KR102269345B1 - 정전척 전류제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상의 플라즈마 환경을 제어하기 위한 정전척 전류제어 장치를 제공한다. 정전척 전류제어 장치는, 공정 챔버 내 기판을 안착하기 위한 정전척의 정전 전극에 정전기력을 제공하기 위해 정전력 전원 공급부의 DC 전원이 입력되는 제 1 연결단자와, 상기 정전 전극과 전기적으로 연결된 RF 로드와 연결되고, 상기 제 1 연결단자로 공급된 DC 전원을 상기 정전 전극에 공급하도록 상기 제 1 연결단자에 전기적으로 연결되며, 상기 정전 전극을 통해서 입력되는 적어도 하나의 RF 전류를 입력 받기 위한 제 2 연결단자와, 상기 공정 챔버 내 플라즈마 분위기를 제어하도록 상기 제 1 연결단자와 상기 제 2 연결단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 연결단자를 통해 입력된 상기 적어도 하나의 RF 전류는 통과시키고 상기 제 1 연결단자를 통해 입력되는 DC　전류는 차단하는, 정전척 전류제어 회로부를 포함한다.

Description

정전척 전류제어 장치{Apparatus for controlling current of electrostatic chuck}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 기판처리장치에 사용되는 정전척 전류제어 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서 플라즈마를 이용한 공정이 적용되고 있다. 예를 들어, 플라즈마를 이용하여 공정 기체를 활성화함으로써 낮은 공정 온도에서도 빠른 속도로 증착 또는 에칭 등의 공정을 수행할 수 있다. 이러한 플라즈마를 이용한 기판처리장치에 있어서 공정 챔버에 따른 플라즈마 매칭의 제어, 가스량, 압력 등과 같은 공정 변수의 제어 등 플라즈마 환경의 제어가 중요하다.
하지만, 기존의 플라즈마 제어의 경우에 있어서는, 공정 챔버의 조건에 따라서 임피던스 매칭을 함으로써 공정 챔버 내 플라즈마 환경을 안정화할 수는 있지만, 공정 챔버가 전체적으로 접지되어 있기 때문에 기판 상으로 흐르는 전류를 최적화하는 데에는 한계가 있었다. 특히, 정전척을 적용한 기판처리장치에서 정전력을 고려한 기판 상으로의 플라즈마 환경을 정밀하게 제어할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전력을 고려하여 기판 상의 플라즈마 환경을 제어하여 공정 조건을 제어할 수 있는 기판처리장치에 사용되는 정전척 전류제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 정전척 전류제어 장치는, 공정 챔버 내 기판을 안착하기 위한 정전척의 정전 전극에 정전기력을 제공하기 위해 정전력 전원 공급부의 DC 전원이 입력되는 제 1 연결단자와, 상기 정전 전극과 전기적으로 연결된 RF 로드와 연결되고, 상기 제 1 연결단자로 공급된 DC 전원을 상기 정전 전극에 공급하도록 상기 제 1 연결단자에 전기적으로 연결되며, 상기 정전 전극을 통해서 입력되는 적어도 하나의 RF 전류를 입력 받기 위한 제 2 연결단자와, 상기 공정 챔버 내 플라즈마 분위기를 제어하도록 상기 제 1 연결단자와 상기 제 2 연결단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 연결단자를 통해 입력된 상기 적어도 하나의 RF 전류는 통과시키고 상기 제 1 연결단자를 통해 입력되는 DC　전류는 차단하는, 정전척 전류제어 회로부를 포함한다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 정전척 전류제어 회로부는 상기 적어도 하나의 RF 전류를 통과시키기 위한 적어도 하나의 RF 필터 및 상기 DC 전류는 차단하기 위한 적어도 하나의 DC 차단 소자를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 RF 필터는 적어도 제 1 주파수 대역의 제 1 RF 전류를 통과시키기 위한 제 1 RF 필터, 및 적어도 상기 제 1 주파수 대역보다 큰 제 2 주파수 대역의 제 2 RF 전류를 통과시키기 위한 제 2 RF 필터를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 DC 차단 소자는 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 제 1 RF 전류는 상기 제 1 주파수 대역이 적어도 470 kHz를 포함하는 저주파(LF) 전원으로부터 생성되고, 상기 제 2 RF 전류는 상기 제 2 주파수 대역이 적어도 37.12 MHz를 포함하는 고주파(HF) 전원으로부터 생성되고, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 정전 전극 및 상기 제 1 RF 필터 사이에 직렬로 연결된 제 1 커패시터를 포함하고, 상기 1 RF 필터 및 상기 제 1 커패시터의 직렬 연결 구조는 상기 제 2 RF 필터와 병렬로 연결될 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 제 1 RF 필터는 상기 제 2 RF 전류를 제외한 나머지 RF 전류를 통과시키는 대역 저지 필터를 포함하고, 상기 제 2 RF 필터는 상기 제 2 RF 전류를 통과시키면서 상기 DC 전류를 차단하기 위한 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 제 1 RF 필터는 서로 병렬로 연결된 제 1 인덕터 및 제 2 커패시터를 포함하고, 상기 제 2 RF 필터는 서로 직렬로 연결된 제 2 인덕터 및 제 3 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 제 1 RF 필터는 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 커패시터의 병렬 연결 구조와 접지부 사이에 직렬 연결된 제 4 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 정전척 전류제어 장치에 있어서, 상기 제 2 주파수 대역은 13.56 MHz 내지 27.12 MHz 의 주파수 범위를 가지며, 상기 제 1 주파수 대역은 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정전척 전류제어 장치에 따르면, 정전력과 간섭을 피하면서도 정전 전극을 통해서 정전척으로 흐르는 RF 전류를 제어할 수 있어서 기판 상의 플라즈마 환경을 제어할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 전류제어 장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 전류제어 장치를 포함하는 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 정전척 전류제어 장치 내 정전척 전류제어 회로부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 정전척 전류제어 장치 내 정전척 전류제어 회로부의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 기판처리장치에서 플라즈마 전원 인가 시 RF 전류의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 전류제어 장치(190)를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 정전척 전류제어 장치(190)는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에서 플라즈마를 통해서 정전척(130)으로 흐르는 전류를 제어하여 정전척(130) 상에 안착되는 기판(S) 상의 플라즈마 환경을 제어하기 위해서 정전척(130)에 결합될 수 있다. 정전척 전류제어 장치(190)는 제 1 연결단자(194), 제 2 연결단자(196) 및 정전척 전류제어 회로부(160)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 연결단자(194) 및 제 2 연결단자(196)는 전기적인 신호를 입출력하기 위해 외형을 이루는 하우징(192)에 형성도고, 정전척 전류제어 회로부(160)는 하우징(192) 내에 배치될 수 있다. 제 1 연결단자(194)는 공정 챔버(도 2의 110) 내 기판을 안착하기 위한 정전척(130)의 정전 전극(135)에 정전기력을 제공하기 위해 정전력 전원 공급부(도 2 의 150)의 DC 전원이 입력되는 입력 포트로 기능할 수 있다.
제 2 연결단자(196)는 정전 전극(135)과 전기적으로 연결된 RF 로드(132)와 연결되고, 제 1 연결단자(194)로 공급된 DC 전원을 정전 전극(135)에 공급하도록 제 1 연결단자(194)에 전기적으로 연결되며, 정전 전극(135)을 통해서 입력되는 적어도 하나의 RF 전류를 입력 받을 수 있다.예를 들어, 제 2 연결단자(196)는 제 1 연결단자(194)와 적어도 하나의 노드(n1)를 통해서 전기적으로 연결되어 정전력 전원 공급부(도 2의 150)의 DC 전원을 정전척(130)으로 출력하는 출력 포트의 기능과, 정전 전극(135)을 통해서 입력되는 적어도 하나의 RF 전류를 정전척 전류제어 회로부(160)로 전달하기 위한 입력 포트로 기능할 수 있다.
정전척(130)은 정전 전극(135)에 전기적으로 연결된 RF 로드(132)를 포함하고, 정전척 전류제어 장치(190)가 정전척(130)에 결합될 때 제 2 연결단자(196)가 RF 로드(132)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 전류제어 장치를 포함하는 기판처리장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판처리장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 분사부(120), 정전척(130), 및 정전척 전류제어 장치(190)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(110)는 내부에 처리 공간(112)을 한정할 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110)는 기밀을 유지하도록 구성되며, 처리 공간(112) 내 공정 가스를 배출하고 처리 공간(112) 내 진공도를 조절하도록 배기 포트를 통해서 진공 챔버(미도시)에 연결될 수 있다. 공정 챔버(110)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예컨대 처리 공간(112)을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 위치하는 덮개부를 포함할 수 있다.
가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 처리 공간(112)으로 공급하도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 정전척(130) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(110)의 상부에 정전척(13)에 대항되게 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 외부로부터 공정 가스를 공급받기 위해 상측 또는 측부에 형성된 적어도 하나의 유입홀과, 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하기 위해서 기판(S)을 바라보는 하방으로 형성된 복수의 분사홀들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 가스 분사부(120)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 상부를 덮는 형태로 공정 챔버(110)에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)가 공정 챔버(110)의 덮개 형태로 측벽부에 결합될 수 있다.
정전척(130)은 가스 분사부(120)에 대향되게 공정 챔버(110)에 설치되며, 그 상부에 기판(S)이 안착될 수 있다. 예를 들어, 정전척(130)은 기판(S)에 정전기력을 인가하여 그 상부에 고정하기 위해서 정전 전극(135)을 포함할 수 있다. 정전력 전원 공급부(150)는 정전 전극(135)에 DC 전력을 공급하도록 DC 전원(152)을 포함할 수 있다. 예를 들어, DC　전원(152)은 그 일단이 접지부에 연결되고, 타단이 노드(n1)를 거쳐서 정전 전극(135)에 전기적으로 연결되도록 설치될 수 있다.
부가적으로, 정전력 전원 공급부(150)와 정전척 전류제어 회로부(160)가 노드(n1)를 공유하여 병렬적으로 정전 전극(135)에 연결되는 경우, 정전력 전원 공급부(150)는 정전 전극(135)을 통한 RF 전류가 DC 전원(152)으로 인입되는 것을 차단하기 위해 정전 전극(135) 및 DC 전원(152) 사이에 배치된 DC 필터(155)를 포함할 수 있다. 예를 들어, DC 필터(155)는 노드(n1)와 DC 전원(152) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 선택적으로, DC 필터(155)와 노드(n1) 사이에 저항이 부가될 수 있다. DC 필터(155)는 RF 전류는 차단하면서 DC 전류는 통과시키도록 다양한 형태로 구성될 수 있다.
정전척(130)의 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에서, 정전척(130)은 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. 나아가, 정전척(130)은 그 위에 기판(S)을 안치하도록 구성되기 때문에, 기판 안착부, 기판 지지대, 서셉터 등으로 불릴 수도 있다.
플라즈마 전원 공급부(140)는 공정 챔버(110) 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위해서 공정 챔버(110)에 적어도 하나의 RF(radio frequency) 전력을 인가하도록 적어도 하나의 RF 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원 공급부(140)는 가스 분사부(120)에 RF 전력을 인가하도록 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(120)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다. 임피던스 매칭부(146)는 RF 전원과 공정 챔버(110) 사이의 임피던스 매칭을 위하여 플라즈마 전원 공급부(140) 및 가스 분사부(120) 사이에 배치될 수 있다.
플라즈마 전원 공급부(140) 내 RF 전원은 하나 또는 복수개일 수 있다. 예를 들어, RF 전원은 공정 조건에 따른 플라즈마 환경 제어를 위하여 제 1 주파수 대역의 제 1 RF 전원(142) 및 제 1 주파수 대역보다 큰 제 2 주파수 대역의 제 2 RF 전원(144)을 포함할 수 있다. 제 1 RF 전원(142) 및 제 2 RF 전원(144)으로 구성되는 듀얼 주파수 전원은 공정 조건에 따라서 또는 공정 스텝에 따라서 주파수 대역을 달리할 수 있어서 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다. 도 2는 플라즈마 전원 공급부(140)의 전원이 두 개의 RF 전원들(142, 144)인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위가 이에 제한되지는 않는다.
이러한 플라즈마 전원 공급부(140)의 일 예에서, 제 1 RF 전원(142)은 제 1 주파수 대역이 적어도 470 kHz를 포함하는 저주파(low frequency, LF) 전원이고, 제 2 RF 전원(144)은 제 2 주파수 대역이 적어도 37.12 MHz를 포함하는 고주파(high frequency, HF) 전원일 수 있다. 고주파(HF) 전원은 5 MHz 내지 60 MHz 범위, 선택적으로 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 선택적으로 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 주파수 대역은 13.56 MHz 내지 27.12 MHz 의 주파수 범위를 가지며, 제 1 주파수 대역은 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위를 가질 수 있다.
플라즈마 전원 공급부(140)에서 공급된 RF 전력은 플라즈마 전원 공급부(140)와 공정 챔버(110) 사이에서 임피던스 매칭부(146)를 통해서 적절하게 임피던스 매칭이 되어야 공정 챔버(110)에서 반사되서 되돌아오지 않고 공정 챔버(110)로 효과적으로 전달될 수 있다. 통상적으로는 플라즈마 전원 공급부(140)의 임피던스가 고정되어 있고, 공정 챔버(110)의 임피던스가 일정하지 않기 때문에 공정 챔버(110)의 임피던스와 플라즈마 전원 공급부(140)의 임피던스를 맞추도록 임피던스 매칭부(146)의 임피던스가 정해질 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 임피던스 매칭부(146)는 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 군에서 선택된 둘 또는 그 이상의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다. 나아가, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전력의 주파수와 공정 조건에 따라서 그 임피던스 값이 가변될 수 있도록 가변 커패시터 또는 커패시터 어레이 스위칭 구조를 채택할 수 있다.
정전척 전류제어 장치(190)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 하우징(192)과 하우징(192) 내에 배치되는 정전척 전류제어 회로부(160)를 포함할 수 있다. 정전척 전류제어 회로부(160)는 공정 챔버(110) 내 플라즈마 분위기를 제어하도록 제 1 연결단자(194)와 제 2 연결단다(196) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 정전척 전류제어 회로부(160)는 가스 분사부(120) 및 정전척(130) 사이의 플라즈마 분위기를 제어하기 위해서 정전척(130)에 제 2 연결단자(196)를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.
정전척 전류제어 회로부(160)는 플라즈마 전원 공급부(140)와 공정 챔버(130) 사이에 임피던스 매칭이 된 상태를 전제로 공정 챔버(130)의 측벽 상으로의 RF 전류와, 정전척(130) 또는 기판(S) 상으로 RF 전류의 비를 제어하여 기판(S) 상의 플라즈마 특성을 제어하기 위한 것으로서, 플라즈마 전원 공급부(140)와 공정 챔버(110) 사이의 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭부(146)와는 구분될 수 있다. 아울러, 비교예로, 가스 분사부(120)가 아닌 정전척(130)에 RF 전력을 인가하는 경우에는 정전척(130)과 하부 RF전원(미도시) 사이의 임피던스 매칭을 위하여 둘 사이에 하부 임피던스 매칭부가 부가되기 때문에, 이러한 하부 임피던스 매칭부와 정전척 전류제어 회로부(160)도 구분될 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 전원 공급부(140)에서 가스 분사부(120)로 RF 전원을 공급하면 임피던스 매칭부(146)를 거쳐서 RF 전력이 공정 챔버(110)로 공급되어 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 가스 분사부(120)로 RF 전류(It)가 흐르게 된다. 이 RF 전류(It)는 공정 챔버(110) 내 플라즈마(plasma)를 거쳐서 공정 챔버(110)의 벽면으로 흐르는 RF 전류(Iw)와 공정 챔버(120) 내 플라즈마를 거쳐서 정적척(130)으로 흐르는 RF 전류(Ic)로 분기될 수 있다.
기판(S)은 정전척(130) 상에 안착되어 있기 때문에, 기판(S) 상에 막을 증착하거나 기판(S) 상의 막을 에칭할 때 공정 처리 효율을 높이기 위해서는 기판(S) 상으로 플라즈마 특성, 예컨대 플라즈마 밀도, 균일도, 형상 등을 제어할 필요가 있다. 이를 위해서, 공정 챔버(110)의 벽면으로 흐르는 RF 전류(Iw)와 정적척(130)으로 흐르는 RF 전류(Ic)의 비를 제어할 필요가 있다. 두 RF 전류(Iw, Ic)의 합은 RF 전류(It)로 일정하기 때문에 RF 전류(Ic)를 조절하기 위해서는 정전척(130)에서 접지부로 이어지는 경로 상의 임피던스를 조절할 필요가 있고, 정전척 전류제어 회로부(160)는 이러한 정전척(130)으로부터 접지부에 이르는 경로 상의 임피던스를 조절하여 정전척(130)으로 흐르는 RF 전류(Ic)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 공정 챔버(110)의 벽면으로 흐르는 RF 전류(Iw)가 과도하게 커지면 플라즈마가 기판(S)의 주변부로 분산되어 플라즈마 균일도가 나빠져, 기판(S) 상의 증착 막의 균일도가 나빠지거나 또는 에칭 막의 균일도가 나빠질 수 있다. 하지만, 정전척 전류제어 회로부(160)를 통해서 정전척(130) 또는 기판(S) 상의 플라즈마 밀도를 높여서 RF 전류(Ic)를 높이면, 증착 막의 균일도와 에칭 막의 균일도가 높아질 수 있다. 따라서, 정전척 전류제어 회로부(160)를 제어하여, 정전척(130)또는 기판(S) 상의 플라즈마 특성을 제어할 수 있다.
예를 들어, 정전척 전류제어 회로부(160)는 정전 전극(135) 및 접지부 사이에 정전력 전원 공급부(150)와 병렬로 연결될 수 있다. 예컨대, 하우징(192) 내 정전척 전류제어 회로부(160)는 제 1 연결단자(194)를 통해서 연결된 정전력 전원 공급부(150)와 하우징(192) 내 노드(n1)에서 서로 접속되어 제 2 연결단자(194)를 통해서 정전 전극(135)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 정전척 전류제어 장치(190)를 이용하면, 정전력 전류제어 회로부(160)와 정전력 전원 공급부(150)를 공유 구조로 연결할 수 있어서, 정전 전극(135)에 연결되는 배선 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.
이와 같은 병렬 연결 구조에서, RF 전원(142, 144)에 의해서 생성되어 정전 전극(135)을 통해서 정전척 전류제어 장치(190)의 제 2 연결단자(196)를 통해서 인입되는 RF 전류는 정전척 전류제어 회로부(160)를 통해서 통과되고 정전력 전원 공급부(150)로부터 제 1 연결단자(194)를 통해서 노드(n1)를 거쳐서 정전척 전류제어 회로부(160)로 인입되는 DC 전류는 차단할 필요가 있다. 이를 위해서, 정전척 전류제어 회로부(160)는 RF 전류를 통과시키기 위한 적어도 하나의 RF 필터와 DC 전류를 차단하기 위한 적어도 하나의 DC 차단 소자를 포함할 수 있다. DC 차단 소자는 RF 필터와 별도로 제공될 수 있을 뿐만 아니라, RF 필터 내의 일부 소자를 포함할 수도 있다.
도 3은 도 1의 정전척 전류제어 장치 내 정전척 전류제어 회로부(160)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 정전척 전류제어 회로부(160)는 RF 필터(162)와 DC 차단 소자(168)를 포함할 수 있다. 플라즈마 전원 공급부(140) 내 전원이 제 1 RF 전원(142)과 제 2 RF 전원(144)을 포함하는 경우, RF 필터(162)는 적어도 제 1 주파수 대역의 제 1 RF 전류(I1)를 통과시키기 위한 제 1 RF 필터(166)와 적어도 제 2 주파수 대역의 제 2 RF 전류(I2)를 통과시키기 위한 제 2 RF 필터(164)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제 1 RF 전류(I1)는 제 1 주파수 대역이 적어도 470 kHz를 포함하는 저주파(LF) 전원으로부터 생성되고, 제 2 RF 전류(I2)는 제 2 주파수 대역이 적어도 37.12 MHz를 포함하는 고주파(HF) 전원으로부터 생성될 수 있다.
한편, RF 전류에는 제 1 주파수 대역과 제 2 주파수 대역의 RF 전류 외에 고조파(harmonics) 성분의 RF 전류가 포함될 수 있으므로, 제 1 RF 필터(162) 또는 제 2 RF 필터(164)는 제 1 주파수 대역과 제 2 주파수 대역 외에 이러한 고조파 성분의 RF 전류를 통과시킬 필요가 있다.
제 1 RF 필터(166)가 제 1 주파수 대역(저주파, LF)의 RF 전류를 통과시키는 경우, DC 차단 소자(168)는 제 1 RF 필터(166)로 DC 전류가 흐르는 것을 차단하도록 노드(n1)와 제 1 RF 필터(166) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 제 2 RF 필터(164)가 제 2 주파수 대역(고주파, HF)의 RF 전류를 통과시키고 저주파 대역을 차단하도록 구성되는 경우, 제 2 RF 필터(164)가 DC 전류를 차단할 수 있어서 제 2 RF 필터(164)에는 별도로 DC 차단 소자의 연결을 생략할 수 있다. 이 경우, 제 2 RF 필터(164)가 DC 차단 소자를 내재하는 것으로 해석할 수도 있다.
예를 들어, 제 1 RF 필터(166)는 제 1 주파수 대역(저주파, LF)과 고조파 성분의 제 1 RF 전류(I1)를 통과시키는 대역 저지 필터(band rejection filter, BRF)를 포함하고, 제 2 RF 필터(164)는 제 2 주파수 대역(고주파, HF)의 제 2 RF 전류(I2)를 통과시키면서 DC 전류를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter, BPF)를 포함할 수 있다. 이러한 대역 저지 필터(BRF)는 특정 밴드 만을 저지하고 나머지 성분을 모두 통과시킨 다는 점에서 노치 필터(notch filter)로 불릴 수도 있다. 예를 들어, 제 1 RF 필터는 제 2 주파수 대역(HF)은 저지하고 나머지를 통과시키는 대역 저지 필터로 구성될 수 있다. 한편, 제 1 RF 필터(166)는 제 2 주파수 대역(HF)보다 낮은 주파수 대역과 제 2 주파수 대역(HF)보다 높은 대역을 통과시킨 다는 점에서 이중 대역 통과 필터로 불릴 수도 있다.
도 4는 도 1의 정전척 전류제어 장치 내 정전척 전류제어 회로부(160)의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, DC 차단 소자(168)는 제 1 커패시터(C1)를 포함하고, 제 1 RF 필터(166)는 적어도 서로 병렬로 연결된 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 커패시터(C2)를 포함할수 있다. 나아가, 제 1 RF 필터(166)는 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 커패시터(C2)의 병렬 연결 구조와 접지부 사이에 직렬 연결된 제 4 커패시터(C4)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 커패시터(C2)의 병렬 연결 구조는 제 1 커패시터(C1)와 직렬 접속될 수 있다.
제 1 RF 필터(166)에 있어서, 제 2 주파수 대역(HF)보다 낮은 RF 전류(I11)는 제 1 인덕터(L1)를 통해서 접지부로 흐르고, 제 2 주파수 대역(HF)보다 높은 고조파 성분의 RF 전류(I12)는 제 2 커패시터(C2) 및 제 4 커패시터(C4)를 통해서 접지부로 흐를 수 있다.
제 2 RF 필터(164)는 서로 직렬로 연결된 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 인덕터(L2)는 노드(n1)에 접속되고, 제 3 커패시터(C3)는 제 2 인덕터(L2)와 접지부 사이에 직렬 접속될 수 있다. 제 2 RF 필터(164)는 제 2 주파수 대역(HF)의 제 2 RF 전류(I2)가 통과되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제 3 커패시터(C3)는 제 2 RF 필터(164)의 임피던스를 조절할 수 있도록 가변 커패시터로 제공될 수도 있다. 부가적인 실시예에서, 제 2 RF 필터(164)로 흐르는 제 2 RF 전류(I2)의 양을 검출하기 위한 센서(미도시)가 정전척 전류제어 회로부(160)에 더 부가될 수도 있다. 이 경우, 센서를 이용하여 제 2 RF 전류(I2)를 검출하고, 그 검출된 값을 기반으로 제 2 RF 전류(I2)가 원하는 값이 되도록 제 3 커패시터(C3)의 커패시턴스를 조절할 수도 있다.
나아가, 증착 또는 에칭 공정 완료 후 기판(S) 상의 막 특성, 예컨대 프로파일, 균일도 등을 측정하여, 측정 결과에 따라서 원하는 막 특성을 얻도록 제 3 커패시터(C3)의 커패시턴스를 조절할 수도 있다.
따라서, 전술한 실시에에 따르면, 고주파 전원과 저주파 전원의 듀얼 RF 전원에 대응하여, 정전척 전류제어 장치(190) 내 정전척 전류제어 회로부(160)에 듀얼 RF 필터 구조를 구성하여, 공정 특성을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 도 2를 다시 참조하면, 정전척(130)은 기판(S)을 가열하기 위한 히터(17)를 포함할 수 있다. 히터 전원부(180)는 히터(17)에 AC 전력을 인가하도록 히터(17)에 연결될 수 있다. 나아가, 제 3 RF 필터(185)는 히터 전원부(180)와 히터(137) 사이에 연결되어, 히터 전원부(180)의 AC 전력과 히터(137) 사이의 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이, 전술한 실시예들에서는 정전척 전류제어 장치(190)를 통해서 정전척(130) 또는 기판(S) 상의 플라즈마 분위기 또는 플라즈마 특성을 제어함으로써 공정 효율(예컨대, 증착 속도, 에칭 속도)을 높이거나 공정 균일도(예컨대, 증착 균일도, 에칭 균일도)를 높일 수 있다. 또한, 정전력 전원 공급부(150)와 정전척 전류제어 회로부(160)를 노드(n1)에서 병렬로 연결할 수 있도록 정전척 전류제어 장치(190)에 제 1 연결단자(194)와 제 2 연결단자(196)를 구성하여, 정전 전극(135)에 하나의 배선으로 연결함으로써 정전척(130)의 배선 구조를 간단하게 하면서도, RF 전류와 DC 전류가 서로 간섭되지 않도록 회로를 구성할 수 있게 된다.
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.

Claims (9)

  1. 공정 챔버 내 기판을 안착하기 위한 정전척의 정전 전극에 정전기력을 제공하기 위해 정전력 전원 공급부의 DC 전원이 입력되는 제 1 연결단자;
    상기 정전 전극과 전기적으로 연결된 RF 로드와 연결되고, 상기 제 1 연결단자로 공급된 DC 전원을 상기 정전 전극에 공급하도록 상기 제 1 연결단자에 전기적으로 연결되며, 상기 정전 전극을 통해서 입력되는 적어도 하나의 RF 전류를 입력 받기 위한 제 2 연결단자; 및
    상기 공정 챔버 내 플라즈마 분위기를 제어하도록 상기 제 1 연결단자와 상기 제 2 연결단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 연결단자를 통해 입력된 상기 적어도 하나의 RF 전류는 통과시키고 상기 제 1 연결단자를 통해 입력되는 DC　전류는 차단하는, 정전척 전류제어 회로부를 포함하고,
    상기 정전척 전류제어 회로부는 상기 적어도 하나의 RF 전류를 통과시키기 위한 적어도 하나의 RF 필터 및 상기 DC 전류를 차단하기 위한 적어도 하나의 DC 차단 소자를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 RF 필터는 적어도 제 1 주파수 대역의 제 1 RF 전류를 통과시키기 위한 제 1 RF 필터, 및 적어도 상기 제 1 주파수 대역보다 큰 제 2 주파수 대역의 제 2 RF 전류를 통과시키기 위한 제 2 RF 필터를 포함하고,
    상기 제 1 RF 전류는 상기 제 1 주파수 대역이 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위를 갖는 저주파(LF) 전원으로부터 생성되고,
    상기 제 2 RF 전류는 상기 제 2 주파수 대역이 13.56 MHz 내지 27.12 MHz 의 주파수 범위를 갖는 고주파(HF) 전원으로부터 생성되는,
    정전척 전류제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC 차단 소자는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는, 정전척 전류제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 정전 전극 및 상기 제 1 RF 필터 사이에 직렬로 연결된 제 1 커패시터를 포함하고,
    상기 1 RF 필터 및 상기 제 1 커패시터의 직렬 연결 구조는 상기 제 2 RF 필터와 병렬로 연결된,
    정전척 전류제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 필터는 상기 제 2 RF 전류를 제외한 나머지 RF 전류를 통과시키는 대역 저지 필터를 포함하고,
    상기 제 2 RF 필터는 상기 제 2 RF 전류를 통과시키면서 상기 DC 전류를 차단하기 위한 대역 통과 필터를 포함하는,
    정전척 전류제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 필터는 서로 병렬로 연결된 제 1 인덕터 및 제 2 커패시터를 포함하고,
    상기 제 2 RF 필터는 서로 직렬로 연결된 제 2 인덕터 및 제 3 커패시터를 포함하는,
    정전척 전류제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 필터는 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 커패시터의 병렬 연결 구조와 접지부 사이에 직렬 연결된 제 4 커패시터를 포함하는, 정전척 전류제어 장치.
  9. 삭제
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