KR102175086B1 - Apparatus for treating substrate and method for treating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 기판 처리 과정에서 발생하는 고조파를 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method. More specifically, the present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of removing harmonics generated in a substrate processing process.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다. 이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다.In order to manufacture a semiconductor device, a desired pattern is formed on the substrate by performing various processes such as photolithography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning. Among them, the etching process is a process of removing a selected heating region from among the films formed on the substrate, and wet etching and dry etching are used. Among them, an etching apparatus using plasma is used for dry etching.
일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 공정 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 공정 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다. 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계 (RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.In general, to form a plasma, an electromagnetic field is formed in an inner space of a process chamber, and the electromagnetic field excites a process gas provided in the process chamber into a plasma state. Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, and radicals. Plasma is created by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields.
고주파(RF)를 이용하는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기 내에 상부 전극과 하부 전극을 평행하게 배치하고, 전형적으로는 하부 전극 상에 피처리 기판(반도체 웨이퍼, 글라스 기판 등)을 재치하고, 상부 전극 혹은 하부 전극에 플라즈마 생성에 적합한 주파수(통상 13.56 MHz 이상)의 고주파를 인가한다. 이 고주파의 인가에 의해 서로 대향하는 2 개의 전극 간에 생성된 고주파 전계에 의해 전자가 가속되고, 전자와 처리 가스의 충돌 전리에 의해 플라즈마가 생성된다. 플라즈마에 포함되는 라디칼 또는 이온의 기상 반응 혹은 표면 반응에 의해, 기판 상에 박막이 퇴적되고, 혹은 기판 표면의 소재 또는 박막이 깎인다. 기판의 처리 품질을 높이기 위해서는 공정 챔버 내에 균일한 플라즈마를 형성할 필요가 있다.In a capacitively coupled plasma processing apparatus using radio frequency (RF), an upper electrode and a lower electrode are arranged in parallel in a processing container, and a substrate to be processed (semiconductor wafer, glass substrate, etc.) is typically placed on the lower electrode. , A high frequency of a frequency suitable for plasma generation (usually 13.56 MHz or higher) is applied to the upper or lower electrode. By the application of this high frequency, electrons are accelerated by a high frequency electric field generated between two electrodes facing each other, and plasma is generated by collisional ionization between the electrons and the processing gas. A thin film is deposited on the substrate or a material or thin film on the surface of the substrate is chipped by a gas phase reaction or a surface reaction of radicals or ions contained in the plasma. In order to improve the processing quality of the substrate, it is necessary to form a uniform plasma in the process chamber.
도 1은 종래 기술에서의 기판 처리 장치를 도시한다. 종래 기술에 따른 기판 처리 장치는 상부 RF 전원(441), 상부 전극(410), 하부 전극(220), 하부 RF 전원(222)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 및 하부 RF 전원에 각각 연결된 상부 임피던스 정합부(442) 및 하부 임피던스 정합부(225)를 포함할 수 있다. 1 shows a substrate processing apparatus in the prior art. The substrate processing apparatus according to the prior art may include an upper
상부 RF 전원(441)은 제1 RF 전력을 제공하며, 상부 전극(410)은 상기 제1 RF 전력을 공급받아 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 하부 전극(220)은 상부 전극(410)에 대향되게 배치될 수 있다. 하부 RF 전원(222)은 하부 전극(220)에 연결될 수 있다. 하부 RF 전원(222)은 제2 RF 전력을 제공하며, 이를 통해 상기 플라즈마에 함유된 이온 입자가 하부 전극(220)으로 이동하도록 할 수 있다.The
종래 기술에 따른 기판 처리 장치에서는, 고주파 전원과 챔버 사이에 임피던스 정합을 수행하는 회로만 포함되어 있었으며, 이로 인해 발생하는 고조파를 제거하기에 어려운 문제점이 있었다. In the substrate processing apparatus according to the prior art, only a circuit for performing impedance matching between a high frequency power source and a chamber was included, and it was difficult to remove harmonics generated by this.
또한, 고조파를 제거할 수 있더라도 고조파는 3차 이후에 크게 감소하는 특징을 가지기 때문에 1차, 2차, 3차 고조파를 모두 제거하여 주어야 하나, 하드웨어적인 한계의 이유로 1차, 2차, 3차 고조파를 동시에 감쇄시킬 수 없고, 1개의 고조파만 선택적으로 감쇄 가능한 특징이 있었다. 이로 인해 고조파가 완벽하게 제거되지 아니하여 챔버 내 플라즈마 밀도가 균일하게 처리되지 않는 문제점이 발생하였다. In addition, even though the harmonics can be removed, the first, second, and third harmonics must be removed because the harmonics have a characteristic that greatly decreases after the third order. Harmonics cannot be attenuated simultaneously, and only one harmonic can be selectively attenuated. As a result, harmonics are not completely removed, and thus the plasma density in the chamber is not uniformly treated.
본 발명에서는 기판 처리 장치에서 플라즈마의 비선형성으로 인해 발생하는 고조파를 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 함이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of removing harmonics generated due to nonlinearity of plasma in the substrate processing apparatus.
본 발명에서는 기판 처리 장치에 포함된 왜곡 신호 발생부를 통해 고조파를 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 함이다. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of removing harmonics through a distortion signal generator included in the substrate processing apparatus.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problems, and the problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings. .
기판을 처리하는 장치가 개시된다.An apparatus for processing a substrate is disclosed.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스와; 공정 진행 중에 상기 처리 공간 내의 고조파를 센싱하는 센서와; 상기 센서로부터 고조파 정보를 수신하여 왜곡 신호를 발생시키는 왜곡 신호 발생부; 상기 왜곡 신호를 임피던스 매칭부에 인가하는 전력 발생부; 및 상기 전력 발생부와 상기 공정 챔버 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 포함할 수 있다. A substrate processing apparatus according to the present invention includes: a process chamber having a processing space therein; A support unit supporting a substrate in the processing space; A gas supply unit for supplying a process gas into the processing space; A plasma source for generating plasma from the process gas; A sensor for sensing harmonics in the processing space during a process; A distortion signal generator for generating a distortion signal by receiving harmonic information from the sensor; A power generator for applying the distortion signal to an impedance matching unit; And an impedance matching unit that matches impedance between the power generation unit and the process chamber.
상기 전력 발생부 및 상기 왜곡 신호 발생부는 각각 대응되는 개수로 제공될 수 있다. Each of the power generation unit and the distortion signal generation unit may be provided in a corresponding number.
상기 왜곡 신호 발생부는 상기 전력 발생부에 포함되는 고주파 전원 중 고조파가 100MHz 이상으로 발생하는 주파수를 가지는 고주파 전원에 연결될 수 있다. The distortion signal generator may be connected to a high frequency power source having a frequency at which harmonics are generated at 100 MHz or higher among high frequency power sources included in the power generator.
상기 왜곡 신호 발생부는 비선형 발생 회로, 위상 쉬프트 회로, 크기 조정회로 및 증폭기 중 일부를 포함할 수 있다. The distortion signal generator may include some of a nonlinear generator circuit, a phase shift circuit, a size adjustment circuit, and an amplifier.
상기 왜곡 신호 발생부는 상기 센서로부터 측정된 고조파를 센싱하고 상시 센싱한 고조파와 크기가 동일하고 위상이 반대되는 신호를 발생시켜 상기 전력 발생부로 전달할 수 있다.The distortion signal generator may sense a harmonic measured from the sensor, generate a signal having the same magnitude as the always sensed harmonic and opposite in phase, and transmit it to the power generator.
상기 전력 발생부는 상기 왜곡 신호 발생부로부터 전달받은 왜곡 신호와, 상기 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 신호인 주신호를 혼합하여 전력을 발생시킬 수 있다. The power generator may generate power by mixing a distortion signal transmitted from the distortion signal generator with a main signal that is a signal for forming plasma in the process chamber.
상기 고조파는 플라즈마 내의 비선형으로 인해 발생하는 고조파일 수 있다. The harmonic may be a harmonic generated due to nonlinearity in the plasma.
상기 고조파는 상기 전력 발생부에 포함하는 고주파 RF 전원으로 인해 발생하는 고조파일 수 있다. The harmonic may be a harmonic generated by a high frequency RF power included in the power generating unit.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 개시된다.According to another embodiment of the present invention, a method for processing a substrate is disclosed.
RF 전원과 연결되어 공정 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 기판 처리 장치에서 기판을 처리하는 방법에 있어서, 고조파 발생 여부를 판단하는 단계; 상기 고조파가 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 고조파를 제거할 수 있는 왜곡 신호를 생성하는 단계; 상기 생성된 왜곡 신호를 전력 전달부에 전달하는 단계;를 포함할 수 있다.What is claimed is: 1. A method of processing a substrate in a substrate processing apparatus that is connected to an RF power source to generate plasma in a process chamber, the method comprising: determining whether a harmonic is generated; Generating a distortion signal capable of removing the harmonics when it is determined that the harmonics have occurred; It may include; transmitting the generated distortion signal to a power transmission unit.
상기 전력 전달부는 상기 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 신호인 주신호와 상기 왜곡 신호를 혼합하여 전력을 발생시키고, 상기 공정 챔버에 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.The power transmission unit may include generating power by mixing a main signal that is a signal for forming a plasma in the process chamber and the distortion signal, and applying it to the process chamber.
상기 공정 챔버는 상기 전력 전달부에서 발생한 전력을 통해 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 공정 챔버의 출력단에서 고조파를 센싱하는 단계; 및 상기 고조파가 센싱되는 경우, 센싱된 고조파에 대응하는 왜곡 신호를 생성하고 인가하는 것을 반복하여, 고조파가 센싱되지 아니할 때까지 반복하는 단계;를 포함할 수 있다. Forming a plasma through the power generated by the power transmission unit in the process chamber; Sensing a harmonic at an output end of the process chamber; And when the harmonic is sensed, repeating generating and applying a distortion signal corresponding to the sensed harmonic, and repeating until the harmonic is not sensed.
상기 고조파가 센싱되지 않는 경우, 왜곡 신호를 생성하지 않는 단계;를 포함할 수 있다.When the harmonic is not sensed, not generating a distortion signal.
본 발명에서는 기판 처리 장치에서 플라즈마의 비선형성으로 인해 발생하는 고조파를 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다.In the present invention, a substrate processing apparatus capable of removing harmonics generated due to nonlinearity of plasma in the substrate processing apparatus is provided.
본 발명에서는 기판 처리 장치에 포함된 왜곡 신호 발생부를 통해 고조파를 제거할 수 있다.In the present invention, harmonics may be removed through the distortion signal generator included in the substrate processing apparatus.
본 발명에 따르면 고조파로 인해 발생하는 플라즈마 비선형성을 개선 및 최적화 할 수 있다. According to the present invention, it is possible to improve and optimize plasma nonlinearity caused by harmonics.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 신호 발생부의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 왜곡 신호 발생부를 이용하여 고조파를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다. 1 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to the prior art.
2 is an exemplary diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of a distortion signal generator according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of removing harmonics using a distortion signal generator according to the present invention.
7 is a flowchart of a substrate processing method according to the present invention.
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.Other advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments to be described later in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and to provide ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.
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.Even if not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by universal technology in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by general dictionaries may be construed as having the same meaning as the related description and/or the text of this application, and not conceptualized or excessively formalized, even if not clearly defined herein. Won't.
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.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification,'includes' and/or various conjugated forms of this verb, for example,'includes','includes','includes','includes', etc. refer to the mentioned composition, ingredient, component, Steps, operations and/or elements do not preclude the presence or addition of one or more other compositions, components, components, steps, operations and/or elements. In the present specification, the term'and/or' refers to each of the listed components or various combinations thereof.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 나타내는 예시적인 도면이다.2 is an exemplary diagram illustrating a
도 2를 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 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 발생 유닛(400), 가열 유닛(500)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
챔버(100)는 내부에 공간(101)이 형성된다. 내부 공간(101)은 기판(W)에 대한 플라즈마 공정 처리를 수행하는 공간으로 제공된다. 기판(W)에 대한 플라즈마 처리는 식각 공정을 포함한다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부 공간(101)은 소정 압력으로 감압된다.The
챔버(100)의 내부에는 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 기판 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착 고정하는 정전 척을 포함한다. 기판 지지 유닛(200)은 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 및 절연판(270)을 포함한다.A
유전판(210)은 기판 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1 공급 유로(211)가 형성된다. 제1 공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다. 유전판(210)에는, 기판(W)을 유전판(210)에 흡착시키기 위한 별도의 전극이 매설될 수 있다. 상기 전극에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 인가된 전류에 의해 상기 전극과 기판 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착될 수 있다.The
하부 전극(220)은 하부 전력 공급부(221)와 연결된다. 하부 전력 공급부(221)는 하부 전극(220)에 전력을 인가한다. 하부 전력 공급부(221)는 하부 RF 전원(222)과 하부 임피던스 정합부(225)를 포함한다. 하부 RF 전원(222)은 복수 개 제공될 수 있으며, 또는 선택적으로 1개만 제공될 수도 있다. 하부 RF 전원(222)은 주로 이온 충격 에너지(Ion Bombardment Energy)를 조절한다. 하부 RF 전원(222)은 일 예시에 따르면 13.56MHz의 주파수 전력을 발생시킬 수 있다. 하부 임피던스 정합부(225)는 하부 RF 전원(222)과 전기적으로 연결되며, 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 하부 전극(220)에 인가한다.The
히터(230)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 외부 전원으로부터 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다.The
유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1순환 유로(241), 제2순환 유로(242), 그리고 제2공급 유로(243)가 형성된다.A
제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.The
제2순환 유로(242)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.The
제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)로부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다.The
제1순환 유로(241)는 열전달 매체 공급라인(251)을 통해 열전달 매체 저장부(252)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(252)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(251)을 통해 제1순환 유로(241)에 공급되며, 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 기판 지지 유닛(200)로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라즈마에 함유된 이온 입자들은 기판 지지 유닛(200)에 형성된 전기력에 끌려 기판 지지 유닛(200)로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 헬륨 가스를 통해 기판 지지 유닛(200)로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정 온도로 유지될 수 있다.The
제2순환 유로(242)는 냉각 유체 공급라인(261)을 통해 냉각 유체 저장부(262)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(262)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(262) 내에는 냉각기(263)가 제공될 수 있다. 냉각기(263)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(263)는 냉각 유체 공급 라인(261) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(261)을 통해 제2순환 유로(242)에 공급된 냉각 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. The
지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.An insulating
포커스 링(280)은 기판 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(200)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 외측부(280a)가 내측부(280b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부(280a)는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.The
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100)에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(330)를 연결하며, 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(330)에 공급한다. 가스 유입 포트(330)는 상부 전극(410)에 형성된 가스 공급홀(412)들과 연결된다.The
플라즈마 발생 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 머무르는 공정 가스를 여기시킨다. 플라즈마 발생 유닛(400)은 상부 전극(410), 분배판(420), 및 상부 전력 공급부를 포함한다.The
상부 전극(410)은 원판 형상으로 제공되며, 기판 지지 유닛(200) 상부에 위치한다. 상부 전극(410)은 상부판(410a)과 하부판(410b)를 포함한다. 상부판(410a)은 원판 형상으로 제공된다. 상부판(410a)은 상부 RF 전원(441)과 전기적으로 연결된다. 상부판(410a)은 상부 RF 전원(441)에서 발생된 제1 RF 전력을 챔버(100) 내부에 머무르는 공정 가스에 인가하여 공정 가스를 여기시킨다. 공정 가스는 여기되어 플라즈마 상태로 변환된다. 상부판(410a)의 저면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치하도록 단차진다. 상부판(410a)의 중심 영역에는 가스 공급홀(412)들이 형성된다. 가스 공급홀(412)들은 가스 유입 포트(330)와 연결되며, 버퍼 공간(414)으로 공정 가스를 공급한다. 상부판(410a)의 내부에는 냉각 유로(411)가 형성될 수 있다. 냉각 유로(411)는 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 냉각 유로(411)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 냉각 유로(411)는 냉각 유체 공급 라인(431)을 통해 냉각 유체 저장부(432)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(432)는 냉각 유체를 저장한다. 냉각 유체 저장부(432)에 저장된 냉각 유체는 냉각 유체 공급 라인(431)을 통해 냉각 유로(411)에 공급된다. 냉각 유체는 냉각 유로(411)를 순환하며, 상부판(410a)을 냉각시킨다.The
하부판(410b)은 상부판(410a)의 하부에 위치한다. 하부판(410b)은 상부판(410a)에 상응하는 크기로 제공되며, 상부판(410a)과 마주하여 위치한다. 하부판(410b)의 상면은 중심영역이 가장자리영역보다 낮게 위치하도록 단차진다. 하부판(410b)의 상면과 상부판(410a)의 저면은 서로 조합되어 버퍼공간(414)을 형성한다. 버퍼 공간(414)은 가스 공급홀(412)들을 통해 공급된 가스가 챔버(100) 내부로 공급되기 전에 일시적으로 머무르는 공간으로 제공된다. 하부판(410b)의 중심영역에는 가스 공급홀(413)들이 형성된다. 가스 공급홀(413)들은 일정 간격으로 이격되어 복수개 형성된다. 가스 공급홀(413)들은 버퍼 공간(414)과 연결된다.The
분배판(420)은 하부판(410b)의 하부에 위치한다. 분배판(420)은 원판 형상으로 제공된다. 분배판(420)에는 분배홀(421)들이 형성된다. 분배홀(421)들은 분배판(420)의 상면으로부터 하면으로 제공된다. 분배홀(421)들은 가스 공급홀(413)에 대응하는 개수로 제공되며, 가스 공급홀(413)들이 위치된 지점에 대응하여 위치된다. 버퍼 공간(414)에 머무르는 공정 가스는 가스 공급홀(413)과 분배홀(421)들을 통해 챔버(100) 내부로 균일하게 공급된다.The
상부 전력 공급부는 상부판(410a)에 RF 전력을 인가한다. 상부 전력 공급부(440)는 상부 RF 전원(441) 및 상부 임피던스 정합부(442)를 포함한다.The upper power supply unit applies RF power to the
가열 유닛(500)은 하부판(410b)을 가열한다. 가열 유닛(500)은 히터(510), 제2상부 전원(520), 그리고 필터(530)를 포함한다. 히터(510)는 하부판(410b)의 내부에 설치된다. 히터(510)는 하부판(410b)의 가장자리영역에 제공될 수 있다. 히터(510)는 히팅 코일을 포함하며, 하부판(410b)의 중심영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 제2상부 전원(520)은 히터(510)와 전기적으로 연결된다. 제2상부 전원(520)은 직류 전력을 발생시킬 수 있다. 또는, 제2상부 전원(520)은 교류 전력을 발생시킬 수 있다. 제2상부 전원(520)에서 발생된 제2주파수 전력은 히터(510)에 인가되며, 히터(510)는 인가된 전류에 저항함으로써 발열한다. 히터(510)에서 발생된 열은 하부판(410b)을 가열하며, 가열된 하부판(410b)은 그 아래에 위치된 분배판(420)를 소정 온도로 가열한다. 하부판(420)은 60℃~300℃ 온도로 가열될 수 있다. 필터(530)는 제2상부 전원(520)과 히터(510) 사이 구간에서 제2상부 전원(520) 및 히터(510)와 전기적으로 연결된다.The
이하에서는 본 발명에서 제안하는 고조파를 제거할 수 있는 회로가 포함되는 기판 처리 장치를 개시한다. Hereinafter, a substrate processing apparatus including a circuit capable of removing harmonics proposed by the present invention is disclosed.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에 따른 기판 처리 장치(10)는, 도 2에 따른 기판 처리 장치에 센서(600), 왜곡 신호 발생부(700), 전력 발생부(800) 및 임피던스 매칭부(900)를 포함할 수 있다.The
센서(600)는 공정 챔버(100)의 출력단에 연결되어 공정 챔버(100) 내의 플라즈마의 비선형으로 인해 발생하는 고조파를 센싱할 수 있다. 센서(600)는 공정 챔버(100)의 출력을 센싱할 수 있다. 센서(600)는 VI 센서일 수 있다. 센서(600)는 복수 개로 제공되어, 공정 챔버(100) 내에서의 플라즈마 비선형으로 인한 다양한 고조파를 센싱할 수 있다. 센서(600)에서 센싱된 고조파는 왜곡 신호 발생부(700)로 전달될 수 있다. The
왜곡 신호 발생부(700)는, 센서(600)로부터 전달받은 고조파 신호 결과에 따라 왜곡 신호를 발생시킬 수 있다. 왜곡 신호 발생부(700)는, 센서(600)로부터 전달받은 고조파가 센싱되는 경우 그에 대응되는 왜곡 신호를 생성할 수 있다. 왜곡 신호 발생부(700)는, 센서로부터 전달받은 고조파가 센싱되지 않는 경우 왜곡 신호를 생성하지 아니할 수 있다. The
왜곡 신호 발생부(700)에서는 왜곡 신호가 생성된 경우 생성된 왜곡 신호를 전력 발생부(800)에 인가한다. 왜곡 신호 발생부(700)에서는 왜곡 신호가 생성되지 아니한 경우 일반 신호를 전력 발생부(800)에 인가한다. 일반 신호란 왜곡 신호가 포함되지 않은 신호일 수 있다. When the distortion signal is generated, the
왜곡 신호 발생부(700)는 복수 개로 제공될 수 있다. 왜곡 신호 발생부(700)는 복수 개로 제공되어, 복수 개의 전력 발생부(800)에 각각 왜곡 신호를 인가할 수 있다. A plurality of
전력 발생부(800)에서는 왜곡 신호 발생부(700)에서 인가된 신호를 바탕으로 임피던스 매칭부(900) 및 공정 챔버(100)에 전력을 인가할 수 있다. The
전력 발생부(800)에는 다수의 RF 전원(810, 820, 830)이 포함될 수 있다. 도 3의 일 예시에 따르면 전력 발생부(800)는 3개의 RF 전원을 포함할 수 있다. 3개의 RF 전원 중 어느 하나는 고주파 전원일 수 있다. 3개의 RF 전원 중 나머지 두 개는 저주파 전원일 수 있다. 그러나 RF 전원은 다양한 주파수를 가지는 전원으로 제공될 수 있다. 다수개의 RF 전원 중 고주파 전원은 플라즈마 생성용으로 사용될 수 있다. 다수개의 RF 전원 중 저주파 전원은 이온 충격 에너지의 조절용으로 사용될 수 있다. The
왜곡 신호 발생부(700)와 전력 발생부(800)는 각각 대응되는 개수로 제공될 수 있다.The distortion
도 3에 따르면 왜곡 신호 발생부(700)는 전력 발생부(800)에 포함되는 전원들(810, 820, 830)과 일대일 대응으로 연결된 것을 확인할 수 있다. 챔버 내 플라즈마의 비선형으로 인해 발생하는 고조파의 크기는 달라질 수 있기 때문에, 전력 발생부(800)에 포함되는 복수개의 전원들(810, 820, 830)의 신호 크기를 각각 조절하도록 왜곡 신호를 발생시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the distortion
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4의 다른 일 실시예에 따르면, 왜곡 신호 발생부(700)는 전력 발생부(800)에 포함되는 다수의 RF 전원 중 어느 하나(810)에만 연결될 수도 있다. 기판 처리 장치 내에서의 고조파 발생은 챔버 내 플라즈마의 비선형만으로 인해 발생하는 것이 아니라, 고주파 RF 전원으로 인해 발생하는 고조파도 있을 수 있다. According to another embodiment of FIG. 4, the
종래 기술에서의 기판 처리 장치에서는, 100MHz 이상의 고주파가 인가될 때 발생하는 센터-피크(center-peak) 현상으로 인해, 중심부와 가장자리 부 간에 전자 밀도가 불균형 한 문제점이 발생하였으며, 이로 인해 플라즈마 밀도의 불균형이 발생하였다. 따라서 RF 전원에서 발생하는 100MHz 이상의 고주파에 대한 차단 및 조정의 필요성도 존재한다. In the conventional substrate processing apparatus, due to a center-peak phenomenon that occurs when a high frequency of 100 MHz or higher is applied, there is a problem that the electron density is unbalanced between the center and the edge. An imbalance has occurred. Therefore, there is also a need to block and adjust the high frequency over 100MHz generated from the RF power supply.
도 4의 일 실시예에 따르면, 고주파 전원으로 인해 발생하는 고조파로 인해 센터 피크 현상이 발생할 수 있다. 도 4의 일 실시예에 따르면 전력 발생부에 포함되는 3개의 RF 전원 중 가장 고주파는 60MHz의 주파수를 가지는 전원이다. 이 RF 전원(810)의 고조파는 100MHz가 넘는 고조파를 발생시키기 때문에, 이로 인한 센터 피크 현상이 발생할 우려가 있다. According to the exemplary embodiment of FIG. 4, a center peak phenomenon may occur due to harmonics generated by high frequency power. According to the exemplary embodiment of FIG. 4, the highest frequency among three RF power sources included in the power generation unit is a power source having a frequency of 60 MHz. Since the harmonic of the
도 4와 같이, 전력 발생부(800)에 포함되는 RF 전원의 주파수의 고조파가 100MHz를 넘는 경우 해당 전원(810)에만 왜곡 신호 발생부(700)를 연결하도록 구성함으로써, 불필요한 회로의 부하를 줄일 수 있고, 보다 빠른 신호 처리가 가능한 효과가 있다. 또한 이러한 실시예의 경우 해당 RF 전원과 연결된 왜곡 신호 발생부(700)에서는 해당 왜곡 신호의 고조파를 제거하는 왜곡신호를 발생시키면 되는 바, 왜곡 신호의 발생이 보다 용이하다. As shown in FIG. 4, when the harmonic of the frequency of the RF power included in the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 신호 발생부(700)의 일 예시를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of a
왜곡 신호 발생부(700)는 비선형(Non-Linearity) 발생 회로, 가변 위상 쉬프트 회로, 가변 크기 조정회로 및 AMP 증폭기를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 왜곡 신호 발생부(700)의 구성요소는 일 예시에 불과하며, 본 발명에 따른 왜곡 신호 발생부(700)는 이러한 구성에 한정되지 아니한다. 왜곡 신호 발생부(700)는 통상의 기술자의 지식수준에서 다양한 신호처리가 가능한 구성요소들을 포함할 수 있다. The
도 6은 본 발명에 따른 왜곡 신호 발생부(700)를 이용하여 고조파를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a method of removing harmonics by using the
도 6에 따르면, 본 발명에 따른 왜곡 신호 발생부(700)에서의 고조파 제거 방법은 크게 네 단계로 나눌 수 있다. Referring to FIG. 6, the method of removing harmonics in the
공정 챔버(100)와 연결된 센서(600)는 고조파를 감지할 수 있다. 도 6의 가장 왼쪽 그래프에 따르면, 파란색 신호는 원 주파수 신호이며, 빨간색 신호는 챔버 내의 플라즈마의 비선형에 의해 발생한 고조파 신호이다. 센서(600)는 이러한 감지 신호들을 왜곡 신호 발생부(700)에 전달할 수 있다. The
왜곡 신호 발생부(700)는 센서(600)로부터 감지한 고조파를 바탕으로 신호를 발생시킬 수 있다. 이는 도 6의 왼쪽에서 2번째 그림에 나타난다. 감지된 고조파가 없는 경우, 왜곡 신호를 발생시키지 아니하고 전력 발생부(800)로 전달한다. 도 6과 같이 감지된 고조파 신호가 있는 경우, 이를 감쇄시키기 위한 왜곡 신호를 생성한다. 왜곡 신호는 감지된 고조파 신호와 크기는 동일하고, 위상은 반대되도록 생성될 수 있다. 왜곡 신호는 왜곡 신호 발생부(700)와 연결된 RF 전원(810, 820, 830)의 주파수를 고려하여 신호를 결정할 수 있다. 일 예시에 따르면, 왜곡 신호 발생부(700)와 연결된 RF 전원의 주파수가 60MHz이고, 센서로부터 감지한 고조파가 120MHz라고 가정한다. 이러한 경우, 왜곡 신호 발생부(700)는 왜곡 신호 발생부(700)와 연결된 RF 전원의 크기는 2배, 위상은 반대되는 왜곡 신호를 생성할 수 있다. The
상기와 같이 왜곡 신호가 발생되면, 전력 발생부(800)는 입력된 왜곡 신호를 바탕으로 전력을 발생시킨다. 이는 도 6의 왼쪽에서 3번째 그림에 나타난다. 이 때, 원 주파수 신호는 그대로 인가하고, 원 주파수 신호에 왜곡 신호를 부가한 만큼 전력을 발생시킬 수 있다. 도 6에 따르면 전력 발생부(800)에서 인가하는 전력의 주파수는 원 주파수 신호와 왜곡 신호 발생부에서 생성된 왜곡 신호를 합친 결과일 수 있다. 원 주파수 신호란 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 신호일 수 있다. When the distortion signal is generated as described above, the
만일 챔버와 연결된 센서에서 고조파 신호가 감지되지 않았다면 왜곡 신호 발생부(700)에서는 왜곡 신호를 발생시키지 아니하고 전력 발생부(800)로 일반 신호를 인가 할 것이다. 이에 따르면 전력 발생부(800)는 원 주파수 신호에 해당하는 주파수만 인가할 것이다. If the harmonic signal is not detected by the sensor connected to the chamber, the
상기와 같이 원 주파수 신호와 왜곡 신호를 합친 결과를 챔버 내에 인가하게 되면, 고조파 신호들은 왜곡 신호 발생부에서 생성된 왜곡 신호와 서로 상쇄되어, 최종적으로 원 주파수 신호에 해당하는 주파수만 남게 될 수 있다. 이는 도 6의 왼쪽에서 4번재 그림에 나타난다. 따라서 이와 같이 고조파 제거를 한 결과 챔버의 출력을 센싱하게 되면 고조파는 제거되고, 원 주파수 신호만 남은 것을 확인할 수 있다. When the result of combining the original frequency signal and the distortion signal as described above is applied to the chamber, the harmonic signals cancel each other with the distortion signal generated by the distortion signal generator, and finally, only the frequency corresponding to the original frequency signal may remain. . This is shown in Figure 4 from the left of FIG. 6. Therefore, when the output of the chamber is sensed as a result of removing the harmonics, it can be seen that the harmonics are removed and only the original frequency signal remains.
도 6에는 도시하지 아니하였으나, 만일 마지막 단계에서 챔버의 출력을 센서로 센싱하였으나, 추가적인 고조파 발생으로 인해 고조파가 다시 감지될 수 있는 여지도 있다. Although not shown in FIG. 6, if the output of the chamber is sensed by the sensor in the last step, there is a possibility that the harmonics may be detected again due to the generation of additional harmonics.
그러한 경우 다시 도 6의 1번째 그림 내지 3번째 그림의 단계를 반복함으로써, 왜곡 신호 발생부와 전력 발생부의 전력을 조절하여 고조파 제거 작업을 반복적으로 수행할 수 있다. In such a case, by repeating the steps of the first to third drawings of FIG. 6 again, the harmonic removal operation may be repeatedly performed by adjusting the power of the distortion signal generator and the power generator.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a substrate processing method according to the present invention.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에서는, 고조파의 발생 여부를 먼저 판단한다. 고조파는 플라즈마의 비선형으로 인해 발생한 고조파일 수도 있고, 고주파 RF 전원으로 인해 발생한 고조파일 수도 있다. 고조파의 센싱은 챔버의 출력단과 연결된 센서를 통해 센싱할 수 있다. In the substrate processing method according to the present invention, it is first determined whether or not harmonics are generated. The harmonic may be a harmonic generated due to nonlinearity of plasma or may be a harmonic generated due to high frequency RF power. Harmonics can be sensed through a sensor connected to the output terminal of the chamber.
만일 고조파가 센싱되지 아니한 경우 본 발명에서의 기판 처리 방법은 종료될 수 있다. If harmonics are not sensed, the substrate processing method of the present invention may be terminated.
고조파가 센싱된 경우 고조파가 발생되었다는 의미이며, 이를 제거하여야 한다. If a harmonic is sensed, it means that a harmonic has occurred, and it must be removed.
고조파가 발생된 경우 감지된 고조파의 크기와, 위상을 고려하여 왜곡 신호를 생성할 수 있다. 왜곡 신호는 상기 고조파를 제거할 수 있는 범위에서 생성될 수 있다. 일 예시에 따르면 왜곡 신호는 감지된 고조파와 크기가 동일하고, 위상이 반대되는 특징을 가지는 신호를 생성할 수 있다. When harmonics are generated, a distortion signal may be generated in consideration of the magnitude and phase of the detected harmonics. The distortion signal may be generated within a range capable of removing the harmonics. According to an example, the distortion signal may generate a signal having the same magnitude as the detected harmonic and having a phase opposite.
상기와 같이 왜곡 신호가 생성되면, 이를 전력 발생부(800)에 전달한다. 전력 발생부(800)는 전달받은 왜곡 신호와, 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 주파수에 해당하는 주신호를 합산하여 이를 챔버에 인가할 수 있다. 이 과정에서 임피던스 정합부(900)에서는 챔버와 전력 간 임피던스를 정합할 수 있다. When the distortion signal is generated as described above, it is transmitted to the
전력 발생부(800)가 전달한 신호를 플라즈마 챔버에 인가한 후에, 다시 고조파가 발생하였는지 여부를 판단한다. 왜곡 신호의 적용을 통해 고조파가 제거된 경우, 고조파는 감지되지 않고, 절차는 종료될 수 있다. After applying the signal transmitted from the
만일 처리 과정에서 발생한 추가적인 고조파가 있을 경우, 크기 및 위상 등이 변형된 고조파가 추가적으로 감지될 수 있다. 그러한 경우, 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 반복하여 고조파를 제거할 수 있다. If there are additional harmonics generated during the processing, harmonics of which the magnitude and phase are modified may be additionally detected. In such a case, harmonics can be removed by repeating the substrate processing method according to the present invention.
본 발명에 따르면 공정 챔버의 출력단에 연결된 센서에서 감지되는 플라즈마의 고조파를 감지하여, 이를 바탕으로 왜곡 신호를 발생시켜 고조파를 감쇄할 수 있다. 본 발명에 따르면 1차 고조파 뿐만 아니라 2차, 3차, 4차 고조파 등도 왜곡 신호의 설정 여부에 따라 동시에 감쇄시킬 수 있어 기존의 처리 장치에 비해 유연성이 크다. 이를 통해 전자 밀도를 증가시킬 수 있고, 에치 레이트(Etch Rate)를 증가시킬 수 있다. 또한 기판의 중심부와 에지 사이의 밀도 불균형을 개선할 수 있다. 이를 통해 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to attenuate the harmonics by detecting the harmonics of plasma detected by the sensor connected to the output terminal of the process chamber, and generating a distortion signal based on this. According to the present invention, not only the first harmonic but also the second, third, and fourth harmonics can be simultaneously attenuated depending on whether or not a distortion signal is set, thus providing greater flexibility than conventional processing devices. Through this, the electron density can be increased, and the etch rate can be increased. In addition, it is possible to improve the density imbalance between the center and the edge of the substrate. Through this, the uniformity of the plasma can be improved.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It should be understood that the above embodiments have been presented to aid understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and various deformable embodiments are also within the scope of the present invention. The drawings provided in the present invention are merely showing an optimal embodiment of the present invention. The technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literal description of the claims itself, but a scope that has substantially equal technical value. It should be understood that it extends to the invention of.
10 : 기판 처리 장치
100 : 챔버
600 : 센서
700 : 왜곡 신호 발생부
800 : 전력 발생부
900 : 임피던스 매칭부 10: substrate processing apparatus
100: chamber
600: sensor
700: distortion signal generator
800: power generation unit
900: impedance matching unit
Claims (12)
내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스와;
상기 공정 챔버의 출력단에 연결되어, 공정 진행 중에 상기 처리 공간 내의 고조파를 센싱하는 센서와;
상기 센서로부터 고조파 정보를 수신하여 왜곡 신호를 발생시키는 왜곡 신호 발생부;
상기 왜곡 신호를 바탕으로 그에 대응하는 전력을 발생시켜 임피던스 매칭부에 인가하는 전력 발생부; 및
상기 전력 발생부와 상기 공정 챔버 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 포함하고,
상기 전력 발생부 및 상기 왜곡 신호 발생부는 각각 대응하는 개수로 복수 개 제공되며,
상기 복수 개의 전력 발생부는 복수 개의 RF 전원을 포함하고,
상기 왜곡 신호 발생부는 비선형 발생 회로, 위상 쉬프트 회로, 크기 조정회로 및 증폭기 중 일부를 포함하는 기판 처리 장치.
In the apparatus for processing a substrate,
A process chamber having a processing space therein;
A support unit supporting a substrate in the processing space;
A gas supply unit for supplying a process gas into the processing space;
A plasma source for generating plasma from the process gas;
A sensor connected to an output terminal of the process chamber and sensing harmonics in the processing space during a process;
A distortion signal generator for generating a distortion signal by receiving harmonic information from the sensor;
A power generator that generates power corresponding to the distortion signal and applies it to an impedance matching unit; And
Including an impedance matching unit for matching the impedance between the power generation unit and the process chamber,
A plurality of the power generation unit and the distortion signal generation unit are provided in a corresponding number, respectively,
The plurality of power generators include a plurality of RF power sources,
A substrate processing apparatus including a portion of the distortion signal generator, a nonlinear generator circuit, a phase shift circuit, a size adjustment circuit, and an amplifier.
상기 왜곡 신호 발생부는 상기 전력 발생부에 포함되는 고주파 전원 중 고조파가 100MHz 이상으로 발생하는 주파수를 가지는 고주파 전원에 연결되는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The distortion signal generator is a substrate processing apparatus connected to a high-frequency power source having a frequency at which a harmonic is generated above 100 MHz among high-frequency power included in the power generator.
상기 왜곡 신호 발생부는 상기 센서로부터 측정된 고조파를 센싱하고
상시 센싱한 고조파와 크기가 동일하고 위상이 반대되는 신호를 발생시켜 상기 전력 발생부로 전달하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The distortion signal generator senses the harmonics measured from the sensor and
A substrate processing apparatus that generates a signal having the same magnitude as the always sensed harmonic and whose phase is opposite to that of the signal to be transmitted to the power generator.
상기 전력 발생부는
상기 왜곡 신호 발생부로부터 전달받은 왜곡 신호와, 상기 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 신호인 주신호를 혼합하여 전력을 발생시키는 기판 처리 장치.
The method of claim 5,
The power generation unit
A substrate processing apparatus for generating power by mixing a distortion signal received from the distortion signal generator and a main signal that is a signal for forming plasma in the process chamber.
상기 고조파는 플라즈마 내의 비선형으로 인해 발생하는 고조파인 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The harmonics are harmonics generated due to nonlinearity in plasma.
상기 고조파는 상기 전력 발생부에 포함하는 고주파 RF 전원으로 인해 발생하는 고조파인 기판 처리 장치.
The method of claim 3,
The harmonic is a harmonic generated by a high frequency RF power included in the power generating unit.
고조파 발생 여부를 판단하는 단계;
상기 고조파가 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 고조파를 제거할 수 있는 왜곡 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 왜곡 신호를 전력 전달부에 전달하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
In the method of processing a substrate using the substrate processing apparatus according to claim 1,
Determining whether or not harmonics are generated;
Generating a distortion signal capable of removing the harmonics when it is determined that the harmonics have occurred;
Transmitting the generated distortion signal to a power transmission unit; substrate processing method comprising a.
상기 전력 전달부는 상기 공정 챔버에 플라즈마를 형성하기 위한 신호인 주신호와 상기 왜곡 신호를 혼합하여 전력을 발생시키고, 상기 공정 챔버에 인가하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
The method of claim 9,
And generating power by mixing the main signal and the distortion signal, which is a signal for forming a plasma in the process chamber, and applying the power to the process chamber.
상기 공정 챔버는 상기 전력 전달부에서 발생한 전력을 통해 플라즈마를 형성하는 단계;
상기 공정 챔버의 출력단에서 고조파를 센싱하는 단계; 및
상기 고조파가 센싱되는 경우, 센싱된 고조파에 대응하는 왜곡 신호를 생성하고 인가하는 것을 반복하여, 고조파가 센싱되지 아니할 때까지 반복하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
The method of claim 10,
Forming a plasma through the power generated by the power transmission unit in the process chamber;
Sensing a harmonic at an output end of the process chamber; And
When the harmonic is sensed, repeating generating and applying a distortion signal corresponding to the sensed harmonic, and repeating until the harmonic is not sensed.
상기 고조파가 센싱되지 않는 경우, 왜곡 신호를 생성하지 않는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
The method of claim 11,
And not generating a distortion signal when the harmonics are not sensed.
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