KR102156894B1 - 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리; 상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 챔버로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 펄스 신호를 통해 인가하는 RF 전원; 및 상기 챔버의 임피던스를 상기 펄스 신호에 동기시켜 변경하는 제어기;를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE ADN METHOD FOR CONTROLLING PLASMA}
본 발명은 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 공정 중 에칭 또는 애싱 공정을 위해 플라즈마를 생성하는 챔버가 사용될 수 있으며, 기판은 상기 플라즈마를 이용하여 에칭 또는 애싱 처리될 수 있다.
챔버 내에 플라즈마를 생성하는 방법으로, 펄스 신호를 통해 플라즈마 생성을 위한 고주파 전력을 공급하는 방식이 있다. 하지만, 이와 같이 펄스 신호를 이용하여 플라즈마를 생성하는 방식은, 펄스 신호의 온 또는 오프에 따라 챔버 내 플라즈마 밀도가 불균일하게 분포될 수 있으며, 그 결과 기판에 걸쳐 에칭 또는 애싱이 불균일하게 수행되어 기판의 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 챔버 내 플라즈마 밀도의 균일성을 향상시키는 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 플라즈마를 이용하여 처리되는 기판의 수율을 향상시키는 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리; 상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 챔버로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 펄스 신호를 통해 인가하는 RF 전원; 및 상기 챔버의 임피던스를 상기 펄스 신호에 동기시켜 변경하는 제어기;를 포함할 수 있다.
상기 RF 전원은: 각기 서로 다른 주파수의 펄스 신호를 생성하는 다수의 서브전원을 포함할 수 있다.
상기 기판 지지 어셈블리는: 상기 RF 전원으로부터 상기 펄스 신호를 수신하는 전극을 포함할 수 있다.
상기 챔버는: 인덕터 및 커패시터를 포함하여 구성된 LC 유닛을 통해 접지에 연결되는 전극을 포함할 수 있다.
상기 제어기는: 상기 펄스 신호가 온이면 상기 LC 유닛의 임피던스를 증가시키고, 상기 펄스 신호가 오프이면 상기 LC 유닛의 임피던스를 감소시키도록 제어할 수 있다.
상기 제어기는: 상기 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써 상기 LC 유닛의 임피던스를 변경할 수 있다.
상기 챔버는: 스위치의 개폐 동작에 의해, 부하를 거쳐 접지에 연결되거나, 접지에 직접 연결되는 전극을 포함할 수 있다.
상기 제어기는: 상기 펄스 신호가 온이면 상기 전극이 상기 부하를 거쳐 접지에 연결되고, 상기 펄스 신호가 오프이면 상기 전극이 접지에 직접 연결되도록, 상기 스위치의 개폐를 제어할 수 있다.
상기 제어기는: 상기 다수의 서브전원이 출력하는 펄스 신호 중 가장 높은 주파수의 펄스 신호에 동기시켜 상기 임피던스를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 제어 방법은, RF 전원이 생성하는 펄스 신호의 정보를 획득하는 단계; 및 상기 펄스 신호의 정보를 기반으로 상기 펄스 신호에 동기시켜 챔버의 임피던스를 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임피던스를 변경하는 단계는: 상기 펄스 신호가 온이면 상기 임피던스를 증가시키는 단계; 및 상기 펄스 신호가 오프이면 상기 임피던스를 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임피던스를 변경하는 단계는: 상기 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버와 접지 사이에 연결된 LC 유닛의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 임피던스를 변경하는 단계는: 상기 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버와 접지 사이에 부하를 개재시키는 스위치를 개폐하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 챔버 내에 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마를 이용하여 처리되는 기판의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LC 유닛을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 펄스 신호에 동기시켜 LC 유닛의 임피던스를 조절하는 과정을 설명하는 예시적인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 펄스 신호에 동기시켜 스위치의 개폐 동작을 제어하는 과정을 설명하는 예시적인 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 제어 방법을 설명하는 예시적인 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400), 플라즈마 소스, 그리고 배플 유닛(500)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지며, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 어셈블리(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(210)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.
기판 지지 어셈블리(200)는 정전척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치한다.
정전척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전척(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다.
유전판(220)은 정전척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.
유전판(220)은 내부에 제 1 전극(223), 히터(225) 그리고 제 1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성될 수 있으며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
제 1 전극(223)은 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제 1 전극(223)과 제 1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제 1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제 1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.
히터(225)는 제 1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 본딩 유닛(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가질 수 있으며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제 1 순환 유로(231), 제 2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 1 순환 유로(231)는 서로 연통될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 2 순환 유로(232)는 서로 연통될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제 2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제 2 공급 유로(233)는 제 1 순환 유로(231)부터 상부로 연장될 수 있으며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제 2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공될 수 있으며, 제 1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제 1 순환 유로(231)에 공급될 수 있으며, 제 2 공급 유로(233)와 제 1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열을 정전척(210)으로 전달시키는 매질 역할을 한다.
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제 2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제 2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 상기 RF 전원은 펄스 신호를 출력함으로써 플라즈마 생성을 위한 고주파 전력을 제공할 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 제어기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 챔버(100)의 임피던스를 상기 RF 전원이 출력하는 펄스 신호에 동기시켜 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 펄스 신호가 온이면 상기 챔버(100)의 임피던스를 증가시키고, 상기 펄스 신호가 오프이면 상기 챔버(100)의 임피던스를 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
상기 기판 처리 장치(10)는 펄스 신호를 생성함으로써 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 공급하는 RF 전원(600)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 전원(600)은 다수의 서브전원(6001, 6002, 6003)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 서브전원(6001, 6002, 6003)은 각기 서로 다른 주파수의 펄스 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제 1 서브전원(6001)은 40.69 MHz 내지 160 MHz의 고주파수 펄스 신호를 생성하여 출력할 수 있으며, 제 2 서브전원(6002)은 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 중간주파수 펄스 신호를 생성하여 출력할 수 있으며, 제 3 서브전원(6003)은 300 KHz 내지 4 MHz의 저주파수 펄스 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
도 2에 도시된 RF 전원(600)은 세 개의 서브전원을 포함하지만, 상기 RF 전원(600)을 구성하는 서브전원의 개수는 이에 제한되지 않으며, 실시예에 따라 하나, 둘 또는 넷 이상의 서브전원으로 구성될 수도 있다. 또한, 서브전원이 출력하는 펄스 신호의 주파수는 전술한 실시예로 제한되지 않으며, 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치(10)는 챔버(100) 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리(200)를 포함할 수 있으며, 일 실시예에 따르면 상기 기판 지지 어셈블리(200)는 상기 RF 전원(600)으로부터 펄스 신호를 수신하는 전극(2001)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 실시예는 기판 지지 어셈블리 중 전극(2001)만을 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 챔버(100)는 전극(1001)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극(1001)은 챔버(100)의 상면과 측면에 걸쳐 형성될 수 있으나, 실시예에 따라 상기 전극(1001)은 챔버(100)의 상면에 형성될 수도 있으며, 측면에 형성될 수도 있으며, 상면 일부 또는 측면 일부에 형성될 수도 있다.
상기 전극(1001)은 접지에 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극(1001)은 LC 유닛(1002)을 통해 접지에 연결될 수 있다. 상기 LC 유닛(1002)은 인덕터 및 커패시터를 포함하여 구성되며, 소정의 임피던스 Z를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LC 유닛(1002)을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 LC 유닛(1002)은 인덕터와 커패시터로 구성될 수 있다. 도 3은 하나의 인덕터와 하나의 커패시터로 구성된 LC 유닛의 일 예를 나타낼 뿐이며, 실시예에 따라 상기 LC 유닛은 소정의 임피던스를 갖도록 다수의 인덕터 또는 다수의 커패시터를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 LC 유닛(1002)에 포함된 커패시터는 가변 커패시터일 수 있다. 이 경우, 상기 제어기(700)는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어기(700)는 펄스 신호가 온이면 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z가 증가하도록 제어하고, 펄스 신호가 오프이면 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z가 감소하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 펄스 신호에 동기시켜 LC 유닛의 임피던스를 조절하는 과정을 설명하는 예시적인 그래프이다.
상기 제어기(700)는 RF 전원(600)으로부터 출력되는 펄스 신호에 동기시켜 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z가 변경되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 펄스 신호가 온이면 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z는 증가하여 Zhigh가 될 수 있으며, 펄스 신호가 오프이면 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z는 감소하여 Zlow가 될 수 있다. Zhigh 및 Zlow는 기 설정된 값일 수 있으며, 상기 제어기(700)는 LC 유닛(1002)에 포함된 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써 임피던스 Z를 변경할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 챔버(100)는 전극(1001)을 포함할 수 있다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전극(1001)은 스위치(1003)의 개폐 동작에 의해, 부하를 거쳐 접지에 연결되거나, 접지에 직접 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에 따르면, 상기 제어기(700)는 RF 전원(600)으로부터 출력되는 펄스 신호가 온이면 상기 전극(1001)이 부하를 거쳐 접지에 연결되도록 상기 스위치(1003)를 개방시킬 수 있다. 또한, 상기 제어기(700)는 펄스 신호가 오프이면 상기 전극(1001)이 접지에 직접 연결되도록 상기 스위치(1003)를 닫을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 펄스 신호에 동기시켜 스위치(1003)의 개폐 동작을 제어하는 과정을 설명하는 예시적인 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(700)는 펄스 신호가 온이면 상기 스위치(1003)가 열리도록 제어하여 전극(1001)이 부하를 거쳐 접지에 연결되도록 할 수 있다. 또한, 상기 제어기(700)는 펄스 신호가 오프이면 상기 스위치(1003)가 닫히도록 제어하여 전극(1001)이 접지에 직접 연결되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기(700)는 전극(1001)과 접지 사이에 연결된 스위치(1003)의 개폐 동작을 제어함으로써, 펄스 신호에 동기시켜 챔버(100)의 임피던스를 변경할 수 있다.
도 2 및 도 5에 도시된 실시예와 같이, 상기 RF 전원(600)이 다수의 서브전원(601, 602, 603)을 포함하는 경우, 상기 제어기(700)는 다수의 서브전원(601, 602, 603)이 출력하는 펄스 신호 중 가장 높은 주파수의 펄스 신호에 동기시켜 챔버(100)의 임피던스를 변경할 수 있다.
상기 제어기(700)는 상기 RF 전원(600)의 위상을 더 제어할 수 있다. 다시 말해, 상기 제어기(700)는 챔버(100)의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어 기능 외에 RF 전원(600)의 위상을 제어하는 위상 제어 기능을 함께 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 제어 방법을 설명하는 예시적인 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 제어 방법(20)은 RF 전원(600)이 생성하는 펄스 신호의 정보를 획득하는 단계(S201), 및 상기 펄스 신호의 정보를 기반으로 상기 펄스 신호에 동기시켜 챔버(100)의 임피던스를 변경하는 단계(S202)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 펄스 신호의 정보를 획득하는 단계(S201)는, 상기 RF 전원(600)이 생성하여 출력하는 펄스 신호의 주파수, 위상, 듀티비(duty ratio), 듀티사이클(duty cycle) 중 적어도 하나에 관한 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 임피던스를 변경하는 단계(S202)는, 상기 펄스 신호가 온이면 챔버(100)의 임피던스를 증가시키는 단계, 및 상기 펄스 신호가 오프이면 챔버(100)의 임피던스를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 챔버(100)의 임피던스 변경은, 챔버(100)와 접지 사이에 연결된 LC 유닛(1002)의 임피던스 Z를 변경함으로써 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 임피던스를 변경하는 단계(S202)는, 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버(100)와 접지 사이에 연결된 LC 유닛(1002)의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예를 참조하여 설명하면, 상기 임피던스를 변경하는 단계(S202)는, 펄스 신호가 온이면 상기 LC 유닛(1002)의 임피던스를 증가시키는 단계, 및 펄스 신호가 오프이면 상기 LC 유닛(1002)의 임피던스를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 챔버(100)의 임피던스 변경은, 챔버(100)와 접지 사이에 연결된 스위치(1003)를 제어함으로써 수행될 수도 있다.
예를 들어, 상기 임피던스를 변경하는 단계(S202)는, 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버(100)와 접지 사이에 부하를 개재시키는 스위치(1003)를 개폐하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예를 참조하여 설명하면, 상기 임피던스를 변경하는 단계(S202)는, 펄스 신호가 온이면 상기 스위치(1003)를 개방시키는 단계, 및 펄스 신호가 오프이면 상기 스위치(1003)를 닫는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 제어 방법(20)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
이상, RF 전원으로부터 출력되는 펄스 신호에 동기시켜 챔버의 임피던스를 변경하는 기판 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법이 설명되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 펄스 신호가 온인 경우 챔버의 임피던스가 커져, 챔버의 벽에 생성되는 플라즈마의 밀도가 증가할 수 있으며, 펄스 신호가 오프인 경우 챔버의 임피던스가 작아져, 챔버의 중심에 생성되는 플라즈마의 밀도가 증가할 수 있다. 그 결과, 챔버 전체에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 생성될 수 있으며, 플라즈마로 처리되는 기판의 수율이 향상될 수 있다.
10: 기판 처리 장치
100: 챔버
200: 기판 지지 어셈블리
400: 가스 공급 유닛
600: RF 전원
700: 제어기

Claims (13)

  1. 내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리;
    상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 챔버로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 펄스 신호를 통해 인가하는 RF 전원; 및
    상기 챔버의 임피던스를 상기 펄스 신호에 동기시켜 변경하는 제어기;
    를 포함하고,
    상기 챔버는:
    스위치의 개폐 동작에 의해, 부하를 거쳐 접지에 연결되거나, 접지에 직접 연결되는 전극을 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 펄스 신호가 온이면 상기 전극이 상기 부하를 거쳐 접지에 연결되고,
    상기 펄스 신호가 오프이면 상기 전극이 접지에 직접 연결되도록, 상기 스위치의 개폐 동작을 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전원은:
    각기 서로 다른 주파수의 펄스 신호를 생성하는 다수의 서브전원을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 어셈블리는:
    상기 RF 전원으로부터 상기 펄스 신호를 수신하는 전극을 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는:
    인덕터 및 커패시터를 포함하여 구성된 LC 유닛을 통해 접지에 연결되는 전극을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 펄스 신호가 온이면 상기 LC 유닛의 임피던스를 증가시키고,
    상기 펄스 신호가 오프이면 상기 LC 유닛의 임피던스를 감소시키도록 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써 상기 LC 유닛의 임피던스를 변경하는 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 다수의 서브전원이 출력하는 펄스 신호 중 가장 높은 주파수의 펄스 신호에 동기시켜 상기 임피던스를 변경하는 기판 처리 장치.
  10. RF 전원이 생성하는 펄스 신호의 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 펄스 신호의 정보를 기반으로 상기 펄스 신호에 동기시켜 챔버의 임피던스를 변경하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 임피던스를 변경하는 단계는:
    상기 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버와 접지 사이에 부하를 개재시키는 스위치를 개폐하는 단계를 포함하는 플라즈마 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 임피던스를 변경하는 단계는:
    상기 펄스 신호가 온이면 상기 임피던스를 증가시키는 단계; 및
    상기 펄스 신호가 오프이면 상기 임피던스를 감소시키는 단계;
    를 포함하는 플라즈마 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 임피던스를 변경하는 단계는:
    상기 펄스 신호에 동기시켜 상기 챔버와 접지 사이에 연결된 LC 유닛의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 단계를 포함하는 플라즈마 제어 방법.
  13. 삭제
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