KR101950440B1 - Apparatus for processing substrate and method for processing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 임피던스 정합기와 반응챔버 사이에 설치된 가변 커패시터를 이용하여 상기 반응챔버로 공급되는 플라즈마 전력을 조절함으로써, 서로 다른 박막을 교번하여 복수의 층으로 증착하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 임피던스 정합기를 통해 매칭된 플라즈마 전력을 상기 반응 챔버로 공급하는 과정과; 상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 두께가 일정하도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정을 포함하여, 기판상에 반복하여 증착되는 각 층의 막 두께 및 막 특성을 일정하게 유지되도록 할 수 있다.[0001] The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly, to a plasma processing apparatus and a substrate processing method, in which a thin film is alternately deposited to a plurality of layers by controlling a plasma power supplied to the reaction chamber using a variable capacitor provided between an impedance matcher and a reaction chamber And supplying the plasma power matched through the impedance matcher to the reaction chamber; And varying the capacitance of the variable capacitor so that the thickness of the thin film is constant by using the chamber characteristic information and the chamber impedance information which are variable during the thin film deposition, The film characteristics can be kept constant.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법으로서, 반복하여 증착되는 각 층의 막 두께 및 막 특성이 일정하게 유지되도록 하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus and a substrate processing method in which film thicknesses and film characteristics of each layer repeatedly deposited are kept constant.
반도체 소자의 제조 공정에서 플라즈마를 이용하는 공정이 많이 개발되고 있다. 예를 들어 플라즈마를 이용하는 화학 기상 증착(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정은 플라즈마에 의해 원료 가스가 활성화되어 기판상에 증착되기 때문에 일반 증착 공정보다 낮은 온도에서 빠른 속도로 증착할 수 있는 장점이 있다.Plasma-based processes have been developed in semiconductor device manufacturing processes. For example, the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process is advantageous in that the raw material gas is activated by the plasma and deposited on the substrate, so that it can be deposited at a lower temperature than the conventional deposition process at a higher rate have.
이러한 플라즈마 화학 기상 증착 장치(PECVD)는 챔버 내의 기판 지지대(110)에 기판이 안착된 후 가스분사수단(샤워헤드)을 통해 원료가스가 분사되고 RF 전력이 인가되어 원료 가스가 활성화되어 기판 상에 소정의 막이 증착된다. 기판상에 증착이 이루어지며 발생하는 가스나 원료 가스의 부산물 가스는 챔버에 형성된 배기관 및 이와 연결된 배기펌프를 이용하여 배출된다. 상기와 같이 PECVD는, 플라즈마를 이용하여 원료 가스를 활성화시켜 반응성을 증진시킴으로써, 낮은 온도에서 화학 반응이 일어나도록 하여 박막 증착을 촉진시킨다.In this plasma chemical vapor deposition apparatus (PECVD), after a substrate is placed on a
한편, 수직 적층 메모리인 3D 메모리의 제작을 위한 질화막과 산화막의 복수층으로 증착 시에, 누적 증착되는 박막 및 잔류 가스로 인하여 막의 두께와 특성이 점진적으로 변하게 된다. 따라서 막의 두께와 특성을 일정하게 유지하기 위하여, 복수층으로 증착이 이루어질 때마다 플라즈마에 인가되는 RF 플라즈마 전력의 값을 바꾸어 주어야 하는데 이럴 경우 임피던스 정합기에서 추가적으로 임피던스를 매칭해야 하기 때문에 공정 시간이 길어지는 문제가 있다.On the other hand, the thickness and characteristics of the film gradually change due to the deposited film and residual gas during the deposition of a plurality of layers of a nitride film and an oxide film for the fabrication of a 3D memory which is a vertical stacked memory. Therefore, in order to keep the film thickness and characteristics constant, it is necessary to change the value of the RF plasma power applied to the plasma every time the deposition is performed in plural layers. In this case, since the impedance matching device has to further match the impedance, There is a problem to lose.
본 발명의 기술적 과제는 기판상에 반복하여 증착되는 각 층의 막 두께 및 막 특성을 일정하게 유지되도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기판상에 막을 반복하여 증착할 때 각 층의 막 두께 및 막 특성을 일정하게 유지되도록 하는 하드웨어적 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to maintain constant film thickness and film characteristics of each layer repeatedly deposited on a substrate. It is another object of the present invention to provide a hardware device for maintaining the film thickness and the film characteristics of each layer constant when the film is repeatedly deposited on the substrate.
본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 서로 다른 박막을 교번하여 복수의 층으로 증착하는 반응 챔버와; 상기 반응 챔버 내의 증착 공간에 원료 가스를 분사하는 가스 분사기와; 상기 가스 분사기에 대향 배치된 기판지지대와; 상기 가스 분사기에 플라즈마 전력을 인가하는 플라즈마 전력 공급부와; 상기 플라즈마 전력 공급부와 반응 챔버 사이에 마련되어 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기와; 상기 임피던스 정합기와 반응 챔버 사이에 배치되며, 상기 가스 분사기에 인가되는 플라즈마 전력을 조절하는 가변 커패시터를 포함하는 플라즈마 전력 조절부; 및 상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 서로 다른 박막이 일정한 두께를 가지도록 각 박막이 증착될 때마다 플라즈마 전력 조절부의 가변 커패시터의 용량값을 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a reaction chamber for depositing different thin films alternately into a plurality of layers; A gas injector for injecting a source gas into the deposition space in the reaction chamber; A substrate support disposed opposite the gas ejector; A plasma power supply for applying a plasma power to the gas injector; An impedance matching unit provided between the plasma power supply unit and the reaction chamber to match the impedance; A plasma power regulator disposed between the impedance matcher and the reaction chamber and including a variable capacitor for controlling a plasma power applied to the gas injector; And a controller for adjusting the capacitance value of the variable capacitor of the plasma power controller whenever the thin film is deposited such that different thin films have a constant thickness using the chamber impedance information and the chamber characteristic information, .
상기 제어부는, 상기 가변 커패시터와 반응 챔버 사이의 노드에서의 전압과 전류를 측정하는 측정부; 를 포함하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하고, 상기 산출된 저항값을 이용하여 박막의 예상 두께 정보를 산출하고, 산출된 박막의 예상 두께 정보와 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 산출된 상기 박막의 예상 두께에 대한 상기 가변 커패시터의 용량값에 대응되도록 가변 커패시터를 조절할 수 있다. 이때, 상기 챔버 특성 정보는 상기 기판 상에 서로 다른 박막을 교번 증착하는 경우, 박막 두께 변화에 따른 가변 커패시터의 커패시턴스 변화율일 수 있다. The control unit may include: a measurement unit for measuring voltage and current at a node between the variable capacitor and the reaction chamber; Calculating a resistance value which is a real value of an impedance phase using the voltage and the current, calculating anticipated thickness information of the thin film using the calculated resistance value, and calculating estimated thickness information of the thin film, The variable capacitor can be adjusted so as to correspond to the capacitance value of the variable capacitor with respect to the expected thickness of the thin film calculated using the characteristic information. At this time, the chamber characteristic information may be a rate of change of capacitance of the variable capacitor according to a change in thin film thickness when alternate thin films are alternately deposited on the substrate.
또한, 상기 제어부는, 상기 가변 커패시터와 반응 챔버 사이의 노드에서의 전압과 전류를 측정하는 측정부; 를 포함하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하고, 상기 산출된 저항값과 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 결정된 상기 가변 커패시터의 용량값에 대응되도록 가변 커패시터를 조절할 수 있다. 이때, 상기 챔버 특성 정보는 저항값별 가변 커패시터의 커패시턴스일 수 있다. The controller may further include: a measuring unit that measures voltage and current at a node between the variable capacitor and the reaction chamber; Calculating a resistance value which is a real value of an impedance phase by using the voltage and the current, determining a capacitor capacitance value with respect to a predicted thickness of the thin film by using the calculated resistance value and the chamber characteristic information, The variable capacitor can be adjusted to correspond to the determined capacitance value of the variable capacitor. At this time, the chamber characteristic information may be the capacitance of the variable capacitor according to the resistance value.
본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 임피던스 정합기와 반응챔버 사이에 설치된 가변 커패시터를 이용하여 상기 반응챔버로 공급되는 플라즈마 전력을 조절함으로써, 서로 다른 박막을 교번하여 복수의 층으로 증착하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 임피던스 정합기를 통해 매칭된 플라즈마 전력을 상기 반응 챔버로 공급하는 과정과; 상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 두께가 일정하도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.A substrate processing method according to an embodiment of the present invention is a substrate processing method for controlling a plasma power supplied to the reaction chamber by using a variable capacitor provided between an impedance matcher and a reaction chamber, A method for processing a plasma, the method comprising: supplying plasma power matched through the impedance matcher to the reaction chamber; And varying the capacitance of the variable capacitor so that the thickness of the thin film is constant using the chamber impedance information and the chamber characteristic information during the thin film deposition.
상기 커패시턴스를 가변시키는 과정은, 상기 임피던스 정합기와 상기 반응 챔버 사이의 전압과 전류를 측정하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하는 임피던스 정보 산출 과정과; 상기 산출된 저항값을 이용하여 박막의 예상 두께 정보를 산출하고, 산출된 박막의 예상 두께 정보와 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 커패시터 용량값에 대응되도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시킬 수 있다. Wherein the step of varying the capacitance comprises the steps of measuring a voltage and a current between the impedance matcher and the reaction chamber and calculating a resistance value which is a real value of an impedance phase using the voltage and the current; Calculating estimated thickness information of the thin film by using the calculated resistance value, determining a capacitor capacitance value with respect to a predicted thickness of the thin film by using the estimated thickness information of the thin film and the chamber characteristic information, So that the capacitance of the variable capacitor can be varied.
상기 챔버 특성 정보는 상기 기판 상에 서로 다른 박막을 교번 증착하는 경우, 박막 두께 변화에 따른 가변 커패시터의 커패시턴스 변화율일 수 있다.The chamber characteristic information may be a capacitance change rate of the variable capacitor according to a change in thin film thickness when alternate thin films are alternately deposited on the substrate.
상기 커패시턴스를 가변시키는 과정은, 상기 반응 챔버와 상기 임피던스 정합기 사이의 전압과 전류를 측정하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값이 저항값을 산출하는 임피던스 정보 산출 과정과; 상기 산출된 저항값과 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 커패시터 용량값에 대응되도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시킬 수 있다. 이때, 상기 챔버 특성 정보는 저항값별 가변 커패시터의 커패시턴스일 수 있다.Wherein the step of varying the capacitance comprises the steps of measuring a voltage and a current between the reaction chamber and the impedance matcher and calculating a resistance value of a real value of the impedance phase using the voltage and the current; The capacitor capacitance value for the expected thickness of the thin film may be determined using the calculated resistance value and the chamber characteristic information, and the capacitance of the variable capacitor may be varied to correspond to the capacitor capacitance value. At this time, the chamber characteristic information may be the capacitance of the variable capacitor according to the resistance value.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 임피던스 정합기의 출력단에 가변 커패시터를 구비하여 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기를 조절함으로써, 기판상에 반복하여 증착되는 각 층의 막 두께 및 막 특성을 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 또한 플라즈마 공급 전력의 변경을 위한 복잡한 소프트웨어 알고리즘 대신에 단순한 하드웨어 장치 수단을 제공함으로써, 작업의 편의 및 증착 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by providing a variable capacitor at the output terminal of the impedance matcher to adjust the capacitance of the variable capacitor, the film thickness and the film characteristic of each layer repeatedly deposited on the substrate are kept constant . Also, by providing a simple hardware device means instead of a complicated software algorithm for changing the plasma supply power, convenience of operation and deposition reliability can be improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 층별 막 두께를 제어하는 기판 처리 장치의 회로 블록도이다.
도 3은 증착 층수에 따른 층별 두께 및 챔버 저항을 도시한 그래프이다.
도 4는 가변 커패시터의 커패시턴스의 용량이 커질수록 기판의 증착되는 막의 두께가 감소하는 모습을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 증착 층수(XN)를 파라미터로 하는 두께 함수(YTHK)를 추출하는데 사용되는 그래프를 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 증착 층수(XN)를 파라미터로 하는 저항 함수(YR)를 추출하는데 사용되는 그래프를 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 과정을 도시한 플로차트이다.
도 8은 기판의 증착 층수에 따른 각 층별로 막의 두께 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 기판의 증착 층수에 따른 각 층별로 막의 스트레스(stress) 특성을 도시한 그래프이다.1 is a view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit block diagram of a substrate processing apparatus for controlling film thicknesses according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the layer thickness and the chamber resistance according to the number of deposited layers.
4 is a graph showing a state in which the thickness of a film to be deposited on the substrate decreases as the capacitance of the variable capacitor increases.
FIG. 5 is a graph showing a graph used to extract a thickness function (Y THK ) using the number of deposited layers (X N ) as a parameter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a graph used for extracting a resistance function (Y R ) using the number of deposited layers (X N ) as a parameter according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a substrate processing process according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a change in the thickness of the film for each layer according to the number of deposited layers on the substrate.
FIG. 9 is a graph showing the stress characteristics of the film according to the number of deposited layers of the substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 그림이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 층별 막 두께를 제어하는 기판 처리 장치의 회로 블록도이다.FIG. 1 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit block diagram of a substrate processing apparatus for controlling film thicknesses according to an embodiment of the present invention.
반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시켜 기판상에 동종의 복수 박막이 반복 증착, 또는 서로 다른 박막이 복수층으로 교번 증착, 반복 증착 및 교번 증착으로 혼합된 혼합 증착 등으로 인한 복수층 증착이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판상에 복수층으로 증착이 이루어지는 경우, 3D 메모리의 제작을 위한 질화막과 산화막의 교번적으로 적층이 이루어질 수 있다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 증착 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 기판 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.The
기판 지지대(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 가스 분사기(120)와 대향하는 위치에 배치된다. 기판 지지대(110)는 반응 챔버(100) 내로 로딩된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를 들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지대(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10)의 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 기판 지지대(110)의 하부에는 기판 지지대(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(미도시)가 마련된다. 기판 승강기는 기판 지지대(110) 상에 기판이 안착되면 기판 지지대(110)를 가스 분사기(120)와 근접하도록 이동시킨다.A
또한 기판 지지대(110)를 가열시키기 위하여 발열체(111)가 기판 지지대(110)에 매립되거나 기판 지지대(110) 하부에 접하여 위치할 수 있다. 이러한 발열체(111)는 히터(heater) 등으로 구현되어 소정 온도로 발열하여 기판 지지대(110)을 가열함으로써, 복수층으로 증착되는 막이 기판상에 용이하게 증착되도록 할 수 있다. 히터 전원 공급부(700)는 전압을 발생시켜 발열체(111)에 인가함으로써, 발열체를 발열시킨다. 이를 위하여 히터 전원 공급부(600)의 일측 노드는 접지(GND)에 연결되고 타측 노드는 발열체(111)에 연결된다.
A
가스 분사기(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지대(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 원료 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 가스 분사기(120)는 상부가 원료 가스원과 연결되고, 하부는 기판에 원료 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성된다. 가스 분사기(120)는 대략 원형으로 제작되지만, 기판의 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 가스 분사기(120)는 기판 지지대(110)와 동일 크기로 제작될 수 있다. 또한 가스 분사기(120)는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.The
한편, 가스 분사기(120)에서 분사된 원료 가스는 활성화되어 기판에 증착되는데, 이러한 활성화를 위하여 플라즈마 전력 공급부(200)에서 제공되는 RF 형태로 제공되는 전력(이하, '플라즈마 전력'이라 함)이 가스 분사기(120)에 인가된다. 가스 분사기(120)에 인가되는 플라즈마 전력에 의하여 가스 분사기(120)와 기판 지지대(110) 사이의 원료 가스가 활성화되어, 기판에 막이 증착된다.Meanwhile, the raw material gas injected from the
플라즈마 전력 공급부(200)는 플라즈마를 이용하여 원료 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 설치한다. 플라즈마 전력 공급부(200)는 한 개의 RF 전원으로 된 단일 모드로 구현되거나 또는 두 개의 RF 전원으로 인가되는 듀얼 모드로 구현될 수 있다. 플라즈마 전력 공급부(200)는 반응 챔버(100)의 RF 형태로 제공되는 플라즈마 전력을 기판 상부의 가스 분사기(120)에 인가한다. 따라서 가스 분사기(120)와 기판 지지대(110) 사이의 기판의 증착 공간인 반응 공간에 플라즈마 전력을 공급할 수 있다.The plasma
임피던스 정합기(300)(impedence matcher)는 플라즈마 전력의 반사 손실을 제거하기 위한 임피더스 정합을 시키는 회로로서, 전원에 해당하는 플라즈마 전력 공급부(200)와 부하에 해당하는 가스 분사기(120) 사이에 위치한다. 참고로, 임피던스 정합은, 전원과 부하의 회로를 접속할 경우, 반사 손실이 없도록 양자의 임피던스를 같도록 임피던스 설계하는 것을 말한다. 예를 들어, 플라즈마 전력 공급부(200)가 50Ω의 저항을 가지는 경우, 임피던스 정합기(300)는 반응 챔버(100)와 임피던스 정합기(300)의 합한 저항값이 50Ω이 되도록 매칭(matching)해주는 역할을 한다.
The impedance matcher 300 is an impedance matcher for eliminating the reflection loss of the plasma power. The
한편, 복수층으로 증착 시에, 누적 증착되는 박막 및 잔류 가스로 인하여 막의 두께(thickness)와 특성(stress)이 점진적으로 변하게 된다. 본 발명의 실시예는 각층의 막의 두께가 허용 오차 범위 내의 막 두께를 가지도록 하기 위하여, 막이 복수층으로 증착될 때마다 플라즈마 전력 공급부(200의 출력 전력은 고정하고 별도의 하드웨어 구성을 통해 전력을 각각 다르게 조정하여, 각 층의 막 두께를 일정학 유지하도록 한다.On the other hand, the thickness and the stress of the film gradually change due to the deposited film and residual gas during deposition in a plurality of layers. The embodiment of the present invention is characterized in that the output power of the
도 3에 도시한 바와 같이 반응 챔버(100) 내에 안착된 기판상에 막의 층수가 늘어날수록, 임피던스 정합기(300)와 반응 챔버(100) 사이의 노드에서 접지까지의 저항(R;이하, '챔버 저항'이라 함)의 저항값은 감소하게 된다. 즉, 플라즈마 발생 전력을 소비하는 챔버 저항의 저항값은 기판상의 증착되는 막의 전체 두께가 증가할수록 점차 감소하는 반비례 특성을 보인다. 결국, 도 3에 도시한 바와 같이 챔버 저항의 저항값(R)이 감소될수록, 결과적으로 각 층의 막 두께(Thickness)는 일정하지 않고 점차적으로 증가하게 된다.The resistance R from the node between the
본 발명의 실시예는 챔버 저항의 저항값이 일정하게 되도록 하여, 증착되는 각 층의 막 두께가 허용 오차 범위 내의 일정한 막 두께를 가지도록 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예는 가변 커패시터(410)를 구비한 플라즈마 전력 조절부(400), 제어부(600), 측정부(500)을 포함한 플라즈마 전력 조절부(410)를 구비한다.The embodiment of the present invention allows the resistance value of the chamber resistance to be constant so that the film thickness of each layer to be deposited has a constant film thickness within the tolerance range. To this end, the embodiment of the present invention includes a
플라즈마 전력 조절부(400)는 임피던스 정합기(300)와 반응 챔버(100) 사이의 가변 커패시터(410)를 가변하여 플라즈마 전력을 조절한다. 가변 커패시터(410)는 플라즈마 전력 공급부(200)와 반응 챔버(100) 사이의 노드(N1) 에 위치하며, 가변 커패시터(410)의 캐패시턴스가 가변될 수 있다. 가변 커패시터(410)는 제1전극이 플라즈마 전력 공급부(200)와 반응 챔버(100) 사이의 노드(N1)에 연결되며, 제2전극이 접지(GND)에 연결되도록 한다. 측정부(600)가 구비되는 경우 가변 커패시터(410)는 플라즈마 전력 공급부(200)와 측정부(600)의 노드에 마련될 수 있다. 또한 임피던스 정합기(300)가 구비되는 경우, 가변 커패시터(410)는, 임피던스 정합기(300)와 반응 챔버(100) 사이의 노드에 위치하도록 할 수 있다. 가변 커패시터(410)는 두 개의 전극판을 대향하여 마주보게 하여, 전극판을 회전 이동시켜 대향하는 면적을 변하게 하여 전극판 사이의 커패시턴스를 가변시킬 수 있다. The
제어부(600)는 가변 커패시터(410)에 연결되어, 기판에 증착되는 각 층의 막 두께가 허용 오차 범위 내의 막 두께를 가지도록 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 가변시킨다. 즉, 제어부(600)는, 서로 다른 박막이 일정한 두께를 가지도록 각 박막이 증착될 때마다 플라즈마 전력 조절부의 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절한다.The
이를 위하여 제어부(600)는 기판상에 막이 복수층으로 증착될 때 챔버 저항의 저항값의 감소분만큼 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 증가시켜 플라즈마 발생 전력을 추가적으로 소비시킴으로써, 복수층으로 증착되는 각 층의 막 두께가 일정하게 유지되도록 한다.For this purpose, the
제어부(600)는 기판상에 복수층으로 증착될 때 챔버 저항의 저항값의 감소분만큼 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 증가시켜 플라즈마 발생 전력을 추가적으로 소비시키는 방식에 대하여 설명한다.The
우선, 반응 챔버(100)에서 증착시에 가변 커패시터(410)의 1pF당 몇 Å의 두께가 감소하는지의 반응 챔버(100) 특성을 파악한다. 도 4에 도시한 바와 같이 가변 커패시터(410)의 커패시턴스의 용량이 커질수록 기판의 증착되는 막의 두께가 감소하는 반비례 관계를 가짐을 알 수 있다. 플라즈마 전력 공급부(200)에서 공급하는 플라즈마 전력이 증가되는 커패시턴스에 의하여 소비되어, 그만큼 플라즈마가 감소되어 막의 증착 두께가 감소하는 것이다. 가변 커패시터의 1pF당 증착된 막 두께(Ythk)가 몇 Å 감소하는 기울기 비율(a')을 [식 1]과 같이 도출됨에 따라 [식 2]와 같은 커패시턴스 산출식을 얻을 수 있다.First, characteristics of the
[식 1] a' = Ythk/Xcap [Equation 1] a '= Y thk / X cap
[식 2] Xcap = Ythk/a'[Equation 2] X cap = Y thk / a '
여기서, a'은 가변 커패시터의 1pF당 증착되는 막의 두께가 몇 Å 감소하는 기울기 비율을 나타내며, Ythk는 막 두께를 나타내며, Xcap은 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 나타낸다.Here, a 'represents a slope ratio at which the thickness of the film deposited per 1 pF of the variable capacitor decreases by several angstroms, Y thk represents the film thickness, and X cap represents the capacitance of the variable capacitor 410.
또한 동일한 반응 챔버(100)에 대하여 실험을 통하여 막의 증착 층수별로 각 층의 막 두께를 측정하여, 도 5에 도시한 바와 같이 증착 층수(XN)를 파라미터로 하는 두께 함수(YTHK)를 얻을 수 있다. 또한 막의 증착 층수(XN)별로, 즉, 증착 층수별로 챔버 저항(R)을 측정하여, 도 6에 도시한 바와 같이 증착 층수(XN)를 파라미터로 하는 저항 함수(YR)를 얻을 수 있다. 하기의 [식 3]은 도 5의 기울기를 가질 때의 두께 함수(YTHK)를 나타냈으며, [식 4]는 도 6의 기울기를 가질 때의 저항 함수(YR)를 나타내었다.Further, the film thickness of each layer is measured for the same number of deposition layers by experiment for the
[식 3] YTHK = 2.721XN + 486.12[Formula 3] Y THK = 2.721 X N + 486.12
[식 4] YR = -0.0687XN + 53.759[Formula 4] Y R = -0.0687 X N + 53.759
상기의 [식 3] 및 [식 4]를 XN을 매개로 연립하여, 하기의 [식 5]와 같이 하나의 두께 함수(YTHK)의 식으로 만들 수 있다.[Formula 3] and [Formula 4] can be made to form one equation of the thickness function (Y THK ) as shown in the following [Formula 5] through X N.
[식 5] [Formula 5]
여기서 abs 함수는 절대값을 나타낸다. 증착 층수가 증가할수록 두께 역시 증가하기 때문에 절대값을 활용한다.Here, the abs function represents an absolute value. The absolute value is used because the thickness increases as the number of deposited layers increases.
[식 5]에서 구한 두께 함수(YTHK)를 [식 2]에 대입함으로써, [식 6]과 같은 저항값에 따른 커패시턴스를 산출할 수 있다.By substituting the thickness function (Y THK ) obtained in [Formula 5] into [Formula 2], the capacitance according to the resistance value as in [Formula 6] can be calculated.
[식 6] [Formula 6]
따라서 임피던스 정합기(300)와 반응 챔버(100) 사이의 노드(N1)에서 저항값을 측정함으로써, 측정한 저항값을 [식 6]의 YR에 대입하여 커패시턴스(Xcap)를 산출한다. 산출한 커패시턴스(Xcap)로서 가변 커패시터의 커패시턴스로 조절한다.Therefore, by measuring the resistance value at the node (N1) between the
결국, 제어부(420)는 측정된 전압값과 전류값의 위상차인 페이즈를 이용하여 반응 챔버(100)에 인가되는 임피던스 페이즈의 실수값을 산출하고, 산출한 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 [식 6]의 YR에 대입하여 커패시턴스(Xcap)를 산출하고, 산출한 커패시턴스를 가변 커패시터(410)의 용량값으로서 실시간으로 조절할 수 있다. As a result, the
반응 챔버(100)에 인가되는 임피던스의 실수값을 산출하기 위하여 가변 커패시터와 반응 챔버 사이의 노드에서의 전압값과 전류값을 측정하는 측정부(500)를 구비한다. 측정부(500)는, 가변 커패시터(410)와 반응 챔버(100) 사이의 노드(node)에서 전압 페이즈 및 전류 페이즈를 측정한다. 이는 임피던스 정합기(300)와 반응 챔버(100) 사이의 노드에서 접지까지의 저항인 챔버 저항을 산출하기 위함이다.And a measuring
복소수 형태의 임피던스 페이즈(Z)는 [식 7]에 도시한 바와 같이 전압 페이즈(V)와 전류 페이즈(I)를 이용하여 산출할 수 있다.The complex-form impedance phase (Z) can be calculated using the voltage phase (V) and the current phase (I) as shown in Equation (7).
[식 7] Z = V/I[Equation 7] Z = V / I
또한 벡터 성분을 가지는 임피던스 페이즈(Z)는, [식 8]에 도시한 바와 같이 실수부인 저항(R)과 허수부인 리액턴스(X)로 이루어져 있다.In addition, the impedance phase (Z) having the vector component is composed of a resistor R which is a real number and a reactance X which is an imaginary number, as shown in [Expression 8].
[식 8] Z = R + jX[Equation 8] Z = R + jX
따라서 [식 7]에서 산출한 임피던스 페이즈를 [식 8]과 같이 복소수로 표시하여, 저항(R)의 값을 산출할 수 있게 된다. 실수부인 저항(R)이 실제 에너지를 소비하는 파라미터이다.Therefore, the value of the resistance R can be calculated by expressing the impedance phase calculated in [Expression 7] as a complex number as shown in [Expression 8]. The real resistor R is a parameter that consumes real energy.
따라서 제어부(600)는, 측정부(500)에서 측정되는 전압값과 전류값의 위상차인 페이즈를 이용하여 반응 챔버(100)에 인가되는 임피던스의 실수값을 산출하고, 산출한 임피던스의 실수값인 저항값을 [식 6]의 YR에 대입하여 커패시턴스(Xcap)를 산출하고, 산출한 커패시턴스를 가변 커패시터(410)의 용량값으로서 실시간으로 조절할 수 있다. Therefore, the
이와 같이 측정되는 챔버 저항의 저항값에 따라서 가변 커패시터(410)의 용량값(커패시턴스)을 달리함으로써, 증착되는 각 층의 막 두께는 허용 오차 범위 내의 일정한 막 두께를 가질 수 있다.By varying the capacitance value (capacitance) of the variable capacitor 410 according to the resistance value of the chamber resistance measured in this way, the film thickness of each deposited layer can have a constant film thickness within the tolerance range.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 과정을 도시한 플로차트이다.7 is a flowchart illustrating a substrate processing process according to an embodiment of the present invention.
임피던스 정합기와 반응 챔버 사이의 플라즈마 전력을 조절하기 위한 가변 커패시터를 이용하여 플라즈마 전력을 조절함으로써 서로 다른 박막을 교번하여 복수의 층으로 증착하는 기판을 처리하는 방법에 있어서, 임피던스 정합기와 반응 챔버 사이의 노드에 측정되는 저항값에 따른 상기 가변 커패시터의 용량값을 산출하는 커패시턴스 산출식을 생성하는 과정을 가진다.A method of processing a substrate in which different thin films are alternately deposited in a plurality of layers by controlling a plasma power using a variable capacitor for controlling a plasma power between an impedance matcher and a reaction chamber, And a capacitance calculating equation for calculating a capacitance value of the variable capacitor according to a resistance value measured at the node.
커패시턴스 산출식을 생성하는 과정은, 가변 커패시터의 1pF당 증착된 막 두께(Ythk)가 몇 Å 감소하는 기울기 비율(a')을 측정하여, 기울기 비율(a') 및 막 두께 함수(Ythk)를 가지는 커패시턴스 관계식(Xcap = Ythk/a')을 생성하는 과정을 가진다(S710). 즉, 상기에서의 [식 2]에서 설명한 바와 같이, 가변 커패시터의 1pF당 증착된 막의 두께가 몇 Å 감소하는 기울기 비율(a')을 측정하여 커패시턴스 관계식(Xcap = Ythk/a')을 생성한다. Generating a capacitance calculation formula is, "to measure, the slope ratio (a film thickness (Y thk) a few Å decrease slope ratio of (a), deposited per 1pF of the variable capacitor) and the film thickness function (Y thk (X cap = Y thk / a ') having the capacitance (X cap = Y thk / a') (S710). That is, as described in the above-mentioned [Expression 2], the capacitance relation (X cap = Y thk / a ') is measured by measuring the slope ratio a' at which the thickness of the film deposited per 1 pF of the variable capacitor decreases by several angstroms .
그 후, 실험을 통하여 증착 층수(XN)별 막 두께 함수(YTHK)와 증착 층수(XN)별 반응 챔버의 저항 함수(YR)를 산출하는 과정을 가진다. 즉, 상기에서의 [식 3]에서 설명한 바와 같이 실험을 통하여 증착 층수(XN)별 막 두께 함수(YTHK)를 산출하며, [식 4]에서 설명한 바와 같이 실험을 통하여 증착 층수(XN)별 반응 챔버의 저항 함수(YR)를 산출한다.Then, the process has to experimentally calculate the deposition Number of floors (X N) by the film thickness function (Y THK) and deposition Number of floors the resistance a function of (X N) per reaction chamber (Y R). That is, the film thickness function (Y THK ) for each deposition number (X N ) is calculated through the experiment as described in [Formula 3] above, and the number of deposition layers (X N (Y R ) of the reaction chamber.
그 후, 증착 층수(XN)를 매개로 하여 연립하여 저항 함수(YR)를 가지는 막 두께 함수(YTHK)를 산출한다. 즉, 상기에서의 [식 5]에서 설명한 바와 같이 [식 3] 및 [식 4]의 연립 방정을 통하여 막 두께 함수(YTHK)를 산출한다.Thereafter, the film thickness function Y THK having the resistance function (Y R ) is calculated based on the number of deposited layers (X N ). In other words, the film thickness function (Y THK ) is calculated through the simultaneous equations of [Equation 3] and [Equation 4] as described in [Equation 5] above.
막 두께 함수를 생성한 후에는, 기판을 반응 챔버(100) 내의 기판 지지대(110)에 로딩하는 기판 로딩 과정을 가진다(S720). 기판이 로딩되어 기판 지지대(110)에 기판이 안착되면, 기판상에 막을 복수층으로 증착할 때, 증착되는 각 층의 막의 두께가 허용 오차 범위 내의 막 두께를 가지도록 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 가변시키는 과정을 가진다(S750). 이는 기판상에 복수층으로 증착될 때 챔버 저항의 저항값의 감소분만큼 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 증가시켜 플라즈마 발생 전력을 추가적으로 소비시키기 위함이다.After generating the film thickness function, the substrate loading process for loading the substrate onto the
증착되는 층수별로 가변 커패시터를 가변한 후에는, 반응 챔버(100)내의 분위기를 조절하며 반응 챔버(100) 내의 반응 공간에 가스를 공급하고, 가스 분사기(120)에 플라즈마 전력을 공급하여 반응 챔버(100) 내에 플라즈마를 발생 및 박막을 증착시키는 과정을 가진다(S730). 따라서 기판상에 복수층으로 증착될 때 챔버 저항의 저항값의 감소분만큼 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 증가시켜 플라즈마 발생 전력을 추가적으로 소비시킴으로써, 복수층으로 증착되는 층의 막 두께가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
After the variable capacitors are changed by the number of layers to be deposited, the atmosphere in the
한편, 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정은, 가변 커패시터와 공정 챔버 사이의 전압 및 전류를 측정하는 과정을 가진다. 전압 및 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값을 산출하는 저항값 산출 과정(S740)을 가진다. 이러한 저항값 산출 과정은 상기에서 설명한 [식 7] 및 [식 8]의 페이즈 관계식에 의해 산출될 수 있다. Meanwhile, the process of varying the capacitance of the variable capacitor has a process of measuring the voltage and current between the variable capacitor and the process chamber. And a resistance value calculation step (S740) of calculating a real value of the impedance phase using the voltage and the current. This resistance value calculation process can be calculated by the phase relation of [Equation 7] and [Equation 8] described above.
그 후, 산출한 실수값인 저항값을 [식 5]의 막 두께 함수(YTHK)에 대입하여 박막의 예상 두께를 산출하는 과정을 가진다. 박막의 예상 두께(Ythk)가 산출되면, [식 1] 및 [식 2]의 기울기 비율의 관계식(a' = Ythk/Xcap)에 막 두께(Ythk)와 챔버 특성 정보, 기울기 비율(a')을(가변 커패시터의 변화율) 대입하여, 커패시턴스(Xcap)를 산출한다.Subsequently, a process of calculating a predicted thickness of the thin film by substituting the calculated resistance value, which is a real number value, into the film thickness function (Y THK ) of [Equation 5]. When the estimated thickness (Y thk ) of the thin film is calculated, the relationship between the film thickness (Y thk ) and the chamber characteristic information and the slope ratio (a '= Y thk / X cap ) of the slope ratios of [Equation 1] (a ') (the rate of change of the variable capacitor), thereby calculating the capacitance X cap .
그 후, 가변 커패시터의 용량값을 상기 산출한 커패시턴스(Xcap)로 설정하여, 기판에 증착되는 각 층의 막 두께가 허용 오차 범위 내의 막 두께를 가지도록 하는 커패시턴스 가변(S750)할 수 있다.Thereafter, the capacitance value of the variable capacitor may be set to the calculated capacitance (X cap ) so that the capacitance of each layer deposited on the substrate has a thickness within the tolerance range (S750).
또한, 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정(S750)은, 가변 커패시터와 공정 챔버 사이의 전압 및 전류를 측정하는 과정을 가진다. 전압 및 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값을 산출하는 저항값 산출 과정(S740)을 가진다. 이러한 저항값 산출 과정은 상기에서 설명한 [식 7] 및 [식 8]의 페이즈 관계식에 의해 산출될 수 있다. In addition, the process of varying the capacitance of the variable capacitor (S750) has a process of measuring the voltage and current between the variable capacitor and the process chamber. And a resistance value calculation step (S740) of calculating a real value of the impedance phase using the voltage and the current. This resistance value calculation process can be calculated by the phase relation of [Equation 7] and [Equation 8] described above.
그 후, 산출한 실수값인 저항값을 기 설정된 챔버 특성 정보와 비교하여(여기서는, 저항값별로 이미 가변 커패시터의 커패시턴스가 정해진 테이블 존재함) 박막의 예상 두께에 대한 가변 커패시터 용량값을 결정하고 에 대응되도록 가변 커패시터의 용량값을 가변(S750)시켜 기판에 증착되는 각 층의 막 두께가 허용 오차 범위 내의 막 두께를 가지도록 한다.Thereafter, the variable capacitor capacity value for the expected thickness of the thin film is determined by comparing the calculated resistance value, which is a real number value, with the predetermined chamber characteristic information (here, there is a table in which the capacitance of the variable capacitor is already determined for each resistance value) The capacitance value of the variable capacitor is varied (S750) so that the film thickness of each layer deposited on the substrate has a film thickness within the tolerance range.
한편, 도 8은 기판의 증착 층수에 따른 각 층별로 막의 두께 변화를 도시한 그래프로서, 도 8(a)는 기존의 각 층의 두께 변화를 도시한 그래프이며, 도 8(b)는 본 발명의 실시예에 따라 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 조절하며 증착할 때의 각 층의 두께 변화를 도시한 그래프이다. 도 8(b)를 참조하면, 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 조절함으로써, 증착 층수가 진행되어 증착이 증가하여도 각 층의 두께는 커지지 않고 일정한 두께를 가지게 됨을 알 수 있다. 기존의 도 8(a)의 경우에는 26Å 두께 편차가 발생하나 본 발명의 도 8(b)의 경우에는 7Å의 두께 편차로 감소됨을 알 수 있다.8 (a) and 8 (b) are graphs showing changes in the thickness of each layer according to the number of layers deposited on the substrate. FIG. 8 (a) FIG. 5 is a graph showing the thickness variation of each layer when the capacitance of the variable capacitor 410 is adjusted and deposited according to an embodiment of the present invention. FIG. Referring to FIG. 8B, it can be seen that, by adjusting the capacitance of the variable capacitor 410, the thickness of each layer does not increase even though the number of deposited layers increases and deposition increases. In the case of the conventional FIG. 8 (a), a thickness variation of 26 angstroms is generated, but in the case of FIG. 8 (b) of the present invention, the thickness variation is reduced by 7 angstroms.
또한 도 9는 기판의 증착 층수에 따른 각 층별로 막의 스트레스(stress) 특성을 도시한 그래프로서, 도 9(a)는 기존의 증착 층수가 증가될 때 각 층의 스트레스 특성을 도시한 그래프이며, 도 9(b)는 본 발명의 실시예에 따라 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 조절하며 증착할 때의 각 층의 스트레스 특성의 변화를 도시한 그래프이다. 도 9(b)를 참조하면, 가변 커패시터(410)의 커패시턴스를 조절함으로써, 증착 층수가 진행되어 증착되어도 막의 스트레스 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 기존의 도 9(a)의 경우에는 80의 스트레스 편차가 발생하나 본 발명의 도 9(b)의 경우에는 4.3의 스트레스 편차로 감소됨을 알 수 있다.
9 (a) is a graph showing stress characteristics of each layer when the number of deposited layers is increased, and FIG. 9 (a) is a graph showing the stress characteristics of the respective layers when the number of deposited layers is increased. FIG. 9B is a graph showing a change in the stress characteristic of each layer when the capacitance of the variable capacitor 410 is adjusted and deposited according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9 (b), it can be seen that by adjusting the capacitance of the variable capacitor 410, the stress of the film is kept constant even if the number of deposited layers is increased and deposited. In the case of FIG. 9 (a), a stress variation of 80 occurs, but in the case of FIG. 9 (b) of the present invention, the stress variation is reduced to 4.3.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
100:반응 챔버 110:기판 지지대
120:가스 분사기 200:플라즈마 전력 공급부
400:플라즈마 전력 조절부
410:가변 커패시터 500:측정부
600:제어부100: reaction chamber 110: substrate support
120: Gas injector 200: Plasma power supply
400: Plasma power regulator
410: variable capacitor 500: measuring part
600:
Claims (10)
상기 반응 챔버 내의 증착 공간에 원료 가스를 분사하는 가스 분사기;
상기 가스 분사기에 대향 배치된 기판지지대;
상기 가스 분사기에 플라즈마 전력을 인가하는 플라즈마 전력 공급부;
상기 플라즈마 전력 공급부와 반응 챔버 사이에 마련되어 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기;
상기 임피던스 정합기와 반응 챔버 사이에 배치되며, 상기 가스 분사기에 인가되는 플라즈마 전력을 조절하는 가변 커패시터를 포함하는 플라즈마 전력 조절부; 및
상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 서로 다른 박막이 일정한 두께를 가지도록 각 박막이 증착될 때마다 플라즈마 전력 조절부의 가변 커패시터의 용량값을 조절하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 가변 커패시터와 반응 챔버 사이의 노드에서의 전압과 전류를 측정하는 측정부; 를 포함하고,
상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하고, 상기 산출된 저항값을 이용하여 박막의 예상 두께 정보를 산출하고, 산출된 박막의 예상 두께 정보와 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 산출된 상기 박막의 예상 두께에 대한 상기 가변 커패시터의 용량값에 대응되도록 가변 커패시터를 조절하는 기판 처리 장치.A reaction chamber in which different thin films are alternately deposited to form a plurality of layers;
A gas injector for injecting a source gas into a deposition space in the reaction chamber;
A substrate support disposed opposite the gas ejector;
A plasma power supply for applying plasma power to the gas injector;
An impedance matcher provided between the plasma power supply and the reaction chamber to match the impedance;
A plasma power regulator disposed between the impedance matcher and the reaction chamber and including a variable capacitor for controlling a plasma power applied to the gas injector; And
A controller for adjusting a capacitance value of the variable capacitor of the plasma power controller whenever the thin film is deposited so that different thin films have a constant thickness by using the chamber impedance information and the chamber characteristic information that are varied during the thin film deposition;
Lt; / RTI >
Wherein,
A measuring unit for measuring voltage and current at a node between the variable capacitor and the reaction chamber; Lt; / RTI >
Calculating a resistance value which is a real value of an impedance phase using the voltage and the current, calculating anticipated thickness information of the thin film using the calculated resistance value, and using the calculated anticipated thickness information of the thin film and the chamber characteristic information And adjusts the variable capacitor so as to correspond to a capacitance value of the variable capacitor with respect to a predicted thickness of the thin film.
상기 챔버 특성 정보는
상기 기판 상에 서로 다른 박막을 교번 증착하는 경우, 박막 두께 변화에 따른 가변 커패시터의 커패시턴스 변화율인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The method according to claim 1,
The chamber characteristic information
Wherein the rate of change of capacitance of the variable capacitor according to the change in the thickness of the thin film when the thin film is alternately deposited on the substrate.
상기 반응 챔버 내의 증착 공간에 원료 가스를 분사하는 가스 분사기;
상기 가스 분사기에 대향 배치된 기판지지대;
상기 가스 분사기에 플라즈마 전력을 인가하는 플라즈마 전력 공급부;
상기 플라즈마 전력 공급부와 반응 챔버 사이에 마련되어 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기;
상기 임피던스 정합기와 반응 챔버 사이에 배치되며, 상기 가스 분사기에 인가되는 플라즈마 전력을 조절하는 가변 커패시터를 포함하는 플라즈마 전력 조절부; 및
상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 서로 다른 박막이 일정한 두께를 가지도록 각 박막이 증착될 때마다 플라즈마 전력 조절부의 가변 커패시터의 용량값을 조절하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 가변 커패시터와 반응 챔버 사이의 노드에서의 전압과 전류를 측정하는 측정부; 를 포함하고,
상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하고,
상기 산출된 저항값과 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 결정된 상기 가변 커패시터의 용량값에 대응되도록 가변 커패시터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A reaction chamber in which different thin films are alternately deposited to form a plurality of layers;
A gas injector for injecting a source gas into a deposition space in the reaction chamber;
A substrate support disposed opposite the gas ejector;
A plasma power supply for applying plasma power to the gas injector;
An impedance matcher provided between the plasma power supply and the reaction chamber to match the impedance;
A plasma power regulator disposed between the impedance matcher and the reaction chamber and including a variable capacitor for controlling a plasma power applied to the gas injector; And
A controller for adjusting a capacitance value of the variable capacitor of the plasma power controller whenever the thin film is deposited so that different thin films have a constant thickness by using the chamber impedance information and the chamber characteristic information that are varied during the thin film deposition;
Lt; / RTI >
Wherein,
A measuring unit for measuring voltage and current at a node between the variable capacitor and the reaction chamber; Lt; / RTI >
Calculating a resistance value which is a real number value of the impedance phase by using the voltage and the current,
Wherein the controller determines the capacitor capacitance value for the expected thickness of the thin film by using the calculated resistance value and the chamber characteristic information and controls the variable capacitor to correspond to the determined capacitance value of the variable capacitor, .
상기 챔버 특성 정보는 저항값별 가변 커패시터의 커패시턴스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
Wherein the chamber characteristic information is a capacitance of a variable capacitor according to a resistance value.
상기 임피던스 정합기를 통해 매칭된 플라즈마 전력을 상기 반응 챔버로 공급하는 과정;
상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 두께가 일정하도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정;
을 포함하고,
상기 커패시턴스를 가변시키는 과정은,
상기 임피던스 정합기와 상기 반응 챔버 사이의 전압과 전류를 측정하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값인 저항값을 산출하는 임피던스 정보 산출 과정;
상기 산출된 저항값을 이용하여 박막의 예상 두께 정보를 산출하고, 산출된 박막의 예상 두께 정보와 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 커패시터 용량값에 대응되도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 기판 처리 방법.A substrate processing method for alternately depositing different thin films into a plurality of layers by controlling a plasma power supplied to the reaction chamber using a variable capacitor provided between an impedance matcher and a reaction chamber,
Supplying the plasma power matched through the impedance matcher to the reaction chamber;
Varying the capacitance of the variable capacitor so that the thickness of the thin film is constant using the chamber impedance information and the chamber characteristic information during the thin film deposition;
/ RTI >
Wherein the step of varying the capacitance comprises:
Measuring impedance and current between the impedance matcher and the reaction chamber and calculating a resistance value which is a real value of an impedance phase using the voltage and the current;
Calculating estimated thickness information of the thin film by using the calculated resistance value, determining a capacitor capacitance value with respect to a predicted thickness of the thin film by using the estimated thickness information of the thin film and the chamber characteristic information, Wherein the capacitance of the variable capacitor is varied to correspond to the capacitance of the variable capacitor.
상기 챔버 특성 정보는
상기 기판 상에 서로 다른 박막을 교번 증착하는 경우, 박막 두께 변화에 따른 가변 커패시터의 커패시턴스 변화율인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법. The method of claim 6,
The chamber characteristic information
Wherein the rate of change of capacitance of the variable capacitor according to a change in thickness of the thin film when the thin film is alternately deposited on the substrate.
상기 임피던스 정합기를 통해 매칭된 플라즈마 전력을 상기 반응 챔버로 공급하는 과정;
상기 박막 증착 시 가변되는 챔버 임피던스 정보와, 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 두께가 일정하도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 과정;
을 포함하고,
상기 커패시턴스를 가변하는 과정은,
상기 반응 챔버와 상기 임피던스 정합기 사이의 전압과 전류를 측정하고, 상기 전압과 전류를 이용하여 임피던스 페이즈의 실수값이 저항값을 산출하는 임피던스 정보 산출 과정;
상기 산출된 저항값과 상기 챔버 특성 정보를 이용하여 상기 박막의 예상 두께에 대한 커패시터 용량값을 결정하고, 상기 커패시터 용량값에 대응되도록 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.A substrate processing method for alternately depositing different thin films into a plurality of layers by controlling a plasma power supplied to the reaction chamber using a variable capacitor provided between an impedance matcher and a reaction chamber,
Supplying the plasma power matched through the impedance matcher to the reaction chamber;
Varying the capacitance of the variable capacitor so that the thickness of the thin film is constant using the chamber impedance information and the chamber characteristic information during the thin film deposition;
/ RTI >
Wherein the step of varying the capacitance comprises:
Measuring an impedance and a current between the reaction chamber and the impedance matcher and calculating a resistance value of a real value of the impedance phase using the voltage and the current;
Determining a capacitor capacitance value for the expected thickness of the thin film using the calculated resistance value and the chamber characteristic information, and varying the capacitance of the variable capacitor to correspond to the capacitor capacitance value.
상기 챔버 특성 정보는 저항값별 가변 커패시터의 커패시턴스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The method of claim 9,
Wherein the chamber characteristic information is a capacitance of a variable capacitor according to a resistance value.
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