(57)【要約】  【課題】ＣＣＰソースの特性及びＩＣＰソースの特性を全て提供でき、且つ高いエッチング率及び選択比を与える適応型プラズマソースを提供すること。  【解決手段】本発明に係る適応型プラズマソース３００aは、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバー３００の下部に配置される平板状の電極３１０に対向するように、反応チャンバー３００の上部中心部に配置される平板状の第１ブッシング３２０a-1と、第１ブッシング３２０a-1から螺旋状に延長され、反応チャンバー３００の上部で第１ブッシング３２０a-1を取り囲むように配置されるコイル３３０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状の第１ブッシングと、
前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングから螺旋状に延長され、前記第１ブッシングを取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする適応型プラズマソース。
【請求項２】
前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングを取り囲むように配置される少なくとも一つ以上の第２ブッシングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項３】
前記コイルは、複数個からなることを特徴とする請求項１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項４】
半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置されるもので、柱状に垂直方向に配置され、下部の第１表面及び上部の第２表面を有する第１ブッシングと、
前記第１ブッシングの第１表面から螺旋状に延長され、前記第１表面と同一の平面上で前記第１ブッシングの第１表面の周りを取り囲むように配置される下部コイルと、
前記第１ブッシングの第２表面から螺旋状に延長され、前記第２表面と同一の平面上で前記第１ブッシングの第２表面の周りを取り囲むように配置される上部コイルと、を備えることを特徴とする適応型プラズマソース。
【請求項５】
前記第１ブッシングの第１表面及び第２表面のうち少なくとも何れか一つの表面の周りを取り囲むように配置される少なくとも一つ以上の第２ブッシングをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の適応型プラズマソース。
【請求項６】
前記下部コイル及び上部コイルのうち少なくとも何れか一つは、複数個からなることを特徴とする請求項４に記載の適応型プラズマソース。
【請求項７】
半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状の第１ブッシングと、前記第１ブッシングから螺旋状に延長され、前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングを取り囲むように配置されるコイルと、を備える適応型プラズマソースを用いた半導体ウェハーのエッチング方法において、
前記適応型プラズマソースのエッチング特性は、式 Ｘ＝ＩＣＰ/(ＩＣＰ+ＣＣＰ)（ここで、Ｘは、適応型プラズマソースのエッチング特性、ＩＣＰは、前記平板状の電極及びコイルによって決定される誘導性結合プラズマ特性、ＣＣＰは、前記平板状の電極及び第１ブッシングによって決定される容量性結合プラズマ特性）によって決定されることを特徴とする半導体ウェハーの処理方法。
【請求項８】
選択比及びエッチング率のうちエッチング率を相対的に増大させる場合、前記適応型プラズマソースのエッチング特性（Ｘ）が１に近くなるように前記適応型プラズマソースをセッティングすることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウェハーの処理方法。
【請求項９】
選択比及びエッチング率のうち選択比を相対的に増大させる場合、前記適応型プラズマソースのエッチング特性（Ｘ）が０に近くなるように前記適応型プラズマソースをセッティングすることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウェハーの処理方法。
【請求項１０】
前記適応型プラズマソースのセッティングは、前記コイル数、コイル間隔、コイル厚さ、ブッシング規格、ブッシング個数、ブッシング材質を調節して行われることを特徴とする請求項８または１０に記載の半導体ウェハーの処理方法。
【請求項１１】
半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシングと、
前記ブッシングの中心部から前記反応チャンバーの反対方向に突出される支持棒と、
前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの上部で前記支持棒を取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする適応型プラズマソース。
【請求項１２】
前記コイルの一部は、前記ブッシングと重畳されることを特徴とする請求項１１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１３】
前記コイルは、複数個からなることを特徴とする請求項１１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１４】
前記ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１５】
前記コイルの上部で前記支持棒によって中心部が貫通される補助ブッシングをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１６】
前記補助ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１７】
前記補助ブッシングは、前記ブッシングより小さい断面積を有することを特徴とする請求項１５に記載の適応型プラズマソース。
【請求項１８】
半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシングと、
前記ブッシングの中心部を貫通しながら前記ブッシングの上下に突出される支持棒と、
前記ブッシングの下部に突出される前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの下部で前記支持棒を取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする適応型プラズマソース。
【請求項１９】
前記ブッシングの一部は、前記コイルと重畳されることを特徴とする請求項１８に記載の適応型プラズマソース。
【請求項２０】
前記コイルは、複数個からなることを特徴とする請求項１８に記載の適応型プラズマソース。
【請求項２１】
前記ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の適応型プラズマソース。
【請求項２２】
前記ブッシングの上部に突出される前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの上部で前記支持棒を取り囲むように配置される補助コイルをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の適応型プラズマソース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造設備及びこれを用いた半導体ウェハー処理方法に関するもので、詳しくは、適応型プラズマソース及びこれを用いた半導体ウェハーの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エッチング工程、特に、乾式エッチング工程は、半導体ウェハー上に形成されたフォトレジスト膜やハードマスクのパターンにしたがって、プラズマを用いて下部膜の所定部分を除去する工程である。この乾式エッチング工程を行うためには、反応チャンバー内にプラズマを生成する必要があるが、プラズマを生成するソースは、誘導性結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；ＩＣＰ）ソースと、容量性結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；ＣＣＰ）ソースとに区分される。
【０００３】
図２２は、従来の容量性結合プラズマソースを説明するために示した概略図である。
図２２に示すように、容量性結合プラズマソースを採用したエッチングチャンバー１００は、エッチングチャンバー１００の下部に配置される下部電極１１０と、この下部電極１１０に対向してエッチングチャンバー１００の上部に配置される上部電極１２０と、を含む。下部電極１１０及び上部電極１２０は全て平板状であり、これら二つの電極によって形成されるキャパシタ特性を用いることで、エッチングチャンバー１００内にプラズマが生成される。上記のようなＣＣＰソースを用いる場合、工程の反復再現性が高く、フォトレジスト膜に対するエッチング選択比が高いという長所があるが、生成されるプラズマの密度が低いので、消費電力が高くなるという短所がある。
【０００４】
図２３は、従来の誘導性結合プラズマソースを説明するために示した概略図である。
図２３に示すように、誘導性結合プラズマソースを採用したエッチングチャンバー２００は、エッチングチャンバー２００の下部に配置される下部電極２１０と、この下部電極２１０に対向してエッチングチャンバー２００の上部に配置されるコイル２２０と、を含む。下部電極２１０は平板状であり、上部のコイル２２０によって形成されるインダクターの特性を用いることで、エッチングチャンバー２００内にプラズマが生成される。上記のようなＩＣＰソースを用いる場合、生成されるプラズマの密度が高いので、低い消費電力及び高いエッチング率を示すとともに、プラズマ密度及びイオンエネルギーの独立的な制御が可能になるという利点がある。その反面、フォトレジスト膜に対する選択比が低く、工程の反復再現性が低い上に、アルミナドームを用いる場合、アルミニウムに対する汚染が発生しうるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＣＣＰソース及びＩＣＰソースを用いる場合、それぞれ相反した長短所が示される。したがって、選択比を確保するためには、エッチング率を犠牲にすべきであり、エッチング率を確保するためには、選択比を犠牲にすべきであるという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、ＣＣＰソースの特性及びＩＣＰソースの特性を全て提供できる適応型プラズマソースを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、エッチング率及びフォトレジスト選択比を可変的に調節することで、高いエッチング率及び選択比を与える適応型プラズマソースを提供することにある。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記適応型プラズマソースを用いた半導体ウェハーの処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係る適応型プラズマソースは、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状の第１ブッシングと、前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングから螺旋状に延長され、前記第１ブッシングを取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングを取り囲むように配置される少なくとも一つ以上の第２ブッシングをさらに備えることを特徴とする。
また、前記コイルは、複数個からなる。
【０００９】
本発明の他の実施例に係る適応型プラズマソースは、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置されるもので、柱状に垂直方向に配置され、下部の第１表面及び上部の第２表面を有する第１ブッシングと、前記第１ブッシングの第１表面から螺旋状に延長され、前記第１表面と同一の平面上で前記第１ブッシングの第１表面の周りを取り囲むように配置される下部コイルと、前記第１ブッシングの第２表面から螺旋状に延長され、前記第２表面と同一の平面上で前記第１ブッシングの第２表面の周りを取り囲むように配置される上部コイルと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１ブッシングの第１表面及び第２表面のうち少なくとも何れか一つの表面の周りを取り囲むように配置される少なくとも一つ以上の第２ブッシングをさらに備えることを特徴とする。
また、前記下部コイル及び上部コイルのうち少なくとも何れか一つは、複数個からなる。
【００１１】
本発明に係る適応型プラズマソースソースを用いた半導体ウェハーの処理方法は、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの下部に配置される平板状の電極に対向するように、前記反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状の第１ブッシングと、前記第１ブッシングから螺旋状に延長され、前記反応チャンバーの上部で前記第１ブッシングを取り囲むように配置されるコイルと、を備える適応型プラズマソースを用いた半導体ウェハーのエッチング方法において、前記適応型プラズマソースのエッチング特性は、式（ここで、Ｘは、適応型プラズマソースのエッチング特性、ＩＣＰは、前記平板状の電極及びコイルによって決定される誘導性結合プラズマ特性、ＣＣＰは、前記平板状の電極及び第１ブッシングによって決定される容量性結合プラズマ特性）によって決定されることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、選択比及びエッチング率のうちエッチング率を相対的に増大させる場合、前記適応型プラズマソースのエッチング特性（Ｘ）が１に近くなるように前記適応型プラズマソースをセッティングすることが好ましい。
【００１３】
また、選択比及びエッチング率のうち選択比を相対的に増大させる場合、前記適応型プラズマソースのエッチング特性（Ｘ）が０に近くなるように前記適応型プラズマソースをセッティングすることが好ましい。
前記適応型プラズマソースのセッティングは、前記コイル数、コイル間隔、コイル厚さ、ブッシング規格、ブッシング個数、ブッシング材質を調節して行われる。
【００１４】
本発明のさらに他の実施例に係る適応型プラズマソースは、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシングと、前記ブッシングの中心部から前記反応チャンバーの反対方向に突出される支持棒と、前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの上部で前記支持棒を取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする。
前記コイルの一部は、前記ブッシングと重畳されることが好ましい。
前記コイルは、複数個からなる。
前記ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成される。
本実施例において、前記コイルの上部で前記支持棒によって中心部が貫通される補助ブッシングをさらに含む。
この場合、前記補助ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成される。
また、前記補助ブッシングは、前記ブッシングより小さい断面積を有する。
【００１５】
本発明のさらに他の実施例に係る適応型プラズマソースは、半導体ウェハー処理のための反応空間を限定する反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシングと、前記ブッシングの中心部を貫通しながら前記ブッシングの上下に突出される支持棒と、前記ブッシングの下部に突出される前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの下部で前記支持棒を取り囲むように配置されるコイルと、を備えることを特徴とする。
前記ブッシングの一部は、前記コイルと重畳されることが好ましい。
前記コイルは、複数個からなる。
前記ブッシングは、前記支持棒との連結点を中心とする円状に形成される。
本実施例において、前記ブッシングの上部に突出される前記支持棒から螺旋状に延長され、前記ブッシングの上部で前記支持棒を取り囲むように配置される補助コイルをさらに含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施例に係る適応型プラズマソースによると、容量性結合プラズマソース及び誘導性結合プラズマソースの長所が全て提供される。特に、半導体ウェハーの処理方法によって容量性結合プラズマソース及び誘導性結合プラズマソースのエッチング特性を自由に調節してエッチング工程を行うので、多様な条件のエッチング工程を一つの装備のみで多様に行えるという利点がある。
【００１７】
また、本発明の他の実施例に係る適応型プラズマソースによると、補助ブッシングや補助コイルの導入によって多様な形態の適応型プラズマソースを用いることで、エッチング率及びフォトレジストに対する選択比を全てまたは選択的に増加できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る適応型プラズマソースを説明するために示した概略図である。
図１に示すように、本発明に係る適応型プラズマソースを採用したエッチングチャンバー３００は、エッチングチャンバー３００の下部に配置される平板状の下部電極３１０と、この平板状の下部電極３１０に対向してエッチングチャンバー３００の上部中心部に配置される適応型プラズマソース３２０，３３０と、を備えている。ここで、適応型プラズマソース３２０，３３０は、図２に示すように、平板状のブッシング３２０a-1と、エッチングチャンバー３００の上部でブッシング３２０a-1から螺旋状に延長され、ブッシング３２０a-1を取り囲むように配置されるコイル３３０と、から構成される。
【００１９】
前記適応型プラズマソースは、大きく２種類、すなわち、シングルスタック及びマルチスタックに分けられる。ここで、シングルスタックは、単層からなる構造を意味し、マルチスタックは、複数個の層からなる構造を意味する。具体的に説明すると、シングルスタックは、エッチングチャンバー３００上部の第１平面上に配置されるブッシング３２０a-1及びコイル３３０のみを含む反面、マルチスタックは、エッチングチャンバー３００上部の第１平面上に配置されるブッシング３２０a-1及びコイル３３０の他にも、第１平面よりも垂直方向に高い第２平面上に配置されるブッシング及びコイルを少なくとも一つ以上含んでいる。
【００２０】
前記シングルスタックまたはマルチスタックは、一つのコイルからなるシングルコイル構造と、複数個のコイルからなるマルチコイル構造とに分けられる。そして、シングルコイル構造及びマルチコイル構造は、それぞれ一つのブッシングのみを含むシングルブッシング構造と、複数個のブッシングを含むマルチブッシング構造を全て有する。
【００２１】
図２は、図１の適応型プラズマソースの一例を示した平面図で、図３は、図２の適応型プラズマソースのＡ-Ａ'線断面図である。
図２及び図３を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ａは、中央に配置される第１ブッシング３２０ａ-１と、この第１ブッシング３２０ａ-１と所定間隔だけ離隔して第１ブッシング３２０ａ-１の周りを取り囲む第２ブッシング３２０ａ-２と、第１ブッシング３２０ａ-１から第２ブッシング３２０ａ-２まで螺旋状に延長され、第１ブッシング３２０ａ-１の周りを取り囲むように配置される一つのコイル３３０と、を含んで構成される。したがって、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ａは、シングルコイル及びマルチブッシングを有するシングルススタック構造からなる。第１ブッシング３２０ａ-１の上部に配置された柱３４０は、第１ブッシング３２０ａ-１と外部のＲＦ電源（図示せず）とを電気的に連結する。
【００２２】
図４は、図１の適応型プラズマソースの他の例を示した平面図で、図５は、図４の適応型プラズマソースのＢ-Ｂ'線断面図である。
図４及び図５を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｂは、中央に配置される第１ブッシング３２０ｂ-１と、この第１ブッシング３２０ｂ-１と所定間隔だけ離隔して第１ブッシング３２０ｂ-１の周りを取り囲む第２ブッシング３２０ｂ-２と、この第２ブッシング３２０ｂ-２と所定間隔だけ離隔して第２ブッシング３２０ｂ-２の周りを取り囲む第３ブッシング３２０ｂ-３と、を含む。そして、第１ブッシング３２０ｂ-１から第２ブッシング３２０ｂ-２まで螺旋状に延長され、第１ブッシング３２０ｂ-１の周りを取り囲むとともに、３２０ｂ-２から第３ブッシング３２０ｂ-３まで螺旋状に延長され、第２ブッシング３２０ｂ-２の周りを取り囲むように配置されるコイル３３０を含んで構成される。このとき、コイル３３０は、互いに均一に離隔して配置される第１コイル３３１、第２コイル３３２及び第３コイル３３１から構成される。したがって、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｂは、マルチコイル及びマルチブッシングを有するシングルスタック構造からなる。
【００２３】
図６は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図で、図７は、図６の適応型プラズマソースのＣ-Ｃ'線断面図である。
図６及び図７を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｃは、中央に配置されるブッシング３２０ｃと、このブッシング３２０ｃから螺旋状に延長され、ブッシング３２０ｃの周りを取り囲むように配置されるコイル３３０と、を含んで構成される。このとき、コイル３３０は、互いに均一に離隔して配置される第１コイル３３１、第２コイル３３２及び第３コイル３３１から構成される。したがって、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｃは、マルチコイル及びシングルブッシングを有するシングルスタック構造からなるが、このとき、適応型プラズマソース３００ｃは、中心部で最も大きい厚さを有し、縁部に行くほど薄い厚さを有する凸状のドーム６００上に配置される。この構造においては、ドーム６００下部のチャンバー内部とブッシング３２０ｃとの間の間隔と、ドーム６００下部のチャンバー内部とコイル３３０との間の間隔とが一定でないので、これを用いることで、チャンバー内部でのプラズマ密度の偏差を減少させることができる。
【００２４】
図８は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した断面図である。
図８を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｄは、中央部で垂直に位置する柱３４０の両端部にそれぞれ配置される第１下部ブッシング３２０ｄ-１及び第１上部ブッシング３２０ｄ-１'を含んで構成される。第２下部ブッシング３２０ｄ-２は、第１下部ブッシング３２０ｄ-１と所定間隔だけ離隔して、第１下部ブッシング３２０ｄ-１の周りを取り囲むように配置される。これと同様に、第２上部ブッシング３２０ｄ-２'は、第１上部ブッシング３２０ｄ-１'と所定間隔だけ離隔して、第１上部ブッシング３２０ｄ-１'の周りを取り囲むように配置される。下部コイル３３０は、第１下部ブッシング３２０ｄ-１から第２下部ブッシング３２０ｄ-２まで螺旋状に延長され、第１下部ブッシング３２０ｄ-１の周りを取り囲み、上部コイル３３０'は、第１上部ブッシング３２０ｄ-１'から第２上部ブッシング３２０ｄ-２'まで螺旋状に延長され、第１上部ブッシング３２０ｄ-１'の周りを取り囲むように配置される。このような適応型プラズマソースにおいて、下部に配置される構造体及び上部に配置される構造体の平面構造は、図２に示した通りである。場合によっては、第１下部ブッシング３２０ｄ-１及び第１上部ブッシング３２０ｄ-１'が一体型で形成される。具体的に説明すると、ブッシングは、同一半径を有する円柱状に形成されるが、このとき、円柱状の下面が第１下部ブッシング３２０ｄ-１の下部表面を構成し、円柱状の上面が第１上部ブッシング３２０ｄ-１'の上部表面を構成する。本実施例に係る適応型プラズマソース３００ｄは、シングルコイル及びマルチブッシングを有するマルチスタック構造からなる。
【００２５】
図９は、本発明に係る適応型プラズマソースを用いた半導体ウェハー処理方法を説明するために示したグラフである。
図９を参照すると、本発明に係る適応型プラズマソースは、ＩＣＰソースの特性とＣＣＰの特性を示すが、具体的に下記の数学式１のように表現される。
Ｘ＝ＩＣＰ/(ＩＣＰ+ＣＣＰ)
上記の数学式１において、Ｘは、適応型プラズマソースの特性を示し、ＩＣＰは、平板状の電極及びコイルによって決定される誘導性結合プラズマ特性を示し、ＣＣＰは、平板状の電極及び第１ブッシングによって決定される容量性結合プラズマ特性を示す。
【００２６】
上述したように、容量性結合プラズマは、高いフォトレジスト選択比８１０及び低いエッチング率８２０の特性を示し、これと反対に、誘導性結合プラズマは、低いフォトレジスト選択比８１０及び高いエッチング率８２０の特性を示す。上記の数学式１で、適応型プラズマソースの特性８３０は、Ｘ＝０である場合、容量性結合プラズマ特性（ＣＣＰ）と同一であり、Ｘ＝１である場合、誘導性結合プラズマ特性（ＩＣＰ）と同一である。図示したように、適応型プラズマソース特性８３０は、Ｘ＝０〜１の値を有する。適応型プラズマソース特性Ｘを決定する変数には、コイル数、コイル間隔、コイル厚さ、ブッシング規格、ブッシング個数、ブッシング材質などがある。したがって、これら変数を調節することで、選択比及びエッチング率のうちエッチング率を相対的に増大させる場合、適応型プラズマソースのエッチング特性Ｘが１に近くなるように適応型プラズマソースをセッティングし、選択比及びエッチング率のうち選択比を相対的に増大させる場合、適応型プラズマソースのエッチング特性Ｘが０に近くなるように適応型プラズマソースをセッティングした後、半導体ウェハーに対する処理工程を行う。
【００２７】
図１０は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図で、図１１は、図１０の適応型プラズマソースのＤ-Ｄ'線断面図である。
図１０及び図１１を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース４００は、反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシング４２０を含む。このとき、ブッシング４２０の形状が円状であるが、この他にも多様な形状のブッシングが用いられる。ブッシング４２０の中心部に配置された支持棒４４０は、反応チャンバーと対向するブッシング４２０下面の反対側であるブッシング４２０の上面から突出される。図面に示していないが、支持棒４４０の端部には、ＲＦ電源（図示せず）が連結される。ブッシング４２０及び支持棒４４０は、互いに同一の物質または異なる物質からなるが、何れの場合においても、支持棒４４０は導電性物質からなる。
【００２８】
前記適応型プラズマソース４００は、ブッシング４２０及び支持棒４４０の他にも、複数個のコイル４３０、すなわち、第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４を含んで構成される。本実施例では、４個のコイルが例として挙げられたが、これに限定されることはなく、場合によっては、４個以下または４個以上のコイルが用いられる。前記第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４は、支持棒４４０の側面から螺旋状に延長され、支持棒４４０を取り囲むように配置される。したがって、第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４は、ブッシング４２０の上面上に配置され、第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４の一部はブッシング４２０と重畳される。パワーは、支持棒４４０の端部に連結されるＲＦ電源から、支持棒４４０を通して第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４に伝達される。
【００２９】
図１２は、図１０の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
図１２を参照すると、エッチング率特性において、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８１０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース４００の場合（図面の‘４８０’で示した線）に相対的に高いエッチング率特性を示すことが分かる。また、フォトレジストに対する選択比特性においても、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８２０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース４００の場合（図面の‘４９０’で示した線）に相対的に高い選択比特性を示すことが分かる。ただし、エッチング率特性の増加率よりも選択比特性の増加率が相対的に大きく、これは、容量性結合プラズマソースの特性が相対的に一層強化されることを意味する。このように容量性結合プラズマソースの特性が相対的に一層強化される原因は、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース４００のブッシング４４０が一層大きい断面積を有するためである。容量性結合プラズマソースの特性が強化される程度は、ブッシング４４０の断面積の調節によって所望の程度に制御することができる。これと同様に、誘導性結合プラズマソースの特性も、第１、第２、第３及び第４コイル４３１，４３２，４３３，４３４のデザイン変形によって制御することができる。
【００３０】
図１３は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図で、図１４は、図１３の適応型プラズマソースのＥ-Ｅ'線断面図である。
図１３及び図１４を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース５００は、複数個のコイル５３０、例えば、第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４の上部に補助ブッシング５２２がさらに配置される点で、図１０及び図１１に基づいて説明した適応型プラズマソース４００と異なる。具体的に説明すると、本実施例に係る適応型プラズマソース５００は、反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状の主ブッシング５２１と、この主ブッシング５２１の上部で主ブッシング５２１と垂直方向に所定間隔だけ離隔して配置される補助ブッシング５２２と、を含む。補助ブッシング５２２の断面積は、主ブッシング５２１の断面積より小さいが、場合によっては、主ブッシング５２１の断面積と同じかそれより大きいこともある。
【００３１】
主ブッシング５２１及び補助ブッシング５２２の中心部には、支持棒５４０が配置される。すなわち、支持棒５４０は、主ブッシング５２１の中心部から補助ブッシング５２２に向かって延長され、補助ブッシング５２２を貫通して補助ブッシング５２２の上面に突出される。本実施例においても、図面に示していないが、支持棒５４０の端部には、ＲＦ電源（図示せず）が連結される。また、主ブッシング５２１、補助ブッシング５２２及び支持棒５４０は、互いに同一の物質または異なる物質からなるが、何れの場合においても、支持棒５４０は導電性物質からなる。
【００３２】
主ブッシング５２１と補助ブッシング５２２との間には、複数個のコイル５３０、すなわち、第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４が配置される。これら第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４は、主ブッシング５２１と補助ブッシング５２２との間の支持棒５４０の側面から螺旋状に延長され、支持棒５４０を取り囲むように配置される。したがって、第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４の一部は、主ブッシング５２１及び補助ブッシング５２２にそれぞれ重畳される。パワーは、支持棒５４０の端部に連結されるＲＦ電源から、支持棒５４０を通して第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４に伝達される。
【００３３】
図１５は、図１３の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
図１５を参照すると、エッチング率特性において、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８１０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース５００の場合（図面の‘５８０’で示した線）に相対的に高いエッチング率特性を示すことが分かる。また、フォトレジストに対する選択比特性においても、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８２０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘５９０’で示した線）に相対的に高い選択比特性を示すことが分かる。ただし、上述した実施例の場合と同様に、本実施例においても、エッチング率特性の増加率よりも選択比特性の増加率が相対的に大きく、これは、容量性結合プラズマソースの特性が相対的に一層強化されることを意味する。特に、容量性結合プラズマソースの特性が強化される程度は、上述した実施例の場合よりも大きいが、その原因は、補助ブッシング５２２が追加されたためである。本実施例においても、容量性結合プラズマソースの特性が強化される程度は、主ブッシング５２１及び補助ブッシング５２２の断面積の調節によって所望の程度に制御することができる。これと同様に、誘導性結合プラズマソースの特性も、第１、第２、第３及び第４コイル５３１，５３２，５３３，５３４のデザイン変形によって制御することができる。
【００３４】
図１６は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図で、図１７は、図１６の適応型プラズマソースのＦ-Ｆ'線断面図である。
図１６及び図１７を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース６００は、反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシング６２０を含む。ブッシング６２０の中心部に配置される支持棒６４０は、反応チャンバーと対向するブッシング６２０下面の反対側であるブッシング６２０の上面から突出される。図面に示していないが、支持棒４４０の端部には、ＲＦ電源（図示せず）が連結される。
【００３５】
前記ブッシング６２０の下面には、支持棒６４０の側面から螺旋状に延長され、支持棒６４０を取り囲む第１、第２、第３及び第４コイル６３１，６３２，６３３，６３４が配置される。したがって、第１、第２、第３及び第４コイル６３１，６３２，６３３，６３４は、ブッシング６２０の下面と反応チャンバー（図示せず）との間に配置される。すなわち、本実施例に係る適応型プラズマソース６００は、第１、第２、第３及び第４コイル６３１，６３２，６３３，６３４がブッシング６２０の下面に配置される点で、ブッシング６２０の上部に配置される図１０の適応型プラズマソース４００と異なる。
【００３６】
図１８は、図１６の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
図１８を参照すると、エッチング率特性において、図４〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８１０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース６００の場合（図面の‘６８０’で示した線）に相対的に高いエッチング率特性を示すことが分かる。これは、複数個のコイル６３０が反応チャンバー（図示せず）に一層近接して配置されるためである。また、フォトレジストに対する選択比特性においても、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８２０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース６００の場合（図面の‘６９０’で示した線）に相対的に高い選択比特性を示すことが分かる。これは、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースに比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース６００のブッシング６２０が一層大きい断面積を有するためである。ただし、選択比特性の増加率よりもエッチング率特性の増加率が相対的に一層大きく、これは、誘導性結合プラズマソースの特性が相対的に一層強化されることを意味する。誘導性結合プラズマソースの特性が強化される程度は、コイル６３０のデザイン及びコイル６３０と反応チャンバーとの間の間隔を調節して所望の程度に制御することができる。これと同様に、容量性結合プラズマソースの特性も、ブッシング６２０の断面積の変化によって制御することができる。
【００３７】
図１９は、図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図で、図２０は、図１９の適応型プラズマソースのＧ-Ｇ'線断面図である。
図１９及び図２０を参照すると、本実施例に係る適応型プラズマソース７００は、ブッシング７２０の上部に複数個の補助コイル７３０、例えば、第１、第２、第３及び第４補助コイル７３１，７３２，７３３，７３４がさらに配置される点で、図１６及び図１７に基づいて説明した適応型プラズマソース６００と異なる。具体的に説明すると、本実施例に係る適応型プラズマソース７００は、反応チャンバーの上部中心部に配置される平板状のブッシング７２０と、このブッシング７２０の中心部に配置される支持棒７４０と、ブッシング７２０の下部及び上部にそれぞれ配置される複数個の主コイル７５０及び補助コイル７３０と、を含んで構成される。
【００３８】
複数個の主コイル７５０、例えば、第１、第２、第３及び第４主コイル７５１，７５２，７５３，７５４は、ブッシング７２０の下部で支持棒７４０の側面から螺旋状に延長され、支持棒７４０を取り囲むように配置される。これと同様に、複数個の補助コイル７３０、例えば、第１、第２、第３及び第４補助コイル７３１，７３２，７３３，７３４は、ブッシング７２０の上部で支持棒７４０の側面から螺旋状に延長され、支持棒７４０を取り囲むように配置される。したがって、第１、第２、第３及び第４主コイル７５１，７５２，７５３，７５４と第１、第２、第３及び第４補助コイル７３１，７３２，７３３，７３４の一部は、ブッシング７２０にそれぞれ重畳される。
【００３９】
図２１は、図１９の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
図２１を参照すると、エッチング率特性において、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８１０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース７００の場合（図面の‘７８０’で示した線）に相対的に高いエッチング率特性を示すことが分かる。また、フォトレジストに対する選択比特性においても、図２〜図８に基づいて説明した各実施例に係る適応型プラズマソースの場合（図面の‘８２０’で示した点線）に比べて、本実施例に係る適応型プラズマソース７００の場合（図面の‘７９０’で示した線）に相対的に高い選択比特性を示すことが分かる。ただし、選択比特性の増加率よりもエッチング率特性の増加率が相対的に大きく、これは、誘導性結合プラズマソースの特性が相対的に一層強化されることを意味する。これは、補助コイル７３０が追加されたためである。誘導性結合プラズマソースの特性が強化される程度は、主コイル７５０及び補助コイル７３０のデザイン調節によって所望の程度に制御することができる。これと同様に、容量性結合プラズマソースの特性も、ブッシング７２０の断面積の変化によって制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、プラズマチャンバーを用いた半導体を製造するための方法及び装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る適応型プラズマソースを説明するために示した概略図である。
【図２】図１の適応型プラズマソースの一例を示した平面図である。
【図３】図２の適応型プラズマソースのＡ-Ａ'線断面図である。
【図４】図１の適応型プラズマソースの他の例を示した平面図である。
【図５】図４の適応型プラズマソースのＢ-Ｂ'線断面図である。
【図６】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図である。
【図７】図６の適応型プラズマソースのＣ-Ｃ'線断面図である。
【図８】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した断面図である。
【図９】本発明に係る適応型プラズマソースを用いた半導体ウェハー処理方法を説明するために示したグラフである。
【図１０】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図である。
【図１１】図１０の適応型プラズマソースのＤ-Ｄ'線断面図である。
【図１２】図１１の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
【図１３】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図である。
【図１４】図１３の適応型プラズマソースのＥ-Ｅ'線断面図である。
【図１５】図１３の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
【図１６】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図である。
【図１７】図１６の適応型プラズマソースのＦ-Ｆ'線断面図である。
【図１８】図１６の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
【図１９】図１の適応型プラズマソースのさらに他の例を示した平面図である。
【図２０】図１９の適応型プラズマソースのＧ-Ｇ'線断面図である。
【図２１】図１９の適応型プラズマソースのエッチング率及び選択比特性を示したグラフである。
【図２２】従来の容量性結合プラズマソースを説明するために示した概略図である。
【図２３】従来の誘導性結合プラズマソースを説明するために示した概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００、３００                                    エッチングチャンバー
１１０、２１０、３１０                                    下部電極
１２０、２２０                                            上部電極
３００a、３００b、３００c、３００d                        プラズマソース
３２０a-1、３２０a-2、３２０b-1、３２０b-2、３２０b-3     ブッシング
３２０c，３２０d-1、３２０d-2、３２０d-1'、３２０d-2'     ブッシング
３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、７５０            コイル
３４０                                                    柱
４００、５００、６００、７００                            プラズマソース
４４０、５４０、６４０、７４０                            支持棒
５２１、５２２、６２０、７２０                            ブッシング
【図１】
2008513993.tif 000003
【図２】
2008513993.tif 000004
【図３】
2008513993.tif 000005
【図４】
2008513993.tif 000006
【図５】
2008513993.tif 000007
【図６】
2008513993.tif 000008
【図７】
2008513993.tif 000009
【図８】
2008513993.tif 000010
【図９】
2008513993.tif 000011
【図１０】
2008513993.tif 000012
【図１１】
2008513993.tif 000013
【図１２】
2008513993.tif 000014
【図１３】
2008513993.tif 000015
【図１４】
2008513993.tif 000016
【図１５】
2008513993.tif 000017
【図１６】
2008513993.tif 000018
【図１７】
2008513993.tif 000019
【図１８】
2008513993.tif 000020
【図１９】
2008513993.tif 000021
【図２０】
2008513993.tif 000022
【図２１】
2008513993.tif 000023
【図２２】
2008513993.tif 000024
【図２３】
2008513993.tif 000025
【国際調査報告】
2008513993.tif 000026
2008513993.tif 000027