KR20170095149A - 막을 선택적으로 에칭하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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제임스 유진 카론
이블린 앤젤로브
박준홍
덩리앙 양
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

기판의 일 노출된 재료를 기판의 또 다른 노출된 재료에 대해 선택적으로 에칭하기 위한 방법은, a) 프로세싱 챔버 내에 기판을 배치하는 단계; b) 챔버 압력을 설정하는 단계; c) RF 플라즈마에 대한 RF 주파수 및 RF 전력을 설정하는 단계; d) 프로세싱 챔버로 플라즈마 가스 혼합물을 공급하는 단계; e) 전기 모드 (E-모드) 및 자기 모드 (H-모드) 중 일 모드에서 프로세싱 챔버 내에서 RF 플라즈마를 스트라이킹하는 단계; 및 f) 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, E-모드 및 H-모드 중 일 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 챔버 압력, RF 주파수, RF 전력 및 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다.

Description

막을 선택적으로 에칭하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY ETCHING FILM}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로, 막을 선택적으로 에칭하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 막을 증착 및 에칭하도록 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 프로세싱 챔버, 가스 분배 디바이스, 및 기판 지지부를 포함한다. 에칭을 위한 기판 프로세싱 시스템들의 예들은 TCP (transformer coupled plasma), ICP (inductive coupled plasma) 및 CCP (capacitively coupled plasma) 시스템들을 포함한다.
프로세싱 동안, 기판이 기판 지지부 상에 배열된다. 상이한 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고, RF (radio frequency) 플라즈마가 화학적 반응들을 활성화시키도록 사용될 수도 있다. 일부 반도체 제조 프로세스들에서, 몇몇 타입들의 막은 에칭 단계 동안 노출될 수도 있다. 보통, 에칭 프로세스는 동일한 에칭 레이트 또는 유사한 에칭 레이트로 다양한 타입들의 막을 에칭한다.
일부 반도체 제작 프로세스들은 기판 상의 일 타입의 막이 기판 상의 다른 타입들의 막보다 많이 에칭될 것을 요구할 수도 있다. 이 타입의 에칭은, 에칭 프로세스가 하나 이상의 다른 타입들의 막의 제거 또는 손상이 거의 없거나 전혀 없이 일 막을 에칭하기 때문에, 선택적인 에칭이라고 한다. 매우 선택적인 에칭이 반도체 제작 프로세스의 일부 단계들에 매우 바람직하다. 선택적으로 에칭되어야 할 수도 있는 막의 예들은 실리콘 나이트라이드 (SiN), 폴리실리콘, 순수 실리콘 및 실리콘 다이옥사이드 (SiO2) 를 포함한다.
기판을 에칭하기 위한 방법은 a) 프로세싱 챔버 내에 기판을 배치하는 단계; b) 챔버 압력을 설정하는 단계; c) RF 플라즈마에 대한 RF 주파수 및 RF 전력을 설정하는 단계; d) 프로세싱 챔버로 플라즈마 가스 혼합물을 공급하는 단계; e) 전기 모드 (E-모드) 및 자기 모드 (H-모드) 중 일 모드에서 프로세싱 챔버 내에서 RF 플라즈마를 스트라이킹하는 단계; 및 f) 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, E-모드 및 H-모드 중 일 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 챔버 압력, RF 주파수, RF 전력 및 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 g) 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 일 모드로 스위칭하도록 챔버 압력, RF 주파수, RF 전력 및 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 플라즈마 가스 혼합물은 N 개의 가스들을 포함하고, 그리고 N 개의 가스들 중 적어도 하나의 플로우 레이트는 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 변화되고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다.
다른 특징들에서, 플라즈마 가스 혼합물을 변화시키는 단계는 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 플라즈마 가스 혼합물로부터 가스 종을 첨가하거나 제거하는 것을 포함한다.
다른 특징들에서, 챔버 압력은 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나이다.
다른 특징들에서, RF 전력은 E-모드 및 H-모드 중 다른 하나의 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나이다.
상기 RF 주파수는 E-모드 및 H-모드 중 다른 하나의 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나이다.
다른 특징들에서, 방법은 단계 e) 후 미리 결정된 기간 단계 f) 를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 미리 결정된 기간은 기판의 층을 브레이크쓰루하기 위해 (breakthrough) 추정된 시간에 대응한다.
다른 특징들에서, 방법은 프로세싱 챔버 둘레에 배열된 제 1 코일 및 제 2 코일을 사용하여 RF 전력을 공급하는 단계; 및 단계 f) 동안 제 1 코일 및 제 2 코일 중 적어도 하나에 공급된 RF 전력 및 RF 주파수 중 적어도 하나를 가변시키는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 플라즈마는 ICP (inductive coupled plasma) 를 포함한다.
기판을 에칭하기 위한 기판 프로세싱 시스템은 기판 지지부를 포함하는 프로세싱 챔버를 포함한다. 가스 전달 시스템이 프로세싱 챔버로 플라즈마 가스 혼합물을 공급한다. RF 생성기가 RF 플라즈마를 생성하기 위한 RF 주파수로 RF 전력을 공급한다. 제어기가 가스 전달 시스템 및 RF 생성기와 통신하고, 전기 모드 (E-모드) 및 자기 모드 (H-모드) 중 일 모드에서 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마를 스트라이킹하고, 그리고 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, E-모드 및 H-모드 중 일 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하기 위해, 챔버 압력, RF 주파수, RF 전력 및 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키도록 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 일 모드로 스위칭하기 위해, 챔버 압력, RF 주파수, RF 전력 및 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 플라즈마 가스 혼합물은 N 개의 가스들을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이고, 그리고 제어기는, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 N 개의 가스들 중 적어도 하나의 플로우 레이트를 변화시키도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 플라즈마 가스 혼합물을 변화시키는 것은 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 플라즈마 가스 혼합물로부터 가스 종을 첨가하거나 제거하는 것을 포함한다.
다른 특징들에서, 제어기는, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 챔버 압력을 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 RF 전력을 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는, E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 RF 주파수를 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는, 플라즈마를 스트라이킹한 후 미리 결정된 기간 E-모드 및 H-모드 중 일 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 미리 결정된 기간은 기판의 층의 브레이크쓰루를 위해 추정된 시간에 대응한다.
다른 특징들에서, 제어기는, 프로세싱 챔버 둘레에 둘레에 배열된 제 1 코일 및 제 2 코일을 사용하여 RF 전력을 공급하고, 그리고 E-모드 및 H-모드 중 일 모드로부터 E-모드 및 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 제 1 코일 및 제 2 코일 중 적어도 하나에 공급된 RF 전력 및 RF 주파수 중 적어도 하나를 가변시키도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 플라즈마는 ICP (inductive coupled plasma) 를 포함한다.
본 개시의 추가 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않았다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 기판 프로세싱 챔버의 기능적 블록도 및 단면도이다.
도 2 및 도 3은 상이한 챔버 압력들에 대한 에너지의 함수로서 EEDF (electron energy distribution function) 를 예시하는 그래프들이다.
도 4 내지 도 6은 상이한 압력들 및 가스 화학물질들에 대한 시간의 함수로서 ICP 전력 및 코일 전압을 예시하는 그래프들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시에 따른 기판 프로세싱 챔버를 동작시키기 위한 방법들을 예시하는 플로우차트들이다.
도 8 및 도 10은 유도 결합 모드와 자기 결합 모드 간의 전이를 위해 선택적인 에칭 동안 RF 전력, 압력 및/또는 가스 화학물질의 변동을 예시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사하고 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
관련 출원들의 교차 참조
본 출원은 2016년 4월 12일 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 62/294,621 호의 이점을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 본 명세서에 참조로서 인용된다.
현재 에칭 기술은 저압 TCP (transformer coupled plasma) 소스, ICP (inductive coupled plasma) 소스, 및 CCP (capacitively coupled plasma) 소스를 사용한다. TCP 플라즈마 소스 및 ICP 플라즈마 소스는 우수한 방향성을 달성하도록 저압들 (0.5 Torr 미만) 에서 동작된다. 지금까지 이들 기술들은 SiN, 폴리실리콘, 순수 실리콘 및 실리콘 다이옥사이드 (SiO2) 와 같은 상이한 반도체 막들의 매우 선택적인 에칭을 획득하기 위해 요구된 플라즈마 조건들을 제공하는 능력이 제한되었다.
본 개시는 이들 문제들을 극복하고 고밀도 플라즈마 소스를 사용하고, 고압 (0.5 Torr 초과) 에서 동작하고, 그리고/또는 ICP 전력, RF 주파수, 챔버 압력, 가스 화학물질, 등을 가변시킴으로써 플라즈마에 대한 자기 (H-모드) RF 커플링에 대한 전기 (E-모드) RF 커플링의 비를 제어함으로써 필요한 플라즈마 속성들을 제공할 수 있다.
H-모드 커플링에 대한 E-모드 커플링의 비가 가변함에 따라, 전자 온도 및 전자 밀도를 포함하는 플라즈마 속성들은 매우 선택적인 에칭을 위해 요구되는 화학물질, 라디칼들 및 원자들을 획득하도록 최적화된다. E 모드 대 H 모드 전이에 가깝게 동작하는 것은 또한 패시베이션과 비교하여 에칭을 위한 라디칼들의 선택적인 생성을 허용할 수 있다. 일부 예들에서, 에칭 선택도 또는 에칭 대 패시베이션을 위한 E 모드로부터 H 모드로의 전이는 ICP 전력의 레벨-대-레벨 펄싱에 의해 달성되는 연속적으로 전이하는 프로세스일 수도 있다. 일부 예들에서, 모드들 간의 전이는 플라즈마를 소화시키지 않고 일어난다. E 모드에 비해 보다 높은 나이트라이드/옥사이드 선택도가 H 모드에서 가능하다.
이제 도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 기판 상의 막을 선택적으로 에칭하기 위한 기판 프로세싱 챔버 (100) 가 도시된다. 특정한 기판 프로세싱 챔버가 도시되고 기술되지만, 본 명세서에 기술된 방법들은 다른 타입들의 기판 프로세싱 시스템들에 대해 구현될 수도 있다.
기판 프로세싱 챔버 (100) 는 하부 챔버 영역 (102) 및 상부 챔버 영역 (104) 을 포함한다. 하부 챔버 영역 (102) 은 챔버 측벽 표면들 (108), 챔버 하단 표면 (110) 및 가스 분배 디바이스 (114) 의 하부 표면에 의해 규정된다.
상부 챔버 영역 (104) 은 가스 분배 디바이스 (114) 의 상부 표면 및 돔 (118) 의 내측 표면에 의해 규정된다. 일부 예들에서, 돔 (118) 은 제 1 환형 지지부 (121) 상에 놓인다. 일부 예들에서, 이하에 더 기술될 바와 같이, 제 1 환형 지지부 (121) 는 상부 챔버 영역 (104) 으로 프로세스 가스를 전달하기 위해 하나 이상의 이격된 홀들 (123) 을 포함한다. 일부 예들에서, 프로세스 가스는 하나 이상의 이격된 홀들 (123) 에 의해 가스 분배 디바이스 (114) 를 포함하는 평면에 대해 예각으로 상향 방향으로 전달되지만, 다른 각도들/방향들이 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 제 1 환형 지지부 (121) 의 가스 플로우 채널 (134) 은 하나 이상의 이격된 홀들 (123) 로 가스를 공급한다.
제 1 환형 지지부 (121) 는 가스 플로우 채널 (129) 로부터 하부 챔버 영역 (102) 으로 프로세스 가스를 전달하기 위해 하나 이상의 이격된 홀들 (127) 을 규정하는 제 2 환형 지지부 (125) 상에 놓일 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 분배 디바이스 (114) 의 홀들 (131) 은 홀들 (127) 과 정렬한다. 다른 예들에서, 가스 분배 디바이스 (114) 는 보다 작은 직경을 갖고 홀들 (131) 이 필요하지 않다. 일부 예들에서, 프로세스 가스는 하나 이상의 이격된 홀들 (127) 에 의해 가스 분배 디바이스 (114) 를 포함하는 평면에 대해 예각으로 기판을 향해 하향 방향으로 전달되지만, 다른 각도들/방향들이 사용될 수도 있다.
다른 예들에서, 상부 챔버 영역 (104) 은 평탄한 상단 표면을 갖는 실린더형이고, 하나 이상의 평탄한 유도 코일들이 사용될 수도 있다. 여전히 다른 예들에서, 샤워헤드와 기판 지지부 사이에 위치된 스페이서와 함께 단일 챔버가 사용될 수도 있다.
기판 지지부 (122) 는 하부 챔버 영역 (102) 내에 배열된다. 일부 예들에서, 기판 지지부 (122) 는 정전 척 (ESC) 을 포함하지만, 다른 타입들의 기판 지지부들이 사용될 수 있다. 기판 (126) 은 에칭 동안 기판 지지부 (122) 의 상부 표면 상에 배열된다. 일부 예들에서, 기판 (126) 의 온도는 히터 플레이트 (125), 유체 채널들을 갖는 선택가능한 냉각 플레이트 및 하나 이상의 센서들 (미도시) 에 의해 제어될 수도 있지만, 임의의 다른 적합한 기판 지지부 온도 제어 시스템이 사용될 수도 있다.
일부 예들에서, 가스 분배 디바이스 (114) 는 샤워헤드 (예를 들어, 복수의 이격된 홀들 (129) 을 가진 플레이트 (128)) 를 포함한다. 복수의 이격된 홀들 (129) 은 플레이트 (128) 의 상부 표면으로부터 플레이트 (128) 의 하부 표면으로 연장된다. 일부 예들에서, 이격된 홀들 (129) 은 1 내지 3 ㎝ (0.4" 내지 1.18"까지) 범위의 직경을 가지고 샤워헤드는 알루미늄과 같은 도전성 재료 또는 도전성 재료로 만들어진 임베딩된 전극 (embedded electrode) 을 가지는 세라믹과 같은 비-도전성 재료로 이루어진다.
하나 이상의 유도 코일들 (140) 은 돔 (118) 의 외측 부분 둘레에 배열된다. 에너자이징 되면 (energized), 하나 이상의 유도 코일들 (140) 이 돔 (118) 내부에 전자기장을 생성한다. 일부 예들에서, 상부 코일 및 하부 코일이 사용된다. 가스 주입기 (142) 가 가스 전달 시스템 (150-1) 으로부터 하나 이상의 가스 혼합물을 주입한다.
일부 예들에서, 가스 전달 시스템 (150-1) 은, 하나 이상의 가스 소스들 (152), 하나 이상의 밸브들 (154), 하나 이상의 질량 유량 제어기들 (MFCs) (156) 및 혼합 매니폴드 (mixing manfold) (158) 를 포함하지만, 다른 유형의 가스 전달 시스템들이 사용될 수도 있다. 가스 스플리터 (미도시) 는 가스 혼합물의 플로우 레이트를 가변하도록 사용될 수도 있다. 또 다른 가스 전달 시스템 (150-2) 은 에칭 가스 또는 에칭 가스 혼합물 (가스 주입기 (142) 로부터 에칭 가스에 더하여 또는 대신하여) 을 가스 플로우 채널들에 공급하기 위해 사용될 수도 있다.
적합한 가스 전달 시스템들은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된 2015년 12월 4일에 출원된, 명칭이 "Gas Delivery System"인 공동으로 양도된 미국 특허 출원 제 14/945,680 호에 도시되고 기술된다. 적합한 단일 또는 듀얼 가스 주입기들과 다른 가스 주입 위치들은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된 2016년 1월 7일에 출원된 명칭이 "Substrate Processing System with Multiple Injection Points and Dual Injector"인 공동으로 양도된 미국 가특허 출원 제 62/275,837 호에 도시되고 기술된다.
일부 예들에서, 가스 주입기 (142) 는 가스를 하향 방향으로 지향시키는 중앙 주입 위치와 하향 방향에 대하여 비스듬히 가스를 주입하는 하나 이상의 측면 주입 위치들을 포함한다. 일부 예들에서, 가스 전달 시스템 (150-1) 은 가스 혼합물의 제 1 부분을 제 1 플로우 레이트로 중앙 주입 위치에 그리고 가스 혼합물의 제 2 부분을 제 2 플로우 레이트로 가스 주입기 (142) 의 측면 주입 위치(들)로 전달한다. 다른 예들에서, 상이한 가스 혼합물들이 가스 주입기 (142) 에 의해 전달된다. 일부 예들에서, 가스 전달 시스템 (150-1) 은 후술될 바와 같이 튜닝 가스 (tuning gas) 를 가스 플로우 채널들 및/또는 프로세싱 챔버의 다른 위치들로 전달한다.
플라즈마 생성기 (170) 는 하나 이상의 유도 코일들 (140) 로 출력되는 RF 전력을 생성하도록 사용될 수도 있다. 플라즈마 (190) 는 상부 챔버 영역 (104) 에서 생성된다. 일부 예들에서, 플라즈마 생성기 (170) 는 RF 생성기 (172) 와 매칭 네트워크 (174) 를 포함한다. 매칭 네트워크 (174) 는 RF 생성기 (172) 의 임피던스를 하나 이상의 유도 코일들 (140) 의 임피던스에 매칭시킨다. 일부 예들에서, 가스 분배 디바이스 (114) 는 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 밸브 (178) 와 펌프 (180) 는 하부 챔버 영역 (102) 및 상부 챔버 영역 (104) 의 내부의 압력을 제어하거나 반응물들을 배출시키도록 사용될 수도 있다.
제어기 (176) 는 프로세스 가스, 퍼지 가스, RF 플라즈마와 챔버 압력의 플로우을 제어하기 위해 가스 전달 시스템들 (150-1 및 150-2), 밸브 (178), 펌프 (180) 및/또는 플라즈마 생성기 (170) 와 통신한다. 일부 예들에서, 플라즈마는 하나 이상의 유도 코일들 (140) 에 의해 돔 (118) 의 내부에서 지속된다. 하나 이상의 가스 혼합물들은 가스 주입기 (142) (및/또는 홀들 (123)) 를 이용하여 챔버의 상단 부분으로부터 도입되고 플라즈마는 가스 분배 디바이스 (114) 를 이용하여 돔 (118) 의 내부로 한정된다.
돔 (118) 내에 플라즈마를 한정하는 것은 플라즈마 종의 체적 재결합 (volume recombination) 과 가스 분배 디바이스 (114) 를 통한 목표된 에천트 종 (echant species) 의 발산을 허용한다. 일부 예들에서 기판 (126) 에 인가된 RF 바이어스 전력이 없다. 그 결과 기판 (126) 상에 활성화된 시스 (sheath) 가 없고 이온들이 임의의 유한한 에너지를 가지고 기판에 충돌하지 않는다. 일정 양의 이온들은 가스 분배 디바이스 (114) 를 통해 플라즈마 영역으로부터 확산될 것이다. 그러나, 확산되는 플라즈마의 양은 돔 (118) 내부에 위치한 플라즈마 보다 적은 자릿수이다. 플라즈마의 대부분의 이온들은 고압에서 체적 재결합함으로써 손실된다. 가스 분배 디바이스 (114) 의 상부 표면에서의 표면 재결합 손실은 또한 가스 분배 디바이스 (114) 아래의 이온 밀도를 낮춘다.
다른 예들에서, RF 바이어스 생성기 (184) 가 제공되고 RF 생성기 (186) 및 매칭 네트워크 (188) 를 포함한다. RF 바이어스는 가스 분배 디바이스 (114) 와 기판 지지부 사이에서 플라즈마를 생성하거나 이온들을 끌어당기기 위해 기판 (126) 상에 셀프-바이어스 (self-bias) 를 만들어 내는데 사용될 수 있다. 제어기 (176) 는 RF 바이어스 전력을 제어하기 위해 사용될 수도 있다.
일예에서, ICP 소스는 유전체로 이루어진 돔으로 구성되고 약 10 내지 18 인치의 직경을 갖는다. 이 예에서, 플라즈마 소스는 돔의 전체 직경을 둘러싸는 대형 코일들에 공급된 13.56 ㎒ (또는 또 다른 적합한 주파수) 의 주파수에서 RF 전력에 의해 구동된다. 대형 코일들은 플라즈마로의 전기 커플링을 생성하는 고압을 발생성시키기 위해 요구된 고 인덕턴스를 제공한다. 대 직경 코일들은 또한 보다 낮은 플라즈마 밀도를 발생시키고 H-모드로의 전이를 지연시키는, 보다 큰 볼륨에 대해 에너지를 분배한다. 일부 예들에서, 화학물질 및 압력은 소스로 하여금 중간 전력의 E-모드에서 동작하게 하고 보다 높은 전력의 H-모드로 전이하게 하도록 선택된다.
저 전자 온도들과 함께 0.5 내지 5 Torr 범위의 보다 높은 압력에서 동작하는 것은 ICP 소스의 E-모드에서 보다 높은 전력 동작을 위해 필요한 조건들을 제공한다. 이는 E-모드로부터 상승된 RF 전력을 갖는 H-모드로 소스가 전이할 때 전기 커플링과 자기 커플링의 비를 조정하는 능력을 제공한다. 플라즈마에 대한 전기 커플링과 자기 커플링의 비를 제어함으로써, 전자 온도 및 전자 밀도를 포함하는 플라즈마 속성들은 매우 선택적인 에칭을 위해 요구된 화학물질, 라디칼들 및 원자들을 획득하도록 최적화되거나 에칭 대 패시베이션에 대한 라디칼들의 선택적인 생성을 허용한다.
일예에서, RF 전력의 주파수는 전기 커플링과 자기 커플링의 비를 제어하도록 에칭 동안 가변된다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 그래프들은 압력이 상승함에 따른 EEDF (electron energy distribution function) 의 감소를 예시한다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 그래프들은 E-모드로부터 H-모드로의 전이에 대한 화학물질의 효과를 예시한다. 도 4에서, 가스 화학물질은 1375 mTorr의 O2N2를 포함한다. ICP 전력은 0 초에서 0 ㎾로부터 9 초에서 약 4300 ㎾로 상승한다. 도 5에서, 가스 화학물질은 4500 mTorr의 O2N2를 포함한다. ICP 전력은 0 초에서 0 ㎾로부터 9 초에서 약 4300 ㎾로 상승한다. 도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 동일한 가스 화학물질에 대한 압력은 전기 커플링과 자기 커플링의 비를 제어하도록 가변될 수 있다. 압력을 상승시키는 것은 소스를 보다 용량성 또는 E-필드 커플링으로 시프팅하고, 압력을 감소시키는 것은 보다 큰 자기 커플링으로 소스 동작을 시프팅한다.
이제 도 5 내지 도 6을 참조하면, 가스 화학물질은 도 5에서 4500 mTorr의 O2N2로부터 도 6에서 4500 mTorr의 HeH2로 변화된다. 따라서, 가스 화학물질은 E 모드 커플링과 H 모드 커플링의 비를 제어하도록 또한 가변될 수 있다. 부가 변화들은 H-모드 커플링으로의 전이를 돕도록 아르곤 (Ar) 과 같은 고 전자 친화도 가스를 가스 화학물질에 첨가함으로써 또는 보다 큰 E-모드 커플링으로 이동하도록 NF3와 같은 음전기 가스를 첨가함으로써 이루어질 수 있다.
이제 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 기판 상의 막을 선택적으로 에칭하도록 기판 프로세싱 챔버를 동작시키기 위한 방법 250이 도시된다. 252에서, H-모드에서의 동작을 위한 챔버 압력, RF 주파수, ICP 전력 및/또는 가스 화학물질이 선택된다. 256에서, 가스 화학물질이 기판 프로세싱 챔버로 공급되고 챔버 압력은 미리 결정된 값으로 제어된다. 일부 예들에서, 압력은 상기 기술된 고압 범위로 제어된다. 260에서, RF 주파수의 ICP 전력을 공급함으로써 플라즈마가 스트라이킹된다. 264에서, 방법은 프로세스 기간이 경과되었는지 여부를 결정한다. 264가 참이면, 플라즈마는 266에서 소화되고 268에서 반응물질들이 챔버로부터 배기된다.
도 7b에서, 기판 상의 막을 선택적으로 에칭하도록 기판 프로세싱 챔버를 동작시키기 위한 방법 300이 도시된다. 이 예에서, 플라즈마는 E-모드와 H-모드 사이에서 1 회 이상 전이하도록 제어된다. 304에서, E-모드 또는 H-모드에서 동작을 시작하도록 챔버 압력, RF 주파수, ICP 전력 및/또는 가스 화학물질이 선택된다. 308에서, 플라즈마가 스트라이킹된다. 312에서, 방법은 현재 모드가 변화되어야 하는지 여부를 결정한다. 모드는 미리 결정된 기간 후 (브레이크쓰루와 같은) 이벤트 발생에 기초하여 또는 다른 기준에 기초하여 1 회 이상 변화될 수도 있다. 312가 참이면, 일 모드로부터 또 다른 모드로 전이하도록 또는 모드 전이 근방으로부터 모드 전이로부터 먼 동작 지점으로 전이하도록 챔버 압력, RF 주파수, ICP 전력 및/또는 가스 화학물질이 조정된다. 312가 거짓이면, 방법은 320에서 프로세스 기간이 경과되었는지 여부를 결정한다. 320이 참이면, 방법은 322에서 플라즈마를 소화하고 324에서 챔버로부터 반응물질들을 배기한다.
이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 제어 파라미터들은 E 모드 커플링과 H 모드 커플링의 비를 제어하도록 선택적인 에칭 동안 1 회 이상 일 동작 지점으로부터 또 다른 동작 지점으로 펄싱될 수도 있다. 대안적으로, 제어 파라미터들은 일 동작 지점으로부터 또 다른 동작 지점으로 점진적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 압력, RF 전력, RF 주파수 또는 가스 화학물질은 일 동작 지점으로부터 또 다른 동작 지점으로 점진적이거나 선형 방식으로 변화될 수 있다.
예를 들어 도 8에서, 압력은 제 1 압력 P1으로부터 제 2 압력 P2으로 또는 반대로 펄싱된다. 이 예에서, 전이 압력 PT은 사용되는 가스 화학물질, ICP 전력 및 RF 주파수에 대해 제 1 압력 P1과 제 2 압력 P2 사이에 놓인다. 프로세스가 제 1 압력 P1로 시작하는 한편, 프로세스는 전이 압력 PT에서 또는 전이 압력 PT 근방에서 또는 제 2 압력 P2에서 개시될 수도 있다.
도 9에서, 에칭 동안 1 회 이상의 RF 전력의 펄싱은 또한 E 모드 커플링과 H 모드 커플링의 비를 제어하도록 사용될 수도 있다. 전력은 제 1 전력 레벨 PRF1로부터 제 2 전력 레벨 PRF2로 펄싱된다. 이 예에서, 전이 전력은 사용되는 가스 화학물질, ICP 전력 및 RF 주파수에 대해 제 1 전력 레벨 PRF1과 제 2 전력 레벨 PRF2 사이에 놓인다. 프로세스가 제 1 전력 레벨 PRF1로 시작하는 한편, 프로세스는 전이 전력에서 또는 전이 전력 근방에서 또는 제 2 전력 레벨 PRF2에서 개시될 수도 있다. 제 1 전력 레벨 PRF1은 0 전력 레벨이거나 0이 아닌 전력 레벨일 수도 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 듀티 사이클은 tlow 및 thigh의 기간들의 지속기간을 변화시킴으로써 가변될 수 있다. 일부 예들에서, RF 전력 레벨은 펄싱 온되고 펄싱 오프될 수도 있고 RF 온 시간이 증가함에 따라 부가적인 자기 커플링이 일어난다.
이제 도 10을 참조하면, 가스 화학물질은 또한 하나 이상의 음전기 가스 종 및/또는 고 전자 친화도 가스 종의 플로우를 변경하거나 시작하거나 정지함으로써 조정될 수도 있다. 예를 들어, 음전기 가스 종의 플로우는 에칭 동안 제 2 플로우 레이트 F2EN으로부터 제 1 플로우 레이트 F1EN으로 또는 반대로 1 회 이상 조정된다. 제 1 플로우 레이트 F1EN은 0 플로우 레이트이거나 0이 아닌 플로우 레이트일 수도 있다. 예를 들어, 고 전자 친화도 가스 종의 플로우는 에칭 동안 제 2 플로우 레이트 F2EA로부터 제 1 플로우 레이트 F1EA으로 또는 반대로 1 회 이상 조정된다. 제 1 플로우 레이트 F1EA는 0 플로우 레이트이거나 0이 아닌 플로우 레이트일 수도 있다. 음 전기 가스 종의 플로우 및 고 전자 친화도 가스 종의 플로우 양자는 동일한 에칭 프로세스 동안 조정될 수도 있다.
또 다른 예에서, 보다 높은 플라즈마 밀도 및 에칭 레이트들을 획득하도록 제 1 기간 동안 유도 결합이 증가되고, 이어서 프로세스가 에칭되는 상단 층을 브레이크쓰루하기 전에 후속하는 기간의 선택도에 대해 프로세스가 최적화된다.
또 다른 예에서, 보다 소형 코일이 제 1 예에서 보다 높은 주파수로 사용된다. 예를 들어, 상기 기술된 유도 코일들 (140) 은 상부 코일 및 하부 코일을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 12"의 직경을 갖는 반-반구형 챔버에 대해 하부 코일은 14"의 내경, 2 턴들 (turns) 및 ¼" 직경의 둥근 단면을 가질 수도 있고, 상부 코일은 6"의 내경, 2 턴들 및 ¼" 직경의 둥근 단면을 가질 수도 있다. 상부 코일 및 하부 코일은 13.56 ㎒ 또는 또 다른 적합한 주파수에서 RF 전력이 공급될 수도 있다.
일부 예들에서, 상부 코일의 직경은 3"의 내경, 2 턴들로 조정될 수도 있고 27 ㎒에서 RF 전력이 공급될 수도 있다. 일부 예들에서, 상부 코일의 직경은 6"의 내경, 1 턴들로 조정될 수도 있고 27 ㎒에서 RF 전력이 공급될 수도 있다. 일부 예들에서, 상부 코일 및/또는 하부 코일의 단면은 타원형, 직사각형, 정사각형, 등과 같이 원형이 아닌 형상일 수도 있다. 또 다른 예에서, 용량성 및 자기 커플링의 독립적인 국부화된 제어를 제공하도록 별도의 용량성 플레이트가 상부 코일 및 하부 코일 중 하나 또는 양자에 부가된다.
또 다른 예에서, 복수의 주파수들의 RF 전력이 전기 커플링과 자기 커플링의 비를 제어하도록 상부 코일 및 하부 코일 중 하나 또는 양자에 부가된다.
전술한 기술은 본질적으로 단순히 예시적이고 어떠한 방법으로도 개시, 이들의 애플리케이션 또는 용도들을 제한하도록 의도되지 않는다. 개시의 광범위한 교시가 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정한 예들을 포함하지만, 다른 수정 사항들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에, 본 개시의 진정한 범위는 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들이 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기에 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대하여 기술된 임의의 하나 이상의 이들 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 또 다른 실시예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 전환 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 전환들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 전환 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (22)

  1. 기판을 에칭하기 위한 방법에 있어서,
    a) 프로세싱 챔버 내에 기판을 배치하는 단계;
    b) 챔버 압력을 설정하는 단계;
    c) RF 플라즈마에 대한 RF 주파수 및 RF 전력을 설정하는 단계;
    d) 상기 프로세싱 챔버로 플라즈마 가스 혼합물을 공급하는 단계;
    e) 전기 모드 (E-모드) 및 자기 모드 (H-모드) 중 일 모드에서 상기 프로세싱 챔버 내에서 상기 RF 플라즈마를 스트라이킹하는 단계; 및
    f) 상기 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하도록 상기 챔버 압력, 상기 RF 주파수, 상기 RF 전력 및 상기 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    g) 상기 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로 스위칭하도록 상기 챔버 압력, 상기 RF 주파수, 상기 RF 전력 및 상기 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스 혼합물은 N 개의 가스들을 포함하고, 그리고
    상기 N 개의 가스들 중 적어도 하나의 플로우 레이트는 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 변화되고, 여기서 N은 0보다 큰 정수인, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스 혼합물을 변화시키는 단계는 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 플라즈마 가스 혼합물로부터 가스 종을 첨가하거나 제거하는 것을 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 압력은 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나인, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전력은 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 하나의 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나인, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 주파수는 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 하나의 모드로 스위칭하도록 상승하는 것 또는 감소하는 것 중 적어도 하나인, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 e) 후 미리 결정된 기간 상기 단계 f) 를 수행하는 단계를 더 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기간은 상기 기판의 층을 브레이크쓰루하기 위해 (breakthrough) 추정된 시간에 대응하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버 둘레에 배열된 제 1 코일 및 제 2 코일을 사용하여 상기 RF 전력을 공급하는 단계; 및
    상기 단계 f) 동안 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일 중 적어도 하나에 공급된 상기 RF 전력 및 상기 RF 주파수 중 적어도 하나를 가변시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 ICP (inductive coupled plasma) 를 포함하는, 기판을 에칭하기 위한 방법.
  12. 기판을 에칭하기 위한 기판 프로세싱 시스템에 있어서,
    기판 지지부를 포함하는 프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버로 플라즈마 가스 혼합물을 공급하기 위한 가스 전달 시스템;
    RF 플라즈마를 생성하기 위한 RF 주파수로 RF 전력을 공급하기 위한 RF 생성기; 및
    상기 가스 전달 시스템 및 상기 RF 생성기와 통신하는 제어기로서, 상기 제어기는,
    전기 모드 (E-모드) 및 자기 모드 (H-모드) 중 일 모드에서 상기 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마를 스트라이킹하고, 그리고
    상기 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 다른 모드로 스위칭하기 위해, 챔버 압력, 상기 RF 주파수, 상기 RF 전력 및 상기 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로 스위칭하기 위해, 상기 챔버 압력, 상기 RF 주파수, 상기 RF 전력 및 상기 플라즈마 가스 혼합물 중 적어도 하나를 변화시키도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스 혼합물은 N 개의 가스들을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이고, 그리고
    상기 제어기는, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 N 개의 가스들 중 적어도 하나의 플로우 레이트를 변화시키도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마 가스 혼합물을 변화시키는 것은 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 플라즈마 가스 혼합물로부터 가스 종을 첨가하거나 제거하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 챔버 압력을 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 RF 전력을 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 RF 주파수를 상승시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 하도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 플라즈마를 스트라이킹한 후 미리 결정된 기간 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기간은 상기 기판의 층의 브레이크쓰루를 위해 추정된 시간에 대응하는, 기판 프로세싱 시스템.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 프로세싱 챔버 둘레에 배열된 제 1 코일 및 제 2 코일을 사용하여 상기 RF 전력을 공급하고, 그리고
    상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 일 모드로부터 상기 E-모드 및 상기 H-모드 중 상기 다른 모드로 스위칭하도록 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일 중 적어도 하나에 공급된 상기 RF 전력 및 상기 RF 주파수 중 적어도 하나를 가변시키도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 ICP (inductive coupled plasma) 를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
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