KR101328800B1

KR101328800B1 - 다중 주파수의 ｒｆ 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법

Info

Publication number: KR101328800B1
Application number: KR1020110091469A
Authority: KR
Inventors: 염근영; 강세구; 전민환
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20130027935A

Abstract

다중 주파수의 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법이 개시된다. 플라즈마 발생 장치의 소스 전극부 및/또는 바이어스 전극부에 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하여 펄스 플라즈마를 형성하며, 인가되는 2 이상의 RF 파워의 펄싱 여부, 주기 및 듀티비(duty ratio)를 변화시켜 펄스의 주기 및 듀티비(duty ratio)를 조절함으로써 각 공정에 적합하도록 펄스 플라즈마의 특성을 제어할 수 있다.

Description

다중 주파수의 ＲＦ 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법{Characteristic controlling method of pulsed plasma using Multi-frequency RF pulsed power}

본 발명은 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스 플라즈마 형성시 인가되는 2 이상의 RF 파워의 펄싱 여부, 온/오프 주기 조절에 따른 듀티비(duty ratio)의 변화를 통해 각 공정에 사용되는 펄스 플라즈마의 특성을 제어하는 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법에 관한 것이다.

반도체 소자에서 사용되는 부품의 소형화 및 집적의 고밀도화 추세에 따라 최근 반도체 소자 제조시 기저에 사용되는 웨이퍼의 크기를 확대함으로써 웨이퍼를 대구경화하여 저비용화를 도모하려는 움직임이 활발해지고 있다.

한편, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 보다 미세한 패턴 형성을 위하여 플라즈마를 통해 웨이퍼의 표면을 처리하는 방법이 이용되고 있다.

도 1은 종래의 용량 결합형 플라즈마(CCP) 발생 장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 용량 결합형 플라즈마 발생 장치는 공정 챔버(10)와, 공정챔버의 상부에 설치된 소스 전극부(20), 상기 소스 전극부(20)와 대향하는 방향에 설치되며, 웨이퍼(40)가 안착되는 바이어스 전극부(30)로 구성된다. 상기 바이어스 전극부(30)는 웨이퍼(40)를 흡입, 압착하는 역할을 수행한다.

상기의 용량 결합형 플라즈마 발생 장치의 소스 전극부(20) 및 바이어스 전극부(30)에 각각 RF 파워를 인가하면 상기 소스 전극부(20) 및 바이어스 전극부(30) 사이에는 전기장이 유도된다. 이와 동시에 공정 챔버(10)의 상부 또는 측벽에 설치된 가스 주입구(미도시)를 통해 반응가스가 공정 챔버(10) 내부로 주입되면, 공정 챔버(10)의 내부에 유도된 전기장에 의해 반응가스가 플라즈마 상태로 변형된다. 상기 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(40)에 대한 식각 또는 박막 증착공정 등의 웨이퍼 처리 공정이 이루어진다.

이 때, 대구경화된 웨이퍼의 처리를 위하여 상기와 같은 플라즈마 발생 장치에 RF 파워를 인가함으로써 종래의 지속파(continuous wave, CW) 플라즈마를 형성하여 식각, 증착, 애싱(ashing) 등의 기판 처리 공정을 수행하는 경우에는, 전자 온도가 높아 주입된 반응성 가스의 분해가 과도하게 이루어져 전하의 생성이 지나치게 활발하게 되어 물리적, 전기적 손상 발생률이 높아지는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-0416715호에는 펄스 플라즈마를 이용하는 이온 주입 방법 및 그 시스템에 대한 기술이 개시되어 있다. 이는 진공조 내의 시료대 위에 시료를 위치시키는 단계, 진공조 내에 플라즈마화할 가스를 공급하는 단계 및 상기 가스에 RF 펄스를 방사하고, 상기 시료에 음의 직류 고전압을 인가하여 플라즈마 상태로 변화된 이온을 시료의 표면에 주입시키는 단계를 포함한다. 그러나 이 때, 단일 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하는 바, 상기와 같이 단일 주파수를 가지는 RF 펄스 파워를 인가하는 것만으로는 전자 에너지 분포 조절 및 플라즈마의 균일도 조절 등 플라즈마의 특성을 제어하는 데에 어려움이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 플라즈마 발생 장치를 구성하는 소스 전극부 및/또는 바이어스 전극부에 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하고, 인가되는 다중 주파수 RF 펄스 파워의 혼재를 통해 플라즈마의 밀도 또는 전자 온도를 변화시켜 웨이퍼 처리 공정에 사용되는 펄스 플라즈마의 특성을 각 공정에 적합하도록 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스 주입구, 소스 전극부 및 바이어스 전극부를 포함하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 단계, 상기 소스 전극부에 적어도 하나가 펄싱되는 2 이상의 RF 파워를 인가하는 단계, 상기 바이어스 전극부에 펄싱되지 않는 적어도 하나의 RF 파워를 인가하는 단계 및 상기 가스 주입구로 반응 가스를 주입하여 펄스 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 소스 전극부에 인가되는 2 이상의 RF 파워의 주파수는 서로 다른 값을 가지도록 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가스 주입구, 소스 전극부 및 바이어스 전극부를 포함하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 단계, 상기 소스 전극부에 단일의 RF 펄스 파워를 인가하는 단계, 상기 바이어스 전극부에 단일의 RF 펄스 파워를 인가하는 단계 및 상기 가스 주입구로 반응 가스를 주입하여 펄스 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 소스 전극부 및 바이어스 전극부의 RF 펄스 파워의 주파수는 서로 다른 값을 가지도록 선택되며, 커플링되어 다중 주파수를 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법은 플라즈마 발생 장치를 구성하는 소스 전극부 및/또는 바이어스 전극부에 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하여 각 주파수의 혼합 방식에 따라 온/오프 주기를 조절하여 듀티비를 변화시킬 수 있으며, 이를 통하여 전하 상쇄 정도 및 반응성을 조절함으로써 플라즈마의 특성을 각 공정에 적합하도록 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 용량 결합형 플라즈마(CCP) 발생 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 RF 펄스 파워 인가에 의해 형성되는 펄스 플라즈마의 전자 밀도(electron density) 변화를 나타내는 도면이다.
도 3은 RF 펄스 파워 인가에 의해 형성되는 펄스 플라즈마의 전자 온도(electron temperature) 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 소스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 바이어스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 소스 전극부와 바이어스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 소스 전극부에 시간을 변조(time modulation)하여 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하는 다양한 모드의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 8은 소스 전극부에 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 인가하고 바이어스 전극부에 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 인가하여 커플링(coupling)하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 단독으로 인가하는 경우, 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 단독으로 인가하는 경우 및 고주파와 저주파를 혼합한 RF 펄스 파워를 인가하는 경우 플라즈마 내 전자 에너지 분포(Electron Energy Distribution Function, EEDF)를 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 도 10d 는 본 발명의 일 실시예에 의한 펄스 플라즈마를 이용하여 실리콘 산화막을 식각한 형상을 나타내는 SEM 이미지이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

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 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명을 수행하는 데 사용될 수 있는 플라즈마 발생 장치는 용량 결합형 플라즈마(CCP) 발생 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, RF 파워를 펄스 형태로 인가할 수 있는 플라즈마 발생 장치라면 어떤 장치도 사용할 수 있다. 이하, 소스 전극부와 바이어스 전극부를 포함하는 용량 결합형 플라즈마(CCP) 발생 장치를 일예로 들어 설명하기로 한다.

상기 소스 전극부와 바이어스 전극부 중 적어도 어느 하나에 RF 파워를 펄스 형태로 인가(pulsing)한다. 상기 RF 펄스 파워를 인가하는 방법에는 기존의 RF 파워에 별도의 장치를 연결하여 펄싱(pulsing)하는 방법 또는 RF 펄스 파워를 인가하는 방법 등이 있다. 상기 중 하나의 방법으로 RF 펄스 파워를 인가함으로써 펄스 플라즈마(pulsed wave plasma)를 형성할 수 있다.

이 때, 펄스의 온 주기(on time)에 플라즈마가 생성되며, 오프 주기(off time)에 플라즈마가 소멸된다. 상기와 같이 인가되는 펄스 파워의 주기에 따라 듀티비(duty ratio, DR)가 변화되어, 생성되는 펄스 플라즈마의 특성에 영향을 미친다. 듀티비란, 플라즈마의 온 주기와 오프 주기의 비를 의미하며, 예컨대, DR 60%인 경우 펄스 플라즈마의 온 주기가 60%, 오프 주기가 40%인 것을 의미하며, DR 50%인 경우 펄스 플라즈마의 온 주기와 오프 주기가 동일하다는 것을 의미한다.

도 2는 RF 펄스 파워 인가에 의해 형성되는 펄스 플라즈마의 전자 밀도(electron density) 변화를 나타내는 도면이다.

도 3은 RF 펄스 파워 인가에 의해 형성되는 펄스 플라즈마의 전자 온도(electron temperature) 변화를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, RF 파워를 펄싱(pulsing)하거나 RF 펄스 파워를 인가할 때 펄스의 온/오프 주기를 조절함으로써 듀티비를 변화시켜 펄스 플라즈마의 특성을 제어할 수 있는 바, 그 중 대표적인 것이 플라즈마의 전자 밀도와 전자 온도의 조절이다. RF 파워를 펄싱하지 않은 상태로 인가하는 경우에는 전자 밀도 및 전자 온도가 지속적으로 높은 값을 가진다. 이에 따라, 주입된 반응성 가스의 분해가 활발해지고, 플라즈마의 퍼텐셜(potential)이 증가하고, 이와 더불어 전하의 생성이 지나치게 활발하게 되어 웨이퍼의 물리적, 전기적 손상 발생률이 높아진다. 반면에, RF 파워를 펄싱(pulsing)하거나 RF 펄스 파워를 인가하는 경우에는 플라즈마의 온/오프 주기를 변화시켜 전자의 밀도와 전자온도의 증감을 조절할 수 있으며, 이는 주입 가스의 분해율, 플라즈마의 균일도 등에 영향을 미쳐 공정을 수행하는 데 우수한 효과를 가져올 수 있다.

도 4는 소스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 다중 주파수의 RF 펄스 파워가 소스 전극부에서 혼합 인가됨으로써 형성되는 펄스 플라즈마의 밀도 및 반응종(반응성 라디칼 및 이온, 전자)의 변화를 줄 수 있다. 이 때, 상기 바이어스 전극부에 인가되는 RF 펄스 파워의 다중 주파수(multi-frequency)구성은 60MHz 이상 수백MHz 미만 범위의 초고주파(very high frequency,VHF) 및 13.56MHz 이상 60MHz 미만 범위의 고주파(high frequency, HF)의 혼합 또는 60MHz 이상 수백MHz 미만 범위의 초고주파(very high frequency, VHF) 및 0.1MHz 이상 13.56MHz 미만 범위의 저주파(low frequency, LF)의 혼합 등으로 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 바이어스 전극부에는 접지(ground) 또는 소스 전극부에 비해 낮은 주파수의 RF 파워를 인가하여 에너지가 하부로 과도하게 집중되는 효과를 방지할 수 있다.

도 5는 바이어스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 다중 주파수의 RF 펄스 파워가 바이어스 전극부에서 혼합 인가되어 형성되는 펄스 플라즈마의 밀도 및 반응종(반응성 라디칼 및 이온, 전자)의 변화를 줄 수 있다. 이 때, 상기 바이어스 전극부에 인가되는 RF 펄스 파워의 다중 주파수(multi-frequency)구성은 60MHz 이상 수백MHz 미만 범위의 초고주파(very high frequency,VHF) 및 13.56MHz 이상 60MHz 미만 범위의 고주파(high frequency, HF)의 혼합 또는 60MHz 이상 수백MHz 미만 범위의 초고주파(very high frequency, VHF) 및 0.1MHz 이상 13.56MHz 미만 범위의 저주파(low frequency, LF)의 혼합 등으로 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 소스 전극부에는 접지(ground) 또는 바이어스 전극부에 비해 낮은 주파수의 RF 파워를 인가하여 에너지가 상부로 과도하게 집중되는 효과를 방지할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 소스 전극부와 바이어스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 파워 구조를 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 다중 주파수 인가는 소스 전극부 또는 바이어스 전극부의 어느 한쪽에만 국한되지 않고, 소스 전극부 및 바이어스 전극부에 하나 또는 2개의 주파수를 가지는 RF 펄스 파워를 인가하여 다중 주파수를 구성할 수 있다.

예컨대, 도 6a에서 도시한 바와 같이 소스 전극부와 바이어스 전극부에 각각 하나의 RF 펄스 파워를 인가하여 이들이 커플링(coupling)되어 다중 주파수를 구성할 수 있으며, 상기 다중 주파수는 소스 전극부/바이어스 전극부를 기준으로 초고주파(VHF)/저주파(LF) 또는 고주파(HF)/저주파(LF)의 구성으로 인가할 수 있다. 즉, 소스 전극부에 초고주파(VHF) 또는 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 인가하는 경우, 바이어스 전극부에는 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 인가할 수 있다.

또한, 소스 전극부에 2개의 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하고, 바이어스 전극부에도 2개의 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하여 커플링하는 것도 가능하다. 상기 소스 전극부에 인가되는 다중 주파수의 구성은 상술한 바와 같이 초고주파(VHF)/저주파(LF) 또는 고주파(HF)/저주파(LF)의 구성일 수 있으며, 이에 대응하는 바이어스 전극부에는 상기 소스 전극부에 인가되는 주파수보다 작은 값을 가지는 주파수를 인가하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 각 경우에 인가되는 초고주파, 고주파 및 저주파의 주파수 범위는 상술한 바와 같다. 소스 전극부에 인가되는 초고주파(VHF) 또는 고주파(HF)는 플라즈마의 밀도를 조절하고, 바이어스 전극부에 인가되는 저주파(LF)는 이온의 에너지를 조절함으로써 각각 플라즈마 특성을 독립적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

도 7a 내지 도 7c는 소스 전극부에 시간을 변조(time modulation)하여 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하는 다양한 모드의 실시예를 도시하는 도면이다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 예컨대, 초고주파로서 100MHz의 RF 펄스 파워를 인가하고, 고주파로서 60MHz의 RF 펄스 파워를 인가할 수 있다. 이 때, 소스 전극부에 다중 주파수를 인가함에 있어 다양한 방법을 이용할 수 있는 바, 도 7a에 도시된 바와 같이 소스 전극부의 펄스 온 주기에 다중 주파수를 시간의 전후로 나누어 혼합 인가할 수 있다. 즉, 펄스 온 주기의 일정 시간동안 초고주파로서 100MHz의 RF 펄스 파워를 인가하고, 나머지 시간 동안 고주파로서 60MHz의 RF 펄스 파워를 인가할 수 있다.

또한, 도 7b 에 도시된 바와 같이, 소스 전극부의 펄스 온 주기에 다중 주파수를 동일한 시간 동안 동시에 인가하고, 소스 전극부의 펄스 오프 주기에 동시에 제거하는 방법으로 다중 주파수를 인가할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 100MHz의 초고주파 RF 펄스 파워와 60MHz의 고주파 RF 펄스 파워가 온 주기에 동시에 인가되므로, 다중 주파수가 병합된 형태를 가진다.

그리고, 도 7c 에 도시된 바와 같이, 소스 전극부의 펄스 온 주기 1 에는 60MHz의 고주파 RF 펄스 파워를 인가하고, 이어 소스 전극부의 펄스 온 주기 2 에는 100MHz의 초고주파 RF 펄스 파워를 연속적으로 인가하여 지속파 플라즈마(CW plasma)와 같이 동작하게 할 수 있다.

도 8은 소스 전극부에 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 인가하고 바이어스 전극부에 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 인가하여 커플링(coupling)하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 소스 전극부에는 초고주파(VHF) 또는 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 인가하고, 바이어스 전극부에는 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 인가하여 커플링하는 방법으로 다중 주파수를 구성할 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는 고주파(HF)의 RF 펄스 파워를 단독으로 인가하는 경우, 저주파(LF)의 RF 펄스 파워를 단독으로 인가하는 경우 및 고주파와 저주파를 혼합한 RF 펄스 파워를 인가하는 경우 플라즈마 내 전자 에너지 분포(Electron Energy Distribution Function, EEDF)를 나타내는 도면이다.

도 9a 내지 9c를 참조하면, 고주파(HF)와 저주파(LF)를 혼합하여 인가하는 경우 고주파(HF)와 저주파(LF)를 단독으로 인가하는 경우와는 다른 전자 에너지 분포가 형성됨을 확인할 수 있다. 따라서 2이상의 다중 주파수를 혼합할 경우, 전자 에너지 분포의 혼합에 의하여 주입시킨 반응성 가스의 해리 정도가 달라질 수 있으며, 이를 통하여 플라즈마의 특성이 변화할 수 있음을 알 수 있다.

상기와 같이 도 4 내지 도 9d의 실시예에서는 소스 전극부 및/또는 바이어스 전극부에 다중 주파수를 인가하는 경우, 모든 전극부에 RF 파워를 펄싱하거나 RF 펄스 파워를 인가하는 방법에 대해 서술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 소스 전극부 또는 바이어스 전극부의 RF 파워만을 펄싱하거나 또는 소스 전극부 및 바이어스 전극부 모두에 대하여 펄싱하는 등의 방법으로 펄싱 여부를 조절할 수도 있다. 상기와 같이 펄싱 여부를 다양하게 변경함으로써 플라즈마의 특성을 변화시킬 수 있으며, 각 공정에 필요한 플라즈마 효과를 창출할 수 있는 이점이 있다.

도 10a 내지 도 10d 는 본 발명의 일 실시예에 의한 펄스 플라즈마를 이용하여 실리콘 산화막을 식각한 형상을 나타내는 SEM 이미지이다.

공정조건은 소스 전극부에 다중 주파수를 인가한 구성이며, 상기 다중 주파수 구성은 초고주파(VHF)/저주파(LF)로 설정하였다. 이 때, 상기 초고주파(VHF)로 60MHz, 상기 저주파(LF)로 2MHz를 인가하였으며, 약 1마이크로 미터(m)의 깊이로 서로 다른 시간동안 펄스 플라즈마를 이용하여 식각 공정을 수행한 실리콘 산화막의 형상이다. 샘플은 ACL(Amorphous carbon layer)의 마스크와 수 마이크론의 실리콘 산화막 유전층으로 구성되어 있으며, 이를 지속파 플라즈마(CW plasma)를 사용하여 식각 공정을 수행하였으며, 초고주파 60MHz 파워의 주기를 5kHz로 하는 단일 펄싱(single pulsing)을 이용하여 듀티비를 변화시키며 관찰하였다.

도 10a을 참조하면, 지속파 플라즈마(CW plasma)의 경우 식각한 프로파일의 하부의 왜곡(distortion)이 발생한 것을 확인할 수 있는 반면, 초고주파의 RF 파워를 펄싱하는 방법으로 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가하여 듀티비를 변화시킨 도 10b 내지 도10d의 경우, 듀티비의 감소에 따라 전자 온도가 감소하고, 식각 속도 또한 감소하나, 선택도 및 형상 프로파일은 개선되는 것을 확인할 수 있다. 또한 식각한 프로파일의 하부의 왜곡(distortion)이 감소하는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 의한 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법은 소스 전극부 및/또는 바이어스 전극부에 다중 주파수의 RF 펄스 파워를 인가함으로써 플라즈마의 특성을 각 공정에 적합하도록 변화시킬 수 있어, 플라즈마를 이용한 식각이나 증착 등 기판의 표면 처리 공정에서 플라즈마의 데미지(damage)를 현저하게 감소시키는 이점이 있다.

10 : 공정 챔버
20 : 소스 전극부
30 : 바이어스 전극부
40 : 웨이퍼

Claims

가스 주입구, 소스 전극부 및 바이어스 전극부를 포함하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 단계;
상기 가스 주입구로 반응 가스를 주입하는 단계;
상기 소스 전극부와 상기 바이어스 전극부 사이에 펄스 플라즈마를 형성하되, 상기 펄스 플라즈마의 생성 주기에 상기 소스 전극부와 상기 바이어스 전극부 중 어느 하나에 서로 다른 주파수 값을 갖는 제1 RF 교류 파워와 제2 RF 교류 파워를 인가하되 상기 제1 및 제2 RF 교류 파워들 중 적어도 하나는 펄싱되는 단계; 및
상기 소스 전극부와 상기 바이어스 전극부 중 나머지 하나에 펄싱되지 않는 제3 RF 교류 파워를 인가하는 단계를 포함하는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 소스 전극부에 서로 다른 주파수 값을 갖는 제1 RF 교류 파워와 제2 RF 교류 파워를 인가하되 상기 제1 및 제2 RF 교류 파워들 중 적어도 하나는 펄싱되고,
상기 바이어스 전극부에 펄싱되지 않는 제3 RF 교류 파워를 인가하는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 소스 전극부에 인가되는 상기 제1 RF 교류 파워와 상기 제2 RF 교류 파워의 주파수 중 어느 하나는 60MHz 이상 100MHz 미만 범위에서 선택되고, 나머지 하나는 13.56MHz 이상 60MHz 미만 범위에서 선택되거나, 0.1MHz 이상 13.56MHz 미만 범위에서 선택되는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 소스 전극부에 인가되는 상기 제1 RF 교류 파워와 상기 제2 RF 교류 파워는 플라즈마 생성 주기에 시간을 변조하여 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 소스 전극부에 인가되는 상기 제1 RF 교류 파워와 상기 제2 RF 교류 파워는 플라즈마 생성 주기 동안 동시에 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 소스 전극부에 인가되는 상기 제1 RF 교류 파워와 상기 제2 RF 교류 파워는 플라즈마의 소멸 주기 없이 연속적으로 인가되는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 바이어스 전극부에 인가되는 상기 제3 RF 교류 파워의 주파수는 접지(ground) 또는 상기 소스 전극부에 비해 낮은 값을 가지는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 바이어스 전극부에 서로 다른 주파수 값을 갖는 제1 RF 교류 파워와 제2 RF 교류 파워를 인가하되 상기 제1 및 제2 RF 교류 파워들 중 적어도 하나는 펄싱되고,
상기 소스 전극부에 펄싱되지 않는 제3 RF 교류 파워를 인가하는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 바이어스 전극부에 인가되는 상기 제1 RF 교류 파워와 상기 제2 RF 교류 파워의 주파수 중 어느 하나는 60MHz 이상 100MHz 미만 범위에서 선택되고, 나머지 하나는 13.56MHz 이상 60MHz 미만 범위에서 선택되거나, 0.1MHz 이상 13.56MHz 미만 범위에서 선택되는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 소스 전극부에 인가되는 상기 제3 RF 교류 파워의 주파수는 접지(ground) 또는 상기 바이어스 전극부에 비해 낮은 값을 가지는 다중 주파수의 RF 펄스 교류 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법.
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