KR102058105B1 - RF generator, apparatus for plasma treatment and method of controlling plasma treatment using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판이 실장될 수 있는 기판지지부, 기판 상에 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부, 및 공정압력을 조절할 수 있는 배기부를 포함하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부; 상기 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 공정 챔버에 인가할 알에프(RF, Radio Frequency) 전력을 생성하는 전력생성부, 상기 전력생성부에서 생성된 알에프 전력의 매칭 상태를 실시간으로 감지하는 감지부, 감지된 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보로부터 상기 공정 챔버 내 플라즈마 정보를 생성하는 연산제어부, 및 상기 상기 연산제어부에서 생성된 상기 플라즈마 정보를 상기 컨트롤 유닛부에 전송하는 송출부를 포함하는 알에프 제너레이터; 및 상기 알에프 제너레이터와 상기 공정 챔버 사이에서 매칭 네트워크를 구성할 수 있는, 매칭부; 를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. The present invention provides a process chamber including a substrate support on which a substrate may be mounted, a gas supply unit for supplying a process gas onto the substrate, and an exhaust unit capable of adjusting a process pressure; A control unit for adjusting the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of the plasma to be formed in the process chamber; A power generator for generating RF (Radio Frequency) power to be applied to the process chamber to form the plasma, a detector for detecting a matching state of the RF power generated by the power generator in real time, the detected RF An RF generator including an arithmetic control unit generating plasma information in the process chamber from accumulated information on a matching state of electric power, and a transmitting unit transmitting the plasma information generated by the arithmetic control unit to the control unit; And a matching unit configured to form a matching network between the RF generator and the process chamber. It provides a plasma processing apparatus comprising a.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 제어방법으로서, 보다 상세하게는, 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing control method using the same, and more particularly, to a plasma processing apparatus for forming a plasma and a plasma processing control method using the same.
미국 연방 통신 위원회(FCC)는 산업용, 과학용, 및 의학용으로 소위 ISM 주파수를 13.56 MHz, 27.12 MHz, 및 40.68 MHz로 각각 지정하였다. 플라즈마 식각 및 증착 장비 제조자들은 집적 회로와 플라즈마 디스플레이 등을 제조하는 플라즈마 챔버를 작동하기 위해 13.56 MHz 주파수를 전형적으로 사용하고 있다. The Federal Communications Commission (FCC) has designated so-called ISM frequencies as 13.56 MHz, 27.12 MHz, and 40.68 MHz, respectively, for industrial, scientific, and medical purposes. Plasma etching and deposition equipment manufacturers typically use the 13.56 MHz frequency to operate plasma chambers for manufacturing integrated circuits and plasma displays.
이러한 주파수를 가지는 알에프 전력을 생성하는 알에프 제너레이터는 포워드 전력(forward power), 반사 전력(reflected power), 부하 전력(load power) 등의 데이터를 이더넷(Ethernet), 이더캣(EtherCAT), 디바이스 넷(Device Net), RS-232 등의 디지털 통신 또는 아날로그 신호 등을 이용하여 플라즈마 챔버에 연결된 컨트롤 유닛부로 전송한다. 컨트롤 유닛부에서 각 데이타를 분석하여 공정 진행 중 알에프 전력 전달의 문제 유무를 판단할 수 있다. RF generators that generate RF power with these frequencies can send data such as forward power, reflected power, and load power to Ethernet, EtherCAT, and DeviceNet. Device Net), or digital communication such as RS-232, or an analog signal to the control unit connected to the plasma chamber. The data can be analyzed by the control unit to determine whether there is a problem with the RF power transfer during the process.
알에프 제너레이터와 컨트롤 유닛부 간 외부 통신 속도는 통상적으로 대략 0.1초 이상임에 반하여, 짧은 알에프 온(ON) 타임을 가지는 공정을 진행하는 경우 데이터 부족으로 정확한 데이터 분석이 불가능하다는 문제점이 발생한다. 또한, 짧은 알에프 온 타임을 가지는 공정에 대응하기 위하여 컨트롤 유닛부에서 데이터를 수집하기 위한 수집 시간(gathering time)을 줄이는 경우 컨트롤 유닛부의 부하가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. While the external communication speed between the RF generator and the control unit is typically about 0.1 seconds or more, a problem arises that accurate data analysis is impossible due to lack of data when a process having a short ON time is performed. In addition, when reducing the gathering time for collecting data in the control unit unit in order to cope with a process having a short RF on time may cause a problem that the load of the control unit unit increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 통신 체계와 컨트롤 유닛부를 이용하면서도 짧은 알에프 온(ON) 타임을 가지는 플라즈마 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve the various problems including the above problems, a plasma processing apparatus that can effectively perform a plasma process having a short RF on time while using the existing communication system and the control unit and the same It is an object of the present invention to provide a plasma processing control method. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 상기 플라즈마 처리 장치는 기판이 실장될 수 있는 기판지지부, 기판 상에 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부, 및 공정압력을 조절할 수 있는 배기부를 포함하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부; 상기 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 공정 챔버에 인가할 펄스형 알에프 를 생성하는 생성부, 상기 알에프로부터 알에프 전력 정보인 포워드 전력과 반사 전력을 실시간으로 감지하는 감지부, 상기 감지부로부터의 알에프 전력 정보를 통해 알에프 전력의 매칭 전력 정보를 추출하고, 추출된 매칭 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 상기 공정 챔버에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성하는 연산제어부, 및 상기 연산제어부에서 생성된 플라즈마 정보를 상기 컨트롤 유닛부에 전송하는 송출부를 포함하는 알에프 제너레이터; 및 상기 알에프 제너레이터와 상기 공정 챔버 사이에서 위치하는 매칭부; 를 포함한다. A plasma processing apparatus according to an aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The plasma processing apparatus includes a process chamber including a substrate support unit on which a substrate may be mounted, a gas supply unit for supplying a process gas onto the substrate, and an exhaust unit capable of adjusting the process pressure; A control unit for adjusting the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of the plasma to be formed in the process chamber; A generator for generating pulsed RF to be applied to the process chamber to form the plasma, a detector for detecting in real time the forward power and the reflected power of the RF power information from the RF, and the RF power information from the detector An arithmetic controller configured to extract matching power information of RF power and to generate plasma information including matching state information of RF power applied to the process chamber by using the extracted matching power information and preset threshold power information; An RF generator including a transmitter for transmitting the plasma information generated by the operation controller to the control unit; And a matching unit positioned between the RF generator and the process chamber. It includes.
상기 플라즈마 처리 장치에서, 상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻을 수 있다. In the plasma processing apparatus, the arithmetic and control unit may accumulate information on a matching state of the RF power by counting the number of times that the reflected power obtained for each pulse exceeds a first threshold power value while applying the RF power in the form of pulse. Can be obtained.
상기 플라즈마 처리 장치에서, 상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻을 수 있다. In the plasma processing apparatus, the arithmetic and control unit may add the accumulated time obtained by adding up the time when the reflected power obtained for each pulse exceeds a first threshold power value while applying the RF power in the form of the pulse. Cumulative information about the matching state can be obtained.
상기 플라즈마 처리 장치에서, 상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻을 수 있다. In the plasma processing apparatus, the arithmetic and control unit counts a cumulative number of times that the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse is less than a second threshold power value while applying the RF power in the form of the pulse to determine the RF power. Cumulative information about the matching state can be obtained.
상기 플라즈마 처리 장치에서, 상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻을 수 있다. In the plasma processing apparatus, the arithmetic and control unit may add up a cumulative time obtained by adding up a time when the load power minus the reflected power is less than the second threshold power value during the application of the RF power in the pulse form. Cumulative information on the matching state of the RF power may be obtained.
상기 플라즈마 처리 장치에서, 상기 컨트롤 유닛부는 상기 플라즈마 정보로부터 알람정보를 생성하거나 또는 상기 공정 챔버에 인가될 플라즈마 보상정보를 생성할 수 있다. In the plasma processing apparatus, the control unit may generate alarm information from the plasma information or generate plasma compensation information to be applied to the process chamber.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 플라즈마 처리 제어방법이 제공된다. 상기 플라즈마 처리 제어방법은 공정 챔버 내에 플라즈마를 구현하기 위하여 알에프(RF) 제너레이터에서 생성된 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버로 인가하는 제 1 단계; 상기 알에프 제너레이터로부터 생성된 알에프에 대한 알에프 전력 정보인 포워드 전력(forward power) 및/또는 상기 알에프 제너레이터로 되돌아오는 반사 전력(reflected power)을 상기 알에프 제너레이터의 감지부에서 실시간으로 감지하는 제 2 단계; 상기 감지부로부터 감지된 알에프 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 상기 공정 챔버에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성하는 제 3 단계; 상기 플라즈마 정보를 상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부에 전송하는 제 4 단계; 및 상기 플라즈마 정보로부터 플라즈마 보상정보를 상기 컨트롤 유닛부에서 생성하는 제 5 단계;를 포함한다. A plasma processing control method according to another aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The plasma processing control method may include a first step of applying an RF in a pulse form generated by an RF generator to the process chamber to implement a plasma in the process chamber; A second step of detecting, in real time, a detector of the RF generator by forward power and / or reflected power returned to the RF generator, the RF power information of the RF generated by the RF generator; Generating plasma information including matching state information of RF power applied to the process chamber by using the RF power information detected by the sensing unit and preset threshold power information; A fourth step of transmitting the plasma information to a control unit which controls an intensity, a waveform, a formation time or an on / off frequency of a plasma to be formed in the process chamber; And a fifth step of generating, by the control unit, plasma compensation information from the plasma information.
상기 플라즈마 처리 제어방법은, 상기 제 5 단계 이후에, 상기 플라즈마 보상정보에 따라 추가적인 알에프를 상기 공정 챔버에 인가하는 제 6 단계;를 포함한다. The plasma processing control method may include, after the fifth step, a sixth step of applying an additional RF to the process chamber according to the plasma compensation information.
상기 플라즈마 처리 제어방법에서, 상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 상기 제 1 임계 전력값을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. In the plasma processing control method, the third step includes counting the number of times that the reflected power exceeds a first threshold power value from the information on the reflected power obtained for each pulse while applying the RF power in the form of pulse. Acquiring cumulative information on a matching state of the RF power, wherein the sixth step includes: applying the reflected power in the RF power of the pulse type to which the reflected power exceeds the first threshold power value; The method may further include applying an RF in the form of pulses to the process chamber.
상기 플라즈마 처리 제어방법에서, 상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 상기 제 1 임계 전력값을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. In the plasma processing control method, the third step includes adding the accumulated time obtained by adding up the time when the reflected power obtained for each pulse exceeds a first threshold power value while applying the RF power in the form of the pulse. Obtaining cumulative information on a matching state of power, wherein the sixth step includes the number of corresponding pulses whose value of the reflected power exceeds the first threshold power value in the applied RF power of the pulse type; The method may further include applying a pulse type RF to the process chamber by the accumulated time.
상기 플라즈마 처리 제어방법에서, 상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. In the plasma processing control method, the third step includes counting the cumulative number of times that the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse is less than a second threshold power value while applying the RF power in the form of pulse. Acquiring cumulative information on a matching state of power, wherein the sixth step includes: pulse type by the number of pulses whose value of the load power is less than the second threshold power value in the applied RF power of the pulse type; The step of additionally applying the RF of the process chamber may include.
상기 플라즈마 처리 제어방법에서, 상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. In the plasma processing control method, the third step may include a cumulative time obtained by adding up a time when the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse is less than the second threshold power value while applying the RF power in the pulse form. Summing to obtain cumulative information on a matching state of the RF power, wherein the sixth step includes: applying the corresponding pulse whose value of the load power is less than the second threshold power value in the applied RF power of the pulse type; The method may further include the step of applying a pulse-shaped RF to the process chamber by the cumulative time.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 기존의 통신 체계와 컨트롤 유닛부를 이용하면서도 짧은 알에프 온(ON) 타임을 가지는 플라즈마 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 제어방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention made as described above, a plasma processing apparatus capable of effectively performing a plasma process having a short RF ON time while using a conventional communication system and a control unit, and a plasma processing using the same A control method can be provided. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도해하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 알에프 제너레이터와 이에 연결된 컨트롤 유닛부의 구성을 도해하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 제어방법에서 나타날 수 있는 알에프 전력의 초기 양상을 도해한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용하여 박막을 형성하는 예시적인 방법에서의 단위사이클을 도해하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 구체적인 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to embodiments of the present invention.
2 and 3 are diagrams illustrating a configuration of an RF generator and a control unit connected thereto according to embodiments of the present invention.
4 is a diagram illustrating an initial aspect of RF power that may appear in the plasma processing apparatus and the plasma processing control method according to embodiments of the present invention.
5 is a diagram illustrating a unit cycle in an exemplary method of forming a thin film using a plasma processing apparatus according to embodiments of the present invention.
6 is a flowchart sequentially illustrating a plasma processing control method according to embodiments of the present invention.
7 is a flowchart sequentially illustrating a plasma processing control method according to a specific embodiment of the present invention.
8 is a flowchart sequentially illustrating a plasma processing control method according to another specific embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 예시적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. Throughout the specification, when referring to one component, such as a film, region, or substrate, being located "on" another component, the one component directly "contacts" the other component, or It may be interpreted that there may be other components intervening in between. On the other hand, when referring to one component located directly on another component, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, which schematically illustrate ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings may be exaggerated for convenience and clarity of description. Like numbers refer to like elements.
본 명세서에서 언급하는 알에프(RF, Radio Frequency)라 함은 IEEE(국제전기전자기술자협회)의 표준 사전에서 정의한 내용을 포함하며, 예를 들어, 10 kHz에서 300 GHz까지의 영역에 해당하는 주파수를 포함한다. 가령, 본 명세서에서 언급하는 알에프는, ISM 주파수인 13.56 MHz, 27.12 MHz, 및 40.68 MHz를 포함할 수 있다. 국제 전기 통신 연합(ITU)에서는 국제 전기 통신 협약 부속 전파 통신 규칙에 의해 10 kHz에서 275 GHz까지의 주파수대를 무선 주파수로서 각 업무에 분배하고 있다. RF (Radio Frequency) referred to in the present specification includes the contents defined in the standard dictionary of the IEEE (International Electrotechnical Engineers Association), for example, the frequency corresponding to the region from 10 kHz to 300 GHz Include. For example, RF referred to herein may include the ISM frequencies 13.56 MHz, 27.12 MHz, and 40.68 MHz. The International Telecommunication Union (ITU) distributes the frequency band from 10 kHz to 275 GHz as radio frequency to each service under the Radiocommunication Regulations attached to the International Telecommunication Convention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도해하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1000)는 기판이 실장될 수 있는 기판지지부(830), 기판 상에 공정가스를 공급하기 위한 가스공급부(820), 및 공정압력을 조절할 수 있는 배기부(850)를 포함하는 공정 챔버(800); 플라즈마를 형성하기 위하여 공정 챔버(800)에 알에프 전력을 인가할 수 있는 알에프 제너레이터(100); 알에프 제너레이터(100)와 공정 챔버(800) 사이에서 매칭 네트워크를 구성할 수 있는 매칭부(500); 공정 챔버(800) 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부(300);를 포함한다. Referring to FIG. 1, a
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 알에프 제너레이터와 이에 연결된 컨트롤 유닛부의 구성을 도해하는 도면들이다.2 and 3 are diagrams illustrating a configuration of an RF generator and a control unit connected thereto according to embodiments of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 알에프 제너레이터(100)는 플라즈마를 형성하기 위하여 공정 챔버(800)에 인가할 알에프를 생성하는 생성부(120), 상기 알에프로부터 알에프 전력 정보인 포워드 전력과 반사 전력을 실시간으로 감지하는 감지부(140), 감지부(140)로부터의 알에프 전력 정보를 통해 알에프 전력의 매칭 전력 정보를 추출하고, 추출된 매칭 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 공정 챔버(800)에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성하는 연산제어부(160), 및 연산제어부(160)에서 생성된 상기 플라즈마 정보를 컨트롤 유닛부(300)에 전송하는 송출부(180)를 포함한다. 2 and 3, the
알에프 제너레이터(100)는 컨트롤 유닛부(300)와 데이터 통신선(200)으로 연결된다. 데이타 통신선(200)은, 예를 들어, 이더넷(Ethernet), 이더캣(EtherCAT), 디바이스 넷(Device Net), RS-232 등의 통신 방식을 이용할 수 있다. The
컨트롤 유닛부(300)는 생성부(120)에 의하여 생성된 알에프가 인가되는 공정 챔버(800) 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간, 제공시점 및/또는 온오프(on-off) 횟수를 조절할 수 있는 장치로서, 예를 들어, 플라즈마 처리 장치(1000)의 컨트롤 컴퓨터(control PC)로 구현될 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 의하면 컨트롤 유닛부(300)는 송출부(180)로부터 플라즈마 정보를 전송받는다. 컨트롤 유닛부(300)는 상기 플라즈마 정보로부터 알람정보를 생성하거나 공정 챔버(800)에 인가될 플라즈마 보상정보를 생성할 수 있다.The
감지부(140)에서 감지하는 알에프 전력 정보는 포워드 전력(forward power) 및 반사 전력(reflected power)을 포함한다. 포워드 전력은 생성부(120)에서 생성되어 전력 부하에 해당하는 공정 챔버(800)로 전송되는 알에프 전력을 의미한다. 한편, 알에프 에너지의 소스와 부하 사이에서 최대의 전력 전송을 구현하기 위하여 임피던스 매칭이 필요하다. 알에프 회로에서 매칭이 적절하게 구현되지 않으면 반사 전력(reflected power)이 생성되며 이러한 반사 전력은 전력 전송에 있어서 손실 요소이며 나아가 알에프 제너레이터(100)의 수명을 단축시킬 수 있다. The RF power information detected by the
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 알에프 제너레이터(100) 자체적으로 포워드 전력(forward power), 반사 전력(reflected power) 및 부하 전력(load power) 등을 실시간으로 모니터링 및 분석하여 그 분석 결과를 플라즈마 처리 장치(1000)의 컨트롤 유닛부(300)에 전송한다. 이를 구현하기 위하여, 알에프 제너레이터(100)의 연산제어부(160)는 다양한 기준으로 알에프 전력의 이상여부를 판별할 수 있다. According to the technical idea of the present invention, the
이러한 구성을 가지는 알에프 제너레이터(100)에 의하면, 알에프 제너레이터(100) 내부적으로 데이터 분석을 진행하므로 수집 시간(gathering time)이 빠르며, 수 미리세컨드(msec) 단위의 반사 전력 모니터링이 가능하므로 짧은 알에프 온 타입 공정 시에도 정확한 분석이 가능하며 분석 결과를 플라즈마 정보의 형태로 컨트롤 유닛부(300)로 전송할 수 있다. 이에 의하여 컨트롤 유닛부(300)는 별도의 장치를 추가하지 않고서도 데이터 부하 없이 알에프 전력 전송 과정의 이상여부에 대하여 알람정보를 생성하거나 플라즈마 보상정보를 생성할 수 있다. According to the
상술한 본 발명의 기술적 사상은 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 제어방법에 적용될 수 있는 바, 이러한 알에프 전력의 양상에 대하여 먼저 설명한다. The technical idea of the present invention described above can be applied to a plasma processing apparatus for applying RF power in the form of pulse and a plasma processing control method using the same. Such aspects of RF power will be described first.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 제어방법에서 나타날 수 있는 알에프 전력의 초기 양상을 도해한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an initial aspect of RF power that may appear in the plasma processing apparatus and the plasma processing control method according to embodiments of the present invention.
도 4를 참조하면, 가로축은 공정시간, 세로축은 알에프 전력값을 나타내며, 펄스형 플라즈마를 구현하기 위하여 시간에 따라 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 양상이 도시된다. 공정이 진행됨에 따라 임피던스 매칭이 점차적으로 안정적으로 구현되어 반사 전력(reflected power)의 값은 점차적으로 감소되고 부하 전력(delivered power)의 값은 점차적으로 증가되어 플라즈마 공정이 안정화되는 경향을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, a horizontal axis represents a process time and a vertical axis represents an RF power value. An aspect of applying the RF power in the form of pulses according to time is shown to implement a pulsed plasma. As the process proceeds, the impedance matching is gradually and stably implemented, so that the value of the reflected power is gradually decreased and the value of the delivered power is gradually increased, so that the plasma process can be stabilized. .
연산제어부(160)는 복수개의 펄스(예를 들어, A 내지 F) 중에서 매 펄스마다 얻어진 반사 전력의 값이 소정의 제 1 임계값(TH1)을 초과하는 지 여부를 기초로 하여 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻고 상기 누적 정보로부터 공정 챔버(800) 내 플라즈마 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성할 수 있다. The
예를 들어, 각각의 펄스가 제공된 시간(t3a, t3b, t3c, t3d, t3e, t3f) 각각을 200 msec로 설정하고, 상기 제 1 임계 전력값을 30W로 설정하는 경우, 펄스(A)는 반사 전력이 200 msec 동안 30W를 초과하므로 알에프 전력이 문제가 있다고 판단하여 제 1 회의 이상 카운트를 적용할 수 있다. 나아가, 펄스(B), 펄스(C) 및 펄스(D)는 반사 전력이 200 msec 동안 30W를 초과하므로 알에프 전력이 문제가 있다고 판단하여 각각 제 2 회, 제 3 회 및 제 4 회의 이상 카운트를 적용할 수 있다. 하지만, 펄스(E)에서는 반사 전력이 200 msec 동안 지속적으로 30W를 초과하지 못하므로 카운트가 증가되지 않았으며, 펄스(F)에서는 반사 전력이 30W 미만이므로 역시 카운트가 증가되지 않는다. 이 경우, 알에프 전력이 이상하다고 판단한 누적 횟수(4회)를 감안한 플라즈마 정보(예컨대, 알에프 전력의 매칭 상태 정보)를 생성하여 추가적으로 후속의 플라즈마 공정을 보상함으로써 공정 편차를 최소화할 수 있다. For example, when each of the times (t3a, t3b, t3c, t3d, t3e, t3f) provided with each pulse is set to 200 msec and the first threshold power value is set to 30W, the pulse A is reflected. Since the power exceeds 30 W for 200 msec, the RF power may be determined to be a problem, and the first abnormal count may be applied. Furthermore, since the reflected power exceeds 30W for 200 msec, the pulse B, the pulse C, and the pulse D are determined to have a problem with the RF power, so that the second, third and fourth abnormal counts are respectively performed. Applicable However, in the pulse E, the count does not increase because the reflected power does not continuously exceed 30W for 200 msec. In the pulse F, the count does not increase because the reflected power is less than 30W. In this case, the process variation may be minimized by generating plasma information (eg, matching state information of RF power) in consideration of the cumulative number of times (4 times) determined that the RF power is abnormal and further compensating a subsequent plasma process.
한편, 연산제어부(160)는 복수개의 펄스(예를 들어, A 내지 F) 중에서 포워드 전력(forward power)과 반사 전력(reflected power)의 차이값으로서 부하 전력으로도 이해될 수 있는 전달 전력(delivered power)이 소정의 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 펄스의 개수를 기준으로 알에프 전력의 이상여부를 판별할 수도 있다. On the other hand, the
예를 들어, 각각의 펄스가 제공된 시간(t3a, t3b, t3c, t3d, t3e, t3f) 각각을 200 msec로 설정하고, 상기 소정의 제 2 임계 전력값(TH2)을 270W로 설정하는 경우, 펄스(A)는 부하 전력이 270W를 초과하지 못하므로 알에프 전력이 문제가 있다고 판단하여 제 1 회의 이상 카운트를 적용할 수 있다. 나아가, 펄스(B), 펄스(C) 및 펄스(D)는 부하 전력이 270W를 초과하지 못하므로 알에프 전력이 문제가 있다고 판단하여 각각 제 2 회, 제 3 회 및 제 4 회의 이상 카운트를 적용할 수 있다. 하지만, 펄스(E)에서는 부하 전력이 적어도 일부 구간에서 270W를 초과하므로 이상 카운트가 증가되지 않았으며, 펄스(F)에서는 부하 전력이 270W를 초과하므로 역시 이상 카운트가 증가되지 않는다. 이 경우, 알에프 전력이 이상하다고 판단한 누적 횟수(4회)를 감안한 플라즈마 정보(예컨대, 알에프 전력의 매칭 상태 정보)를 생성하여 추가적으로 후속의 플라즈마 공정을 보상함으로써 공정 편차를 최소화할 수 있다.For example, when each of the provided times t3a, t3b, t3c, t3d, t3e, t3f is set to 200 msec, and the predetermined second threshold power value TH2 is set to 270W, the pulse (A) may determine that the RF power is a problem because the load power does not exceed 270W, and may apply the first abnormal count. Furthermore, since pulses B, C, and D do not exceed 270W of load power, it is determined that RF power is a problem, and the second, third, and fourth abnormal counts are applied, respectively. can do. However, in pulse E, the abnormal count did not increase because the load power exceeded 270W in at least some intervals, and in the pulse F, the abnormal count did not increase because the load power exceeded 270W. In this case, the process variation may be minimized by generating plasma information (eg, matching state information of RF power) in consideration of the cumulative number of times (4 times) in which the RF power is determined to be abnormal, and additionally compensating a subsequent plasma process.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용하여 박막을 형성하는 예시적인 방법에서의 단위사이클을 도해하는 도면이다. 도 4에 도시된 펄스 형태의 알에프 전력을 공정 챔버에 인가함으로써 도 5에 도시된 펄스형 플라즈마(pulsed plasma)로 구현될 수 있다.5 is a diagram illustrating a unit cycle in an exemplary method of forming a thin film using a plasma processing apparatus according to embodiments of the present invention. By applying the RF power of the pulse form shown in Figure 4 to the process chamber can be implemented as a pulsed plasma (pulsed plasma) shown in FIG.
도 5에 도시된 박막의 형성 방법에서는 기판 상에 단위증착막을 형성하기 위하여 적어도 1회 이상 단위사이클(T)이 수행되며, 상기 단위사이클은 공정 챔버(800) 내부에 배치된 기판 상에 소스가스의 적어도 일부가 흡착되도록 기판 상에 소스가스를 제공하는 단계(a); 기판 상에 반응가스를 제공하는 단계(b); 반응가스를 기판 상에서 플라즈마 상태로 활성화하는 단계(c); 기판 상에 제 1 비활성가스를 제공하는 단계(d); 및 기판 상에 제 2 비활성가스를 제공하는 단계(e); 를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 펄스 형태의 알에프 전력을 공정 챔버에 인가함으로써 도 5의 단계(c)에 도시된 펄스형 플라즈마(pulsed plasma)로 구현될 수 있다.In the method of forming a thin film shown in FIG. 5, at least one unit cycle T is performed to form a unit deposition film on a substrate, and the unit cycle is a source gas on a substrate disposed in the
이하에서는, 상술한 알에프 제너레이터(100), 컨트롤 유닛부(300) 및 상기 알에프 전력이 인가될 수 있으며 기판이 내부에 장착될 수 있는 공정 챔버(800)를 구비하는 플라즈마 처리 장치(1000)에서 구현하고자 하는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 설명한다. Hereinafter, the
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다.6 is a flowchart sequentially illustrating a plasma processing control method according to embodiments of the present invention.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 제어방법은 공정 챔버(800) 내에 플라즈마를 구현하기 위하여 알에프 제너레이터(100)에서 생성된 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)로 인가하는 제 1 단계(S100); 알에프 제너레이터(100)로부터 생성된 알에프에 대한 알에프 전력 정보인 포워드 전력(forward power) 및/또는 알에프 제너레이터(100)로 되돌아오는 반사 전력(reflected power)을 알에프 제너레이터의 감지부(140)에서 실시간으로 감지하는 제 2 단계(S200); 감지부(140)로부터 감지된 알에프 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 공정 챔버(800)에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성하는 제 3 단계(S300); 공정 챔버(800) 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부(300)에 상기 플라즈마 정보를 전송하는 제 4 단계(S400); 및 상기 플라즈마 정보로부터 플라즈마 보상정보를 컨트롤 유닛부(300)에서 생성하는 제 5 단계(S500);를 포함한다. 1, 2 and 6, the plasma processing control method according to the embodiments of the present invention processes the RF in the pulse form generated in the
계속하여, 제 5 단계(S500) 이후에, 상기 플라즈마 보상정보에 따라 추가적인 알에프를 공정 챔버(800)에 인가하는 제 6 단계(S600); 상기 플라즈마 보상정보를 플라즈마 처리 장치(1000)의 사용자에게 알람으로 제공하는 제 7 단계(S700); 및 상기 플라즈마 보상정보를 반영하여 플라즈마 처리 장치(1000)에 대하여 인터락(interlock) 공정을 수행하는 제 8 단계(S800); 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 단계를 더 수행할 수 있다. Subsequently, after the fifth step S500, a sixth step S600 of applying additional RF to the
상술한 단계들 중에서 특히 제 3 단계(S300)는 감지된 알에프 전력의 누적적 데이터로부터 알에프 전력의 이상여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 구성을 가지는 알에프 제너레이터(100)는 실시간 모니터링의 결과값을 누적하기 위하여 메모리부(미도시)를 포함할 수도 있다. 이에 의하면, 제 3 단계(S300)에서, 알에프 제너레이터(100)가 자체적으로 데이터 분석을 진행하므로 수집 시간(gathering time)이 빠르며, 수 미리세컨드(msec) 단위의 반사 전력 모니터링이 가능하므로 짧은 알에프 온 타입 공정 시에도 정확한 분석이 가능하며 분석 결과인 플라즈마 정보만 컨트롤 유닛부(300)로 전송할 수 있다. Among the above-mentioned steps, in particular, the third step S300 may include determining whether the RF power is abnormal from the accumulated cumulative data of the RF power. The
이하에서는 상술한 플라즈마 처리 제어방법에 대하여 더욱 구체적인 실시예를 설명한다. Hereinafter, a more specific embodiment of the above-described plasma processing control method will be described.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 제어방법에서 나타날 수 있는 알에프 전력의 초기 양상을 도해한 도면이고, 도 7은, 도 6에 도시된 방법의 구체적인 예로서, 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다. 따라서, 도 7에 도시된 각각의 단계(S101 내지 S601)는 도 6에 도시된 각각의 단계(S100 내지 S600)에 대한 구체적인 실시예이다. 4 is a diagram illustrating an initial aspect of RF power that may appear in the plasma processing apparatus and the plasma processing control method according to embodiments of the present invention, and FIG. 7 is a specific example of the method illustrated in FIG. 6. 1 is a flowchart sequentially illustrating a plasma processing control method according to an exemplary embodiment of the present invention. Thus, each of the steps S101 to S601 shown in FIG. 7 is a specific embodiment of each of the steps S100 to S600 shown in FIG. 6.
도 1 , 도 2, 도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법은 공정 챔버(800) 내에 플라즈마를 구현하기 위하여 알에프 제너레이터(100)에서 생성된 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)로 인가하는 제 1 단계(S101); 알에프 제너레이터(100)로 되돌아오는 반사 전력(reflected power)을 알에프 제너레이터의 감지부(140)에서 실시간으로 감지하는 제 2 단계(S201); 감지된 반사 전력의 매칭 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 공정 챔버(800)에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 알에프 제너레이터의 연산제어부(160)에서 생성하는 제 3 단계(S301); 공정 챔버(800) 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부(300)에 상기 플라즈마 정보를 전송하는 제 4 단계(S401); 상기 플라즈마 정보로부터 플라즈마 보상정보를 컨트롤 유닛부(300)에서 생성하는 제 5 단계(S501); 및 상기 플라즈마 보상정보에 따라 추가적인 알에프를 공정 챔버(800)에 인가하는 제 6 단계(S601);를 포함한다. 1, 2, 4, and 7, the plasma processing control method according to an embodiment of the present invention is a pulse type generated by the
일 예로서, 알에프 제너레이터(100)의 연산제어부(160)는 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값(도 4의 TH1)을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻고, 이러한 누적 정보로부터 공정 챔버(800) 내 플라즈마 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 상술한 제 3 단계(S301)는 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상술한 제 6 단계(S601)는 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 알에프 전력의 형태에 전술한 내용을 적용하면, 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 펄스(A, B, C, D)를 체크하여 카운팅하고, 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 추가적으로 인가할 수 있다. 여기에서, 펄스(E)에서 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 지 여부(Z)는 플라즈마 공정의 양상에 따라 임의로 결정할 수 있다. As an example, the
다른 예로서, 알에프 제너레이터(100)의 연산제어부(160)는 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻고, 이러한 누적 정보로부터 공정 챔버(800) 내 플라즈마 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 상술한 제 3 단계(S301)는 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상술한 제 6 단계(S601)는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 상기 누적시간 만큼 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 알에프 전력의 형태에 전술한 내용을 적용하면, 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 시간(t3a, t3b, t3c, t3d)을 합산한 누적시간을 체크하여 합산하고, 해당 펄스(A, B, C, D)의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가할 수 있다. 여기에서, 펄스(E)에서 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 지 여부(Z)는 플라즈마 공정의 양상에 따라 임의로 결정할 수 있다. As another example, the
앞에서 살펴본 바와 같이, 알에프 전력 중에서 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 경우 알에프 소스에서 부하로 전력 전달의 효율이 떨어져 공정 챔버(800) 내에 플라즈마가 생성되지 않거나 생성되더라도 플라즈마의 품질이 불량하게 된다. 따라서, 공정 챔버(800)로 알에프 전력을 인가하는 단계(S101)를 수행하는 시간 중에서 반사 전력의 값이 제 1 임계 전력값(TH1)을 초과하는 펄스에서는 알에프 전력은 인가되지만 플라즈마를 이용한 공정이 효과적으로 진행되지 않았다고 볼 수 있다. 이 경우, 알에프 전력이 이상하다고 판단한 상기 해당 펄스 만큼 추가로 후속의 플라즈마 공정을 보상함으로써 공정 편차를 최소화할 수 있다. 단계(S601)는 이러한 보상 공정에 해당한다. 이러한 보상 공정은 기본 공정(단계(S101) 내지 단계(S501))에 이어서 연속적으로 수행할 수 있다. 만약, 상기 보상 공정이 상기 기본 공정과 충분한 시간의 간격을 두고 수행되는 경우, 알에프 소스에서 부하로 전력을 전달하는 공정에서 또 다시 임피던스 매칭을 위한 시간이 소요되어 플라즈마 공정이 초기에 안정화되지 않을 수 있기 때문이다.As described above, when the value of the reflected power among the RF power exceeds the first threshold power value TH1, the efficiency of power transfer from the RF source to the load is reduced, and the plasma may not be generated or generated in the
도 8은, 도 6에 도시된 방법의 구체적인 다른 예로서, 본 발명의 구체적인 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법을 순차적으로 도해하는 순서도이다. 따라서, 도 8에 도시된 각각의 단계(S102 내지 S602)는 도 6에 도시된 각각의 단계(S100 내지 S600)에 대한 구체적인 실시예이다. FIG. 8 is a flowchart illustrating another method of controlling the plasma process according to another embodiment of the present invention. Accordingly, each of the steps S102 to S602 shown in FIG. 8 is a specific embodiment of each of the steps S100 to S600 shown in FIG. 6.
도 1 , 도 2, 도 4 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 제어방법은 공정 챔버(800) 내에 플라즈마를 구현하기 위하여 알에프 제너레이터(100)에서 생성된 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)로 인가하는 제 1 단계(S102); 알에프 제너레이터(100)로부터 전송되는 포워드 전력과 알에프 제너레이터(100)로 되돌아오는 반사 전력(reflected power)의 차이에 해당하는 부하 전력을 알에프 제너레이터의 감지부(140)에서 실시간으로 감지하는 제 2 단계(S202); 감지된 부하 전력의 매칭 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 공정 챔버(800)에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 알에프 제너레이터의 연산제어부(160)에서 생성하는 제 3 단계(S302); 공정 챔버(800) 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부(300)에 상기 플라즈마 정보를 전송하는 제 4 단계(S402); 상기 플라즈마 정보로부터 플라즈마 보상정보를 컨트롤 유닛부(300)에서 생성하는 제 5 단계(S502); 및 상기 플라즈마 보상정보에 따라 추가적인 알에프를 공정 챔버(800)에 인가하는 제 6 단계(S602);를 포함한다. 1, 2, 4, and 8, the plasma processing control method according to another embodiment of the present invention is a pulse type generated by the
일 예로서, 알에프 제너레이터(100)의 연산제어부(160)는 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻고, 이러한 누적 정보로부터 공정 챔버(800) 내 플라즈마 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 상술한 제 3 단계(S302)는 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상술한 제 6 단계(S602)는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 알에프 전력의 형태에 전술한 내용을 적용하면, 부하 전력의 값이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 펄스(A, B, C, D)를 카운팅하고, 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 추가적으로 인가할 수 있다. 여기에서, 펄스(E)에서 부하 전력의 값이 제 2 임계 전력값(TH2)을 초과하는 지 여부는 플라즈마 공정의 양상에 따라 임의로 결정할 수 있다. As an example, the
다른 예로서, 알에프 제너레이터(100)의 연산제어부(160)는 펄스 형태의 알에프를 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻고, 이러한 누적 정보로부터 공정 챔버(800) 내 플라즈마 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 상술한 제 3 단계(S302)는 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고, 상술한 제 6 단계(S602)는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 추가적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 알에프 전력의 형태에 전술한 내용을 적용하면, 부하 전력의 값이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 시간(t3a, t3b, t3c, t3d)을 합산한 누적시간을 합산하고, 해당 펄스(A, B, C, D)의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 공정 챔버(800)에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가할 수 있다. 여기에서, 펄스(E)에서 부하 전력의 값이 제 2 임계 전력값(TH2) 미만인 지 여부는 플라즈마 공정의 양상에 따라 임의로 결정할 수 있다. As another example, the arithmetic and
앞에서 살펴본 바와 같이, 알에프 전력 중에서 부하 전력의 값이 설정된 제 2 임계값(TH2) 미만인 경우 알에프 소스에서 부하로 전력 전달의 효율이 떨어져 공정 챔버(800) 내에 플라즈마가 생성되지 않거나 생성되더라도 플라즈마의 품질이 불량하게 된다. 따라서, 공정 챔버(800)로 알에프 전력을 인가하는 제 1 단계(S102)를 수행하는 시간 중에서 부하 전력의 값이 소정의 제 2 임계값(TH2) 미만인 시간 동안은 알에프 전력은 인가되지만 플라즈마를 이용한 공정이 효과적으로 진행되지 않았다고 볼 수 있다. 이 경우, 알에프 전력이 이상하다고 판단한 상기 해당 펄스 만큼 추가로 후속의 플라즈마 공정을 보상함으로써 공정 편차를 최소화할 수 있다. 단계(S602)는 이러한 보상 공정에 해당한다. 이러한 보상 공정은 기본 공정(단계(S102) 내지 단계(S502))에 이어서 연속적으로 수행할 수 있다. 만약, 상기 보상 공정이 상기 기본 공정과 충분한 시간의 간격을 두고 수행되는 경우, 알에프 소스에서 부하로 전력을 전달하는 공정에서 또 다시 임피던스 매칭을 위한 시간이 소요되어 플라즈마 공정이 초기에 안정화되지 않을 수 있기 때문이다.As described above, when the value of the load power among the RF power is less than the set second threshold value TH2, the quality of plasma may be generated even if the plasma is not generated or generated in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
100 : 알에프 제너레이터
120 : 전력생성부
140 : 감지부
160 : 연산제어부
180 : 송출부
200 : 데이터 통신선
300 : 컨트롤 유닛부
500 : 매칭부
800 : 공정 챔버
1000 : 플라즈마 처리 장치100: RF Generator
120: power generation unit
140: detector
160: operation control unit
180: sending part
200: data communication line
300: control unit
500: matching part
800: process chamber
1000: Plasma Treatment Device
Claims (12)
상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 컨트롤 유닛부;
상기 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 공정 챔버에 인가할 펄스형 알에프 를 생성하는 생성부, 상기 알에프로부터 알에프 전력 정보인 포워드 전력과 반사 전력을 실시간으로 감지하는 감지부, 상기 감지부로부터의 알에프 전력 정보를 통해 알에프 전력의 매칭 전력 정보를 추출하고, 추출된 매칭 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 상기 공정 챔버에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 생성하는 연산제어부, 및 상기 연산제어부에서 생성된 플라즈마 정보를 상기 컨트롤 유닛부에 전송하는 송출부를 포함하는 알에프 제너레이터; 및
상기 알에프 제너레이터와 상기 공정 챔버 사이에서 위치하는, 매칭부; 를 포함하되,
상기RF 생성부와 상기 컨트롤 유닛의 연결 및 상기 연산 제어부와 상기 컨트롤 유닛의 연결이 공통의 데이터 통신선을 통하여 구현되며,
상기 알에프 제너레이터에서 상기 매칭 전력 정보를 추출하고 상기 플라즈마 정보를 생성하는 만큼, 상기 컨트롤 유닛부는 정보 처리의 부하 없이 상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는,
플라즈마 처리 장치.A process chamber including a substrate support on which a substrate can be mounted, a gas supply for supplying a process gas on the substrate, and an exhaust part capable of adjusting a process pressure;
A control unit for adjusting the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of plasma to be formed in the process chamber;
A generation unit for generating a pulse type RF to be applied to the process chamber to form the plasma, a detector for detecting in real time the forward power and the reflected power of the RF power information from the RF, the RF power information from the detection unit An arithmetic controller configured to extract matching power information of RF power and to generate plasma information including matching state information of RF power applied to the process chamber using the extracted matching power information and preset threshold power information; An RF generator including a transmitter for transmitting the plasma information generated by the operation controller to the control unit; And
A matching unit located between the RF generator and the process chamber; Including,
The connection of the RF generator and the control unit and the operation control unit and the control unit are implemented through a common data communication line.
As long as the RF generator extracts the matching power information and generates the plasma information, the control unit may adjust the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of plasma to be formed in the process chamber without load of information processing. Characterized in that
Plasma processing apparatus.
상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는, 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The calculation control unit may obtain cumulative information on the matching state of the RF power by counting the number of times that the reflected power obtained for each pulse exceeds a first threshold power value while applying the RF power in the form of pulse. .
상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는, 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The calculation controller may add accumulated information on a matching state of the RF power by adding up a cumulative time obtained by adding up a time when the reflected power obtained for each pulse exceeds a first threshold power value while applying the RF power in the form of a pulse. Plasma processing apparatus.
상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는, 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The calculation control unit may accumulate the cumulative information on the matching state of the RF power by counting a cumulative number of times that the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse during the pulse type RF power is less than a second threshold power value. Obtaining a plasma processing apparatus.
상기 연산제어부는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 포워드 전력에서 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는, 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The operation control unit may add a accumulated time obtained by adding up a time when the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse is less than a second threshold power value while applying the RF power in the form of a pulse to match the RF power. Obtaining cumulative information for the plasma processing apparatus.
상기 컨트롤 유닛부는 상기 플라즈마 정보로부터 알람정보를 생성하거나 또는 상기 공정 챔버에 인가될 플라즈마 보상정보를 생성하는, 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
And the control unit unit generates alarm information from the plasma information or generates plasma compensation information to be applied to the process chamber.
상기 공정 챔버 내에 플라즈마를 구현하기 위하여 상기 알에프(RF) 제너레이터에서 생성된 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버로 인가하는 제1 단계;
상기 알에프 제너레이터로부터 생성된 알에프에 대한 알에프 전력 정보인 포워드 전력(forward power) 및/또는 상기 알에프 제너레이터로 되돌아오는 반사 전력(reflected power)을 상기 감지부에서 실시간으로 감지하는 제2 단계;
상기 감지부로부터 감지된 알에프 전력 정보와 기 설정된 임계 전력 정보를 이용하여 상기 공정 챔버에 인가되는 알에프 전력의 매칭 상태 정보를 포함하는 플라즈마 정보를 상기 연산제어부에서 생성하는 제3 단계;
상기 플라즈마 정보를 상기 공정 챔버 내에 형성될 플라즈마의 세기, 파형, 형성시간 또는 온오프 횟수를 조절하는 상기 컨트롤 유닛부에 전송하는 제4 단계; 및
상기 플라즈마 정보로부터 플라즈마 보상정보를 상기 컨트롤 유닛부에서 생성하는 제5 단계; 를 포함하는,
플라즈마 처리 제어방법.A control unit for adjusting the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of the plasma to be formed in the process chamber; A generation unit for generating pulse type RF to be applied to the process chamber to form the plasma, a detection unit for detecting in real time forward power and reflected power of the RF power information from the RF, and RF power information from the detection unit An arithmetic controller configured to extract matching power information of RF power and to generate plasma information including matching state information of RF power applied to the process chamber by using the extracted matching power information and preset threshold power information; And an RF generator including a transmitter for transmitting the plasma information generated by the operation controller to the control unit, wherein the control unit is configured to extract the matching power information from the RF generator and generate the plasma information. The process without the load of processing Plasma intensity of the to be formed in a member, the plasma processing apparatus characterized in that to control the waveform, forming time, or on-off times,
A first step of applying an RF in a pulse form generated by the RF generator to the process chamber to implement a plasma in the process chamber;
A second step of detecting, in real time, the forward power and RF reflected information returned to the RF generator from the RF generator generated by the RF generator in the detector;
A third step of generating, by the operation controller, plasma information including matching state information of RF power applied to the process chamber by using the RF power information detected by the sensing unit and preset threshold power information;
Transmitting the plasma information to the control unit for adjusting the intensity, waveform, formation time, or on / off frequency of plasma to be formed in the process chamber; And
A fifth step of generating, by the control unit, plasma compensation information from the plasma information; Including,
Plasma treatment control method.
상기 제 5 단계 이후에, 상기 플라즈마 보상정보에 따라 추가적인 알에프를 상기 공정 챔버에 인가하는 제 6 단계;를 포함하는, 플라즈마 처리 제어방법.The method of claim 7, wherein
And a sixth step of applying an additional RF to the process chamber according to the plasma compensation information after the fifth step.
상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력에 대한 정보로부터 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고,
상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 상기 제 1 임계 전력값을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 추가적으로 인가하는 단계를 포함하는,
플라즈마 처리 제어방법.The method of claim 8,
The third step includes counting the number of times that the reflected power exceeds a first threshold power value from the information on the reflected power obtained for each pulse while applying the RF power in the form of a pulse to the matching state of the RF power. Obtaining cumulative information about the
The sixth step may further include applying pulse-shaped RF to the process chamber by the number of pulses whose value of the reflected power exceeds the first threshold power value in the applied RF-type electric power. doing,
Plasma treatment control method.
상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 반사 전력이 제 1 임계 전력값을 초과하는 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고,
상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 반사 전력의 값이 상기 제 1 임계 전력값을 초과하는 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가하는 단계를 포함하는,
플라즈마 처리 제어방법.The method of claim 8,
In the third step, the cumulative time for the matching state of the RF power may be accumulated by adding up the accumulated time obtained by adding up the time when the reflected power obtained for each pulse exceeds the first threshold power value while applying the RF power in the form of pulse. Obtaining information,
In the sixth step, the pulse type RF is additionally applied to the process chamber by the accumulated time by the number of pulses whose value of the reflected power exceeds the first threshold power value in the applied RF power of the pulse type. Comprising the steps of:
Plasma treatment control method.
상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 누적회수를 카운팅하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고,
상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 추가적으로 인가하는 단계를 포함하는,
플라즈마 처리 제어방법.The method of claim 8,
The third step includes counting the number of times that the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse during the pulse type RF power is less than a second threshold power value, so that the RF power is matched. Obtaining cumulative information about the
The sixth step further includes the step of additionally applying pulse-shaped RF to the process chamber by the number of pulses whose value of the load power is less than the second threshold power value in the applied RF-shaped electric power.
Plasma treatment control method.
상기 제 3 단계는, 상기 펄스 형태의 알에프 전력을 인가하는 동안 매 펄스마다 얻어진 상기 포워드 전력에서 상기 반사 전력을 뺀 부하 전력이 제 2 임계 전력값 미만인 시간을 합산한 누적시간을 합산하여 상기 알에프 전력의 매칭 상태에 대한 누적 정보를 얻는 단계를 포함하고,
상기 제 6 단계는, 인가된 상기 펄스 형태의 알에프 전력에서 상기 부하 전력의 값이 상기 제 2 임계 전력값 미만인 해당 펄스의 개수만큼 펄스 형태의 알에프를 상기 공정 챔버에 상기 누적시간만큼 추가적으로 인가하는 단계를 포함하는,
플라즈마 처리 제어방법.
The method of claim 8,
In the third step, the RF power is added by adding up a cumulative time obtained by adding up a time when the load power obtained by subtracting the reflected power from the forward power obtained for each pulse is less than a second threshold power value while applying the RF power in the form of pulse. Obtaining cumulative information about a matching state of,
The sixth step may further include applying the pulse type RF to the process chamber by the accumulated time by the number of pulses whose value of the load power is less than the second threshold power value in the applied RF power of the pulse type. Including,
Plasma treatment control method.
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JP2009054548A (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Applied Materials Inc | Abnormality detection device for plasma treatment device, plasma treatment system, and abnormality detection method of plasma treatment device |
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JP2009054548A (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Applied Materials Inc | Abnormality detection device for plasma treatment device, plasma treatment system, and abnormality detection method of plasma treatment device |
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