WO2013133552A1 - 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2013133552A1
WO2013133552A1 PCT/KR2013/001360 KR2013001360W WO2013133552A1 WO 2013133552 A1 WO2013133552 A1 WO 2013133552A1 KR 2013001360 W KR2013001360 W KR 2013001360W WO 2013133552 A1 WO2013133552 A1 WO 2013133552A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
plasma
group
power
plasma sources
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/001360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정성현
이향주
Original Assignee
주식회사 윈텔
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 주식회사 윈텔 filed Critical 주식회사 윈텔
Priority to CN201380008244.8A priority Critical patent/CN104094385A/zh
Publication of WO2013133552A1 publication Critical patent/WO2013133552A1/ko
Priority to US14/472,781 priority patent/US20140370715A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00523—Etching material
    • B81C1/00531—Dry etching
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00619—Forming high aspect ratio structures having deep steep walls
    • 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
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • 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
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • 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
    • H01L21/30655—Plasma etching; Reactive-ion etching comprising alternated and repeated etching and passivation steps, e.g. Bosch process
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B81C2201/0132—Dry etching, i.e. plasma etching, barrel etching, reactive ion etching [RIE], sputter etching or ion milling
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma.
  • Deep anisotropic structure etching is one of the major techniques used to fabricate semiconductor and microstructured devices. Deep anisotropic structure etching is a technique applicable to microelectromechanical systems (MEMS). In order to satisfactorily manufacture such devices, it is necessary to strictly control the etching profile.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • One of the techniques for forming trenches or holes with vertical sidewalls uses a protective coating in an area open to the trench.
  • the material used to form the coating is resistant to the etchant used to etch the trench or hole.
  • the coating may be applied continuously or at certain points in the trench or hole forming process.
  • the silicon substrate is covered with a patterned mask that exposes select regions of the silicon substrate to plasma etching.
  • Anisotropic etching is accomplished using alternating plasma etching and polymer forming steps.
  • anisotropic etching can be performed using the Bosch Process.
  • the Bosch process performs isotropic etching by plasma discharge of an etchant gas such as SF6 for a predetermined time, and then forms a protective layer on the etched sidewall by plasma discharge of a deposition gas such as C4F8. This process is performed repeatedly.
  • the conversion of the etching gas to the deposition gas is required, and the conversion of this gas requires time.
  • the Bosch Process forms wavy scallops on the sidewalls.
  • Conventional Bosch Processes are performed using inductively coupled plasma. However, the depth of the hole is so deep that an increase in the etching rate is required.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide a plasma generating apparatus that provides anisotropic etching with a high etching rate.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a plasma processing method for providing anisotropic etching having a high etching rate.
  • a plasma processing method includes the steps of: mounting at least one first plasma sources and at least one second plasma sources in a chamber; Providing a first gas to the first plasma sources; Providing a second gas different from the first gas to the second plasma sources; Applying power to the first plasma sources to form a first plasma; Applying power to the second plasma sources to form a second plasma; And processing a substrate disposed in the chamber by using the first plasma and the second plasma.
  • the step of processing the substrate disposed in the chamber using the first plasma and the second plasma may form a hole in the substrate.
  • the first plasma and the second plasma may be formed alternately.
  • the first gas may include at least one of fluorine-containing gas and chlorine-containing gas.
  • the second gas may include at least one of an oxygen gas, a hydrogen gas, and a carbon containing gas.
  • the first gas may include at least one of SF6, CF4, CHF3.
  • the second gas may include at least one of C 4 F 8, C 3 F 6, C 2 F 2, oxygen, and hydrogen.
  • the first plasma sources and the second plasma sources may be an inductively coupled plasma source using a magnetic field.
  • each of the first plasma sources comprises: a first group through hole formed in the chamber; A first group dielectric mounted on the first group through hole; First gas supply means for providing a first gas around the first group dielectric; And a first group antenna for generating a first plasma disposed around the first group dielectric.
  • Each of the second plasma sources may include a second group through hole formed in the chamber; A second group dielectric mounted on the second group through hole; Second gas supply means for providing a second gas around the second group dielectric; And a second group antenna for plasma generation disposed around the second group dielectric.
  • the first group antenna may be electrically connected to a first RF power source
  • the second group antenna may be electrically connected to a second RF power source
  • the first plasma sources may be arranged at regular intervals along a circle with a constant radius at the center of the cylindrical chamber.
  • the second plasma sources may be disposed between the first plasma sources at regular intervals along a circle with a constant radius in the center of the cylindrical vacuum vessel.
  • the method may further include providing one third plasma source disposed at the center of the chamber and receiving a third gas.
  • the third gas may include at least one of the first gas, the second gas, the inert gas, and the nitrogen gas.
  • At least one of the first plasma source and the second plasma source may operate in a pulse mode.
  • the method includes: distributing power of the first RF power source to first plasma sources using a first power distributor; And distributing power of the second RF power source to second plasma sources using a second power distributor.
  • the first power distribution unit includes a first power distribution line; A first conductive envelope surrounding and grounding the first power distribution line; And one end connected to the first conductive shell and the other end connected to the first group antenna, and including a first ground line of the same length. The distance between the input terminal of the first power distribution unit and the antennas of the first group may be the same.
  • the second power distribution unit includes a second power distribution line; A second conductive envelope surrounding and grounding the second power distribution line; And a second ground line having one end connected to the second conductive shell and the other end connected to the second group antenna and having the same length.
  • the distance between the input terminal of the second power distributor and the antennas of the second group may be the same.
  • a substrate processing apparatus includes at least one first plasma sources mounted in a chamber and receiving a first gas; At least one second plasma sources mounted to the chamber and provided with a second gas different from the first gas; A first RF power source providing power to the first plasma sources; A second RF power source providing power to the second plasma sources; A first power distributor for distributing power provided from the first RF power source to the first plasma sources; A second power distribution unit distributing electric power provided from the second RF power source to the second plasma sources; And a bias RF power source for applying RF power to a substrate disposed in the chamber.
  • the first gas may be an etching gas for decomposing and etching a substrate
  • the second gas may be a deposition gas for decomposing to form a polymer
  • each of the first plasma sources comprises: a first group dielectric mounted in a first group through hole formed in the chamber; First gas supply means for providing a first gas around the first group dielectric; And a first group antenna for generating a first plasma disposed around the first group dielectric, and the first group antennas may be electrically connected in parallel.
  • Each of the second plasma sources may include a second group dielectric mounted in a second group through hole formed in the chamber; Second gas supply means for providing a second gas around the second group dielectric; And a second group antenna for generating plasma disposed around the second group dielectric, wherein the second group antenna may be electrically connected in parallel.
  • the first power distribution unit comprises: a first power distribution line; A first conductive envelope surrounding and grounding the first power distribution line; And a first ground line having an equal length, one end of which is connected to the first conductive shell and the other end of which is connected to a first group antenna, wherein a distance between an input terminal of the first power distribution unit and an antenna of the first group may be the same.
  • the second power distribution unit includes a second power distribution line; A second conductive envelope surrounding and grounding the second power distribution line; And a second ground line having one end connected to the second conductive shell and the other end connected to a second group antenna, wherein a distance between an input terminal of the second power distribution unit and an antenna of the second group may be the same. Can be.
  • the first plasma sources are arranged at regular intervals along a circle with a constant radius at the center of the cylindrical chamber, and the second plasma sources are at the center of the cylindrical vacuum vessel. It may be disposed between the first plasma sources at regular intervals along a circle having a constant radius.
  • the first power distribution unit comprises: an input branch in the form of a coaxial cable that receives power from the first RF power source; And a three-way branch in the form of a coaxial cable connected to the input branch and split into three branches.
  • the second power distribution unit may include an input branch in the form of a coaxial cable that receives power from the second RF power source; And a three-way branch in the form of a coaxial cable connected to the input branch and split into three branches.
  • the first RF power source and the second RF power source may be synchronized with each other to operate in a pulse mode and provide output at different times.
  • a third plasma source disposed in the center of the chamber and provided with a third gas; and a third RF power source for providing power to the third plasma source.
  • the third gas may include at least one of the first gas, the second gas, the inert gas, and the nitrogen gas.
  • the substrate processing apparatus may form through-silicon via holes and the like with large area uniformity and high processing speed.
  • FIG. 1 is a plan view of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the plasma generation device of FIG. 1 during an etching cycle.
  • 3 is a cross-sectional view of the plasma generation device of FIG. 1 of FIG. 1 during a deposition cycle.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical connection of the plasma generating device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a plasma source of the plasma generating device of FIG. 1.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a power distribution unit of the plasma generation device of FIG. 1.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a magnet of the plasma generator of FIG. 1.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B and 8C are plan views illustrating etching and deposition operations of the plasma processing apparatus of FIG. 8A.
  • FIG. 8D is a timing diagram of the plasma processing apparatus of FIG. 8A.
  • 9 to 11 are cross-sectional views illustrating plasma sources according to still other embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 is a view for explaining a power distribution method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. It is a figure explaining the power distribution of the substrate processing apparatus of FIG.
  • 210a, 210b, 210c second plasma sources
  • the vertical channel flash memory device includes a stack in which a conductive film such as polysilicon and an insulating film such as an oxide film are alternately stacked.
  • the conductive film and insulating film which are repeatedly stacked are etched to form a channel hole, and the channel conductive material is embedded in the channel hole.
  • the hole formation for the channel is difficult because the aspect ratio is very large. Etching and deposition need to be properly maintained to form the channel hole.
  • a stacked semiconductor memory device has been developed for stacking three-dimensional memory chips using through electrodes as a communication means for high speed communication between semiconductor integrated circuits.
  • the memory chips form a through silicon via hole (TSV hole) and are electrically connected by a silicon through via filling a through silicon via hole.
  • TSV hole through silicon via hole
  • Through silicon via holes are difficult to form because of their large aspect ratio.
  • the etching process is excessive, the shape of the hole may collapse, and if the deposition process is excessive, the hole may be blocked. Therefore, in the hole formation process, the deposition process and the etching process need to be properly maintained.
  • one method uses an etching gas to perform an etching process for a predetermined time, and then a small amount of deposition process is performed on a sidewall of an etched hole using a deposition gas, and then the etching gas is again applied for a predetermined time. Can be used to perform the etching process. By repeating this process, the hole may be formed into a pillar shape having a constant diameter.
  • the Bosch process as described above requires a periodic change over time of the process gas to form the through-silicon via hole.
  • the periodic change over time of the process gas takes a lot of time and is difficult to apply realistically.
  • the etching rate of the conventional inductively coupled plasma is too low for TSV hole etching.
  • the hole forming method always supplies the chamber with a first gas such as SF6, which mainly contributes to etching, and a second gas such as C4F8, which mainly contributes to polymer deposition.
  • first gas and the second gas are spatially spaced apart from each other, and the plasma generator is provided in the region where the first gas is supplied and the region where the second gas is supplied.
  • plasma discharge is performed using an etching plasma generating apparatus disposed in a region where the first gas is supplied, and active species such as plasma and florin (F) generated in this way are provided on a substrate to be etched. Perform the process.
  • plasma discharge is performed using a deposition plasma generating apparatus disposed in a region in which the second gas is supplied, and the plasma and polymer thus generated are provided to a substrate to deposit a protective film on sidewalls. Do this.
  • the etching process and the deposition process may be performed by operating the corresponding plasma generating apparatus. That is, the operation switching speed of the etching plasma generator and the deposition plasma generator is very fast, and the change from the deposition process to the etching process is very fast. Therefore, the hole formation of a desired shape is possible and the shape of a scallop can be adjusted.
  • the plasma generating apparatus may be an inductively coupled plasma apparatus using a magnetic field. A right-handed circularly polarized wave (R-Wave) may travel inside the plasma in a magnetized inductively coupled plasma. As a result, the plasma density may increase.
  • the etching plasma generating apparatus may use a plurality of etching apparatuses to improve process uniformity.
  • a plurality of deposition plasma generating apparatuses may be used to improve process uniformity.
  • Plasma generators may be electrically connected in parallel to reduce the number of RF power sources.
  • the first gas such as SF6 mainly produces the etching plasma and active species such as F.
  • the generated etching plasma and active species such as F are provided to the substrate by diffusion. Accordingly, an etching process is performed on the substrate.
  • the second gas such as C4F8 may continue to be supplied to the chamber.
  • TSV holes may be formed by repeating the above etching and deposition.
  • FIG. 1 is a plan view of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the plasma generation device of FIG. 1 during an etching cycle.
  • 3 is a cross-sectional view of the plasma generation device of FIG. 1 of FIG. 1 during a deposition cycle.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical connection of the plasma generating device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a plasma source of the plasma generating device of FIG. 1.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a power distribution unit of the plasma generation device of FIG. 1.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a magnet of the plasma generator of FIG. 1.
  • the substrate processing apparatus 100 is mounted in a chamber 152 and includes at least one first plasma sources 110a, 110b, 110c provided with a first gas, and the chamber 152. At least one second plasma source (210a, 210b, 210c) mounted to and provided with a second gas different from the first gas and providing power to the first plasma sources (110a, 110b, 110c).
  • a first RF power source 162, a second RF power source 164 providing power to the second plasma sources 210a, 210b, and 210c and a power received from the first RF power source 162 may be supplied to the first plasma.
  • a first power distribution unit 122 that distributes power to the sources (110a, 110b, 110c), distributes the power provided from the second RF power source to the second plasma sources (210a, 210b, 210c) And a second power distribution unit 222, and an RF bias power source 182 for applying RF power to the substrate 156 disposed inside the chamber 152.
  • the chamber 152 may have a cylindrical shape or a square cylinder shape.
  • the chamber 152 may include an exhaust unit (not shown).
  • the chamber 152 may include a substrate holder 154 and a substrate 156 mounted on the substrate holder 154.
  • the chamber 152 may include a top plate 153.
  • the top plate 153 may be a lid of the chamber 152.
  • the upper plate 153 may be formed of a metal or a metal alloy.
  • the top plate may be disposed in the x-y plane.
  • the substrate holder 154 may include a temperature controller (not shown).
  • the temperature controller may adjust the temperature of the substrate 156.
  • the temperature control unit may cool or heat the substrate in the range of -150 degrees Celsius to 750 degrees Celsius.
  • the RF bias power source 182 may provide RF power to the substrate holder 154 through an RF bias matching network 183. Accordingly, a plasma is formed on the substrate 156, and the plasma may provide energy to the substrate 156 with self-bias.
  • a DC bias power source 184 may be connected to the substrate holder 154.
  • the first gas may be an etching gas that is decomposed by a plasma to etch a substrate
  • the second gas may be a deposition gas that is decomposed by a plasma to form a polymer.
  • the first gas may include at least one of a fluorine-containing gas and a chlorine-containing gas.
  • the second gas may include at least one of an oxygen gas, a hydrogen gas, and a carbon containing gas.
  • the first gas may include at least one of SF6, CF4, and CHF3.
  • the second gas may include at least one of C 4 F 8, C 3 F 6, C 2 F 2, oxygen, and hydrogen.
  • the first gas may be always supplied to the first plasma sources 110a, 110b and 110c, and the second gas may be always supplied to the second plasma sources 210a, 210b and 210c.
  • the exchange of gases is eliminated, so that the process time can be shortened.
  • the first gas may be decomposed by the first plasma sources 110a, 110b, and 110c to etch the substrate.
  • the second gas may be decomposed by the second plasma sources 210a, 210b, and 210c to deposit a polymer on the substrate. That is, the first plasma sources 110a, 110b and 110c and the second plasma sources 210a, 210b and 210c may alternately generate plasma.
  • the first plasma sources 110a, 110b, 110c may be disposed at equal intervals along a circumference having a constant radius on the upper plate 153 of the cylindrical chamber 152.
  • the second plasma sources 210a, 210b, 210c may be arranged at equal intervals along a circumference having a constant radius on the upper plate 153 of the cylindrical chamber 152.
  • the first group through holes 111a, 111b, and 111c may be symmetrically around a circumference of a constant radius with respect to the center of the upper plate 153.
  • the second group through holes 211a, 211b, and 211c are symmetrical around a circumference of a constant radius with respect to the center of the upper plate 153, and a pair of adjacent first group through holes ( It may be disposed between the 111a, 111b, 111c.
  • the first plasma sources 110a, 110b and 110c may be mounted in the first group through holes 111a, 111b and 111c, respectively.
  • the second plasma sources 210a, 210b and 210c may be mounted in the second group through holes 211a, 211b and 211c, respectively.
  • the first plasma sources 110a, 110b, and 110c may be electrically connected in parallel and may receive RF power from one first RF power source 162.
  • the second plasma sources 210a, 210b, 210c may be electrically connected in parallel and may receive RF power from one second RF power source 164.
  • the frequency of the first RF power source may be different from the frequency of the second RF power source. Accordingly, mutual interference between the first RF power supply and the second RF power supply can be suppressed.
  • the first plasma sources 110a, 110b and 110c may have the same shape and structure.
  • Each of the first plasma sources 110a, 110b, and 110c may include first group dielectrics 112a, 112b, and 112c mounted in the first group through holes 111a, 111b, and 111c formed in the chamber 152.
  • First gas supply means (115a, 115b, 115c) for providing a first gas around the first group dielectrics (112a, 112b, 112c), and first disposed around the first group dielectrics (112a, 112b, 112c).
  • the first group antenna 116a, 116b, and 116c for generating a plasma may be included.
  • the first group antennas 116a, 116b, and 116c may be electrically connected in parallel.
  • the first group through holes 111a, 111b, and 111c may be symmetrically around a circumference of a constant radius with respect to the center of the upper plate 153.
  • the first group dielectric 112a may have a tube body 112aa and a base 112ab.
  • the base 112ab may be disposed to span the first group through hole 111a.
  • the base 112ab may be coupled to one end of the tube body 112aa, and the metal plate 114a may be coupled to the other end of the tube body 112aa.
  • the first group dielectric 112a may be alumina, sapphire, quartz, or ceramic.
  • the first gas supply unit 115a may be disposed at the center of the metal plate 114a.
  • the first group antenna 116a may be disposed to surround the tube body 112aa.
  • the first group antennas 116a, 116b, and 116c may be three turn antennas.
  • first magnets 132a, 132b, and 132c may be disposed to be vertically spaced apart from the first group antennas 116a, 116b, and 116c.
  • Permanent magnets or electromagnets may be disposed in the first magnets 132a, 132b, and 132c.
  • the permanent magnet may have a toroidal shape and may be magnetized in the central axis direction of the tube to form a magnetic field in the central axis direction of the tube.
  • the strength of the magnetic field generated by the magnet at the center of the first group antenna may be several tens of gauss or hundreds of gauss.
  • the magnetic field may penetrate right-handed circularly polarized wave (R-wave) into the plasma. Accordingly, the plasma density can be increased than the density of conventional inductively coupled plasma.
  • Each of the second plasma sources 210a, 210b and 210c may include second group dielectrics 212a, 212b and 212c mounted in second group through holes 211a, 211b and 211c formed in the chamber 152.
  • Generating second group antennas 216a, 216b, and 216c, and the second group antennas 216a, 216b, and 216c may be electrically connected in parallel.
  • the second plasma sources 210a, 210b and 210c may have the same shape and structure.
  • the second group through holes 211a, 211b, and 211c may be symmetrically around a circumference of a constant radius with respect to the center of the upper plate 153.
  • the second group dielectrics 212a, 212b and 212c may have a tube body and a base.
  • the base may be disposed to span the second group through holes 211a, 211b and 211c.
  • a base may be coupled to one end of the tube body, and a metal plate may be coupled to the other end of the tube body.
  • Second gas supply means 215a, 215b, 215c may be disposed in the center of the metal plate.
  • Second group antennas 216a, 216b, and 216c may be disposed to surround the tube body.
  • second magnets 232a, 232b, and 232c may be disposed to be vertically spaced apart from the second group antennas 216a, 216b, and 216c.
  • Permanent magnets or electromagnets may be disposed in the second magnets 232a, 232b, and 232c.
  • the permanent magnet may have a toroidal shape and may be magnetized in the central axis direction of the tube to form a magnetic field in the central axis direction of the tube.
  • the third plasma source 310 may be disposed at the center of the upper plate 153.
  • the third gas may be supplied to the third plasma source 310 to form a plasma.
  • the third gas may be a first gas, a second gas, an inert gas, or a nitrogen gas.
  • the third gas may always be supplied through the third plasma source 310.
  • the third gas when the third gas is the first gas, the third gas may always be supplied through the third plasma source 310.
  • the third plasma source 310 may operate simultaneously with the first plasma sources in synchronization.
  • the third gas when the third gas is the second gas, the third gas may always be supplied through the third plasma source 310.
  • the third plasma source 310 may operate simultaneously with the second plasma sources.
  • the third gas when the third gas is an inert gas, the third gas may always be supplied through the third plasma source 310.
  • the third plasma source 310 may always operate regardless of the first plasma sources or the second plasma sources. Accordingly, the third plasma source may provide initial discharge to the first plasma sources operating in the pulse mode and the second plasma sources operating in the pulse mode.
  • the third plasma source 310 may provide a third group dielectric 312 mounted in the third group through hole 311 formed in the chamber 152 and a third gas around the third group dielectric 312. It may include a third gas supply means 315, and a third group antenna 316 for generating a third plasma disposed around the third group dielectric 312.
  • the third group antenna may be one.
  • a third magnet 332 may be disposed to be spaced apart from the third group antenna 316 in a z-axis.
  • the third RF power source 166 supplies power to the third group antenna 316.
  • the frequency of the third RF power source 166 may be different from the frequencies of the first RF power source and the second RF power source.
  • the third RF power source 166 may supply power to the third group antenna 316 through a third impedance matching network 167.
  • the first RF power source 162 supplies power to the first group antennas 116a, 116b, and 116c through the first power distributor 122.
  • the first impedance matching network 163 is disposed between the first RF power supply 162 and the first power distribution unit 122 to deliver the maximum power to the load.
  • the second RF power source 164 supplies power to the second group antennas 216a, 216b, and 216c through the second power distributor 222.
  • the second impedance matching network 165 is disposed between the second RF power source 164 and the second power distribution unit 222 to deliver the maximum power to the load.
  • the first RF power source 162 is synchronized with the second RF power source 164 to supply power at different times. That is, while the first RF power supply 162 supplies power, the second RF power supply does not supply power, and while the second RF power supply provides power, the first RF power supply does not supply power. Can be.
  • the first power distribution unit 122 includes a first power distribution line 122a, a first conductive shell 122c surrounding and grounding the first power distribution line 122a, and one end of the first power distribution line 122a.
  • the distance between the input terminal (N1) and the first group antenna (116a, 116b, 116c) of may be the same.
  • the first ground lines 117a, 117b, and 117c have the same length. Accordingly, the first power distributor 122 may distribute power equally to all the first group antennas. That is, the first power divider 122 may provide the same impedance to all first group antennas.
  • the first power distribution unit 122 is an input branch 123 in the form of a coaxial cable that receives power from the first RF power source 162, and a coaxial cable that is connected to the input branch 123 and split into three branches. It may include a three way branch 125 in the form.
  • the input branch 123 includes a center lead 123, an insulator 123b surrounding the center lead 123a, and a conductive sheath 123c surrounding the insulator 123b.
  • the center lead 123a may have a pipe shape to allow the refrigerant to proceed.
  • the three-way branch 125 has three output branches, each output branch having a center conductor 125a, an insulator 125b surrounding the center conductor 125a, and a conductivity surrounding the insulator 125b.
  • the center lead 125a may have a pipe shape to allow the refrigerant to proceed.
  • first ground line 117a, 117b, 117c is connected to the other end of the first group antenna 116a, 116b, 116c, and the other end of the first ground line 117a, 117b, 117c is It may be connected to the other end of the conductive office 125c of the output branch.
  • the power of the first RF power source 162 may be mainly supplied to a specific antenna.
  • the first ground lines 117a, 117b, and 117c maintain the same impedance of all first group antennas to provide an even distribution of power.
  • one end of the first ground lines 117a, 117b, and 117c may be connected to the upper plate 153.
  • the second power distribution unit 222 surrounds the second power distribution line 222a, the second power distribution line 222a and is grounded, and a second conductive outer shell 222c, and one end of the second conductive outer shell 222a. And the other end includes second ground lines 217a, 217b, and 217c connected to second group antennas 216a, 216b, and 216c, and an input terminal N2 of the second power distribution unit 222.
  • the distance between the second group antennas 216a, 216b, and 216c may be the same.
  • the second power distribution unit 222 is an input branch 223 in the form of a coaxial cable that receives power from the second RF power source 166, and a coaxial cable form that is connected to the input branch 223 and split into three branches. It may include a three way branch (225) of.
  • the first power divider 122 may be disposed on the second power divider 222.
  • the power of the second RF power source 164 may be mainly supplied to a specific antenna.
  • the second ground lines 217a, 217b, 217c maintain the same impedance of all second group antennas, providing an even distribution of power.
  • one end of the second ground lines 217a, 217b, and 217c may be connected to the upper plate 153.
  • a first gas distributor may provide a first gas to the first plasma sources 110a, 110b, and 110c.
  • a second gas distributor may provide a second gas to the second plasma sources 210a, 210b, and 210c.
  • the first magnets 132a, 132b and 132c, the second magnets 232a, 232b and 232c, and the third magnet 332 may be in a donut shape or a toroidal shape.
  • Cross sections of the first magnets 132a, 132b and 132c, the second magnets 232a, 232b and 232c, and the third magnet 332 may be rectangular or circular.
  • the first magnets 132a, 132b, and 132c, the second magnets 232a, 232b, and 232c, and the third magnet 332 may be inserted into the magnet fixing plate 141.
  • the first magnets 132a, 132b and 132c, the second magnets 232a, 232b and 232c, and the third magnet 332 may be spaced apart from the center of the antenna in the z-axis direction.
  • the moving unit 140 may be fixedly coupled to the upper plate 153.
  • the moving part 140 may include at least one support pillar 142 extending perpendicular to a plane (xy plane) on which the dielectric tubes are disposed.
  • the magnetic fixing plate 141 may be inserted into the support pillar 142 to move along the support pillar 142.
  • the through hole 143 may be disposed at the center of the magnet fixing plate 141.
  • the third plasma source may be removed.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B and 8C are plan views illustrating etching and deposition operations of the plasma processing apparatus of FIG. 8A.
  • FIG. 8D is a timing diagram of the plasma processing apparatus of FIG. 8A.
  • a plasma processing method includes mounting at least one first plasma sources 110a, 110b, 110c and at least one second plasma sources 210a, 210b, 210c in a chamber. Providing a first gas to the first plasma sources 110a. 100b and 110c and providing a second gas different from the first gas to the second plasma sources 210a, 210b and 210c. And forming a first plasma by applying power to the first plasma sources 110a, 100b and 110, and applying power to the second plasma sources 210a, 210b and 210c to generate a second plasma. Forming and processing the substrate 156 disposed in the chamber using the first plasma and the second plasma.
  • Processing the substrate disposed in the chamber using the first plasma and the second plasma may form a hole in the substrate.
  • the first plasma and the second plasma may be alternately formed.
  • the first gas may include at least one of a fluorine-containing gas and a chlorine-containing gas
  • the second gas may include at least one of an oxygen gas, a hydrogen gas, and a carbon-containing gas.
  • the first gas may include at least one of SF6, CF4, and CHF3.
  • the second gas may include at least one of C 4 F 8, C 3 F 6, C 2 F 2, oxygen, and hydrogen.
  • the first plasma sources 110a, 110b, 110c are disposed at regular intervals along a circle having a constant radius at the center of the cylindrical chamber 152 and the second plasma sources 210a, 210b, 210c. ) Is disposed between the first plasma sources 110a, 110b, 110c at regular intervals along a circle with a constant radius in the center of the cylindrical vacuum vessel.
  • One third plasma source 310 disposed in the center of the chamber 152 and receiving a third gas may be additionally disposed.
  • the third gas may include at least one of the first gas, the second gas, the inert gas, and the nitrogen gas.
  • At least one of the first plasma sources 110a, 110b and 110c and the second plasma sources 210a, 210b and 210c may operate in a pulse mode.
  • the first plasma sources 110a, 110b, 110c and the second plasma sources 210a, 210b, 210c may be inductively coupled plasma sources using a magnetic field.
  • Sa represents the flow rate of the first gas provided to the first plasma sources 110a, 110b, 110c.
  • Sb represents the flow rate of the second gas provided to the second plasma sources 210a, 210b, and 210c.
  • Sc represents the flow rate of the third gas provided to the third plasma source 310.
  • the first gas, the second gas, and the third gas may be provided to the respective plasma sources with a constant flow rate.
  • Pa represents power provided to the first plasma sources 110a, 110b, and 110c, respectively.
  • Pb represents power provided to the second plasma sources 210a, 210b and 210c, respectively.
  • Pc represents power provided to the third plasma source 310.
  • the first plasma sources 110a, 110b, 110c may operate in a pulse mode with a period.
  • the second plasma sources 210a, 210b, and 210c may operate in a pulse mode with a period.
  • the third plasma source 310 may operate in a continuous mode.
  • the first plasma sources 110a, 110b and 110c and the second plasma sources 210a, 210b and 210c may operate at different times. Accordingly.
  • an etchant gas may be provided to the substrate.
  • a deposition gas may be provided to the substrate. Accordingly, the TSV hole etching process may be performed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a plasma source according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma source 510a is formed around the first group dielectric 112a and the first group dielectric 112a mounted in the first group through hole 111a formed in the chamber 152. It may include a first gas supply means 115a for providing a first gas, and a first group antenna 116a for generating a first plasma disposed around the first group dielectric 112a.
  • the first group dielectric 112a may be a disk-shaped dielectric, and the first group antenna 116 may be a spiral antenna.
  • a first magnet 132a may be spaced apart from the first group antenna 116 in the z-axis direction.
  • the first gas supply means 115a may supply a first gas to the lower surface of the first group through hole 111a.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a plasma source according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma source 510b is formed around the first group dielectric 112a and the first group dielectric 112a mounted in the first group through hole 111a formed in the chamber 152. It may include a first gas supply means 115a for providing a first gas, and a first group antenna 116a for generating a first plasma disposed around the first group dielectric 112a.
  • the first group dielectric 112a may be a bell-jar type dielectric, and the first group antenna 116 may be a spiral antenna.
  • the first group dielectric 112a may be disposed to be partially inserted into the first group through hole 111a.
  • a first magnet 132a may be spaced apart from the first group antenna 116 in the z-axis direction.
  • the first gas supply means 115a may supply a first gas to the lower surface of the first group through hole 111a.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a plasma source according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma source 510c is formed around the first group dielectric 112a and the first group dielectric 112a mounted in the first group through hole 111a formed in the chamber 152. It may include a first gas supply means 115a for providing a first gas, and a first group antenna 116a for generating a first plasma disposed around the first group dielectric 112a.
  • the first group dielectric 112a may be a tubular dielectric, and the first group antenna 116 may be a helical antenna.
  • the first group dielectric 112a may be disposed to protrude from the chamber 153.
  • the first group dielectric may include a metallic lid 114a.
  • the first gas supply means 115a may be disposed in the metallic lid 114a to supply the first gas.
  • a first magnet 132a may be spaced apart from the first group antenna 116 in the z-axis direction.
  • FIG. 12 is a view for explaining a power distribution method according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIG. 4 will be omitted.
  • the first RF power source may selectively provide power to the first group antenna or the second group antennas through a switch.
  • a first impedance matching network may be disposed between the switch and the first group antenna, and a second impedance matching network may be disposed between the switch and the second group antenna.
  • the power of the first RF power source may be provided to the first group antenna through the first impedance matching network and the first power distribution unit.
  • power of the first RF power source may be provided to a second group antenna through a second impedance matching network and a second power distributor.
  • FIG. 13 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. It is a figure explaining the power distribution of the substrate processing apparatus of FIG. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 1 to 3 will be omitted.
  • the substrate processing apparatus 400 is mounted in the chamber 152 and includes at least one first plasma sources 110a, 110b, 110c, and 110d that receive a first gas. At least one second plasma sources 210a, 210b, 210c, 210d mounted on 152 and provided with a second gas different from the first gas, and the first plasma sources 110a, 110b, 110c, 110d.
  • a first RF power source 162 providing power to the second RF power source 164 and a second RF power source 164 providing power to the second plasma sources 210a, 210b, 210c, and 210d.
  • a first power distribution unit 122 that distributes the received power to the first plasma sources 110a, 110b, 110c, and 110d, and the power provided by the second RF power source to the second plasma sources;
  • the second power distribution unit 222 for distributing power to the 210a, 210b, 210c, 210d, and the RF bias power supply 182 for applying RF power to the substrate disposed inside the chamber 152 It includes.
  • the chamber 152 may have a rectangular cylinder shape.
  • the first ground line 117 may have the same length.
  • the conductive envelope 122a of the first power distribution unit 122 may be connected to the first ground line 117 to have a tree structure.
  • the second ground line 217 may have the same length.
  • the conductive envelope 222a of the second power distribution unit 222 may be connected to the second ground line 217 to have a tree structure.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다. 이 플라즈마 처리 방법은 챔버에 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들과 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들을 장착하는 단계, 제1 플라즈마 소스들에 제1 가스를 제공하는 단계, 제2 플라즈마 소스들에 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공하는 단계, 제1 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제1 플라즈마를 형성하는 단계, 제2 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제2 플라즈마를 형성하는 단계, 및 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 이용하여 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 유도 결합 플라즈마를 사용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
깊은 이방성 구조물 에칭은 반도체 및 미세구조 디바이스를 제조하는데 사용되는 주요 기술들 중 하나이다. 깊은 이방성 구조물 에칭은 마이크로전자기계 시스템(MEMS)에 적용가능한 기술이다. 이러한 디바이스들을 만족스럽게 제조하기 위해서는 에칭 프로파일을 엄격하게 제어할 필요가 있다.
수직인 측벽들을 갖는 트렌치들(trenches) 또는 홀들(holes)을 형성하는 기술 중 하나는 트렌치에 대해 개방된 영역 내에 보호성 코팅을 사용한다. 코팅을 형성하는데 사용된 물질은 트렌치 또는 홀을 에칭하는데 사용된 에천트(etchant)에 대해 저항성이다. 코팅은 연속적으로 적용되거나 트렌치 또는 홀 형성 프로세스 중에 특정 시점들에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판은 실리콘 기판의 선택 영역들을 플라즈마 에칭에 노출시키는 패터닝된 마스크로 덮인다. 이방성 에칭은 플라즈마 에칭과 폴리머 형성 단계들을 교대로 사용하여 이루어진다.
예를 들어, 이방성 에칭은 보쉬 공정(Bosch Process)을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 보쉬 공정(Bosch Process)은 SF6와 같은 식각성 가스를 플라즈마 방전하여 등방성 식각을 소정 시간 수행하고, 이어서 C4F8와 같은 증착성 가스를 플라즈마 방전하여 식각된 측벽에 보호층을 형성한다. 이러한 공정은 반복적으로 수행된다. 그러나, 식각성 가스에서 증착성 가스로의 전환이 요구되고, 이러한 가스의 전환은 시간을 요구한다. 또한, 보쉬 공정(Bosch Process)은 측벽들에 물결모양의 스캘럽(scallop)이 형성된다. 가스의 전환 방식이 아닌 다른 방식이 요구된다. 통상의 보쉬 공정(Bosch Process)은 유도 결합 플라즈마를 사용하여 수행된다. 그러나, 홀의 깊이가 깊어 식각 속도의 증가가 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 높은 식각 속도를 가지고 이방성 식각을 제공하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 높은 식각 속도를 가지는 이방성 식각을 제공하는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법은 챔버에 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들과 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들을 장착하는 단계; 상기 제1 플라즈마 소스들에 제1 가스를 제공하는 단계; 상기 제2 플라즈마 소스들에 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공하는 단계; 상기 제1 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제1 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 제2 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제2 플라즈마를 형성하는 단계; 및 상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 상기 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계는 기판에 홀을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마와 상기 제2 플라즈마는 서로 교번하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가스는 불소 함유 가스 및 염소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 산소 가스, 수소 가스, 및 탄소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가스는 SF6, CF4, CHF3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 C4F8, C3F6, C2F2, 산소, 수소 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스들 및 상기 제2 플라즈마 소스들은 자기장을 이용한 유도 결합 플라즈마 소스일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스들 각각은 상기 챔버에 형성된 제1 그룹 관통홀; 상기 제1 그룹 관통홀에 장착된 제1 그룹 유전체; 상기 제1 그룹 유전체 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단; 및 상기 제1 그룹 유전체 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나를 포함할 수 있다. 상기 제2 플라즈마 소스들 각각은 상기 챔버에 형성된 제2 그룹 관통홀; 상기 제2 그룹 관통홀에 장착된 제2 그룹 유전체; 상기 제2 그룹 유전체 주위에 제2 가스를 제공하는 제2 가스 공급 수단; 및 상기 제2 그룹 유전체 주위에 배치된 플라즈마 발생용 제2 그룹 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 그룹 안테나는 제1 RF 전원에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 그룹 안테나는 제2 RF 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 챔버의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다. 상기 제2 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 진공 용기의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 상기 제1 플라즈마 소스들 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 중심에 배치되고 제3 가스를 제공받는 하나의 제3 플라즈마 소스를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 가스는 상기 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스 및 상기 제2 플라즈마 소스 중에서 적어도 하나는 펄스 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 RF 전원의 전력을 제1 플라즈마 소스들에 제1 전력 분배부를 이용하여 분배하는 단계; 및 상기 제2 RF 전원의 전력을 제2 플라즈마 소스들에 제2 전력 분배부를 이용하여 분배하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 분배부는 제1 전력 분배 라인; 상기 제1 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제1 도전성 외피; 및 일단은 상기 제1 도전성 외피에 연결되고 타단은 제1 그룹 안테나에 연결되고 동일한 길이의 제1 접지라인을 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 분배부의 입력단과 상기 제1 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일ㅎkf 수 있다. 상기 제2 전력 분배부는 제2 전력 분배 라인; 상기 제2 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제2 도전성 외피; 및 일단은 상기 제2 도전성 외피에 연결되고 타단은 제2 그룹 안테나에 연결되고 동일한 길이의 제2 접지라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 분배부의 입력단과 상기 제2 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버에 장착되고 제1 가스를 제공받는 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들; 상기 챔버에 장착되고 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공받는 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들; 상기 제1 플라즈마 소스들에 전력을 제공하는 제1 RF 전원; 상기 제2 플라즈마 소스들에 전력을 제공하는 제2 RF 전원; 상기 제1 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제1 플라즈마 소스들에게 전력을 분배하는 제1 전력 분배부; 상기 제2 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제2 플라즈마 소스들에게 전력을 분배하는 제2 전력 분배부; 및 상기 챔버 내부에 배치된 기판에 RF 전력을 인가하는 바이어스 RF 전원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가스는 분해되어 기판을 식각하는 식각성 가스이고, 상기 제2 가스는 분해되어 폴리머를 형성하는 증착성 가스일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스들 각각은 상기 챔버에 형성된 제1 그룹 관통홀에 장착된 제1 그룹 유전체; 상기 제1 그룹 유전체 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단; 및 상기 제1 그룹 유전체 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나를 포함하고, 상기 제1 그룹 안테나는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 상기 제2 플라즈마 소스들 각각은 상기 챔버에 형성된 제2 그룹 관통홀에 장착된 제2 그룹 유전체; 상기 제2 그룹 유전체 주위에 제2 가스를 제공하는 제2 가스 공급 수단; 및 상기 제2 그룹 유전체 주위에 배치된 플라즈마 발생용 제2 그룹 안테나를 포함하고, 상기 제2 그룹 안테나는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전력 분배부는 제1 전력 분배 라인; 상기 제1 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제1 도전성 외피; 및 일단은 상기 제1 도전성 외피에 연결되고 타단은 제1 그룹 안테나에 연결되는 동일한 길이의 제1 접지라인을 포함하고, 상기 제1 전력 분배부의 입력단과 상기 제1 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일할 수 있다. 상기 제2 전력 분배부는 제2 전력 분배 라인; 상기 제2 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제2 도전성 외피; 및 일단은 상기 제2 도전성 외피에 연결되고 타단은 제2 그룹 안테나에 연결되는 동일한 길이의 제2 접지라인을 포함하고, 상기 제2 전력 분배부의 입력단과 상기 제2 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 챔버의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 배치되고, 상기 제2 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 진공 용기의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 상기 제1 플라즈마 소스들 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전력 분배부는 상기 제1 RF 전원으로터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치; 및 상기 입력 브랜치와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치를 포함할 수 있다. 상기 제2 전력 분배부는 상기 제2 RF 전원으로터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치; 및 상기 입력 브랜치와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 RF 전원 및 상기 제2 RF 전원은 서로 동기화되어 펄스 모드로 동작하고, 서로 다른 시간에 출력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 중심에 배치되고 제3 가스를 제공받는 하나의 제3 플라즈마 소스;및 상기 제3 플라즈마 소스에 전력을 제공하는 제3 RF 전원을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 가스는 상기 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 대면적 균일도 및 빠른 처리 속도를 가지고 관통 실리콘 비아 홀 등을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다. 도 2는 식각 주기 동안의 도 1의 플라즈마 발생 장치의 단면도이다. 도 3은 증착 주기동안의 도 1의 도 1의 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 전기적 연결을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 플라스마 소스를 설명하는 단면도이다.
도 6a는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 전력 분배부를 설명하는 사시도이다. 도 5b는 도 6a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 6c는 도 6a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 1의 플라즈마 발생 장치의 자석을 설명하는 평면도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.
도 8b 및 도 8c는 도 8a의 플라즈마 처리 장치의 식각 동작 및 증착 동작을 설명하는 평면도이다.
도 8d는 도 8a의 플라즈마 처리 장치의 타이밍도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 플라즈마 소스들을 나타내는 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 분배 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 평면도이다. 도 14는 도 13의 기판 처리 장치의 전력 분배를 설명하는 도면이다.
110a, 110b, 110c : 제1 플라즈마 소스들
210a, 210b, 210c : 제2 플라즈마 소스들
122: 제1 전력 분배부
222: 제2 전력 분배부
162: 제1 RF 전원
164: 제2 RF 전원
152: 챔버
수직 채널 플래시 메모리 소자는 폴리실리콘과 같은 도전막과 산화막과 같은 절연막이 교번하여 적층되는 스택을 포함한다. 반복하여 적층된 도전막과 절연막을 식각하여 채널용 홀을 형성하고, 이 채널용 홀에 채널용 도전 물질을 매립한다. 상기 채널용 홀 형성은 종횡비(aspect ratio)가 매무 커서 어렵다. 상기 채널용 홀을 형성하기 위하여 식각 및 증착이 적절히 유지될 필요가 있다.
반도체 집적회로 사이의 초고속 통신을 위하여 관통 전극들을 통신수단으로 사용하여 3차원적 메모리 칩들을 적층하는 적층 반도체 메모리 장치가 개발되고 있다. 적층 반도체 메모리 장치에서, 메모리 칩들은 실리콘 관통 비아 홀(Through Silicon Via Hole;TSV hole)를 형성하고, 실리콘 관통 비아 홀을 채우는 실리콘 관통 비아에 의하여 전기적으로 연결된다. 실리콘 관통 비아 홀(Through Silicon Via hole)은 종횡비(aspect ratio)가 매무 커서 형성하기 어렵다. 상기 TSV 홀을 형성하는 공정에서, 식각 공정이 과도하면 홀의 형상이 붕괴되고, 증착 공정이 과도하면 홀이 막힐 수 있다. 따라서, 홀의 형성 공정에서, 증착 공정 및 식각 공정이 적절히 유지될 필요가 있다. 예를 들어, 일 방식은 식각 가스를 사용하여 소정의 시간 동안 식각 공정을 수행하고, 이어서 증착 가스를 사용하여 식각된 홀의 측벽에 소량의 증착 공정을 수행하고, 이어서 다시 소정의 시간 동안 식각 가스를 사용하여 식각 공정을 수행할 있다. 이러한 공정을 반복하여, 홀은 일정한 직경을 가진 기둥 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 위와 같은 보쉬 공정은 실리콘 관통 비아 홀을 형성하기 위하여 공정 가스의 시간에 따른 주기적인 변화가 요구된다. 그러나, 공정 가스의 시간에 따른 주기적인 변화는 많은 시간을 소요하여 현실적으로 적용되기 어렵다. 또한, 종래의 유도 결합 플라즈마의 식각 속도는 TSV 홀 식각을 위하여 너무 낮다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 형성 방법은 식각에 주로 기여하는 SF6와 같은 제1 가스와 폴리머 증착에 주로 기여하는 C4F8과 같은 제2 가스를 항상 챔버에 공급한다. 그러나, 제1 가스와 제2 가스는 공간적으로 서로 이격되어 공급되고, 제1 가스가 공급되는 영역 및 제2 가스가 공급되는 영역에 각각 플라즈마 발생 장치가 구비된다. 식각 공정을 수행하고자 하는 경우, 제1 가스가 공급되는 영역에 배치된 식각용 플라즈마 발생 장치를 이용하여 플라즈마 방전을 수행하고, 이렇게 생성된 플라즈마 및 플로린(F) 같은 활성종은 기판에 제공되어 식각 공정을 수행한다.
이어서, 증착 공정을 수행하고자 하는 경우, 제2 가스가 공급되는 영역에 배치된 증착용 플라즈마 발생 장치를 이용하여 플라즈마 방전을 수행하고, 이렇게 생성된 플라즈마 및 폴리머는 기판에 제공되어 측벽에 보호막 증착 공정을 수행한다.
따라서, 식각 공정과 증착 공정은 대응하는 플라즈마 발생 장치를 동작시키어 수행할 수 있다. 즉, 식각용 플라즈마 발생 장치 및 증착용 플라즈마 발생 장치의 동작 전환 속도는 매우 빨라, 증착 공정으로부터 식각 공정으로의 변경이 매우 빠르다. 따라서, 원하는 형상의 홀 형성이 가능하고, 스캘럽(scallop)의 형상을 조절할 수 있다. 또한, 공정 속도를 증가시키기 위하여, 플라즈마 발생 장치는 자기장을 이용하는 유도 결합 플라즈마 장치일 수 있다. 우원편광파(Right-handed circularly polarized wave; R-Wave)는 자화된 유도 결합 플라즈마에서 플라즈마 내부로 진행할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 밀도가 증가할 수 있다.
식각용 플라즈마 발생 장치는 공정 균일도를 향상하기 위하여 복수 개를 사용할 수 있다. 또한, 증착용 플라즈마 발생 장치는 공정 균일도를 향상하기 위하여 복수 개 사용할 수 있다. 플라즈마 발생 장치들은 전기적으로 병렬 연결되어 RF 전원의 개수를 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 식각용 플라즈마 발생 장치에 전력을 공급하여, SF6와 같은 제1 가스는 식각 플라즈마와 F과 같은 활성종을 주로 생성한다. 이렇게 생성된 식각 플라즈마와 F과 같은 활성종은 확산에 의하여 기판에 제공된다. 이에 따라, 기판에서 식각 공정이 수행된다. 다만, 식각 공정 중에서 C4F8과 같은 제2 가스는 계속 챔버에 공급될 수 있다. 그러나, C4F8과 같은 제2 가스는 식각용 플라즈마 발생 장치에 직접 제공되지 않아 거의 분해되지 않아 증착 공정은 거의 수행되지 않는다.
이어서, 식각용 플라즈마 발생 장치에 공급되는 전력을 차단한다. 이어서, 증착용 플라즈마 발생 장치에 전력을 공급하여, C4F6와 같은 제2 가스는 증착 플라즈마와 폴리머를 주로 생성한다. 이렇게 생성된 증착 플라즈마와 폴리머는 확산에 의하여 기판에 제공된다. 이에 따라, 기판에서 보호막 증착 공정이 수행된다. 위와 같은 식각과 증착을 반복하여 TSV 홀을 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다. 도 2는 식각 주기 동안의 도 1의 플라즈마 발생 장치의 단면도이다. 도 3은 증착 주기동안의 도 1의 도 1의 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 전기적 연결을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 플라스마 소스를 설명하는 단면도이다.
도 6a는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 전력 분배부를 설명하는 사시도이다. 도 5b는 도 6a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 6c는 도 6a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 1의 플라즈마 발생 장치의 자석을 설명하는 평면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 챔버(152)에 장착되고 제1 가스를 제공받는 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c), 상기 챔버(152)에 장착되고 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공받는 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c), 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 전력을 제공하는 제1 RF 전원(162), 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)에 전력을 제공하는 제2 RF 전원(164), 상기 제1 RF 전원(162)에서 제공받은 전력을 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에게 전력을 분배하는 제1 전력 분배부(122), 상기 제2 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)에게 전력을 분배하는 제2 전력 분배부(222), 및 상기 챔버(152) 내부에 배치된 기판(156)에 RF 전력을 인가하는 RF 바이어스 전원(182)을 포함한다.
상기 챔버(152)는 원통 형상 또는 사각통 형상을 가질 수 있다. 상기 챔버(152)는 배기부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 챔버(152)는 기판 홀더(154) 및 상기 기판 홀더(154)로 상에 장착되는 기판(156)을 포함할 수 있다. 상기 챔버(152)는 상판(153)을 포함할 수 있다. 상기 상판(153)은 상기 챔버(152)의 뚜껑일 수 있다. 상기 상판(153)은 금속 또는 금속 합금으로 형성될 수 있다. 상기 상판은 x-y 평면에 배치될 수 있다.
상기 기판 홀더(154)는 온도 조절부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부는 상기 기판(156)의 온도를 조절할 수 있다. 상기 온도 조절부는 상기 기판을 섭씨 -150 도 내지 섭씨 750도 범위에서 냉각 또는 가열할 수 있다.
상기 RF 바이어스 전원(182)은 RF 바이어스 매칭 네트워크(183)을 통하여 상기 기판 홀더(154)에 RF 전력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(156) 상에 플라즈마가 형성되고, 상기 플라즈마는 셀프 바이어스(self-bias)를 가지고 상기 기판(156)에 에너지를 제공할 수 있다. 또한, 상기 기판 홀더(154)에 DC 바이어스 전원(184)이 연결될 수 있다.
상기 제1 가스는 플라즈마에 의하여 분해되어 기판을 식각하는 식각성 가스이고, 상기 제2 가스는 플라즈마에 의하여 분해되어 폴리머를 형성하는 증착성 가스일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가스는 불소 함유 가스 및 염소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 산소 가스, 수소 가스, 및 탄소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 가스는 SF6, CF4, CHF3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 C4F8, C3F6, C2F2, 산소, 수소 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 가스는 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 항상 공급되고, 상기 제2 가스는 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)에 항상 공급될 수 있다. 가스의 교환이 제거되어, 공정 시간이 단축될 수 있다.
상기 제1 가스는 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 의하여 분해되어, 상기 기판을 식각할 수 있다. 이어서, 상기 제2 가스는 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)에 의하여 분해되어, 상기 기판에 폴리머를 증착할 수 있다. 즉, 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)과 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)은 교번하여 플라즈마를 생성할 수 있다.
제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 원통형 챔버(152)의 상판(153)에 일정한 반경을 가지는 원주를 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)은 원통형 챔버(152)의 상판(153)에 일정한 반경을 가지는 원주를 따라 등간격으로 배치될 수 있다.
제1 그룹 관통홀들(111a,111b,111c)은 상기 상판(153)의 중심을 기준으로 일정한 반경의 원주의 주위에 대칭적으로 될 수 있다. 또한, 제2 그룹 관통홀들(211a,211b,211c)은 상기 상판(153)의 중심을 기준으로 일정한 반경의 원주의 주위에 대칭적으로 되고, 이웃한 한 쌍의 제1 그룹 관통홀들(111a,111b,111c) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 상기 제1 그룹 관통홀들(111a,111b,111c)에 각각 장착될 수 있다. 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)은 상기 제2 그룹 관통홀들(211a,211b,211c)에 각각 장착될 수 있다.
상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 전기적으로 병렬 연결되고 하나의 제1 RF 전원(162)으로부터 RF 전력을 공급받을 수 있다. 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)은 전기적으로 병렬 연결되고 하나의 제2 RF 전원(164)으로부터 RF 전력을 공급받을 수 있다. 상기 제1 RF 전원의 주파수는 상기 제2 RF 전원의 주파수와 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 RF 전원와 상기 제2 RF 전원의 상호 간섭이 억제될 수 있다. 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 동일한 형상 및 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c) 각각은 상기 챔버(152)에 형성된 제1 그룹 관통홀(111a,111b,111c)에 장착된 제1 그룹 유전체(112a,112b,112c), 상기 제1 그룹 유전체(112a,112b,112c) 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단(115a,115b,115c), 및 상기 제1 그룹 유전체(112a,112b,112c) 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.
제1 그룹 관통홀들(111a,111b,111c)은 상기 상판(153)의 중심을 기준으로 일정한 반경의 원주의 주위에 대칭적으로 될 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 튜브 몸체(112aa) 및 베이스(112ab)를 가질 수 있다. 상기 베이스(112ab)는 상기 제1 그룹 관통홀(111a)에 걸치도록 배치될 수 있다. 상기 튜브 몸체(112aa)의 일단에는 상기 베이스(112ab)가 결합하고, 상기 튜브 몸체(112aa)의 타단에는 금속판(114a)이 결합할 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 알루미나, 사파이어, 쿼츠, 또는 세라믹일 수 있다. 상기 금속판(114a)의 중심에는 제1 가스 공급 수단(115a)이 배치될 수 있다. 상기 튜브 몸체(112aa)를 감싸도록 제1 그룹 안테나(116a)가 배치될 수 있다. 상기 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)는 3 턴(turn) 안테나일 수 있다. 또한, 상기 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)와 수직으로 이격되어 제1 자석(132a,132b,132c)이 배치될 수 있다.
상기 제1 자석(132a,132b,132c)은 영구 자석 또는 전자석이 배치될 수 있다. 상기 영구 자석은 토로이드 형상을 가지고, 상기 튜브의 중심축 방향으로 자화되어 상기 튜브의 중심축 방향의 자기장을 형성할 수 있다. 상기 제1 그룹 안테나의 중심에서 상기 자석에 의한 자기장의 세기는 수십 가우스(Gauss) 내지 수백 가우스일 수 있다. 상기 자기장은 우원편광파(right-handed circularly polarized wave; R-wave)를 플라즈마에 침투시킬 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 밀도는 통상의 유도 결합 플라즈마의 밀도보다 증가될 수 있다.
상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c) 각각은 상기 챔버(152)에 형성된 제2 그룹 관통홀(211a,211b,211c)에 장착된 제2 그룹 유전체(212a,212b,212c), 상기 제2 그룹 유전체(212a,212b,212c) 주위에 제2 가스를 제공하는 제2 가스 공급 수단(215a,215b,215c), 및 상기 제2 그룹 유전체(212a,212b,212c) 주위에 배치된 플라즈마 발생용 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c)를 포함하고, 상기 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c)는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c)은 동일한 형상 및 구조를 가질 수 있다.
제2 그룹 관통홀들(211a,211b,211c)은 상기 상판(153)의 중심을 기준으로 일정한 반경의 원주의 주위에 대칭적으로 될 수 있다. 상기 제2 그룹 유전체(212a,212b,212c)는 튜브 몸체 및 베이스를 가질 수 있다. 상기 베이스는 상기 제2 그룹 관통홀(211a,211b,211c)에 걸치도록 배치될 수 있다. 상기 튜브 몸체의 일단에는 베이스가 결합하고, 상기 튜브 몸체의 타단에는 금속판이 결합할 수 있다. 상기 금속판의 중심에는 제2 가스 공급 수단(215a,215b,215c)이 배치될 수 있다. 상기 튜브 몸체를 감싸도록 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c)와 수직으로 이격되어 제2 자석(232a,232b,232c)이 배치될 수 있다. 상기 제2 자석(232a,232b,232c)은 영구 자석 또는 전자석이 배치될 수 있다. 상기 영구 자석은 토로이드 형상을 가지고, 상기 튜브의 중심축 방향으로 자화되어 상기 튜브의 중심축 방향의 자기장을 형성할 수 있다.
제3 플라즈마 소스(310)는 상기 상판(153)의 중심에 배치될 수 있다. 또한, 제3 가스는 상기 제3 플라즈마 소스(310)에 공급되어 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 제3 가스는 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 질소 가스일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 가스가 제1 가스인 경우, 상기 제3 가스는 항상 제3 플라즈마 소스(310)를 통하여 공급될 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 가스가 제1 가스인 경우, 상기 제3 가스는 항상 제3 플라즈마 소스(310)를 통하여 공급될 수 있다. 또한, 상기 제3 플라즈마 소스(310)는 상기 제1 플라즈마 소스들과 동기화되어 동시에 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 가스가 제2 가스인 경우, 상기 제3 가스는 항상 제3 플라즈마 소스(310)를 통하여 공급될 수 있다. 또한, 상기 제3 플라즈마 소스(310)는 상기 제2 플라즈마 소스들과 동기화되어 동시에 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 가스가 불활성 가스인 경우, 상기 제3 가스는 항상 제3 플라즈마 소스(310)를 통하여 공급될 수 있다. 또한, 상기 제3 플라즈마 소스(310)는 상기 제1 플라즈마 소스들 또는 상기 제2 플라즈마 소스들과 상관없이 항상 동작할 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 플라즈마 소스는 펄스 모드로 동작하는 제1 플라즈마 소스들과 펄스 모드로 동작하는 제2 플라즈마 소스들에 초기 방전을 제공할 수 있다.
제3 플라즈마 소스(310)는 상기 챔버(152)에 형성된 제3 그룹 관통홀(311)에 장착된 제3 그룹 유전체(312), 상기 제3 그룹 유전체(312) 주위에 제3 가스를 제공하는 제3 가스 공급 수단(315), 및 상기 제3 그룹 유전체(312) 주위에 배치된 제3 플라즈마 발생용 제3 그룹 안테나(316)를 포함할 수 있다. 상기 제3 그룹 안테나는 한 개 일 수 있다. 상기 제3 그룹 안테나(316)와 z축으로 이격되어 제3 자석(332)이 배치될 수 있다. 제3 RF 전원(166)은 상기 제3 그룹 안테나(316)에 전력을 공급한다. 상기 제3 RF 전원(166)의 주파수는 상기 제1 RF 전원 및 상기 제2 RF 전원의 주파수와 다를 수 있다. 상기 제3 RF 전원(166)은 제3 임피던스 매칭 네트워크(167)를 통하여 상기 제3 그룹 안테나(316)에 전력을 공급할 수 있다.
제1 RF 전원(162)은 제1 전력 분배부(122)를 통하여 제1 그룹 안테나들(116a,116b,116c)에 전력을 공급한다. 제1 임피던스 매칭 네트워크(163)는 상기 제1 RF 전원(162)과 상기 제1 전력 분배부(122) 사이에 배치되어 부하에 최대의 전력을 전달한다.
제2 RF 전원(164)은 제2 전력 분배부(222)를 통하여 제2 그룹 안테나들(216a,216b,216c)에 전력을 공급한다. 제2 임피던스 매칭 네트워크(165)는 상기 제2 RF 전원(164)과 상기 제2 전력 분배부(222) 사이에 배치되어 부하에 최대의 전력을 전달한다. 상기 제1 RF 전원(162)은 상기 제2 RF 전원(164)에 동기화되어 서로 다른 시간에 전력을 공급한다. 즉, 제1 RF 전원(162)이 전력을 공급하는 동안, 상기 제2 RF 전원은 전력을 공급하지 않고, 제2 RF 전원이 전력을 공급하는 동안, 상기 제1 RF 전원은 전력을 공급하지 않을 수 있다.
통상적으로, 유도 결합 안테나에 병렬 연결된 안테나에 전력을 분배하면, 전력은 특정한 안테나에 주로 공급되고, 나머지 안테나들에 공급되는 전력은 상대적으로 작다. 따라서, 공간적으로 균일한 플라즈마 형성이 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 제1 전력 분배부(122)는 제1 전력 분배 라인(122a), 상기 제1 전력 분배 라인(122a)을 감싸고 접지되는 제1 도전성 외피(122c), 및 일단은 상기 제1 도전성 외피(122c)에 연결되고 타단은 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)에 연결되는 제1 접지라인(117a,117b,117c)을 포함하고, 상기 제1 전력 분배부(122)의 입력단(N1)과 상기 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c) 사이의 거리는 동일할 수 있다. 또한, 제1 접지라인(117a,117b,117c)은 동일한 길이를 가진다. 이에 따라, 상기 제1 전력 분배부(122)는 모든 제1 그룹 안테나들에 균등한 전력을 분배할 수 있다. 즉, 상기 제1 전력 분배부(122)는 모든 제1 그룹 안테나들에 동일한 임피던스를 제공할 수 있다.
상기 제1 전력 분배부(122)는 상기 제1 RF 전원(162)으로터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치(123), 및 상기 입력 브랜치(123)와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치(125)를 포함할 수 있다. 입력 브랜치(123)는 중심 도선(123), 상기 중심 도선(123a)을 감싸는 절연체(123b), 상기 절연체(123b)를 감싸는 도전성 외피(123c)를 포함한다. 상기 중심 도선(123a)은 냉매가 진행할 수 있도록 파이프 형상일 수 있다.
상기 3 웨이(way) 브랜치(125)의 일단은 상기 입력 브랜치(123)에 연결되고, 상기 타단은 각각 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)의 일단에 연결된다. 상기 3 웨이(way) 브랜치(125)는 3개의 출력 브랜치를 가지고, 각 출력 브랜치는 중심도선(125a), 상기 중심 도선(125a)을 감싸는 절연체(125b), 및 상기 절연체(125b)를 감싸는 도전성 외피(125c)를 포함한다. 상기 중심 도선(125a)은 냉매가 진행할 수 있도록 파이프 형상일 수 있다. 또한, 제1 접지 라인(117a,117b,117c)의 일단은 상기 제1 그룹 안테나(116a,116b,116c)의 타단에 연결되고, 상기 제1 접지라인(117a,117b,117c)의 타단은 상기 출력 브랜치의 도선성 오피(125c)의 타단에 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 접지 라인(117a,117b,117c)이 존재하지 않는 경우, 제1 RF 전원(162)의 전력은 특정한 안테나에 주로 공급될 수 있다. 제1 접지라인(117a,117b,117c)은 모든 제1 그룹 안테나의 임피던스를 동일하게 유지하여, 전력의 균등 분배를 제공한다. 또한, 상기 제1 접지 라인(117a,117b,117c)의 일단은 상기 상판(153)에 연결될 수 있다.
상기 제2 전력 분배부(222)는 제2 전력 분배 라인(222a), 상기 제2 전력 분배 라인(222a)을 감싸고 접지되는 제2 도전성 외피(222c), 및 일단은 상기 제2 도전성 외피(222a)에 연결되고 타단은 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c)에 연결되는 제2 접지라인(217a,217b,217c)을 포함하고, 상기 제2 전력 분배부(222)의 입력단(N2)과 상기 제2 그룹 안테나(216a,216b,216c) 사이의 거리는 동일할 수 있다.
상기 제2 전력 분배부(222)는 상기 제2 RF 전원(166)으로부터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치(223), 및 상기 입력 브랜치(223)와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치(225)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 분배부(122)는 상기 제2 전력 분배부(222) 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 접지 라인(217a,217b,217c)이 존재하지 않는 경우, 제2 RF 전원(164)의 전력은 특정한 안테나에 주로 공급될 수 있다. 제2 접지라인(217a,217b,217c)은 모든 제2 그룹 안테나의 임피던스를 동일하게 유지하여, 전력의 균등 분배를 제공한다. 또한, 상기 제2 접지 라인(217a,217b,217c)의 일단은 상기 상판(153)에 연결될 수 있다.
제1 가스 분배부(미도시)는 제1 가스를 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 제공할 수 있다. 또한, 제2 가스 분배부(미도시)는 제2 가스를 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)에 제공할 수 있다.
제1 자석(132a,132b,132c), 제2 자석(232a,232b,232c), 및 제3 자석(332)은 도넛 형상 또는 토로이드 형상일 수 있다. 상기 제1 자석(132a,132b,132c), 제2 자석(232a,232b,232c), 및 제3 자석(332)의 단면은 사각형 또는 원형일 수 있다.
상기 제1 자석(132a,132b,132c), 제2 자석(232a,232b,232c), 및 제3 자석(332)은 자석 고정판(141)에 삽입될 수 있다. 상기 제1 자석(132a,132b,132c), 제2 자석(232a,232b,232c), 및 제3 자석(332)은 안테나의 중심에서 z 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
이동부(140)는 상기 상판(153)에 고정 결합할 수 있다. 상기 이동부(140)는 상기 유전체 튜브들이 배치된 평면(xy 평면)에 수직하게 연장되는 적어도 하나의 지지 기둥(142)을 포함할 수 있다. 상기 자석 고정판(141)은 상기 지지 기둥(142)에 삽입되어 상기 지지 기둥(142)을 따라 이동할 수 있다. 상기 자석 고정판(141)의 중심에는 관통홀(143)이 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제3 플라즈마 소스는 제거될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.
도 8b 및 도 8c는 도 8a의 플라즈마 처리 장치의 식각 동작 및 증착 동작을 설명하는 평면도이다.
도 8d는 도 8a의 플라즈마 처리 장치의 타이밍도이다.
도 1 내지 도 8d를 참조하면, 플라즈마 처리 방법은 챔버에 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)과 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)을 장착하는 단계, 상기 제1 플라즈마 소스들(110a.100b,110c)에 제1 가스를 제공하는 단계, 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)에 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공하는 단계, 및 상기 제1 플라즈마 소스들(110a.100b,110)에 전력을 인가하여 제1 플라즈마를 형성하는 단계, 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)에 전력을 인가하여 제2 플라즈마를 형성하는 단계, 및 상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 상기 챔버 내부에 배치된 기판(156)을 처리하는 단계를 포함한다.
상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계는 기판에 홀을 형성할 수 있다.
상기 제1 플라즈마와 상기 제2 플라즈마는 서로 교번하여 형성될 수 있다.
상기 제1 가스는 불소 함유 가스 및 염소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 가스는 산소 가스, 수소 가스, 및 탄소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 가스는 SF6, CF4, CHF3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 C4F8, C3F6, C2F2, 산소, 수소 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 원통형의 상기 챔버(152)의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 배치되고, 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)은 원통형의 상기 진공 용기의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c) 사이에 배치된다.
상기 챔버(152)의 중심에 배치되고 제3 가스를 제공받는 하나의 제3 플라즈마 소스(310)가 추가적으로 배치될 수 있다. 상기 제3 가스는 상기 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c) 및 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)중에서 적어도 하나는 펄스 모드로 동작할 수 있다. 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c) 및 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)는 자기장을 이용한 유도 결합 플라즈마 소스일 수 있다.
Sa는 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 제공되는 제1 가스의 유량을 나타낸다. Sb는 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)에 제공되는 제2 가스의 유량을 나타낸다. Sc는 제3 플라즈마 소스(310)에 제공되는 제3 가스의 유량을 나타낸다. 제1 가스, 제2 가스, 및 제3 가스는 일정한 유량을 가지고 각각의 플라즈마 소스들에 제공될 수 있다.
Pa는 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)에 각각 제공되는 전력을 나타낸다. Pb는 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)에 각각 제공되는 전력을 나타낸다. Pc는 제3 플라즈마 소스(310)에 제공되는 전력을 나타낸다. 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)은 주기를 가지고 펄스 모드로 동작할 수 있다. 또한, 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)은 주기를 가지고 펄스 모드로 동작할 수 있다. 제3 플라즈마 소스(310)는 연속 모드로 동작할 수 있다. 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)과 상기 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)은 서로 다른 시간에 동작할 수 있다. 이에 따라. 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c)이 동작하는 동안, 기판에 식각성 가스가 제공될 수 있다. 이어서, 제2 플라즈마 소스들(210a,210b,210c)이 동작하는 동안, 기판에 증착성 가스가 제공될 수 있다. 이에 따라, TSV 홀 식각 공정이 진행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 플라즈마 소스(510a)는 상기 챔버(152)에 형성된 제1 그룹 관통홀(111a)에 장착된 제1 그룹 유전체(112a), 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단(115a), 및 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나(116a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)은 원판형 유전체이고, 상기 제1 그룹 안테나(116)은 스파이럴 형태의 안테나일 수 있다. 상기 제1 그룹 안테나(116)에서 z축 방향으로 이격되어 제1 자석(132a)이 배치될 수 있다. 제1 가스 공급 수단(115a)은 상기 제1 그룹 관통홀(111a)의 하부면에 제1 가스를 공급할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스를 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 플라즈마 소스(510b)는 상기 챔버(152)에 형성된 제1 그룹 관통홀(111a)에 장착된 제1 그룹 유전체(112a), 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단(115a), 및 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나(116a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 벨자(bell-jar)형 유전체이고, 상기 제1 그룹 안테나(116)은 스파이럴 형태의 안테나일 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 상기 제1 그룹 관통홀(111a)에 일부가 삽입되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 그룹 안테나(116)에서 z축 방향으로 이격되어 제1 자석(132a)이 배치될 수 있다. 제1 가스 공급 수단(115a)은 상기 제1 그룹 관통홀(111a)의 하부면에 제1 가스를 공급할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스를 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 플라즈마 소스(510c)는 상기 챔버(152)에 형성된 제1 그룹 관통홀(111a)에 장착된 제1 그룹 유전체(112a), 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단(115a), 및 상기 제1 그룹 유전체(112a) 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나(116a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 튜브형 유전체이고, 상기 제1 그룹 안테나(116)는 헬리칼 형태의 안테나일 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체(112a)는 상기 챔버(153)에서 돌출되도록 배치될 수 있다. 상기 제1 그룹 유전체는 금속성 뚜겅(114a)을 포함할 수 있다. 제1 가스 공급 수단(115a)은 금속성 뚜겅(114a)에 배치되어 제1 가스를 공급할 수 있다. 상기 제1 그룹 안테나(116)에서 z축 방향으로 이격되어 제1 자석(132a)이 배치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 분배 방법을 설명하는 도면이다. 도 4에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4 및 도 12를 참조하면, 제1 RF 전원은 스위치를 통하여 제1 그룹 안테나 또는 제2 그룹 안테나들에 전력을 선택적으로 제공할 수 있다. 상기 스위치와 상기 제1 그룹 안테나 사이에는 제1 임피던스 매칭 네트워크가 배치되고, 상기 스위치와 상기 제2 그룹 안테나 사이에는 제2 임피던스 매칭 네트워크가 배치될 수 있다. 상기 스위치의 동작에 따라, 상기 제1 RF 전원의 전력은 제1 임피던스 매칭 네트워크 및 제1 전력 분배부를 통하여 제1 그룹 안테나에 제공될 수 있다. 또는 상기 제1 RF 전원의 전력은 제2 임피던스 매칭 네트워크 및 제2 전력 분배부를 통하여 제2 그룹 안테나에 제공될 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 평면도이다. 도 14는 도 13의 기판 처리 장치의 전력 분배를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 챔버(152)에 장착되고 제1 가스를 제공받는 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c,110d), 상기 챔버(152)에 장착되고 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공받는 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c,210d), 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c,110d)에 전력을 제공하는 제1 RF 전원(162), 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c,210d)에 전력을 제공하는 제2 RF 전원(164), 상기 제1 RF 전원(162)에서 제공받은 전력을 상기 제1 플라즈마 소스들(110a,110b,110c,110d)에게 전력을 분배하는 제1 전력 분배부(122), 상기 제2 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제2 플라즈마 소스들(210a, 210b,210c,210d)에게 전력을 분배하는 제2 전력 분배부(222), 및 상기 챔버(152) 내부에 배치된 기판에 RF 전력을 인가하는 RF 바이어스 전원(182)을 포함한다. 상기 챔버(152)는 사각통 형상을 가질 수 있다.
제1 접지 라인(117)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 개념적으로 설명하면, 제1 전력 분배부(122)의 도전성 외피(122a)는 상기 제1 접지 라인(117)에 연결되어 트리 구조(tree-structure)를 가질 수 있다.
또한, 제2 접지라인(217)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 개념적으로 설명하면, 제2 전력 분배부(222)의 도전성 외피(222a)는 상기 제2 접지 라인(217)에 연결되어 트리 구조(tree-structure)를 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

Claims (20)

  1. 챔버에 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들과 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들을 장착하는 단계;
    상기 제1 플라즈마 소스들에 제1 가스를 제공하는 단계;
    상기 제2 플라즈마 소스들에 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공하는 단계;
    상기 제1 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제1 플라즈마를 형성하는 단계;
    상기 제2 플라즈마 소스들에 전력을 인가하여 제2 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 상기 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계를 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 및 상기 제2 플라즈마를 이용하여 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 단계는 기판에 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마와 상기 제2 플라즈마는 서로 교번하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가스는 불소 함유 가스 및 염소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2 가스는 산소 가스, 수소 가스, 및 탄소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가스는 SF6, CF4, CHF3 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2 가스는 C4F8, C3F6, C2F2, 산소, 수소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스들 및 상기 제2 플라즈마 소스들은 자기장을 이용한 유도 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스들 각각은:
    상기 챔버에 형성된 제1 그룹 관통홀;
    상기 제1 그룹 관통홀에 장착된 제1 그룹 유전체;
    상기 제1 그룹 유전체 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단; 및
    상기 제1 그룹 유전체 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나를 포함하고,
    상기 제2 플라즈마 소스들 각각은:
    상기 챔버에 형성된 제2 그룹 관통홀;
    상기 제2 그룹 관통홀에 장착된 제2 그룹 유전체;
    상기 제2 그룹 유전체 주위에 제2 가스를 제공하는 제2 가스 공급 수단; 및
    상기 제2 그룹 유전체 주위에 배치된 플라즈마 발생용 제2 그룹 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 그룹 안테나는 제1 RF 전원에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 그룹 안테나는 제2 RF 전원에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 챔버의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 배치되고,
    상기 제2 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 진공 용기의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 상기 제1 플라즈마 소스들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 중심에 배치되고 제3 가스를 제공받는 하나의 제3 플라즈마 소스를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3 가스는 상기 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스 및 상기 제2 플라즈마 소스 중에서 적어도 하나는 펄스 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 RF 전원의 전력을 제1 플라즈마 소스들에 제1 전력 분배부를 이용하여 분배하는 단계; 및
    상기 제2 RF 전원의 전력을 제2 플라즈마 소스들에 제2 전력 분배부를 이용하여 분배하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 전력 분배부는:
    제1 전력 분배 라인;
    상기 제1 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제1 도전성 외피; 및
    일단은 상기 제1 도전성 외피에 연결되고 타단은 제1 그룹 안테나에 연결되고 동일한 길이의 제1 접지라인을 포함하고,
    상기 제1 전력 분배부의 입력단과 상기 제1 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일하고,
    상기 제2 전력 분배부는:
    제2 전력 분배 라인;
    상기 제2 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제2 도전성 외피; 및
    일단은 상기 제2 도전성 외피에 연결되고 타단은 제2 그룹 안테나에 연결되고 동일한 길이의 제2 접지라인을 포함하고,
    상기 제2 전력 분배부의 입력단과 상기 제2 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  13. 챔버에 장착되고 제1 가스를 제공받는 적어도 하나의 제1 플라즈마 소스들;
    상기 챔버에 장착되고 상기 제1 가스와 다른 제2 가스를 제공받는 적어도 하나의 제2 플라즈마 소스들;
    상기 제1 플라즈마 소스들에 전력을 제공하는 제1 RF 전원;
    상기 제2 플라즈마 소스들에 전력을 제공하는 제2 RF 전원;
    상기 제1 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제1 플라즈마 소스들에게 전력을 분배하는 제1 전력 분배부;
    상기 제2 RF 전원에서 제공받은 전력을 상기 제2 플라즈마 소스들에게 전력을 분배하는 제2 전력 분배부; 및
    상기 챔버 내부에 배치된 기판에 RF 전력을 인가하는 바이어스 RF 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 가스는 분해되어 기판을 식각하는 식각성 가스이고, 상기 제2 가스는 분해되어 폴리머를 형성하는 증착성 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스들 각각은:
    상기 챔버에 형성된 제1 그룹 관통홀에 장착된 제1 그룹 유전체;
    상기 제1 그룹 유전체 주위에 제1 가스를 제공하는 제1 가스 공급 수단; 및
    상기 제1 그룹 유전체 주위에 배치된 제1 플라즈마 발생용 제1 그룹 안테나를 포함하고,
    상기 제1 그룹 안테나는 전기적으로 병렬연결되고,
    상기 제2 플라즈마 소스들 각각은:
    상기 챔버에 형성된 제2 그룹 관통홀에 장착된 제2 그룹 유전체;
    상기 제2 그룹 유전체 주위에 제2 가스를 제공하는 제2 가스 공급 수단; 및
    상기 제2 그룹 유전체 주위에 배치된 플라즈마 발생용 제2 그룹 안테나를 포함하고,
    상기 제2 그룹 안테나는 전기적으로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배부는:
    제1 전력 분배 라인;
    상기 제1 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제1 도전성 외피; 및
    일단은 상기 제1 도전성 외피에 연결되고 타단은 제1 그룹 안테나에 연결되는 동일한 길이의 제1 접지라인을 포함하고,
    상기 제1 전력 분배부의 입력단과 상기 제1 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일하고,
    상기 제2 전력 분배부는:
    제2 전력 분배 라인;
    상기 제2 전력 분배 라인을 감싸고 접지되는 제2 도전성 외피; 및
    일단은 상기 제2 도전성 외피에 연결되고 타단은 제2 그룹 안테나에 연결되는 동일한 길이의 제2 접지라인을 포함하고,
    상기 제2 전력 분배부의 입력단과 상기 제2 그룹의 안테나 사이의 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 챔버의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 배치되고,
    상기 제2 플라즈마 소스들은 원통형의 상기 진공 용기의 중심에서 일정한 반경을 가진 원을 따라 일정한 간격을 가지고 상기 제1 플라즈마 소스들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배부는:
    상기 제1 RF 전원으로터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치; 및
    상기 입력 브랜치와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치를 포함하고,
    상기 제2 전력 분배부는:
    상기 제2 RF 전원으로터 전력을 공급받는 동축 케이블 형태의 입력 브랜치; 및
    상기 입력 브랜치와 연결되고 3 갈래로 갈라지는 동축 케이블 형태의 3 웨이(way) 브랜치를 포함하는 기판 처리 장치.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 RF 전원 및 상기 제2 RF 전원은 서로 동기화되어 펄스 모드로 동작하고, 서로 다른 시간에 출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제13 항에 있어서,
    상기 챔버의 중심에 배치되고 제3 가스를 제공받는 하나의 제3 플라즈마 소스;및
    상기 제3 플라즈마 소스에 전력을 제공하는 제3 RF 전원을 더 포함하고,
    상기 제3 가스는 상기 제1 가스, 제2 가스, 불활성 가스, 및 질소 가스 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
PCT/KR2013/001360 2012-03-09 2013-02-21 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치 WO2013133552A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380008244.8A CN104094385A (zh) 2012-03-09 2013-02-21 等离子体处理方法和基板处理装置
US14/472,781 US20140370715A1 (en) 2012-03-09 2014-08-29 Plasma processing method and substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120024551A KR101504532B1 (ko) 2012-03-09 2012-03-09 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR10-2012-0024551 2012-03-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/472,781 Continuation US20140370715A1 (en) 2012-03-09 2014-08-29 Plasma processing method and substrate processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013133552A1 true WO2013133552A1 (ko) 2013-09-12

Family

ID=49116978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/001360 WO2013133552A1 (ko) 2012-03-09 2013-02-21 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140370715A1 (ko)
KR (1) KR101504532B1 (ko)
CN (1) CN104094385A (ko)
WO (1) WO2013133552A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241049B1 (ko) 2011-08-01 2013-03-15 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법
KR101246191B1 (ko) 2011-10-13 2013-03-21 주식회사 윈텔 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
KR101332337B1 (ko) 2012-06-29 2013-11-22 태원전기산업 (주) 초고주파 발광 램프 장치
JP6541339B2 (ja) * 2014-12-01 2019-07-10 クラリアント・プロドゥクテ・（ドイチュラント）・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 炭化水素含有ガスの水蒸気改質触媒、水素製造装置、及び水素製造方法
EP3337771A1 (en) * 2015-08-21 2018-06-27 Corning Incorporated Methods and apparatus for processing glass
US20170092470A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 Applied Materials, Inc. Plasma reactor for processing a workpiece with an array of plasma point sources
US9997374B2 (en) * 2015-12-18 2018-06-12 Tokyo Electron Limited Etching method
CN106937472A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理装置及等离子体处理方法
US10438828B2 (en) * 2016-10-03 2019-10-08 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus to prevent interference between processing chambers
DE102016220248A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zum anisotropen drie-ätzen mit fluorgasmischung
US20180174801A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-21 Ulvac Technologies, Inc. Apparatuses and methods for surface treatment
CN110858530B (zh) * 2018-08-24 2023-04-14 北京北方华创微电子装备有限公司 匹配网络、阻抗匹配器以及阻抗匹配方法
US10714329B2 (en) * 2018-09-28 2020-07-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Pre-clean for contacts
US11094508B2 (en) * 2018-12-14 2021-08-17 Applied Materials, Inc. Film stress control for plasma enhanced chemical vapor deposition
CN113056083A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 上海宏澎能源科技有限公司 等离子束发生装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010040736A (ko) * 1998-02-09 2001-05-15 조셉 제이. 스위니 종의 밀도를 개별적으로 제어할 수 있는 플라즈마어시스티드 프로세싱 챔버
KR20080061814A (ko) * 2006-12-28 2008-07-03 주식회사 케이씨텍 플라즈마 증착장치 및 방법
US20090233385A1 (en) * 2006-10-25 2009-09-17 Panasonic Corporation Plasma Doping Method and Plasma Doping Apparatus
KR20100087266A (ko) * 2009-01-26 2010-08-04 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체
US20120031559A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-09 Lam Research Corporation Dual Plasma Volume Processing Apparatus for Neutral/Ion Flux Control

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0756309A1 (en) * 1995-07-26 1997-01-29 Applied Materials, Inc. Plasma systems for processing substrates
JP3332857B2 (ja) * 1998-04-15 2002-10-07 三菱重工業株式会社 高周波プラズマ発生装置及び給電方法
US6451161B1 (en) * 2000-04-10 2002-09-17 Nano-Architect Research Corporation Method and apparatus for generating high-density uniform plasma
KR101007822B1 (ko) * 2003-07-14 2011-01-13 주성엔지니어링(주) 혼합형 플라즈마 발생 장치
JP2007220594A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Nissin Electric Co Ltd プラズマ生成方法及びプラズマ生成装置並びにプラズマ処理装置
JP4324205B2 (ja) * 2007-03-30 2009-09-02 三井造船株式会社 プラズマ生成装置およびプラズマ成膜装置
US8900402B2 (en) * 2011-05-10 2014-12-02 Lam Research Corporation Semiconductor processing system having multiple decoupled plasma sources
KR101196309B1 (ko) * 2011-05-19 2012-11-06 한국과학기술원 플라즈마 발생 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010040736A (ko) * 1998-02-09 2001-05-15 조셉 제이. 스위니 종의 밀도를 개별적으로 제어할 수 있는 플라즈마어시스티드 프로세싱 챔버
US20090233385A1 (en) * 2006-10-25 2009-09-17 Panasonic Corporation Plasma Doping Method and Plasma Doping Apparatus
KR20080061814A (ko) * 2006-12-28 2008-07-03 주식회사 케이씨텍 플라즈마 증착장치 및 방법
KR20100087266A (ko) * 2009-01-26 2010-08-04 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체
US20120031559A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-09 Lam Research Corporation Dual Plasma Volume Processing Apparatus for Neutral/Ion Flux Control

Also Published As

Publication number Publication date
KR101504532B1 (ko) 2015-03-24
CN104094385A (zh) 2014-10-08
US20140370715A1 (en) 2014-12-18
KR20130103149A (ko) 2013-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013133552A1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
WO2013055056A1 (ko) 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
WO2018084508A1 (ko) 유도 코일 구조체 및 유도 결합 플라즈마 발생 장치
WO2014104615A1 (ko) 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
JP2024020348A (ja) イオン－イオンプラズマ原子層エッチングプロセス及びリアクタ
US5082542A (en) Distributed-array magnetron-plasma processing module and method
EP1446825B1 (en) Apparatus and method for improving etch rate uniformity
KR100374993B1 (ko) 이씨알플라즈마발생기및이씨알플라즈마발생기를구비하는이씨알에칭시스템
KR100689848B1 (ko) 기판처리장치
TW200303035A (en) Method and apparatus for substrate processing
KR20060127044A (ko) 균일성 제어를 위한 분할형 무선 주파수 전극 장치 및 방법
WO2004059712A1 (en) Method, apparatus and magnet assembly for enhancing and localizing a capacitively coupled plasma
WO2010085109A2 (en) Antenna for inductively coupled plasma generation, inductively coupled plasma generator, and method of driving the same
WO2013172665A1 (ko) 플라즈마 장비
US6167835B1 (en) Two chamber plasma processing apparatus
EP1215717B1 (en) Magnetron plasma processing apparatus
KR20040042400A (ko) 플라즈마 프로세스 챔버 및 시스템
JPH06267903A (ja) プラズマ装置
US20050022736A1 (en) Method for balancing return currents in plasma processing apparatus
TW200812444A (en) Compound plasma source and method for dissociating gases using the same
WO2018128339A1 (ko) 플라즈마 발생 장치
KR102074323B1 (ko) 플라즈마 발생 장치
WO2016108568A1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20140125337A (ko) 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR101994480B1 (ko) 게이트 절연막 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13757212

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13757212

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1