WO2023182827A1 - 소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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WO2023182827A1
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plasma
chamber
etching
consumable part
power
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염근영
탁현우
이혜주
김동우
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성균관대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing device for etching including a consumable metal member containing a refractory metal, which is a component contained in special gas.
  • the metal-added polymer protective layer exhibits superior sidewall protection compared to the existing carbon-based polymer single component layer, and improves the charging effect caused by positive ions to obtain vertical etching results. help to be Additionally, the combination of ACL with the metal contained in the special gas injected in the etching process can further improve the etch selectivity of the ACL mask layer.
  • the primary purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a plasma processing device for etching including a consumable metal member containing a refractory metal, which can replace the special gas input to improve the quality of etching. will be.
  • the present invention includes a vacuum chamber; A substrate support member disposed inside the chamber; a gas supply member that injects gas into the chamber; a consumable part disposed inside the chamber and generating metallic by-products including ions or radicals of a first metal when plasma is generated inside the chamber; a first electrode to which power is applied to generate plasma within the chamber; a second electrode facing the first electrode; and a power supply for supplying power to the first and second electrodes.
  • the consumable part is installed in a shower head located at an upper part of the chamber and having one or more gas discharge holes.
  • the consumable part is installed on an edge ring disposed at the bottom of the chamber to surround an edge of the substrate disposed on the substrate support member.
  • the consumable part is installed on the inner wall of the chamber.
  • the consumable part includes a silicon (Si) compound or mixture containing the first metal.
  • the first metal is niobium (Nb), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), titanium (Ti), vanadium (V), chromium ( Cr), manganese (Mn), zinc (Zr), technetium (Tc), rubidium (Rb), rhodium (Rh), hafnium (Hf), osmium (Os), and iridium (Ir). It is characterized by:
  • the device further includes a power supply connected to the consumable part that applies power to the consumable part to promote the generation of ions or radicals of the first metal.
  • the device includes a dual frequency capacitively coupled plasma (CCP) device, an inductively coupled plasma (ICP) device, a microwave plasma device, and a Helicon plasma. It is characterized in that it is one of a device, an Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma device, and a remote plasma device.
  • CCP dual frequency capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • microwave plasma device a microwave plasma device
  • Helicon plasma characterized in that it is one of a device, an Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma device, and a remote plasma device.
  • ECR Electron Cyclotron Resonance
  • an etching process in which a special gas containing a refractory metal component is injected by using a consumable metal component containing a refractory metal component in an etching plasma processing device instead of a special gas containing a refractory metal component for desirable sidewall passivation.
  • a special gas containing a refractory metal component is injected by using a consumable metal component containing a refractory metal component in an etching plasma processing device instead of a special gas containing a refractory metal component for desirable sidewall passivation.
  • Figure 1 is a circuit diagram and a schematic diagram of a consumable part of a device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a circuit diagram and a schematic diagram of the consumable part of a device with one power source connected to the consumable part.
  • Figure 3 is a circuit diagram of a device with two power supplies connected to the consumable part and a schematic diagram of the consumable part.
  • FIG. 4 is a structural diagram of a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP, Capacitively Coupled Plasma) device of the present invention.
  • CCP Capacitively Coupled Plasma
  • FIG. 5 is a structural diagram of a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP) device of the present invention.
  • FIG. 6 is a structural diagram of an inductively coupled plasma (ICP, inductively coupled plasma) device of the present invention.
  • ICP inductively coupled plasma
  • FIG. 7 is a structural diagram of the electromagnetic wave (microwave) plasma device of the present invention.
  • Figure 8 is a structural diagram of the remote plasma device of the present invention.
  • Figure 9 is a structural diagram of an embodiment of the present invention using self DC bias.
  • Figure 10 is a structural diagram of another embodiment of the present invention using self DC bias.
  • the most preferred embodiment according to the present invention includes a vacuum chamber; a substrate support member disposed inside the chamber; a gas supply member for injecting gas into the chamber; A consumable part that generates metallic by-products including ions or radicals of the first metal when generated; A first electrode to which power is applied to generate plasma inside the chamber; A second electrode opposing the first electrode; and a power supply that supplies power to the first and second electrodes.
  • the present invention a vacuum chamber; A substrate support member disposed inside the chamber; a gas supply member that injects gas into the chamber; a consumable part disposed inside the chamber and generating metallic by-products including ions or radicals of a first metal when plasma is generated inside the chamber; a first electrode to which power is applied to generate plasma within the chamber; a second electrode facing the first electrode; and a power source for supplying power to the first and second electrodes.
  • the etching plasma processing device can be used in a semiconductor etching process, preferably in a semiconductor high aspect ratio contact etching process.
  • the etching plasma processing device includes a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP) device, an inductively coupled plasma (ICP) device, a microwave plasma device, and a Helicon plasma. ) device, an Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma device, or a remote plasma device.
  • the plasma processing apparatus for etching may include a vacuum chamber capable of maintaining an internal vacuum, may inject gas into the chamber, and may generate plasma inside the chamber by applying power. At this time, the power source may be an RF power source.
  • the passivation efficiency and vertical etching efficiency of the etching process can be improved by using consumable metal parts that are sputtered or reacted by an indirect injection method rather than a direct injection method that directly injects the etching gas.
  • the present invention a vacuum chamber; A substrate support member disposed inside the chamber; a gas supply member for injecting gas into the chamber; a consumable part disposed inside the chamber and generating metallic by-products including ions or radicals of a first metal when plasma is generated inside the chamber; a first electrode to which power is applied to generate plasma within the chamber; a second electrode facing the first electrode; and a power supply that supplies power to the first and second electrodes.
  • the high aspect ratio contact etching process is a process for high aspect ratio etching including vertical direction etching of NAND flash having a high aspect ratio due to the high number of stacked dielectric films.
  • the high aspect ratio contact etching process as many dielectrics are stacked, bowing, twisting, loading effect, charging effect, and uneven passivation of the sidewalls occur on the etched pattern. Problems may arise. Therefore, to solve this problem, it is necessary to inject a special gas containing metal in addition to the etching gas. However, this requires the expansion of additional special gas injection facilities.
  • a refractory metal preferably a silicon (Si) compound or mixture containing a metal
  • Silicides containing metals may be included.
  • the consumable metal part may be referred to as a consumable part, and the consumable part may be located within a chamber of the etching plasma processing apparatus, and preferably, may be installed on a detachable and replaceable part located within the chamber. A surface of the consumable part may be exposed within the chamber and the surface may be exposed to plasma during an etching process.
  • the surface of the consumable part is exposed in the chamber, and plasma etching occurs, and reaction by-products of the etching of the consumable part, such as molybdenum (Mo), nickel (Ni), tantalum (Ta), and tungsten (W), etc.
  • Mo molybdenum
  • Ni nickel
  • Ta tantalum
  • W tungsten
  • metal halogen compounds it can be obtained by injecting special gases containing metals (TaF 6 , WF 6 , WF 5 Cl. Wbr 6 , W(CO) 6 , WCl 6 , and BiF 5 , etc.) used in the prior art. It can replace the existing additive effect.
  • the ions or radicals of the metal are deposited on the substrate by combining with a polymer material that is plasma deposited on the substrate.
  • the consumable part may be installed in a shower head located at the upper part of the chamber and having one or more gas discharge holes, or the consumable part may be installed in the chamber to surround an edge of the substrate disposed on the substrate support member. It may be installed on an edge ring disposed at the bottom, or the consumable part may be installed on the inner wall of the chamber. At this time, when the consumable part is installed on the inner wall of the chamber, the consumable part may partially replace the inner wall of the chamber or may be disposed on the inner wall of the chamber.
  • the consumable part is not limited to those described above and may exist in various shapes and structures as long as it is located inside the chamber and has a form that allows etching to occur by exposing the surface of the consumable part to plasma.
  • the consumable part may include a silicon (Si) compound or mixture containing the first metal, and the first metal is preferably in the form of a refractory metal such as niobium (Nb), molybdenum (Mo), or tantalum.
  • a silicon (Si) compound or mixture containing the first metal and the first metal is preferably in the form of a refractory metal such as niobium (Nb), molybdenum (Mo), or tantalum.
  • the plasma processing apparatus for etching of the present invention may further include a power supply connected to the consumable part to promote the generation of ions or radicals of the first metal by applying power to the consumable part.
  • the surface of the consumable part exposed to the plasma is consumed by radicals or through sputtering and by-products may be generated.
  • power can be applied by additionally connecting a power source to the consumable part to control the generation of the by-products, and the power source connected to the consumable part may be DC power, AC power, or RF power (including pulse power). .
  • the device includes a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP) device, an inductively coupled plasma (ICP) device, a microwave plasma device, a Helicon plasma device, and an electronic device. It is characterized as being one of a cyclotron resonance (ECR, Electron Cyclotron Resonance) plasma device and a remote plasma device.
  • CCP capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • microwave plasma device a microwave plasma device
  • Helicon plasma device characterized as being one of a cyclotron resonance (ECR, Electron Cyclotron Resonance) plasma device and a remote plasma device.
  • ECR Electron Cyclotron Resonance
  • Figure 1 is a circuit diagram and a schematic diagram of a consumable part of a device according to an embodiment of the present invention.
  • an etching plasma processing device includes a region A located at the top of the chamber and containing a consumable part, and a region B located at the bottom of the chamber and including a substrate support member, preferably an electrostatic chuck (ESC). It shows.
  • the fact that the consumable part is included in the area A means that the consumable part is installed in the gas supply device of the area A, preferably the gas distribution plate (DGDP, Distribution Gas Distributed Plate) or on the upper electrode.
  • the device includes a lower electrode that supplies energy to generate plasma, and further includes an upper electrode that vertically faces the lower electrode and is grounded.
  • the upper electrode may be a plate that sprays gas, and preferably may be a Distribution Gas Distributed Plate (DGDP).
  • a power source for applying power is connected to the lower electrode and the upper electrode, and the power source may be DC power, AC power, or RF power (including pulse power).
  • etching plasma processing device when a wafer is placed on an electrostatic chuck in area B, gas may flow into the vacuum chamber through the gas injection plate (DGDP) or upper electrode in area A. Afterwards, power is applied to the lower electrode in area B to generate plasma in the chamber. A chemical reaction occurs between the plasma and the wafer in area B, and an etching process proceeds on the wafer. At this time, the plasma also reacts with the metallic consumable part installed in area A of the chamber and exposed to the inside of the chamber, and the by-product formed by the reaction between the metallic consumable part and the plasma plays the same role as a conventional special gas additive.
  • etching area B the side that should not be etched is coated with an additive, which can contribute to improving the quality of the high aspect ratio etching process by forming the etching process in a vertical direction.
  • Figure 2 is a circuit diagram and a schematic diagram of the consumable part of a device with one power source connected to the consumable part.
  • FIG. 2 shows an etching plasma processing device in which a consumable part is installed in area B, which includes an edge ring around the substrate, in addition to area A, which includes the side walls of the chamber.
  • a consumable part is installed in area B, which includes an edge ring around the substrate, in addition to area A, which includes the side walls of the chamber.
  • FIG. An additional power source is connected to the consumable part of area A.
  • the power source may be DC power, AC power, or RF power (including pulse power), and the amount of by-products generated due to etching of the consumable part in area A can be controlled by the power source.
  • the consumable part in area A may be present in area A by itself, or may additionally include a dielectric between the sidewall and the consumable part.
  • Figure 3 is a circuit diagram and a schematic diagram of the consumable part of a device where two power supplies are connected to the consumable part.
  • FIG. 3 shows an etching plasma processing device in which a consumable part is installed in area B, which includes an edge ring around the substrate, in addition to area A, which includes the side walls of the chamber.
  • a consumable part is installed in area B, which includes an edge ring around the substrate, in addition to area A, which includes the side walls of the chamber.
  • FIG. Additional power is connected to both the consumable parts of area A and area B.
  • the power source may be DC power, AC power, or RF power (including pulse power), and the amount of by-products generated due to etching of the consumable part can be controlled by the power source.
  • the consumable parts in area A and area B may exist in area A alone, or may additionally include a dielectric between the sidewall and the consumable part.
  • FIGS. 4 to 9 below show the configuration of the consumable part of the present invention applied to various types of etching plasma processing devices.
  • the following devices include plasma source power, bias power, additional power, and consumable connection power.
  • FIG. 4 is a structural diagram of a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP, Capacitively Coupled Plasma) device of the present invention.
  • CCP Capacitively Coupled Plasma
  • the showerhead of the dual-frequency capacitively coupled plasma device may include a consumable part, and the showerhead is detachable and replaceable.
  • the edge ring and side wall of the device may also include a consumable part that is detachable and replaceable.
  • the device may additionally include a power supply connected to the consumable unit (Power M), and the power supply connected to the consumable unit is connected to the shower head to apply power to the consumable unit installed in the shower head. You can.
  • a source power is connected to the upper electrode of the device, and bias and additional power are connected to the lower electrode.
  • a dielectric may be included on the sidewall or under the electrostatic chuck (ESC).
  • FIG. 5 is a structural diagram of a dual-frequency capacitively coupled plasma (CCP) device of the present invention.
  • the showerhead of the dual-frequency capacitively coupled plasma device may include a consumable part, and the showerhead may be detachable and replaceable.
  • the edge ring and side wall of the device may also include consumable parts that are detachable and replaceable.
  • the device may additionally include a power supply (Power M) connected to the consumable unit, and the power supply connected to the consumable unit is connected to the upper electrode to which the shower head is attached to the consumable unit installed on the shower head. Power can be applied to the unit.
  • Power M power supply
  • a source and bias power are simultaneously connected to the lower part of the device, and in addition, a total of three power supplies, including an additional power, are connected.
  • a dielectric may be included on the sidewall or under the electrostatic chuck (ESC).
  • FIG. 6 is a structural diagram of an inductively coupled plasma (ICP, inductively coupled plasma) device of the present invention.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the showerhead of the inductively coupled plasma device may include a consumable part, and the showerhead is detachable and replaceable.
  • the edge ring and side wall of the device may also include a consumable part that is detachable and replaceable.
  • the device may additionally include a power supply connected to the consumable unit (Power M), and the power supply connected to the consumable unit is connected to the shower head to apply power to the consumable unit installed in the shower head. You can.
  • a source power is connected to the upper dielectric plate (ICP Window) of the device, and bias and additional power are connected to the lower part.
  • a dielectric may be included at the bottom of the electrostatic chuck (ESC).
  • FIG. 7 is a structural diagram of the microwave plasma device of the present invention.
  • the side wall of the electromagnetic wave plasma device may include a consumable part, and the consumable part installed on the side wall is detachable and replaceable.
  • the edge ring of the device may also include a consumable part that is detachable and replaceable.
  • the device may additionally include a consumable part connection power source (Power M), and the consumable part connection power supply is connected to the consumable part within the sidewall to apply power to the consumable part within the sidewall. can do.
  • Power M consumable part connection power source
  • bias and additional power are connected to the lower part of the device.
  • the device does not have a source power, but instead can receive a plasma source through electromagnetic waves from the top of the device.
  • a dielectric may be included on the contact surface of the consumable part and the side wall or under the electrostatic chuck (ESC).
  • Figure 8 is a structural diagram of a remote plasma device of the present invention.
  • a metal member (Metal in the drawing) disposed on the upper inner wall adjacent to the entrance to the plasma source injection path of the remote plasma device may include a consumable part, and the metal member (Metal in the drawing) may include a consumable part. It is detachable and replaceable.
  • the grid located in the plasma source injection path of the device, the edge ring, and the side wall of the device may also include consumable parts that are detachable and replaceable.
  • the device may additionally include a consumable part connection power source (Power M), and the consumable part connection power supply is connected to the metal member (Metal in the drawing) Power can be applied to the consumable part installed on the member (metal in the drawing).
  • Power M consumable part connection power source
  • the remote plasma device receives the plasma source from an external plasma source source, it does not include additional power (source power, bias power, and additional power) other than the power connected to the consumable part within the device.
  • a dielectric may be included in the form of covering the grid of the injection channel of the device or under the electrostatic chuck (ESC).
  • FIG. 9 is a structural diagram of one embodiment of the present invention using a self DC bias
  • FIG. 10 is a structural diagram of another embodiment of the present invention using a self DC bias.
  • the device includes a gas supply device at the top and a gas exhaust device at the bottom, and, like devices in other embodiments, the plasma of the wafer is generated on a substrate support member, preferably an electrostatic chuck (ESC).
  • An etching process may proceed.
  • the device performs a plasma etching process by using a magnetic DC bias, and like the devices of other embodiments, the amount of etching and the amount of by-products generated in the consumable part are controlled by applying power to the consumable part exposed to the plasma in the chamber of the device. can do.
  • the consumable part may exist in the form of metal (Metal 1 and Metal 1') connecting the upper and lower parts of the separated side walls through a vacuum sealing O-ring, and the upper It may exist in the form of a showerhead attached to a gas supply device.
  • the device may additionally include a consumable part connection power supply (Power M), and the consumable part connection power supply is connected to the consumable part of the side wall and the shower head to connect the consumable part to the consumable part. Power can be applied to.
  • Power M consumable part connection power supply
  • a source power is connected to the upper dielectric plate of the device, and bias and additional power are connected to the lower part of the device, preferably to an electrostatic chuck (ESC). Additionally, the entire upper gas supply device of the device may be in the form of a dielectric plate (ICP Window).
  • FIG. 10 has mostly the same structure as FIG. 9, but the difference is that the dielectric is not located on the top in the form of a plate, but is located on the sidewall.
  • the device includes a gas supply device at the top and a gas exhaust device at the bottom, and like devices in other embodiments, the plasma of the wafer is generated on a substrate support member, preferably an electrostatic chuck (ESC).
  • An etching process may proceed.
  • the device performs a plasma etching process by using a magnetic DC bias, and like the device of other embodiments, the amount of etching and the amount of by-products generated in the consumable part are controlled by applying power to the consumable part exposed to the plasma in the chamber of the device. can do.
  • the consumable part may exist in the form of metal (Metal 1 and Metal 1') connecting the upper and lower parts of the separated side walls through a vacuum sealing O-ring, and the upper It may exist in the form of a showerhead attached to a gas supply device.
  • the device may additionally include a consumable part connection power source (Power M), and the consumable part connection power supply is connected to the consumable part of the side wall and the shower head to connect the consumable part to the consumable part. Power can be applied to.
  • Power M consumable part connection power source
  • a source power is connected to the upper part of the device, and bias and additional power are connected to the lower part of the device, preferably an electrostatic chuck (ESC). Additionally, a dielectric may be included on the top sidewall of the device.
  • ESC electrostatic chuck

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Abstract

소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리장치가 개시된다. 상기 식각용 플라즈마 처리장치는 진공 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되는, 기판지지부재; 상기 챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스공급부재; 상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부; 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1전극; 상기 제1전극과 대향하는 제2전극; 및 상기 제1및 제2전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함한다. <대표도> 도1

Description

소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리 장치
본 발명은 특수가스에 포함되는 성분인 내화금속을 함유하는 소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 식각 공정 중 하나인, 기존의 고종횡비컨택(High Aspect Ratio Contact) 공정에서, 측벽의 불균일한 고분자 패시베이션(Passivation) 및 수직한 이온입사를 방해하는 차징 효과(charging effect)는 해결되어야 하는 문제점으로 남아있었다. 이와 같은 불균일 고분자 패시베이션 및 차징 효과에 대한 문제를 개선하기 위하여, 특수 목적의 가스를 식각 중 주입하는 공정이 연구되고 있으며, 가장 대표적으로 WF6(육불화텅스텐) 특수 가스가 주로 연구개발 되고 있다. 주입된 WF6 특수 가스 내 텅스텐은 식각 공정 중 측벽의 고분자와 결합하게 되고, 이는 기존의 탄소 계열 고분자에 비해 더욱 얇고 균일하게 금속 첨가 고분자 보호층을 형성할 수 있다. 상기 금속 첨가 고분자 보호층은 내화금속의 단단한 특성에 의해, 기존의 탄소 계열 고분자 단일 성분 층에 비해 측벽 보호에 우수한 성능을 나타내며 양이온으로 인해 발생하는 차징 효과를 개선하여 수직 형상의 식각 결과를 얻을 수 있도록 돕는다. 또한, 식각 공정에 주입되는 특수 가스 내에 포함된 금속과 ACL의 결합은, ACL 마스크 층의 식각선택비를 더욱 향상시킬 수 있다.
그러나, 이러한 특수 가스 첨가 공정의 경우, 특수 가스 첨가를 위한 추가적인 가스라인 증설이 필요하며, 한정된 종류의 내화금속 결합 물질을 가스 형태로 챔버에 공급하는 추가 단계 역시 필요하다. 또한, 상기 특수 가스로 사용되기 위한 물질은 그 가짓수가 매우 적으며, 종래 기술로써 널리 알려진 WF6 가스의 경우에도 바람직한 금속 첨가 효과를 나타내기 위하여 기존 공정을 수정할 필요가 있거나, 그렇지 않으면 특수 가스가 매우 극소량 첨가될 수밖에 없다는 단점이 존재한다.
<선행기술문헌>
일본공개특허 제2015-501538호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본발명의 일목적은, 식각의 품질 향상을 위해 투입되는 특수가스를 대체할 수 있는, 내화금속을 함유하는 소모성 금속부재를 포함하는 식각용 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 측면으로서, 본 발명은, 진공 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되는, 기판 지지부재; 상기 챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스 공급부재; 상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1 금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부; 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1 전극; 상기 제1전극과 대향하는 제2전극; 및 상기 제1 및 제2전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함하는, 식각용 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
일 구현예에 있어서, 상기 소모품부는, 상기 챔버의 상부에 위치하고 가스 토출 구멍이 하나 이상 형성되는 샤워 헤드에 설치된 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 소모품부는, 상기 기판 지지부재에 배치되는 기판의 가장자리를 둘러싸도록 상기 챔버의 하부에 배치되는 엣지 링에 설치된 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 소모품부는, 상기 챔버의 내벽에 설치된 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 소모품부는, 상기 제1금속을 함유하는 규소(Si) 화합물 또는 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 제1금속은, 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zr), 테크네튬(Tc), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os), 및 이리듐(Ir) 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 소모품부에 전력을 인가하여 상기 제1금속의 이온 또는 라디컬의 생성을 촉진하는 소모품부 연결 전원을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구현예에 있어서, 상기 장치는 이중 주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP, Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도 결합 플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치, 전자파(microwave) 플라즈마 장치, 헬리콘 플라즈마(Helicon plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명(ECR, Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 장치 및 리모트(remote) 플라즈마 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본발명에 따르면, 바람직한 측벽 패시베이션을 위해 내화 금속을 포함한 특수가스 대신, 식각용 플라즈마 처리 장치 내에 내화금속 성분을 포함하는 소모성 금속재 부품을 사용함으로써, 내화금속 성분을 포함하는 특수가스를 주입한 식각 공정의 개선 효과를 낼 수 있다. 따라서, 상기 특수가스 주입을 위한 추가적인 가스 라인 설치가 필요 없으며, 소모성 금속재 부품의 부산물을 활용할 수 있다는 점에서 보다 경제적인 식각 공정을 가능하게 한다. 또한, 특수가스를 직접 주입하지 않고 스퍼터링을 통한 증착을 바로 진행 가능하기 때문에, 측벽 패시베이션 및 측벽 보호에 효과적이고, 이는 곧 HARC 식각 공정의 미세 패턴 식각에서의 한계를 극복할 수 있도록 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
도2는 소모품부에 한 개의 전원이 연결된 장치의 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
도3은 소모품부에 두개의 전원이 연결된 장치의 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
도4는 본 발명의 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP,Capacitively Coupled Plasma)장치의 구조도 도면이다.
도5는 본 발명의 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP,Capacitively Coupled Plasma)장치의 구조도 도면이다.
도6은 본 발명의 유도결합플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치의 구조도 도면이다.
도7은 본 발명의 전자파(microwave)플라즈마 장치의 구조도 도면이다.
도8은 본 발명의 리모트(remote)플라즈마 장치의 구조도 도면이다.
도9는 자기DC바이어스(self DC bias)를 사용하는 본 발명의 일실시예의 구조도 도면이다.
도10은 자기DC바이어스(self DC bias)를 사용하는 본 발명의 다른 실시예의 구조도 도면이다.
본 발명에 따른 가장 바람직한 일 실시예는, 진공 챔버;상기 챔버 내부에 배치되는, 기판지지부재;상기 챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스공급부재;상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1 금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부;상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1전극;상기 제1전극과 대향하는 제2전극; 및 상기 제1및 제2전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "함유"한다고 할 때, 이는 특별히 달리 정의되지 않는 한, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 개시하는 식각용 플라즈마 처리장치를, 본 발명의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은, 진공챔버; 상기챔버 내부에 배치되는, 기판 지지부재; 상기챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스 공급부재; 상기챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1 금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부; 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극; 및 상기 제1 및 제2 전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함하는, 식각용 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
상기 식각용 플라즈마 처리 장치는, 반도체의 식각 공정, 바람직하게는, 반도체의 고종횡비컨택(High Aspect Ratio Contact)식각공정에서 사용될 수 있다. 또한, 상기 식각용 플라즈마 처리장치는, 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP, Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도 결합 플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치, 전자파(microwave) 플라즈마 장치, 헬리콘 플라즈마(Helicon plasma) 장치, 전자사이클로트론공명(ECR, Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마장치, 또는 리모트(remote)플라즈마장치일 수 있다. 상기 식각용 플라즈마 처리장치는, 내부 진공을 유지할 수 있는 진공챔버를 포함할 수 있고, 상기 챔버내부에 가스를 주입할 수 있고, 전력을 인가하여 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 전원은 RF 전원일 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 식각 가스를 직접 주입하는 직접 주입 방식보다는, 간접 주입 방식으로 스퍼터링 또는 반응되는 소모성 금속재 부품을 이용하여 식각공정의 패시베이션 효율 및 수직식각 효율을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명이 개시하는 식각용 플라즈마 처리장치를, 본 발명의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은, 진공 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되는, 기판지지부재; 상기 챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스 공급 부재; 상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부; 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1전극; 상기 제1전극과 대향하는 제2전극; 및 상기 제1 및 제2전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함할 수 있다.
상기 고종횡비콘택트 식각 공정은, 적층 된 유전체막의 높은 단수에 의해 고 종횡비를 갖는 낸드플래시의 수직 방향 식각을 포함한 고종횡비식각을 위한 공정이다. 상기 고종횡비콘택트 식각 공정은, 많은 유전체가 적층 되어있는 만큼, 식각된 패턴상에 보잉(Bowing), 트위스팅(Twisting), 로딩 효과(Loading effect), 차징 효과, 및 측벽의 불균일 페시베이션 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 해결하기 위하여, 식각 가스 외에도 추가적으로 금속을 포함하는 특수가스의 주입이 필요하다. 그러나 이는 추가적인 특수가스 주입 설비의 증설을 필요로 한다.
본발명에서는, 금속을 포함하는 특수가스의 주입 대신, 기존의 식각용 플라즈마 처리장치 내 소모성 금속재 부품에 내화 금속, 바람직하게는, 금속이 포함된 규소(Si) 화합물 또는 혼합물, 더욱 바람직하게는, 금속이 포함된 실리사이드를 포함시킬 수 있다. 이때, 상기 소모성 금속재 부품은 소모품부라고 지칭될 수 있으며, 상기 소모품부는 상기 식각용 플라즈마 처리장치의 챔버 내에 위치할 수 있고, 바람직하게는, 상기 챔버 내에 위치하는 탈부착 및 교체가 가능한 부품에 설치될 수 있고, 상기 소모품부는 상기 챔버 내에서 표면이 노출되어 상기 표면이 식각 공정 중의 플라즈마에 노출될 수 있다.
상기 소모품부가 상기 챔버 내에 표면이 노출되어 플라즈마식각이 발생하게 되고, 상기 소모품부의 식각에 따른 반응 부산물인 몰리브데넘(Mo), 니켈(Ni), 탄탈럼(Ta), 및 텅스텐(W) 등 금속의 할로겐 화합물을 활용하여, 종래 기술로 사용되던 금속 포함 특수가스(TaF6, WF6, WF5Cl. Wbr6, W(CO)6, WCl6, 및 BiF5등)를 주입하여 얻을 수 있던 첨가제 효과를 대신할 수 있다. 이때, 상기 제금속의 이온 또는 라디컬은 상기 기판에 플라즈마증착되는 고분자 물질과 결합하여 상기 기판에 증착되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 소모품부는, 상기 챔버의 상부에 위치하고 가스 토출 구멍이 하나 이상 형성되는 샤워 헤드에 설치될 수 있고, 또는, 상기 소모품부는, 상기 기판 지지부재에 배치되는 기판의 가장자리를 둘러싸도록 상기 챔버의 하부에 배치되는 엣지링에 설치될 수 있으며, 또는, 상기 소모품부는, 상기 챔버의 내벽에 설치될 수 있다. 이때, 상기 소모품부가 상기 챔버의 내벽에 설치될 경우, 상기 소모품부가 상기 챔버 내벽을 일부 대체하거나, 상기 챔버 내벽 상에 배치되는 형태로 존재할 수 있다. 상기 소모품부는, 상기 챔버의 내부에 위치하여 플라즈마에 상기 소모품부의 표면이 노출되어 식각이 발생할 수 있는 형태라면 상기 기재된 것에 제한되지 않고 다양한 형태 및 구조로 존재할 수 있다.
상기 소모품부는, 상기 제1 금속을 함유하는 규소(Si) 화합물 또는 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 제1 금속은, 바람직하게는, 내화금속의 형태로 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zr), 테크네튬(Tc), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os), 및 이리듐(Ir) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고,바람직하게는, 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 및 레늄(Re) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는, 상기 제1금속은 금속이 포함된 규소(Si) 화합물 또는 혼합물의 형태로 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.
본 발명의 식각용 플라즈마 처리 장치는, 상기 소모품부에 전력을 인가하여 상기 제1금속의 이온 또는 라디컬의 생성을 촉진하는 소모품부 연결 전원을 추가로 포함할 수 있다.
상기 식각용 플라즈마 처리 장치의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키게 되면, 상기 플라즈마에 노출된 상기 소모품부 표면은 라디칼에 의해 또는 스퍼터링을 통해 소모되고 부산물이 발생할 수 있다. 이때, 상기 부산물 발생을 제어할 수 있도록 추가적으로 상기 소모품부에 전원을 연결하여 전력을 인가할 수 있고, 상기 소모품부에 연결되는 전원은 DC 전원, AC 전원 또는 RF 전원 (펄스 전원 포함)일 수 있다.
추가로, 상기 장치는 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP, Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도결합플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치, 전자파(microwave) 플라즈마장치, 헬리콘플라즈마(Helicon plasma) 장치, 전자사이클로트론공명(ECR, Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마장치및리모트(remote) 플라즈마장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. 상기 장치에 따른 본 발명의 실시예들은, 도면과 함께 하기에 설명된다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들 및 평가예들에 대해 상술한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 일부 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의, 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 챔버의 상부에 위치하고 소모품부가 포함되는 A영역 및 챔버의 하부에 위치한기판 지지부재, 바람직하게는 정전척(ESC)이 포함되는 B영역이 포함된 식각용플라즈마 처리 장치를 도시한다. 이때, 상기 A영역에 소모품부가 포함되는 것은, 상기 A영역의 가스 공급 장치, 바람직하게는 가스 분사 플레이트(DGDP, Distribution Gas Distributed Plate)에 또는 상부 전극 상에 소모품부가 설치되는 것을 의미한다. 또한, 상기 장치는 플라즈마를 발생시키기 위해 에너지를 공급하는 하부 전극을 포함하고, 상기 하부 전극과 상하로 대향하며 그라운드되는 상부 전극을 추가로 포함한다. 상기 상부 전극은, 본 실시예에서, 가스를 분사하는 플레이트일 수 있고, 바람직하게는 DGDP(Distribution Gas Distributed Plate)일 수 있다. 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극에는 전력을 인가하기 위한 전원이 연결되며, 상기 전원은 DC 전원, AC 전원 또는 RF 전원 (펄스 전원 포함)일 수 있다.
상기 식각용플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼가B영역 내 정전척 상에 배치되면 A영역의 가스 분사 플레이트(DGDP) 또는 상부 전극을 통해 진공의 챔버 내로 가스가 유입될 수 있다. 이후, B영역의 하부 전극에 전력이 인가되어 챔버 내에 플라즈마가 발생하게 되는데, 상기 플라즈마와B영역의 웨이퍼가 화학 반응을 일으키며 웨이퍼 상에 식각 공정이 진행된다. 이때, 플라즈마는, 챔버의 A영역에 설치되어 상기 챔버 내부로 노출된 금속성 소모품부와도 반응을 일으키는데, 상기 금속성 소모품부와 플라즈마가 반응하여 형성된 부산물이 종래의 특수 가스 첨가제와 같은 역할을 수행하여 B영역의 식각 시 식각되지 않아야 하는 측면을 첨가제로 코팅하게 되고, 이는, 식각 공정이 수직 방향으로 형성되어 고종횡비식각 공정의 품질을 향상시키는데 기여할 수 있다.
도 2는 소모품부에 한 개의 전원이 연결된 장치의 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
상기 도 2는, 챔버의 측벽을 포함하는 A영역외에도, 기판 주위의 엣지링을 포함하는 B영역에 소모품부가 설치된 식각용플라즈마 처리 장치를 도시하며, 상부전극에 연결된 전원 및 하부 전극에 연결된 전원 외에도 상기 A영역의 소모품부에 추가로 전원이 연결되어 있다. 상기 전원은 DC 전원, AC 전원 또는 RF 전원 (펄스 전원 포함)일 수 있고, 상기 전원에 의해 A영역 소모품부의 식각에 따른 부산물 발생량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 A영역 소모품부는, 소모품부 단독으로 A영역에 존재하거나, 측벽과 소모품부 사이에 유전체를 추가로 포함할 수 있다.
도 3은 소모품부에 두 개의 전원이 연결된 장치의, 회로도 및 소모품부 개략도 도면이다.
상기 도 3은, 챔버의 측벽을 포함하는 A영역외에도, 기판 주위의 엣지 링을 포함하는 B영역에 소모품부가 설치된 식각용플라즈마 처리 장치를 도시하며, 상부전극에 연결된 전원 및 하부 전극에 연결된 전원 외에도 상기 A영역 및 B영역의 소모품부 둘 모두에 추가로 전원이 연결되어 있다. 상기 전원은 DC 전원, AC 전원 또는 RF 전원 (펄스 전원 포함)일 수 있고, 상기 전원에 의해 소모품부의 식각에 따른 부산물 발생량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 A영역 및 B영역소모품부는, 소모품부 단독으로 A영역에 존재하거나, 측벽과 소모품부 사이에 유전체를 추가로 포함할 수 있다.
하기의 도 4 내지 도 9는, 본 발명의 소모품부 구성이 여러가지 종류의 식각용플라즈마 처리장치에 적용된 모습을 나타낸다. 하기의 장치들에는 플라즈마 소스전원, 바이어스전원, 추가전원, 및 소모품부 연결전원이 포함된다.
도 4는 본 발명의 이중주파수 용량성 결합플라즈마(CCP,Capacitively Coupled Plasma)장치의 구조도 도면이다.
상기 도 4를참조하면, 상기 이중주파수 용량성 결합 플라즈마장치의 샤워헤드는 소모품부를 포함할 수 있고, 상기 샤워헤드는 탈부착 및 교체가 가 능하다. 상기 도 4 내에 도시되어 있지는 않지만, 추가로, 상기 장치의 엣지링 및 측벽 역시 탈부착 및 교체가 가능한 소모품부를 포함할 수 있다. 상기 샤워헤드의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 샤워헤드에 연결되어 샤워헤드에 설치된 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도 상기 장치의 상부전극에 소스전원이 연결되고, 하부에 바이어스 및 추가전원이 연결된다. 또한, 상기 측벽상에 또는 정전척(ESC) 하부에 유전체를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP,Capacitively Coupled Plasma)장치의 구조도 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 이중주파수 용량성 결합 플라즈마장치의 샤워헤드는 소모품부를 포함할 수 있고, 상기 샤워헤드는 탈부착 및 교체가 가능하다. 상기 도5내에 도시되어 있지는 않지만, 추가로, 상기 장치의 엣지링 및 측벽 역시 탈부착 및 교체가 가능한 소모품부를 포함할 수 있다. 상기 샤워헤드의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 샤워헤드가 부착되어 있는 상부 전극에 연결되어 샤워헤드에 설치된 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도, 상기 장치의 하부에 소스 및 바이어스 전원이 동시에 연결되고 이에 더하여 추가전원까지 총 3개의 전원이 연결된다. 또한, 상기 측벽상에 또는 정전척(ESC) 하부에 유전체를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 유도결합플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치의 구조도 도면이다.
상기 도6를 참조하면, 상기 유도결합플라즈마장치의 샤워헤드는 소모품부를 포함할 수 있고, 상기 샤워헤드는 탈부착 및 교체가 가능하다. 상기 도 6 내에 도시되어 있지는 않지만, 추가로, 상기 장치의 엣지링 및 측벽 역시 탈부착 및 교체가 가능한 소모품부를 포함할 수 있다. 상기 샤워헤드의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 샤워헤드에 연결되어 샤워헤드에 설치된 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도, 상기 장치의 상부유전체플레이트(ICP Window)에 소스전원이 연결되고, 하부에 바이어스 및 추가 전원이 연결된다. 또한, 상기 정전척(ESC) 하부에 유전체를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 전자파(microwave) 플라즈마장치의 구조도 도면이다.
상기 도 7를 참조하면, 상기 전자파플라즈마장치의 측벽은 소모품부를 포함할 수 있고, 상기 측벽에 설치된 소모품부는 탈부착 및 교체가 가능하다. 상기 도 7 내에 도시되어 있지는 않지만, 추가로, 상기 장치의 엣지링 역시 탈부착 및 교체가 가능한 소모품부를 포함할 수 있다. 상기 측벽 내 소모품부의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 측벽 내 소모품부에 연결되어 측벽 내 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도, 상기 장치의 하부에 바이어스 및 추가전원이 연결된다. 상기 장치는 소스전원이 없는 대신, 상기 장치의 상부로부터 전자파를 통해 플라즈마소스를 공급받을 수 있다. 또한, 상기 소모품부 및 상기 측벽의 접촉면상에 또는 상기 정전척(ESC) 하부에 유전체를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 리모트(remote)플라즈마장치의 구조도 도면이다.
상기 도8을 참조하면, 상기 리모트플라즈마장치의 플라즈마소스 주입로의 입구와 인접한 상부 내벽상에 배치된 금속부재(도면내 Metal)는 소모품부를 포함할 수 있고, 상기 금속부재(도면내 Metal)는 탈부착 및 교체가 가능하다. 상기 도8내에 도시되어 있지는 않지만, 추가로, 상기 장치의 플라즈마소스 주입로에 위치한 그리드, 상기 장치의 엣지링 및 측벽 역시 탈부착 및 교체가 가능한 소모품부를 포함할 수 있다. 상기 금속부재(도면내 Metal)의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 금속부재(도면내 Metal)에 연결되어 금속부재(도면내 Metal)에 설치된 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 리모트플라즈마장치는, 외부플라즈마 소스공급원에 의해 플라즈마소스를 공급받기 때문에, 상기 장치 내 소모품부 연결전원을 제외한 추가적인 전원(소스전원, 바이어스전원 및 추가전원)을 포함하지 않는다. 또한, 상기 장치의 주입로의 그리드를 덮는 형태로 또는 상기정전척(ESC) 하부에 유전체를 포함할 수 있다.
도 9는 자기 DC 바이어스(self DC bias)를 사용하는 본 발명의 일실시예의 구조도 도면이고, 도 10은 자기 DC 바이어스(self DC bias)를 사용하는 본 발명의 다른 실시예의 구조도 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 장치는 상부에 가스공급장치 및 하부에 가스배기장치를 포함하고 있고, 다른 실시예의 장치와 마찬가지로, 기판지지부재, 바람직하게는, 정전척(ESC)상에서 웨이퍼의 플라즈마 식각공정이 진행될 수 있다. 상기 장치는 자기 DC 바이어스의 사용에 의해 플라즈마식각공정이 진행되며, 다른 실시예의 장치와 마찬가지로, 상기 장치의 챔버 내 플라즈마에 노출되는 소모품부에 전력을 인가하여 상기 소모품부의 식각량 및 부산물 발생량을 제어할 수 있다. 상기 도 9 내에서, 상기 소모품부는 진공밀봉오-링(O-ring)을 통해 분리된 측벽의 상부 및 하부를 연결하는 금속(Metal 1 및 Metal 1')의 형태로 존재할 수 있고, 또한, 상부 가스공급장치에 부착된 샤워헤드의 형태로 존재할 수 있다. 상기 측벽 및 샤워헤드의 소모품부의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부 연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 측벽의 소모품부 및 샤워헤드에 연결되어 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도, 상기 장치의 상부유전체플레이트에 소스전원이, 상기 장치의 하부, 바람직하게는 정전척(ESC)에 바이어스 및 추가 전원이 연결된다. 또한, 상기 장치의 상부가스공급장치는 전체가 유전체플레이트(ICP Window) 형태일 수 있다.
상기 도 10은, 상기 도 9와 대부분 동일한 구조로 되어 있으나, 유전체가 플레이트 형태로 상부에 존재하지 않는 대신 측벽에 위치한다는 차이점이 있다.
상기 도10을 참조하면, 상기 장치는 상부에 가스공급장치 및 하부에 가스배기장치를 포함하고 있고, 다른 실시예의 장치와 마찬가지로, 기판지지부재, 바람직하게는, 정전척(ESC) 상에서 웨이퍼의 플라즈마식각공정이 진행될 수 있다. 상기 장치는 자기 DC 바이어스의 사용에 의해 플라즈마식각공정이 진행되며, 다른 실시예의 장치와 마찬가지로, 상기 장치의 챔버내 플라즈마에 노출되는 소모품부에 전력을 인가하여 상기 소모품부의 식각량 및 부산물 발생량을 제어할 수 있다. 상기 도10내에서, 상기 소모품부는 진공밀봉오-링(O-ring)을 통해 분리된 측벽의 상부 및 하부를 연결하는 금속(Metal 1및 Metal 1')의 형태로 존재할 수 있고, 또한, 상부가스공급장치에 부착된 샤워헤드의 형태로 존재할 수 있다. 상기 측벽 및 샤워헤드의 소모품부의 식각을 제어하기 위해 상기 장치에 추가로 소모품부연결전원(Power M)을 포함할 수 있고, 상기 소모품부 연결전원은 측벽의 소모품부 및 샤워헤드에 연결되어 소모품부에 전력을 인가할 수 있다. 상기 소모품부 연결전원 외에도, 상기 장치의 상부에 소스전원이, 상기 장치의 하부, 바람직하게는 정전척(ESC)에 바이어스 및 추가전원이 연결된다. 또한, 상기 장치의 상단 측벽에 유전체를 포함할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 진공 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되는, 기판지지부재;
    상기 챔버 내부에 가스를 주입하는, 가스공급부재;
    상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생할 때 제1 금속의 이온 또는 라디컬을 포함하는 금속성 부산물을 발생시키는 소모품부;
    상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해 전력이 인가되는 제1전극;
    상기 제1전극과 대향하는 제2전극; 및
    상기 제1및 제2전극에 전력을 공급하는 전원;을 포함하는,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속의 이온 또는 라디컬은 상기 기판에 플라즈마 증착되는 고분자 물질과 결합하여 상기 기판에 증착되는,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소모품부는, 상기 챔버의 상부에 위치하고 가스 토출 구멍이 하나 이상 형성되는 샤워헤드에 설치된,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소모품부는, 상기 기판지지부재에 배치되는 기판의 가장자리를 둘러싸도록 상기 챔버의 하부에 배치되는 엣지링에 설치된,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소모품부는, 상기 챔버의 내벽에 설치된,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소모품부는, 상기 제1금속을 함유하는 규소(Si)화합물 또는 혼합물을 포함하는,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속은, 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zr), 테크네튬(Tc), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os), 및이리듐(Ir) 중 하나 또는 그 이상을 포함하는,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소모품부에 전력을 인가하여 상기 제1금속의 이온 또는 라디컬의 생성을 촉진하는 소모품부 연결 전원을 추가로 포함하는,
    식각용 플라즈마 처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 이중주파수 용량성 결합 플라즈마(CCP, Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도결합플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 장치, 전자파(microwave) 플라즈마장치, 헬리콘플라즈마(Helicon plasma) 장치, 전자사이클로트론공명(ECR, Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마장치 및 리모트(remote) 플라즈마장치 중 어느 하나인,
    식각용 플라즈마 처리장치.
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