KR100688550B1 - Plasma generating apparatus for fabricating semiconductor device - Google Patents

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KR100688550B1 KR1020050047960A KR20050047960A KR100688550B1 KR 100688550 B1 KR100688550 B1 KR 100688550B1 KR 1020050047960 A KR1020050047960 A KR 1020050047960A KR 20050047960 A KR20050047960 A KR 20050047960A KR 100688550 B1 KR100688550 B1 KR 100688550B1
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이창언
최철환
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치에 관한 것이다. 본 발명은 프로세스 챔버 내의 복수개의 샤워 헤드들에 연결된 플라즈마 생성 장치에 있어서, 고주파 신호를 발생하는 고주파 발생기와, 상기 고주파 발생기에 연결되며 상기 고주파 발생기의 출력단 임피던스와 샤워 헤드들의 임피던스를 매칭시키는 정합기와, 상기 정합기에 연결되며 상기 정합기로부터 출력되는 고주파 신호를 2개의 동일한 파워를 갖는 고주파 신호들로 분리하는 분배기와, 상기 분배기에 연결되며 이용자의 조작에 따라 상기 분배기로부터 출력되는 고주파 신호의 파워를 조절하여 상기 샤워 헤드들로 전달하는 복수개의 파워 조절기들, 및 상기 복수개의 파워 조절기들에 연결되며 상기 복수개의 파워 조절기들에 입력되는 고주파 신호의 파워를 검출하는 복수개의 고주파 신호 검출기들을 구비함으로써 프로세스 챔버 내에 설치된 복수개의 샤워 헤드들에 의해 동일한 플라즈마가 생성된다. The present invention relates to a plasma generating device for manufacturing a semiconductor device. The present invention provides a plasma generating apparatus connected to a plurality of shower heads in a process chamber, comprising: a high frequency generator for generating a high frequency signal, a matcher connected to the high frequency generator and matching an output terminal impedance of the high frequency generator with an impedance of the shower heads; A splitter connected to the matcher and separating the high frequency signal output from the matcher into two high frequency signals having the same power; and a power of the high frequency signal connected to the splitter and output from the splitter according to a user's operation. A plurality of power regulators for adjusting and delivering to the shower heads, and a plurality of high frequency signal detectors connected to the plurality of power regulators and detecting power of a high frequency signal input to the plurality of power regulators. Installed in the chamber The same plasma is generated by the plurality of shower heads.

Description

반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치{Plasma generating apparatus for fabricating semiconductor device}Plasma generating apparatus for semiconductor device manufacturing

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 프로세스 챔버에 연결된 본 발명의 플라즈마 생성 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a plasma generating apparatus of the present invention coupled to a process chamber.

도 2는 도 1에 도시된 제1 또는 제2 파워 조절기의 일 예를 도시한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of the first or second power regulator shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 제1 또는 제2 파워 조절기의 조작에 사용되는 로터리 스위치를 보여준다.FIG. 3 shows a rotary switch used for the operation of the first or second power regulator shown in FIG. 1.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 플라즈마 생성 장치를 이용하여 각각 3.9 PE-SION 공정과 11.0 PE-SION 공정을 진행했을 때의 수율을 측정한 결과를 보여주는 그래프들이다.4A and 4B are graphs showing the results of measuring the yields of the 3.9 PE-SION process and the 11.0 PE-SION process, respectively, using the plasma generating apparatus shown in FIG. 1.

도 5는 종래의 플라즈마 생성 장치에 의해 웨이퍼에 형성된 막질의 두께를 측정한 결과와 본 발명의 플라즈마 생성 장치에 의해 웨이퍼에 형성된 막질의 두께를 측정한 결과를 비교하기 위한 그래프이다. 5 is a graph for comparing the result of measuring the thickness of the film formed on the wafer by the conventional plasma generating apparatus and the result of measuring the thickness of the film formed on the wafer by the plasma generating apparatus of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101; 플라즈마 생성 장치, 111; 고주파 발생기101; A plasma generating device, 111; High frequency generator

121; 정합기, 131; 분배기121; Matcher, 131; Divider

141,142; 제1 및 제2 파워 조절기들, 141,142; First and second power regulators,

151,152; 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들151,152; First and second high frequency signal detectors

161,162; 샤워 헤드들, 171; 프로세스 챔버161,162; Shower heads 171; Process chamber

301; 로터리 스위치, 311; 다이얼 게이지301; Rotary switch, 311; Dial gauge

본 발명은 웨이퍼에 반도체 장치들을 형성하는 반도체 공정 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositing; 이하, CVD로 약칭함) 공정을 진행하기 위하여 하나의 프로세스 챔버에 설치된 복수개의 플라즈마 샤워 헤드들에 고주파 신호를 균일하게 공급하여 프로세스 챔버 내에 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing apparatus for forming semiconductor devices on a wafer, and in particular, to a plurality of plasma shower heads installed in one process chamber to perform a plasma enhanced chemical vapor depositing (CVD) process. The present invention relates to a plasma generating apparatus for uniformly supplying high frequency signals to the plasma to generate plasma in a process chamber.

웨이퍼에 반도체 장치들을 형성하는 반도체 공정들 중에 CVD 방식은 저온(400℃ 대역)에서 웨이퍼에 박막(thin film)을 형성하는 방법이다. CVD 방식은 사용되는 에너지에 따라 열(thermal) CVD와 플라즈마(Plasma Enhanced) CVD로 구분된다. 이 중에서 플라즈마 CVD 방식은 박막을 형성하는데 있어서 에너지원으로써 열 에너지 뿐 아니라 플라즈마 에너지를 사용한다. 플라즈마 CVD 방식에서 플라즈마를 생성하기 위하여 플라즈마 챔버에 고주파(Radio Freqency; RF) 신호를 인가하여 플라즈마 챔버 안의 기체를 이온화시킨다. Among semiconductor processes for forming semiconductor devices on a wafer, a CVD method is a method of forming a thin film on a wafer at a low temperature (400 ° C. band). CVD is divided into thermal CVD and plasma enhanced CVD depending on the energy used. Among them, the plasma CVD method uses not only thermal energy but also plasma energy as an energy source in forming a thin film. In order to generate plasma in the plasma CVD method, a radio frequency (RF) signal is applied to the plasma chamber to ionize a gas in the plasma chamber.

기체에 계속 열을 가하여 온도가 수천도가 되면 기체 분자는 원자로 해리되고 또다시 전자와 양전하를 가진 이온으로 전리된다. 이와 같이 고온에서 전자와 이온으로 분리된 기체로서 그 전리도가 남은 중성원자에 비해 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하수가 거의 같아서 중성을 띠고 있는 기체를 플라즈마라고 한다. 플라즈마란 이온화된 기체를 말하며, 수억도의 온도를 갖는 초고온 핵융합에 이용되는 플라즈마로부터 최근의 반도체 공정, 신소재 합성 등에 이용되는 저온 글로우 플라즈마나 아크플라즈마에 이르기까지 다양한 응용범위를 갖는다.When the gas is continuously heated to a temperature of several thousand degrees, the gas molecules dissociate into atoms and again ionize to electrons and positively charged ions. As such, the gas separated into electrons and ions at a high temperature is considerably higher than that of the remaining neutral atoms and has a substantially negative number of positive and negative charges. Plasma refers to an ionized gas and has various application ranges from plasma used for ultra high temperature fusion having a temperature of several hundred million degrees to low temperature glow plasma or arc plasma used in recent semiconductor processes and new material synthesis.

플라즈마는 주로 전기적인 방법에 의해 직류, 고주파, 초고주파를 이용하거나 전자빔에 의해 생성되어지며, 생성된 플라즈마를 유지하기 위해서 자기장이 사용되어진다. 플라즈마 CVD 공정에서 형성된 플라즈마의 밀도에 따라 박막의 두께(thickness), 막질의 성질, 습식 식각율(wet etch rate) 등이 틀려지므로 플라즈마 밀도를 정밀하게 맞추는 것이 요구되며, 플라즈마 밀도는 프로세스 챔버에 인가되는 고주파 신호의 세기에 따라 결정된다.Plasma is mainly generated by direct current, high frequency, ultra high frequency or by electron beam by electric method, and magnetic field is used to maintain the generated plasma. Since the thickness of the thin film, the quality of the film, and the wet etch rate vary depending on the density of the plasma formed in the plasma CVD process, it is required to precisely adjust the plasma density, and the plasma density is applied to the process chamber. It is determined according to the strength of the high frequency signal.

고주파 발생기에서 생성된 고주파 신호는 임피던스(impedence)를 50[Ω]에 맞추어 생성되는 것으로 프로세스 챔버의 임피던스가 50[Ω]으로 항상 일정하게 유지되기 않기 때문에 저항이 변화가 되면 고주파 신호가 고주파 발생기로 역류하는 반사 전력(reflect power)이 발생할 수가 있다. 그렇기 때문에 프로세스 챔버의 저항을 50[Ω]으로 보정시켜주는 매치 박스(match box)를 사용하여 고주파 신호를 최대 효율로 프로세스 챔버로 보내준다.The high frequency signal generated by the high frequency generator is generated according to the impedance of 50 [Ω]. Since the impedance of the process chamber is not always kept constant at 50 [Ω], when the resistance changes, the high frequency signal is transferred to the high frequency generator. Backflow reflecting power may occur. Therefore, a high frequency signal is sent to the process chamber at maximum efficiency by using a match box that compensates the resistance of the process chamber to 50 [Ω].

기존에는 1개의 고주파 발생기에서 출력되는 고주파 신호를 1개의 매치 박스에서 매칭시켜서 프로세스 챔버의 2개의 샤워 헤드(showerhead)들로 공급해주고 있다. 즉, 1개의 고주파 발생기에서 출력되는 고주파 신호가 매치 박스에 의해서 매칭된 후 2개의 샤워 헤드들로 절반씩 공급된다. 이와 같이, 2개의 샤워 헤드들로 공급되는 고주파 신호들은 각각 고주파 발생기에서 출력되는 고주파 신호의 파워가 (1/2)이 되어야 하지만 실제로는 샤워 헤드들간의 저항이나 표면 상태 차이에 의해 정확히 (1/2)이 되지 않는다. 이와 같이, 고주파 신호가 샤워 헤드별로 다르게 공급됨에 따라 CVD 공정 진행 중 웨이퍼에 증착되는 막질의 두께가 변화된다. Conventionally, high frequency signals output from one high frequency generator are matched in one match box and supplied to two showerheads in the process chamber. That is, the high frequency signal output from one high frequency generator is matched by the match box and then supplied half by half to the two shower heads. In this way, the high frequency signals supplied to the two shower heads should each have a power of the high frequency signal output from the high frequency generator (1/2). 2) does not become. As such, as the high frequency signal is supplied differently for each shower head, the thickness of the film deposited on the wafer during the CVD process is changed.

때문에, 기존의 방법은 1개의 프로세스 챔버 내에 설치된 2개의 샤워 헤드들에 동일한 고주파 신호가 인가되는지를 확인하기 위하여 웨이퍼에 PeSiON 공정을 진행하고, 이 때 생성된 PeSiON의 두께를 측정하여 그 두께를 가지고 고주파 신호의 파워를 조절하여 맞춘다. Therefore, the conventional method performs the PeSiON process on the wafer to check whether the same high frequency signal is applied to the two shower heads installed in one process chamber, and measure the thickness of the PeSiON produced at this time. Adjust the power of high frequency signal.

이와 같이, 종래에는 PeSiON 공정을 진행하고 그 값을 측정해야함으로 시간적 손실이 크고 그 측정값인 웨이퍼의 두께가 고주파 신호의 전력에만 영향을 받는 인자가 아니므로 신뢰성이 떨어진다.As described above, since the PeSiON process is conventionally performed and the value is measured, the time loss is large and the thickness of the wafer, which is the measured value, is not a factor that is influenced only by the power of the high frequency signal, thereby decreasing reliability.

본 발명은 1개의 프로세스 챔버 내에 설치된 복수개의 플라즈마 샤워 헤드들이 동일한 양의 플라즈마를 생성할 수 있도록 상기 플라즈마 헤드들에 공급되는 고주파 신호의 파워를 균일하게 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a plasma generating device for manufacturing a semiconductor device for uniformizing the power of a high frequency signal supplied to the plasma heads so that a plurality of plasma shower heads installed in one process chamber can generate the same amount of plasma. There is this.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above technical problem

프로세스 챔버 내의 복수개의 샤워 헤드들에 연결된 플라즈마 생성 장치에 있어서, 고주파 신호를 발생하는 고주파 발생기와, 상기 고주파 발생기에 연결되며 상기 고주파 발생기의 출력단 임피던스와 샤워 헤드들의 임피던스를 매칭시키는 정합기와, 상기 정합기에 연결되며 상기 정합기로부터 출력되는 고주파 신호를 2개의 동일한 파워를 갖는 고주파 신호들로 분리하는 분배기와, 상기 분배기에 연결되며 이용자의 조작에 따라 상기 분배기로부터 출력되는 고주파 신호의 파워를 조절하여 상기 샤워 헤드들로 전달하는 복수개의 파워 조절기들, 및 상기 복수개의 파워 조절기들에 연결되며 상기 복수개의 파워 조절기들에 입력되는 고주파 신호의 파워를 검출하는 복수개의 고주파 신호 검출기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치를 제공한다.A plasma generating apparatus connected to a plurality of shower heads in a process chamber, the plasma generating apparatus comprising: a high frequency generator generating a high frequency signal, a matcher connected to the high frequency generator and matching an output terminal impedance of the high frequency generator and an impedance of the shower heads; A splitter for separating the high frequency signal output from the matcher into two high frequency signals having the same power, and controlling the power of the high frequency signal output from the splitter according to a user's operation. A plurality of power regulators for delivering to shower heads, and a plurality of high frequency signal detectors connected to the plurality of power regulators and detecting power of a high frequency signal inputted to the plurality of power regulators. For manufacturing semiconductor device Provided is a plasma generating device.

상기 복수개의 파워 조절기들에는 각각 스위치가 연결되며, 상기 스위치에는 상기 고주파 신호의 파워를 표시하는 다이얼 게이지가 부착되는 것이 바람직하다.A switch is connected to each of the plurality of power regulators, and the switch is preferably attached with a dial gauge indicating power of the high frequency signal.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 프로세스 챔버에 연결된 본 발명의 플라즈마 생성 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 프로세스 챔버(171) 내에 2개의 샤워 헤드들(161,162)이 설치되며, 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)는 고주파 발생기(111), 정합기(121), 분배기(131), 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들(141,142), 및 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)을 구비한다. 1 is a block diagram of a plasma generating apparatus of the present invention coupled to a process chamber. Referring to FIG. 1, two shower heads 161 and 162 are installed in the process chamber 171, and the plasma generating apparatus 101 of the present invention includes a high frequency generator 111, a matcher 121, and a distributor 131. First and second high frequency signal detectors 141 and 142, and first and second power regulators 151 and 152.

고주파 발생기(111)는 높은 주파수를 갖는 고주파 신호를 발생한다. The high frequency generator 111 generates a high frequency signal having a high frequency.

정합기(121)는 고주파 발생기(111)에 연결되며, 고주파 발생기(111)로부터 출력되는 고주파 신호가 최대의 효율로 샤워 헤드들(161,162)에 전달될 수 있도록 고주파 발생기(111)의 출력단 임피던스(impedance)와 샤워 헤드들(161,162)의 임피던스를 서로 매칭(maching)시킨다. 정합기(121)는 매치 박스(Match Box)로 불려지기도 한다. The matcher 121 is connected to the high frequency generator 111 and output impedance of the high frequency generator 111 so that the high frequency signal output from the high frequency generator 111 can be transmitted to the shower heads 161 and 162 with maximum efficiency. impedance) and the impedances of the shower heads 161 and 162 are matched with each other. The matcher 121 may also be called a match box.

분배기(131)는 정합기(121)에 연결되며, 정합기(121)에서 출력되는 고주파 신호를 2개의 동일한 파워를 갖는 고주파 신호들로 분리하여 제1 및 제2 고주파 파워 조절기들(151,152)로 전송한다. The divider 131 is connected to the matcher 121 and divides the high frequency signal output from the matcher 121 into two high frequency signals having the same power to the first and second high frequency power regulators 151 and 152. send.

분배기(131)는 도전선들(L1,L2)을 통해 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 도전선들(L1,L2)은 분배기(131)로부터 출력되는 고주파 신호들을 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)로 전송한다. The distributor 131 is electrically connected to the first and second power regulators 151 and 152 through the conductive lines L1 and L2. Accordingly, the conductive lines L1 and L2 transmit high frequency signals output from the divider 131 to the first and second power regulators 151 and 152.

제1 파워 조절기(151)는 분배기(131)로부터 샤워 헤드(161)로 전달되는 고주파 신호의 파워를 변경시킨다. 즉, 이용자가 제1 파워 조절기(151)를 조작함에 따라 분배기(131)로부터 출력되는 고주파 신호의 파워가 다른 값으로 변경되어 샤워 헤드(161)로 전달된다. The first power regulator 151 changes the power of the high frequency signal transmitted from the distributor 131 to the shower head 161. That is, as the user operates the first power regulator 151, the power of the high frequency signal output from the distributor 131 is changed to another value and transmitted to the shower head 161.

제2 파워 조절기(152)는 분배기(131)로부터 샤워 헤드(162)로 전달되는 고주파 신호의 파워를 변경시킨다. 즉, 이용자가 제2 파워 조절기(152)를 조작함에 따 라 분배기(131)로부터 출력되는 고주파 신호의 파워가 다른 값으로 변경되어 샤워 헤드(162)로 전달된다. The second power regulator 152 changes the power of the high frequency signal transmitted from the distributor 131 to the shower head 162. That is, as the user manipulates the second power regulator 152, the power of the high frequency signal output from the distributor 131 is changed to another value and transmitted to the shower head 162.

제1 고주파 신호 검출기(141)는 도전선(L1)에 연결된다. 제1 고주파 신호 검출기(141)는 도전선(L1)을 통해서 전달되는 고주파 신호의 파워를 검출한다. 제1 고주파 신호 검출기(141)에 의해 검출된 고주파 신호의 파워는 화면(미도시)에 디스플레이되거나 프린터(미도시)에 의해 인쇄되어 이용자에게 검출된 값을 알려준다. The first high frequency signal detector 141 is connected to the conductive line L1. The first high frequency signal detector 141 detects the power of the high frequency signal transmitted through the conductive line L1. The power of the high frequency signal detected by the first high frequency signal detector 141 is displayed on a screen (not shown) or printed by a printer (not shown) to inform the user of the detected value.

제2 고주파 신호 검출기(142)는 도전선(L2)에 연결된다. 제2 고주파 신호 검출기(142)는 도전선(L2)을 통해서 전달되는 고주파 신호의 파워를 검출한다. 제2 고주파 신호 검출기(142)에 의해 검출된 고주파 신호의 파워는 상기 화면에 디스플레이되거나 상기 프린터에 의해 인쇄되어 이용자에게 검출된 값을 알려준다. The second high frequency signal detector 142 is connected to the conductive line L2. The second high frequency signal detector 142 detects the power of the high frequency signal transmitted through the conductive line L2. The power of the high frequency signal detected by the second high frequency signal detector 142 is displayed on the screen or printed by the printer to inform the user of the detected value.

샤워 헤드들(161,162)은 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)로부터 전달되는 고주파 신호들을 받아서 챔버(171) 내에 주입된 기체에 인가하여 플라즈마를 생성한다. The shower heads 161 and 162 receive high frequency signals transmitted from the first and second power regulators 151 and 152 and apply them to a gas injected into the chamber 171 to generate a plasma.

샤워 헤드들(161,162)은 2개 이상으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)과 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들(141,142)도 2개 이상으로 구성될 수 있다. The shower heads 161 and 162 may be configured in two or more, and thus, the first and second power regulators 151 and 152 and the first and second high frequency signal detectors 141 and 142 may also be configured in two or more. have.

플라즈마 생성 장치(101)가 플라즈마를 생성하는 동작을 설명하기로 한다. An operation of generating the plasma by the plasma generating apparatus 101 will be described.

먼저, 프로세스 챔버(171) 내에 기체가 공급된다. First, gas is supplied into the process chamber 171.

이 상태에서, 고주파 발생기(111)가 고주파 신호를 발생하여 정합기(121)로 전송한다.In this state, the high frequency generator 111 generates a high frequency signal and transmits it to the matcher 121.

정합기(121)는 고주파 발생기(111)와 샤워 헤드들(161,162)의 임피던스를 매칭시켜서 분배기(131)로 전달한다. The matcher 121 matches the impedances of the high frequency generator 111 and the shower heads 161 and 162 and transfers the impedances to the distributor 131.

분배기(131)는 정합기(121)로부터 출력되는 고주파 신호를 2개로 분리하여 하나는 제1 파워 조절기(151)로 전달하고, 다른 하나는 제2 파워 조절기(152)로 전달한다. The divider 131 divides the high frequency signal output from the matcher 121 into two, one to the first power regulator 151, and the other to the second power regulator 152.

동시에, 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들(141,142)은 도전선들(L1,L2)을 통해 전송되는 고주파 신호들의 파워를 검출하여 디스플레이한다. 그러면, 이용자는 디스플레이된 고주파 신호들을 체크하고 서로 동일하면 그대로 두고, 서로 다를 경우에는 제1 파워 조절기(151) 또는 제2 파워 조절기(152)를 조작하여 샤워 헤드들(161,162)로 전달되는 고주파 신호의 파워를 조절한다. 예컨대, 제1 파워 조절기(151)로 전송되는 고주파 신호의 파워가 제2 파워 조절기(152)로 전송되는 고주파 신호의 파워보다 클 경우, 이용자는 제1 파워 조절기(151)를 조작하여 제1 파워 조절기(151)로부터 출력되는 고주파 신호의 파워를 낮추어서 제2 파워 조절기(152)로부터 출력되는 고주파 신호의 파워와 동일하게 한다. At the same time, the first and second high frequency signal detectors 141 and 142 detect and display the power of the high frequency signals transmitted through the conductive lines L1 and L2. Then, the user checks the displayed high frequency signals, and if they are the same, if they are different from each other, the user operates the first power regulator 151 or the second power regulator 152 to transmit the high frequency signals to the shower heads 161 and 162. Adjust the power of For example, when the power of the high frequency signal transmitted to the first power regulator 151 is greater than the power of the high frequency signal transmitted to the second power regulator 152, the user operates the first power regulator 151 to operate the first power. The power of the high frequency signal output from the controller 151 is lowered to be equal to the power of the high frequency signal output from the second power regulator 152.

이와 같이, 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들(141,142)에 의해 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)로 전송되는 고주파 신호들의 파워를 검출하고 이들간에 파워의 차이가 있을 경우에는 이용자는 제1 파워 조절기(151) 또는 제2 파워 조절기(152)를 조작하여 샤워 헤드들(161,162)로 전달되는 고주파 신호들의 파워를 동일하게 맞추어줌으로써 샤워 헤드들(161,162)에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 프로 세스 챔버(171) 내에 장착된 웨이퍼들(미도시)에는 동일한 두께의 막질이 형성된다. 즉, 종래와 같이 2개의 샤워 헤드들(161,162)에 동일한 고주파 신호가 인가되는지를 확인하기 위하여 웨이퍼에 플라즈마 CVD 공정을 진행한 후에 생성된 막질의 두께를 측정할 필요가 없다. As such, when the power of the high frequency signals transmitted by the first and second high frequency signal detectors 141 and 142 to the first and second power regulators 151 and 152 is detected and there is a difference in power therebetween, Process by plasma generated by the shower heads 161 and 162 by manipulating the first power regulator 151 or the second power regulator 152 to equally match the power of the high frequency signals transmitted to the shower heads 161 and 162. Films having the same thickness are formed on the wafers (not shown) mounted in the chamber 171. That is, it is not necessary to measure the thickness of the film quality generated after performing the plasma CVD process on the wafer to confirm whether the same high frequency signal is applied to the two shower heads 161 and 162 as in the related art.

아래 표 1은 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)를 이용하여 웨이퍼에 막질을 형성하는 과정을 여러번 실시한 결과를 보여준다. Table 1 below shows the results of several times the process of forming a film on the wafer by using the plasma generating apparatus 101 of the present invention.

슬롯slot 상부Top 좌측left side 중앙center 우측right 하부bottom 평균Average 범위range 난반사Diffuse reflection 1One 588588 606606 591591 607607 595595 598598 1818 2.092.09 22 578578 590590 573573 601601 578578 584584 2727 2.102.10 2727 589589 606606 592592 607607 594594 597597 1717 2.092.09 2828 585585 593593 580580 605605 581581 589589 2424 2.092.09 5353 594594 614614 597597 612612 599599 603603 1919 2.092.09 5454 591591 601601 587587 616616 590590 597597 2929 2.092.09 7777 592592 610610 594594 611611 596596 601601 1919 2.092.09 7878 588588 598598 585585 615615 585585 594594 2929 2.092.09 7979 577577 594594 582582 598598 583583 587587 2020 2.092.09 8080 577577 587587 574574 597597 575575 582582 2323 2.092.09

표 1에 나타난 바와 같이 막질의 두께의 평균값들이 비슷하고, 범위에도 큰 차이가 없으며, 난반사도 매우 적음을 알 수 있다. 표 1에서 슬롯들(1∼78)은 프로세스 챔버(171)를 세정하기 전에 수행된 결과이고, 슬롯들(89,80)은 프로세스 챔버(171)를 세정한 후에 수행된 결과이다. As shown in Table 1, the average values of the thicknesses of the membranes were similar, and there was no significant difference in the range, and the reflection was very small. Slots 1 to 78 in Table 1 are the results performed before cleaning the process chamber 171, slots 89, 80 are the results performed after cleaning the process chamber 171.

도 2는 도 1에 도시된 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 일 예를 도시한 회로도이다. 도 2를 참조하면, 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)는 고정 캐패시터(211)와 가변 캐피시터(221)를 구비한다. 가변 캐패시터(221)의 정전용량을 가변시킴으로써 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 전체 정전용량이 변경되고, 그에 따라서 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)로부터 출력되는 고주파 신호의 파워가 변경된다. 즉, 아래 수학식 1에 의해 정전용량이 커지면 전압이 감소하고, 정전용량이 작아지면 전압이 증가한다. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of the first or second power regulator 151 or 152 shown in FIG. 1. 2, the first or second power regulator 151 or 152 includes a fixed capacitor 211 and a variable capacitor 221. By varying the capacitance of the variable capacitor 221, the total capacitance of the first or second power regulator 151 or 152 is changed, and accordingly the high frequency signal output from the first or second power regulator 151 or 152. Power is changed. That is, according to Equation 1 below, as the capacitance increases, the voltage decreases, and when the capacitance decreases, the voltage increases.

Figure 112005029815116-pat00001
V =
Figure 112005029815116-pat00001
V =

도 3은 도 1에 도시된 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 조작에 사용되는 로터리 스위치를 보여준다. 도 3을 참조하면 로터리 스위치(301)에는 눈금이 표시된 다이얼 게이지(Dial Gauge)(311)와 고주파 신호의 파워를 조절하기 위한 손잡이(321)가 부착되어 있다. 3 shows a rotary switch used to operate the first or second power regulator 151 or 152 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the rotary switch 301 is attached with a dial gauge 311 marked with a scale and a knob 321 for adjusting power of a high frequency signal.

이와 같이, 로터리 스위치(301)에 다이얼 게이지(311)가 부착되어 있기 때문에 이용자는 로터리 스위치(301)를 조작할 때 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 파워가 변경되는 값을 알 수 있으므로, 이용자는 자신이 원하는 정전용량만큼 조절할 수가 있다. In this way, since the dial gauge 311 is attached to the rotary switch 301, the user knows the value at which the power of the first or second power regulator 151 or 152 is changed when the rotary switch 301 is operated. Thus, the user can adjust as much as the desired capacitance.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 플라즈마 생성 장치(101)를 이용하여 각각 3.9 PE-SION 공정과 11.0 PE-SION 공정을 진행했을 때의 수율을 측정한 결과를 보여주는 그래프들이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)를 이용할 경우, 수율이 매우 높게 나타남을 알 수 있다. 4A and 4B are graphs showing the results of measuring the yields of the 3.9 PE-SION process and the 11.0 PE-SION process, respectively, using the plasma generating apparatus 101 shown in FIG. 1. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the plasma generating apparatus 101 of the present invention is used, the yield is very high.

도 5는 종래의 플라즈마 생성 장치에 의해 웨이퍼에 형성된 막질의 두께를 측정한 결과(511)와 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)에 의해 웨이퍼에 형성된 막질의 두께를 측정한 결과(521)를 비교하기 위한 그래프이다. 5 compares the result 511 of measuring the thickness of the film formed on the wafer by the conventional plasma generating apparatus and the result 521 of measuring the thickness of the film formed on the wafer by the plasma generating apparatus 101 of the present invention. It is a graph for this.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 생성 장치에 의해 웨이퍼에 막질 을 형성할 경우에는 표준편자가 8.98이며, 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)에 의해 웨이퍼에 막질을 형성할 경우에는 표준편자가 6.06이다. As shown in Fig. 5, when the film is formed on the wafer by the conventional plasma generating apparatus, the standard deviation is 8.98, and when the film is formed on the wafer by the plasma generating apparatus 101 of the present invention, the standard deviation is formed. Is 6.06.

이와 같이, 본 발명의 플라즈마 생성 장치(101)를 사용하여 웨이퍼에 막질을 형성할 경에 표준편자가 종래에 비해 32% 감소함을 알 수가 있다. As described above, it can be seen that the standard deviation is reduced by 32% when the film quality is formed on the wafer using the plasma generating apparatus 101 of the present invention.

본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 상기 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the above embodiments of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit described in the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제1 및 제2 고주파 신호 검출기들(141,142)을 구비하여 제1 및 제2 파워 조절기들(151,152)로 전송되는 고주파 신호들의 파워를 검출하고 이들간에 파워의 차이가 있을 경우에는 이용자는 제1 파워 조절기(151) 또는 제2 파워 조절기(152)를 조작하여 샤워 헤드들(161,162)로 전달되는 고주파 신호들의 파워를 동일하게 맞추어줌으로써 샤워 헤드들(161,162)에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 웨이퍼들에는 동일한 두께의 막질이 형성된다. 따라서, 종래와 같이 2개의 샤워 헤드들(161,162)에 동일한 고주파 신호가 인가되는지를 확인하기 위하여 웨이퍼에 플라즈마 CVD 공정을 진행하고, 이 때 생성된 막질의 두께를 측정할 필요가 없으므로, CVD 공정을 진행하기 위한 플라즈마 생성 장치의 준비 시간이 대폭적으로 단축된다. As described above, according to the present invention, the first and second high frequency signal detectors 141 and 142 are provided to detect the power of the high frequency signals transmitted to the first and second power regulators 151 and 152, and the power difference therebetween is different. If present, the user operates the first power regulator 151 or the second power regulator 152 to equalize the power of the high frequency signals transmitted to the shower heads 161 and 162 to be generated by the shower heads 161 and 162. Films having the same thickness are formed on the wafers by the plasma. Therefore, the plasma CVD process is performed on the wafer to confirm whether the same high frequency signal is applied to the two shower heads 161 and 162 as in the prior art, and the thickness of the film quality generated at this time is not necessary. The preparation time of the plasma generating apparatus for advancing is drastically shortened.

또한, 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 조작에 사용되는 로터리 스위치(301)에 눈금이 표시된 다이얼 게이지(311)가 장착되어 있음으로 인하여 이용자가 로터리 스위치(301)를 조작할 때 제1 또는 제2 파워 조절기(151 또는 152)의 정전용량의 변경되는 값을 알 수 있다. 따라서, 이용자는 자신이 원하는 정전용량만큼 조절할 수가 있다. In addition, when the user operates the rotary switch 301 because the dial gauge 311 marked with a scale is mounted on the rotary switch 301 used to operate the first or second power regulator 151 or 152. The changing value of the capacitance of the first or second power regulator 151 or 152 can be seen. Therefore, the user can adjust the capacitance as desired.

Claims (4)

프로세스 챔버 내의 복수개의 샤워 헤드들에 연결된 플라즈마 생성 장치에 있어서,A plasma generating apparatus connected to a plurality of shower heads in a process chamber, 고주파 신호를 발생하는 고주파 발생기;A high frequency generator for generating a high frequency signal; 상기 고주파 발생기에 연결되며, 상기 고주파 발생기의 출력단 임피던스와 샤워 헤드들의 임피던스를 매칭시키는 정합기; A matcher connected to the high frequency generator and matching an output terminal impedance of the high frequency generator to an impedance of a shower head; 상기 정합기에 연결되며, 상기 정합기로부터 출력되는 고주파 신호를 2개의 동일한 파워를 갖는 고주파 신호들로 분리하는 분배기;A divider, connected to the matcher, for separating the high frequency signal output from the matcher into two high frequency signals having the same power; 상기 분배기에 연결되며, 이용자의 조작에 따라 상기 분배기로부터 출력되는 고주파 신호의 파워를 조절하여 상기 샤워 헤드들로 전달하는 복수개의 파워 조절기들; 및A plurality of power regulators connected to the distributor and controlling power of a high frequency signal output from the distributor according to a user's operation and transferring the power to the shower heads; And 상기 복수개의 파워 조절기들에 연결되며, 상기 복수개의 파워 조절기들에 입력되는 고주파 신호의 파워를 검출하는 복수개의 고주파 신호 검출기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치.And a plurality of high frequency signal detectors connected to the plurality of power regulators, the plurality of high frequency signal detectors detecting power of a high frequency signal input to the plurality of power regulators. 제1항에 있어서, 상기 분배기와 상기 복수개의 파워 조절기들에 연결되며, 상기 분배기로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 복수개의 도전선들을 더 구비하며, 상기 복수개의 고주파 신호 검출기들은 상기 도전선들에 하나씩 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치.The apparatus of claim 1, further comprising: a plurality of conductive lines connected to the splitter and the plurality of power regulators, the plurality of conductive lines transmitting a high frequency signal output from the splitter, wherein the plurality of high frequency signal detectors are arranged in the conductive lines. Plasma generating device for manufacturing a semiconductor device, characterized in that connected. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 파워 조절기들에는 각각 스위치가 연결되며, 상기 스위치에는 상기 고주파 신호의 파워를 표시하는 다이얼 게이지가 부착된 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치.The plasma generating apparatus of claim 1, wherein a switch is connected to each of the plurality of power regulators, and a dial gauge is attached to the switch to display power of the high frequency signal. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 파워 조절기들은 각각 상기 분배기로부터 전송되는 고주파 신호의 주파수를 가변시키는 가변 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 플라즈마 생성 장치.The plasma generating apparatus of claim 1, wherein each of the plurality of power regulators includes a variable capacitor configured to vary a frequency of a high frequency signal transmitted from the distributor.
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