KR20110030042A - 플라즈마 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 공정시 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압을 정확하게 검출하여 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 제어할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 플라즈마 처리장치는 공정챔버의 반응공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부재; 상기 반응공간에 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전압을 상기 기판 지지부재에 공급하는 고주파 발생기; 및 상기 고주파 발생기로부터 상기 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합기를 포함하며, 상기 정합기는, 상기 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합부; 및 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하여 유도 고주파 검출 전압을 검출하고, 검출된 유도 고주파 검출 전압을 상기 고주파 발생기에 제공하여 상기 고주파 전압이 제어되도록 하는 유도 고주파 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
플라즈마, 기판 지지부재, 정합기, 고주파, 노이즈

Description

플라즈마 처리장치 및 처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA PROCESSING}
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플라즈마 공정시 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압을 정확하게 검출하여 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 제어할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 처리장치에는 박막증착을 위한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 증착된 박막을 식각하여 패터닝하는 식각장치, 스퍼터(Sputter), 애싱(Ashing) 장치 등이 있다.
또한, 플라즈마 처리장치는 고주파(RF) 전력의 인가 방식에 따라 용량 결합형(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 플라즈마 방식과 유도 결합형(Inductively Coupled Plasma, ICP) 플라즈마 방식으로 나눌 수 있다.
용량 결합형 방식은 서로 대향하는 평행평판 전극에 고주파 전압을 인가하여 전극 사이에 형성되는 전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이고, 유도 결합형 플라즈마 방식은 안테나에 의하여 유도되는 유도 전기장을 이용하여 소스물 질을 플라즈마로 변화시키는 방식이다.
이와 같은, 일반적인 플라즈마 처리장치는 피처리체인 기판(웨이퍼 또는 반도체 기판)을 재치하는 기판 지지부재에 고주파 전압을 공급함으로써 공정가스에 의한 플라즈마를 생성하여 기판에 대한 플라즈마 처리 공정을 수행한다.
이러한, 일반적인 플라즈마 처리장치에서는 플라즈마 처리 공정의 신뢰성을 확보하기 위하여, 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 유지시키기 위한 방안이 필요하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 공정시 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압을 정확하게 검출하여 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 제어할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명자는 플라즈마 처리장치의 기판 지지부재에 고주파 전압이 공급되는 부위를 오실로스코프(Oscilloscope)로 측정한 결과, 도 1에 도시된 바와 같이, 파형의 왜곡으로 인하여 신뢰성이 없는 고주파 피크 투 피크 전압(RF Peak to Peak Voltage) 값이 검출되는 것을 알 수 있었는데, 이를 스펙트럼(Spectrum)으로 분석한 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 파장(A, B, C)이 검출되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명자는 각 파장(A, B, C)에 대한 파형을 분석한 결과, 여러 파장이 혼합되어 고주파 피크 투 피크 전압 파형의 왜곡이 발생된다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, A 파장은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압의 파형(이하, "입력 파형"이라 함)임을 확인할 수 있었고, B 파장은, 도 3b에 도시된 바와 같이, 입력 파형에 2배에 해당되는 노이즈 파형이 입력 파형에 혼합된 파형임을 확인할 수 있었으며, C 파형은, 도 3c에 도시된 바와 같이, 입력 파형에 4배에 해당되는 노이즈 파형이 입력 파형에 혼합된 파형임을 확인할 수 있 었다. 여기서, 노이즈 파형은 플라즈마 처리 공정시 플라즈마의 이온들의 움직임에 따라 발생된다는 것을 알 수 있었다.
결과적으로, 본 발명자는 기판 지지부재에서 검출되는 고주파 피크 투 피크 전압 파형의 왜곡으로 인하여 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압이 정확하게 검출할 수 없어 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 유지시킬 수 없다는 문제점을 인식하게 되었다.
이에, 본 발명자는 이와 같은 구체적인 문제점을 인식함으로써, 특정 주파수만을 통과시키는 필터를 통해 노이즈 주파수를 제거하여 고주파 피크 투 피크 전압 파형의 왜곡을 방지함으로써 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압이 정확하게 검출되는 것을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 공정챔버의 반응공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부재; 상기 반응공간에 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전압을 상기 기판 지지부재에 공급하는 고주파 발생기; 및 상기 고주파 발생기로부터 상기 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합기를 포함하며, 상기 정합기는, 상기 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합부; 및 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하여 유도 고주파 검출 전압을 검출하고, 검출된 유도 고주파 검출 전압을 상기 고주파 발생기에 제공하여 상기 고주파 전압이 제어되도록 하는 유도 고주파 검 출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유도 고주파 검출부는 상기 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하기 위한 제 1 필터부; 및 상기 제 1 필터부에 의해 노이즈 주파수 성분이 제거된 유도 고주파 전압 파형으로부터 상기 유도 고주파 검출 전압을 검출하는 유도 고주파 검출 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 필터부는 일단이 상기 기판 지지부재에 접속되고 타단이 상기 유도 고주파 검출 회로에 접속된 제 1 인덕터; 및 일단이 상기 제 1 인덕터의 타단에 접속되고, 타단이 접지된 제 1 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유도 고주파 검출 회로는 상기 제 1 인덕터의 타단과 상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단 사이에 접속된 제 2 커패시터; 상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 3 커패시터; 및 상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 1 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 정합기는 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 교류 성분을 제거하여 유도 직류 검출 전압을 검출하고, 검출된 유도 직류 검출 전압을 상기 고주파 발생기에 제공하는 유도 직류 전압 검출부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유도 직류 전압 검출부는 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 교류 성분을 제거하기 위한 제 2 필터부; 상기 제 2 필터부에 접속된 제 2 저항; 및 상기 제 2 저항과 상기 유도 고주파 검출전압의 출력단 사이에 접속된 제 4 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 필터부는 일단이 상기 기판 지지부재에 접속되고, 타단이 상기 제 2 저항에 접속된 제 2 인덕터; 및 상기 제 2 인덕터의 타단과 접지 사이에 접속된 제 5 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 발생기는 상기 유도 고주파 검출 전압 및 상기 유도 직류 검출 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 고주파 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리방법은 고주파 발생기에서 고주파 전압을 발생하는 단계; 공정챔버의 반응공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부재에 상기 고주파 전압을 공급하여 상기 반응공간에 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하는 단계; 상기 노이즈 주파수 성분이 제거된 유도 고주파 전압 파형으로부터 유도 고주파 검출 전압을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 유도 고주파 검출 전압에 따라 상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 노이즈 주파수 성분을 제거하는 단계는 인덕터와 커패시터를 이용하여 상기 유도 고주파 전압 파형에서 노이즈 주파수 성분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리방법은 상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 직류 전압 파형에서 교류 성분을 제거하는 단계; 상기 교류 성분이 제거된 유도 직류 전압 파형으로부터 유도 직류 검출 전압을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 유도 직류 검출 전압에 따라 상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 교류 성분을 제거하는 단계는 인덕터와 커패시터를 이용하여 상기 유도 직류 전압 파형에서 교류 성분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계는 상기 유도 고주파 검출 전압 및 상기 유도 직류 검출 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 고주파 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 인덕터와 커패시터로 이루어진 필터부를 이용하여 기판 지지부재에 유도된 유도 고주파 전압 파형에 혼합된 노이즈 주파수 성분을 제거하여 유도 고주파 검출부에서 신뢰성 있는 고주파 피크 투 피크 전압 값에 대응되는 유도 고주파 검출 전압을 검출할 수 있도록 함으로써 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압을 정확하게 검출하여 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 제어할 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 기판 지지부재(100); 고주파 발생기(200); 및 정합기(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판 지지부재(100)는 공정챔버(미도시) 내에 설치되어 적어도 하나의 기판(미도시)을 지지한다. 이때, 기판 지지부재(100)은 서셉터(Susceptor) 또는 정전척(ESC)이 될 수 있다. 여기서, 기판 지지부재(100)가 정전척으로 이루어질 경우, 기판 지지부재(100)에는 기판을 정전척에 흡착하기 위해 직류 전압이 공급되는 전극이 형성될 수 있다.
또한, 기판 지지부재(100)는 기판의 온도를 조절하기 위한 히터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한, 히터는 기판 지지수단 내부에 설치된 내측 히터 및 외측 히터를 포함하여 구성된다. 내측 및 외측 히터 각각은 동심원 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
고주파 발생기(200)는 공정챔버의 반응공간에 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전압(RF)을 발생하여 기판 지지부재(100)에 공급한다.
정합기(300)는 고주파 발생기(200)로부터 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압(RF)의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 일반적으로, 플라즈마 처리장치에서 가장 이상적인 고주파 전압(RF)의 정합은 고주파 전압의 내부 임피던스와 공정챔버의 내부 임피던스가 동일하게 될 때 이루어진다.
이를 위해, 정합기(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 정합부(310); 및 유도 고주파 검출부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
정합부(310)는 제 1 내지 제 3 임피던스 매칭 소자(312, 314, 316)를 포함하 여 구성된다.
제 1 임피던스 매칭 소자(312)는 고주파 발생기(200)의 출력단에 접속되는 제 1 노드(N1)와 접지 사이에 접속되는 커패시터로써 유효 전력을 매칭시키기 역할을 한다. 여기서, 제 1 임피던스 매칭 소자(312)는 제어기(미도시)에 의해 임피던스 값이 가변되는 가변 커패시터가 될 수 있다.
제 2 임피던스 매칭 소자(314)는 제 1 노드(N1)와 제 3 임피던스 매칭 소자(316)의 일단 사이에 접속되는 인덕터로써 무효 전력을 매칭시키는 역할을 한다.
제 3 임피던스 매칭 소자(316)는 제 2 임피던스 매칭 소자(314)와 고주파 전압(RF)의 출력단인 제 2 노드(N2) 사이에 접속되는 커패시터로써 무효 전력을 매칭시키는 역할을 한다. 여기서, 제 3 임피던스 매칭 소자(316)는 제어기(미도시)에 의해 임피던스 값이 가변되는 가변 커패시터가 될 수 있다.
이러한, 정합부(310)는 고주파 전압의 인가시 제어기의 제어에 의해 제 1 및 제 3 임피던스 매칭 소자(312, 316)의 용량 가변에 따라 임피던스 값을 가변하는 과정을 통해 고주파 전압(RF)의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
유도 고주파 검출부(320)는 제 1 필터부(322); 및 유도 고주파 검출 회로(324)를 포함하여 구성된다.
제 1 필터부(322)는 제 1 인덕터(L1); 및 제 1 커패시터(C1)를 포함하여 구성된다.
제 1 인덕터(L1)는 일단이 제 2 노드(N2)에 접속되고, 타단이 제 3 노드(N3)에 접속된다.
제 1 커패시터(C1)는 제 3 노드(N3)와 접지 사이에 접속된다.
이러한, 제 1 필터부(322)는 제 1 인덕터(L1)와 제 1 커패시터(C1)를 이용하여 원하는 주파수만을 통과시킴으로써 제 2 노드(N2)를 통해 기판 지지부재(100)에 유도되는 유도 고주파 전압에 혼합된 노이즈 고주파 성분을 제거한다. 예를 들어, 제 1 필터부(322)는, 도 1에 도시된 바와 같이 제 2 노드(N2)를 통해 기판 지지부재(100)에 유도되는 유도 고주파 전압의 파형에서 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압의 파형(도 3a 참조)만을 통과시키고, 유도 고주파 전압의 파형에 혼합된 노이즈 주파수(도 3b, 도 3c 참조)를 제거하게 된다. 이에 따라, 제 1 필터부(322)에 의해 출력되는 유도 고주파 전압의 파형은, 도 3a에 도시된 바와 같이 신뢰성 있는 고주파 피크 투 피크 전압(RF Peak to Peak Voltage) 값을 가지게 된다.
유도 고주파 검출 회로(324)는 제 1 필터부(322)에 의해 노이즈 주파수가 제거된 유도 고주파 전압의 파형으로부터 유도 고주파 검출 전압(Vrf)을 검출하고, 검출된 유도 고주파 검출 전압(Vrf)을 고주파 발생기(200)에 공급한다.
이를 위해, 유도 고주파 검출 회로(324)는 제 2 및 제 3 커패시터(C2, C3)와 제 1 저항(R1)을 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 및 제 3 커패시터(C2, C3)는 제 1 필터부(322)의 제 3 노드(N3)와 접지 사이에 직렬 접속된다.
제 1 저항(R1)은 일단이 제 2 및 제 3 커패시터(C2, C3) 사이에 접속되는 유도 고주파 검출 전압(Vrf)의 출력단인 제 4 노드(N4)에 접속되고, 타단은 접지에 접속된다.
이러한, 유도 고주파 검출 회로(324)는 제 2 및 제 3 커패시터(C2, C3)와 제 1 저항(R1)에 의한 분압 전압비에 따라 제 1 필터부(322)에 의해 노이즈 주파수 성분이 제거되어 공급되는 고주파 전압의 파형으로부터 고주파 피크 투 피크 전압 값에 대응되는 유도 고주파 검출 전압(Vrf)을 검출한다.
이와 같은, 유도 고주파 검출부(320)는 제 1 필터부(322)를 통해 유도 고주파 전압의 파형에서 노이즈 주파수 성분을 제거하고, 유도 고주파 검출 회로(324)를 통해 노이즈 주파수 성분이 제거된 유도 고주파 전압 파형으로부터 유도 고주파 검출 전압(Vrf)을 검출하여 고주파 발생기(200)에 공급한다. 이에 따라, 고주파 발생기(200)는 유도 고주파 검출 회로(324)에 의해 검출되어 공급되는 유도 고주파 검출 전압(Vrf)에 따라 고주파 전압의 크기를 조절함으로써 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 유지시킨다.
한편, 플라즈마 처리장치에서 기판 상에 형성되는 박막 물질에 따라 기판 지지부재(100)와 기판 사이에 절연물질이 존재하거나, 존재하지 않을 수 있다. 이에 따라, 기판 지지부재(100)와 기판 사이에 절연물질이 존재할 경우에는 절연물질로 인하여 기판 지지부재(100)에 유도되는 유도 직류 전압을 검출할 수 없게 된다. 그러나, 기판 지지부재(100)와 기판 사이에 절연물질이 존재하지 않을 경우에는 기판 지지부재(100)에 유도되는 유도 직류 전압을 검출할 수 있기 때문에 본 발명은 유도 직류 전압 및 상술한 유도 고주파 검출 전압(Vrf) 중 적어도 하나를 이용하여 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명에 따 른 정합부(310)는 다양한 플라즈마 처리장치에 공용으로 사용될 수 있기 때문에 상술한 유도 직류 전압을 검출하기 위한 유도 직류 전압 검출부(330)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
유도 직류 전압 검출부(330)는 제 2 필터부(332); 제 2 저항(R2); 및 제 4 커패시터(C4)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 필터부(332)는 제 2 인덕터(L2); 및 제 5 커패시터(C5)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 인덕터(L2)는 일단이 제 2 노드(N2)에 접속되고, 타단이 제 5 노드(N5)에 접속된다. 여기서, 제 5 노드(N5)에는 제 2 인덕터(L2)의 타단, 제 2 저항(R2)의 일단, 및 제 5 커패시터(C5)의 일단이 공통으로 접속된다.
제 5 커패시터(C5)는 제 5 노드(N5)와 접지 사이에 접속된다.
이러한, 제 2 필터부(332)는 제 2 인덕터(L2)와 제 5 커패시터(C5)를 이용하여 제 2 노드(N2)를 통해 기판 지지부재(100)에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 교류(AC) 성분을 제거한다.
제 2 저항(R2)은 제 5 노드(N5)와 제 4 커패시터(C4) 사이에 접속된다.
제 4 커패시터(C4)는 제 2 저항(R2)과 제 6 노드(N6) 사이에 접속된다. 여기서, 제 6 노드(N6)는 제 4 커패시터(C4)의 타단, 접지, 및 고주파 발생기(200)에 공통으로 접속된다.
제 2 저항(R2)과 제 4 커패시터(C4)는 제 2 필터부(332)에 의해 교류 성분이 제거된 유도 고주파 전압으로부터 유도 직류 검출 전압(Vdc)을 검출한다.
이와 같은, 유도 직류 전압 검출부(330)는 제 2 필터부(332)를 통해 유도 고주파 전압 파형에서 교류 성분을 제거하고, 제 2 저항(R2)과 제 4 커패시터(C4)를 통해 교류 성분이 제거된 유도 고주파 전압에서 유도 직류 검출 전압(Vdc)을 검출하여 고주파 발생기(200)에 공급한다.
이에 따라, 고주파 발생기(200)는 유도 직류 전압 검출부(330)로부터 공급되는 유도 직류 검출 전압(Vdc)에 따라 고주파 전압의 크기를 조절함으로써 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 유지시킨다.
한편, 이에 따라, 고주파 발생기(200)는 상술한 유도 고주파 검출 회로(324)로부터 공급되는 유도 고주파 검출 전압(Vrf) 및 유도 직류 전압 검출부(330)로부터 공급되는 유도 직류 검출 전압(Vdc) 중 적어도 하나에 따라 고주파 전압의 크기를 조절함으로써 기판 지지부재(100)에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 유지시킬 수도 있다.
상술한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 이루어진 제 1 필터부(322)를 이용하여 기판 지지부재(100)에 유도된 유도 고주파 전압 파형에 혼합된 노이즈 주파수 성분을 제거하여 유도 고주파 검출 회로(324)에서 신뢰성 있는 고주파 피크 투 피크 전압 값에 대응되는 유도 고주파 검출 전압(Vrf)을 검출할 수 있도록 함으로써 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압을 정확하게 검출하여 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압을 일정하게 제어할 수 있다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 플라즈마 처리장치에서 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형을 설명하기 위한 파형도.
도 2는 도 1에 도시된 유도 고주파 전압 파형에 대한 스펙트럼을 설명하기 위한 파형도.
도 3a는 일반적인 플라즈마 처리장치에서 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압 파형을 설명하기 위한 파형도.
도 3b 및 도 3c는 일반적인 플라즈마 처리장치에서 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에 혼합된 노이즈 주파수 파형을 설명하기 위한 파형도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 정합기를 설명하기 위한 회로도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
100: 기판 지지부재 200: 고주파 발생기
300: 정합기 310: 정합부
312, 314, 316: 임피던스 매칭 소자 320: 유도 고주파 검출부
322: 제 1 필터부 324: 유도 고주파 검출 회로
330: 유도 직류 전압 검출부 332: 제 2 필터부

Claims (13)

  1. 공정챔버의 반응공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부재;
    상기 반응공간에 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전압을 상기 기판 지지부재에 공급하는 고주파 발생기; 및
    상기 고주파 발생기로부터 상기 기판 지지부재에 공급되는 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합기를 포함하며, 상기 정합기는,
    상기 고주파 전압의 임피던스를 정합시키기 위한 정합부; 및
    상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하여 유도 고주파 검출 전압을 검출하고, 검출된 유도 고주파 검출 전압을 상기 고주파 발생기에 제공하여 상기 고주파 전압이 제어되도록 하는 유도 고주파 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 고주파 검출부는,
    상기 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하기 위한 제 1 필터부; 및
    상기 제 1 필터부에 의해 노이즈 주파수 성분이 제거된 유도 고주파 전압 파형으로부터 상기 유도 고주파 검출 전압을 검출하는 유도 고주파 검출 회로를 포함 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 필터부는,
    일단이 상기 기판 지지부재에 접속되고 타단이 상기 유도 고주파 검출 회로에 접속된 제 1 인덕터; 및
    일단이 상기 제 1 인덕터의 타단에 접속되고, 타단이 접지된 제 1 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유도 고주파 검출 회로는,
    상기 제 1 인덕터의 타단과 상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단 사이에 접속된 제 2 커패시터;
    상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 3 커패시터; 및
    상기 유도 고주파 검출 전압의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 1 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정합기는,
    상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 교류 성분을 제거하여 유도 직류 검출 전압을 검출하고, 검출된 유도 직류 검출 전압을 상기 고주파 발생기에 제공하는 유도 직류 전압 검출부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 직류 전압 검출부는,
    상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 교류 성분을 제거하기 위한 제 2 필터부;
    상기 제 2 필터부에 접속된 제 2 저항; 및
    상기 제 2 저항과 상기 유도 고주파 검출전압의 출력단 사이에 접속된 제 4 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 필터부는,
    일단이 상기 기판 지지부재에 접속되고, 타단이 상기 제 2 저항에 접속된 제 2 인덕터; 및
    상기 제 2 인덕터의 타단과 접지 사이에 접속된 제 5 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 고주파 발생기는 상기 유도 고주파 검출 전압 및 상기 유도 직류 검출 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 고주파 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  9. 고주파 발생기에서 고주파 전압을 발생하는 단계;
    공정챔버의 반응공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부재에 상기 고주파 전압을 공급하여 상기 반응공간에 플라즈마를 형성하는 단계;
    상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 고주파 전압 파형에서 상기 고주파 전압의 파형을 제외한 노이즈 주파수 성분을 제거하는 단계;
    상기 노이즈 주파수 성분이 제거된 유도 고주파 전압 파형으로부터 유도 고주파 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 유도 고주파 검출 전압에 따라 상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 성분을 제거하는 단계는 인덕터와 커패시터를 이용하여 상기 유도 고주파 전압 파형에서 노이즈 주파수 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 지지부재에 유도되는 유도 직류 전압 파형에서 교류 성분을 제거하는 단계;
    상기 교류 성분이 제거된 유도 직류 전압 파형으로부터 유도 직류 검출 전압을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 유도 직류 검출 전압에 따라 상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 교류 성분을 제거하는 단계는 인덕터와 커패시터를 이용하여 상기 유도 직류 전압 파형에서 교류 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고주파 발생기에서 상기 고주파 전압을 제어하는 단계는 상기 유도 고주파 검출 전압 및 상기 유도 직류 검출 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 고주파 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
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JP4121269B2 (ja) * 2001-11-27 2008-07-23 日本エー・エス・エム株式会社 セルフクリーニングを実行するプラズマｃｖｄ装置及び方法
KR100804787B1 (ko) * 2006-06-05 2008-02-20 주식회사 뉴파워 프라즈마 능동 바이어스 제어 회로를 갖는 플라즈마 처리 장치 및 그제어 방법
JP5026916B2 (ja) * 2007-10-19 2012-09-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置

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