JP5684872B2 - Plasma generator, method for controlling plasma generator, and substrate processing apparatus using plasma generator - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法、及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma generator, a method for controlling the plasma generator, and a substrate processing apparatus using the plasma generator.
半導体、ディスプレー、ソーラセル等を製造する工程には、プラズマを利用して基板を処理する工程が含まれている。例えば、半導体製造工程の中で乾式蝕刻に使用される蝕刻装置又はアッシング（ａｓｈｉｎｇ）に使用されるアッシング装置は、プラズマを生成するためのチャンバーを含み、基板は、前記プラズマを利用して蝕刻又はアッシング処理され得る。 The process of manufacturing a semiconductor, a display, a solar cell, etc. includes a process of processing a substrate using plasma. For example, an etching apparatus used for dry etching in a semiconductor manufacturing process or an ashing apparatus used for ashing includes a chamber for generating plasma, and a substrate is etched using the plasma. It can be ashed.
従来のプラズマ発生装置は、プラズマを生成するために、チャンバーに設置されたコイルに時変電流を流して、チャンバー内に電気場を誘導し、誘導された電気場からプラズマを発生させる。しかし、従来のプラズマ発生装置は、コイル両端の高い電位差によってコイルとチャンバー壁との間に容量性結合が発生し、このような容量性結合は、チャンバー内に生成されるプラズマの密度を減少させて工程の効率を低下させ、チャンバー壁面を損傷させる問題を起こす。 In order to generate plasma, a conventional plasma generator generates a plasma from an induced electric field by passing a time-varying current through a coil installed in the chamber to induce an electric field in the chamber. However, in the conventional plasma generator, capacitive coupling is generated between the coil and the chamber wall due to a high potential difference between both ends of the coil, and this capacitive coupling reduces the density of plasma generated in the chamber. Reducing the efficiency of the process and causing problems that damage the chamber walls.
本発明の一実施形態は、プラズマ処理工程の時、コイル両端に発生する電位差を除去してコイルに平衡電圧を提供するプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。 One embodiment of the present invention uses a plasma generator, a method for controlling the plasma generator, and the plasma generator that removes a potential difference generated at both ends of the coil and provides an equilibrium voltage to the coil during the plasma processing step. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus.
本発明の一実施形態は、コイルに平衡電圧を印加してプラズマチャンバー内に高密度のプラズマを生成するプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。 One embodiment of the present invention relates to a plasma generator that generates a high-density plasma in a plasma chamber by applying an equilibrium voltage to a coil, a method for controlling the plasma generator, and a substrate processing apparatus that uses the plasma generator. The purpose is to provide.
本発明の一実施形態は、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合を防止してプラズマチャンバーの損傷を減らすプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention relates to a plasma generator that reduces capacitive damage by preventing capacitive coupling between a coil and a plasma chamber, a method for controlling the plasma generator, and a substrate using the plasma generator. An object is to provide a processing apparatus.
本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置は、ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を包含することができる。 An apparatus for generating plasma according to an embodiment of the present invention includes an RF power source that provides an RF signal, a plasma chamber in which a plasma is generated by gas injection, and the plasma signal is applied to the plasma chamber. A coil for inducing an electromagnetic field in the plasma chamber; a capacitive element coupled to the ground end of the coil; and a controller for adjusting a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element. be able to.
前記コイルは前記プラズマチャンバーの外部に巻かれて設置され得る。 The coil may be wound and installed outside the plasma chamber.
前記容量性素子は前記制御器によってキャパシタンスが調節される可変キャパシターを包含することができる。 The capacitive element may include a variable capacitor whose capacitance is adjusted by the controller.
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。 The controller may adjust the impedance of the capacitive element so that the impedance of the capacitive element is half of the impedance of the coil.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。 The controller may compare the RF signal applied to the coil and the RF signal applied to the capacitive element, and adjust the impedance of the capacitive element according to the comparison result.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較することができる。 The controller can compare the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil with the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させ得る。 If the amplitude of the RF signal voltage applied to the coil is greater than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the controller increases the impedance of the capacitive element and applies it to the coil. If the amplitude of the RF signal voltage to be applied is smaller than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the impedance of the capacitive element can be reduced.
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio repeatedly every preset period.
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio when at least one of the amplitude, phase, and frequency of the RF signal is changed.
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio if at least one of the composition, composition, and pressure of the gas injected into the plasma chamber is changed.
本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置制御方法は、コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報及び前記コイルの接地端に連結された容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階と、比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する段階と、を包含することができる。 A method for controlling a plasma generator according to an embodiment of the present invention includes receiving information on an RF signal applied to a coil and information on an RF signal applied to a capacitive element connected to a ground terminal of the coil; Comparing an RF signal applied to the coil and an RF signal applied to the capacitive element, and adjusting a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element according to a comparison result; Can be included.
前記受信する段階は、前記コイルの入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、前記容量性素子の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、を包含することができる。 The receiving step includes receiving information on an RF signal applied to the coil from an RF signal sensor connected to an input end of the coil, and an RF signal sensor connected to an input end of the capacitive element. Receiving information regarding an RF signal applied to the capacitive element.
前記比較する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する段階を包含することができる。 The comparing may include comparing the amplitude of the RF signal voltage applied to the coil with the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element.
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させる段階を包含することができる。 The adjusting includes increasing an impedance of the capacitive element if an amplitude of an RF signal voltage applied to the coil is larger than an amplitude of an RF signal voltage applied to the capacitive element. be able to.
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる段階を包含することができる。 The adjusting includes reducing the impedance of the capacitive element if the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil is smaller than the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element. be able to.
前記プラズマ発生装置制御方法は、予め設定された周期毎に反復的に遂行できる。 The plasma generator control method can be repeatedly performed every preset period.
前記プラズマ発生装置制御方法は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合遂行できる。 The plasma generator control method can be performed when at least one of the amplitude, phase, and frequency of the RF signal is changed.
前記プラズマ発生装置制御方法は、プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合遂行できる。 The plasma generator control method can be performed when at least one of the composition, pressure, and pressure of the gas injected into the plasma chamber is changed.
本発明の一実施形態による基板処理装置は、内部に基板が配置されてプラズマ処理が遂行される空間を提供する工程ユニットと、ガスからプラズマを発生させて前記工程ユニットにプラズマを供給するプラズマ発生ユニットを含み、前記プラズマ発生ユニットは、ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を包含することができる。 A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process unit that provides a space in which a substrate is disposed and plasma processing is performed, and plasma generation that generates plasma from a gas and supplies the plasma to the process unit. The plasma generation unit includes an RF power source that provides an RF signal, a plasma chamber in which a gas is injected to generate plasma, and a plasma chamber that is installed in the plasma chamber and is applied with the RF signal. Including a coil for inducing an electromagnetic field, a capacitive element coupled to a ground end of the coil, and a controller for adjusting a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element. it can.
前記容量性素子は前記制御器によってキャパシタンスが調節される可変キャパシターを包含することができる。 The capacitive element may include a variable capacitor whose capacitance is adjusted by the controller.
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。 The controller may adjust the impedance of the capacitive element so that the impedance of the capacitive element is half of the impedance of the coil.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。 The controller may compare the RF signal applied to the coil and the RF signal applied to the capacitive element, and adjust the impedance of the capacitive element according to the comparison result.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較することができる。 The controller can compare the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil with the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element.
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させ得る。 If the amplitude of the RF signal voltage applied to the coil is greater than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the controller increases the impedance of the capacitive element and applies it to the coil. If the amplitude of the RF signal voltage to be applied is smaller than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the impedance of the capacitive element can be reduced.
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio repeatedly every preset period.
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio when at least one of the amplitude, phase, and frequency of the RF signal is changed.
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。 The controller can adjust the ratio if at least one of the composition, composition, and pressure of the gas injected into the plasma chamber is changed.
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理工程の中でコイルに平衡電圧が印加されてプラズマチャンバー内に高密度のプラズマが生成され得る。 According to an embodiment of the present invention, a high-density plasma can be generated in the plasma chamber by applying an equilibrium voltage to the coil during the plasma treatment process.
本発明の一実施形態によれば、コイルに平衡電圧が持続的に印加されるので、プラズマチャンバー内に高密度のプラズマが持続的に維持され得る。 According to an embodiment of the present invention, since a balanced voltage is continuously applied to the coil, a high-density plasma can be continuously maintained in the plasma chamber.
本発明の一実施形態によれば、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合が防止されてプラズマチャンバーの損傷が減少され得る。 According to one embodiment of the present invention, capacitive coupling between the coil and the plasma chamber may be prevented to reduce plasma chamber damage.
本発明の他の長所及び特徴、及びそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態において具現でき、本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。 Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various forms different from each other. The present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the present invention belongs to them. It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention and is defined only by the scope of the claims.
定義されていなくとも、ここで使用されるすべての用語（技術或いは科学用語を包含）は、この発明が属する技術分野において普遍的な技術によって一般的に使用されるものと同一な意味を有する。一般的な辞書によって定義された用語は、関連する技術及び／又は本出願の本文において意味するものと同一な意味を有するものと解釈され、ここで明確に定義された表現ではなくとも、概念化されるか、或いは過度に形式的に解釈されない。 Even if not defined, all terms used herein (including technical or scientific terms) have the same meaning as commonly used by universal techniques in the technical field to which this invention belongs. Terms defined by a general dictionary are interpreted as having the same meaning as the relevant technology and / or meaning in the text of the present application, and are conceptualized even if not expressly defined herein. Or not overly formal.
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む」及び／又はこの動詞の多様な活用形、例えば「包含」、「含む」、「含み」等は言及された組成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子は１つ以上の他の組成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。本明細書において、「及び／又は」という用語は羅列された構成各々又はこれらの多様な組合せを示す。 The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments and is not intended to limit the invention. In this specification, the singular includes the plural unless specifically stated otherwise. As used herein, “include” and / or various uses of this verb, such as “include”, “include”, “include”, etc., refer to the stated composition, component, component, step, action, and / or An element does not exclude the presence or addition of one or more other compositions, components, components, steps, operations and / or elements. As used herein, the term “and / or” refers to each listed configuration or various combinations thereof.
一方、本明細書の全体で使用される「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」等の用語は少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味することができる。例えば、ソフトウェア、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味することができる。しかし、「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」等がソフトウェア又はハードウェアに限定される意味ではない。「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」はアドレッシングできる格納媒体に格納されているように構成されてもよく、１つ又はその以上のプロセッサーを再生させるように構成されてもよい。 On the other hand, the terms “˜part”, “˜device”, “˜block”, “˜module” and the like used throughout the present specification may mean a unit for processing at least one function or operation. . For example, it can mean a hardware component such as software, FPGA or ASIC. However, “˜unit”, “˜device”, “˜block”, “˜module” and the like are not limited to software or hardware. The “˜part”, “˜device”, “˜block”, “˜module” may be configured to be stored in an addressable storage medium, and may be configured to regenerate one or more processors. May be.
したがって、一例として、「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」は、ソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素、及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含む。構成要素と「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」の中で提供される機能は、さらに小さい数の構成要素及び「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」に結合されるか、或いは追加的な構成要素と「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」にさらに分離され得る。 Thus, by way of example, “˜part”, “˜device”, “˜block”, “˜module” are components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components. , Processes, functions, attributes, procedures, subroutines, program code segments, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and “˜parts”, “˜vessels”, “˜blocks”, “˜modules” are further reduced by the smaller number of components and It can be combined with “block”, “˜module” or further separated into additional components and “˜part”, “˜device”, “˜block”, “˜module”.
以下、本明細書に添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached to the present specification.
図１は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを使用する基板処理装置を示す図面である。 FIG. 1 is a view illustrating a substrate processing apparatus using a plasma generation unit according to an embodiment of the present invention.
図１を参照すれば、基板処理装置１は、プラズマを利用して基板Ｗ上の薄膜を蝕刻することができる。蝕刻しようとする薄膜は窒化膜であり得る。一例によれば、窒化膜は、シリコン窒化膜（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）であり得る。 Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 can etch a thin film on a substrate W using plasma. The thin film to be etched can be a nitride film. According to an example, the nitride film may be a silicon nitride film.
基板処理装置１は、工程ユニット１００、排気ユニット２００、及びプラズマ発生ユニット３００を有することができる。工程ユニット１００は、基板が置かれ、蝕刻工程が遂行される空間を提供することができる。排気ユニット２００は、工程ユニット１００の内部に留まる工程ガス及び基板処理過程で発生した反応副産物等を外部へ排出し、工程ユニット１００内の圧力を設定圧力に維持することができる。プラズマ発生ユニット３００は、外部から供給される工程ガスからプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を生成させ、これを工程ユニット１００へ供給することができる。 The substrate processing apparatus 1 may include a process unit 100, an exhaust unit 200, and a plasma generation unit 300. The process unit 100 may provide a space where a substrate is placed and an etching process is performed. The exhaust unit 200 can exhaust the process gas remaining in the process unit 100 and reaction byproducts generated in the substrate processing process to the outside, and can maintain the pressure in the process unit 100 at a set pressure. The plasma generation unit 300 can generate plasma from a process gas supplied from the outside and supply the plasma to the process unit 100.
工程ユニット１００は、工程チャンバー１１０、基板支持部１２０、及びバッフル１３０を有することができる。工程チャンバー１１０の内部には、基板処理工程を遂行する処理空間１１１が形成され得る。工程チャンバー１１０は、上部壁が開放され、側壁には開口（図示せず）が形成され得る。基板は、開口を通じて工程チャンバー１１０へ出し入れすることができる。開口は、ドア（図示せず）のような開閉部材によって開閉され得る。工程チャンバー１１０の底面には、排気ホール１１２が形成され得る。排気ホール１１２は、排気ユニット２００に連結され、工程チャンバー１１０の内部に留まるガスと反応部産物が外部へ排出される通路を提供することができる。 The process unit 100 may include a process chamber 110, a substrate support part 120, and a baffle 130. A processing space 111 for performing a substrate processing process may be formed in the process chamber 110. The process chamber 110 may have an upper wall opened and an opening (not shown) formed on the side wall. The substrate can be taken in and out of the process chamber 110 through the opening. The opening can be opened and closed by an opening / closing member such as a door (not shown). An exhaust hole 112 may be formed on the bottom surface of the process chamber 110. The exhaust hole 112 is connected to the exhaust unit 200 and may provide a passage through which the gas remaining in the process chamber 110 and the reaction product are discharged to the outside.
基板支持部１２０は、基板Ｗを支持することができる。基板支持部１２０は、サセプタ１２１と支持軸１２２を包含することができる。サセプタ１２１は、処理空間１１１内に配置され、円板形状に提供され得る。サセプタ１２１は、支持軸１２２によって支持され得る。基板Ｗは、サセプタ１２１の上面に置かれることができる。サセプタ１２１の内部には、電極（図示せず）が提供され得る。電極は、外部電源に連結され、印加された電力によって静電気を発生させ得る。発生された静電気は、基板Ｗをサセプタ１２１に固定させ得る。サセプタ１２１の内部には、加熱部材１２５が提供され得る。一例によれば、加熱部材１２５は、ヒーティングコイルであり得る。また、サセプタ１２１の内部には、冷却部材１２６が提供され得る。冷却部材は、冷却水が流れる冷却ラインに提供され得る。加熱部材１２５は、基板Ｗを予め設定された温度に加熱することができる。冷却部材１２６は、基板Ｗを強制冷却させ得る。工程処理が完了された基板Ｗは、常温状態又は次の工程進行に要求される温度に冷却され得る。 The substrate support unit 120 can support the substrate W. The substrate support unit 120 can include a susceptor 121 and a support shaft 122. The susceptor 121 is disposed in the processing space 111 and may be provided in a disk shape. The susceptor 121 can be supported by the support shaft 122. The substrate W can be placed on the upper surface of the susceptor 121. An electrode (not shown) may be provided inside the susceptor 121. The electrode may be connected to an external power source and generate static electricity by the applied power. The generated static electricity can fix the substrate W to the susceptor 121. A heating member 125 may be provided inside the susceptor 121. According to an example, the heating member 125 can be a heating coil. A cooling member 126 may be provided inside the susceptor 121. The cooling member may be provided in a cooling line through which cooling water flows. The heating member 125 can heat the substrate W to a preset temperature. The cooling member 126 can forcibly cool the substrate W. The substrate W that has been subjected to the process processing can be cooled to a room temperature or a temperature required for the next process progress.
バッフル１３０は、サセプタ１２１の上部に位置することができる。バッフル１３０には、ホール１３１が形成され得る。ホール１３１は、バッフル１３０の上面から下面まで提供される貫通ホールとして提供され、バッフル１３０の各領域に均一に形成され得る。 The baffle 130 can be positioned on the susceptor 121. A hole 131 may be formed in the baffle 130. The holes 131 are provided as through holes provided from the upper surface to the lower surface of the baffle 130, and can be uniformly formed in each region of the baffle 130.
再び図１を参照すれば、プラズマ発生ユニット３００は、工程チャンバー１１０の上部に位置することができる。プラズマ発生ユニット３００は、ソースガスを放電させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを処理空間１１１へ供給することができる。プラズマ発生ユニット３００は、電源３１１、プラズマチャンバー３１２、及びコイル３１３を包含することができる。さらに、前記プラズマ発生ユニット３００は、第１ソースガス供給部３２０、第２ソースガス供給部３２２、及び流入ダクト３４０をさらに包含できる。 Referring back to FIG. 1, the plasma generation unit 300 may be located on the process chamber 110. The plasma generation unit 300 can generate a plasma by discharging a source gas, and supply the generated plasma to the processing space 111. The plasma generation unit 300 may include a power source 311, a plasma chamber 312, and a coil 313. Further, the plasma generation unit 300 may further include a first source gas supply unit 320, a second source gas supply unit 322, and an inflow duct 340.
プラズマチャンバー３１２は、工程チャンバー１１０の外部に位置することができる。一例によれば、プラズマチャンバー３１２は、工程チャンバー１１０の上部に位置されて工程チャンバー１１０に結合され得る。プラズマチャンバー３１２には、上面及び下面が開放された放電空間３１０が内部に形成され得る。プラズマチャンバー３１２の上端は、ガス供給ポート３２５によって密閉され得る。ガス供給ポート３２５は、第１ソースガス供給部３２０に連結され得る。第１ソースガスは、ガス供給ポート３２５を通じて放電空間３１０へ供給され得る。第１ソースガスは、ジフルオロメタンＣＨ2Ｆ2（Ｄｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、窒素Ｎ2、及び酸素Ｏ2を包含することができる。選択的に第１ソースガスは、四フッ化炭素ＣＦ4（Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）等他の種類のガスをさらに包含できる。 The plasma chamber 312 may be located outside the process chamber 110. According to one example, the plasma chamber 312 may be positioned on top of the process chamber 110 and coupled to the process chamber 110. In the plasma chamber 312, a discharge space 310 having an open upper surface and a lower surface may be formed inside. The upper end of the plasma chamber 312 can be sealed by a gas supply port 325. The gas supply port 325 may be connected to the first source gas supply unit 320. The first source gas may be supplied to the discharge space 310 through the gas supply port 325. The first source gas can include difluoromethane CH 2 F 2 (Difluoromethane), nitrogen N 2 , and oxygen O 2 . Optionally, the first source gas can further include other types of gases such as carbon tetrafluoride CF 4 (Tetrafluorethane).
コイル３１３は、誘導結合形プラズマ（ＩＣＰ）コイルであり得る。コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の外部でプラズマチャンバー３１２に複数回巻かれる。コイル３１３は、放電空間３１０に対応する領域でプラズマチャンバー３１２に巻かれる。コイル３１３の一端は、電源３３２に連結され、他端は接地され得る。 The coil 313 may be an inductively coupled plasma (ICP) coil. The coil 313 is wound around the plasma chamber 312 a plurality of times outside the plasma chamber 312. The coil 313 is wound around the plasma chamber 312 in a region corresponding to the discharge space 310. One end of the coil 313 may be connected to the power source 332 and the other end may be grounded.
電源３１１は、コイル３１３に高周波電流を供給することができる。コイル３１３に供給された高周波電力は、放電空間３１０へ印加され得る。高周波電流によって放電空間３１０には誘導電気場が形成され、放電空間３１０内の第１ソースガスは、誘導電気場からイオン化に必要であるエネルギーを得てプラズマ状態に変換され得る。 The power source 311 can supply a high frequency current to the coil 313. The high frequency power supplied to the coil 313 can be applied to the discharge space 310. An induction electric field is formed in the discharge space 310 by the high-frequency current, and the first source gas in the discharge space 310 can obtain energy necessary for ionization from the induction electric field and be converted into a plasma state.
プラズマ発生ユニット３００の構造は、上述した例に限定されず、ソースガスからプラズマを発生させるための多様な構造が使用され得る。 The structure of the plasma generation unit 300 is not limited to the above-described example, and various structures for generating plasma from the source gas can be used.
流入ダクト３４０は、プラズマチャンバー３１２と工程チャンバー１１０との間に位置することができる。流入ダクト３４０は、工程チャンバー１１０の開放された上面を密閉し、下端にバッフル１３０が結合することができる。流入ダクト３４０の内部には、流入空間３４１が形成され得る。流入空間３４１は、放電空間３１０と処理空間１１１を連結し、放電空間３１０で生成されたプラズマが処理空間１１１へ供給される通路に提供することができる。 The inflow duct 340 may be located between the plasma chamber 312 and the process chamber 110. The inflow duct 340 may seal the open upper surface of the process chamber 110 and the baffle 130 may be coupled to the lower end. An inflow space 341 may be formed inside the inflow duct 340. The inflow space 341 connects the discharge space 310 and the processing space 111, and can provide a passage through which plasma generated in the discharge space 310 is supplied to the processing space 111.
流入空間３４１は、流入口３４１ａと拡散空間３４１ｂを包含することができる。流入口３４１ａは、放電空間３１０の下部に位置し、放電空間３１０に連結され得る。放電空間３１０で生成されたプラズマは、流入口３４１ａを通じて流込し得る。拡散空間３４１ｂは、流入口３４１ａの下部に位置し、流入口３４１ａと処理空間１１１を連結することができる。拡散空間３４１ｂは、下に行くほど、断面積がだんだん広くなり得る。拡散空間３４１ｂは、逆漏斗形状を有することができる。流入口３４１ａで供給されたプラズマは、拡散空間３４１ｂを通過する間に拡散され得る。 The inflow space 341 can include an inflow port 341a and a diffusion space 341b. The inflow port 341 a may be located below the discharge space 310 and connected to the discharge space 310. Plasma generated in the discharge space 310 can flow through the inlet 341a. The diffusion space 341b is located below the inflow port 341a, and can connect the inflow port 341a and the processing space 111. As the diffusion space 341b goes down, the cross-sectional area can gradually become wider. The diffusion space 341b may have a reverse funnel shape. The plasma supplied at the inflow port 341a can be diffused while passing through the diffusion space 341b.
放電空間３１０で発生されたプラズマが工程チャンバー１１０へ供給される通路には、第２ソースガス供給部３２２が連結され得る。例えば、第２ソースガス供給部３２２は、コイル３１３の下端が提供される位置と拡散空間３４１ｂの上端が提供される位置との間でプラズマが流れる通路へ第２ソースガスを供給することができる。一例によれば、第２ソースガスは、三フッ化窒素ＮＦ3（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）を包含することができる。選択的に、第２ソースガスの供給無しで、第１ソースガスのみで蝕刻工程が遂行されることもできる。 A second source gas supply unit 322 may be connected to a passage through which plasma generated in the discharge space 310 is supplied to the process chamber 110. For example, the second source gas supply unit 322 may supply the second source gas to a passage through which plasma flows between a position where the lower end of the coil 313 is provided and a position where the upper end of the diffusion space 341b is provided. . According to an example, the second source gas may include nitrogen trifluoride NF 3 (Nitrogen trifluoride). Alternatively, the etching process may be performed using only the first source gas without supplying the second source gas.
図２は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを示す回路図である。図２に示したように、前記プラズマ発生ユニット３００は、ＲＦ電源３１１、プラズマチャンバー３１２、コイル３１３、容量性素子３１４、及び制御器３１５を包含することができる。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a plasma generation unit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the plasma generation unit 300 may include an RF power source 311, a plasma chamber 312, a coil 313, a capacitive element 314, and a controller 315.
前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を提供することができる。前記プラズマチャンバー３１２は、内部にガスが注入されてプラズマが生成され得る。前記コイル３１３は、前記プラズマチャンバー３１２に設置され、前記ＲＦ信号が印加されてプラズマチャンバー３１２に電磁場を誘導することができる。前記容量性素子３１４は、前記コイル３１３の接地端に連結され得る。前記制御器３１５は、前記コイル３１３のインピーダンスと前記容量性素子３１４のインピーダンスとの間の比率を調節することができる。 The RF power source 311 can provide an RF signal. The plasma chamber 312 may generate plasma by injecting a gas therein. The coil 313 is installed in the plasma chamber 312 and can induce an electromagnetic field in the plasma chamber 312 when the RF signal is applied. The capacitive element 314 may be connected to the ground terminal of the coil 313. The controller 315 can adjust the ratio between the impedance of the coil 313 and the impedance of the capacitive element 314.
一実施形態によれば、前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を生成してコイル３１３へ伝送することができる。前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を通じてプラズマチャンバー３１２へ高周波電力を伝達することができる。本発明の一実施形態によれば、前記ＲＦ電源３１１は、正弦波状のＲＦ信号を生成して出力することができるが、前記ＲＦ信号はこれに制限されず、球形波、三角波、鋸歯波、パルス波状等多様な波形状を有することができる。 According to one embodiment, the RF power source 311 can generate an RF signal and transmit it to the coil 313. The RF power source 311 can transmit high frequency power to the plasma chamber 312 through an RF signal. According to an embodiment of the present invention, the RF power source 311 can generate and output a sinusoidal RF signal, but the RF signal is not limited to this, and a spherical wave, a triangular wave, a sawtooth wave, It can have various wave shapes such as a pulse wave shape.
前記プラズマチャンバー３１２は、ガスが注入され、注入されたガスからプラズマを生成することができる。一実施形態によれば、前記プラズマチャンバー３１２は、ＲＦ信号を通じて伝達される高周波電力を利用してチャンバーへ注入されるガスをプラズマ状態に変化させ得る。 In the plasma chamber 312, a gas is injected, and plasma can be generated from the injected gas. According to one embodiment, the plasma chamber 312 may change the gas injected into the chamber into a plasma state using high frequency power transmitted through an RF signal.
一実施形態によれば、前記プラズマチャンバー３１２は、円柱形又は多角柱形に形成できるが、チャンバーの形状はこれに制限されず、底面が互いに異なる２以上の柱が連結されている構造に形成されることもあり得る。例えば、前記プラズマチャンバー３１２は、底面の直径が異なる２つの円柱の間に円錐台が連結された形状を有することもあり得る。 According to an exemplary embodiment, the plasma chamber 312 may be formed in a cylindrical shape or a polygonal column shape, but the shape of the chamber is not limited thereto, and the plasma chamber 312 is formed in a structure in which two or more columns having different bottom surfaces are connected. It can be done. For example, the plasma chamber 312 may have a shape in which a truncated cone is connected between two cylinders having different bottom diameters.
前記コイル３１３は、前記ＲＦ電源３１１からＲＦ信号が印加されてプラズマチャンバー３１２へ電磁場を誘導することができる。高周波のＲＦ信号が印加されたコイル３１３はコイル内に電磁場を発生させ、プラズマチャンバー３１２へ流れ込まれるガスは前記電磁場によって気体からプラズマに状態に変化することができる。 The coil 313 can induce an electromagnetic field to the plasma chamber 312 when an RF signal is applied from the RF power source 311. The coil 313 to which the high-frequency RF signal is applied generates an electromagnetic field in the coil, and the gas flowing into the plasma chamber 312 can be changed from gas to plasma by the electromagnetic field.
図３は、本発明の一実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。図３に示したように、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の外部に巻かれて設置され得る。 FIG. 3 is a perspective view illustrating a plasma chamber and coils and capacitive elements installed in the plasma chamber according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the coil 313 may be wound and installed outside the plasma chamber 312.
本発明の一実施形態によれば、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面に巻かれて設置され得る。例えば、図３に示したように、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面の全体に掛けて巻かれるように設置されることができるが、実施形態にしたがって、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面一部のみに巻かれるように設置されることもあり得る。 According to an embodiment of the present invention, the coil 313 may be wound around a side surface of the plasma chamber 312. For example, as shown in FIG. 3, the coil 313 may be installed to be wound around the entire side surface of the plasma chamber 312, but according to the embodiment, the coil 313 may be installed in the plasma chamber 312. It may be installed so as to be wound only on a part of the side surface.
一実施形態によれば、前記コイル３１３とプラズマチャンバー３１２の壁との間には、ファラデーシールドが具備されて、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合を減少させ得る。 According to one embodiment, a Faraday shield may be provided between the coil 313 and the wall of the plasma chamber 312 to reduce capacitive coupling between the coil and the plasma chamber.
図４は、本発明の他の実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。図４に示したように、本発明の他の実施形態によれば、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の上面に巻かれるように設置されることもあり得る。実施形態にしたがって、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面と上面との両方に設置されるか、或いはその中でいずれか１つのみに設置されることもあり得る。 FIG. 4 is a perspective view illustrating a plasma chamber according to another embodiment of the present invention, a coil installed in the plasma chamber, and a capacitive element. As shown in FIG. 4, according to another embodiment of the present invention, the coil 313 may be installed to be wound around the upper surface of the plasma chamber 312. According to the embodiment, the coil 313 may be installed on both the side surface and the upper surface of the plasma chamber 312 or only one of them.
前記容量性素子３１４は、コイル３１３の一端に連結され得る。本発明の一実施形態によれば、図３及び図４に示したように、前記容量性素子３１４は、コイル３１３の接地端に直列に連結され得る。 The capacitive element 314 may be connected to one end of the coil 313. According to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the capacitive element 314 may be connected in series to the ground terminal of the coil 313.
一実施形態によれば、前記容量性素子３１４は、キャパシタンスが変更されることができる可変キャパシターを包含することができる。例えば、前記容量性素子３１４は、制御器３１５によって、キャパシタンスが調節される１つ又はその以上の可変キャパシターであり得る。 According to one embodiment, the capacitive element 314 can include a variable capacitor whose capacitance can be changed. For example, the capacitive element 314 may be one or more variable capacitors whose capacitance is adjusted by the controller 315.
本発明の一実施形態によれば、前記可変キャパシター３１４は、キャパシターを構成する導電体の間の間隔が調節されてキャパシタンスが変更されることができる。例えば、前記可変キャパシター３１４は、ステッピングモーターとギヤ端が結合された駆動手段を利用して導電体との間の間隔を機械的に調節することができ、この実施形態において、前記制御部３１５は、前記駆動手段の動作を制御する制御信号を生成して可変キャパシター３１４へ伝送することができる。 According to an embodiment of the present invention, the capacitance of the variable capacitor 314 may be changed by adjusting a distance between conductors constituting the capacitor. For example, the variable capacitor 314 may mechanically adjust a distance between the conductor using a driving unit having a stepping motor and a gear end coupled thereto. In this embodiment, the controller 315 may A control signal for controlling the operation of the driving means can be generated and transmitted to the variable capacitor 314.
本発明の他の実施形態によれば、前記容量性素子３１４は、多数のキャパシター及び前記キャパシターをコイル３１３に連結させる多数のスイッチングを包含することもあり得る。 According to other embodiments of the present invention, the capacitive element 314 may include multiple capacitors and multiple switchings that connect the capacitors to the coil 313.
図５は、本発明の一実施形態による容量性素子の例示的な構成を示す回路図である。図５に示したように、前記容量性素子３１４は、互いに並列に連結された多数のキャパシター３１４１、及び前記キャパシター３１４１をコイル３１３に連結させる多数のスイッチ３１４２を包含することができる。 FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an exemplary configuration of a capacitive element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the capacitive element 314 may include a number of capacitors 3141 connected in parallel to each other and a number of switches 3142 that connect the capacitors 3141 to a coil 313.
前記多数のキャパシター３１４１の各々は、互いに異なるキャパシタンスを有することができるが、実施形態にしたがって、前記多数のキャパシター３１４１の一部又は全ては、同一のキャパシタンスを有することもあり得る。この実施形態において、前記制御器３１５は、前記多数のスイッチ３１４２の開閉を制御する制御信号を生成して容量性素子３１４へ伝送することができ、前記スイッチ３１４２は、前記制御信号にしたがってスイッチングされて容量性素子３１４のキャパシタンスを所定の値に調節することができる。 Each of the plurality of capacitors 3141 may have a different capacitance, but according to an embodiment, some or all of the plurality of capacitors 3141 may have the same capacitance. In this embodiment, the controller 315 can generate a control signal for controlling the opening and closing of the plurality of switches 3142 and transmit the control signal to the capacitive element 314. The switch 3142 is switched according to the control signal. Thus, the capacitance of the capacitive element 314 can be adjusted to a predetermined value.
前記制御器３１５は、コイル３１３のインピーダンスと容量性素子３１４のインピーダンスとの間の比率を調節することができる。一実施形態によれば、前記制御器３１５は、前記比率を調節するために容量性素子３１４のインピーダンスを変更するように制御信号を生成し、これを容量性素子３１４へ出力することができる。 The controller 315 can adjust the ratio between the impedance of the coil 313 and the impedance of the capacitive element 314. According to one embodiment, the controller 315 may generate a control signal to change the impedance of the capacitive element 314 to adjust the ratio, and output the control signal to the capacitive element 314.
図６は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを概略的に示す回路図である。図６に示したように、プラズマチャンバー３１２に巻かれたコイル３１３は、インダクタとして表示されることができ、コイル３１３の接地端に直列に連結された容量性素子３１４は、可変キャパシターとして表示され得る。図６において、コイル３１３のインピーダンスはＺLと表示され、容量性素子３１４のインピーダンスはＺCと表示され、コイル３１３の入力端電圧はＶ1と表示され、容量性素子３１４の入力端電圧、即ち、コイル３１３の出力端電圧はＶ2と表示される。 FIG. 6 is a circuit diagram schematically illustrating a plasma generation unit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the coil 313 wound around the plasma chamber 312 can be displayed as an inductor, and the capacitive element 314 connected in series to the ground terminal of the coil 313 is displayed as a variable capacitor. obtain. In FIG. 6, the impedance of the coil 313 is displayed as Z L , the impedance of the capacitive element 314 is displayed as Z C , the input terminal voltage of the coil 313 is displayed as V 1 , the input terminal voltage of the capacitive element 314, That is, the output terminal voltage of the coil 313 is displayed as V 2.
本発明の一実施形態によれば、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCがコイルのインピーダンスＺLの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。例えば、前記制御器３１５は容量性素子３１４に含まれたキャパシターのキャパシタンス値を変更して、容量性素子のインピーダンスＺCとコイルのインピーダンスＺLが次のような関係を有するように制御することができる。 According to an embodiment of the present invention, the controller 315 may adjust the impedance of the capacitive element so that the impedance Z C of the capacitive element is half of the impedance Z L of the coil. For example, the controller 315 changes the capacitance value of the capacitor included in the capacitive element 314 and controls the impedance Z C of the capacitive element and the impedance Z L of the coil to have the following relationship. Can do.
この実施形態で、前記制御器３１５は、ＲＦ信号の周波数ωに関する情報を獲得し、前記周波数とコイル３１３のインダクタンスＬを利用してコイルのインピーダンスＺLを計算することができる。その後、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCをコイルのインピーダンスＺLの半分になるようにする容量性素子３１４のキャパシタンスＣを算出し、容量性素子３１４が前記算出されたキャパシタンス値を有するように制御することができる。 In this embodiment, the controller 315 can obtain information about the frequency ω of the RF signal and calculate the impedance Z L of the coil using the frequency and the inductance L of the coil 313. Thereafter, the controller 315 calculates a capacitance C of the capacitive element 314 that causes the impedance Z C of the capacitive element to be half of the impedance Z L of the coil, and the capacitive element 314 calculates the calculated capacitance value. It can control to have.
本発明の他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号と容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスＺCを調節することもできる。 According to another embodiment of the present invention, the controller 315 compares the RF signal applied to the coil 313 and the RF signal applied to the capacitive element 314, and determines the capacitive element according to the comparison result. The impedance Z C can also be adjusted.
この実施形態において、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅と、容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅を比較することができる。実施形態にしたがって、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加される電流の振幅と、容量性素子３１４へ印加される電流の振幅を比較することもあり、コイル３１３へ印加される平均電圧又は電流の大きさと、容量性素子３１４へ印加される平均電圧又は電流の大きさを比較することもあり、コイル３１３へ印加されるｒｍｓ電圧又は電流の大きさと、容量性素子３１４へ印加されるｒｍｓ電圧又は電流の大きさを比較することもできる。 In this embodiment, the controller 315 can compare the amplitude of the voltage V 1 of the RF signal applied to the coil 313 with the amplitude of the voltage V 2 of the RF signal applied to the capacitive element 314. According to the embodiment, the controller 315 may compare the amplitude of the current applied to the coil 313 with the amplitude of the current applied to the capacitive element 314, and the average voltage or current applied to the coil 313. May be compared with the average voltage or current applied to the capacitive element 314. The rms voltage or current applied to the coil 313 and the rms voltage applied to the capacitive element 314 may be compared. Alternatively, the magnitudes of the currents can be compared.
一実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より大きければ、前記容量性素子３１４のインピーダンスＺCを増加させるように制御することができる。また、前記制御器３１５はコイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より小さければ、前記容量性素子３１４のインピーダンスＺCを減少させるように制御することができる。 According to one embodiment, the controller 315 determines that the capacitance of the RF signal voltage V 1 applied to the coil 313 is greater than the amplitude of the RF signal voltage V 2 applied to the capacitive element 314. The impedance Z C of the conductive element 314 can be controlled to increase. If the amplitude of the voltage V 1 of the RF signal applied to the coil 313 is smaller than the amplitude of the voltage V 2 of the RF signal applied to the capacitive element 314, the controller 315 performs the impedance Z of the capacitive element 314. C can be controlled to decrease.
図７及び図８は、本発明の一実施形態にしたがってコイル両端の電圧大きさが互いに異なる状態、即ちコイル３１３へ不平衡電圧が印加された場合、コイル両端の電圧波形を示すグラフである。図７に示したように、コイル３１３の入力端において測定された電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４の入力端で測定された電圧Ｖ2の振幅より大きい場合、前記制御器３１５は、容量性素子３１４へ制御信号を出力して容量性素子のインピーダンスＺCを増加させ得る。 7 and 8 are graphs showing voltage waveforms at both ends of the coil when voltage magnitudes at both ends of the coil are different from each other, that is, when an unbalanced voltage is applied to the coil 313 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, when the amplitude of the voltage V 1 measured at the input end of the coil 313 is larger than the amplitude of the voltage V 2 measured at the input end of the capacitive element 314, the controller 315 A control signal can be output to the capacitive element 314 to increase the impedance Z C of the capacitive element.
反対に、図８に示したように、コイル３１３の入力端で測定された電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４の入力端で測定された電圧Ｖ2の振幅より小さい場合、前記制御器３１５は、容量性素子３１４へ制御信号を出力して容量性素子のインピーダンスＺCを減少させ得る。 On the contrary, as shown in FIG. 8, when the amplitude of the voltage V 1 measured at the input end of the coil 313 is smaller than the amplitude of the voltage V 2 measured at the input end of the capacitive element 314, the controller 315. May output a control signal to the capacitive element 314 to reduce the impedance Z C of the capacitive element.
図９は、本発明の一実施形態にしたがってコイル両端の電圧大きさが同一である状態、即ちコイル３１３へ平衡電圧が印加された場合、コイル両端の電圧波形を示すグラフである。前述したように、前記制御器３１５が容量性素子３１４のインピーダンスを調節して、コイルへ印加される電圧Ｖ1の振幅と容量性素子３１４へ印加される電圧Ｖ2の振幅とが同一になれば、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。 FIG. 9 is a graph showing voltage waveforms at both ends of the coil when the voltage levels at both ends of the coil are the same, that is, when an equilibrium voltage is applied to the coil 313 according to an embodiment of the present invention. As described above, the controller 315 adjusts the impedance of the capacitive element 314 so that the amplitude of the voltage V 1 applied to the coil is equal to the amplitude of the voltage V 2 applied to the capacitive element 314. For example, a balanced voltage can be applied to the coil 313.
再び図２を参照すれば、前記プラズマ発生ユニット３００は、コイル３１３の入力端に連結されてコイル３１３へ印加されるＲＦ信号を感知する第１センサー３１６、及び容量性素子３１４の入力端に連結されて容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号を感知する第２センサー３１７を包含することができる。 Referring to FIG. 2 again, the plasma generating unit 300 is connected to the input terminal of the coil 313 and is connected to the first sensor 316 for sensing the RF signal applied to the coil 313 and the input terminal of the capacitive element 314. And a second sensor 317 that senses an RF signal applied to the capacitive element 314.
一実施形態によれば、前記第１センサー３１６及び前記第２センサー３１７は、ＲＦ信号の電圧、電流、又は電圧と電流との両方を感知し、感知されたＲＦ信号に関する情報を制御部３１５へ伝達することができる。前記制御部３１５は、第１センサー３１６及び第２センサー３１７から受信されたＲＦ信号に関する情報に基づいて、容量性素子３１４のインピーダンスを調節することができる。 According to an exemplary embodiment, the first sensor 316 and the second sensor 317 may detect the voltage, current, or both voltage and current of the RF signal, and send information about the detected RF signal to the controller 315. Can communicate. The controller 315 may adjust the impedance of the capacitive element 314 based on information about the RF signal received from the first sensor 316 and the second sensor 317.
前記第１センサー３１６及び前記第２センサー３１７は、ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つを測定することができ、測定されたデータを制御器３１５へ伝送することができる。 The first sensor 316 and the second sensor 317 can measure at least one of the amplitude, phase, and frequency of the RF signal, and can transmit the measured data to the controller 315.
本発明の一実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイルのインピーダンスＺLと容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を、予め設定された周期毎に反復的に調節することができる。例えば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号と容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号とを周期的にモニターリングし、モニターリング結果に基づいて、前述した容量性素子のインピーダンスＺCの調節を反復的に遂行できる。前記容量性素子のインピーダンスＺC調節周期は、実施形態にしたがって多様な値に設定され得る。 According to one embodiment of the present invention, the controller 315 may repeatedly adjust the ratio between the coil impedance Z L and the capacitive element impedance Z C for each preset period. it can. For example, the controller 315 periodically monitors the RF signal applied to the coil 313 and the RF signal applied to the capacitive element 314, and based on the monitoring result, the impedance of the capacitive element described above. Z C adjustment can be performed iteratively. The impedance Z C adjustment period of the capacitive element may be set to various values according to the embodiment.
本発明の他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合に、前記比率を調節することもできる。プラズマ処理工程の途中に、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号の特性、例えば振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更されることができ、この場合、コイル両端に掛かる電圧の大きさが変更されてコイル３１３へ不平衡電圧が印加され得る。 According to another embodiment of the present invention, the controller 315 may adjust the ratio when at least one of the amplitude, phase, and frequency of the RF signal is changed. During the plasma processing step, at least one of the characteristics of the RF signal output from the RF power source 311, for example, the amplitude, phase, and frequency can be changed. In this case, the magnitude of the voltage applied to both ends of the coil May be changed to apply an unbalanced voltage to the coil 313.
したがって、前記制御器３１５は、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号をモニターリングしてＲＦ信号の特性変更を検出するか、或いは、ＲＦ信号の特性が変更されたことを知らせる情報を受信し、それによってＶ1とＶ2の比較及びＺCの調節を遂行できる。 Accordingly, the controller 315 detects the RF signal characteristic change by monitoring the RF signal output from the RF power source 311 or receives information notifying that the RF signal characteristic has changed, Thereby, comparison between V 1 and V 2 and adjustment of Z C can be performed.
本発明のその他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することもできる。プラズマ処理工程の途中に、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの特性、例えば成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更されることができ、この場合コイル両端に掛かる電圧の大きさが変更されてコイル３１３へ不平衡電圧が印加され得る。 According to another embodiment of the present invention, the controller 315 may adjust the ratio when at least one of the composition, composition, and pressure of the gas injected into the plasma chamber 312 is changed. it can. During the plasma treatment process, at least one of the characteristics of the gas injected into the plasma chamber 312 such as the component, composition, and pressure can be changed, and in this case, the magnitude of the voltage applied to both ends of the coil is changed. Thus, an unbalanced voltage can be applied to the coil 313.
したがって、前記制御器３１５は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更されたことを知らせる情報を受信し、それによってＶ1とＶ2の比較及びＺCの調節を遂行できる。 Accordingly, the controller 315 can receive information indicating that the gas injected into the plasma chamber 312 has been changed, thereby performing comparison between V 1 and V 2 and adjustment of Z C.
実施形態にしたがって、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCを周期的に調節する途中に、ＲＦ信号の特性が変更されるか、或いはプラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更される場合、容量性素子のインピーダンスＺC調節を追加的に遂行することもあり得る。その結果、プラズマ処理工程において、コイル３１３の両端の平衡電圧が持続的に維持され得る。 According to the embodiment, the controller 315 may change the characteristics of the RF signal or change the gas injected into the plasma chamber 312 during the periodic adjustment of the impedance Z C of the capacitive element. In some cases, the impedance Z C adjustment of the capacitive element may be additionally performed. As a result, the balanced voltage across the coil 313 can be continuously maintained in the plasma processing step.
図１０は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法を説明するフローチャートである。図１０に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００は、コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報及び前記コイルの接地端に連結された容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for controlling a plasma generation unit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the control method 400 of the plasma generation unit receives information on the RF signal applied to the coil and information on the RF signal applied to the capacitive element connected to the ground terminal of the coil. (S41), comparing the RF signal applied to the coil with the RF signal applied to the capacitive element (S42), and comparing the impedance Z L of the coil and the capacitive element according to the comparison result Adjusting the ratio between impedance Z C can be included.
前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００は、前述したプラズマ発生ユニット３００に含まれた制御器３１５で遂行できる。前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００を実行するプログラムは前記制御器３１５に連結された格納部（例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、記録媒体等）に格納されることができ、前記制御器３１５は格納部から前記プログラムを読み出してプラズマ発生ユニットの制御方法４００を実行することができる。前記制御器３１５は、前記プログラムを読み出して実行させることができるプロセッサー、例えばＣＰＵ等で構成されることができる。 The plasma generation unit control method 400 may be performed by the controller 315 included in the plasma generation unit 300 described above. A program for executing the control method 400 of the plasma generation unit may be stored in a storage unit (eg, HDD, SSD, memory, recording medium, etc.) connected to the controller 315, and the controller 315 stores the program. The program can be read from the unit and the plasma generation unit control method 400 can be executed. The controller 315 may include a processor, such as a CPU, that can read and execute the program.
前記受信する段階（Ｓ４１）は、コイル３１３の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階、及び容量性素子３１４の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階を包含することができる。前記ＲＦ信号センサーから受信されるＲＦ信号に関する情報は、ＲＦ信号の振幅、周波数，及び位相の中で少なくとも１つに関する情報を包含することができる。 The receiving step (S41) includes receiving information on an RF signal applied to the coil from an RF signal sensor connected to the input end of the coil 313, and an RF connected to the input end of the capacitive element 314. Receiving information regarding the RF signal applied to the capacitive element from the signal sensor can be included. Information regarding the RF signal received from the RF signal sensor may include information regarding at least one of the amplitude, frequency, and phase of the RF signal.
前記比較する段階（Ｓ４２）は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅と容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅を比較する段階を包含することができる。実施形態にしたがって、前記比較する段階（Ｓ４２）はＲＦ信号の平均電圧、ｒｍｓ電圧の大きさを比較することもでき、ＲＦ信号の電流を比較することもできる。 It said comparing step (S42) may include the step of comparing the amplitude of the voltage V 2 of the RF signal applied to the amplitude and capacitive element of the voltage V 1 of the RF signal applied to the coil. According to the embodiment, in the comparing step (S42), the average voltage of the RF signal, the magnitude of the rms voltage can be compared, and the current of the RF signal can also be compared.
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より大きければ（Ｓ４２で「はい」の場合）、容量性素子のインピーダンスＺCを増加させる段階（Ｓ４３）を包含することができる。 In the adjusting step, if the amplitude of the voltage V 1 of the RF signal applied to the coil is larger than the amplitude of the voltage V 2 of the RF signal applied to the capacitive element (“Yes” in S42), the capacitance Increasing the impedance Z C of the active element (S43).
また、前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より小さければ（Ｓ４２で「いいえ」の場合）、容量性素子のインピーダンスＺCを減少させる段階（Ｓ４４）を包含することができる。 The adjusting step is performed when the amplitude of the voltage V 1 of the RF signal applied to the coil is smaller than the amplitude of the voltage V 2 of the RF signal applied to the capacitive element (in the case of “No” in S42). , Reducing the impedance Z C of the capacitive element (S44).
本発明の一実施形態によれば、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００に含まれる前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）は、予め設定された周期毎に反復的に遂行できる。その結果、コイル３１３の両端の電位差は、プラズマ処理工程において０に維持され得る。 According to an exemplary embodiment of the present invention, the above-described steps (S41 to S44) included in the plasma generating unit control method 400 may be repeatedly performed at predetermined intervals. As a result, the potential difference between both ends of the coil 313 can be maintained at 0 in the plasma processing step.
図１１は、本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０を説明するフローチャートである。図１１に図示された本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）を、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号の特性が変更される場合に、遂行できる。 FIG. 11 is a flowchart illustrating a plasma generation unit control method 410 according to another embodiment of the present invention. The plasma generation unit control method 410 according to another embodiment of the present invention illustrated in FIG. 11 performs the above-described steps (S41 to S44) when the characteristic of the RF signal output from the RF power source 311 is changed. Can carry out.
例えば、図１１に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、ＲＦ電源から出力されるＲＦ信号をモニターリングする段階（Ｓ４０１）、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合（Ｓ４０２で「はい」の場合）、コイルへ印加されるＲＦ信号の情報及び容量性素子へ印加されるＲＦ信号の情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。 For example, as shown in FIG. 11, the plasma generation unit control method 410 monitors the RF signal output from the RF power source (S 401), the amplitude, phase, and frequency of the RF signal. If at least one is changed (“Yes” in S402), receiving RF signal information applied to the coil and RF signal information applied to the capacitive element (S41), applying to the coil Comparing the RF signal to be applied and the RF signal applied to the capacitive element (S42), and adjusting a ratio between the impedance Z L of the coil and the impedance Z C of the capacitive element according to the comparison result. Steps may be included.
前述した本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、図１０に示したように、予め設定された周期にしたがって反復的に容量性素子のインピーダンスＺCを調節しながら、ＲＦ信号の特性が変更される場合、追加的に遂行されることもできる。 As shown in FIG. 10, the plasma generation unit control method 410 according to another embodiment of the present invention described above is performed while adjusting the impedance Z C of the capacitive element repeatedly according to a preset period, as shown in FIG. If the characteristics of the signal are changed, it can be additionally performed.
図１２は、本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０を説明するフローチャートである。図１２に図示された本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）を、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更される場合に、遂行できる。 FIG. 12 is a flowchart illustrating a plasma generation unit control method 420 according to another embodiment of the present invention. The method 420 for controlling a plasma generation unit according to another embodiment of the present invention illustrated in FIG. 12 may perform the above steps (S41 to S44) when the gas injected into the plasma chamber 312 is changed. .
例えば、図１２に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの変更が通知される段階（Ｓ４０）、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号に関する情報及び容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。 For example, as shown in FIG. 12, the control method 420 of the plasma generation unit is informed of the change of the gas injected into the plasma chamber 312 (S40), information on the RF signal applied to the coil 313, and Receiving information about the RF signal applied to the capacitive element 314 (S41), comparing the RF signal applied to the coil with the RF signal applied to the capacitive element (S42), and a comparison result; Adjusting the ratio between the impedance Z L of the coil and the impedance Z C of the capacitive element.
前記通知される段階（Ｓ４０）は、前記制御器３１５がプラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更されたことを知らせる情報を受信する段階を包含することができる。 The notifying step (S40) includes the step of receiving information notifying that at least one of the composition, composition, and pressure of the gas injected into the plasma chamber 312 has been changed by the controller 315. be able to.
前述した本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、図１０に示したように、予め設定された周期にしたがって反復的に容量性素子のインピーダンスＺCを調節しながら、チャンバーへ注入されるガスの特性が変更される場合、追加的に遂行されることもできる。 As shown in FIG. 10, the method 420 for controlling the plasma generating unit according to another embodiment of the present invention described above is performed by repeatedly adjusting the impedance Z C of the capacitive element according to a preset period. If the characteristics of the injected gas are changed, it can be additionally performed.
前述した本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４００、４１０、４２０は、コンピューターで実行されるためのプログラムに製作されてコンピューターが読み出すことができる記録媒体に格納され得る。前記コンピューターが読み出すことができる記録媒体は、コンピューターシステムによって読み出すことができるデータが格納されるすべての種類の格納装置を含む。コンピューターが読み出すことができる記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置等がある。 The method 400, 410, 420 for controlling the plasma generation unit according to the embodiment of the present invention described above may be stored in a recording medium that can be produced by a computer program and read by the computer. The computer-readable recording medium includes all types of storage devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of a recording medium that can be read by a computer include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical data storage device.
図１３は、本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子３１４のキャパシタンスにしたがうコイル両端の電圧大きさを比較するグラフである。図１３に図示されたグラフで、Ｖ1はコイル３１３の入力端で測定された電圧の大きさを示し、Ｖ2はコイル３１３の接地端、即ち容量性素子３１４の入力端で測定された電圧の大きさを示す。 FIG. 13 is a graph comparing the voltage magnitude across the coil according to the capacitance of the capacitive element 314 adjusted according to one embodiment of the present invention. In the graph shown in FIG. 13, V 1 indicates the magnitude of the voltage measured at the input end of the coil 313, and V 2 is the voltage measured at the ground end of the coil 313, that is, the input end of the capacitive element 314. Indicates the size.
図１３に図示されたグラフは、直径が１２０ｃｍであり、高さが２３ｃｍである円筒形プラズマチャンバー３１２の側面に巻かれたコイル３１３へ１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号を印加し、プラズマチャンバー３１２へ工程ガスとしてＯ2を６０００ｍＴｏｒｒに注入し、Ｎ2を６００ｍＴｏｒｒに注入した場合、コイル３１３両端の電圧を測定した結果を示す。 In the graph illustrated in FIG. 13, an RF signal of 13.56 MHz is applied to the coil 313 wound around the side surface of the cylindrical plasma chamber 312 having a diameter of 120 cm and a height of 23 cm, and the process is applied to the plasma chamber 312. The results of measuring the voltage across the coil 313 when O 2 is injected as a gas into 6000 mTorr and N 2 is injected as 600 mTorr are shown.
図１３に示したように、前記制御器３１５は、コイルへ印加される電圧Ｖ1の大きさが容量性素子へ印加される電圧Ｖ2の大きさより大きい場合、キャパシタンスを減少させて容量性素子３１４のインピーダンスを増加させ得る。反対に、前記制御器３１５は、コイルへ印加される電圧Ｖ1の大きさが容量性素子へ印加される電圧Ｖ2の大きさより小さい場合、キャパシタンスを増加させて容量性素子３１４のインピーダンスを減少させ得る。 As shown in FIG. 13, the controller 315 reduces the capacitance when the magnitude of the voltage V 1 applied to the coil is larger than the magnitude of the voltage V 2 applied to the capacitive element. The impedance of 314 can be increased. Conversely, the controller 315 increases the capacitance and decreases the impedance of the capacitive element 314 when the magnitude of the voltage V 1 applied to the coil is smaller than the magnitude of the voltage V 2 applied to the capacitive element. Can be.
図１３に図示されたグラフにしたがえば、キャパシタンスが９０ｐＦに調節される時、Ｖ1とＶ2の大きさは同一になり、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。一実施形態によれば、容量性素子のインピーダンスＺCがコイルのインピーダンスＺLの半分になる場合、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。図１３に図示されたグラフにしたがえば、キャパシタンスが９０ｐＦである時、ＺCがＺLの半分になることができる。 According to the graph illustrated in FIG. 13, when the capacitance is adjusted to 90 pF, the magnitudes of V 1 and V 2 become the same, and a balanced voltage can be applied to the coil 313. According to one embodiment, a balanced voltage may be applied to the coil 313 when the capacitive element impedance Z C is half of the coil impedance Z L. According to the graph shown in FIG. 13, when the capacitance is 90 pF, Z C can be half of Z L.
図１４は、本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子３１４のキャパシタンスにしたがうチャンバー内プラズマの密度を示すグラフである。図１４に示したように、キャパシタンスが９０ｐＦに調節されてコイル３１３へ平衡電圧が印加される場合、チャンバー内に生成されるプラズマの密度が最大になることを確認できる。 FIG. 14 is a graph illustrating the density of the plasma in the chamber according to the capacitance of the capacitive element 314 adjusted according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, when the capacitance is adjusted to 90 pF and an equilibrium voltage is applied to the coil 313, it can be confirmed that the density of the plasma generated in the chamber is maximized.
図１５は、本発明の一実施形態にしたがってコイル３１３へ不平衡電圧が印加される場合と平衡電圧が印加される場合、プラズマによるアッシングレート（ａｓｈｉｎｇ ｒａｔｅ）を比較するグラフである。 FIG. 15 is a graph comparing the ashing rate due to plasma when an unbalanced voltage is applied to the coil 313 and when a balanced voltage is applied according to an embodiment of the present invention.
図１５に図示されたグラフは、ウエハーの温度が２５０℃であり、ＲＦ電力が４．５ｋＷであり、チャンバーへＯ2が６０００ｍＴｏｒｒに注入され、Ｎ2が６００ｍＴｏｒｒに注入される場合、ウエハーに覆われたフォトレジストが１分間に除去される垂直深さをÅ単位で測定したことである。また、図１５に図示されたグラフは、キャパシタンスを１０ｐＦに設定してコイルに不平衡電圧を印加した場合と、キャパシタンスを９０ｐＦに設定してコイルに平衡電圧を印加した場合に対して、各々２回アッシングレートを測定した。 The graph shown in FIG. 15 shows that when the wafer temperature is 250 ° C., the RF power is 4.5 kW, O 2 is injected into the chamber at 6000 mTorr, and N 2 is injected at 600 mTorr, the wafer is covered. The vertical depth at which the broken photoresist was removed in one minute was measured in units of ridges. Further, the graph shown in FIG. 15 shows that when the capacitance is set to 10 pF and an unbalanced voltage is applied to the coil, and when the capacitance is set to 90 pF and the balanced voltage is applied to the coil, 2 respectively. The ashing rate was measured.
図１５に示したように、キャパシタンスを９０ｐＦに設定してコイルに平衡電圧を印加した場合のアッシングレートは、各々７２２０６Å及び７２２０５Åに測定され、これは同一の条件でキャパシタンスを１０ｐＦに設定してコイルへ不平衡電圧を印加した場合のアッシングレートである６７１８６Å及び６６１５９Åより大きいことがわかる。 As shown in FIG. 15, the ashing rate when the balanced voltage is applied to the coil with the capacitance set to 90 pF is measured at 72206 mm and 72205 mm, respectively, which is the same condition with the capacitance set to 10 pF. It can be seen that the ashing rates when applying an unbalanced voltage to 67186Å and 66159Å are larger.
以上、コイルのインピーダンスとコイルの接地端に連結された容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節して、コイルに平衡電圧を印加するプラズマ発生ユニット及びそれを制御する方法を説明した。 As described above, the plasma generating unit that applies the balanced voltage to the coil by adjusting the ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element connected to the ground terminal of the coil and the method for controlling the plasma generating unit have been described.
本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニット及びそれを制御する方法によれば、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合が減少し、プラズマチャンバー内に高密度の均一なプラズマが持続的に生成されることができ、プラズマ生成の時に損失される電力量が減少し、チャンバー壁面の損傷が減少する効果を得られる。 According to the plasma generation unit and the method of controlling the same according to an embodiment of the present invention, capacitive coupling between the coil and the plasma chamber is reduced, and a high-density uniform plasma is continuously generated in the plasma chamber. The amount of power lost during plasma generation is reduced, and the damage to the chamber wall is reduced.
３００ プラズマ発生ユニット、
３１１ ＲＦ電源、
３１２ プラズマチャンバー、
３１３ コイル、
３１４ 容量性素子、
３１５ 制御器。
300 plasma generation unit,
311 RF power supply,
312 plasma chamber,
313 coils,
314 capacitive element,
315 Controller.
Claims (21)
ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、
前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、
前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を含み、
前記制御器は、
前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節し、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させるプラズマ発生装置。 An RF power supply providing an RF signal;
A plasma chamber in which a gas is injected to generate a plasma;
A coil installed in the plasma chamber to induce an electromagnetic field in the plasma chamber when the RF signal is applied;
A capacitive element connected to the ground end of the coil;
A controller that adjusts a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element ;
The controller is
Adjusting the impedance of the capacitive element so that the impedance of the capacitive element is half that of the coil;
If the amplitude of the RF signal voltage applied to the coil is greater than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the impedance of the capacitive element is increased;
A plasma generator for reducing the impedance of the capacitive element if the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil is smaller than the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element .
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。 The controller is
By comparing the RF signal applied RF signal applied to the coil to the capacitive element, according to any one of claims 1 to 3 for adjusting the impedance of the capacitive element in accordance with the comparison result Plasma generator.
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。 The controller is
The plasma generator according to any one of claims 1 to 4 , wherein an amplitude of an RF signal voltage applied to the coil is compared with an amplitude of an RF signal voltage applied to the capacitive element.
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階と、
比較結果にしたがって、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する段階と、を含み、
前記調整する段階は、
前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節する段階と、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させる段階と、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる段階と、
を含むプラズマ発生装置制御方法。 Receiving information relating to an RF signal applied to the coil and information relating to an RF signal applied to a capacitive element coupled to a grounded end of the coil;
Comparing an RF signal applied to the coil and an RF signal applied to the capacitive element;
Adjusting a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element according to a comparison result ,
The adjusting step includes:
Adjusting the impedance of the capacitive element such that the impedance of the capacitive element is half of the impedance of the coil;
Increasing the impedance of the capacitive element if the amplitude of the RF signal applied to the coil is greater than the amplitude of the RF signal applied to the capacitive element;
Reducing the impedance of the capacitive element if the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil is smaller than the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element;
A plasma generator control method including:
前記コイルの入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、
前記容量性素子の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、
を含む請求項９に記載のプラズマ発生装置制御方法。 The receiving step includes
Receiving information about an RF signal applied to the coil from an RF signal sensor coupled to an input end of the coil;
Receiving information about an RF signal applied to the capacitive element from an RF signal sensor coupled to an input of the capacitive element;
The plasma generator control method of Claim 9 containing these.
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する段階を含む請求項９または請求項１０に記載のプラズマ発生装置制御方法。 The comparing step includes:
The plasma generator control method according to claim 9 or 10 , comprising a step of comparing the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil with the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element.
ガスからプラズマを発生させて前記工程ユニットにプラズマを供給するプラズマ発生ユニットと、を含み、
前記プラズマ発生ユニットは、
ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、
ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、
前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、
前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を含み、
前記制御器は、
前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節し、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる基板処理装置。 A process unit providing a space in which a substrate is disposed and plasma processing is performed;
A plasma generation unit that generates plasma from gas and supplies plasma to the process unit;
The plasma generation unit includes:
An RF power supply providing an RF signal;
A plasma chamber in which a gas is injected to generate a plasma;
A coil installed in the plasma chamber to induce an electromagnetic field in the plasma chamber when the RF signal is applied;
A capacitive element connected to the ground end of the coil;
A controller that adjusts a ratio between the impedance of the coil and the impedance of the capacitive element ;
The controller is
Adjusting the impedance of the capacitive element so that the impedance of the capacitive element is half that of the coil;
If the amplitude of the RF signal voltage applied to the coil is greater than the amplitude of the RF signal voltage applied to the capacitive element, the impedance of the capacitive element is increased;
The substrate processing apparatus which reduces the impedance of the capacitive element if the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the coil is smaller than the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the capacitive element .
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１５または請求項１６に記載の基板処理装置。 The controller is
17. The substrate processing apparatus according to claim 15 , wherein an RF signal applied to the coil and an RF signal applied to the capacitive element are compared, and an impedance of the capacitive element is adjusted according to a comparison result. .
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。 The controller is
The substrate processing apparatus according to any one of claims 15 to 17 for comparing the amplitude of the voltage of the RF signal applied to the amplitude and the capacitive element of the voltage of the RF signal applied to the coil.
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