KR102223875B1 - 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 - Google Patents
다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102223875B1 KR102223875B1 KR1020190136378A KR20190136378A KR102223875B1 KR 102223875 B1 KR102223875 B1 KR 102223875B1 KR 1020190136378 A KR1020190136378 A KR 1020190136378A KR 20190136378 A KR20190136378 A KR 20190136378A KR 102223875 B1 KR102223875 B1 KR 102223875B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- frequency
- frequency power
- generator
- bias generator
- power supply
- Prior art date
Links
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 claims 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
- H01J37/32183—Matching circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/38—Impedance-matching networks
- H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
본 발명은 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치에 관한 것으로서, 접지 측에 연결되는 적어도 하나의 접지 전극과, 상기 접지 전극에 대향 배치되며 소스 전원과 바이어스 전원이 인가되는 적어도 하나의 주 전극을 구비하며, 상기 접지 전극과 상기 주 전극 사이에 형성되는 플라즈마에 의해 처리 대상물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 챔버에 연결되며, 상기 플라즈마 챔버에 고주파 전원을 공급하기 위한 고주파 전원 장치에 있어서, 제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 소스 제너레이터; 상기 제1 주파수에 비해 낮은 제2 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 바이어스 제너레이터; 상기 소스 제너레이터의 출력 측과 상기 바이어스 제너레이터의 출력 측에 공통으로 연결되며, 상기 소스 제너레이터 및 상기 바이어스 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 플라즈마 챔버의 부하 임피던스를 매칭하는 공용 매처; 및 상기 바이어스 제너레이터의 출력단과 상기 공용 매처의 입력단 사이에 연결되며 상기 제2 주파수 이외의 주파수 성분이 유입되는 것을 차단하고, 상기 제2 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들에 대해 -20dB 이하의 전달 특성을 가지는 필터 박스를 포함한다.
본 발명에 따르면, 바이어스 제너레이터와 공용 매처 사이에 자기 주파수 이외의 주파수 유입을 차단할 수 있는 전달 특성을 갖는 필터 박스를 설치함으로써, 소스 제너레이터의 사용 주파수와의 간섭 현상을 억제하고 자기 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들을 소거함으로써 안정된 매칭 동작을 수행할 수 있으며 특히 대형 유리 기판에 대해 균일한 에칭을 가능하게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 바이어스 제너레이터와 공용 매처 사이에 자기 주파수 이외의 주파수 유입을 차단할 수 있는 전달 특성을 갖는 필터 박스를 설치함으로써, 소스 제너레이터의 사용 주파수와의 간섭 현상을 억제하고 자기 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들을 소거함으로써 안정된 매칭 동작을 수행할 수 있으며 특히 대형 유리 기판에 대해 균일한 에칭을 가능하게 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 건식 식각 장비에 적용되는 고주파 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 주파수를 갖는 제너레이터 간의 주파수 상호 간섭 현상을 억제하고 안정된 매칭 동작을 수행할 수 있도록 한 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 대화면 디스플레이 제조공정이나 반도체 제조 공정 등에서, 예들 들어, Etching, CVD(Chemical Vapor Deposition), Ashing 등의 공정에서 사용되고 있다.
플라즈마 발생을 위한 설비는 크게 전력을 공급하는 제너레이터와, 최대 전력 공급을 위한 매처와, 플라즈마 부하인 프로세싱 챔버로 구성된다. 통상적으로 제너레이터의의 출력단 임피던스는 대개 50옴(ohm)으로 고정되는 반면, 플라즈마 부하의 임피던스는 다양하게 가변된다. 매처는 부하의 임피던스 변화에 따라 임피던스를 가변시켜 제너레이터와 플라즈마 부하 사이에서 임피던스를 정합시킨다.
플라즈마 발생 설비는 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 크게 ICP(Inductive Coupled Plasma) 타입과 CCP(Capacitive Coupled Plasma) 타입으로 구분된다. CCP 타입의 설비는 챔버 내에 두 전극이 마주보는 형태를 가지며, ICP 타입에 비해 플라즈마 밀도가 높지 않지만 대구경 플라즈마를 균일하게 형성하는데 유용하다.
도 1은 일반적인 CCP 타입의 플라즈마 발생 설비를 예시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, CCP 챔버(10) 내에 소스 전극(12)과 바이어스 전극(14)이 대향 배치되며, 소스 전극(12)에는 소스 제너레이터(20)와 매처(30)가 연결되고, 바이어스 전극(14)에는 바이어스 제너레이터(40)와 매처(50)가 연결된다. 소스 제너레이터(20)는 대략 13.56 MHz의 고주파 전원을 공급하며, 바이어스 제너레이터(40)는 대략 3.2 MHz의 고주파 전원을 공급한다. CCP 타입의 플라즈마 발생 설비는 에칭 공정에서 주로 사용된다.
최근에는 CCP 타입의 플라즈마 발생 설비의 에칭 성능을 극대화 하기 위하여 ECCP(Enhanced Capacitive Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 발생 설비가 이용되고 있다. 도 2는 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비를 예시한 블록도이다. ECCP 챔버(60) 내에 주 전극이 대향 배치되는 것은 CCP 타입과 동일하지만, 제1 전극(62)은 접지에 연결되고, 제2 전극(64)에 소스 제너레이터(70)와 바이어스 제너레이터(80)가 함께 연결된다는 차이를 보인다. 소스 제너레이터(70)와 바이어스 제너레이터(80)는 동일한 매처(90)를 통해 ECCP 챔버(60)에 고주파 전원을 공급한다. ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비는 하나의 전극을 접지하여 운용하며, 단일의 매처를 통해 임피던스 매칭을 하므로, 전원 장치의 구성이 간소화 되고 운용이 쉽다는 장점이 있어 특히 대화면 글래스 기판을 건식 에칭하는데 적합하다.
하지만, ECCP 타입 플라즈마 발생 설비의 문제점은, 서로 다른 주파수의 두 전원이 하나의 매처(90)를 통해 플라즈마 방전을 개시함으로 인해 상대 주파수에 의한 간섭 현상이 발생된다는 점이다. 이는 고조파 성분을 다수 유발시켜 매칭 동작을 불안정하게 하거나 제너레이터의 고장을 일으킨다.
종래 ECCP 타입 플라즈마 발생 설비에서는 대한민국 특허등록 제10-1556874호에 개시된 것과 유사한 방법으로 RF 케이블의 길이를 적절하게 설계하거나 변경하는 것으로 전원 장치의 부하에 대한 위상을 변화하는 방법을 이용하였다. 적절한 케이블 길이의 선정은 자려 발진을 일으키는 문제를 해결할 수 있다.
위와 같은 케이블 길이의 선정 방식은 많은 시간과 테스트를 필요로 하며, 플라즈마 부하의 특성이 다양하게 존재하므로 케이블 길이의 선정이 번거로운 문제가 있다.
본 발명은 ECCP(Enhanced Capacitive Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 발생 설비 등과 같이 서로 다른 주파수를 공급하는 고주파 전원 장치에서 주파수 간섭 현상을 억제하기 위한 것으로서, 단일의 매처를 공용하는 소스 제너레이터와 바이어스 제너레이터 간의 주파수 간섭 현상을 억제하고 바이어스 제너레이터에서 자기 주파수의 2고조파 이상에 해당하는 성분들을 소거함으로써 안정된 매칭 동작을 수행할 수 있도록 한 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치는, 접지 측에 연결되는 적어도 하나의 접지 전극과, 상기 접지 전극에 대향 배치되며 소스 전원과 바이어스 전원이 인가되는 적어도 하나의 주 전극을 구비하며, 상기 접지 전극과 상기 주 전극 사이에 형성되는 플라즈마에 의해 처리 대상물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 챔버에 연결되며, 상기 플라즈마 챔버에 고주파 전원을 공급하기 위한 고주파 전원 장치에 있어서, 제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 소스 제너레이터; 상기 제1 주파수에 비해 낮은 제2 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 바이어스 제너레이터; 상기 소스 제너레이터의 출력 측과 상기 바이어스 제너레이터의 출력 측에 공통으로 연결되며, 상기 소스 제너레이터 및 상기 바이어스 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 플라즈마 챔버의 부하 임피던스를 매칭하는 공용 매처; 및 상기 바이어스 제너레이터의 출력단과 상기 공용 매처의 입력단 사이에 연결되며 상기 제2 주파수 이외의 주파수 성분이 유입되는 것을 차단하고, 상기 제2 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들에 대해 -20dB 이하의 전달 특성을 가지는 필터 박스를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치는, 상기 필터 박스는 상기 바이어스 제너레이터의 출력단 양단과 상기 공용 매처의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터와, 병렬 연결되는 둘 이상의 커패시터를 포함하는 pi형 감쇄회로로 구성된다.
삭제
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치는, 상기 필터 박스는 상기 바이어스 제너레이터의 출력단 양단과 상기 공용 매처의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 둘 이상의 커패시터와, 병렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 t형 감쇄회로로 구성된다.
본 발명의 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치에 따르면, 바이어스 제너레이터와 공용 매처 사이에 자기 주파수 이외의 주파수 유입을 차단할 수 있는 전달 특성을 갖는 필터 박스를 설치함으로써, 소스 제너레이터의 사용 주파수와의 간섭 현상을 억제하고 자기 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들을 소거함으로써 안정된 매칭 동작을 수행할 수 있으며 특히 대형 유리 기판에 대해 균일한 에칭을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 CCP 타입의 플라즈마 발생 설비를 예시한 블록도,
도 2는 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비를 예시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치를 예시한 블록도,
도 4는 본 발명에서 필터 박스로 pi형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도,
도 5는 본 발명에서 필터 박스로 t형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도,
도 6은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 진행파 성분을 시뮬레이션 한 그래프,
도 7은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 반사파 성분을 시뮬레이션 한 그래프,
도 8은 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프, 및
도 9는 본 발명이 적용된 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프이다.
도 2는 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비를 예시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치를 예시한 블록도,
도 4는 본 발명에서 필터 박스로 pi형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도,
도 5는 본 발명에서 필터 박스로 t형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도,
도 6은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 진행파 성분을 시뮬레이션 한 그래프,
도 7은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 반사파 성분을 시뮬레이션 한 그래프,
도 8은 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프, 및
도 9는 본 발명이 적용된 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치를 예시한 블록도이고, 도 4는 본 발명에서 필터 박스로 pi형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도이고, 도 5는 본 발명에서 필터 박스로 t형 필터가 사용되는 예를 보인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 챔버 내부에 접지 측에 연결되는 접지 전극(102)과 소스 전원 및 바이어스 전원이 인가되는 주 전극(104)이 대향 배치되는 구조를 갖는다. 주 전극(104)에 고주파 전원이 공급되면 챔버 내부로 공급되는 가스가 여기되면서 플라즈마 환경이 조성되며, 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리를 통해 건식 에칭 등의 공정이 진행된다.
여기서, 본 실시예에서는 플라즈마 챔버(100)로 ECCP 챔버를 예를 들어 설명하였으나, 하나의 전극이 접지되고 다른 전극에 다중 주파수의 전원이 인가되는 방식의 플라즈마 챔버(100)에도 본 발명의 고주파 전원 장치가 적용될 수 있다. 이하의 설명에서 플라즈마 챔버(100)는 ECCP 챔버를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치는 ECCP 챔버(100)의 주 전극(104)에 고주파 전원을 공급하는 장치로서, 도 3을 참조하면, 소스 제너레이터(110)와, 바이어스 제너레이터(120)와, 필터 박스(130)와, 공용 매처(140)로 구성된다.
소스 제너레이터(110)는 제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 장치이다. 제1 주파수는 예컨대 13.56 MHz이다. 도시하여 예시하지 않았지만, 소스 제너레이터(110)는 상용 전원을 정류하고, 정류된 전원으로부터 고주파 전원을 생성하고, 생성된 고주파 전원을 증폭하여 출력하는 장치들을 포함할 수 있다.
바이어스 제너레이터(120)는 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 장치이다. 제2 주파수는 예컨대 3.2 MHz이다. 바이어스 제너레이터(120) 역시 소스 제너레이터와 같은 고주파 전력 발생 장치로 구성되며, 단지 발진 주파수 및 운영 방법 등에서 차이를 보인다.
소스 제너레이터(110) 및 바이어스 제너레이터(120)는 물론 공정에 따라 다른 주파수로 전원을 발생시킬 수도 있다.
공용 매처(140)의 입력단은 소스 제너레이터(110)의 출력 측과 바이어스 제너레이터(120)의 출력 측에 공통으로 연결되며, 출력단은 ECCP 챔버(100)의 주 전극(104)에 연결된다. 공용 매처(140)는 소스 제너레이터(110) 및 바이어스 제너레이터(120)의 출력 임피던스와 ECCP 챔버(100)의 부하 임피던스를 매칭하기 위해 사용된다.
여기서, 본 발명의 고주파 전원 장치는 도 3에 예시한 바와 같이, 바이어스 제너레이터(120)의 출력단과 공용 매처(140)의 입력단 사이에 설치되어 바이어스 제너레이터(120)의 자기 주파수 이외의 주파수 성분을 소거하는 필터 박스(130)를 더 포함한다.
필터 박스(130)는 도 4에 예시한 바와 같이 바이어스 제너레이터(120)의 출력단 양단과 공용 매처(140)의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터와, 병렬 연결되는 둘 이상의 커패시터를 포함하는 pi형 감쇄회로로 구성될 수 있다. 다른 예로서, 필터 박스(130)는 도 5에 예시한 바와 같이 바이어스 제너레이터(120)의 출력단 양단과 공용 매처(140)의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 둘 이상의 커패시터와, 병렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 t형 감쇄회로로 구성될 수도 있다.
바람직하게는, 필터 박스(130)는 바이어스 제너레이터(120)의 자기 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들에 대해 -20dB 이상의 전달 특성을 갖는다. 그리고 바이어스 제너레이터(120)의 자기 주파수에 대해 고조파 성분의 정수배가 커질수록 전달 특성은 더욱 저하되도록 구성된다.
도 6은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 진행파 성분을 시뮬레이션 한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 필터 박스 적용에 따라 주파수별로 반사파 성분을 시뮬레이션 한 그래프이고, 도 8은 종래 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프이고, 도 9는 본 발명이 적용된 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서의 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 예시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 바이어스 제너레이터(120)에서 출력되는 신호 중 3.2 MHz의 주파수, 즉, 기본 주파수에 대하여는 전달특성 함수인 dB(S(2,1))의 전달 특성이 -0.001 dB로 측정되었다. 즉, 바이어스 제너레이터(120)의 출력 성분은 거의 그대로 플라즈마 부하로 전달되는 것으로 나타났다.
반면, 바이어스 제너레이터(120)의 자기 주파수의 2배인 2고조파 성분에 대하여는 전달 특성이 대략 -20dB 근처로 나타났으며, 자기 주파수의 4배에 근사한 값이자 소스 제너레이터(110)의 주파수인 13.56 MHz에 대하여는 전달 특성이 -41dB 근처로 나타났다. 즉, 2고조파 이상의 성분에 대하여는 필터링이 잘 수행되고 있음을 보여주고 있다.
도 7을 참조하면, 바이어스 제너레이터(120) 측으로 반사되는 반사파 성분의 시뮬레이션 결과에서, 기본 주파수인 3.2 MHz에 대하여는 상당히 큰 dB(S(1,1))의 전달 특성이 나타나는 바, 대부분의 반사파가 제거되고 있음을 보여준다.
반면, 2고조파 성분 및 13.56 MHz 주파수에 대하여는 거의 0에 근사한 dB(S(1,1))의 전달 특성을 보여주고 있다.
도 8 및 9는 ECCP 타입의 플라즈마 발생 설비에서 도 2의 종래 구조와 도 3에 예시한 본 발명의 구조 각각에서의 고주파 전원의 출력 전압 및 주파수 스펙트럼 모니터링 결과를 보여주고 있다.
도 8을 참조하면, 전압 파형에 상당한 노이즈들이 포함되는 것을 확인할 수 있으며, 주파수 스펙트럼에서도 대략 4고조파 성분이 모니터링되는 것을 보여주고 있다. 즉, 주파수 간섭에 의해 매칭 불안정 현상이 나타난다.
하지만, 도 9를 참조하면 전압 파형이 정현파에 가까울 정도로 노이즈가 거의 존재하지 않으며, 고조파 성분이 거의 나타나지 않는 스펙트럼 파형을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 바이어스 제너레이터(120)의 자기 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들이 대부분 소거되어 안정된 매칭 동작이 수행되는 이점을 확인할 수 있었다.
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100 : 플라즈마 챔버(ECCP 챔버) 102 : 접지 전극
104 : 주 전극 110 : 소스 제너레이터
120 : 바이어스 제너레이터 130 : 필터 박스
140 : 공용 매처
104 : 주 전극 110 : 소스 제너레이터
120 : 바이어스 제너레이터 130 : 필터 박스
140 : 공용 매처
Claims (4)
- 접지 측에 연결되는 적어도 하나의 접지 전극과, 상기 접지 전극에 대향 배치되며 소스 전원과 바이어스 전원이 인가되는 적어도 하나의 주 전극을 구비하며, 상기 접지 전극과 상기 주 전극 사이에 형성되는 플라즈마에 의해 처리 대상물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 챔버에 연결되며, 상기 플라즈마 챔버에 고주파 전원을 공급하기 위한 고주파 전원 장치에 있어서,
제1 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 소스 제너레이터;
상기 제1 주파수에 비해 낮은 제2 주파수를 갖는 고주파 전원을 발생시키는 바이어스 제너레이터;
상기 소스 제너레이터의 출력 측과 상기 바이어스 제너레이터의 출력 측에 공통으로 연결되며, 상기 소스 제너레이터 및 상기 바이어스 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 플라즈마 챔버의 부하 임피던스를 매칭하는 공용 매처; 및
상기 바이어스 제너레이터의 출력단과 상기 공용 매처의 입력단 사이에 연결되며 상기 제2 주파수 이외의 주파수 성분이 유입되는 것을 차단하고, 상기 제2 주파수에 대한 2고조파 이상의 성분들에 대해 -20dB 이하의 전달 특성을 가지는 필터 박스
를 포함하는 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 필터 박스는 상기 바이어스 제너레이터의 출력단 양단과 상기 공용 매처의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터와, 병렬 연결되는 둘 이상의 커패시터를 포함하는 pi형 감쇄회로로 구성되는 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 필터 박스는 상기 바이어스 제너레이터의 출력단 양단과 상기 공용 매처의 입력단 양단에 대하여 직렬 연결되는 둘 이상의 커패시터와, 병렬 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 t형 감쇄회로로 구성되는 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190136378A KR102223875B1 (ko) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190136378A KR102223875B1 (ko) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102223875B1 true KR102223875B1 (ko) | 2021-03-05 |
Family
ID=75164143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190136378A KR102223875B1 (ko) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102223875B1 (ko) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004096066A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-03-25 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及び可変インピーダンス手段の校正方法 |
| KR20050016012A (ko) * | 2003-08-01 | 2005-02-21 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 에칭방법 및 플라즈마 처리장치 |
| JP2009164608A (ja) * | 2002-07-12 | 2009-07-23 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
| KR20110096691A (ko) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | 주식회사 플라즈마트 | 임피던스 정합 장치 |
| KR20140104380A (ko) * | 2013-02-20 | 2014-08-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
| KR101556874B1 (ko) | 2012-06-18 | 2015-10-01 | 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 | 고주파 전력 공급 장치, 및 이그니션 전압 선정 방법 |
| KR20180046713A (ko) * | 2016-10-28 | 2018-05-09 | 세메스 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 임피던스 제어 방법 |
-
2019
- 2019-10-30 KR KR1020190136378A patent/KR102223875B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004096066A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-03-25 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及び可変インピーダンス手段の校正方法 |
| JP2009164608A (ja) * | 2002-07-12 | 2009-07-23 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
| KR20050016012A (ko) * | 2003-08-01 | 2005-02-21 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 에칭방법 및 플라즈마 처리장치 |
| KR20110096691A (ko) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | 주식회사 플라즈마트 | 임피던스 정합 장치 |
| KR101556874B1 (ko) | 2012-06-18 | 2015-10-01 | 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 | 고주파 전력 공급 장치, 및 이그니션 전압 선정 방법 |
| KR20140104380A (ko) * | 2013-02-20 | 2014-08-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
| KR20180046713A (ko) * | 2016-10-28 | 2018-05-09 | 세메스 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 임피던스 제어 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102509476B1 (ko) | Rf 복귀 경로의 임피던스의 제어 | |
| JP5679967B2 (ja) | 複合波形周波数マッチング装置 | |
| KR102283608B1 (ko) | Rf 전달 경로의 임피던스의 제어 | |
| KR100849708B1 (ko) | 이중 주파수 ｒｆ 소오스를 사용한 플라즈마 생성 및 제어 | |
| TW201947660A (zh) | 用於基座的射頻(rf)接地配置 | |
| KR101151414B1 (ko) | 임피던스 정합 장치 | |
| KR20040064732A (ko) | 고주파 전원 및 그 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치 | |
| KR20070102623A (ko) | 이중 주파수 ｒｆ 신호들을 이용한 플라즈마 생성 및 제어 | |
| TW201344739A (zh) | 電漿處理裝置 | |
| US20030019581A1 (en) | Rf bias control in plasma deposition and etch systems with multiple rf power sources | |
| CN110870040A (zh) | 衬底处理方法和设备 | |
| Zhao et al. | Suppression of nonlinear standing wave excitation via the electrical asymmetry effect | |
| KR20240043808A (ko) | 라디오 주파수 플라즈마 프로세싱 챔버에서의 왜곡 전류 완화 | |
| RU2507628C2 (ru) | Устройство для плазменной обработки больших площадей | |
| JP2001007086A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR102223875B1 (ko) | 다중 주파수를 사용하는 건식 식각 장비를 위한 고주파 전원 장치 | |
| JPH0850996A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| US10796885B2 (en) | Circuit for impedance matching between a generator and a load at multiple frequencies, assembly comprising such a circuit and related use | |
| KR20200135114A (ko) | 플라즈마 제어 장치 및 그 제어 장치를 포함한 플라즈마 공정 시스템 | |
| KR101914902B1 (ko) | 플라즈마 발생장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 | |
| CN113035677A (zh) | 等离子体处理设备以及等离子体处理方法 | |
| KR102467966B1 (ko) | 하이브리드 플라즈마 발생 장치 및 하이브리드 플라즈마 발생 장치의 제어방법 | |
| KR20110131838A (ko) | 다중 분할 전극 세트를 위한 급전 장치 | |
| KR20190041607A (ko) | Icp 안테나 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치 | |
| KR20240052325A (ko) | 다중 채널 펄스 rf 전원 공급장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |