KR20080102615A - Method and apparatus for multi-mode plasma generation - Google Patents

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Abstract

A multi-mode plasma generating method and the apparatus are provided to obtain the critical dimension and the desired etch profile by controlling the plasma density distribution. The plasma generating method in the plasma chamber having plasma source coils(131,132,133) on the top includes the step for defining the upper side of the plasma chamber into a plurality of domains; the step for controlling the frequency generated from the plasma source coil portion and the plasma source coil portion corresponding to the segmented each domain according to the desired etch profile; the step for forming the variable capacitor on the plasma source coil portion; the step for adjusting the capacitance of the variable capacitor.

Description

멀티-모드 플라즈마 생성 방법 및 장치{Method and Apparatus for Multi-mode Plasma Generation}Method and apparatus for generating multi-mode plasma {Method and Apparatus for Multi-mode Plasma Generation}

도 1은 종래의 ACP 소스를 포함하는 플라즈마 챔버를 개략적으로 나타낸 단면도, 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma chamber including a conventional ACP source,

도 2는 도 1의 ACP 소스의 평면도,2 is a plan view of the ACP source of FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모드 플라즈마 생성 방법 및 그 방법이 구현되는 플라즈마 챔버를 설명하기 위한 회로도,3 is a circuit diagram illustrating a multi-mode plasma generation method and a plasma chamber in which the method is implemented according to an embodiment of the present invention;

도 4 내지 도 10은 본 발명의 작용예를 설명하기 위한 도면.4 to 10 are diagrams for explaining the working example of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

114: RF 전원114: RF power

131,132,133: 소스 코일131,132,133: source coil

L1,L2,L3: 인덕터L1, L2, L3: Inductors

C1,C2,C3: 가변 커패시터C1, C2, C3: Variable Capacitors

본 발명은 반도체 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조를 위한 멀티-모드 플라즈마 생성 방법 및 그 방법이 구현되는 플라즈마 챔버에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing method and apparatus, and more particularly, to a multi-mode plasma generation method for semiconductor manufacturing and a plasma chamber in which the method is implemented.

초고집적(ULSI: Ultra-Large Scale Integration) 회로소자들의 제조기술은 지난 20여 년간 눈부신 발전을 거듭하였다. 이는 극한의 기술이 요구되는 공정기술들을 뒷받침할 수 있는 반도체 제조설비들이 뒷받침되었기 때문에 가능한 것이었다. 이들 반도체 제조설비들 중 하나인 플라즈마 챔버는 주로 사용되던 식각(etching) 공정 이외에도 증착(deposition) 공정 등에서도 사용되는 등 그 적용 범위를 점점 넓혀가고 있다. The manufacturing technology of Ultra-Large Scale Integration (ULSI) circuits has evolved remarkably over the past 20 years. This was possible because of the semiconductor manufacturing facilities that could support the process technologies that required extreme technology. Plasma chambers, one of these semiconductor manufacturing facilities, are being used in a deposition process as well as an etching process, which has been mainly used, and is expanding its application range.

플라즈마 챔버는 내부에 플라즈마를 형성시키고 그 플라즈마를 이용하여 식각 또는 증착 등의 공정들을 수행하기 위한 반도체 제조설비이다. 이와 같은 플라즈마 챔버는 플라즈마 발생 소스에 따라 전자 사이클로트론 공진(ECR: Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스, 헬리콘파 여기 플라즈마(HWEP: Helicon-Wave Excited Plasma) 소스, 용량성 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 소스, 유도성 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 소스 등 여러 가지 형태로 분류된다. 최근에는 용량성 결합 플라즈마 소스와 유도성 결합 플라즈마 소스의 장점을 모두 갖는 적응형 결합 플라즈마(ACP: Adaptively Coupled Plasma) 소스가 제안된 바 있다.The plasma chamber is a semiconductor manufacturing facility for forming a plasma therein and performing processes such as etching or deposition using the plasma. Such plasma chambers include electron cyclotron resonance (ECR) plasma sources, helicon-wave excited plasma (HWEP) sources, and capacitively coupled plasma (CCP) sources, depending on the plasma generation source. And Inductively Coupled Plasma (ICP) sources. Recently, an adaptively coupled plasma (ACP) source having both the capacitively coupled and inductively coupled plasma sources has been proposed.

도 1은 종래의 ACP 소스를 포함하는 플라즈마 챔버를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 ACP 소스의 평면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma chamber including a conventional ACP source, Figure 2 is a plan view of the ACP source of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 챔버 외벽(102)과 돔(112)에 의해서 일정 크기로 한정되는 내부의 반응공간(104)을 갖는다. 이 반응공간(104)의 일정 영역에는 일정 조건하에서 플라즈마(110)가 형성된다. 비록 도면상에는 플라즈마 챔버(100)의 하부에서 반응공간(104)이 개방된 것으로 도시되어 있으나, 이는 도면을 간단화하기 위한 것으로서, 실제로는 플라즈마 챔버(100)의 하부도 외부와 격리되어 있으며, 따라서 플라즈마 챔버(100) 내부는 진공 상태를 유지할 수 있다. 플라즈마 챔버(100)의 하부에는 웨이퍼지지대(또는 정전척)(106)가 배치되는데, 처리가 이루어질 반도체 웨이퍼(108)는 웨이퍼지지대(106)의 상부면 위에 안착된다. 웨이퍼지지대(106)는 외부의 RF 바이어스 전원(116)과 연결된다. 도면에 나타내지는 않았지만, 웨이퍼지지대(106) 내에는 히터(heater)가 배치될 수도 있다. 돔(112)의 외측 표면에는 플라즈마(110) 형성을 위한 플라즈마 소스(200)가 배치된다. 이 플라즈마 소스(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개, 예컨대 4개의 제1, 제2, 제3 및 제4 단위코일(131, 132, 133, 134)과, 부싱(bushing)(120)을 포함하여 구성된다. 구체적으로 부싱(120)이 중심에 배치되고, 제1, 제2, 제3 및 제4 단위코일(131, 132, 133, 134)이 부싱(120)으로부터 연장되어 부싱(120) 둘레를 나선형으로 감는다. 비록 여기서는 예시적으로 4개의 단위코일들로 한정하였지만, 4개보다 더 적을 수도 있고 더 많을 수도 있다. 부싱(120)의 중앙에는 부싱(120)의 상부면으로부터 수직한 방향으로 돌출되는 지지봉(140)이 배치된다. 지 지봉(140)은 RF 전원(114)의 일 단자에 연결된다. RF 전원(114)의 다른 단자는 접지된다. RF 전원(114)으로부터의 파워는 지지봉(140) 및 부싱(120)을 통하여 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 단위코일(131, 132, 133, 134)로 공급된다. 이와 같은 종래의 플라즈마 소스코일(200)은, 부싱(120)으로부터 연장되어 부싱(120) 둘레를 둘러싸는 원형(circular)의 구조를 갖는다. 이와 같은 원형의 구조에 의해 아래의 수학식 1에 따른 자계의 세기(intensity of magnetic field)를 형성한다.1 and 2, the plasma chamber 100 has an inner reaction space 104 defined by a chamber outer wall 102 and a dome 112 in a predetermined size. Plasma 110 is formed in a predetermined region of the reaction space 104 under certain conditions. Although the reaction space 104 is shown as open in the lower part of the plasma chamber 100 in the drawing, this is for the sake of simplicity, and in fact, the lower part of the plasma chamber 100 is also isolated from the outside. The plasma chamber 100 may maintain a vacuum state. A wafer support (or electrostatic chuck) 106 is disposed below the plasma chamber 100, and the semiconductor wafer 108 to be processed is mounted on the top surface of the wafer support 106. The wafer support 106 is connected to an external RF bias power source 116. Although not shown, a heater may be disposed in the wafer support 106. The plasma source 200 for forming the plasma 110 is disposed on the outer surface of the dome 112. As shown in FIG. 2, the plasma source 200 includes a plurality of, for example, four first, second, third and fourth unit coils 131, 132, 133, and 134 and a bushing ( 120). Specifically, the bushing 120 is disposed at the center, and the first, second, third and fourth unit coils 131, 132, 133, and 134 extend from the bushing 120 to spiral around the bushing 120. Wind up Although the example is limited to four unit coils as an example, there may be fewer or more than four. In the center of the bushing 120, a supporting rod 140 protruding from the upper surface of the bushing 120 in a vertical direction is disposed. The support rod 140 is connected to one terminal of the RF power source 114. The other terminal of the RF power supply 114 is grounded. Power from the RF power source 114 is supplied to the first, second, third and fourth unit coils 131, 132, 133, and 134 through the support rod 140 and the bushing 120, respectively. The conventional plasma source coil 200 has a circular structure extending from the bushing 120 and surrounding the bushing 120. This circular structure forms the intensity of magnetic field according to Equation 1 below.

수학식 1Equation 1

Figure 112007037153415-PAT00001
Figure 112007037153415-PAT00001

상기 수학식 1에서 B는 자속밀도를, ∇은 델 연산자를, 그리고 E는 전계의 세기를 나타낸다.In Equation 1, B represents the magnetic flux density, 델 is the del operator, and E represents the strength of the electric field.

이와 같은 맥스웰 방적식에 의한 자계의 형성은 원형구조의 대부분의 플라즈마 소스코일에 적용되는데, 이와 같은 플라즈마 소스코일은 중심으로부터 가장자리에 이르기까지 방사상 방향으로의 자계 편차가 발생하게 되며, 그 결과 특히 중심과 가장자리에서의 CD(Critical Dimension)의 조절과 식각율의 균일성을 얻기가 용이하지 않다는 문제가 있다.The formation of the magnetic field by the Maxwell spinning equation is applied to most plasma source coils of circular structure. Such plasma source coils have a magnetic field deviation in the radial direction from the center to the edge, and as a result, There is a problem that it is not easy to obtain the uniformity of the etching rate and the adjustment of the CD (Critical Dimension) at the edge.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 플라즈마 챔버의 중심과 가장자 리를 포함한 어느 영역이라도 플라즈마 밀도 분포에 대한 제어를 가능토록 하여 원하는 회로선폭(Critical Dimension: CD) 및 식각 프로파일을 얻을 수 있도록 하는, 멀티-모드 플라즈마 생성 방법 및 그 방법이 구현되는 플라즈마 챔버를 제공하고자 하는 것이다.In order to solve this problem, the present invention enables to control the plasma density distribution in any region including the center and the edge of the plasma chamber to obtain the desired critical dimension (CD) and etching profile To provide a multi-mode plasma generation method and a plasma chamber in which the method is implemented.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 멀티-모드 플라즈마 생성 방법은, 상부에 플라즈마 소스 코일을 갖는 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 생성 방법에 있어서, (a) 상기 플라즈마 챔버의 상면을 복수개의 영역으로 구획하는 단계; 및 (b) 원하는 식각 프로파일에 따라 상기 구획된 각 영영에 대응하여 위치된 상기 플라즈마 소스 코일 부분으로부터 생성되는 주파수를 조절하는 단계를 포함하여 구성된다. 상기 단계 (b)는 상기 각 영역에 대응하는 상기 플라즈마 소스 코일 부분에 병렬로 가변 커패시터를 형성하는 단계; 및 상기 가변 커패시터의 용량을 가변하는 단계로 구성된다.In order to achieve the above object, a multi-mode plasma generation method according to the present invention includes a plasma generation method in a plasma chamber having a plasma source coil thereon, comprising: (a) partitioning an upper surface of the plasma chamber into a plurality of regions; step; And (b) adjusting a frequency generated from the portion of the plasma source coil positioned corresponding to each partitioned zero according to a desired etching profile. The step (b) may include forming a variable capacitor in parallel with the plasma source coil portions corresponding to the respective regions; And varying the capacitance of the variable capacitor.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 멀티-모드 플라즈마 생성 챔버는, 상부에 플라즈마 소스 코일을 갖는 플라즈마 챔버에 있어서, 상기 플라즈마 소스 코일의 적어도 1개소에 가변 커패시터가 병렬로 연결되어 구성된다. 상기 가변 커패시터는 상기 플라즈마 챔버의 상면을 복수개의 영역으로 구획하고, 상기 구획된 각 영영에 대응하여 위치된 상기 플라즈마 소스 코일의 해당 부분에 병렬로 연결된다.In order to achieve this object, the multi-mode plasma generation chamber according to the present invention includes a plasma capacitor having a plasma source coil thereon, wherein a variable capacitor is connected in parallel to at least one of the plasma source coils. The variable capacitor partitions an upper surface of the plasma chamber into a plurality of regions, and is connected in parallel to a corresponding portion of the plasma source coil positioned corresponding to each partitioned region.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function is obvious to those skilled in the art or may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모드 플라즈마 생성 방법 및 그 방법이 구현되는 플라즈마 챔버를 설명하기 위한 회로도로서, 도 1 및 도 2와 동일한 부분은 동일 부호를 부가하여 설명한다.3 is a circuit diagram illustrating a multi-mode plasma generation method and a plasma chamber in which the method is implemented according to an embodiment of the present invention, and the same parts as in FIGS. 1 and 2 will be described with the same reference numerals.

동 도면에 도시된 바와 같이, 소스 코일(131,132,133)은 내부 영역(310)과 외부 영역(320)으로 구획되고, 상기 외부 영역(320)의 상기 소스 코일(131,132,133) 부분에 형성된 인덕터(L1,L2,L3)와 병렬로 가변 커패시터(C1,C2,C3)가 연결되어 있으며, 상기 내부 영역(320)의 상기 소스 코일(131,132,133) 부분은 도 1,2의 기존 코일과 비교하여 변화가 없다. 본 발명에 따라 상기 인덕터(L1,L2,L3)와 상기 가변 커패시터(C1,C2,C3)를 조절하면 상기 내부 영역(310) 및 상기 외부 영역(320)에 대응하는 플라즈마 챔버내의 중앙 영역와 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 커패시터(C1,C2,C3)의 용량을 가변하여 플라즈마 챔버내의 중앙 영역보다 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 더 높거나 낮게 제어할 수 있다.As shown in the figure, the source coils 131, 132, 133 are divided into an inner region 310 and an outer region 320, and inductors L1 and L2 formed in portions of the source coils 131, 132 and 133 of the outer region 320. Variable capacitors C1, C2, and C3 are connected in parallel with L3, and portions of the source coils 131, 132, and 133 of the inner region 320 are unchanged compared to the conventional coils of FIGS. According to the present invention, when the inductors L1, L2, L3 and the variable capacitors C1, C2, and C3 are adjusted, a center region and an edge region in the plasma chamber corresponding to the inner region 310 and the outer region 320 are provided. It is possible to control the plasma density of the. That is, the capacitance of the capacitors C1, C2, and C3 may be varied to control the plasma density of the edge region higher or lower than the center region of the plasma chamber.

이어 본 발명에 따른 작용예를 설명한다.Next, a working example according to the present invention will be described.

일반적으로 도 4의 M1과 같은 주파수 특성을 가질 경우, 이는 가장자리(edge)에서의 식각률이 중앙부(center)에서의 식각률 보다 높다. 따라서, 본 발명에 따라 인덕터(L1,L2,L3) 및 커패시터(C1,C2,C3)의 용량을 가변하여 도 5의 M2와 같이 M1에 대칭되는 주파수 특성을 갖도록 조절하면 플라즈마 챔버내의 가장자리(edge)보다 중앙(center)의 플라즈마 밀도가 높아져, 결과적으로 참조번호 510의 식각률 프로파일과 같이 중앙 및 가장자리에서 모두 균일한 식각률을 가질 수 있다.In general, in the case of having a frequency characteristic such as M1 of FIG. 4, the etching rate at the edge is higher than the etching rate at the center. Accordingly, when the inductors L1, L2, L3 and the capacitors C1, C2, C3 have a variable capacitance according to the present invention to have a frequency characteristic symmetric to M1 as shown in M2 of FIG. The plasma density of the center is higher than that of the center, resulting in a uniform etch rate at both the center and the edge, such as the etch rate profile 510.

다른 예로, 본 발명에 따라 상기 커패시터(C1,C2,C3)의 용량을 가변하여 도 6의 M3과 같이 M1과 비교하여 중앙부(center)는 낮고 가장자리(edge)는 더 높은 주파수 특성을 갖도록 조절하면 플라즈마 챔버내의 중앙 영역보다 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 더 높아져, 결과적으로 참조번호 610의 식각률 프로파일과 같이 중앙보다 가장자리의 식각률이 매우 높아지게 된다. As another example, according to the present invention, if the capacitances of the capacitors C1, C2, C3 are varied so that the center is lower and the edge is higher than the M1 as shown in M3 of FIG. The plasma density of the edge region is higher than the center region in the plasma chamber, resulting in a much higher etch rate of the edge than the center, such as the etch rate profile 610.

또 다른 예로, 상술된 도 5,6의 예와 같이 중앙과 가장자리 영역에서의 서로 다른 이중 모드 플라즈마 밀도 분포 생성으로부터 더 나아가, 다양한 멀티-모드 플라즈마 밀도 분포를 구현하고자 할 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.As another example, the case of implementing various multi-mode plasma density distributions in addition to the generation of different dual-mode plasma density distributions in the center and edge regions as in the example of FIGS. 5 and 6 described above will be described below. same.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 플라즈마 챔버의 상면을 복수개의 영역 즉, 영역 I, 영역 II 및 영역 III으로 구획하고, 원하는 식각 프로파일에 따라 상기 구획된 각 영역 I, II 및 III에 대응하여 위치된 상기 플라즈마 소스 코일 부분으로부터 생성되는 주파수 ω1, ω2 및 ω3의 크기를 조절하여 상기 각 영역 I, II 및 III에서의 플라즈마 밀도 분포가 다르도록 제어할 수 있다. 이와 같은 멀티-모드 플라즈마 밀도 분포 제어는 상기 각 영역 I, II 및 III 에 대응하는 플라즈마 소스 코일 부분에 병렬로 가변 커패시터를 형성하고, 각 가변 커패시터의 용량을 가변하여 주파수 ω1, ω2 및 ω3의 크기를 조절함으로써 구현할 수 있다.As shown in FIGS. 7 and 8, the upper surface of the plasma chamber is partitioned into a plurality of regions, that is, regions I, II, and III, and corresponding to the regions I, II, and III partitioned according to a desired etching profile. By controlling the magnitudes of the frequencies ω1, ω2, and ω3 generated from the positioned plasma source coil portion, the plasma density distribution in each of the regions I, II, and III may be controlled to be different. In this multi-mode plasma density distribution control, variable capacitors are formed in parallel in the plasma source coil portions corresponding to the respective regions I, II, and III, and the capacitances of the variable capacitors are varied to have sizes of frequencies ω1, ω2, and ω3. This can be achieved by adjusting.

도 7의 예에서는, 영역 I, II 및 III의 주파수 크기가 ω1<ω2<ω3 으로서, 상기 주파수 ω1<ω2<ω3에 따라 영역 I, II 및 III 에서의 플라즈마 밀도 분포(Ni)도 I<II<III 의 관계를 갖으며, 그 결과 도 9와 같은 식각율 프로파일을 갖는다.In the example of FIG. 7, the frequency magnitudes of the regions I, II and III are ω1 <ω2 <ω3, and the plasma density distribution Ni in the regions I, II and III is also I <II according to the frequency ω1 <ω2 <ω3. It has a relationship of <III, and as a result has an etch rate profile as shown in FIG.

도 8의 예에서는, 영역 I, II 및 III 에서의 주파수 크기가 ω3<ω1<ω2 으로서, 상기 주파수 ω3<ω1<ω2 에 따라 상기 영역 I, II 및 III에서의 플라즈마 밀도 분포(Ni)는 III<I<II 의 관계를 갖으며, 그 결과 도 10과 같은 식각율 프로파일을 갖는다.In the example of FIG. 8, the frequency magnitudes in the regions I, II and III are ω3 <ω1 <ω2, and the plasma density distribution Ni in the regions I, II and III is III according to the frequency ω3 <ω1 <ω2. It has a relationship of <I <II, and as a result has an etch rate profile as shown in FIG.

다음, 플라즈마 밀도와 주파수와의 관계에 대해 설명한다.Next, the relationship between the plasma density and the frequency will be described.

디바이(Debye) 길이 λDe는 λDe = (ε0Te/en0)1/2 ~ 743(Te/ne)1/2 와 같이 표현된다. 여기서, Te는 전자 온도, ne는 전자 밀도, ε0는 진공내 유전율, e는 단위 전하를 나타낸다. 그러므로, 플라즈마 밀도 n0는 ne ∝ 1/λDe 2 와 같이 표현된다.The Debye length λ De is expressed as λ De = (ε 0 T e / en 0 ) 1/2 to 743 (T e / n e ) 1/2 . Where T e is the electron temperature, n e is the electron density, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, and e is the unit charge. Therefore, the plasma density n 0 is expressed as n e ∝ 1 / λ De 2 .

λDe와 챔버 압력은 역비례 하기 때문에 ne ∝ p2 와 같이 표현된다. 또한 주 파수 효과는 챔버 압력과 유사한 관계이므로 p ∝ ω 와 같이 표현된다. Since λ De and chamber pressure are inversely proportional, it is expressed as n e 표현 p 2 . Also, since the frequency effect is similar to the chamber pressure, p Ω ω It is expressed as

결국, 전자와 이온 플라즈마 주파수와의 관계는 ni=ne=no∝p2∝ω2 와 같이 표현되므로, 주파수를 조절하여 플라즈마 밀도를 변경할 수 있는 것이다.After all, the relationship between the electron and ion plasma frequency is expressed as: n i = n e = n o αp 2 αω 2, is that by adjusting the frequency to change the plasma density.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티-모드 플라즈마 생성 방법및 그 방법이 구현되는 플라즈마 챔버에 의하면, 전체 식각률의 향상 및 균일성 유지, 회로선폭(CD)의 균일성, 국부적 식각률의 조절 등을 구현할 수 있다. 따라서, 플라즈마 챔버의 중심과 가장자리를 포함한 어느 영역이라도 플라즈마 밀도 분포에 대한 제어를 가능토록 하여 원하는 회로선폭(Critical Dimension: CD) 및 식각 프로파일을 얻을 수 있는 효과가 창출되며, 이와 같은 본 발명은 플라즈마 소스를 갖는 어떠한 플라즈마 챔버에도 적용될 수 있다.As described above, according to the method for generating a multi-mode plasma and the plasma chamber in which the method is implemented, the improvement and the uniformity of the overall etching rate, the uniformity of the circuit line width (CD), the adjustment of the local etching rate, etc. Can be implemented. Accordingly, an effect of obtaining a desired critical dimension (CD) and an etching profile can be obtained by enabling the control of the plasma density distribution in any region including the center and the edge of the plasma chamber. It can be applied to any plasma chamber with a source.

Claims (4)

상부에 플라즈마 소스 코일을 갖는 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 생성 방법에 있어서,A plasma generating method in a plasma chamber having a plasma source coil thereon, (a) 상기 플라즈마 챔버의 상면을 복수개의 영역으로 구획하는 단계; 및(a) partitioning an upper surface of the plasma chamber into a plurality of regions; And (b) 원하는 식각 프로파일에 따라 상기 구획된 각 영영에 대응하여 위치된 상기 플라즈마 소스 코일 부분으로부터 생성되는 주파수를 조절하는 단계(b) adjusting a frequency generated from the portion of the plasma source coil positioned corresponding to each partitioned zero according to a desired etching profile 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티-모드 플라즈마 생성 방법.Multi-mode plasma generation method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (b)는,Step (b) is, (b1) 상기 각 영역에 대응하는 상기 플라즈마 소스 코일 부분에 병렬로 가변 커패시터를 형성하는 단계; 및(b1) forming a variable capacitor in parallel to the portion of the plasma source coil corresponding to each of the regions; And (b2) 상기 가변 커패시터의 용량을 가변하는 단계(b2) varying the capacitance of the variable capacitor; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티-모드 플라즈마 생성 방법.Multi-mode plasma generation method comprising a. 상부에 플라즈마 소스 코일을 갖는 플라즈마 챔버에 있어서,A plasma chamber having a plasma source coil thereon, 상기 플라즈마 소스 코일의 적어도 1개소에 가변 커패시터가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버.And a variable capacitor connected in parallel to at least one of said plasma source coils. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 가변 커패시터는 상기 플라즈마 챔버의 상면을 복수개의 영역으로 구획하고, 상기 구획된 각 영영에 대응하여 위치된 상기 플라즈마 소스 코일의 해당 부분에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 챔버.And the variable capacitor partitions an upper surface of the plasma chamber into a plurality of regions, and is connected in parallel to a corresponding portion of the plasma source coil positioned corresponding to each partitioned region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3318638B2 (en) * 1994-11-17 2002-08-26 ソニー株式会社 Plasma etching / CVD equipment
KR20040108130A (en) * 2003-06-16 2004-12-23 삼성전자주식회사 apparatus for forming plasma
KR100963519B1 (en) * 2003-07-11 2010-06-15 주성엔지니어링(주) Apparatus for generating inductively coupled plasma having high plasma uniformity, and method of controlling plasma uniformity thereof
KR101007822B1 (en) * 2003-07-14 2011-01-13 주성엔지니어링(주) Apparatus of hybrid coupled plasma

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101123004B1 (en) * 2009-09-18 2012-03-12 주성엔지니어링(주) Plasma processing apparatus

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