KR102454627B1 - 플라즈마 시스템에 적용하는 방법 및 관련 플라즈마 시스템 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 시스템에 적용하는 방법에 있어서, 상기 플라즈마 시스템은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 하부 전극 및 매칭 회로에 의해 상기 하부 전극에 결합된 무선 주파수(RF) 소스를 구비한다. 상기 플라즈마 시스템은 상기 하부 전극 상에 배치된 공작물을 가공하는 데 사용된다. 상기 방법은, 상기 RF 소스를 가동하는 단계; 상기 RF 소스의 RF 전력을 증가시키고, 상기 매칭 회로의 디폴트 위치에 대응하여 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성하는 단계; 및 제1 조건이 충족되면, 제1 추세로 상기 RF 전력을 조정하고, 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 제2 추세로 상기 매칭 회로를 조정하여 제2 조건을 충족시키는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 시스템에 적용하는 방법 및 관련 플라즈마 시스템
본 발명은 조작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 시스템에 적용하는 방법 및 관련 플라즈마 시스템에 관한 것이다.
집적 회로의 피처 크기가 지속 감소함에 따라 가공 공정에 대한 요건도 점점 더 까다로워지고 있다. 그 중 가장 중요한 요건은 에칭 제품의 일관성 문제이다. 공정 과정에서 동일 모델 기계 중 모든 챔버의 공정 결과 일관성에 대해 엄격한 요건을 적용하여, 각 챔버의 일관성 문제로 인한 공정 리스크를 방지해야 한다. 따라서 상이한 챔버 간 엄격한 과정을 제어함으로써 공정 결과의 일관성을 구현할 필요가 있다. 그러나 실제 제어 과정에서 하부 전극의 배선 형태 등 제어할 수 없는 분포 매개변수 차이로 인한 에칭 결과의 차이가 여전히 존재한다. 특히 고도화된 공정에서는 이러한 차이가 더욱 커진다.
따라서 본 발명은 플라즈마 시스템에 적용하는 방법 및 관련 플라즈마 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 시스템에 적용하는 방법을 제공한다. 상기 플라즈마 시스템은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 하부 전극 및 매칭 회로에 의해 상기 하부 전극에 결합된 무선 주파수(RF) 소스를 구비한다. 상기 플라즈마 시스템은 상기 하부 전극 상에 배치된 공작물을 가공하는 데 사용된다. 상기 방법은, 상기 RF 소스를 가동하는 단계; 상기 RF 소스의 RF 전력을 증가시키고, 상기 매칭 회로의 디폴트 위치에 대응하여 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성하는 단계; 및 상기 제1 조건이 충족되면, 제1 추세로 상기 RF 전력을 조정하고, 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 제2 추세로 상기 매칭 회로를 조정하여 제2 조건을 충족시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 시스템에 적용하는 방법을 제공한다. 상기 플라즈마 시스템은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 하부 전극 및 매칭 회로에 의해 상기 하부 전극에 결합된 RF 소스를 구비한다. 상기 플라즈마 시스템은 상기 하부 전극 상에 배치된 공작물을 가공하는 데 사용된다. 상기 방법은, 상기 RF 소스를 가동하는 단계; 상기 RF 소스의 상기 RF 전력을 증가시키고, 상기 RF 전력은 상기 매칭 회로의 디폴트 위치를 통해 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성하는 단계; 및 상기 공작물에 결합된 센서에 의해 감지된 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값에 도달하거나, 상기 RF 출력이 최대 RF 출력에 도달하면, 상기 매칭 회로를 조정하여 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 시스템을 제공한다. 상기 플라즈마 시스템은 상기 챔버 내에 배치된 공작물을 가공하는 데 사용된다. 상기 플라즈마 시스템은 하부 전극, RF 소스, 매칭 회로 및 제어 회로를 포함한다. 상기 하부 전극은 상기 챔버 내에 배치된다. 상기 RF 소스는 상기 하부 전극에 결합된다. 상기 매칭 회로는 상기 RF 소스와 상기 하부 전극 사이에 결합된다. 여기에서 상기 RF 소스가 RF 전력 생성을 가동하면, 상기 매칭 회로의 디폴트 위치는 상기 RF 전력에 대응하여 상기 하부 전극에 출력 전력을 생성한다. 상기 제어 회로는 상기 RF 소스와 상기 매칭 회로에 결합된다. 여기에서 상기 제어 회로는 상기 RF 소스를 제어하여 상기 RF 전력을 증가시키는 데 사용된다. 제1 조건이 충족된 후, 제1 추세로 상기 RF 전력을 조정하고 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 제2 추세로 상기 매칭 회로를 조정하여 제2 조건을 충족시킨다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 매칭 회로의 개략도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 적용하는 방법의 제1부분 흐름도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 방법에 따른 제1부분 흐름도의 파형도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 방법에 따른 제1부분 흐름도의 다른 파형도이다.
도 5는 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 적용하는 방법의 제2부분 흐름도이다.
도 6a는 도 5에 도시된 방법에 따른 제2부분 흐름도의 파형도이다.
도 6b는 도 5에 도시된 방법에 따른 제2부분 흐름도의 다른 파형도이다.
도 7a는 도 4a 실시예에 따른 파형도이다.
도 7b는 도 4b 실시예에 따른 파형도이다.
도 7c는 도 4b 실시예에 따른 다른 파형도이다.
도 8은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 적용하는 방법의 흐름도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 방법에 따른 흐름도의 파형도이다.
도 9b는 도 8에 도시된 방법에 따른 흐름도의 다른 파형도이다.
이하에서는 본원에서 개시한 내용의 상이한 특징을 구현하는데 사용될 수 있는 다양한 실시방식 또는 예시를 제공한다. 이하에서 설명하는 구성요소 및 구성의 구체적인 예시는 본원에 개시된 내용을 단순화하기 위해 사용된다. 이러한 설명은 예시일 뿐이며 본원에 개시된 내용을 제한하지 않음에 유의한다. 예를 들어 하기 설명에서 제1 특징을 제2 특징 또는 상방에 형성한다는 것은, 일부 실시예에서 상기 제1 특징 및 제2 특징이 서로 직접 접촉하는 것을 포함할 수 있다. 또한 일부 실시예에서 추가적인 구성요소가 상기 제1 특징 및 제2 특징 사이에 더 형성되며, 제1 특징 및 제2 특징이 직접 접촉하지 않는 것을 포함할 수도 있다. 또한 본원에 개시된 내용은 복수의 실시예에서 구성요소 부호 및/또는 기호를 반복 사용할 수 있다. 이러한 반복적인 사용은 간결함과 명확함을 위한 것이며, 그 자체는 논의된 상이한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 의미하지 않는다.
또한 "아래", "하방", "낮은", "위", "상방" 및 그와 유사하게 본원에 사용된 공간적으로 상대적인 용어는, 도면에 도시된 하나의 구성요소나 특징과 다른 또는 복수의 구성요소나 특징 간의 관계를 간단하게 설명하기 위한 것일 수 있다. 이러한 공간적으로 상대적인 용어는 그 기본적 의미가 도면에 도시된 방위 외에 사용 또는 작업 중 장치가 소재한 다양한 상이한 방위를 포함할 수도 있다. 상기 디바이스를 다른 방위로 거치할 수 있다(예를 들어 90도 회전하거나 다른 방위로 거치). 이처럼 공간상으로 상대적인 용어는 그에 상응하도록 해석되어야 한다.
본 출원의 비교적 넓은 범위를 한정하기 위해 사용된 수치 범위와 매개변수는 모두 대략적인 수치이다. 여기에서는 가능한 정확하게 구체적인 실시예에서의 관련 수치를 제시하였다. 그러나 임의 수치는 본질적으로 개별적인 시험 방법으로 인한 표준 편차가 불가피하게 포함된다. 여기에서 "약"은 통상적으로 특정 수치 또는 범위에서 실제 수치의 ±10%, 5%, 1% 또는 0.5% 이내를 의미한다. 또는 "약"이라는 용어는 평균값의 허용 가능한 표준 오차 내에 있는 실제 수치를 의미하며, 본 출원이 속한 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자가 고려하는 바에 따라 결정적되는 것으로 본다. 실시예를 제외하고, 또는 달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 범위, 수량, 수치 및 백분율(예를 들어 재료 용량, 시간 길이, 온도, 작동 조건, 수량 비율 및 기타 유사한 것)은 모두 "약"으로 수식됨을 이해할 수 있다. 따라서 달리 상반된 명시가 없는 한, 본 명세서 및 첨부된 특허 범위에 개시된 수치 매개변수는 대략적인 수치이며 필요에 따라 변경될 수 있다. 적어도 이러한 수치 매개변수는 제시된 유효 자릿수와 일반적인 진법을 적용하여 수득한 값으로 이해해야 한다. 여기에서 수치 범위는 한 끝점에서 다른 한 끝점까지 또는 두 끝점 사이에 개재되도록 나타낸다. 달리 명시되지 않는 한, 여기에서 설명하는 수치 범위는 끝점을 포함한다.
플라즈마 시스템이 공작물(예를 들어 웨이퍼)을 가공하는 경우, 예를 들어 공작물(예를 들어 웨이퍼)을 에칭하는 경우, 반드시 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값을 실시간으로 검출해야 한다. 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상에서 공정 결과의 일관성을 구현하기 위해, 반드시 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값이 가공 과정에서 일정하게 유지되도록 제어해야 한다. 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값이 디폴트 전압 바이어스값에 도달하는 데 너무 오랜 시간이 소요된다면, 불안정한 전압 바이어스값으로 인해 공작물(예를 들어 웨이퍼)의 공정 결과가 예상에 못 미쳐 수율이 대폭 저하될 수 있다. 따라서 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값을 신속하게 디폴트 전압 바이어스값으로 조정하고 이를 어떻게 유지하는가는 공정 결과의 일관성을 구현하기 위한 주요 도전 과제이다. 본 발명은 플라즈마 시스템에 적용하는 방법 및 관련 플라즈마 시스템을 개시한다. 상기 방법 및 상기 플라즈마 시스템은 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값을 신속하게 디폴트 전압 바이어스값으로 조정하여, 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상의 전압 바이어스값이 디폴트 전압 바이어스값에 도달하는 데 긴 시간이 소요되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에서 개시한 방법 및 플라즈마 시스템은 효과적으로 공작물(예를 들어 웨이퍼)의 생산 수율을 향상시키고 에너지 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(1)의 개략도이다. 본 실시예에 있어서, 플라즈마 시스템(1)은 공작물(예를 들어 웨이퍼)을 가공하는 데 사용된다. 예를 들어 플라즈마 시스템(1)은 에칭 장치일 수 있으며, 플라즈마를 이용해 공작물(예를 들어 웨이퍼)을 에칭한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 시스템(1)은 챔버(10), 챔버(10) 내에 배치된 하부 전극(11), RF 전원(12), 매칭 회로(13), 센서(14) 및 제어 회로(15)를 포함한다. 공작물(예를 들어 웨이퍼)은 하부 전극(11) 상에 배치되어 가공된다. RF 전원(12)은 매칭 회로(13)를 통해 하부 전극(11)에 결합된다. 여기에서 RF 전원(12)은 RF 전력(RFp)을 제공하는 데 사용된다. RF 전력(RFp)은 매칭 회로(13) 내의 매처(matcher)를 지난 후, 하부 전극(11)에 출력 전력(OUTp)을 형성한다.
매칭 회로(13) 내 상기 매처의 위치를 조정함으로써, 매칭 회로(13)가 상이한 임피던스를 갖도록 만들 수 있다. 매칭 회로(13)의 임피던스와 RF 전원(12)의 출력 임피던스(예를 들어 50Ω의 출력 임피던스), RF 전원(12)과 매칭 회로(13) 사이 전송선의 임피던스, 하부 전극(11)의 임피던스 및 챔버(10) 내의 플라즈마에 의해 형성된 임피던스가 임피던스 매칭에 도달하면, 매칭 회로(13)는 RF 전력(RFp)에 대한 반사 전력이 가작 작다. 이때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 가장 크다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 임피던스 매칭을 정확히 수행하기 위해, RF 전원(12)과 매칭 회로(13) 사이에 진폭 위상 검출 회로(미도시)가 설치될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 진폭 위상 검출 회로는 매칭 회로(13)의 입력단으로부터 챔버(10)를 향한 임피던스의 모듈러스값과 위상을 획득하는 데 사용된다. 또한 매칭 제어 알고리즘에 필요한 입력량을 제어 회로(15)에 제공하고, 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)를 조정한다. 최종적으로 매칭 회로(13)와 챔버(10)의 총 임피던스를 RF 전원(12)의 출력 임피던스(예를 들어 50Ω의 출력 임피던스)와 매칭시킴으로써, 임피던스 매칭을 구현한다.
센서(14)는 하부 전극(11)에 결합되어 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상방의 RF 전압값을 실시간으로 검출하고, 상기 RF 전압값을 직류 바이어스값(BIAS)으로 변환하여 직류 바이어스값(BIAS)을 출력하는 데 사용된다. 제어 회로(15)는 직류 바이어스값(BIAS)을 수신하고, 직류 바이어스값(BIAS) 및 디폴트 전압값에 따라 RF 전원(12)의 RF 전력(RFp) 또는 매칭 회로(13) 중 상기 매처의 위치를 실시간으로 조정한다. 디폴트 전압값은 메모리와 같은 플라즈마 시스템(1)의 저장 장치(미도시)에 사전 저장될 수 있다. 제어 회로(15)가 상기 저장 장치로부터 상기 디폴트 전압값을 판독한 후, 상기 디폴트 전압값 및 직류 바이어스값(BIAS)을 비교하여 RF 전원(12)의 RF 전력(RFp) 또는 매칭 회로(13) 중 상기 매처의 위치를 실시간으로 조정한다. 구체적으로, 제어 회로(15)는 RF 전원(12) 및 매칭 회로(13) 중의 데이터 매개변수를 실시간으로 판독할 수 있다. 데이터 중 동일 시점의 RF 전력(RFp) 및 매칭 회로의 상기 매처 위치에 따라 RF 전원(12) 및 매칭 회로(13)를 어떻게 조정할지 판단한다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 플라즈마 시스템(1)이 기타 필수 장치와 구성요소를 더 포함하여 공작물(예를 들어 웨이퍼)을 가공한다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 시스템(1)은 상부 RF 전원, 상기 상부 RF 전원에 대응하는 매칭 회로 및 코일을 포함한다. 또한 반응 가스를 도입하기 위한 파이프라인 등을 더 포함한다. 그러나 간결하게 도시하기 위해 도 1에서는 본 발명의 발명 사상과 관련된 장치 및 구성요소만 도시하였다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 매칭 회로(13)의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 매칭 회로(13)는 가변 커패시터(C1, C2) 및 인덕턴스(L1, L2)를 포함한다. 여기에서 가변 커패시터(C1)는 인덕턴스(L1)와 직렬로 연결되어 동조 회로를 형성한다. 가변 커패시터(C2)는 인덕턴스(L2)와 직렬로 연결되어 다른 동조 회로를 형성한다. 구체적으로, 인덕턴스(L1)의 일단은 RF 전원(12)에 연결되고, 타단은 가변 커패시터(C1)의 일단에 연결된다. 가변 커패시터(C1)의 타단은 하부 전극(11)에 연결된다. 가변 커패시터(C2)의 일단은 RF 전원(12)에 연결되고, 타단은 인덕턴스(L2)의 일단에 연결된다. 인덕턴스(L2)의 타단은 기준 전원단(예를 들어 접지단)에 연결된다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 커패시터와 인덕턴스가 직렬로 연결되어 동조 회로의 기능과 목적을 구현할 수만 있다면, 동조 회로가 여기에서 커패시터와 인덕턴스의 위치에 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 상기 단락 및 후속 단락에서 언급된 매처 위치는 가변 커패시터(C1, C2)의 임피던스이다. 본 발명은 매칭 회로(13) 중 커패시터만 가변적인 것으로 한정하지 않음에 유의한다. 마찬가지로 가변 인덕턴스도 임피던스 매칭을 구현할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제어 회로(15)가 직류 바이어스값(BIAS)을 수신한다. 직류 바이어스값(BIAS) 및 디폴트 전압값에 따라 매칭 회로 중의 매처를 조정해야 한다고 판단한 경우, 제어 회로(15)는 그 중 포함된 스테핑 모터(미도시)를 통해 매칭 회로(13)의 가변 커패시터(C1 또는 C2)를 조정하여 임피던스 매칭에 도달할 수 있다.
도 3은 본 발명 일 실시예에 따른 방법(2)의 제1부분 흐름도이다. 대체적으로 대략 동일한 결과를 얻을 수 있다면, 본 발명은 완전히 도 3에 도시된 흐름도의 단계에 따라 실행하도록 한정되지 않는다.
단계 201: RF 전원을 가동하여 RF 전력을 생성한다.
단계 202: RF 전력을 증가시키며, RF 전력은 매칭 회로의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극에서 출력 전력을 생성한다.
단계 203: 제어 회로는 RF 전력 또는 직류 바이어스값이 제1 조건을 충족시키는지 여부를 판단한다. 그러하면 도 5의 흐름도를 계속하고, 그렇지 않으면 단계 202로 진입한다.
구체적으로 센서(14)에 의해 출력된 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하면, 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족되었다고 판단한다. 또는 RF 전원(12)의 RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하면, 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족되었다고 판단한다.
도 4a를 참고하면, 도 4a는 도 3에 도시된 방법(2)의 제1부분 흐름도의 파형도이다. 시점(t0)일 때 RF 전원(12)이 가동된다(단계 201). 이어서 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp)을 증가시키고, RF 전력(RFp)은 매칭 회로(13)의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극(11)에서 출력 전력(OUTp)을 생성한다(단계 202). 상기 디폴트 위치는 매칭 회로(13)의 매처를 조정하지 않은 경우 매칭 회로(13)가 갖는 임피던스에 대응한다. RF 전력(RFp)이 증가함에 따라, 출력 전력(OUTp)도 상응하여 증가할 수 있다. 이러한 방식으로 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상방의 RF 전압값도 증가하여, 센서(14)에 의해 출력된 직류 바이어스값(BIAS)이 함께 증가할 수 있다. RF 전력(RFp)이 증가하는 과정에서, 매칭 회로(13)의 매처의 위치는 상기 디폴트 위치로 유지됨에 유의한다. 시점(t1)일 때 RF 전력(RFp)의 증가로 인해 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값까지 상승한다. 이때 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다.
도 4b를 참고하면, 도 4b는 도 3에 도시된 방법(2)의 제1부분 흐름도의 다른 파형도이다. 시점(t0)일 때 RF 전원(12)이 가동된다(단계 201). 이어서 RF 전력(RFp)을 증가시키고, RF 전력(RFp)은 매칭 회로(13)의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극(11)에서 출력 전력(OUTp)을 생성한다(단계 202). 동일하게, RF 전력(RFp)의 증가로 인해 출력 전력(OUTp)도 상응하여 증가할 수 있다. 이러한 방식으로 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상방의 RF 전압값도 증가하여, 센서(14)에 의해 출력된 직류 바이어스값(BIAS)이 함께 증가할 수 있다. 또한 마찬가지로 RF 전력(RFp)을 증가시키는 과정에서, 매칭 회로(13)의 매처의 위치가 상기 디폴트 위치로 유지된다. 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하였으며, 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다.
도 5를 참고하면, 도 5는 도 3에 이어지는 방법(2)의 제2부분의 흐름도이다. 대체적으로 대략 동일한 결과를 얻을 수 있다면, 본 발명은 완전히 도 3에 도시된 흐름도의 단계에 따라 실행하도록 한정되지 않는다.
단계 204: 제어 회로는 제1 추세로 RF 전력을 조정한다.
단계 205: 제어 회로는 제2 추세로 매칭 회로의 매처의 위치를 조정한다.
단계 206: 제어 회로는 매칭 회로의 매처의 위치 또는 직류 바이어스값이 제2 조건을 충족시키는지 여부를 판단한다. 그러하면 단계 207로 진입한다. 그렇지 않으면 단계 204 및 단계 205로 진입한다.
단계 207: 프로세스를 종료한다.
구체적으로, 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다. 또한 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율을 증가시키는 제2 추세로 매칭 회로(13)의 매처의 위치를 조정한다. 즉, 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)의 매처의 위치를 제어하여, 매칭 회로(13)의 임피던스와 RF 전원(12)의 출력 임피던스(예를 들어 50Ω의 출력 임피던스), RF 전원(12)과 매칭 회로(13) 사이 전송선의 임피던스, 하부 전극(11)의 임피던스 및 챔버(10) 내의 플라즈마에 의해 형성된 임피던스가 임피던스 매칭에 도달하도록 만들 수 있다. 또한 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하고 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 최대(즉, 임피던스 매칭)일 때, 제어 회로(15)는 제2 조건이 충족되었다고 판단한다.
도 6a를 참고하면, 도 6a는 도 5에 도시된 방법(2)의 제2부분 흐름도의 파형도이다. 계속해서 도 4a에 도시된 바와 같이, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하고, 제어 회로(15)가 제1 조건이 충족된 것으로 판단한 후, 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 조정한다(단계 205). 제어 회로(15)의 조정에 따라, 매칭 회로(13) 중 매처의 위치는 임피던스 매칭 시의 매칭 위치에 더 가까워진다. 즉, 출력 전력(OUTp)이 증가할 수 있고, 직류 바이어스값(BIAS)도 이와 함께 증가할 수 있다. 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 이미 디폴트 전압값에 도달하며, 직류 바이어스값(BIAS)이 계속 증가하면 디폴트 전압값에서 벗어난다. 따라서 제어 회로(15)는 동시에 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정할 수 있다(단계 204). 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 너무 많이 벗어나지 않고 더욱 빠르게 디폴트 전압값로 안정화될 수 있도록 제어한다.
도 6a에서 추세는 점선 화살표로 표시된다. 예를 들어, 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다. 따라서 도 6a에 도시된 RF 전력(RFp)은 시점(t1) 후 하향 추세를 나타낼 수 있다. 다른 예시에 있어서, 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 조정한다. 따라서 도 6a에 도시된 매처 위치는 시점(t1) 후 매칭 위치를 향해 조정되는 추세를 나타낼 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 6a에 도시된 직류 바이어스값(BIAS)은 시점(t1) 후 디폴트 전압값으로 유지되는 추세를 나타낼 수 있다. 도 6a의 점선 화살표는 추세를 나타낼 뿐임에 유의한다. 즉, RF 전력(RFp)은 도 6a에 도시된 바와 같이 선형 변화로 점차 감소하도록 한정되지 않는다. RF 전력(RFp)은 곡선 변화로 점차 감소하거나 일정 시간 동일하게 유지되다가 점차 감소할 수 있다. 마찬가지로 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에서 고정 유지되도록 한정하지 않는다. 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에서 일정 범위의 진동이 발생할 수 있다.
또한 도 6a의 매칭 위치가 나타내는 것은 매칭 회로(13) 중 매처가 소위 "매칭 위치"로 조정될 때이다. 이때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율은 최대이다. 즉, 임피던스 매칭에 도달한다. 매처가 디폴트 위치에서 나타내는 임피던스와 매처가 매칭 위치에서 나타내는 임피던스 사이는 선형 변화로 한정되지 않는다. 또한 도 6a에서 매처 위치의 추세가 위로 증가하는 것으로 도시하였으나, 매처가 매칭 위치에서 나타내는 임피던스가 디폴트 위치가 나타내는 임피던스보다 크도록 한정하지 않는다. 도 6a에 도시된 매처 위치는 매처 위치가 디폴트 위치로부터 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 조정되기 시작한 것으로 해석해야 한다. 매처 위치가 "매칭 위치"에 도달할 때, 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율은 최대이다.
시점(t2)일 때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 최대이고 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값이다. 이때 제어 회로(15)는 제2 조건이 충족된다고 판단하고, RF 전력(RFp) 및 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다. 이를 통해 방법(2)의 프로세스가 종료된다.
먼저 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달할 때까지 RF 전력(RFp)을 증가시킨 후, 다시 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하기 시작한다. 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)이 신속하게 디폴트 전압값의 시간에 도달할 수 있다. 또한 매칭 회로(13)의 매처가 매칭 위치에 도달하며, 이때 반사 전력이 최소이기 때문에, 효과적으로 에너지 소모를 줄일 수 있다.
도 6b를 참고하면, 도 6b는 도 5에 도시된 방법(2)의 제2부분 흐름도의 다른 파형도이다. 계속해서 도 4b의 실시예에 있어서, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하였다. 따라서 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다. 이어서 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 조정한다(단계 205). 제어 회로(15)의 조정에 따라, 매칭 회로(13) 중 매처의 위치는 임피던스 매칭 시의 매칭 위치에 더 가까워진다. 즉, 출력 전력(OUTp)이 증가할 수 있고, 직류 바이어스값(BIAS)도 이와 함께 증가할 수 있다. 동시에 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다(단계 204). RF 전력(RFp)의 감소는 직류 바이어스값(BIAS)도 감소하는 추세를 나타내도록 만들 수 있다. 그러나 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"로 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도가 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 큰 경우, 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달할 때까지 지속 증가할 수 있다.
그러나 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 전술한 바와 같이, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하였다. 계속해서 RF 전력(RFp)이 감소하면 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달하지 않은 상태에서 먼저 감소하는 추세가 나타나며, 디폴트 전압값에서 멀어질 수 있다. 따라서 다른 일 실시예에 있어서, 제어 회로(15)는 시점(t1) 이후 RF 전력(RFp)이 일정 기간 동안 동일하도록 제어할 수 있다. 이때 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 임피던스 매칭 시의 매칭 위치에 더 가까워지므로, 직류 바이어스값(BIAS)이 증가할 수 있다. 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달한 후, 제어 회로(15)는 다시 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다(단계 204). 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 너무 많이 벗어나지 않고 신속하게 디폴트 전압값에 도달할 수 있도록 제어한다.
마찬가지로 도 6b에서 추세는 점선 화살표로 표시된다. 예를 들어 시점(t1)일 때 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정할 수 있다. 또는 먼저 RF 전력(RFp)을 일정 시간 동일하게 유지한 후, 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정할 수 있다. 따라서 도 6b에 도시된 RF 전력(RFp)은 시점(t1) 이후 하향 추세를 나타낼 수 있다. 다른 예시에 있어서, 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 조정한다. 따라서 도 6b에 도시된 매처 위치는 시점(t1) 후 매칭 위치를 향해 조정되는 추세를 나타낼 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 6b에 도시된 직류 바이어스값(BIAS)은 시점(t1) 후 디폴트 전압값을 향해 조정되는 추세를 나타낼 수 있다. 도 6b에서 점선 화살표로 표시된 것은 추세일 뿐이다. 즉, RF 전력(RFp)은 도 6b에 도시된 바와 같이 선형 변화로 점차 감소하도록 한정되지 않는다. 전술한 바와 같이, RF 전력(RFp)은 일정 시간 동일하게 유지된 후 다시 점차 감소할 수 있다. 마찬가지로 직류 바이어스값(BIAS)은 선형 변화로 디폴트 전압값으로 조정되도록 한정되지 않는다. 직류 바이어스값(BIAS)은 곡선 변화로 디폴트 전압값으로 조정될 수 있다.
마찬가지로 도 6b에 도시된 매처 위치는 매처 위치가 디폴트 위치로부터 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 조정되기 시작한 것으로 해석할 수 있다. 매처 위치가 "매칭 위치"에 도달할 때, 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율은 최대이다.
시점(t2)일 때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 최대이고 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값이다. 이때 제어 회로(15)는 제2 조건이 만족된다고 판단하고, RF 전력(RFp) 및 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다. 이를 통해 방법(2)의 프로세스가 종료된다.
먼저 RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달할 때까지 RF 전력(RFp)을 증가시킨 후, 다시 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하기 시작한다. 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)이 신속하게 디폴트 전압값의 시간에 도달할 수 있다. 또한 매칭 회로(13)의 매처가 매칭 위치에 도달하며, 반사 전력이 최소이기 때문에, 효과적으로 에너지 소모를 줄일 수 있다.
도 7a를 참고하면, 도 7a는 본 발명 일 실시예에 따른 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정하고 제2 추세로 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하는 파형도이다. 계속해서 도 4a에 도시된 바와 같이, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하고, 제어 회로(15)가 제1 조건이 충족된 것으로 판단한 후, 제어 회로(15)는 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 증가하는 제2 추세로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 조정한다. 동시에 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다. RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도는 선형 변화가 아니다. 마찬가지로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가도 선형 변화가 아니다. 또한 플라즈마의 임피던스도 선형 변화가 아니다. 상기 요인을 종합하면 직류 바이어스값(BIAS)은 안정적으로 증가 또는 감소할 수 없다. 따라서 도 7a에서 시점(t1) 내지 시점(t3) 사이에서 매칭 회로(13)의 매처 위치 및 RF 전력(RFp)이 동시에 조정되기 때문에, 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값의 일정 범위 내에서 진동할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 시점(t1) 내지 시점(t3)의 시간 구간 내에서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도는 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 크다. 따라서 시점(t3)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값보다 클 수 있다. 계속해서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어한다면, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 벗어날 수 있다. 따라서 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지하고 RF 전력(RFp)을 지속적으로 점차 감소시킨다. 이러한 방식으로 시점(t3) 내지 시점(t4)의 시간 구간 내에서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 감소하는 추세를 나타낼 수 있다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 시점(t1) 내지 시점(t3) 사이에서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도가 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 작으면, 시점(t3)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값보다 작을 수 있다. 계속해서 RF 전력(RFp)이 점차 감소하도록 제어하면, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 더 벗어나도록 만들 수 있다. 이에 상응하여, 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp)이 점차 감소되는 것을 중지할 수 있다. 또한 계속해서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치를 제어하여 "매칭 위치"를 향해 조정할 수 있다. 이러한 방식으로 시점(t3) 내지 시점(t4)의 시간 구간에서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 증가하는 추세를 나타낼 수 있다.
계속해서 도 7a를 참고하면, 시점(t4) 일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값으로 돌아간다. 시점(t4) 내지 시점(t5)의 시간 구간 내에서 제어 회로(15)는 다시 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어하고, 동시에 RF 전력(RFp)을 점차 감소시킨다. 이때 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도는 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 작다. 따라서 시점(t5)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값보다 작을 수 있다. 이때 계속해서 RF 전력(RFp)이 점차 감소되도록 제어하면, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 더욱 벗어날 수 있다. 따라서 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp) 점차 감소를 중지하고, 계속해서 매칭 회로(13)의 매처의 위치를 조정한다. 이러한 방식으로 시점(t5) 내지 시점(t2)의 시간 구간에서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 증가하는 추세를 나타낼 수 있다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 시점(t4) 내지 시점(t5)의 시간 구간 내에서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도는 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 크다. 따라서 시점(t5)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값보다 클 수 있다. 계속해서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어하면, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에서 더 벗어날 수 있다. 이에 상응하여 제어 회로(15)는 매칭 회로(13) 중 매처의 위치 제어를 중지하여 "매칭 위치"를 향해 조정할 수 있다. 또한 계속해서 RF 전력(RFp)을 점차 감소시킬 수 있다. 이러한 방식으로 시점(t5) 내지 시점(t2)의 시간 구간에서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 감소하는 추세를 나타낼 수 있다.
시점(t2)일 때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율이 최대이고 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값이다. 이때 제어 회로(15)는 제2 조건이 만족된다고 판단하고, RF 전력(RFp) 및 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다.
도 7a에서 직류 바이어스값(BIAS)의 변화는 범례 설명일 뿐이므로 본 발명은 이에 한정되지 않음에 유의한다. 본 발명의 사상은 직류 바이어스값(BIAS)을 신속하게 디폴트 전압값에 도달시키는 데에 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시예를 읽은 후 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어함으로써 직류 바이어스값(BIAS)을 증가시킬 수 있음을 용이하게 이해할 수 있다. 이에 상응하여 RF 전력(RFp)을 감소시켜 직류 바이어스값(BIAS)을 감소시킬 수 있다. 제어 회로(15)는 직류 바이어스값(BIAS)의 실제 상황에 따라 매칭 회로(13)의 매처 위치 및 RF 전력(RFp)을 조정하여 본 발명의 발명 사상을 구현할 수 있다.
도 7b를 참고하면, 도 7b는 본 발명 일 실시예에 따른 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정하고 제2 추세로 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하는 다른 파형도이다. 계속해서 도 4b의 실시예에 있어서, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하였다. 따라서 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다. 이어서 도 6b의 실시예에 설명된 바와 같이, 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정한다. 동시에 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 임피던스 매칭 시의 매칭 위치에 가깝도록 제어한다.
시점(t1) 내지 시점(t3)의 시간 구간 내에서, 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도는 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 작다. 따라서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 감소하는 추세를 나타낸다. 시점(t3)까지 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도는 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 커지기 시작한다. 따라서 직류 바이어스값(BIAS)은 점차 증가하는 추세를 나타내기 시작한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 시점(t1) 내지 시점(t3)의 시간 구간 내에서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가 정도가 RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도보다 크면, 직류 바이어스값(BIAS)은 시점(t1) 내지 시점(t3)의 시간 구간 내에서 점차 감소하는 추세를 나타낼 수 있다. 상대적으로 직류 바이어스값(BIAS)은 지속 증가할 수 있다.
시점(t2)에 이를 때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율은 최대이고 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값이다. 이때 제어 회로(15)는 제2 조건이 충족되었다고 판단하고, RF 전력(RFp) 및 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다.
도 7c를 참고하면, 도 7c는 본 발명 일 실시예에 따른 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정하고 제2 추세로 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하는 또 다른 파형도이다. 계속해서 도 4b의 실시예에 있어서, 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하였다. 따라서 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다. 이어서 도 6b의 실시예에 설명된 바와 같이, 제어 회로(15)는 먼저 RF 전력(RFp)이 동일하게 유지되도록 제어한다. 동시에 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어한다. 직류 바이어스값(BIAS)은 이로 인해 증가한다. 시점(t3)에 이를 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달한다. 제어 회로(15)는 점차 감소하는 제1 추세로 RF 전력(RFp)을 조정하기 시작한다. 또한 계속해서 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 임피던스 매칭 시의 매칭 위치에 가깝도록 제어한다.
도 7a 실시예에 설명된 바와 같이, RF 전력(RFp) 감소의 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 감소 정도는 선형 변화가 아니다. 마찬가지로 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때 직류 바이어스값(BIAS)에 대한 증가도 선형 변화가 아니다. 따라서 직류 바이어스값(BIAS)이 안정적으로 증가 또는 감소하도록 보장할 수 없다. 따라서 도 7c에서 시점(t3) 내지 시점(t2) 사이에서 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값의 일정 범위 내에서 진동한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시예를 읽은 후, 도 7c의 실시예에서 시점(t3) 내지 시점(t2)의 시간 구간 내에 직류 바이어스값(BIAS)의 RF 전력(RFp)에 대한 감소 및 매칭 회로(13) 중 매처의 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정될 때의 변화를 이해할 수 있다. 상세한 설명은 지면 절약을 위해 생략한다.
시점(t2)일 때 출력 전력(OUTp)과 RF 전력(RFp)의 비율은 최대이며 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값이다. 이때 제어 회로(15)는 제2 조건이 충족되었다고 판단하고, RF 전력(RFp) 및 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다.
상기 실시예에 있어서, 먼저 RF 전력(RFp)이 제1 조건을 충족할 때까지 증가시킨다. 즉, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하거나, RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달한 후, 다시 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하기 시작한다. 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)을 신속하게 디폴트 전압값에 도달시킬 수 있다. 또한 매칭 회로(13)의 매처가 매칭 위치에 도달하고 반사 전력이 최소이므로 효과적으로 에너지 소모를 줄일 수 있다. 그러나 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 매칭 회로(13)의 매처가 매칭 위치에 도달하도록 조정하는 것은 반사 전력을 최소로 만들어 에너지 소모를 줄이기 위해서이다. 그러나 에너지 소모를 고려하지 않는 경우, 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)의 매처 위치를 "매칭 위치"로 조정하지 않도록 선택할 수 있다.
도 8은 본 발명 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 적용하는 방법의 흐름도이다. 대체적으로 대략 동일한 결과를 얻을 수 있다면, 본 발명은 완전히 도 8에 도시된 흐름도의 단계에 따라 실행하도록 한정되지 않는다.
단계 701: RF 전원을 가동하여 RF 전력을 생성한다.
단계 702: RF 전력을 증가시키고, RF 전력은 매칭 회로의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극에서 출력 전력을 생성한다.
단계 703: 제어 회로는 RF 전력 또는 직류 바이어스값이 제1 조건을 충족시키는지 여부를 판단한다. 그러하면 단계 704로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 702로 진입한다.
도 3의 실시예에 설명된 바와 같이, 센서(14)에 의해 출력된 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하면, 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족되었다고 판단한다. 또는 RF 전원(12)의 RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하면, 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족되었다고 판단한다.
단계 704: 선택적으로 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정한다.
구체적으로, 센서(14)에 의해 출력되는 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하면, 제어 회로는 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하지 않는다. RF 전원(12)의 RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달하고 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하지 않은 경우, 제어 회로는 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"를 향하도록 조정한다.
도 9a를 참고하면, 시점(t0)일 때 RF 전원(12)이 가동된다(단계 701). 이어서 RF 전력(RFp)을 증가시키고, RF 전력(RFp)은 매칭 회로(13)의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극(11)에서 출력 전력(OUTp)을 생성한다(단계 702). RF 전력(RFp)이 증가함에 따라, 출력 전력(OUTp)도 상응하여 증가할 수 있다. 이러한 방식으로 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상방의 RF 전압값도 상응하여 증가하여, 센서(14)에 의해 출력된 직류 바이어스값(BIAS)이 함께 증가할 수 있다. RF 전력(RFp)이 증가하는 과정에서, 제어 회로(15)는 항상 매칭 회로(13)의 매처의 위치를 상기 디폴트 위치로 유지한다. 시점(t1)일 때 RF 전력(RFp)의 증가로 인해 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값까지 상승한다. 이때 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다(단계 703). 직류 바이어스값(BIAS)이 이미 디폴트 전압값에 도달했기 때문에 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp) 조정을 중지한다. 제어 회로(15)가 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하지 않아(단계 704), 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"에 있지 않더라도, 매칭 회로(13)의 RF 전력(RFp)에 대한 반사 전력 크기를 고려하지 않는 경우, 직류 바이어스값(BIAS)은 여전히 신속하게 디폴트 전압값에 도달할 수 있다.
도 9b를 참고하면, 시점(t0)일 때 RF 전원(12)이 가동된다(단계 701). 이어서 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp)을 증가시키고, RF 전력(RFp)은 매칭 회로(13)의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 하부 전극(11)에서 출력 전력(OUTp)을 생성한다(단계 702). RF 전력(RFp)이 증가함에 따라, 출력 전력(OUTp)도 상응하여 증가할 수 있다. 이러한 방식으로 공작물(예를 들어 웨이퍼) 상방의 RF 전압값도 증가하여, 센서(14)에 의해 출력왼 직류 바이어스값(BIAS)이 함께 증가할 수 있다. 마찬가지로 RF 전력(RFp)이 증가하는 과정에서, 매칭 회로(13)의 매처의 위치는 상기 디폴트 위치로 유지된다. 시점(t1)일 때 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 도달하지 않았으나, 이때 RF 전력(RFp)은 이미 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달한다. 이때 제어 회로(15)는 제1 조건이 충족된 것으로 판단한다(단계 703). 이어서 제어 회로(15)는 RF 전력(RFp)을 동일하게 유지한다. 또한 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"를 향해 조정되도록 제어하기 시작하여(단계 704), 직류 바이어스값(BIAS)을 계속해서 증가시킨다. 시점(t3)일 때 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"에 도달하지 않더라도 직류 바이어스값(BIAS)은 디폴트 전압값에 이미 도달한다. 따라서 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)의 매처 위치 조정을 중지한다. 이처럼 RF 전력(RFp)의 크기(최대 RF 전력(RFpmax) 유지) 및 매칭 회로(13)의 RF 전력(RFp)에 대한 반사 전력의 크기를 고려하지 않는 경우, 직류 바이어스값(BIAS)은 여전히 신속하게 디폴트 전압값에 도달할 수 있다.
본 발명을 간단하게 요약하면, 먼저 RF 전력(RFp)이 제1 조건을 충족할 때까지 증가시킨다. 즉, 직류 바이어스값(BIAS)이 디폴트 전압값에 도달하거나, RF 전력(RFp)이 최대 RF 전력(RFpmax)에 도달한 후, 다시 매칭 회로(13)의 매처 위치를 조정하기 시작한다. 이를 통해 직류 바이어스값(BIAS)을 신속하게 디폴트 전압값에 도달시킬 수 있다. 또한 매칭 회로(13)의 매처가 매칭 위치에 도달하고 반사 전력이 최소이므로 효과적으로 에너지 소모를 줄일 수 있다. 그러나 에너지 소모를 고려하지 않는 경우, 제어 회로(15)는 매칭 회로(13)의 매처 위치가 "매칭 위치"로 조정되지 않도록 선택할 수 있으며, 여전히 효과적으로 직류 바이어스값(BIAS)을 신속하게 디폴트 전압값에 도달시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 플라즈마 시스템에 적용하는 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 시스템은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 하부 전극, 상기 하부 전극에 결합되되 공작물 상방의 RF 전압값을 실시간으로 검출하는 센서, 및 매칭 회로에 의해 상기 하부 전극에 결합된 RF 소스를 구비하고, 상기 플라즈마 시스템은 상기 하부 전극 상에 배치된 상기 공작물을 가공하는 데 사용되며, 여기에는,
    상기 RF 소스를 가동하는 단계;
    제1 조건이 충족될 때까지 상기 RF 소스의 RF 전력을 증가시키고, 상기 매칭 회로의 매처의 디폴트 위치에 대응하여 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 조건이 충족되면, 제1 추세로 상기 RF 전력을 조정하고, 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 제2 추세로 상기 매칭 회로를 조정하여 제2 조건을 충족시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 조건은, 상기 센서가 상기 RF 전압값에 따라 변환시키는 직류 전압값이 디폴트 전압값에 도달하는 것, 또는 상기 RF 전력이 최대 RF 전력에 도달하는 것을 포함하고,
    상기 제2 조건은, 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 상기 비율이 최대이고 상기 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값에 도달하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 추세는 점차 감소시키는 방식으로 상기 RF 전력을 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 플라즈마 시스템에 적용하는 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 시스템은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 하부 전극, 상기 하부 전극에 결합되되 공작물 상방의 RF 전압값을 실시간으로 검출하는 센서, 및 매칭 회로에 의해 상기 하부 전극에 결합된 RF 소스를 구비하고, 상기 플라즈마 시스템은 상기 하부 전극 상에 배치된 상기 공작물을 가공하는 데 사용되며, 여기에는,
    상기 RF 소스를 가동하는 단계;
    상기 RF 소스의 RF 전력을 증가시키고, 상기 RF 전력은 상기 매칭 회로의 매처의 디폴트 위치를 통해 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성하는 단계; 및
    상기 센서가 상기 RF 전압값에 따라 변환시키는 직류 전압값이 디폴트 전압값에 도달하거나, 상기 RF 전력이 최대 RF 전력에 도달하면, 상기 매칭 회로의 매처를 조정하여 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값에 도달하거나, 상기 RF 전력이 상기 최대 RF 전력에 도달하면, 상기 RF 소스의 상기 RF 전력을 점차 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값보다 클 때까지 RF 전력이 유지되면, 상기 RF 소스의 상기 RF 전력을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 상기 비율이 최대이고 상기 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값에 도달하면, 상기 매칭 회로의 매처 조정을 중지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 챔버 내에 배치된 공작물을 가공하는 데 사용되는 상기 챔버를 구비한 플라즈마 시스템에 있어서,
    상기 챔버 내에 배치되는 하부 전극;
    상기 하부 전극에 결합되되 상기 공작물 상방의 RF 전압값을 실시간으로 검출하는 센서;
    상기 하부 전극에 결합된 RF 소스;
    상기 RF 소스와 상기 하부 전극 사이에 결합되는 매칭 회로-여기에서 상기 RF 소스가 RF 전력 생성을 가동하면, 상기 매칭 회로의 매처의 디폴트 위치를 통해 상기 하부 전극에서 출력 전력을 생성함-; 및
    상기 RF 소스와 상기 매칭 회로에 결합되는 제어 회로를 포함하며, 여기에서 상기 제어 회로는 상기 RF 소스를 제어하여 상기 RF 전력을 증가시키는 데 사용되고, 제1 조건이 충족된 후, 제1 추세로 상기 RF 전력을 조정하고 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 비율을 증가시키는 제2 추세로 상기 매칭 회로를 조정하여 제2 조건을 충족시키고,
    상기 제1 조건은, 상기 센서가 상기 RF 전압값에 따라 변환시키는 직류 전압값이 디폴트 전압값에 도달하는 것, 또는 상기 RF 전력이 최대 RF 전력에 도달하는 것을 포함하고,
    상기 제2 조건은 상기 출력 전력과 상기 RF 전력의 상기 비율이 최대이고 상기 직류 전압값이 상기 디폴트 전압값에 도달하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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