KR20160008367A - Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160008367A
KR20160008367A KR1020140088456A KR20140088456A KR20160008367A KR 20160008367 A KR20160008367 A KR 20160008367A KR 1020140088456 A KR1020140088456 A KR 1020140088456A KR 20140088456 A KR20140088456 A KR 20140088456A KR 20160008367 A KR20160008367 A KR 20160008367A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electromagnetic wave
plasma
power
period
rps
Prior art date
Application number
KR1020140088456A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102247560B1 (ko
Inventor
김곤준
김형삼
이상헌
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020140088456A priority Critical patent/KR102247560B1/ko
Priority to US14/797,508 priority patent/US9685346B2/en
Publication of KR20160008367A publication Critical patent/KR20160008367A/ko
Priority to US15/598,016 priority patent/US9966274B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102247560B1 publication Critical patent/KR102247560B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 식각 공정에서 선택비를 개선할 수 있고, 또한 막질에 손상을 최소화할 수 있는 플라즈마를 생성하는 방법 및 그 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법을 제공한다. 그 플라즈마를 생성하는 방법은 제1 RPS(Remote Plasma Source)에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 에너지를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 단계; 및 제2 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 에너지를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 단계;를 포함한다.

Description

RPS에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법{Plasma generating method in RPS(Remote Plasma Source) and method for fabricating semiconductor device comprising the same plasma generating method}
본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 생성하는 방법 및 그 플라즈마를 이용한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위하여, 증착, 식각, 세정 등의 일련의 공정들이 진행될 수 있다. 이러한 공정들은 공정 챔버를 구비한 증착 또는 식각 장치를 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, 식각 공정의 경우, 해당 공정 챔버를 구비한 식각 장치에서 이루어지게 되며, 식각 공정에서 식각 하고자 하는 막질은 높은 식각률(Etch Rate)을 가져야 하는 반면, 식각을 원하지 않는 막질은 낮은 식각률을 가져야 한다. 또한, 식각 공정에서 막질의 손상(damage)이 최소화되어야 한다. 이를 실현하기 위해서 CCP(Capacitive Coupled Plasma)나 ICP(Inductive Coupled Plasma)와 같은 다이렉트 플라즈마(Direct plasma) 기술을 채용하고 있고, 그러한 다이렉트 플라즈마 기술을 이용하여 선택비(selectivity)를 개선하려고 하고 있다. 여기서, 다이렉트 플라즈마 기술 또는 다이렉트 플라즈마는 웨이퍼 처리 공간인 공정 챔버 내에서 플라즈마를 직접 생성하는 기술 또는 그 생성된 플라즈마를 의미할 수 있다. 그러나 다이렉트 플라즈마를 이용한다는 점에서 선택비 개선에는 한계가 있고, 또한 식각이 요구되지 않는 막질에 손상을 주는 문제도 발생할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 식각 공정에서 선택비를 개선할 수 있고, 또한 막질에 손상을 최소화할 수 있는 플라즈마를 생성하는 방법 및 그 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 제1 RPS(Remote Plasma Source)에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 에너지를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 단계; 및 제2 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 에너지를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 단계;를 포함하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 에너지는 제1 주파수를 갖는 제1 전자기파 형태로 인가되고, 상기 제2 에너지는 제2 주파수를 갖는 제2 전자기파 형태로 인가되며, 상기 제1 RPS로의 상기 제1 공정 가스의 공급 및 제1 에너지의 인가와, 상기 제2 RPS로의 상기 제2 공정 가스의 공급 및 제2 에너지의 인가는 서로 독립적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파워는 상기 제2 파워보다 작고, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 동일하거나 또는 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고, 상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고, 상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 동일하거나 일부 겹칠 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제1 주파수보다 작은 제1 펄스 주파수로 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제2 주파수보다 작은 제2 펄스 주파수로 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고, 상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일하며, 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파 각각은 온 구간이 번갈아 가면서 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고, 상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일하며, 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파는 모든 온 구간이 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 주파수 또는 제2 주파수는 수백 kHz 내지 수 GHz의 값을 가지며, 상기 제1 펄스 주파수 또는 제2 펄스 주파수는 수 내지 수백 kHz의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파는 수 내지 수십 초 단위로 온-오프 시키고, 상기 제2 전자기파는 오프 상태를 유지시키나, 또는 상기 제2 전자기파는 수 내지 수십 초 단위로 온-오프 시키고, 상기 제1 전자기파는 오프 상태를 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파와 제2 전자기파는 서로 번갈아 가면서 온-오프 시키고, 상기 제1 전자기파의 온 구간에, 상기 제1 RPS에 플로린(F) 계열의 제1 공정 가스를 공급하며, 상기 제2 전자기파의 온 구간에, 상기 제2 RPS에 옥사이드(O) 계열의 제2 공정 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파와 제2 전자기파는 동시에 온 및 오프 시키고, 온 구간에, 상기 제1 RPS에 플로린(F) 계열의 제1 공정 가스를 공급하고, 상기 제2 RPS에 옥사이드(O) 계열의 제2 공정 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공정 가스, 제1 파워, 제1 주파수, 및 제1 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제1 플라즈마 내의 복수 개의 제1 성분들의 종류 및 양을 조절하고, 상기 제2 공정 가스, 제2 파워, 제2 주파수 및 제2 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제2 플라즈마 내의 복수 개의 제2 성분들의 종류 및 양을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 성분들은 기판 또는 기판 상의 물질막의 식각에 이용하는 적어도 하나의 제1 라디칼을 포함하고, 상기 제2 성분들은 상기 기판 또는 기판 상의 물질막의 식각에 이용하는 적어도 하나의 제2 라디칼을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 라디칼은 F 라디칼을 포함하고, 상기 제2 라디칼은 NO 라디칼을 포함하며, 상기 물질막은 상기 기판 상의 산화막, 질화막 및 폴리실리콘막 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제3 RPS에 적어도 하나의 제3 공정 가스를 공급하고, 제3 파워를 갖는 제3 에너지를 제3 듀티비로 인가하여 제3 플라즈마를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 제1 단계; 상기 제1 파워를 갖는 전자기파를 오프하고 상기 제1 공정 가스 공급을 중단하는 제2 단계; 및 상기 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 제3 단계;를 포함하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파워의 전자기파와 상기 제2 파워의 전자기파의 주파수는 동일하고, 상기 제1 파워는 상기 제2 파워보다 작으며, 상기 제1 파워의 전자기파 및 상기 제2 파워의 전자기파 중 적어도 하나는 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 단계 이후에 상기 제2 파워를 갖는 전자기파를 오프하고 상기 제2 공정 가스 공급을 중단하는 제4 단계를 더 포함하고, 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 1 사이클로 하여 수 내지 수십 회 반복할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파워의 전자기파 및 상기 제2 파워의 전자기파는 홀수 또는 짝수 번째 사이클에서 펄스화하거나, 또는 모든 사이클에서 펄스화할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워 및 제1 주파수를 갖는 제1 전자기파를 제1 듀티비로 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 단계; 제2 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워 및 제2 주파수를 갖는 제2 전자기파를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 단계; 및 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 독립적으로 공정 챔버에 공급하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 RPS로의 상기 제1 공정 가스의 공급 및 제1 전자기파의 인가와, 상기 제2 RPS로의 상기 제2 공정 가스의 공급 및 제2 전자기파의 인가는 서로 독립적이며, 상기 제1 파워는 상기 제2 파워보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고, 상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일한 형태, 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 동일한 형태, 및 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 일부 겹치는 형태 중 어느 하나의 형태로 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제1 주파수보다 작은 제1 펄스 주파수로 펄스화하고, 상기 제2 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제2 주파수보다 작은 제2 펄스 주파수로 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버 내에는, 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 상기 공정 챔버에 공급하는 샤워 헤드부(showerhead unit)가 배치되고, 상기 샤워 헤드부는, 상기 제1 RPS에 연결되고 상기 제1 플라즈마를 상기 공정 챔버 내부로 공급하는 제1 채널과, 상기 제2 RPS에 연결되고 상기 제2 플라즈마를 상기 공정 챔버 내부로 공급하는 제2 채널을 구비하며, 상기 공정 챔버에 공급하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 채널을 통해 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 서로 섞임 없이 개별적으로 상기 공정 챔버에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샤워 헤드부는 상기 제1 채널에 대응하는 다수의 제1 홀들이 형성된 제1 샤워 헤드, 및 상기 제2 채널에 대응하는 다수의 제2 홀들이 형성된 제2 샤워 헤드를 구비하고, 상기 제1 홀들은 상기 제1 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 공정 챔버 내의 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제1 성분만을 통과 시키며, 상기 제2 홀들은 상기 제2 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제2 성분만을 통과시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마와 제2 플라즈마를 상기 제1 및 제2 채널을 통해 상기 공정 챔버에 순차적으로 공급, 동시에 공급, 또는 번갈아 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마를 생성하는 단계에서, 상기 제1 공정 가스, 제1 파워, 제1 주파수, 및 제1 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제1 플라즈마 내의 성분들의 종류 및 양을 조절하고, 상기 제2 플라즈마를 생성하는 단계에서, 상기 제2 공정 가스, 제2 파워, 제2 주파수 및 제2 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제2 플라즈마 내의 성분들의 종류 및 양을 조절하며, 상기 공정 챔버에 공급하는 단계에서, 상기 제1 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제1 성분만을 상기 제1 채널을 통해 공급하고, 상기 제2 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제2 성분만을 상기 제2 채널을 통해 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 RPS에는 상기 제1 공정 가스로서, 플로린(F) 계열의 가스를 공급하고, 상기 제2 RPS에는 상기 제2 공정 가스로서, 옥사이드(O) 계열의 가스를 공급하며, 상기 공정 챔버에 공급하는 단계에서, 상기 제1 채널을 통해 F 라디칼을 상기 공정 챔버 내에 공급하고, 상기 제2 채널을 통해 NO 라디칼을 상기 공정 챔버 내에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버 내의 온도, 압력, 상기 F 라디칼과 NO 라디칼의 양을 조절함으로써, 상기 공정 챔버 내의 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방적 식각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버 내에 바이어스를 인가하여 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마로부터 이온들을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제3 RPS에 적어도 하나의 제3 공정 가스를 공급하고, 제3 파워 및 제3 주파수를 갖는 제3 전자기파를 제3 듀티비로 인가하여 제3 플라즈마를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 제1 단계; 상기 전자기파를 오프하고 상기 제1 공정 가스 공급을 중단하는 제2 단계; 상기 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 제3 단계; 및 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 독립적으로 공정 챔버에 공급하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파워의 전자기파와 상기 제2 파워의 전자기파의 주파수는 동일하고, 상기 제1 파워는 상기 제2 파워보다 작으며, 상기 제1 파워의 전자기파 및 상기 제2 파워의 전자기파 중 적어도 하나는 펄스화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 단계 이후에 상기 제2 파워를 갖는 전자기파를 오프하고 상기 제2 공정 가스 공급을 중단하는 제4 단계를 더 포함하고, 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 1 사이클로 하여 수 내지 수십 회 반복하며, 상기 제1 파워의 전자기파 및 상기 제2 파워의 전자기파는 홀수 또는 짝수 번째 사이클에서 펄스화하거나, 또는 모든 사이클에서 펄스화할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 RPS에서의 플라즈마 생성 방법은, 하나 이상의 RPS를 이용하고, 각각의 전자기파 인가 구간(하나의 RPS 이용) 또는 각각의 RPS(2개 이상의 RPS 이용)에 다른 종류의 공정 가스를 공급하고, 다른 파워의 전자기파를 인가함으로써, 각각의 전자기파 인가 구간 또는 각각의 RPS에서 요구되는 플라즈마를 각각 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 RPS에서의 플라즈마 생성 방법은 서로 독립적으로 공정 가스가 공급되며 전자기파의 파워도 각각 인가되기 때문에, 고품질의 플라즈마를 생성할 수 있고 또한 플라즈마의 생성에 대한 제어도 용이하게 수행할 수 있다. 고품질의 플라즈마 생성 및 플라즈마 생성에 대한 제어 용이성은 결국, 플라즈마에 포함된 라디칼의 종류와 양을 독립적으로 정밀하게 제어할 수 있음을 의미할 수 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법은, 요구되는 라디칼의 종류와 양을 각각 독립적으로 정밀하게 조절함으로써, 선택비를 최선으로 개선하여 기판 또는 기판 상의 물질막에 대한 식각 공정을 용이하고 정밀하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다.
도 4, 도 5, 도 7 및 도 8은 도 3의 에너지 파형도에 대응하는 다양한 종류의 전자기파 인가에 대한 파형도들이고, 도 6은 도 5의 P1 부분을 확대하여 보여주는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 2개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 1개의 RPS를 이용하는 경우의, 도 9의 에너지 파형도에 대응하는 전자기파 인가에 대한 파형도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 도 9의 에너지 파형도에 대응하는 다양한 종류의 전자기파 인가에 대한 파형도들이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 전자기파 인가에 대한 파형도들이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 전자기파 인가에 대한 파형도들이다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS로부터 생성된 플라즈마를 이용하여 반도체 기판 상의 물질막을 식각하는 모습을 보여주는 예시도들이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성 방법에 대한 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성방법에 대한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성방법에 대한 흐름도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 통상의 기술자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 유사하게, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치(100)는 공정 챔버(110), 스테이지(120), 리모트 플라즈마 소스부(Remote Plasma Source(RPS) Unit, 130), 샤워 헤드부(150), 및 바이어스 인가부(170)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(110)는 반도체 소자 제조 공정에서, 증착, 식각, 세정 공정 등에 이용되는 챔버일 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)는 반도체 소자 제조 공정에서, 증착, 식각, 세정 공정 등을 수행하는 장치일 수 있다.
예컨대, 공정 챔버(110)는 플라즈마를 이용하여 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 플라즈마 식각 챔버일 수 있다. 여기서, 기판은 반도체 물질로 형성된 반도체 기판일 수 있다. 예컨대, 상기 기판은 IV족 물질 또는 III-V족 화합물을 포함할 수 있다. 한편, 상기 기판은 실리콘 단결정 웨이퍼와 같은 단결정 웨이퍼로 형성될 수 있다. 그러나 단결정 웨이퍼에 한정되지 않고, 에피(Epi) 또는 에피택셜(Epitaxial) 웨이퍼, 폴리시드(polished) 웨이퍼, 열처리된(Annealed) 웨이퍼, SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼 등 다양한 웨이퍼들이 상기 기판으로서 이용될 수 있다. 여기서, 에피택셜 웨이퍼는 단결정 실리콘 기판 상에 결정성 물질을 성장시킨 웨이퍼를 말한다.
한편, 상기 기판 상의 물질막은 상기 기판 상에 증착, 코팅, 도금 등 다양한 방법을 통해 형성된 절연막 또는 도전막일 수 있다. 예컨대, 절연막은 산화막, 질화막 또는 산화질화막 등일 수 있고, 도전막은 금속막이나 폴리실리콘막 등일 수 있다. 한편, 상기 물질막은 상기 기판 전면 상에 형성된 단일막일 수도 있고 또는 다중막일 수도 있다. 또한, 물질막은 소정 패턴을 가지고 상기 기판 상에 형성될 수도 있다. 그에 따라, 도 1에서 스테이지(120) 상에 배치된 식각 대상(200)은 기판 자체일 수도 있고, 또는 기판 상의 물질층을 포함하는 기판 구조체일 수도 있다.
스테이지(120)는 공정 챔버(110) 내의 저면에 배치될 수 있다. 스테이지(120)의 상면 상에는 식각이 요구되는 식각 대상(200)이 안치될 수 있다. 이러한 스테이지(120)는 식각 공정 중에 식각 대상(200)을 지지할 수 있다. 또한, 스테이지(120)는 식각 공정 중에 전극으로 기능을 할 수 있다. 예컨대, 식각 공정 중에 바이어스 인가부(170)를 통해 바이어스가 인가될 때, 스테이지(120)는 전극으로 기능할 수 있다.
한편, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)에서는 도시된 바와 같이 플라즈마가 공정 챔버(110)에서 직접 생성되지 않고, RPS부(130)에서 생성되어 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 참고로, 기존에 공정 챔버에서 직접 플라즈마를 생성하는 다이렉트 플라즈마 기술로서, CCP 방식이나 ICP 방식이 있고, 그러한 다이렉트 플라즈마 기술의 경우는 선택비 개선에 한계가 있고, 또한 식각을 원하지 않는 막질에 손상을 주는 문제가 발생할 수 있음은 전술한 바와 같다.
RPS부(130)는 제1 RPS(132) 및 제2 RPS(134)를 포함할 수 있다. 참고로, RPS 또는 RPS 장치(이하, RPS로 통칭한다)는 식각이 수행되는 공정 챔버(110)에서 이격되어 공정 챔버(110)의 외부에 배치되며, 식각 공정과는 별개로 플라즈마를 생성하는 일종의 분리된 플라즈마 챔버일 수 있다. 도 1에서, RPS부(130)가 2개의 RPS를 포함하고 있지만, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치에서, RPS부(130)는 2개의 RPS에 한하지 않고, 도 25에서와 같이 3개의 RPS를 포함할 수도 있고, 4개 이상의 RPS도 포함할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 하나의 RPS만을 포함할 수도 있다.
제1 RPS(132)는 도시된 바와 같이 공정 챔버(110)의 외부에 배치될 수 있다. 이러한 제1 RPS(132)는 제1 공정 가스로부터 제1 플라즈마(P1)를 생성할 수 있다. 본 실시예에서, 반도체 소자 제조장치(100)는 식각 장치일 수 있고, 그에 따라, 제1 공정 가스는 적어도 하나의 식각용 소스 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 공정 가스는 플로린(F) 계열의 소스 가스, 예컨대 NF3, CF4 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1 RPS(132)는 제1 공정 조건하에서 제1 공정 가스로부터 제1 플라즈마(P1)를 생성할 수 있다. 제1 공정 조건은 제1 공정 가스로부터 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 제1 플라즈마(P1)를 생성하는데 최적화된 공정 조건일 수 있다. 따라서, 제1 공정 조건은 제1 공정 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제1 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)에서 파워 인가 방식은 플라즈마 생성과 제어에 크게 기여할 수 있다. 예컨대, 제1 플라즈마(P1)를 생성하기 위하여, 제1 주파수 및 제1 파워를 갖는 제1 전자기파를 제1 온-오프 주기를 가지고 연속파(Continuous Wave: CW) 형태로 인가하거나 또는 펄스화하여 인가할 수 있다. 이러한 파워 인가 방식에 대해서는 도 3 이하에서 상세히 설명한다.
한편, 제1 플라즈마(P1)는 복수 개의 성분들을 포함할 수 있다. 복수 개의 성분들 중 적어도 하나인 제1 성분이 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는데 주로 사용될 수 있다. 예컨대, 제1 플라즈마(P1)는 제1 라디칼(R1), 제1 이온(I1), 전자(미도시), 자외선(미도시) 등을 포함할 수 있다. 제1 라디칼(R1)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방성으로 식각할 수 있다. 반면에, 제1 이온(I1)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방성으로 식각할 수 있다. 이는 기본적으로 라디칼은 전기적으로 중성이나 이온은 전기적으로 극성을 갖는다는 데에서 기인할 수 있다.
따라서, 기판 또는 기판 상의 물질막 전체를 소정 두께로 식각할 때, 즉, 등방적으로 식각할 때, 제1 라디칼(R1)이 주로 사용될 수 있다. 한편, 이러한 등방적 식각 공정에서, 제1 이온(I1), 전자, 자외선 등은 기판 또는 기판 상의 물질막에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)에서는 제1 플라즈마(P1)로부터 제1 이온(I1), 전자, 자외선 등을 배제시킬 수 있다. 다시 말해서, 샤워 헤드부(150)를 통해 제1 플라즈마(P1)를 공정 챔버(110)로 공급할 때, 제1 이온(I1), 전자, 자외선 등을 배제시키고 제1 라디칼(R1)만을 공정 챔버(110)로 공급할 수 있다.
제2 RPS(134)는 역시 도시된 바와 같이 공정 챔버(110)의 외부에 배치될 수 있다. 제2 RPS(134)는 제2 공정 가스로부터 제2 플라즈마(P2)를 생성할 수 있다. 제2 공정 가스 역시 적어도 하나의 식각용 소스 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 공정 가스는 옥사이드(O) 계열의 소스 가스, 예컨대, O2, N2O 등을 포함할 수 있다.
또한, 제2 RPS(134)는 제1 공정 조건과 다른 제2 공정 조건하에서 제2 공정 가스로부터 제2 플라즈마(P2)를 생성할 수 있다. 제1 공정 가스와 제2 공정 가스는 서로 상이할 수 있다. 물론, 제1 공정 가스와 제2 공정 가스가 동일한 경우를 전적으로 배제하는 것은 아니다. 제1 공정 가스와 제2 공정 가스가 서로 상이한 경우, 제2 공정 가스로부터 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 제2 플라즈마(P2)를 생성하는데 최적화된 제2 공정 조건은 제1 공정 조건과 상이할 수 있다. 제2 공정 조건은 제2 공정 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제2 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)에서는 파워 인가 방식이 플라즈마 생성과 제어에 크게 기여할 수 있다. 예컨대, 제2 플라즈마(P2)를 생성하기 위하여, 제2 주파수 및 제2 파워를 갖는 제2 전자기파를 제2 온-오프 주기를 가지고 연속파 형태로 인가하거나 또는 펄스화하여 인가할 수 있다. 또한, 상기 제2 전자기파의 제2 주파수, 제2 파워 및 제2 온-오프 주기 등은 제1 전자기파의 제1 주파수, 제1 파워, 및 제1 온-오프 주기 등과 동일 하거나 다를 수 있다. 예컨대, 제2 주파수와 제1 주파수, 그리고 제2 온-오프 주기와 제1 온-오프 주기는 각각 동일하고, 제2 파워와 제1 파워는 서로 다를 수 있다. 제2 공정 조건 중 파워 인가 방식과 관련해서 제1 공정 조건의 파워 인가 방식과 함께 도 3 이하에서 상세히 설명한다.
제2 플라즈마(P2)는 복수 개의 성분들을 포함할 수 있다. 복수 개의 성분들 중 적어도 하나인 제2 성분이 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는데 주로 사용될 수 있다. 예컨대, 제2 플라즈마(P2)는 제2 라디칼(R2), 제2 이온(I2), 전자(미도시), 자외선(미도시) 등을 포함할 수 있다. 제1 라디칼(R1)과 마찬가지로 제2 라디칼(R2)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방성으로 식각할 수 있다. 반면에, 제2 이온(I2)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방성으로 식각할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)에서는 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방적으로 식각할 때, 제2 라디칼(R2)을 주로 사용하고, 제2 이온(I2), 전자, 자외선 등은 샤워 헤드부(150)를 통해 제2 플라즈마(P2)에서 배제시킬 수 있다.
샤워 헤드부(150)는 제1 샤워 헤드(152)와 제2 샤워 헤드(154)를 포함할 수 있다. 제1 샤워 헤드(152)와 제2 샤워 헤드(154)는 공간적으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그러나 샤워 헤드부(150)의 구조가 도 1의 구조에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 샤워 헤드부(150)는 일체형으로 형성되고, 그러한 일체형 구조의 내부에 분리된 2개의 공간이 형성되고 각각의 공간이 제1 샤워 헤드와 제2 샤워 헤드의 기능을 수행할 수도 있다.
제1 샤워 헤드(152)는 공정 챔버(110)의 내부 공간의 상부에 배치될 수 있다. 제1 샤워 헤드(152)는 제1 공급관(142)을 통해 제1 RPS(132)에 연결되어, 제1 RPS(132)에서 발생한 제1 플라즈마(P1)를 공급받을 수 있다. 그에 따라, 제1 샤워 헤드(152)는 제1 RPS(132)에서 생성된 제1 플라즈마(P1)를 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 샤워 헤드(152)는 다수의 제1 홀(152H)들을 통해 제1 플라즈마(P1)를 공정 챔버(110) 내의 스테이지(120) 상에 안치된 식각 대상(200)으로 분사할 수 있다.
제1 샤워 헤드(152)에는 복수 개의 제1 홀들(152H)이 형성될 수 있다. 이러한 제1 홀(152H)은 제1 샤워 헤드(152) 내부 공간과 공정 챔버(110)를 연결하는 통로로서, 제1 샤워 헤드(152)의 하부 면에서 연장되어 제2 샤워 헤드(154) 관통하여 공정 챔버(110) 내부로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 홀들(152H)은 제2 샤워 헤드(154) 관통하는 파이프 구조를 가질 수 있다.
제1 홀들(152H)은 제1 라디칼(R1)만을 통과시키고 제1 이온(I1), 전자 등은 통과시키지 않는 크기를 가질 수 있다. 여기서, 제1 홀들(152H)의 크기는 드바이 길이(Debye length)의 개념으로 결정될 수 있다. 한편, 제1 홀들(152H)에는 그라운드가 연결될 수 있다.
따라서, 제1 플라즈마(P1)가 제1 홀들(152H)을 통해서 흐르게 되면, 제1 라디칼(R1)만이 제1 홀들(152H)을 통과하여 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 반면에, 제1 이온(I1), 전자 등은 제1 홀들(152H)을 통과하지 못하므로, 제1 이온(I1), 전자 등은 공정 챔버(110)로 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 식각 공정에서, 기판 또는 기판 상의 물질막이 제1 이온(I1), 전자 등에 의해 손상되는 것이 방지될 수 있다. 제1 홀들(152H)의 크기는 제1 공정 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제1 홀들(152H)을 통해서 제1 라디칼(R1)이 공정 챔버(110) 내부로 분사되므로, 제1 홀들(152H)은 제1 샤워 헤드(152)의 분사공에 해당할 수 있다.
제2 샤워 헤드(154) 역시 공정 챔버(110)의 내부 공간의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 샤워 헤드(154)는 도시된 바와 같이 제1 샤워 헤드(152)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 샤워 헤드(154)는 제2 공급관(144)을 통해 제2 RPS(134)에 연결되어, 제2 RPS(134)에서 발생한 제2 플라즈마(P2)를 공급받을 수 있다. 여기서, 제2 공급관(144)은 제1 샤워 헤드(152)를 관통하여 제2 샤워 헤드(154)로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 그에 따라, 제2 샤워 헤드(154)는 제2 RPS(134)에서 생성된 제2 플라즈마(P2)를 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 예컨대, 제2 샤워 헤드(154)는 다수의 제2 홀(154H)들을 통해 제2 RPS(134)에서 생성된 제2 플라즈마(P2)를 공정 챔버(110) 내의 스테이지(120) 상에 안치된 식각 대상(200)으로 분사할 수 있다.
제2 샤워 헤드(154)는 제1 샤워 헤드(152)와 같이 복수 개의 제2 홀들(154H)이 형성될 수 있다. 제2 홀들(154H)은 제2 라디칼(R2)만을 통과시키고 제2 이온(I2), 전자 등은 통과시키지 않는 크기를 가질 수 있다. 여기서도 역시 제2 홀들(154H)의 크기는 드바이 길이의 개념으로 결정될 수 있고, 제2 홀들(154H)에는 그라운드가 연결될 수 있다.
따라서, 제2 플라즈마(P2)가 제2 홀들(154H)을 통해서 흐르게 되면, 제2 라디칼(R2)만이 제2 홀들(154H)을 통과하여 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 반면에, 제2 이온(I2), 전자 등은 제2 홀들(154H)을 통과하지 못하므로, 제2 이온(I2), 전자 등은 공정 챔버(110)로 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 식각 공정에서, 기판 또는 기판 상의 물질막이 제2 이온(I2), 전자 등에 의해 손상되는 것이 방지될 수 있다. 제2 홀들(154H)의 크기 역시 제2 반응 가스의 종류에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 제2 홀들(154H)을 통해서 제2 라디칼(R2)이 공정 챔버(110) 내부로 분사되므로, 제2 홀들(154H)이 제2 샤워 헤드(154)의 분사공에 해당할 수 있다.
한편, 제2 샤워 헤드(154)에는 파이프 구조의 제1 홀들(152H)이 관통할 수 있는 복수 개의 관통 홀들이 형성될 수 있다. 제1 홀들(152H) 내의 공간은 제2 샤워 헤드(154)의 내부 공간으로부터 격리될 수 있다. 그에 따라, 제1 라디칼(R1)은 제2 샤워 헤드(154)에서 제2 라디칼(R2)과 섞임이 없이 제1 홀들(152H)을 통해 바로 공정 챔버(110) 내의 식각 대상(200)으로 분사될 수 있다. 제2 라디칼(R2)은 제2 홀들(154H)을 통해서 공정 챔버(110) 내의 식각 대상(200)으로 분사될 수 있다. 이와 같이, 제1 라디칼(R1)과 제2 라디칼(R2)이 미리 혼합되지 않고 별도의 경로들을 통해서 개별적으로 공정 챔버(110) 내로 공급되므로, 제1 라디칼(R1)과 제2 라디칼(R2)의 양과 종류를 독립적으로 제어할 수 있다. 그에 따라, 기판 또는 기판 상의 물질막에 대한 식각 공정을 정밀하게 제어할 수가 있다.
덧붙여, 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방성으로 식각할 수도 있다. 이러한 경우에, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100)는 바이어스 인가부(170)를 더 포함할 수 있다. 바이어스 인가부(170)는 스테이지(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 바이어스 인가부(170)는 제1 및 제2 샤워 헤드(152, 154)들로부터 분사된 제1 라디칼(R1)과 제2 라디칼(R2)에 바이어스를 인가함으로써, 제1 라디칼(R1)과 제2 라디칼(R2)로부터 이온들을 발생시킬 수 있다. 이러한 이온들이 기판 또는 기판 상의 물질막에 적용됨으로써, 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방성으로 식각할 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치(100)는 공정 챔버(110)로부터 이격되어 배치된 2개의 RPS를 이용하여 독립적으로 플라즈마들을 생성하여 공정 챔버(110)로 공급함으로써, 증착, 식각, 세정 등과 같은 반도체 소자의 제조공정에서, 플라즈마의 양과 종류를 독립적으로 정밀하게 할 수 있다. 그에 따라, 반도체 소자의 제조공정, 예컨대, 식각 공정에서 기판 또는 기판 상의 물질막에 대한 식각을 균일하고 정밀하게 제어할 수가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다. 설명의 편의를 위해 도 1에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100a)는 제2 공급관(144a)의 연결 구조만을 제외하고 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)의 구조와 거의 동일할 수 있다. 예컨대, 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)에서 제2 공급관(144)은 제1 샤워 헤드(152)를 관통하여 제2 샤워 헤드(154)로 연결되는 구조를 가진 반면, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100a)에서는 제2 공급관(144a)은 제1 샤워 헤드(152)를 관통하지 않고, 공정 챔버(110)의 측면을 통해 제2 샤워 헤드(154)에 연결되는 구조를 가질 수 있다.
제1 공급관(142)의 제1 샤워 헤드(152)와의 연결 구조와 제2 공급관(144, 144a)의 제2 샤워 헤드(154)로의 연결 구조는 도 1 또는 도 2의 반도체 소자 제조장치(100, 100a)에서의 연결 구조에 한하지 않고 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 제1 공급관(142)도 공정 챔버(110)의 측면을 통해 제1 샤워 헤드(152)에 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다. 여기서, x축은 시간으로 단위는 초(sec)이고, y축은 파워로서 단위는 와트(W)이다. 설명의 편의를 위해 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)를 함께 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)의 RPS에서 플라즈마를 생성하되, 하나의 RPS, 예컨대 제1 RPS(132) 또는 제2 RPS(134)에서만 플라즈마를 생성할 수 있다. 그에 따라, 제1 RPS(132) 및 제2 RPS(134) 중 어느 하나는 플라즈마 생성에 사용되지 않을 수 있다. 또한, 플라즈마 생성을 위해 도시된 바와 같은 파형의 에너지를 인가할 수 있다. 이와 같은 파형으로 에너지를 공급함으로써, 2가지 종류의 플라즈마를 생성할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 2가지 종류의 플라즈마 생성을 위해, 에너지가 낮은 파워와 높은 파워로 번갈아 가면서 인가될 수 있다. 예컨대, 낮은 파워를 인가하는 로-파워 구간(Tlow)과 높은 파워를 인가하는 하이-파워 구간(Thigh)을 합쳐 파워인가 주기(TP)라 할 때, 에너지는 파워인가 주기(TP)를 가지고 반복적으로 RPS에 인가될 수 있다.
로-파워 구간(Tlow)은 실제로 파워가 인가되는 제1 로-파워 구간(T11)과 파워가 인가되지 않은 제2 로-파워 구간(T12)으로 구분될 수 있다. 제1 로-파워 구간(T11)에서는 소정 파워, 예컨대 수백 와트(W) 미만의 파워로 에너지가 인가될 수 있다. 에너지는 도 4 등에서 볼 수 있듯이 소정 주파수를 갖는 전자기파 형태로 인가될 수 있다. 또한, 제1 로-파워 구간(T11)에서는 제1 플라즈마를 생성하기 위한 제1 공정 가스가 RPS로 공급될 수 있다. 예컨대, 제1 공정 가스는 NF3 , CF4, CHF3, CH2F2와 같은 플로린(F) 계열의 가스일 수 있다. 물론, 플로린 계열 가스 이외에 다른 공정 가스가 포함될 수 있다. 예컨대, 제1 공정 가스에는 N2, O2, N2O, NO, Ar, He, H2 등의 가스가 포함될 수 있다. 한편, 제2 로-파워 구간(T12)에는 파워가 인가되지 않을 수 있다. 또한, 제1 공정 가스의 공급도 중단될 수 있다. 이러한 제2 로-파워 구간(T12)을 둠으로써, 제1 플라즈마와 이후의 하이-파워 구간(Thigh)에서 생성되는 제2 플라즈마가 크로스토크(crosstalk)에 의해 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라, 제2 로-파워 구간(T12)을 가스 안정화 단계라고 부를 수 있다.
하이-파워 구간(Thigh) 역시 실제로 파워가 인가되는 제1 하이-파워 구간(T21)과 파워가 인가되지 않은 제2 하이-파워 구간(T22)으로 구분될 수 있다. 제1 하이-파워 구간(T21)에서는 소정 파워, 예컨대 수백 와트(W) 이상의 파워로 에너지가 인가될 수 있다. 에너지는 도 4 등에서 볼 수 있듯이 소정 주파수를 갖는 전자기파 형태로 인가될 수 있다. 또한, 제1 하이-파워 구간(T21)에서는 제2 플라즈마를 생성하기 위한 제2 공정 가스가 RPS로 공급될 수 있다. 예컨대, 제2 공정 가스는 O2, N2O, NO와 같은 옥사이드(O) 계열의 가스일 수 있다. 물론, 옥사이드 계열 가스 이외에 다른 공정 가스가 포함될 수 있다. 예컨대, 제2 공정 가스에는 N2, Ar, He, H2 등의 가스가 포함될 수 있다. 한편, 제2 하이-파워 구간(T22)에는 파워가 인가되지 않을 수 있다. 또한, 제2 공정 가스의 공급도 중단될 수 있다. 이러한 제2 하이-파워 구간(T22)을 둠으로써, 제2 플라즈마와 이후의 로우-파워 구간(Tlow)에서 생성되는 제1 플라즈마가 크로스토크에 의해 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라, 제2 하이-파워 구간(T22) 역시 가스 안정화 단계라고 부를 수 있다.
한편, 경우에 따라, 제2 로-파워 구간(T12)과 제2 하이-파워 구간(T22)에서는 공정 가스가 공급될 수도 있다. 예컨대, 제2 로-파워 구간(T12)에는 파워 인가없이 제2 공정 가스가 공급될 수 있고, 제2 하이-파워 구간(T22)에는 파워 인가없이 제1 공정 가스가 공급될 수 있다.
로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)의 시간은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예컨대, 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)이 각각 60초일 수 있다. 또는 로-파워 구간(Tlow)은 60초이고 하이-파워 구간(Thigh)은 80초일 수 있다. 또한, 로-파워 구간(Tlow) 내의 제1 로-파워 구간(T11)과 제2 로-파워 구간(T12)의 시간은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예컨대, 로-파워 구간(Tlow)이 60초인 경우에, 제1 로-파워 구간(T11)과 제2 로-파워 구간(T12)이 각각 30초이거나, 제1 로-파워 구간(T11)이 40초이고 제2 로-파워 구간(T12)은 20초일 수 있다. 또한, 하이-파워 구간(Thigh) 내의 제1 하이-파워 구간(T21)과 제2 하이-파워 구간(T22)의 시간 역시 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예컨대, 하이-파워 구간(Thigh)이 80초인 경우에, 제1 하이-파워 구간(T21)과 제2 하이-파워 구간(T22)이 각각 40초이거나, 제1 하이-파워 구간(T21)이 50초이고 제2 하이-파워 구간(T22)은 30초일 수 있다.
덧붙여, 에너지가 파워인가 주기(TP)를 가지고 RPS에 인가되는 것으로 설명하였지만, 에너지는 파워인가 주기(TP)와 상관없이 인가될 수도 있다. 즉, 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)의 시간이 계속 달라지는 경우에는 파워인가 주기라는 개념이 성립되지 않을 수 있다. 예컨대, 첫 번째의 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)이 각각 10초이고, 두 번째의 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)이 각각 20초이며, 세 번째의 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)이 각각 15초일 수 있다. 이와 같이 각 구간들의 시간이 계속 변화는 경우에는 주기라는 개념이 성립될 수 없기 때문이다.
또한, 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)를 예로 들었지만, 이에 한하지 않고, 하나의 RPS만을 포함하는 반도체 소자 제조장치를 통해서도 전술한 플라즈마 생성 방법을 구현할 수 있다. 또한, 도 25의 반도체 소자 제조장치(100b)와 같이 3개의 RPS를 포함한 반도체 소자 제조장치나 4개 이상의 RPS를 포함한 반도체 소자 제조장치를 통해서도 구현될 수 있다. 즉, 3개 이상의 RPS를 포함하는 반도체 소자 제조장치에서는, 도 3의 에너지 파형도에 대응하여 에너지를 인가하도록 하나만의 RPS를 사용하고 나머지는 사용되지 않을 수 있다.
도 4, 도 5, 도 7 및 도 8은 도 3의 에너지 파형도에 대응하는 다양한 종류의 전자기파 인가에 대한 파형도들이고, 도 6은 도 5의 P1 부분을 확대하여 보여주는 확대도이다. 여기서, x축은 시간으로 단위는 초(sec)이고, y축은 파워로서 단위는 와트(W)이다. 설명의 편의를 위해 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)를 함께 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 3의 에너지 파형도에 대응하여, 소정 주파수를 갖는 전자기파를 주기적으로 인가하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 참고로, 에너지를 전달하는 전자기파의 주파수를 캐리어 주파수라고 하고, 이러한 캐리어 주파수는 예컨대 수백 kHz에 수 MHz의 RF(Radio Frequency) 또는 수 GHz의 마이크로파에 해당하는 주파수일 수 있다. 구체적인 예로, 캐리어 주파수는 400kHz, 60MHz 내지 100MHz, 900MHz, 2.45GHz일 수 있다. 이러한 캐리어 주파수에 대한 수치들은 예시일 뿐, 다른 다양한 주파수들이 캐리어 주파수로서 채용될 수 있음은 물론이다.
도시된 바와 같이, 도 3의 에너지 파형도에 대응하여 전자기파는 다른 파워를 가지고 구간별로 인가될 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)가 수백 와트 미만의 낮은 파워를 가지고, 로-파워 구간(Tlow)의 제1 로-파워 구간(T11)에 인가될 수 있다. 제1 전자기파(Ef1)는 제1 캐리어 주파수를 가질 수 있다. 제2 로-파워 구간(T12)에는 도 3의 에너지 파형도에 대응하여 제1 전자기파(Ef1)가 인가되지 않을 수 있다. 또한, 제2 전자기파(Ef2)가 수백 와트 이상의 높은 파워를 가지고, 하이-파워 구간(Thigh)의 제1 하이-파워 구간(T21)에 인가될 수 있다. 제2 전자기파(Ef2)는 제2 캐리어 주파수를 가질 수 있다. 제2 하이-파워 구간(T22)에는 도 3의 에너지 파형도에 대응하여 제2 전자기파(Ef2)가 인가되지 않을 수 있다. 한편, 제1 전자기파(Ef1)의 제1 캐리어 주파수와 제2 전자기파(Ef2)의 제2 캐리어 주파수는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서도, 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)의 합을 파워인가 주기(TP)로 하여, 전자기파를 이용하여 반복적으로 에너지를 인가할 수 있다. 그러나, 도 3의 설명 부분에서 언급한 바와 같이, 파워인가 주기(TP)에 상관없이, 임의의 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)의 반복 형태를 가지고 에너지가 인가될 수도 있다. 이하, 다른 실시예의 플라즈마 생성 방법에서도 파워인가 주기(TP)와 관련하여 동일한 개념이 적용될 수 있다. 즉, 파워인가 주기(TP)를 가지고 에너지가 인가될 수도 있지만 파워인가 주기(TP)에 상관없이 에너지가 인가될 수도 있다.
한편, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는 캐리어 주파수를 가변함으로써, 임피던스 매칭(impedance matching)을 수행할 수 있다. 임피던스 매칭은 반사파를 제거함으로써, 전자기파의 파워 인가를 최대로 하기 위해서 수행될 수 있다. 이러한 임피던스 매칭은 커패시턴스를 조절하는 방식이나, 또는 주파수를 조절하는 방식으로 구현될 수 있다. 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은 주파수 조절, 즉 캐리어 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예컨대, 60MHz를 캐리어 주파수로 사용하는 경우에, ±10MHz의 영역에서 임피던스 매칭을 위해 실시간으로 캐리어 주파수를 가변할 수 있다. 이하, 모든 실시예들에서도 캐리어 주파수를 가변하여 임피던스 매칭을 수행하는 개념이 적용될 수 있고, 그에 따라, 임피던스 매칭에 대한 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는, 플라즈마를 생성하기 위하여, 도 4와 같이 캐리어 주파수를 갖는 전자기파를 주기적으로 인가하되, 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2) 중 적어도 하나를 펄스화하여 인가할 수 있다. 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)를 동일한 펄스 주파수로 펄스화할 수도 있고 각각 다른 펄스 주파수로 펄스화할 수도 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)는 제1 펄스 주파수(fp1)로 펄스화하고, 제2 전자기파(Ef2)는 제1 펄스 주파수(fp1)와 다른 제2 펄스 주파수(fp2)로 펄스화할 수 있다.
본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서, 펄스 주파수로 수 ~ 수십 또는 수백 kHz를 사용할 수 있다. 그에 따라, 하나의 펄스 주기 내에 수십 내지 수천 개의 주기에 해당하는 전자기파가 포함될 수 있다. 예컨대, 제1 로-파워 구간(T11)의 제1 전자기파(Ef1)의 캐리어 주파수가 100MHz이고, 제1 전자기파(Ef1)가 500kHz의 펄스 주파수로 펄스화할 때, 하나의 펄스 주기(Tpul) 내에, 100M/500k=200개의 주기에 해당하는 제1 전자기파(Ef1)가 포함될 수 있다. 한편, 펄스 주파수는 펄스 주기(Tpul)의 역수로 나타나며, 펄스 주기(Tpul)는 펄스-온 구간(Tpul - on) 및 펄스-오프 구간(Tpul -off)을 포함할 수 있다. 만약, 펄스-온 구간(Tpul - on)과 펄스-오프 구간(Tpul - off)이 동일하다고 한다면, 펄스-온 구간(Tpul - on)에 100개의 주기에 해당하는 제1 전자기파(Ef1)가 포함될 수 있다.
도 6은 도 5의 P1 부분을 확대하여 보여주는 도면으로, 하나의 펄스-온 구간(Tpul - on)에 다수의 주기에 해당하는 제1 전자기파(Ef1)가 포함될 수 있음을 예시적으로 보여주고 있다. 결국, 전자기파를 펄스화한다는 의미는 펄스 주기(Tpul)를 가지고 펄스-온 구간(Tpul - on)의 전자기파는 유지하고 펄스-오프 구간(Tpul - off)의 전자기파는 오프하는 식으로 반복하여 인가한다는 의미일 수 있다.
한편, 도 5에서, 첫 번째 파워인가 주기(TP1)에서, 제1 로-파워 구간(T11)의 제1 전자기파(Ef1)가 펄스화하고, 제1 하이-파워 구간(T21)의 제2 전자기파(Ef2)는 펄스화하지 않고 연속파(CW) 형태를 갖는다. 또한, 두 번째 파워인가 주기(TP2)에서, 제1 로-파워 구간(T11)의 제1 전자기파(Ef1)는 펄스화하지 않고 연속파(CW) 형태를 가지며, 제1 하이-파워 구간(T21)의 제2 전자기파(Ef2)는 펄스화한다. 그러나 펄스화하는 형태가 도 5의 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)는 다양한 조합으로 펄스화할 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 첫 번째 파워인가 주기(TP1)에서, 제1 로-파워 구간(T11)의 제1 전자기파(Ef1)와 제1 하이-파워 구간(T21)의 제2 전자기파(Ef2) 둘 다 펄스화하고, 두 번째 파워인가 주기(TP2)에서, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2) 둘 다 펄스화하지 않고 연속파(CW) 형태를 유지할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 첫 번째 파워인가 주기(TP1)와 두 번째 파워인가 주기(TP2) 모두에서, 제1 로-파워 구간(T11)의 제1 전자기파(Ef1)와 제1 하이-파워 구간(T21)의 제2 전자기파(Ef2)가 둘 다 펄스화할 수도 있다. 한편, 동일한 제1 전자기파(Ef1)에 대하여, 첫 번째 파워인가 주기(TP1)와 두 번째 파워인가 주기(TP2) 모두에서 펄스화하는 경우에, 펄스 주파수가 동일할 수 있지만 서로 다를 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 2개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 생성 방법에서는, 에너지가 가스 안정화 단계 없이 인가될 수 있다. 예컨대, 파워인가 주기(TP)는 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)의 합으로 이루어지되, 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh) 각각은 도 4-5 및 도 7-8 등에서와 같은 가스 안정화 단계에 해당하는 제2 로-파워 구간(T12)이나 제2 하이-파워 구간(T22)을 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 생성 방법은, 예건대 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)에서 사용하는 공정 가스의 종류가 동일한 경우 또는 거의 차이가 없는 경우에 적용할 수 있다. 즉, 공정 가스의 종류가 동일 또는 유사하므로 발생하는 플라즈마도 동일 또는 유사하고, 그에 따라 크로스토크에 의한 품질 저하가 문제가 미미할 수 있기 때문이다.
또한, 도 11 내지 도 15에서 예시된 바와 같이 2개의 RPS를 이용하는 경우에도 서로 영향을 미치지 않으므로 도 9의 에너지 파형도에 대응하는 전자기파를 인가할 수 있다. 그에 대해서는 도 11 내지 도 15 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 1개의 RPS를 이용하는 경우의, 도 9의 에너지 파형도에 대응하는 전자기파 인가에 대한 파형도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 9의 에너지 파형도에 대응하여, 소정 캐리어 주파수를 갖는 전자기파를 주기적으로 인가하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 전자기파를 펄스화하여 인가할 수 있다.
좀더 구체적으로, 로-파워 구간(Tlow)에는 제1 캐리어 주파수 및 낮은 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 인가하되 제1 펄스 주파수로 펄스화하여 인가하고, 하이-파워 구간(Thigh)에는 제2 캐리어 주파수 및 높은 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 인가하되 제2 펄스 주파수로 펄스화하여 인가할 수 있다. 여기서, 제1 캐리어 주파수와 제2 캐리어 주파수는 동일하거나 다를 수 있다. 제1 펄스 주파수와 제2 펄스 주파수 역시 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 한편, 로-파워 구간(Tlow)에서 하이-파워 구간(Thigh)으로 진행할 때, 또는 하이-파워 구간(Thigh)에서 로-파워 구간(Tlow)으로 진행할 때, 펄스화에 따른 전자기파 오프 구간이 존재하므로 그러한 전자기파 오프 구간이 가스 안정화 단계의 기능을 어느 정도 수행할 수 있다.
도시된 바와 같이, 전자기파를 모든 주기에 걸쳐 펄스화하여 인가할 수 있다. 즉, 첫 번째 파워인가 주기(TP1)와 두 번째 파워인가 주기(TP2) 모두에서, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)를 펄스화하여 인가할 수 있다. 그러나 펄스화하는 형태가 도 10의 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)는 다양한 조합으로 펄스화할 수 있다. 예컨대, 도 5 및 도 7과 유사하게 각각의 파워인가 주기 내에서, 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2) 중 어느 하나가 펄스화하거나, 또는 어느 파워인가 주기에서는 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2) 둘 다가 펄스화하고, 다음 파워인가 주기에서는 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2) 둘 다가 펄스화하지 않을 수 있다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 도 9의 에너지 파형도에 대응하는 다양한 종류의 전자기파 인가에 대한 파형도들이다. 여기서, x축은 시간으로 단위는 초(sec)이고, y축은 파워로서 단위는 와트(W)이다. 설명의 편의를 위해 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)를 함께 참조하여 설명한다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 플라즈마 생성을 위해 2개의 RPS를 이용하고, 각각의 RPS에 다른 종류의 공정 가스를 공급하며, 또한 다른 파워의 전자기파를 교대로 인가함으로써, 2개의 RPS 각각에서 플라즈마를 생성할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 제1 RPS(RPS1, 도 1의 132)에 낮은 파워 및 제1 캐리어 주파수를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 제1 온-오프 주기(T1on - off)로 인가할 수 있다. 여기서, 제1 캐리어 주파수는 예컨대, 수백 kHz에 수 MHz의 RF 또는 수 GHz의 마이크로파에 해당하는 주파수일 수 있다. 또한, 제1 전자기파(Ef1)는 수백 와트 미만의 낮은 파워를 가질 수 있다. 한편, 제1 온-오프 주기(T1on - off)는 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on)과 제1 전자기파(Ef1)가 인가되지 않는 로-파워 오프-구간(T1off)을 포함할 수 있다.
제1 RPS(RPS1)에는 제1 공정 가스, 예컨대 NF3, CF4 등의 플로린(F) 계열의 가스가 공급될 수 있다. 물론, 제1 RPS(RPS1)에는 플로린(F) 계열의 가스 이외에도 N2, O2, N2O, NO, Ar, He, H2 등의 가스도 공급될 수 있다. 한편, 제1 공정 가스는 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on)에 공급될 수도 있다. 그러나 제1 공정 가스는 제1 전자기파(Ef1)가 인가되지 않는 로-파워 오프-구간(T1off)에도 공급될 수 있다. 이는 제1 RPS(RPS1)에서는 하나의 플라즈마, 예컨대 제1 플라즈마만 생성되고 또한 공급되는 제1 공정 가스도 계속 동일하므로 별도의 가스 안정화 단계가 필요치 않기 때문이다. 이와 같이 제1 RPS(RPS1)에 낮은 파워의 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 인가하고, 또한 제1 공정 가스를 공급함으로써, 제1 플라즈마를 생성할 수 있다.
한편, 제2 RPS(RPS2, 도 1의 134)에는 높은 파워 및 제2 캐리어 주파수를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 제2 온-오프 주기(T2on - off)로 인가할 수 있다. 여기서, 제2 캐리어 주파수는 예컨대, 수백 kHz에 수 MHz의 RF 또는 수 GHz의 마이크로파에 해당하는 주파수일 수 있다. 제2 캐리어 주파수는 제1 전자기파(Ef1)의 제1 캐리어 주파수와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 또한, 제2 전자기파(Ef2)는 수백 와트 이상의 높은 파워를 가질 수 있다. 한편, 제2 온-오프 주기(T2on - off)는 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 하이-파워 온-구간(T2on)과 제2 전자기파(Ef2)가 인가되지 않는 하이-파워 오프-구간(T2off)을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)는 동일한 시간 간격을 가질 수 있다. 그러나 로-파워 온-구간(T1on)과 하이-파워 온-구간(T2on)이 교대로 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 RPS(RPS1)에 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on)에서, 제2 전자기파(Ef2)는 제2 RPS(RPS2)에 인가되지 않을 수 있다. 또한, 제2 RPS(RPS2)에 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 하이-파워 온-구간(T2on)에서, 제1 전자기파(Ef1)는 제1 RPS(RPS1)에 인가되지 않을 수 있다. 즉, 로-파워 온-구간(T1on)에 하이-파워 오프-구간(T2off)이 대응하고, 로-파워 오프-구간(T1off)에 하이-파워 온-구간(T2on)이 대응할 수 있다.
한편, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)는 동일하지 않을 수 있다. 그러한 경우에는 로-파워 온-구간(T1on)과 로-파워 오프-구간(T1off)이 하이-파워 온-구간(T2on)과 하이-파워 오프-구간(T2off)과 다양한 형태로 겹쳐질 수 있다.
제2 RPS(RPS2)에는 제2 공정 가스, 예컨대, 예컨대, O2, N2O 등의 옥사이드(O) 계열의 가스가 공급될 수 있다. 물론, 제2 RPS(RPS2)에는 옥사이드(O) 계열의 가스 이외에도 N2, Ar, He, H2 등의 가스도 공급될 수 있다. 한편, 제2 공정 가스는 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 하이-파워 온-구간(T2on)에 공급될 수도 있다. 그러나 제2 공정 가스는 제2 전자기파(Ef2)가 인가되지 않는 하이-파워 오프-구간(T2off)에도 공급될 수 있다. 이는 앞서 제1 공정 가스와 관련하여 설명한 바와 같이 별도의 가스 안정화 단계가 필요치 않기 때문일 수 있다. 이와 같이 제2 RPS(RPS2)에 높은 파워의 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 인가하고, 또한 제2 공정 가스를 공급함으로써, 제2 플라즈마를 생성할 수 있다.
본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는 2개의 RPS를 이용하고, 각각의 RPS에 다른 종류의 공정 가스를 공급하며, 또한 다른 파워의 전자기파를 인가함으로써, 2개의 RPS에서 요구되는 플라즈마를 각각 생성할 수 있다. 또한, 각각의 RPS이 서로 분리되어 있고, 서로 독립적으로 공정 가스가 공급되며 전자기파의 파워도 각각 인가되기 때문에, 고품질의 플라즈마를 생성할 수 있고 또한 플라즈마의 생성에 대한 제어도 용이하게 수행할 수 있다. 고품질의 플라즈마 생성 및 플라즈마 생성에 대한 제어 용이성은 결국, 플라즈마에 포함된 라디칼의 종류와 양을 독립적으로 정밀하게 제어할 수 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은 요구되는 라디칼의 종류와 양을 각각 독립적으로 정밀하게 조절함으로써, 기판 또는 기판 상의 물질막에 대한 식각 공정시 선택비를 최선으로 개선할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제1 전자기파(Ef1)를 펄스화하여 인가할 수 있다. 또한, 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제2 전자기파(Ef2)를 펄스화하여 인가할 수 있다.
예컨대, 제1 캐리어 주파수의 제1 전자기파(Ef1)를 낮은 파워를 가지고 제1 온-오프 주기(T1on - off)로 제1 RPS(RPS1)에 인가할 수 있다. 또한, 첫 번째 제1 온-오프 주기(T1on - off)의 로-파워 온-구간(T1on) 내의 제1 전자기파(Ef1)는 제1 펄스 주파수(fp1)로 펄스화할 수 있다. 네모 박스 형태로 표시되고 있지만, 각각의 내부에는 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 주기에 해당하는 제1 전자기파(Ef1)가 포함될 수 있다. 두 번째 제1 온-오프 주기(T1on - off)의 로-파워 온-구간(T1on) 내의 제1 전자기파(Ef1)는 펄스화하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 전자기파(Ef1)는 주기별로 교대로 펄스화하여 제1 RPS(RPS1)에 인가될 수 있다.
한편, 제2 캐리어 주파수의 제2 전자기파(Ef2)를 높은 파워를 가지고 제2 온-오프 주기(T2on - off)로 제2 RPS(RPS2)에 인가할 수 있다. 또한, 첫 번째 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 하이-파워 온-구간(T2on) 내의 제2 전자기파(Ef2)는 펄스화하지 않고 연속파(CW) 형태를 가지며, 두 번째 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 하이-파워 온-구간(T2on) 내의 제2 전자기파(Ef2)는 제2 펄스 주파수(fp2)로 펄스화할 수 있다. 따라서, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기별로 교대로 펄스화하여 제2 RPS(RPS2)에 인가될 수 있다.
한편, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 시간 간격은 동일 할 수 있고, 또한, 도 11과 동일하게 로-파워 온-구간(T1on)은 하이-파워 오프-구간(T2off)에 대응하고, 로-파워 오프-구간(T1off)은 하이-파워 온-구간(T2on)에 대응할 수 있다. 그에 따라, 제1 RPS(RPS1)에 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on)에서, 제2 전자기파(Ef2)는 제2 RPS(RPS2)에 인가되지 않을 수 있고, 제2 RPS(RPS2)에 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 하이-파워 온-구간(T2on)에서, 제1 전자기파(Ef1)는 제1 RPS(RPS1)에 인가되지 않을 수 있다.
또한, 제1 RPS(RPS1)에 펄스화된 제1 전자기파(Ef1)가 인가되고, 다음 제2 RPS(RPS2)에 연속파(CW) 형태의 제2 전자기파(Ef2)가 인가되며, 다시 제1 RPS(RPS1)에 연속파(CW) 형태의 제1 전자기파(Ef1)가 인가되며, 다음 제2 RPS(RPS2)에 펄스화된 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 순서로 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2)가 대응하는 제1 RPS(RPS1)와 제2 RPS(RPS2)로 인가될 수 있다. 물론, 제1 전자기파(Ef1) 및 제2 전자기파(Ef2)의 펄스화 형태 및 인가되는 순서가 도 12에 한정되는 아니다.
도 13을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 연속파 형태로 인가할 수 있다. 또한, 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가할 수 있다. 제2 전자기파(Ef2) 모두가 펄스화한다는 점을 제외하고는 도 11에서 설명한 플라즈마 생성 방법과 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 시간 간격은 동일 할 수 있고, 또한, 로-파워 온-구간(T1on)은 하이-파워 오프-구간(T2off)에 대응하고, 로-파워 오프-구간(T1off)은 하이-파워 온-구간(T2on)에 대응할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은 도 13의 플라즈마 생성 방법과 반대 개념일 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가할 수 있다. 또한, 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 연속파 형태로 인가할 수 있다. 제1 전자기파(Ef1) 모두가 펄스화한다는 점을 제외하고는 도 11에서 설명한 플라즈마 생성 방법과 동일할 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가할 수 있다. 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2) 모두가 펄스화한다는 점을 제외하고는 도 11에서 설명한 플라즈마 생성 방법과 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 시간 간격은 동일 할 수 있고, 또한, 로-파워 온-구간(T1on)은 하이-파워 오프-구간(T2off)에 대응하고, 로-파워 오프-구간(T1off)은 하이-파워 온-구간(T2on)에 대응할 수 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 전자기파 인가에 대한 파형도들이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 11과 유사하게 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 연속파 형태로 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 모두 연속파 형태로 인가할 수 있다. 또한, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 시간 간격은 동일할 수 있다.
그러나 앞서 실시예들과는 달리 로-파워 온-구간(T1on)은 하이-파워 온-구간(T2on)에 대응하고, 로-파워 오프-구간(T1off)은 하이-파워 오프-구간(T2off)에 대응할 수 있다. 그에 따라, 제1 RPS(RPS1)에 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on)에서, 제2 전자기파(Ef2)도 제2 RPS(RPS2)에 인가되며, 제1 RPS(RPS1)에 제1 전자기파(Ef1)가 인가되지 않는 로-파워 오프-구간(T1off)에서, 제2 전자기파(Ef2)도 제2 RPS(RPS2)에 인가되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 제1 RPS(RPS1)로 인가되는 제1 전자기파(Ef1)와 제2 RPS(RPS2)로 인가되는 제2 전자기파(Ef2)는 동시에 온 및 오프 될 수 있다.
하나의 RPS를 이용하는 경우에는, 동시에 낮은 파워의 전자기파와 높은 파워의 전자기파를 인가한다는 개념 자체가 성립될 수 없다. 왜냐하면, 일반적으로 낮은 파워의 전자기파와 높은 파워의 전자기파를 인가하는 경우 높은 파워의 전자기파를 인가하는 것과 같은 효과가 발생하기 때문이다. 그에 따라, 낮은 파워의 전자기파와 높은 파워의 전자기파를 동시에 인가하여 두 가지의 플라즈마를 생성할 수는 없다. 또한, RPS가 하나이므로 요구되는 플라즈마별로 다른 종류의 공정 가스를 별도로 공급할 수도 없다. 그러나 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서는 2개의 RPS를 이용하고, 이러한 2개의 RPS은 공간적으로 서로 떨어져 있으므로, 각각으로 인가되는 전자기파가 다른 RPS에 영향을 미치지 않을 수 있다. 따라서, 낮은 파워의 전자기파와 높은 파워의 전자기파를 동시에 인가하여도 전혀 문제가 될 수 없다. 또한, 공정 가스들도 각각의 RPS로 독립적으로 공급될 수 있다. 따라서, 각각의 RPS에 낮은 파워의 전자기파와 높은 파워의 전자기파를 동시에 인가하여 요구되는 고품질의 플라즈마를 용이하게 생성할 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 12 및 도 16의 플라즈마 생성 방법을 복합한 것에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제1 전자기파(Ef1)를 펄스화하여 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제2 전자기파(Ef2)를 펄스화하여 인가한다는 점에서, 도 12의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)가 동시에 온 및 오프 된다는 점에서 도 16의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 15 및 도 16의 플라즈마 생성 방법을 복합한 것에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가한다는 점에서, 도 15의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)가 동시에 온 및 오프 된다는 점에서 도 16의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의, 전자기파 인가에 대한 파형도들이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 11에서와 같이 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 연속파(CW) 형태로 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 연속파(CW) 형태로 인가할 수 있다. 또한, 제1 온-오프 주기(T1on - off)와 제2 온-오프 주기(T2on - off)의 시간 간격은 동일 할 수 있다.
그러나 앞서 실시예들과는 달리 로-파워 온-구간(T1on)의 일부는 하이-파워 온-구간(T2on)의 일부와 겹칠 수 있다. 도 19에서, 로-파워 온-구간(T1on)의 일부가 하이-파워 온-구간(T2on)의 일부와 겹치는 오버레이 구간(Tol)을 점선으로 표시하고 있다. 한편, 로-파워 온-구간(T1on)의 일부가 하이-파워 온-구간(T2on)의 일부와 겹치기 때문에, 로-파워 오프-구간(T1off)의 일부는 하이-파워 오프-구간(T2off)의 일부에 겹칠 수 있다. 그에 따라, 제1 RPS(RPS1)에 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 로-파워 온-구간(T1on) 중간에서, 제2 전자기파(Ef2)가 온 되어 제2 RPS(RPS2)에 인가되고, 제2 전자기파(Ef2)가 인가되는 도중에 제1 전자기파(Ef1)가 오프될 수 있다. 또한, 하이-파워 오프-구간(T2off) 중간에서 제1 전자기파(Ef1)가 온 되고, 제1 전자기파(Ef1)가 인가되는 도중에 제2 전자기파(Ef2)가 온 될 수 있다.
도 20을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 12 및 도 19의 플라즈마 생성 방법을 복합한 것에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제1 전자기파(Ef1)를 펄스화하여 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2)를 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 적어도 하나의 주기 부분에서는 제2 전자기파(Ef2)를 펄스화하여 인가한다는 점에서, 도 12의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 로-파워 온-구간(T1on)의 일부가 하이-파워 온-구간(T2on)의 일부와 겹치면서 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)가 인가된다는 점에서 도 19의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다.
도 21을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 도 15 및 도 19의 플라즈마 생성 방법을 복합한 것에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)를 주기적으로 제1 RPS(RPS1)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가하고, 또한, 제2 전자기파(Ef2) 역시 주기적으로 제2 RPS(RPS2)에 인가하되, 모두 펄스화하여 인가한다는 점에서, 도 15의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 로-파워 온-구간(T1on)의 일부가 하이-파워 온-구간(T2on)의 일부와 겹치면서 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)가 인가된다는 점에서, 도 19의 플라즈마 생성 방법과 유사할 수 있다.
지금까지 다양한 방법의 전자기파 파워 인가 방법들에 대한 실시예들을 설명하였다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 1개 또는 2개의 RPS를 사용하고, 파워가 다른 전자기파를 독립적으로 인가하며, 또한 공정 가스를 다르게 공급하여 2개의 플라즈마를 독립적으로 생성하는 방법은 모두 본 발명의 기술적 사상에 속한다고 할 것이다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS로부터 생성된 플라즈마를 이용하여 반도체 기판 상의 물질막을 식각하는 모습을 보여주는 예시도들이다.
도 22a를 참조하면, 도시된 바와 같이 기판(미도시) 상에 산화막(110), 질화막(120) 및 폴리실리콘막(130)이 함께 형성되어 있고, 질화막(120)만을 소정 두께로 등방적으로 식각할 필요가 있다. 이러한 경우에, 본 실시예들의 플라즈마 생성 방법을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 질화막(120)을 식각할 수 있다. 그에 따라, 산화막(110)과 폴리실리콘막(130)에 손상을 주지 않고 최선의 선택비를 가지고 질화막(120)만을 요구되는 두께로 식각할 수 있다. 오른쪽 도면에서 질화막(120a)이 소정 두께로 유지되고 있는데, 플라즈마의 양이나 종류, 그리고 식각 시간 등을 조절하여, 질화막을 완전히 식각할 수도 있다. 여기서, 플라즈마는 해당 물질막의 등방적 식각에 이용되는 라디칼 성분을 의미할 수 있다.
예컨대, 질화막을 등방적으로 식각하기 위하여, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법들에서, 제1 RPS(도 1의 132 참조)로 공급되는 제1 공정 가스로 NF3, CF4, CHF3, CH2F2 등의 플로린(F) 계열의 가스가 공급되고, 제2 RPS(도 1의 134 참조)로 공급되는 제2 공정 가스로 O2, N2O, NO 등의 옥사이드(O) 계열의 가스가 공급될 수 있다. 또한, 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스로 N2, Ar, He, H2 등이 더 포함될 수 있다. 한편, 공정 챔버(110) 내의 압력은 수십 밀리토르(mtorr) 내지 수 토르(torr) 정도로 유지하고, 온도는 0 ℃ 정도로 유지할 수 있다. 한편, 제1 RPS로 인가되는 낮은 파워는 수십 내지 수백 와트 정도이고 제2 RPS로 인가되는 높은 파워는 수백 내지 수천 와트 정도일 수 있다. 또한, 각각의 캐리어 주파수는 전술한 RF 또는 마이크로파에 해당하는 주파수들 중에서 적절히 선택될 수 있으며, 펄스화하는 경우에는 수 내지 수십 또는 수백 kHz의 펄스 주파수로 펄스화할 수 있다. 이러한 공정 조건을 통해 플라즈마를 생성할 때, 제1 RPS에서는 F 라디칼을 포함하는 제1 플라즈마가 생성되고 제2 RPS는 NO 라디칼을 포함하는 제2 플라즈마가 생성될 수 있다.
한편, 본 실시예들의 플라즈마 생성 방법을 통해 생성된 플라즈마, 예컨대, F 라디칼을 포함하는 제1 플라즈마 및 NO 라디칼을 포함하는 제2 플라즈마를 이용하여 질화막(Si3N4)을 식각함으로써, 산화막(SiO2)에 대해서는 60 이상의 식각비를 가질 수 있고, 또한 폴리실리콘막(Poly-Si)에 대해서는 40 이상의 식각비를 가질 수 있다. 또한, 피팅(pitting)이 거의 발생하지 않으며 표면 균일도(Uniformity)도 3% 미만으로 유지할 수 있다. 한편, 질화막(Si3N4)에 대한 식각 속도는 500 ~ 1000Å/min일 수 있다.
참고로, 산화막을 등방적으로 식각하는 경우에는 앞서 질화막의 식각 조건과 거의 유사하나, 온도가 150℃ 이상 고온으로 유지되고, 또한 NH3가 공정 가스로 더 포함될 수 있다. 또한, 폴리실리콘막을 등방적으로 식각하는 경우에도 앞서 질화막의 식각 조건과 거의 유사하나, 온도가 60℃ 이상으로 유지될 수 있다. 한편, 산화막, 또는 폴리실리콘막을 식각할 때 공급되는 공정 가스의 양들은 질화막을 식각할 때의 공정 가스들의 양들과는 전혀 다를 수 있고, 또한 인가되는 전자기파의 파워와 인가 방법도 전혀 다를 수 있다. 참고로, 인가되는 파워가 낮은 경우에는 공정 가스들에 대한 해리도(dissociation)가 낮아 라디칼이 적게 만들어지고 또한 라디칼의 종류도 작게 생성될 수 있다. 반면, 인가되는 파워가 높은 경우에는 공정 가스들에 대한 해리도가 높아 라디칼이 많이 만들어지고 또한 라디칼의 종류도 많이 생성될 수 있다. 따라서, 동일한 종류의 공정 가스들이 포함된 경우에도, 그 공정 가스 각각의 양들과 인가되는 전자기파의 파워 및 인가 방법에 따라, 서로 다른 라디칼들이 생성될 수 있고, 또한 생성되는 라디칼의 양도 전혀 다를 수 있다.
도 22b를 참조하면, 상부 쪽 도면에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(210) 상에 산화막(220), 질화막(230)이 형성되고, 또한 질화막(230), 및 산화막(220)을 관통하여 실리콘 기판(210) 내부로 확장하는 트렌치(T1)가 형성된 후, 그러한 트렌치(T1)에 산화막이 채워짐으로써, STI(Shallow Trench Isolation, 240)가 형성될 수 있다. 여기서, 질화막(230)은 트렌치(T1) 형성을 위해 이용한 일종의 하드 마스크로서, STI(240) 형성 후에 등방적 식각을 통해 완전히 제거될 필요가 있다. 이러한 경우에, 본 실시예들의 플라즈마 생성 방법을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 질화막(230)을 식각할 수 있다. 그에 따라, 하부 쪽 도면에 도시된 바와 같이 산화막(220)과 STI(240)에 손상을 주지않고 질화막(230)만을 완벽하게 식각하여 제거할 수 있다.
도 22c를 참조하면, 폴리실리콘막(310) 상에 산화막(320) 및 질화막(330)이 형성되고, 질화막(330)이 등방적 식각을 통해 제거될 때, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법을 통해 생성된 플라즈마를 이용하여 식각한 경우(오른쪽 위)와 기존의 다이렉트 플라즈마를 통해 식각한 경우(오른쪽 아래)를 비교하여 보여주고 있다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법을 통해 생성된 플라즈마를 이용하는 경우, 등방적 식각을 통해 질화막(330)이 제거된 후에, 산화막(320) 및 폴리실리콘막(310)에 거의 피팅(P)이 발생하지 않고 산화막(320)의 상면이 매끄러운 표면을 유지함을 확인할 수 있다. 반면에, 기존의 다이렉트 플라즈마를 이용하는 경우에, 질화막(330)이 제거된 후에, 산화막(320) 및 폴리실리콘막(310)에 다수의 피팅들(P)이 생성됨을 확인할 수 있고, 그에 따라 식각 공정에서 산화막(320) 및 폴리실리콘막(310)에 많은 손상이 가해졌음을 알 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성 방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1, 및 도 11-21을 함께 참조하여 설명한다.
도 23을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 먼저, 제1 RPS(132)에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S110). 제1 공정 가스는 예컨대, 플로린(F) 계열의 가스일 수 있다. 제1 파워는 수백 와트 미만의 낮은 파워일 수 있다. 여기서, 듀티비는 전자기파가 온 및 오프되면서, 주기적으로 인가될 때, 주기에 대한 온 구간의 백분율로 정의될 수 있다. 도 11의 경우, 제1 전자기파(Ef1)의 제1 듀티비는 T1on/T1on - off*100(%)으로 나타날 수 있다. 예컨대, 제1 전자기파(Ef1)의 로-파워 온-구간(T1on)이 10초이고 로-파워 오프-구간(T1off)이 10초일 때, 제1 온-오프 주기(T1on - off)는 20초이고, 듀티비는 50%일 수 있다. 한편, 듀티비가 100%인 경우는 로-파워 오프-구간 없이 전자기파가 연속으로 인가됨을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 듀티비에 따라 여러 가지 방법으로 제1 전자기파가 제1 RPS(132)에 인가될 수 있다.
다음, 제2 RPS(134)에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S120). 제2 공정 가스는 예컨대, 옥사이드(O) 계열의 가스일 수 있다. 제2 파워는 수백 와트 이상의 높은 파워일 수 있다. 도 11의 경우, 제2 전자기파(Ef2)의 제2 듀티비는 T2on/T2on -off*100(%)으로 나타날 수 있다.
본 실시예의 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서, 먼저 제1 플라즈마(P1)를 생성하고 제2 플라즈마(P2)를 생성하는 식으로 진행되지만, 이는 하나의 예시에 지나지 않는다. 예컨대, 제2 플라즈마(P2)를 먼저 생성하고 제1 플라즈마(P1)를 생성할 수도 있다. 또한. 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)를 동시에 생성할 수도 있다. 한편, 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)는 도 11-21에 예시된 제1 및 제2 전자기파(Ef1, Ef2)의 파워 인가 방법들에 따라, 다양한 순서로 생성될 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1, 및 도 3-10을 함께 참조하여 설명한다.
도 24를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 먼저, RPS에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S210). 하나의 RPS만을 이용하므로, RPS는 도 1의 반도체 소자 제조장치(100)에서의 제1 RPS(132) 또는 제2 RPS(134)일 수 있다. 또한, 경우에 따라, RPS는 하나의 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치의 RPS일 수도 있고, 또는 3개 이상의 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에서의 어느 하나의 RPS 일수 있다. 제1 공정 가스와 제1 파워는 도 23에서 전술한 바와 같다.
한편, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법에서도, 제1 전자기파(Ef1)과 제2 전자기파(Ef2)가 동일 파워 인가 구간을 가지고 반복되는 경우에, 제1 전자기파(Ef1)의 듀티비가 정의될 수 있다. 예컨대, 도 3의 경우와 같이, 로-파워 구간(Tlow)과 하이-파워 구간(Thigh)이 같고 파워인가 주기(TP)로 반복될 때, 제1 전자기파(Ef1)의 듀티비는 T11/Tlow*100(%)로 나타날 수 있다. 제1 전자기파(Ef1)는 도 4 내지 도 10에 예시된 여러 가지 방법으로 인가될 수 있다. 물론, 도 4 내지 도 10에 예시된 방법 이외의 방법으로 제1 전자기파(Ef1)를 인가하는 것을 배제하는 것은 아니다.
다음, 제1 전자기파(Ef1)를 오프하고 제1 공정 가스 공급을 중단한다(S220). 제1 공정 가스 공급을 중단 단계(S220)는 도 3의 제2 로-파워 구간(T12)에 해당하며, 가스 안정화의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제1 공정 가스 공급을 중단 단계(S220)에서는 차후의 제2 플라즈마(P2) 생성을 위해 제2 공정 가스가 공급될 수 있다.
이후, RPS에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S230). RPS는 앞서 제1 플라즈마(P1)를 생성한 RPS와 동일할 수 있다. 제2 공정 가스와 제2 파워는 도 23에서 전술한 바와 같다. 한편, 제1 전자기파(Ef1)와 제2 전자기파(Ef2)가 동일 파워 인가 구간을 가지고 반복되는 경우에, 제2 전자기파(Ef2)의 듀티비가 정의될 수도 있다. 예컨대, 도 3의 경우에서, 제2 전자기파(Ef2)의 듀티비는 T21/Thigh*100(%)로 나타날 수 있다. 제2 전자기파(Ef2)는 도 4 내지 도 10에 예시된 여러 가지 방법으로 인가될 수 있다. 물론, 도 4 내지 도 10에 예시된 방법 이외의 방법으로 제2 전자기파(Ef2)를 인가하는 것을 배제하는 것은 아니다.
다음, 제2 전자기파(Ef2)를 오프하고 제2 공정 가스 공급을 중단한다(S240). 제2 공정 가스 공급을 중단 단계(S240)는 도 3의 제2 하이-파워 구간(T22)에 해당하며, 가스 안정화의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제2 공정 가스 공급을 중단 단계(S240)에서는 차후의 제1 플라즈마(P1) 생성을 위해 제1 공정 가스가 공급될 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1, 및 도 11-21을 함께 참조하여 설명한다.
도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법은 먼저, 제1 RPS(132)에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S110). 또한, 제2 RPS(134)에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S120). 이러한 제1 플라즈마 생성 단계(S110)와 제2 플라즈마 생성 단계(S120)는 도 23에서 설명한 바와 같다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음, 생성된 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)를 독립적으로 공정 챔버(110)에 공급한다(S130). 예컨대, 제1 플라즈마(P1)는 제1 샤워 헤드(152)를 통해 공정 챔버(110)에 공급하고, 제2 플라즈마(P2)는 제2 샤워 헤드(154)를 통해 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 한편, 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)를 공정 챔버(110)에 공급한다는 것은 스테이지(120) 상에 안치된 식각 대상(200), 예컨대 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 것을 의미일 수 있다.
제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)는 순차적으로 공정 챔버(110)에 공급될 수 있다. 예컨대, 제1 플라즈마(P1)가 먼저 공급되고 제2 플라즈마(P2)가 그 뒤에 공급될 수 있다. 경우에 따라, 순서가 바뀌어 공급될 수도 있다. 또한, 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)가 동시에 공급될 수도 있다.
한편, 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)의 공급은 제1 플라즈마(P1) 전체를 공급하는 것이 아니고 제1 플라즈마(P1) 내에 포함된 라디칼을 공급한다는 의미일 수 있다. 즉, 제1 플라즈마(P1) 내의 이온, 전자 등은 제1 플라즈마(P1)가 제1 홀(152H)를 통과할 때 차단되고, 라디칼만이 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 제2 플라즈마(P2)의 공급 역시 동일한 의미로 해석될 수 있다.
덧붙여, 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방적 식각이 필요한 경우, 이온 등이 필요할 수 있다. 그러한 경우에는 바이어스 인가부(170)를 통해 바이어스를 인가함으로써, 공정 챔버(110)의 라디칼로부터 이온들을 생성할 수 있다. 생성된 이온들을 이용하여 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방적 식각할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1, 및 도 3-10을 함께 참조하여 설명한다.
도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법은, 먼저, RPS에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S210). 다음, 제1 전자기파(Ef1)를 오프하고 제1 공정 가스 공급을 중단한다(S220). 이후, RPS에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S230). 다음, 제2 전자기파(Ef2)를 오프하고 제2 공정 가스 공급을 중단한다(S240). 이러한 제1 플라즈마 생성 단계(S210) 내지 제2 공정 가스 공급 중단 단계(S240)는 도 24에서 설명한 바와 같다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음, 생성된 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)를 독립적으로 공정 챔버(110)에 공급한다(S130). 제1 플라즈마(P1)와 제2 플라즈마(P2)의 공정 챔버(110)에 공급은 도 24에서 설명한 바와 같다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 RPS를 구비한 반도체 소자 제조장치에 대한 개략적인 구조도이다.
도 27을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 제조장치(100b)는 RPS부(130a)가 제3 RPS(136)를 더 포함한다는 것을 제외하고, 도 2의 반도체 소자 제조장치(100a)와 유사할 수 있다. 즉, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100b)는 3개의 RPS(132, 134, 136)를 포함할 수 있다.
제3 RPS(136)는 도시된 바와 같이 공정 챔버(110)의 외부에 배치될 수 있다. 제3 RPS(136)는 제3 공정 가스로부터 제3 플라즈마(P3)를 생성할 수 있다. 제3 공정 가스 역시 적어도 하나의 식각용 소스 가스를 포함할 수 있다. 제3 공정 가스는 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스와 다른 가스를 포함할 수 있다. 그러나 일부 동일 가스를 포함할 수도 있다. 또한, 제3 RPS(136)는 제1 공정 조건 및 제2 공전 조건과 다른 제3 공정 조건하에서 제3 공정 가스로부터 제3 플라즈마(P3)를 생성할 수 있다. 제3 공정가스가 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스와 상이한 경우, 제3 공정 가스로부터 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 제3 플라즈마(P3)를 생성하는데 최적화된 제3 공정 조건은 제1 공정 조건 및 제2 공정 조건과 상이할 수 있다. 제3 공정 조건은 제3 공정 가스의 종류에 따라 변경될 수 있다. 제3 공정 조건은 압력, 온도, 파워 등을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100b)에서 파워 인가 방식은 플라즈마 생성과 제어에 크게 기여할 수 있다. 예컨대, 제3 플라즈마(P3)를 생성하기 위하여, 제3 주파수 및 제3 파워를 갖는 제3 전자기파를 제3 온-오프 주기를 가지고 연속파 형태로 인가하거나 또는 펄스화하여 인가할 수 있다. 또한, 제3 전자기파의 제3 주파수, 제3 파워 및 제3 온-오프 주기 등은 제1 전자기파의 제1 주파수, 제1 파워, 및 제1 온-오프 주기와, 제2 전자기파의 제2 주파수, 제2 파워, 및 제2 온-오프 주기 등과 동일하거나 다를 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 주파수는 모두 동일하고, 제1 내지 제3 온-오프 주기 역시 모두 동일하되, 제1 파워, 제2 파워 및 제3 파워는 각각 다를 수 있다. 제3 공정 조건 중 파워 인가 방식과 관련해서 제1 공정 조건과 제2 공정 조건의 파워 인가 방식과 함께 도 28에서 좀더 상세히 설명한다.
제3 플라즈마(P3)는 복수 개의 성분들을 포함할 수 있다. 복수 개의 성분들 중 적어도 하나인 제3 성분이 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는데 주로 사용될 수 있다. 예컨대, 제3 플라즈마(P3)는 제3 라디칼(R3), 제3 이온(I3), 전자(미도시), 자외선(미도시) 등을 포함할 수 있다. 제1 라디칼(R1) 및 제2 라디칼(R2)과 마찬가지로 제3 라디칼(R3)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방성으로 식각할 수 있다. 반면에, 제3 이온(I3)은 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방성으로 식각할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 반도체 소자 제조장치(100b)에서는 기판 또는 기판 상의 물질막을 등방적으로 식각할 때, 제3 라디칼(R3)을 주로 사용하고, 제3 이온(I3), 전자, 자외선 등은 제3 공급관(146)을 통해 공정 챔버(110)으로 공급되는 것을 배제시킬 수 있다.
한편, 제3 RPS(136)은 제3 공급관(146)을 통해 공정 챔버(110) 내부로 연결될 수 있다. 그에 따라, 제3 공급관(146)이 샤워 헤드와 같은 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제3 RPS(136)에서 발생한 제3 플라즈마(P3)는 제3 공급관(146)을 통해 공정 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다. 제3 공급관(146)은 제1 및 제2 공급관(142, 144)과 같이 이온이나 전자들을 차폐하는 기능을 수행할 수 있고, 그에 따라, 제3 플라즈마 중 제3 라디칼(R3)만을 공정 챔버(110)로 공급할 수 있다.
제3 공급관(146)은 샤워 헤드부(150)를 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 한편, 도 27에서 하나의 제3 공급관(146)이 도시되고 있지만 다수 개의 제3 공급관(146)이 형성될 수 있음은 물론이다. 제3 공급관(146)은 공정 챔버(110)로 바로 연결되지 않고, 샤워 헤드부(150)에 연결될 수도 있다. 즉, 샤워 헤드부(150)가 제3 샤워 헤드를 구비할 수 있고, 그러한 제3 샤워 헤드에 제3 공급관(146)이 연결되며, 제3 샤워 헤드에 형성된 다수의 제3 홀을 통해 제3 플라즈마가 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 한편, 제2 RPS(134)가 도 2의 반도체 소자 제조장치(100b)에서와 같은 구조, 즉 제2 공급관(144a)을 통해 제2 샤워 헤드(154)에 연결되고 있지만, 제2 RPS(134)는 도 1의 반도체 소자 제조장치(100b)에서와 같은 구조의 제2 공급관(144)을 가지고 제2 샤워 헤드(154)에 연결될 수 있음은 물론이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성을 위해 인가하는 에너지에 대한 파형도이다. 설명의 편의를 위해 도 27을 함께 참조하여 설명한다.
도 28을 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 생성 방법에서는, 3개의 RPS를 이용하기 때문에 에너지는 가스 안정화 단계 없이 인가될 수 있다. 예컨대, 파워인가 주기(Tp)는 로-파워 구간(Tlow), 하이-파워 구간(Thigh), 및 미들-파워 구간(Tmid)의 합으로 이루어지되, 각각의 구간 사이에 가스 안정화 단계가 존재하지 않을 수 있다. 예컨대, 로-파워 구간(Tlow)은 제1 RPS(132)에서 제1 전자기파를 인가하는 구간에 해당하고, 하이-파워 구간(Thigh)은 제2 RPS(134)에서 제2 전자기파를 인가하는 구간에 해당하며, 미들-파워 구간(Tmid)은 제3 RPS(136)에서 제3 전자기파를 인가하는 구간에 해당할 수 있다. 한편, 도 11 내지 도 15에서와 유사하게 어느 하나의 RPS에서의 전자기파의 인가 구간은 다른 RPS에서는 전자기파의 오프 구간에 대응할 수 있다.
한편, 도 28에서 하이-파워 구간(Thigh) 이후에, 미들-파워 구간(Tmid)이 위치하는 것으로 도시하고 있지만, 이는 하나의 예시일 뿐, 미들-파워 구간(Tmid) 대신에 하이-파워 구간(Thigh)보다 더 높은 파워를 같는 제2 하이-파워 구간이나, 로-파워 구간(Tlow)보다 더 낮은 파워를 갖는 제2 로-파워 구간이 위치할 수도 있다.
각 구간에서의 전자기파의 인가는 연속파 형태 또는 펄스화된 형태로 인가될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 전자기파 모두가 연속파 형태로 소정 온-오프 주기를 인가되거나, 제1 내지 제3 전자기파 중 어느 하나 또는 2개가 펄스화되어 온-오프 주기를 인가되거나, 또는 제1 내지 제3 전자기파 모두가 펄스화되어 온-오프 주기를 인가될 수 있다. 한편, 어느 하나 또는 2개가 펄스화되는 경우에도, 해당 전자기파 전체가 펄스화 될 수도 있고, 또는 적어도 하나의 주기 내의 전자기파만 펄스화될 수도 있다.
한편, 도 28의 에너지 파형도는 3개의 RPS를 이용하는 경우를 예시하고 있지만, 도 3과 같이 각각의 구간 사이에 가스 안정화 단계, 즉 전자기파 오프 단계를 둠으로써, 하나의 RPS를 이용하여 구현할 수도 있다. 또한, 도 28의 에너지 파형도에 근거하여 제1 내지 제3 전자기파가 각각 다른 구간에서 인가되는 방법에 대하여 설명하였지만, 본 실시예에 따른 플라즈마 생성 방법이 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 16 내지 도 18과 같이 제1 내지 제3 전자기파는 동시에 온 및 오프 되는 방식으로 인가될 수도 있다. 또한, 어느 두 개의 전자기파는 동시에 온 및 오프 되고, 나머지 하나의 전자기파는 두 개의 전자기파와 교대로 인가하는 방식으로 인가될 수도 있다. 더 나아가, 도 19 내지 도 21과 같이 제1 내지 제3 전자기파의 온 구간의 일부분이 서로 겹치도록 인가될 수도 있다. 한편, 제1 내지 제3 전자기파 각각의 온-오프 주기가 다를 수도 있다. 그와 같이 각각의 온-오프 주기가 서로 다른 경우에는 겹치는 구간이 계속해서 변할 수 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 플라즈마 생성방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해 도 27 및 도 28을 함께 참조하여 설명한다.
도 29를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 생성 방법은, 먼저, 제1 RPS(132)에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S110). 다음, 제2 RPS(134)에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S120). 이러한 제1 플라즈마 생성 단계(S110)와 제2 플라즈마 생성 단계(S120)는 도 23에서 설명한 바와 같다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음, 제3 RPS(136)에 제3 공정 가스를 공급하고, 제3 파워를 갖는 제3 전자기파(Ef3)를 제3 듀티비로 인가하여 제3 플라즈마(P3)를 생성한다(S130). 제3 공정 가스는 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스와 다른 가스를 포함할 수 있다. 또한, 제3 파워는 제1 파워 및 제2 파워와 다를 수 있다. 예컨대, 제3 파워는 제1 파워보다는 높고 제2 파워보다는 낮을 수 있다. 제3 듀티비는 제1 듀티비 및 제2 듀티비와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 한편, 도 23 부분에서 설명한 바와 유사하게, 제1 내지 제3 플라즈마(P1, P2, P3)는 순차적으로 생성할 수도 있고, 또는 동시에 생성할 수도 있다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 RPS를 이용하는 경우의 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해 도 27 및 도 28을 함께 참조하여 설명한다.
도 30을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법은 먼저, 제1 RPS(132)에 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 전자기파(Ef1)를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마(P1)를 생성한다(S110). 또한, 제2 RPS(134)에 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 전자기파(Ef2)를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마(P2)를 생성한다(S120). 다음, 제3 RPS(136)에 제3 공정 가스를 공급하고, 제3 파워를 갖는 제3 전자기파(Ef3)를 제3 듀티비로 인가하여 제3 플라즈마(P3)를 생성한다(S130). 이러한 제1 플라즈마 생성 단계(S110), 제2 플라즈마 생성 단계(S120), 및 제3 플라즈마 생성 단계(S130)는 도 29에서 설명한 바와 같다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음, 생성된 제1 플라즈마(P1), 제2 플라즈마(P2) 및 제3 플라즈마(P3)를 독립적으로 공정 챔버(110)에 공급한다(S140). 예컨대, 제1 플라즈마(P1)는 제1 샤워 헤드(152)를 통해 공정 챔버(110)에 공급하고, 제2 플라즈마(P2)는 제2 샤워 헤드(154)를 통해 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 또한, 제3 플라즈마(P3)는 제3 공급관(146)을 통해 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 물론, 제3 플라즈마(P3)도 샤워 헤드를 통해 공급하는 방식으로 공정 챔버(110)에 공급할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 플라즈마(P1, P2, P3)를 공정 챔버(110)에 공급한다는 것은 스테이지(120) 상에 안치된 식각 대상(200), 예컨대 기판 또는 기판 상의 물질막을 식각하는 것을 의미일 수 있다.
제1 내지 제3 플라즈마(P1, P2, P3)는 순차적으로 또는 동시에 공정 챔버(110)에 공급될 수 있다. 예컨대, 제1 플라즈마(P1)가 먼저 공급되고 제2 플라즈마(P2)가 그 뒤에 공급되고 마지막으로 제3 플라즈마(P3)가 공급될 수 있다. 경우에 따라, 순서가 바뀌어 공급될 수도 있다. 또한, 제1 내지 제3 플라즈마(P1, P2, P3)는 적어도 두 개가 동시에 공급될 수도 있다.
한편, 제1 내지 제3 플라즈마(P1, P2, P3)의 공급은 각각의 플라즈마 전체를 공급한다는 것이 아니고 각각의 플라즈마 내에 포함된 라디칼을 공급한다는 의미일 수 있다. 즉, 제1 플라즈마(P1) 내의 이온, 전자 등은 제1 플라즈마(P1)가 제1 홀(152H)를 통과할 때 차단되고, 라디칼만이 공정 챔버(110)로 공급될 수 있다. 제2 플라즈마(P2) 및 제3 플라즈마(P3)의 공급 역시 동일한 의미로 해석될 수 있다.
덧붙여, 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방적 식각이 필요한 경우, 이온 등이 필요할 수 있다. 그러한 경우에는 바이어스 인가부(170)를 통해 바이어스를 인가함으로써, 공정 챔버(110) 내의 라디칼로부터 이온들을 생성할 수 있다. 생성된 이온들을 이용하여 기판 또는 기판 상의 물질막을 이방적 식각할 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a, 100b; 반도체 소자 제조장치, 110: 공정 챔버, 120: 스테이지, 130, 130a: RPS부, 132: 제1 RPS, 134: 제2 RPS, 136: 제3 RPS, 142: 제1 공급관, 144, 144a: 제2 공급관, 146: 제3 공급관, 150: 샤워 헤드부, 152: 제1 샤유 헤드, 152H: 제1 홀, 154: 제2 샤워 헤드, 154H: 제2 홀, 170: 바이어스 인가부, 200: 식각 대상

Claims (20)

  1. 제1 RPS(Remote Plasma Source)에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 제1 에너지를 제1 듀티비(duty ratio)로 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 단계; 및
    제2 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 제2 에너지를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 단계;를 포함하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 에너지는 제1 주파수를 갖는 제1 전자기파 형태로 인가되고,
    상기 제2 에너지는 제2 주파수를 갖는 제2 전자기파 형태로 인가되며,
    상기 제1 RPS로의 상기 제1 공정 가스의 공급 및 제1 에너지의 인가와, 상기 제2 RPS로의 상기 제2 공정 가스의 공급 및 제2 에너지의 인가는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고,
    상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일하거나, 또는 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 동일하거나 일부 겹치는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제1 주파수보다 작은 제1 펄스 주파수로 펄스화하고,
    상기 제2 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제2 주파수보다 작은 제2 펄스 주파수로 펄스화하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고,
    상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며, 상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일하며,
    상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파 각각은 온 구간이 번갈아 가면서 펄스화하거나, 또는 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파는 모든 온 구간이 펄스화하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파는 수 내지 수십 초 단위로 온-오프 시키고, 상기 제2 전자기파는 오프 상태를 유지시키나, 또는
    상기 제2 전자기파는 수 내지 수십 초 단위로 온-오프 시키고, 상기 제1 전자기파는 오프 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파와 제2 전자기파는 서로 번갈아 가면서 온-오프 시키거나, 또는 동시에 온 및 오프시키고
    상기 제1 전자기파의 온 구간에, 상기 제1 RPS에 플로린(F) 계열의 제1 공정 가스를 공급하며,
    상기 제2 전자기파의 온 구간에, 상기 제2 RPS에 옥사이드(O) 계열의 제2 공정 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공정 가스, 제1 파워, 제1 주파수, 및 제1 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제1 플라즈마 내의 복수 개의 제1 성분들의 종류 및 양을 조절하고,
    상기 제2 공정 가스, 제2 파워, 제2 주파수 및 제2 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제2 플라즈마 내의 복수 개의 제2 성분들의 종류 및 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 성분들은 기판 또는 기판 상의 물질막의 식각에 이용하는 적어도 하나의 제1 라디칼을 포함하고,
    상기 제2 성분들은 상기 기판 또는 기판 상의 물질막의 식각에 이용하는 적어도 하나의 제2 라디칼을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 라디칼은 F 라디칼을 포함하고, 상기 제2 라디칼은 NO 라디칼을 포함하며,
    상기 물질막은 상기 기판 상의 산화막, 질화막 및 폴리실리콘막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성방법.
  11. RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 제1 단계;
    상기 제1 파워를 갖는 전자기파를 오프하고 상기 제1 공정 가스 공급을 중단하는 제2 단계; 및
    상기 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 제3 단계;를 포함하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 파워의 전자기파와 상기 제2 파워의 전자기파의 주파수는 동일하고,
    상기 제1 파워는 상기 제2 파워보다 작으며,
    상기 제1 파워의 전자기파 및 상기 제2 파워의 전자기파 중 적어도 하나는 펄스화하는 것을 특징으로 하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 단계 이후에 상기 제2 파워를 갖는 전자기파를 오프하고 상기 제2 공정 가스 공급을 중단하는 제4 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 단계 내지 제4 단계를 1 사이클로 하여 수 내지 수십 회 반복하는 것을 특징으로 하는 RPS에서의 플라즈마 생성방법.
  14. 제1 RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워 및 제1 주파수를 갖는 제1 전자기파를 제1 듀티비로 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 단계;
    제2 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워 및 제2 주파수를 갖는 제2 전자기파를 제2 듀티비로 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 독립적으로 공정 챔버에 공급하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 RPS로의 상기 제1 공정 가스의 공급 및 제1 전자기파의 인가와, 상기 제2 RPS로의 상기 제2 공정 가스의 공급 및 제2 전자기파의 인가는 서로 독립적이며,
    상기 제1 전자기파의 온-오프 주기와 제2 전자기파의 온-오프 주기가 동일하고,
    상기 제1 듀티비와 상기 제2 듀티비는 동일하며,
    상기 제1 전자기파의 온(On) 구간이 상기 제2 전자기파의 오프(Off) 구간과 동일한 형태, 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 동일한 형태, 및 상기 제1 전자기파의 온 구간과 상기 제2 전자기파의 온 구간이 일부 겹치는 형태 중 어느 하나의 형태로 상기 제1 전자기파 및 제2 전자기파를 인가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제1 주파수보다 작은 제1 펄스 주파수로 펄스화하고,
    상기 제2 전자기파는 적어도 하나의 온 구간에서 상기 제2 주파수보다 작은 제2 펄스 주파수로 펄스화하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내에는, 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 상기 공정 챔버에 공급하는 샤워 헤드부(showerhead unit)가 배치되고,
    상기 샤워 헤드부는, 상기 제1 RPS에 연결되고 상기 제1 플라즈마를 상기 공정 챔버 내부로 공급하는 제1 채널과, 상기 제2 RPS에 연결되고 상기 제2 플라즈마를 상기 공정 챔버 내부로 공급하는 제2 채널을 구비하며,
    상기 공정 챔버에 공급하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 채널을 통해 상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 서로 섞임 없이 개별적으로 상기 공정 챔버에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 샤워 헤드부는 상기 제1 채널에 대응하는 다수의 제1 홀들이 형성된 제1 샤워 헤드, 및 상기 제2 채널에 대응하는 다수의 제2 홀들이 형성된 제2 샤워 헤드를 구비하고,
    상기 제1 홀들은 상기 제1 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 공정 챔버 내의 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제1 성분만을 통과 시키며,
    상기 제2 홀들은 상기 제2 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제2 성분만을 통과시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마를 생성하는 단계에서, 상기 제1 공정 가스, 제1 파워, 제1 주파수, 및 제1 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제1 플라즈마 내의 성분들의 종류 및 양을 조절하고,
    상기 제2 플라즈마를 생성하는 단계에서, 상기 제2 공정 가스, 제2 파워, 제2 주파수 및 제2 듀티비 중 적어도 하나를 조절함으로써, 상기 제2 플라즈마 내의 성분들의 종류 및 양을 조절하며,
    상기 공정 챔버에 공급하는 단계에서, 상기 제1 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제1 성분만을 상기 제1 채널을 통해 공급하고, 상기 제2 플라즈마 내에 포함된 복수 개의 성분들 중 상기 기판을 처리하는데 사용하는 적어도 하나의 제2 성분만을 상기 제2 채널을 통해 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  20. RPS에 적어도 하나의 제1 공정 가스를 공급하고, 제1 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제1 플라즈마를 생성하는 제1 단계;
    상기 전자기파를 오프하고 상기 제1 공정 가스 공급을 중단하는 제2 단계;
    상기 RPS에 적어도 하나의 제2 공정 가스를 공급하고, 제2 파워를 갖는 전자기파를 인가하여 제2 플라즈마를 생성하는 제3 단계; 및
    상기 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 독립적으로 공정 챔버에 공급하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법.
KR1020140088456A 2014-07-14 2014-07-14 Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 KR102247560B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140088456A KR102247560B1 (ko) 2014-07-14 2014-07-14 Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
US14/797,508 US9685346B2 (en) 2014-07-14 2015-07-13 Method of generating plasma in remote plasma source and method of fabricating semiconductor device using the same method
US15/598,016 US9966274B2 (en) 2014-07-14 2017-05-17 Method of generating plasma in remote plasma source and method of fabricating semiconductor device using the same method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140088456A KR102247560B1 (ko) 2014-07-14 2014-07-14 Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160008367A true KR20160008367A (ko) 2016-01-22
KR102247560B1 KR102247560B1 (ko) 2021-05-03

Family

ID=55068111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140088456A KR102247560B1 (ko) 2014-07-14 2014-07-14 Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9685346B2 (ko)
KR (1) KR102247560B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220037030A (ko) * 2020-09-16 2022-03-24 삼성디스플레이 주식회사 에칭 장치 및 이를 이용하는 표시 장치 제조 방법
WO2022240556A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Tokyo Electron Limited Systems and methods for real-time pulse measurement and pulse timing adjustment to control plasma process performance

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6316735B2 (ja) * 2014-12-04 2018-04-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
KR20190130044A (ko) * 2017-04-10 2019-11-20 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 원격 질소 라디칼 소스에 의해 가능하게 되는 높은 증착률의 고품질 실리콘 질화물
KR102440367B1 (ko) 2017-06-22 2022-09-05 삼성전자주식회사 Rps를 이용한 식각 방법 및 그 식각 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
CN112106169B (zh) * 2018-05-03 2024-06-04 应用材料公司 用于基座的rf接地配置
JP6846387B2 (ja) 2018-06-22 2021-03-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR102581681B1 (ko) * 2018-09-05 2023-09-22 삼성전자주식회사 플라즈마 증착 방법 및 플라즈마 증착 장치
JP7101096B2 (ja) * 2018-10-12 2022-07-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR20230010766A (ko) * 2020-06-01 2023-01-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
CN116157549A (zh) * 2020-08-06 2023-05-23 应用材料公司 薄膜层的脉冲等离子体沉积
JP7537845B2 (ja) 2020-12-25 2024-08-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP7537844B2 (ja) 2020-12-25 2024-08-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20230187214A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-15 Tokyo Electron Limited Remote source pulsing with advanced pulse control
WO2024076665A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 Applied Materials, Inc. Methods for clean rate improvement in multi-rpsc pecvd systems
US20240162007A1 (en) * 2022-11-10 2024-05-16 Applied Materials, Inc. Reducing aspect ratio dependent etch with direct current bias pulsing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080008740A (ko) * 2006-07-21 2008-01-24 주식회사 아토 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.
KR20110099107A (ko) * 2008-12-12 2011-09-06 오브신스키 이노베이션, 엘엘씨 공간적으로 조화되고 시간적으로 동기화되는 공정을 이용한 박막 증착
US20140099794A1 (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Applied Materials, Inc. Radical chemistry modulation and control using multiple flow pathways
US20140141621A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Dry-etch selectivity

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4731694B2 (ja) * 2000-07-21 2011-07-27 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法および基板処理装置
US6916398B2 (en) 2001-10-26 2005-07-12 Applied Materials, Inc. Gas delivery apparatus and method for atomic layer deposition
JP2005129579A (ja) 2003-10-21 2005-05-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
KR100596488B1 (ko) * 2004-06-16 2006-07-03 삼성전자주식회사 반도체 기판 가공 방법
US20060162661A1 (en) 2005-01-22 2006-07-27 Applied Materials, Inc. Mixing energized and non-energized gases for silicon nitride deposition
US20070066084A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-22 Cory Wajda Method and system for forming a layer with controllable spstial variation
JP2008294121A (ja) 2007-05-23 2008-12-04 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法および製造装置
KR20090001030A (ko) 2007-06-29 2009-01-08 삼성전자주식회사 반도체 제조설비
US8021514B2 (en) 2007-07-11 2011-09-20 Applied Materials, Inc. Remote plasma source for pre-treatment of substrates prior to deposition
KR100906377B1 (ko) 2007-09-04 2009-07-07 성균관대학교산학협력단 기판의 고속 박층화장치 및 방법
KR20090056475A (ko) 2007-11-30 2009-06-03 삼성전자주식회사 플라즈마 처리장치
US8723423B2 (en) 2011-01-25 2014-05-13 Advanced Energy Industries, Inc. Electrostatic remote plasma source
KR102010321B1 (ko) * 2013-01-10 2019-08-13 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 방법과 상기 방법을 이용할 수 있는 장치들
US10256079B2 (en) * 2013-02-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations
US9362130B2 (en) * 2013-03-01 2016-06-07 Applied Materials, Inc. Enhanced etching processes using remote plasma sources
KR102167594B1 (ko) * 2013-12-04 2020-10-19 삼성전자주식회사 기판 처리 방법 및 이를 수행하기 위한 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080008740A (ko) * 2006-07-21 2008-01-24 주식회사 아토 서로 다른 주파수가 인가되는 가스분리형 샤워헤드.
KR20110099107A (ko) * 2008-12-12 2011-09-06 오브신스키 이노베이션, 엘엘씨 공간적으로 조화되고 시간적으로 동기화되는 공정을 이용한 박막 증착
US20140099794A1 (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Applied Materials, Inc. Radical chemistry modulation and control using multiple flow pathways
US20140141621A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Dry-etch selectivity

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220037030A (ko) * 2020-09-16 2022-03-24 삼성디스플레이 주식회사 에칭 장치 및 이를 이용하는 표시 장치 제조 방법
WO2022240556A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Tokyo Electron Limited Systems and methods for real-time pulse measurement and pulse timing adjustment to control plasma process performance
US12057293B2 (en) 2021-05-12 2024-08-06 Tokyo Electron Limited Methods for real-time pulse measurement and pulse timing adjustment to control plasma process performance

Also Published As

Publication number Publication date
US20170256415A1 (en) 2017-09-07
US20160013064A1 (en) 2016-01-14
US9966274B2 (en) 2018-05-08
KR102247560B1 (ko) 2021-05-03
US9685346B2 (en) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102247560B1 (ko) Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
US9673059B2 (en) Method for increasing pattern density in self-aligned patterning integration schemes
US9865474B2 (en) Etching method using plasma, and method of fabricating semiconductor device including the etching method
US20210193474A1 (en) Methods and Systems for Advanced Ion Control for Etching Processes
US9373517B2 (en) Semiconductor processing with DC assisted RF power for improved control
US11164723B2 (en) Methods and apparatus for etching semiconductor structures
CN109478489B (zh) 用于多区域电极阵列中的rf功率分配的方法
US9905431B2 (en) Dry etching method
KR20100022146A (ko) 플라즈마 공정장치 및 그 방법
WO2009070562A1 (en) Plasma control using dual cathode frequency mixing
US10727089B2 (en) Systems and methods for selectively etching film
KR102440367B1 (ko) Rps를 이용한 식각 방법 및 그 식각 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
TWI719257B (zh) 用於自對準多重圖案化技術之間隔件形成
CN111937114A (zh) 用于在加工等离子体时控制离子能量分布的装置和方法
KR100962428B1 (ko) 대면적 플라즈마 발생을 위한 고주파전원 공급장치 및이를 이용한 전원공급방법
JP5792613B2 (ja) プラズマエッチング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant