KR101286242B1

KR101286242B1 - 반도체 소자 제조 방법

Info

Publication number: KR101286242B1
Application number: KR1020090124210A
Authority: KR
Inventors: 이정윤; 켄 토카시키; 신경섭; 윤준호; 조홍
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2013-07-15
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: KR20110067567A; US20110143537A1; US7988874B2

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 방법을 공개한다. 이 방법은 플라즈마 식각 챔버 내의 제1 전극에 제1 주파수 및 제1 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제1 RF 파워를 인가하고, 상기 제1 RF 파워의 위상에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하는 제1 RF 파워 출력 단계, 및 상기 플라즈마 식각 챔버 내의 제2 전극들 중 대응하는 제2 전극에 상기 제1 주파수 및 상기 제1 듀티비보다 작은 제2 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제2 RF 파워를 인가하되, 상기 제1 RF 파워가 공급되는 구간 동안에만 제2 RF 파워를 공급하는 제2 RF 파워 출력 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 제조 방법{Semiconductor device fabricating method}

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 복수개의 펄스 변조(pulse modulation)된 RF를 서로 동기시켜 공급하여 에칭 공정을 수행하는 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 공정에 있어서 에칭(혹은 식각)공정은 웨이퍼 위에 형성된 감광막 패턴에 따라 하부막을 제거하는 공정을 말하는 것으로 건식과 습식 두 가지 방법이 있다. 최근에는 미세 반도체 패턴을 형성하기 위하여 플라즈마를 이용한 건식 에칭방법이 주로 사용되고 있다. 플라즈마 에칭은 플라즈마 식각 챔버 내부에 반응가스를 주입하고, 플라즈마를 생성한 후 이온화된 입자들을 웨이퍼 표면에 충돌시킴으로써, 물리적 혹은 화학적 반응에 의해 물질을 제거하는 방법이다.

플라즈마는 에너지원으로서 RF 전력을 인가함으로써 발생되며, 마주보는 평행판 사이에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 CCP(capacitively coupled plasma) 방식과 반응관 외부의 코일에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 ICP(inductively coupled plasma) 방식 등이 있다. 또한, 상기 RF 전력을 펄스 변조시켜 인가할 경우, RF 전력이 오프되었을 때(즉, 후 글루(after glow) 시) 전자 온도, 플라즈마 밀도, 및 플라즈마 전위가 저하됨으로써, 차징 손상(charging damage) 및 방사선 손상(radiation damage)을 완화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 복수개의 펄스 변조된 RF 전력이 동기되어 인가됨과 동시에, 높은 에너지를 가지는 이온화된 입자의 수를 감소시킬 수 있는 반도체 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법은 플라즈마 식각 챔버 내의 제1 전극에 제1 주파수 및 제1 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제1 RF 파워를 인가하고, 상기 제1 RF 파워의 위상에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하는 제1 RF 파워 출력 단계; 및 상기 플라즈마 식각 챔버 내의 제2 전극들 중 대응하는 제2 전극에 상기 제1 주파수 및 상기 제1 듀티비보다 작은 제2 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제2 RF 파워를 인가하되, 상기 제1 RF 파워가 공급되는 구간 동안에만 제2 RF 파워를 공급하는 제2 RF 파워 출력 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법은 상기 제1 전극을 통하여 상기 플라즈마 식각 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고, 상기 제2 전극을 통하여 웨이퍼에 입사되는 이온 에너지를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제2 RF 파워는 상기 제1 RF 파워가 공급되고 제1 시간 경과 후 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제2 RF 파워 는 상기 제1 RF 파워의 공급이 중단되기 제2 시간 전에 공급이 중단되거나, 상기 제1 RF 파워의 공급이 중단됨과 동시에 공급이 중단되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제1 주파수는 10kHz 이하이고, 상기 제1 시간은 10us 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제1 RF 파워 출력 단계는 상기 제1 주파수 및 상기 제1 듀티비를 가지는 제1 펄스 신호 및 상기 제어 신호를 출력하는 제1 제어 단계, 제2 주파수를 가지는 제1 RF 신호를 출력하는 제1 RF 발생 단계, 상기 제1 RF 신호와 상기 제1 펄스 신호를 혼합하여 상기 제1 RF 파워를 출력하는 제1 믹싱 단계, 및 상기 제1 전극의 로드 임피던스와 상기 제1 RF 파워 출력부와 상기 제1 전극을 연결하는 케이블의 특성 임피던스를 매칭시켜 상기 제1 RF 파워의 최대 전력을 상기 제1 전극으로 전달하는 제1 매칭 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제2 RF 파워 출력 단계는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 주파수 및 상기 제2 듀티비를 가지고, 상기 제1 펄스 신호가 활성화되는 구간 동안만 활성화되는 제2 펄스 신호를 출력하는 제2 제어 단계, 상기 제2 주파수를 가지는 제2 RF 신호를 출력하는 제2 RF 발생 단계, 상기 제2 RF 신호와 상기 제2 펄스 신호를 혼합하여 상기 제2 RF 파워를 출력하는 제2 믹싱 단계, 및 상기 제2 전극의 로드 임피던스와 상기 제2 RF 파워 출력부와 상기 제2 전극을 연결하는 케이블의 특성 임피던스를 매칭시켜 상기 제2 RF 파워의 최대 전력을 상기 제2 전극으로 전달하는 제2 매칭 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법의 상기 제2 펄스 신호는 상기 제1 펄스 신호가 활성화되고 상기 제1 시간이 경과한 후에 활성화되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조 방법은 웨이퍼의 전면에 금속층을 증착하는 단계, 상기 금속층의 상부 중 일부 영역에 포토레지스트를 형성하는 단계, 및 상기 포토레지스트 및 기타 불순물들이 제거되는 단계를 추가적으로 구비하고, 상기 제1 RF 파워 출력 단계 및 상기 제2 RF 파워 출력 단계를 통하여 상기 포토 레지스터가 형성되지 않은 부분의 상기 금속층이 식각되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 반도체 소자 제조 방법은 높은 에너지를 가지는 이온 입자를 감소시킬 수 있어 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 장점은 유지하면서 높은 에너지를 가지는 이온 입자에 의한 반도체 장치의 손상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 플라즈마 식각 챔버(100)의 실시예의 구성을 나타내는 것으로, ICP 방식의 플라즈마 에칭 장비의 경우를 예시한 것이며, 플라즈마 식각 챔버(100) 는 세라믹 벽(101), 소스 전극(10), 및 바이어스 전극(20) 등으로 구성될 수 있다. 도 1에서, 1은 웨이퍼를 나타낸다.

세라믹 벽(101)은 실린더 형태일 수 있으며, 상기 소스 전극(10)은 상기 세라믹 벽(101)을 1회 이상 둘러싸는 코일 형태로 형성될 수 있다. 바이어스 전극(20)은 상기 소스 전극(10) 보다 아래쪽에 위치되며, 웨이퍼(1)를 지지하는 역할도 수행한다.

상기 소스 전극(10)으로는 RF 소스 파워(RF_s)가 인가되고, 상기 바이어스 전극으로는 RF 바이어스 파워(RF_b)가 인가된다. 플라즈마 식각 가스는 가스 입구(Gas inlet)를 통해 플라즈마 식각 챔버(100) 내부로 유입되고, 터보 분자 펌프(TMP:trubo molecular pump)를 통해 플라즈마 식각 챔버(100) 외부로 배출된다.

CCP 방식의 플라즈마 에칭 장비의 경우, 소스 전극은 가스 입구(Gas inlet) 측의 평판으로 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 실시예의 구성을 나타내는 것으로, ICP 방식의 플라즈마 에칭 장비의 경우를 예시한 것이며, 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 소스 전극(10), 바이어스 전극(20), RF 소스 파워 출력부(30), 및 RF 바이어스 파워 출력부(40)로 구성될 수 있다. 또한, RF 소스 파워 출력부(30)는 소스 매치 네트워크(32), 소스 믹서(34), 소스 컨트롤러(36), 및 소스 RF 발생부(38)로 구성될 수 있고, RF 바이어스 파워 출력부(40)는 바이어스 매치 네트워크(42), 바이어스 믹서(44), 바이어스 컨트롤러(46), 및 바이어스 RF 발생부(48)로 구성될 수 있다. 도 2에서 1은 웨이퍼를 나타낸다.

도 2에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.

소스 전극(10)과 바이어스 전극(20)은 플라즈마 식각 챔버 내에 플라즈마를 형성한다.

소스 전극(10)은 RF 소스 파워 출력부(30)로부터 출력되는 RF 소스 파워(RF_s)를 인가받는다. 소스 전극(10)은 플라즈마 식각 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 데 특히 기여한다.

바이어스 전극(20)은 RF 바이어스 파워 출력부(40)로부터 출력되는 RF 바이어스 파워(RF_b)를 인가받는다. 바이어스 전극(20)은 웨이퍼(1)에 입사하는 이온 에너지를 조절하는데 특히 기여한다.

RF 소스 파워 출력부(30)는 제1 주파수와 제1 듀티비를 가지는 펄스 변조(pulse modulation)된 RF 소스 파워(RF_s)를 상기 소스 전극(10)으로 출력하고, RF 소스 파워(RF_s)의 위상에 관한 정보를 포함하는 제어 신호(CON)를 RF 바이어스 파워 출력부(40)로 출력한다.

소스 RF 발생부(38)는 오실레이터 등으로 구성될 수 있으며, 제2 주파수(예를 들면, 100㎑ 내지 100㎒의 RF 영역, 또는 그 이상의 VHF, UHF 영역의 주파수)를 가지는 소스 RF 신호를 출력한다.

소스 컨트롤러(36)는 상기 제1 주파수와 상기 제1 듀티비를 가지는 소스 펄스 신호 및 소스 펄스 신호의 위상에 대한 정보를 포함하는 제어 신호(CON)를 출력한다. 제어 신호(CON)는 소스 펄스 신호와 동일한 신호일 수도 있다.

소스 믹서(34)는 소스 RF 발생부(38)로부터 출력된 소스 RF 신호와 소스 컨트롤러(36)로부터 출력되는 소스 펄스 신호를 입력하고 혼합하여 펄스 변조된 RF 소스 파워를 출력한다.

소스 매치 네트워크(32)는 RF 소스 파워 출력부(30)로부터 소스 전극(10)까지의 케이블의 특성 임피던스와 플라즈마 식각 챔버(미도시)의 로드 임피던스를 매칭시킨다. 즉, 소스 매치 네트워크(32)는 RF 소스 파워 출력부(30)의 소스 믹서(34)에서 출력된 RF 소스 파워의 최대 전력이 소스 전극(10)으로 전달될 수 있도록 임피던스를 매칭시킨다.

상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수에 따라 조절될 수 있다. 상기 제2 주파수가 RF, VHF, UHF영역의 주파수인 경우에 상기 제1 주파수가 약 10kHz 이하인 경우에 차징 손상(charging damage) 및 방사선 손상(radiation damage)을 충분히 완화할 수 있다는 것을 실험적으로 확인할 수 있다.

RF 바이어스 파워 출력부(40)는 RF 소스 파워 출력부(30)로부터 출력되는 제어 신호(CON)에 응답하여 상기 제1 주파수와 상기 제1 듀티비보다 작은 제2 듀티비를 가지고, RF 소스 파워(RF_s)와 동기되며, 상기 RF 소스 파워(RF_s)에 임베디드(embedded)된 펄스 변조(pulse modulation)된 RF 바이어스 파워(RF_b)를 상기 바이어스 전극(20)으로 출력한다. 즉, RF 바이어스 파워 출력부(40)는 상기 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되고 제1 시간(T1)이 경과한 후에 상기 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴온시킨다. 또한, RF 바이어스 파워 출력부(40)는 상기 RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프되기 제2 시간(T2) 전, 또는 상기 RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프됨과 동시에 상기 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴오프 시킨다. 다시 말하면, RF 바이어스 파워 출력부(40)는 상기 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되는 구간 내에서만, 상기 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되는 시간보다 짧은 시간동안만 턴온되는 RF 바이어스 파워(RF_b)를 출력한다.

상기 제1 시간(T1)은 10us 이상이 되면 높은 에너지를 가지는 이온 입자의 비율이 충분히 감소하는 것을 실험적으로 확인할 수 있다. 또한, 상기 제1 듀티비는 약 50%일 수 있으며, 이 경우, 상기 제2 듀티비는 약 40%일 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 제1 주파수가 5kHz이고, 상기 제1 듀티비가 50%이고, 상기 제2 듀티비가 약 40%인 경우, 상기 제1 시간(T1)은 10us이상 100us 미만인 값 중에서 결정될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 시간(T1)이 약 10us로 결정된다면, 상기 제2 시간(T2)도 약 10us일 수 있다. 상기 제1 시간(T1)은 제1 주파수, 제1 듀티비, 제2 듀티비, 및 제2 시간(T2)에 따라 결정될 수 있으며, 상술한 바와 같이 상기 제1 시간(T1)은 10us 이상이 되도록 제1 주파수, 제1 듀티비, 제2 듀티비, 및 제2 시간(T2)을 결정할 수 있다.

바이어스 RF 발생부(48)는 오실레이터 등으로 구성될 수 있으며, 상기 제2 주파수(예를 들면, 100㎑ 내지 100㎒의 RF 영역, 또는 그 이상의 VHF, UHF 영역의 주파수)를 가지는 바이어스 RF 신호를 출력한다.

바이어스 컨트롤러(46)는 제어 신호(CON)에 응답하여 상기 제1 주파수와 상기 제2 듀티비를 가지고, 상기 소스 펄스 신호와 동기되고, 상기 소스 펄스 신호에 임베디드(embedded)되는 바이어스 펄스 신호를 출력한다. 즉, 바이어스 컨트롤 러(46)는 제어 신호(CON)에 응답하여 상기 소스 펄스 신호가 활성화되고 제1 시간이 경과한 후에 상기 바이어스 펄스 신호를 활성화시키고, 상기 소스 펄스 신호가 비활성화되기 제2 시간 전 또는 상기 소스 펄스 신호가 비활성화됨과 동시에 상기 바이어스 펄스 신호를 비활성화시킬 수 있다. 다시 말하면, 바이어스 컨트롤러(46)는 상기 소스 펄스 신호가 활성화되는 구간에서만 상기 소스 펄스 신호가 활성화되는 시간보다 짧은 시간동안 활성화되는 바이어스 펄스 신호를 출력할 수 있다.

바이어스 믹서(44)는 바이어스 RF 발생부(48)로부터 출력된 바이어스 RF 신호와 바이어스 컨트롤러(46)로부터 출력되는 바이어스 펄스 신호를 입력하고 혼합하여 펄스 변조된 RF 바이어스 파워를 출력한다.

바이어스 매치 네트워크(42)는 RF 바이어스 파워 출력부(40)로부터 바이어스 전극(20)까지의 케이블의 특성 임피던스와 플라즈마 식각 챔버(미도시)의 로드 임피던스를 매칭시킨다. 즉, 바이어스 매치 네트워크(42)는 RF 바이어스 파워 출력부(40)의 바이어스 믹서(44)에서 출력된 RF 바이어스 파워의 최대 전력이 바이어스 전극(20)으로 전달될 수 있도록 임피던스를 매칭시킨다.

RF 바이어스 파워(RF_b)가 RF 소스 파워(RF_s)와 동일한 시간에 턴온되거나 더 빨리 턴온되는 경우, 저항이 큰 상태에서 플라즈마 방전이 발생하므로 높은 에너지를 가지는 이온 입자들이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 동기식 플라즈마 에칭 장비는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되고 제1 시간 경과후에 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴온 시킨다.

또한, RF 바이어스 파워(RF_b)가 RF 소스 파워(RF_s)보다 늦게 턴오프되면, RF 바이어스 파워만 턴온된 상태가 존재하게 되고, 이 경우에도 저항이 큰 상태에서 플라즈마 방전이 발생하므로 높은 에너지를 가지는 이온 입자들이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 동기식 플라즈마 에칭 장비는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프되기 제2 시간 전, 또는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프됨과 동시에 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴오프 시킨다.

즉, 도 2에 나타낸 본 발명의 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 실시예는 바이어스 전극(20)으로 인가되는 RF 바이어스 파워(RF_b)를 소스 전극(10)으로 인가되는 RF 소스 파워(RF_s)와 동기시키되, 상기 RF 바이어스 파워(RF_b)는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되는 구간 내에서 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되는 시간보다 짧은 시간동안만 턴온된다.

도 3 및 도 4는 도 2에 나타낸 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 실시예가 제공하는 RF 바이어스 파워(RF_b)의 실시예들을 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3에서, RF_s는 RF 소스 파워를, RF_b는 RF 바이어스 파워를 각각 나타낸다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 동일한 제1 주파수(예를 들면, 5kHz)를 가지는 RF 소스 파워(RF_s) 및 RF 바이어스 파워(RF_b)를 출력한다.

또한, 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되고 제1 시간(T1)이 경과한 후에 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴온한다. 제1 주파수가 5kHz인 경우에, 상기 제1 시간(T1)은 약 10us일 수 있다.

또한, 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프되기 제2 시간(T2) 전에 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴오프 시킨다. 제1 주파수가 5kHz인 경우에 상기 제2 시간(T2)은 약 10us일 수 있다.

또한, RF 바이어스 파워(RF_b)의 듀티비는 RF 소스 파워(RF_s)의 듀티비보다 작다. RF 소스 파워(RF_s)의 듀티비는 50%일 수 있으며, RF 바이어스 파워(RF_b)의 듀티비는 40%일 수 있다.

도 4에 나타낸 실시예의 경우, 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 RF 소스 파워(RF_s)가 턴온되고 제1 시간(T1)이 경과한 후에 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴온 시키며, RF 소스 파워(RF_s)가 턴오프되는 시점에서 RF 바이어스 파워(RF_b)를 턴오프 시킨다. 제1 주파수가 5kHz인 경우에, 상기 제1 시간(T1)은 20us일 수 있다.

도 5는 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타낸 것이다. 본 발명의 반도체 소자 제조 방법은 증착(deposition) 단계(210), 포토 단계(220), 에칭 단계(230) 및 애싱(ashing) 및 세정 단계(240)을 구비할 수 있다.

증착 단계(210)에서는 웨이퍼의 전면에 금속층이 증착된다. 포토 단계(220)에서는 상기 금속층의 상부 중 일부 영역에 포토레지스트가 형성된다. 에칭 단계(230)에서는 상기 포토레지스트가 형성되지 않은 부분의 금속층이 식각된다. 상기 에칭 단계(230)는 상술한 본 발명의 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비를 이용하여 수행된다. 애싱 및 세정 단계(240)에서는 상기 포토레지스트 및 기타 불순물들이 제거된다.

사용자는 본 발명의 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비를 이용하여 웨이퍼 상의 실리콘 재료(단결정 실리콘(single crystal Si), 다결정 실리콘(poly crystal Si), 고융점 금속 실리카이드(silicide)), 여러 가지 실리콘 산화막 재료, 여러 가지 실리콘 질화막 재료, 저유전율 재료(HSQ, MSQ, porous silica 등), 여러 가지 유기막 재료(CVD형, Spin on 형 등), 여러 가지 금속 재료(예를 들면, W, WN, Ti, TiN, Ta, TaN, Mo, Al 등 반도체 재료), 또는, 기타 고 유전율 재료를 에칭할 수 있다.

상술한 실시예의 경우, ICP 방식의 펄스 플라즈마 에칭 장비의 경우를 예시하였으나, 본 발명의 개념은 CCP 방식의 펄스 플라즈마 에칭 장비 등 다른 방식의 플라즈마 에칭 장비에도 적용 가능하다.

또한, 상술한 실시예의 경우, RF 파워가 RF 소스 파워 및 RF 바이어스 파워 두 가지인 경우를 예시하였으나, 본 발명의 개념은 복수개의 RF 파워가 인가되는 경우, 복수개의 RF 파워 중 어느 하나를 위상의 기준으로 삼아 본 발명의 개념을 적용하는 것이 가능하다. 이 경우, 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비는 복수개의 RF 파워 중 대응하는 RF 파워가 각각 인가되고, 플라즈마를 발생시키는 복수개의 전극들을 구비할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 플라즈마 식각 챔버의 실시예의 구성을 나타내는 것이다.

도 2는 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 실시예의 구성을 나타내는 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 반도체 소자 제조 방법을 실시하기 위한 동기식 펄스 플라즈마 에칭 장비의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 반도체 소자 제조 방법의 실시예를 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

Claims

플라즈마 식각 챔버 내의 제1 전극에 제1 주파수 및 제1 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제1 RF 파워를 인가하고, 상기 제1 RF 파워의 위상에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하는 제1 RF 파워 출력 단계; 및

상기 플라즈마 식각 챔버 내의 제2 전극들 중 대응하는 제2 전극에 상기 제1 주파수 및 상기 제1 듀티비보다 작은 제2 듀티비를 가지고 펄스폭 변조된 제2 RF 파워를 인가하되, 상기 제1 RF 파워가 공급되는 구간 동안에만 제2 RF 파워를 공급하는 제2 RF 파워 출력 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 전극을 통하여 상기 플라즈마 식각 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고,

상기 제2 전극을 통하여 웨이퍼에 입사되는 이온 에너지를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 RF 파워는

상기 제1 RF 파워가 공급되고 제1 시간 경과 후 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 RF 파워는

상기 제1 RF 파워의 공급이 중단되기 제2 시간 전에 공급이 중단되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 RF 파워는

상기 제1 RF 파워의 공급이 중단됨과 동시에 공급이 중단되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 제1 주파수는 10kHz 이하이고, 상기 제1 시간은 10us이상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 RF 파워 출력 단계는

상기 제1 주파수 및 상기 제1 듀티비를 가지는 제1 펄스 신호 및 상기 제어 신호를 출력하는 제1 제어 단계;

제2 주파수를 가지는 제1 RF 신호를 출력하는 제1 RF 발생 단계;

상기 제1 RF 신호와 상기 제1 펄스 신호를 혼합하여 상기 제1 RF 파워를 출력하는 제1 믹싱 단계; 및

상기 제1 전극의 로드 임피던스와 상기 제1 RF 파워 출력부와 상기 제1 전극 을 연결하는 케이블의 특성 임피던스를 매칭시켜 상기 제1 RF 파워의 최대 전력을 상기 제1 전극으로 전달하는 제1 매칭 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 제2 RF 파워 출력 단계는

상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 주파수 및 상기 제2 듀티비를 가지고, 상기 제1 펄스 신호가 활성화되는 구간 동안만 활성화되는 제2 펄스 신호를 출력하는 제2 제어 단계;

상기 제2 주파수를 가지는 제2 RF 신호를 출력하는 제2 RF 발생 단계;

상기 제2 RF 신호와 상기 제2 펄스 신호를 혼합하여 상기 제2 RF 파워를 출력하는 제2 믹싱 단계; 및

상기 제2 전극의 로드 임피던스와 상기 제2 RF 파워 출력부와 상기 제2 전극을 연결하는 케이블의 특성 임피던스를 매칭시켜 상기 제2 RF 파워의 최대 전력을 상기 제2 전극으로 전달하는 제2 매칭 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 제2 펄스 신호는

상기 제1 펄스 신호가 활성화되고 상기 제1 시간이 경과한 후에 활성화되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 제조 방법은

웨이퍼의 전면에 금속층을 증착하는 단계;

상기 금속층의 상부 중 일부 영역에 포토레지스트를 형성하는 단계; 및

상기 포토레지스트 및 기타 불순물들이 제거되는 단계를 추가적으로 구비하고,

상기 제1 RF 파워 출력 단계 및 상기 제2 RF 파워 출력 단계를 통하여 상기 포토 레지스터가 형성되지 않은 부분의 상기 금속층이 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.