈마화된 식각 가스의 하방 운동을 위한 바이어스 전력을 공급한다.According to another aspect of the above embodiment, the upper power supplies a high frequency power for plasmaizing the etching gas, the lower power supplies a bias power for the downward motion of the plasmalized etching gas.

상기한 본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 식각 방법은 상기한 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법으로서, 먼저 상기 애노드 전극의 각각의 영역이 상기 피식각 기판에 대하여 평행하도록 한 상태로 제1 피식각 기판을 식각하여 제1 물질막 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 제1 피식각 기판 상의 각각의 영역에 대하여 상기 제1 물질막 패턴의 임계 치수를 측정한다. 그리고, 상기 측정 임계 치수와 타겟 임계 치수를 비교한 다음 상기 애노드 전극의 높이를 부분적으로 조절한다. 그리고, 상기 부분적으로 조절된 애노드 전극을 이용하여 상기 제1 피식각 기판과 동일한 제2 피식각 기판을 식각하여 제2 물질막 패턴을 형성한다.The etching method according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem of the present invention is an etching method using the plasma etching apparatus according to the present invention, wherein each region of the anode electrode is the etching target substrate The first etched substrate is etched so as to be parallel to the to form a first material film pattern. In addition, the critical dimension of the first material film pattern is measured for each region on the first etched substrate. The measurement critical dimension is compared with the target critical dimension, and then the height of the anode electrode is partially adjusted. The second etched substrate that is the same as the first etched substrate is etched using the partially adjusted anode electrode to form a second material layer pattern.

상기한 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 애노드 전극의 높이를 부분적으로 조절하는 단계에서는 상기 측정 임계 치수가 상기 타겟 임계 치수보다 큰 물질막 패턴에 상응하는 상기 애노드 전극의 영역은 상기 캐소드 전극 쪽으로 하향 이동시 키고 및/또는 상기 측정 임계 치수가 상기 타겟 임계 치수보다 큰 물질막 패턴에 상응하는 상기 캐소드 전극의 영역은 상기 캐소드 전극의 반대쪽으로 상향 이동시킨다.According to an aspect of the above embodiment, in the step of partially adjusting the height of the anode electrode, the area of the anode electrode corresponding to the material film pattern whose measurement threshold dimension is larger than the target threshold dimension is moved downward toward the cathode electrode. An area of the cathode electrode that corresponds to a material film pattern that is tall and / or whose measurement threshold dimension is greater than the target threshold dimension is moved upwardly to the opposite side of the cathode electrode.

그리고, 상기한 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 물질막 패턴의 식각 단계 내지 상기 애노드 전극의 각각의 영역의 높이를 조절하는 단계는 2회 이상 반복하여 수행할 수 있다.In addition, according to another aspect of the embodiment, the etching of the material film pattern to the step of adjusting the height of each region of the anode electrode may be performed repeatedly two or more times.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에서 설명되는 애노드 전극 및 캐소드 전극의 구조, 및 이에 접속되어 전력을 공급하는 상부 및 하부 파워는 예시적으로 나타낸 것이며, 도면에 나타낸 바와 같은 특정한 배열 또는 형상만을 한정하는 것은 아니라는 것은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 당연할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The structure of the anode and cathode electrodes described herein, and the upper and lower powers connected to and supplying power, are shown by way of example and are not intended to limit the specific arrangement or shape as shown in the figures. It will be obvious to those of ordinary skill in Esau.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치를 보여주는 구성도가 도시되어 있다.2 is a block diagram showing a plasma etching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 종래와 마찬가지로, 플라즈마 식각 장치는 애노드 전극(20a, 20b, 20c), 캐소드 전극(22), 상부 파워(24) 및 하부 파워(26)를 포함하여 구성된다. 애노드 전극(20a, 20b, 20c)과 캐소드 전극(22)은 공정 챔버(도시하지 않음)의 내부에 위치한다. 캐소드 전극(22)은 하부 전극이라고도 불리며, 통상적으로 웨이퍼(w)를 지지하는 웨이퍼 지지대로서의 역할도 한다. 웨이퍼 지지대로서 현재 통상적으로 정전척을 사용한다. 하부 파워(26)는 캐소드 전극(22)과 전기적으로 접속되어 캐소드 전극(22)에 전력을 인가하는 전원이다. 그리고, 상부 파워 (24)는 애노드 전극(20a, 20b, 20c)과 전기적으로 접속되어 애노드 전극(20a, 20b, 20c)에 전력을 인가하는 전원이다. 이러한 하부 파워(26)와 상부 파워(24)에 인가되는 전원은 플라즈마 식각 장치의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 반응성 이온 식각장치(RIE)의 경우에는 상부 파워는 접지 전원인 반면, 하부 파워는 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 교류 전원이 연결된다. 또한, TCP 식각 장치의 경우에는 상부 파워는 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 교류 전원이 연결되지만, 하부 파워는 플라즈마 이온에 하향 운동성을 가하기 위한 바이어스 전원이 연결된다.Referring to FIG. 2, as in the related art, the plasma etching apparatus includes an anode electrode 20a, 20b, 20c, a cathode electrode 22, an upper power 24, and a lower power 26. The anode electrodes 20a, 20b, 20c and the cathode electrode 22 are located inside a process chamber (not shown). The cathode electrode 22 is also called a lower electrode, and typically serves as a wafer support for supporting the wafer w. Electrostatic chucks are currently commonly used as wafer supports. The lower power 26 is a power source that is electrically connected to the cathode electrode 22 to apply power to the cathode electrode 22. The upper power 24 is a power source that is electrically connected to the anode electrodes 20a, 20b, and 20c to apply power to the anode electrodes 20a, 20b, and 20c. The power applied to the lower power 26 and the upper power 24 may vary depending on the type of the plasma etching apparatus. For example, in the case of a reactive ion etching apparatus (RIE), the upper power is a ground power supply, while the lower power is a high frequency AC power source for generating a plasma. In addition, in the case of the TCP etching apparatus, the upper power is connected to a high frequency AC power source for generating plasma, while the lower power is connected to a bias power source for applying downward motility to plasma ions.

전술한 바와 같은 플라즈마 식각 장치의 구성 및 기능은 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 장치와 동일할 수 있으며, 상기한 것과 같은 특정한 타입의 플라즈마 식각 장치에 대해서만 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 애노드 전극(20a, 20b, 20c)의 구성 및 기능이 종래 기술에 따른 애노드 전극과 상이하다.The configuration and function of the plasma etching apparatus as described above may be the same as the plasma etching apparatus according to the prior art, and is not limited only to the specific type of plasma etching apparatus as described above. In the plasma etching apparatus according to the present invention, the configuration and function of the anode electrodes 20a, 20b, and 20c are different from those of the anode electrode according to the prior art.

도 2를 참조하면, 애노드 전극(20a, 20b, 20c)은 센터 부전극(20a, center sub-electrode), 미들 부전극(middle sub-electrode, 20b) 및 에지 부전극(edge sub-electrode, 20c)으로 분할되어 있을 수 있다. 센터 부전극(20a)은 캐소드 전극(22)의 중심 부분에 상응하는 영역에 위치하는 애노드 전극의 일부로서, 웨이퍼(w)의 중심 부분과 인접하게 된다. 에지 부전극(20c)은 캐소드 전극(22)의 가장자리 부분에 상응하는 영역에 위치하는 애노드 전극의 일부로서, 웨이퍼(w)의 가장자리 부분과 인접하게 된다. 그리고, 미들 부전극(20b)은 센터 부전극(20a)과 에지 부전극(20c) 사이에 개재되어 있는데, 웨이퍼(w)의 센터 부분과 에지 부분 사이의 부분과 인접하게 된다.Referring to FIG. 2, the anode electrodes 20a, 20b, and 20c may include a center sub-electrode 20a, a middle sub-electrode 20b, and an edge sub-electrode 20c. It may be divided into). The center sub-electrode 20a is a part of the anode electrode located in a region corresponding to the center portion of the cathode electrode 22 and is adjacent to the center portion of the wafer w. The edge sub-electrode 20c is a part of the anode electrode positioned in the region corresponding to the edge portion of the cathode electrode 22 and is adjacent to the edge portion of the wafer w. The middle sub-electrode 20b is interposed between the center sub-electrode 20a and the edge sub-electrode 20c, and is adjacent to the portion between the center portion and the edge portion of the wafer w.

이러한 애노드 전극을 구성하는 각각의 부전극(20a, 20b, 20c)은 개별적으로 상, 하로 움직일 수가 있다. 센터 부전극(20a), 미들 부전극(20b) 및 에지 부전극(20c) 모두가 독립적으로 상, 하 조절이 가능할 수도 있고, 일부 전극만 상, 하 조절이 가능할 수도 있다. 예컨대, 센터 부전극(20a)의 높이는 고정되어 있고, 미들 부전극(20b)과 에지 부전극(20c)의 높이는 상, 하 조절이 가능할 수도 있다. Each of the sub-electrodes 20a, 20b, and 20c constituting the anode electrode can be moved up and down individually. The center sub-electrode 20a, the middle sub-electrode 20b, and the edge sub-electrode 20c may all independently adjust up and down, and only some of the electrodes may be up and down. For example, the height of the center sub-electrode 20a is fixed, and the height of the middle sub-electrode 20b and the edge sub-electrode 20c may be adjusted up and down.

각각의 부전극(20a, 20b, 20c)의 높이를 상, 하로 조절하기 위하여, 각각의 부전극(20a, 20b, 20c)에는 모터와 같은 구동 수단(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 모터는 각 부전극의 개수에 따라 달라질 수 있는데, 도시된 예의 경우에는 3개의 모터 또는 2개의 모터가 필요할 수 있다.In order to adjust the height of each of the sub-electrodes 20a, 20b, and 20c up and down, a driving means (not shown) such as a motor is connected to each of the sub-electrodes 20a, 20b, and 20c. The motor may vary according to the number of each negative electrode. In the illustrated example, three motors or two motors may be required.

이와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 애노드 전극이 다수 개의 부전극 분할되어 있으며, 분할된 각각의 부전극은 상, 하로 움직일 수가 있다. 도 2의 실시예에서는 3개의 부전극으로 분할된 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 특별히 이러한 경우에만 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 누구나 알 수 있는 바와 같이, 애노드 전극은 2개의 부전극으로 분할되거나 또는 4개 이상의 부전극으로 분할될 수도 있다.As described above, in the plasma etching apparatus according to the present invention, the anode electrode is divided into a plurality of sub-electrodes, and each of the divided sub-electrodes may move up and down. In the embodiment of FIG. 2, the case is divided into three sub-electrodes, but the present invention is not limited to this case in particular. As will be appreciated by those skilled in the art, the anode electrode may be divided into two sub electrodes or four or more sub electrodes.

이러한 본 발명에 따른 분할되어 상, 하 조절이 가능한 애노드 전극을 구비한 플라즈마 식각 장치를 사용하면, 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각의 불균일성을 해소할 수 있을 뿐만이 아니라 식각 불균일성의 유형에 따라서 분할되어 있는 애노 드 전극의 부전극의 높이를 개별적으로 조절함으로써, 부품을 다시 제작하고 공정을 다시 셋업하는 등의 어려움 없이도 식각 불균일성 문제를 해결할 수가 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 식각 장치의 부품을 교체하지 않고서도 애노드 부전극의 높이만을 조절함으로써 여러 가지 단계의 공정에 나타나는 식각 불균일성을 해소할 수가 있다.By using the plasma etching apparatus having the divided up and down adjustable anode electrodes according to the present invention, not only can solve the etching nonuniformity according to the position on the wafer, but also divided according to the type of etching nonuniformity. By individually adjusting the height of the negative electrode of the hard electrode, the etching non-uniformity problem can be solved without difficulty of remanufacturing a part and re-setting the process. That is, according to the present invention, by adjusting only the height of the anode sub-electrode without replacing the parts of the etching apparatus, the etching nonuniformity in the various steps of the process can be eliminated.

도 3에는 상기한 실시예에 따른 식각 장치를 사용하여 식각 공정을 진행하는 방법의 일 예를 보여주는 흐름도가 도시되어 있다.3 is a flowchart illustrating an example of a method of performing an etching process using the etching apparatus according to the above-described embodiment.

도 3을 참조하면, 먼저 피식각 웨이퍼가 정전척 즉 캐소드 전극(22) 상에 로딩되면 1차로 식각 공정을 진행한다(S10). 이 때, 애노드 전극(20a, 20b, 20c)은 캐소도 전극(22)의 상면에 대하여 평평한 상태일 수도 있고, 또는 경우에 따라서는 애노드 전극(20a, 20b, 20c)를 구성하는 부전극 각각의 높이를 다르게 설정한 상태일 수도 있다. 그리고, 식각 공정의 결과 형성된 패턴에 대하여, 웨이퍼 상의 위치에 따른, 패턴 임계 치수를 측정한 다음, 이를 타겟 임계 치수와 비교를 한다(S20). 측정 결과, 웨이퍼 전체에 걸쳐서 식각 균일성이 확보된 경우는 별론, 웨이퍼 상의 위치에 따라 패턴 임계 치수의 차이가 많이 발생할 수가 있다. 그래서, 다음 단계에서는 애노드 전극(20a, 20b, 20c)의 높이를 부분적으로 조절한다(S30).Referring to FIG. 3, first, when an etched wafer is loaded on an electrostatic chuck, that is, a cathode electrode 22, an etching process is primarily performed (S10). At this time, the anode electrodes 20a, 20b, and 20c may be flat with respect to the upper surface of the cathode electrode 22, or in some cases, each of the sub-electrodes constituting the anode electrodes 20a, 20b, and 20c. The height may be set differently. Then, with respect to the pattern formed as a result of the etching process, the pattern critical dimension according to the position on the wafer is measured, and then it is compared with the target critical dimension (S20). As a result of the measurement, when etching uniformity is ensured throughout the wafer, a large difference in pattern critical dimension may occur depending on the position on the wafer. Thus, in the next step, the height of the anode electrodes 20a, 20b, and 20c is partially adjusted (S30).

플라즈마를 이용하는 식각 공정에서 애노드 전극(20a, 20b, 20c)과 캐소드 전극(22) 사이의 간격이 변하면 식각율이 변한다. 즉, 애노드 전극(20a, 20b, 20c)과 캐소드 전극(22) 사이의 간격이 좁아서 생성된 플라즈마의 밀도가 증가하면 식각율이 증가하지만, 반대의 경우에는 식각율이 감소한다. 애노드 전극(20a, 20b, 20c) 높이 조절 단계에서는 이러한 특성을 이용하여 센터 영역에서 에지 영역에 걸친 식각 공정의 특성을 조절한다. 따라서, 애노드 전극(20a, 20b, 20c)의 높이를 조절하는 단계에서는, 전 단계의 측정 결과를 참조하여, 과식각이 일어난 영역에 상응하는 애노드 부전극을 위로 올려서 상기 간격을 크게 하고, 식각이 적게 일어난 영역에 상응하는 애노드 부전극을 아래로 내려서 상기 간격을 작게 한다.In the etching process using plasma, the etching rate changes when the distance between the anode electrodes 20a, 20b, 20c and the cathode electrode 22 changes. That is, when the density of the plasma generated due to the narrow gap between the anode electrodes 20a, 20b, and 20c and the cathode electrode 22 increases, the etching rate increases, but in the opposite case, the etching rate decreases. In the height adjusting step of the anode electrodes 20a, 20b, and 20c, these characteristics are used to adjust the characteristics of the etching process from the center region to the edge region. Therefore, in the step of adjusting the height of the anode electrodes 20a, 20b, 20c, referring to the measurement result of the previous step, the anode sub-electrode corresponding to the over-etched region is raised to increase the gap, and the etching is performed. The gap is reduced by lowering the anode subelectrode corresponding to the less prone region.

도 4에는 이와 같이, 애노드 전극(20a, 20b, 20c)을 구성하는 각각의 부전극의 높이가 조정된 것을 보여주는 플라즈마 식각 장치의 구성도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 센터 부전극(20a)은 도 2에서와 마찬가지로 위치가 고정되어 있지만, 미들 부전극(20b)은 센터 부전극(20a)보다 높이가 상승하여 웨이퍼(w) 사이의 간격이 더 증가하였으며, 에지 부전극(20c)은 센터 부전극(20a)보다 높이가 하강하여 웨이퍼(w) 사이의 간격이 감소한 것을 알 수 있다.4 shows a configuration diagram of the plasma etching apparatus showing that the heights of the respective sub-electrodes constituting the anode electrodes 20a, 20b, and 20c are adjusted in this way. Referring to FIG. 4, the center sub-electrode 20a is fixed in the same position as in FIG. 2, but the middle sub-electrode 20b rises higher than the center sub-electrode 20a so that the gap between the wafers w is increased. Further increase, the edge sub-electrode 20c is lower than the center sub-electrode 20a, it can be seen that the gap between the wafer (w) is reduced.

계속해서 도 3을 참조하면, 새로운 웨이퍼(w)를 정전척 상에 로딩한 다음, 각각의 부전극의 높이가 조정된 상태로 배치되어 있는 플라즈마 식각 장치를 이용하여 다시 식각 공정을 실시한다(S40). 그리고, S20 단계에서와 같이 패턴의 임계 치수를 측정하여 이를 타겟 임계 치수와 비교함으로써, 식각 공정의 균일성 여부를 측정한다(S50). 그 결과, 종전과 같이 패턴의 균일성이 좋지 않으면 다시 애노드 전극(20a, 20b, 20c)의 높이를 부분적으로 조절한다. 반대로, 측정 임계치수와 타겟 임계 치수가 동일하거나 유사하고, 웨이퍼 상의 위치에 따른 균일성이 개선된 경우에는 애노드 전극(20a, 20b, 20c)의 위치를 이 상태로 셋업하고, 이를 양산 공정에 적용한다(S60). Subsequently, referring to FIG. 3, a new wafer w is loaded on the electrostatic chuck, and then the etching process is performed again using a plasma etching apparatus in which the heights of the respective sub electrodes are adjusted (S40). ). Then, by measuring the critical dimension of the pattern as in step S20 and comparing it with the target critical dimension, it is determined whether the etching process uniformity (S50). As a result, if the uniformity of the pattern is not good as before, the height of the anode electrodes 20a, 20b, and 20c is partially adjusted again. On the contrary, if the measurement threshold dimension and the target threshold dimension are the same or similar, and the uniformity according to the position on the wafer is improved, the position of the anode electrodes 20a, 20b, and 20c is set in this state and applied to the mass production process. (S60).                     

이와 같이, 본 발명에 의하면 센터 부전극, 미들 부전극 및/또는 에지 부전극의 높이 조절을 통한 애노드 전극과 웨이퍼 간의 간격을 부분적으로 조절함으로써, 별도의 부품을 교환하지 않고 공정 레시피 내의 파라미터를 이용하여 식각율을 조절하고 이에 따른 식각 공정의 균일성을 개선할 수 있다.As such, according to the present invention, by partially adjusting the gap between the anode electrode and the wafer by adjusting the height of the center sub-electrode, the middle sub-electrode and / or the edge sub-electrode, the parameters in the process recipe can be used without replacing a separate part. By controlling the etching rate and thereby improving the uniformity of the etching process.

본 발명에 따르면, 애노드 전극을 구성하는 애노드 부전극의 높이를 개별적으로 조절할 수가 있으며, 이를 통하여 애노드 전극과 웨이퍼 사이의 간격을 부분적으로 조절할 수가 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각 불균일성의 문제를 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 애노드 전극의 교체와 같은 부품을 교체하여 식각 장치를 새롭게 셋팅하지 않아도 각 공정 단계에 따른 피식각 물질막의 특성 등에 따라 최적의 식각 균일성을 확보할 수 있도록 웨이퍼 상의 위치에 따른 식각율을 부분적으로 조절할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the height of the anode sub-electrode constituting the anode electrode can be individually adjusted, through which the gap between the anode electrode and the wafer can be partially adjusted. Therefore, according to the present invention, it is possible to solve the problem of the etching nonuniformity according to the position on the wafer. In addition, the etching rate according to the position on the wafer can be secured to ensure the optimal etching uniformity according to the characteristics of the material to be etched according to each process step even if the etching apparatus is not newly set by replacing parts such as the replacement of the anode electrode. It has the advantage of being partially adjustable.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이나 본 발명과 균등한 다른 실시예가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art may realize various modifications or other embodiments equivalent to the present invention. You will know. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (6)

플라즈마 식각 장치에 있어서,In the plasma etching apparatus, 피식각 기판을 지지하기 위한 기판 지지대의 역할을 하고 상면이 평평한 캐소드 전극;A cathode electrode serving as a substrate support for supporting the etched substrate and having a flat top surface; 상기 캐소드 전극에 접속되어 상기 캐소드 전극에 전력을 공급하기 위한 하부 파워;A lower power connected to the cathode electrode for supplying power to the cathode electrode; 각각의 영역으로 분할되어 있으며, 상기 캐소드 전극과의 간격 조절이 가능하도록 상기 각각의 영역은 개별적으로 상, 하 운동이 가능한 애노드 전극; 및An anode electrode which is divided into respective regions, and each region is individually movable up and down so as to be able to adjust a gap with the cathode electrode; And 상기 애노드 전극의 분할된 영역에 각각 접속되어 상기 애노드 전극에 전력을 공급하기 위한 상부 파워를 포함하는 플라즈마 식각 장치.And an upper power connected to each of the divided regions of the anode to supply power to the anode. 제1항에 있어서, 상기 애노드 전극은 The method of claim 1, wherein the anode electrode 상기 캐소드 전극의 중앙 부분에 상응하는 센터 부전극;A center sub-electrode corresponding to the center portion of the cathode electrode; 상기 센터 부전극의 바깥쪽에 위치하는 미들 부전극; 및A middle sub-electrode positioned outside the center sub-electrode; And 상기 미들 부전극의 바깥쪽에 위치하고 상기 캐소드 전극의 가장자리 부분에 상응하는 에지 부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.And an edge sub-electrode positioned outside the middle sub-electrode and corresponding to an edge portion of the cathode electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 파워는 식각 가스를 플라즈마화 시키기 위한 고주파 전력을 공급하고, 상기 하부 파워는 상기 플라즈마화된 식각 가스의 하방 운동을 위한 바이어스 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.And the upper power supplies high frequency power to plasma the etching gas, and the lower power supplies bias power for downward movement of the plasmalized etching gas. 피식각 기판을 지지하기 위한 기판 지지대의 역할을 하고 상면이 평평한 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극에 접속되어 상기 캐소드 전극에 전력을 공급하기 위한 하부 파워, 각각의 영역으로 분할되어 있으며, 상기 캐소드 전극과의 간격 조절이 가능하도록 상기 각각의 영역은 개별적으로 상, 하 운동이 가능한 애노드 전극 및 상기 애노드 전극의 분할된 영역에 각각 접속되어 상기 애노드 전극에 전력을 공급하기 위한 상부 파워를 포함하는 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법으로서,A cathode and a lower surface for supplying power to the cathode by connecting to the cathode and having a flat top surface serving as a substrate support for supporting the etched substrate. Each region may be connected to an anode electrode capable of individually moving up and down and a divided region of the anode electrode so as to adjust an interval, and the plasma etching apparatus may include an upper power for supplying power to the anode electrode. As an etching method used, (a) 상기 애노드 전극의 각각의 영역이 상기 피식각 기판에 대하여 평행하도록 한 상태로 제1 피식각 기판을 식각하여 제1 물질막 패턴을 형성하는 단계;(a) etching the first etched substrate with each region of the anode electrode parallel to the etched substrate to form a first material film pattern; (b) 상기 제1 피식각 기판 상의 각각의 영역에 대하여 상기 제1 물질막 패턴의 임계 치수를 측정하는 단계;(b) measuring a critical dimension of the first material film pattern for each region on the first etched substrate; (c) 상기 측정 임계 치수와 타겟 임계 치수를 비교하는 단계;(c) comparing the measurement critical dimension with a target critical dimension; (d) 상기 애노드 전극의 높이를 부분적으로 조절하는 단계; 및(d) partially adjusting the height of the anode electrode; And (e) 상기 부분적으로 조절된 애노드 전극을 이용하여 상기 제1 피식각 기판과 동일한 제2 피식각 기판을 식각하여 제2 물질막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법.(e) etching the second etched substrate that is identical to the first etched substrate using the partially controlled anode electrode to form a second material film pattern. Etching method. 제4항에 있어서, 상기 (d)단계는,The method of claim 4, wherein step (d) 상기 측정 임계 치수가 상기 타겟 임계 치수보다 큰 물질막 패턴에 상응하는 상기 애노드 전극의 영역은 상기 캐소드 전극 쪽으로 하향 이동시키고 및/또는 상 기 측정 임계 치수가 상기 타겟 임계 치수보다 큰 물질막 패턴에 상응하는 상기 캐소드 전극의 영역은 상기 캐소드 전극의 반대쪽으로 상향 이동시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법.An area of the anode electrode whose measurement threshold dimension corresponds to a material film pattern larger than the target critical dimension moves downward toward the cathode electrode and / or corresponds to a material film pattern wherein the measurement critical dimension is larger than the target critical dimension. And the region of the cathode electrode is moved upwardly to the opposite side of the cathode electrode. 제5항에 있어서, 상기 (a)단계 내지 상기 (d) 단계는 2회 이상 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치를 이용한 식각 방법.The method of claim 5, wherein the steps (a) to (d) are repeated two or more times.
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