KR20170058628A - Method and device of controlling of substrate processing apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for controlling a substrate processing apparatus and a control apparatus thereof. The control apparatus includes: a vacuum chamber which has a susceptor arranged therein; and a shower head which is arranged on the upper part of the vacuum chamber and supplies processing gas into the vacuum chamber. The method for controlling the substrate processing apparatus, which executes a substrate processing process using plasma in the vacuum chamber, includes: an impedance measuring step of measuring the impedance of the vacuum chamber; and an impedance control step of using the measured impedance value obtained in the impedance measuring step to control the impedance of the vacuum chamber through adjusting the temperature of the shower head. Accordingly, the present invention can control the properties of a thin film formed on the substrate by controlling the impedance.

Description

기판처리장치의 제어방법 및 제어장치{METHOD AND DEVICE OF CONTROLLING OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate processing apparatus,

본 발명은 기판처리장치의 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 박막의 특성을 조절할 수 있으며, 공정 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리장치의 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method and a control apparatus for a substrate processing apparatus, and more particularly, to a control method and a control apparatus for a substrate processing apparatus capable of controlling characteristics of a thin film and improving process efficiency.

일반적으로 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 장비는, 디스플레이 제조 공정 또는 반도체 제조 공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여 절연막, 보호막, 산화막, 금속막 등을 기판에 증착시키기 위해 사용된다.Generally, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus is a method of depositing an insulating film, a protective film, an oxide film, a metal film, and the like on a substrate using a chemical reaction of a gas in a vacuum state during a display manufacturing process or a semiconductor manufacturing process .

도 1은 기존 기판처리장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing an existing substrate processing apparatus.

도 1을 참조하면, 기존 기판처리장치는 진공챔버(10), 상기 진공챔버(10)의 내부에 승강 가능하게 제공되며 기판(2)이 안착되는 서셉터(20)를 포함하며, 서셉터(20)의 상부에는 전극 및 공정가스가 분출되는 샤워헤드(30)가 구비된다.Referring to FIG. 1, the conventional substrate processing apparatus includes a vacuum chamber 10, a susceptor 20 provided so as to be able to move up and down within the vacuum chamber 10 and on which the substrate 2 is mounted, 20 are provided with an electrode and a shower head 30 through which the process gas is ejected.

상기 샤워헤드(30)를 통해 진공챔버(10)의 내부에 공정가스가 공급됨과 동시에 전극에 RF 전원이 인가됨에 따라, 진공챔버(10)의 내부에 공급된 공정가스는 플라즈마화 되어 서셉터(20)의 상면에 안착된 기판(2) 상에 증착될 수 있다.As the process gas is supplied to the inside of the vacuum chamber 10 through the showerhead 30 and RF power is applied to the electrodes, the process gas supplied into the vacuum chamber 10 is converted into plasma, 20 on the upper surface of the substrate 2.

한편, 상기 진공챔버에서 기판에 형성되는 박막은 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양한 특성을 가질 수 있어야 한다. 예를 들어, 보다 빠르고 많은 양의 식각이 이루어져야 하는 기판의 경우, 박막은 무른(soft) 특성을 갖도록 높은 식각률(WER;Wafer etch Rate)을 가질 수 있어야 한다. 반대로, 느리고 작은 양의 식각이 이루어져야 하는 기판의 경우, 박막은 단단한(hard) 특성을 갖도록 낮은 식각률을 가질 수 있어야 한다.On the other hand, the thin film formed on the substrate in the vacuum chamber must have various characteristics depending on the required conditions and the processing environment. For example, in the case of a substrate having a faster and larger amount of etching, the thin film must have a high etch rate (WER) to have a soft characteristic. Conversely, for substrates that require a slow and small amount of etching, the thin film must have a low etch rate to have hard properties.

그러나, 기존에는 기판의 처리 공정이 수행되는 동안 기판에 형성되는 박막의 특성을 조절하기 위한 명확한 방안이 제시되지 않아, 박막의 특성 조절이 어려울 뿐만 아니라, 박막 특성 조절에 효율적으로 대응하기 어려운 문제점이 있으며, 공정 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, there is no clear method for controlling the characteristics of the thin film formed on the substrate during the processing of the substrate, so that it is difficult to control the characteristics of the thin film and it is difficult to efficiently cope with the thin film characteristic control And the process efficiency is lowered.

이에 따라, 최근에는 기판에 형성되는 박막의 특성을 용이하게 조절할 수 있으며, 공정 효율을 향상시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, characteristics of a thin film formed on a substrate can be easily controlled, and various studies for improving the process efficiency have been made, but development thereof has been demanded.

본 발명은 기판의 처리 공정이 행해지는 동안 기판에 형성되는 박막의 특성을 조절할 수 있는 기판처리장치의 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a control method and a control apparatus for a substrate processing apparatus capable of adjusting the characteristics of a thin film formed on a substrate while a substrate processing process is being performed.

특히, 본 발명은 챔버 내의 임피던스 정보를 기반으로 샤워헤드의 온도 조절하여 챔버 내의 임피던스를 가변시켜 박막의 특성을 조절할 수 있는 기판처리장치의 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, it is an object of the present invention to provide a control method and a control apparatus for a substrate processing apparatus capable of adjusting a characteristic of a thin film by varying impedance in a chamber by adjusting a temperature of a showerhead based on impedance information in the chamber.

또한, 본 발명은 박막 특성 조절의 용이함을 제공할 수 있으며, 공정효율을 향상 시킬수 있는 기판처리장치의 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a control method and a control apparatus for a substrate processing apparatus which can provide ease of control of thin film characteristics and improve process efficiency.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 내부공간에 서셉터가 배치된 진공챔버와, 진공챔버의 상부에 제공되며 진공챔버의 내부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드를 포함하고, 진공챔버 내에 플라즈마가 발생되어 기판의 처리 공정이 행해지는 기판처리장치의 제어방법은, 진공챔버의 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정 단계와; 임피던스 측정단계에서 얻어진 임피던스 측정값을 이용하여 샤워헤드의 온도 조절을 통해 진공챔버의 임피던스를 정해진 범위로 유지하도록 제어하는 임피던스 제어 단계를; 포함한다. 이러한 구성에 의하여, 진공챔버의 내부 임피던스를 조절함으로써, 박막의 특성을 조절할 수 있으며, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vacuum cleaner comprising: a vacuum chamber in which an susceptor is disposed in an inner space; a shower head provided on an upper portion of the vacuum chamber and supplying a process gas into the vacuum chamber; A control method of a substrate processing apparatus in which a plasma is generated in a vacuum chamber to process a substrate, the method comprising: an impedance measuring step of measuring an impedance of a vacuum chamber; An impedance control step of controlling the impedance of the vacuum chamber to be maintained within a predetermined range by adjusting the temperature of the showerhead using the impedance measurement value obtained in the impedance measuring step; . By this configuration, the characteristics of the thin film can be controlled by adjusting the internal impedance of the vacuum chamber, and the process efficiency can be improved.

임피던스 측정 단계에서, 진공챔버의 내부 임피던스는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 진공챔버의 내부 임피던스는, 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms), 또는 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전류 실효값(Irms)을 측정하여 얻어질 수 있다. 경우에 따라서는 임피던스 측정부가 진공챔버의 내부의 임피던스와 밀접한 관련이 있는 다른 인자를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.In the impedance measurement step, the internal impedance of the vacuum chamber can be measured in various ways depending on the required conditions and design specifications. For example, the internal impedance of the vacuum chamber may be determined by the voltage rms value (Vrms) between the electrode (e.g., the showerhead) that supplies RF energy in the vacuum chamber and the ground (e.g., susceptor) (Irms) between an electrode (e. G., A showerhead) that supplies RF energy into the ground (e. G., A susceptor) In some cases, the impedance measuring unit may be configured to measure another factor closely related to the impedance of the inside of the vacuum chamber.

또한, 전압 실효값(Vrms)은 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도에 따라 반비례한 특성을 가지므로, 전압 실효값(Vrms)을 측정하면 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 높아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 낮아지고, 반대로 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 낮아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 높아지는 것을 확인할 수 있다.Since the voltage effective value (Vrms) is inversely proportional to the internal temperature of the vacuum chamber or the temperature of the showerhead, the internal temperature of the vacuum chamber or the temperature of the showerhead is calculated . Specifically, as the temperature (for example, the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) is increased, the voltage rms value Vrms is lowered and conversely, the temperature (e.g., the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) It can be confirmed that the voltage effective value (Vrms) becomes higher.

바람직하게, 기판의 처리 공정(증착) 중에, 진공챔버의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 공정 변수는 정해진 설정 조건으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 기판의 처리 공정 중에, 진공챔버 내벽 및 서셉터의 온도 변동폭은 설정 조건에서 정하는 설정 온도를 기준으로 ±10℃ 범위로 유지될 수 있다.Preferably, during processing of the substrate (deposition), the process parameters for generating the plasma inside the vacuum chamber may be maintained at a predetermined set condition. For example, during processing of the substrate, the fluctuation range of the temperature of the inner wall of the vacuum chamber and the susceptor can be kept within the range of 占 10 占 based on the set temperature determined by the setting condition.

아울러, 진공챔버의 내부 임피던스는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 측정수단을 이용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 고주파 발생기의 출력 임피던스를 진공챔버의 내부 임피던스와 매칭시키는 정합기(matcher)와 진공챔버의 사이(예를 들어, 정합기의 출력단 또는 진공챔버의 입력단)에는 VI 센서(전류 측정 센서 또는 전압 측정 센서)가 제공될 수 있으며, VI 센서를 통해 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms) 또는 전류 실효값(Irms)을 측정할 수 있다.In addition, the internal impedance of the vacuum chamber can be measured using various measuring means according to the required conditions and design specifications. For example, a VI sensor (current measuring sensor or a current sensor) may be provided between a matcher for matching the output impedance of the high frequency generator with the internal impedance of the vacuum chamber, and a vacuum chamber (for example, an input terminal of the matching device or an input terminal of the vacuum chamber) (Vrms) between an electrode (e.g., a showerhead) and ground (e.g., a susceptor) that supplies RF energy through the VI sensor to the vacuum chamber The current rms value (Irms) can be measured.

진공챔버의 내부 임피던스는 기판에 형성되는 박막의 특성과 밀접한 상관관계를 갖는다. 예를 들어, 임피던스 제어 단계에서는 진공챔버의 임피던스를 정해진 범위로 유지하도록 제어하여 기판에 형성되는 박막의 식각률(WER)을 조절할 수 있다.The internal impedance of the vacuum chamber has a close correlation with the characteristics of the thin film formed on the substrate. For example, in the impedance control step, the etching rate (WER) of the thin film formed on the substrate can be controlled by controlling the impedance of the vacuum chamber to be maintained within a predetermined range.

참고로, 본 발명에서 박막의 식각률(WER)이라 함은, 기판의 식각 공정시 박막이 식각되는 정도를 의미한다. 구체적으로, 박막이 무른 무른(soft) 특성을 갖도록 높은 식각률을 가지면, 기판의 식각 공정시 박막이 보다 빠르고 많은 양(영역 또는 부위)이 식각될 수 있다. 반대로, 박막이 단단한(hard) 특성을 갖도록 낮은 식각률을 가지면, 기판의 식각 공정시 박막이 느리고 작은 양(영역 또는 부위)이 식각될 수 있다.For reference, the etching rate (WER) of the thin film in the present invention means the degree to which the thin film is etched in the etching process of the substrate. Specifically, if the thin film has a high etching rate so as to have a soft characteristic, the thin film can be etched faster and in a large amount (region or region) in the etching process of the substrate. Conversely, if the thin film has a low etch rate such that it has a hard characteristic, the thin film can be etched in a slow and small amount (region or region) during the etching process of the substrate.

샤워헤드의 온도가 올라감에 따라 전압 실효값이 낮아지면, 박막의 식각률(WER)은 높아지고, 이와 반대로, 샤워헤드의 온도가 내려감에 따라 전압 실효값이 높아지면, 박막의 식각률(WER)은 낮아진다. 이와 같은 상관관계를 통해, 임피던스 제어 단계에서는, 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 낮으면 샤워헤드의 온도를 높게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 낮출 수 있고, 이와 반대로, 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 높으면 샤워헤드의 온도를 낮게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 높일 수 있다.When the voltage effective value is lowered as the temperature of the showerhead is lowered, the etching rate (WER) of the thin film becomes higher. On the contrary, if the voltage effective value is increased as the temperature of the showerhead is lowered, the etching rate . Through such correlation, in the impedance control step, if the etching rate (WER) of the thin film is lower than a preset condition, the impedance of the vacuum chamber can be lowered by adjusting the temperature of the showerhead to be higher. On the other hand, ) Is higher than the predetermined condition, the impedance of the vacuum chamber can be increased by controlling the temperature of the showerhead to be low.

임피던스 제어 단계에서 샤워헤드의 온도 조절은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 샤워헤드의 온도는 통상의 온도 조절 수단에 의해 조절될 수 있으며, 온도 조절 수단의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 샤워헤드에 제공되어 샤워헤드를 선택적으로 가열하는 가열 엘리먼트(heating element)를 포함할 수 있으며, 가열 엘리먼트에 의한 단위 시간당 가열량을 조절하여 샤워헤드의 온도를 조절할 수 있다. 바람직하게, 가열 엘리먼트는 샤워헤드의 탑 플레이트의 상면에 장착될 수 있으며, 가열 엘리먼트에 의한 단위 시간당 가열량을 조절하여 탑 플레이트로부터 열전달이 이루어지는 엔드 플레이트의 온도를 제어할 수 있다.The temperature control of the showerhead in the impedance control step can be implemented in various ways. The temperature of the showerhead can be controlled by a conventional temperature control means, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the temperature control means. For example, the heating element may include a heating element provided on a showerhead to selectively heat the showerhead, and the temperature of the showerhead may be adjusted by adjusting a heating amount per unit time by the heating element. Preferably, the heating element may be mounted on the top surface of the top plate of the showerhead, and the temperature of the end plate through which the heat is transferred from the top plate may be controlled by controlling the heating amount per unit time by the heating element.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 내부공간에 서셉터가 배치된 진공챔버와, 진공챔버의 상부에 제공되며 진공챔버의 내부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드를 포함하고, 진공챔버 내에 플라즈마가 발생되어 기판의 처리 공정이 행해지는 기판처리장치의 제어장치는, 진공챔버의 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부와; 임피던스 측정부에서 얻어진 임피던스 측정값에 대응하여 샤워헤드의 온도 조절을 통해 진공챔버의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부를; 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a vacuum chamber in which an susceptor is disposed in an inner space; and a shower head provided on the top of the vacuum chamber and supplying a process gas into the inside of the vacuum chamber, A control device of the substrate processing apparatus in which the substrate processing process is performed includes an impedance measuring unit for measuring an impedance of the vacuum chamber; An impedance control unit for controlling the impedance of the vacuum chamber through temperature control of the showerhead corresponding to the impedance measurement value obtained by the impedance measuring unit; .

임피던스 측정부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 진공챔버의 내부 임피던스를 측정하도록 구성될 수 있으며, 임피던스 측정부의 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 임피던스 측정부는 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms), 또는 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전류 실효값(Irms)을 측정함으로써, 진공챔버의 내부 임피던스를 얻을 수 있다.The impedance measuring unit may be configured to measure the internal impedance of the vacuum chamber in various ways according to the required conditions and design specifications, and the present invention is not limited or limited by the measuring method of the impedance measuring unit. In one example, the impedance measuring unit may be configured to measure a voltage rms value (Vrms) between an electrode (e.g., a showerhead) that supplies RF energy in the vacuum chamber and a ground (e.g., a susceptor) The internal impedance of the vacuum chamber can be obtained by measuring the current effective value (Irms) between the electrode (for example, the showerhead) and the ground (for example, the susceptor)

임피던스 제어부는 진공챔버의 임피던스를 제어하여 기판에 형성되는 박막의 식각률(WER)을 조절할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 제어부는, 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 낮으면 샤워헤드의 온도를 높게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 낮출 수 있고, 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 높으면 샤워헤드의 온도를 낮게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 높일 수 있다.The impedance control unit controls the impedance of the vacuum chamber to control the etching rate (WER) of the thin film formed on the substrate. For example, if the etching rate (WER) of the thin film is lower than a preset condition, the impedance controller can lower the impedance of the vacuum chamber by adjusting the temperature of the showerhead to be high. If the etching rate WER of the thin film is higher than the predetermined condition The impedance of the vacuum chamber can be increased by adjusting the temperature of the showerhead to a low level.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 처리 공정이 행해지는 동안 기판에 형성되는 박막의 특성을 자유롭게 조절할 수 있다.As described above, according to the present invention, the characteristics of the thin film formed on the substrate can be freely adjusted during the process of processing the substrate.

특히, 본 발명에 따르면 챔버 내의 임피던스 정보를 기반으로 샤워헤드의 온도 조절하여 챔버 내의 임피던스를 가변시킴으로써 박막의 물리적 특성(예를 들어, 식각률)을 조절할 수 있다.Particularly, according to the present invention, the physical properties (for example, the etching rate) of the thin film can be controlled by adjusting the impedance in the chamber by adjusting the temperature of the showerhead based on the impedance information in the chamber.

또한, 본 발명에 따르면 챔버 내의 임피던스와 박막의 특성 간의 상관관계를 이용하여, 단순히 챔버 내의 임피던스를 제어함으로써 박막의 식각률을 조절할 수 있기 때문에, 박막 특성 조절의 용이함을 제공할 수 있으며, 공정효율을 향상 시킬 수 있다.Further, according to the present invention, since the etching rate of the thin film can be controlled simply by controlling the impedance in the chamber by using the correlation between the impedance in the chamber and the characteristics of the thin film, it is possible to provide ease of controlling the thin film characteristics, Can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 챔버 내의 임피던스와 상관관계를 갖는 임피던스 파라미터(전압 실효값 또는 전류 실효값)을 이용하여 챔버 내의 임피던스를 측정할 수 있기 때문에, 정확성을 높일 수 있고, 임피던스를 측정하기 위한 공정을 간소화할 수 있으며, 수율 및 공정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, since the impedance in the chamber can be measured using an impedance parameter (voltage rms value or current rms value) correlated with the impedance in the chamber, the accuracy can be increased and the impedance can be measured Can be simplified, and an advantageous effect of improving the yield and process efficiency can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면 챔버 내의 온도와 밀접한 관계가 있는 챔버 내의 임피던스를 측정하고, 임피던스 정보를 기반으로 샤워헤드의 온도를 제어하므로, 샤워헤드의 온도를 보다 균일하게 제어할 수 있으며, 공정 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, since the impedance in the chamber closely related to the temperature in the chamber is measured and the temperature of the showerhead is controlled based on the impedance information, the temperature of the showerhead can be more uniformly controlled, It is possible to obtain an advantageous effect of minimization.

또한, 본 발명에 따르면 절연 인슐레이터를 이용하여 가열 엘리먼트와 샤워헤드 간의 전기전인 연결은 차단하면서 샤워헤드 측으로의 방열 특성을 효과적으로 보장할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the heat dissipation characteristic toward the showerhead while shielding the electric connection between the heating element and the showerhead by using the insulated insulator.

또한, 본 발명에 따르면 단열 인슐레이터를 이용하여 가열 엘리먼트에 의한 외부로의 발열을 효과적으로 차단할 수 있음은 물론, 샤워헤드의 급격한 온도저하를 방지함으로써 샤워헤드와 주변 구조물(예를 들어, 인슐레이터링)과의 온도차에 의한 파티클 발생을 효과적으로 저감시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to effectively block the heat generation to the outside by the heating element by using the heat insulating insulator, and to prevent the shower head from suddenly lowering the temperature, so that the shower head and the surrounding structure (for example, insulator ring) It is possible to effectively reduce the generation of particles due to the temperature difference between the particles.

무엇보다도, 본 발명에 따르면 챔버 내의 임피던스 정보를 기반으로 샤워헤드의 온도 조절을 통해 챔버 내의 임피던스를 제어하여 기판에 형성되는 박막의 식각률(WER)을 자유롭게 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 다양한 식각률을 갖는 박막의 형성을 가능하게 한다.In particular, the present invention can control the impedance in the chamber through the temperature control of the showerhead based on the impedance information in the chamber, so that the etch rate (WER) of the thin film formed on the substrate can be controlled freely. Lt; / RTI >

도 1은 기존 기판처리장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법으로서, 샤워헤드 온도와 임피던스 파라미터의 상관관계를 설명하기 위한 그래프,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법으로서, 샤워헤드 온도에 따른 임피던스 파라미터와 박막의 식각률의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.1 is a view showing an existing substrate processing apparatus,
2 is a view for explaining a control apparatus of a substrate processing apparatus according to the present invention,
3 is a block diagram for explaining a control method of a substrate processing apparatus according to the present invention;
4 is a graph showing a relationship between a showerhead temperature and an impedance parameter,
5 to 7 are graphs for explaining the correlation between the impedance parameter and the etching rate of the thin film according to the showerhead temperature, according to the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어장치를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법으로서, 샤워헤드 온도와 임피던스 파라미터의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법으로서, 샤워헤드 온도에 따른 임피던스 파라미터와 박막의 식각률의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.2 is a view for explaining a control apparatus of a substrate processing apparatus according to the present invention. 4 is a graph for explaining a correlation between a showerhead temperature and an impedance parameter, and FIG. 5 to FIG. 7 show a control method of the substrate processing apparatus according to the present invention And a correlation between an impedance parameter according to the showerhead temperature and an etching rate of the thin film.

도 2를 참조하면, 진공챔버(110)와, 상기 진공챔버(110)의 상부에 제공되며 상기 진공챔버(110)의 내부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드(210)와, 상기 샤워헤드(210)와 상기 진공챔버(110) 내벽의 사이에 제공되는 인슐레이터링(112)을 포함하는 기판처리장치의 제어장치는, 임피던스 측정부(720) 및 임피던스 제어부(730)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the vacuum cleaner includes a vacuum chamber 110, a showerhead 210 provided at an upper portion of the vacuum chamber 110 to supply a process gas into the vacuum chamber 110, And an insulator ring 112 provided between the inner wall of the vacuum chamber 110 and the inner wall of the vacuum chamber 110. The control apparatus of the substrate processing apparatus includes an impedance measuring unit 720 and an impedance control unit 730. [

상기 진공챔버(110)는 내부에 소정 처리 공간을 갖도록 제공되며, 측벽 적어도 일측에는 기판(12) 및 이송유닛이 출입하기 위한 출입부가 제공된다.The vacuum chamber 110 is provided to have a predetermined processing space therein, and at least one side of the side wall is provided with an access portion for the substrate 12 and the transfer unit.

상기 진공챔버(110)의 사이즈 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 진공챔버(110)의 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 발명에 진공챔버(110)라 함은, 대기압 조건 및 대기압보다 낮은 조건의 처리 환경을 모두 조성할 수 있는 개념으로 이해될 수 있다.The size and structure of the vacuum chamber 110 may be appropriately changed according to required conditions and design specifications, and the present invention is not limited or limited by the characteristics of the vacuum chamber 110. For reference, the vacuum chamber 110 according to the present invention may be understood as a concept capable of forming both the atmospheric pressure condition and the processing condition under the atmospheric pressure condition.

상기 진공챔버(110)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 소재로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 진공챔버(110) 내벽은 통상의 알루미늄(Al) 소재로 형성될 수 있다.The vacuum chamber 110 may be formed of various materials according to required conditions and design specifications. For example, the inner wall of the vacuum chamber 110 may be formed of a conventional aluminum (Al) material.

또한, 상기 진공챔버(110)의 내부에는 서셉터(120)가 구비된다. 상기 서셉터(120)는 진공챔버(110)의 내부에 상하 방향을 따라 승강 가능하게 제공되며, 서셉터(120)의 상면에는 기판(12)이 안착될 수 있다. 상기 서셉터(120)는 모터와 같은 통상의 구동수단에 의해 상하 방향을 따라 이동될 수 있다.In addition, the susceptor 120 is provided inside the vacuum chamber 110. The susceptor 120 is vertically provided in the vacuum chamber 110 so that the substrate 12 can be mounted on the upper surface of the susceptor 120. The susceptor 120 can be moved along the vertical direction by a normal driving means such as a motor.

상기 샤워헤드(210)는 서셉터(120)의 상부에 배치되며 진공챔버(110)의 내부에 공정가스 및 RF 에너지를 공급하도록 제공된다.The showerhead 210 is disposed on top of the susceptor 120 and is provided to supply process gas and RF energy to the interior of the vacuum chamber 110.

상기 샤워헤드(210)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 샤워헤드(210)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The showerhead 210 may be provided in various structures according to required conditions and design specifications, and the present invention is not limited or limited by the structure and characteristics of the showerhead 210.

일 예로, 상기 샤워헤드(210)는 외부로 노출되는 탑 플레이트(212)와, 상기 탑 플레이트(212)의 하부에 배치되며 진공챔버(110)의 내부공간에 노출되는 엔드 플레이트(216)와, 상기 탑 플레이트(212) 및 엔드 플레이트(216)의 사이에 배치되는 미드 플레이트(214)를 포함하여 구성될 수 있다.The shower head 210 includes a top plate 212 exposed to the outside, an end plate 216 disposed under the top plate 212 and exposed to the inner space of the vacuum chamber 110, And a mid plate 214 disposed between the top plate 212 and the end plate 216.

상기 탑 플레이트(212)와 미드 플레이트(214)의 사이 공간으로 공급된 공정가스는 미드 플레이트(214)의 관통공(214a)을 거쳐 미드 플레이트(214)와 엔드 플레이트(216)의 사이 확산된 후, 엔드 플레이트(216)의 배출공(216a)을 통해 진공챔버(110)의 내부 공간으로 분사될 수 있다.The process gas supplied to the space between the top plate 212 and the mid plate 214 is diffused between the mid plate 214 and the end plate 216 through the through hole 214a of the mid plate 214 And may be injected into the inner space of the vacuum chamber 110 through the exhaust hole 216a of the end plate 216. [

아울러, 상기 샤워헤드(210)로 공급되는 공정가스는 통상의 기화기에 의해 액체상태에서 기체로 기화된 상태로 샤워헤드(210)에 공급될 수 있다.In addition, the process gas supplied to the showerhead 210 may be supplied to the showerhead 210 in a vaporized state in a liquid state by a conventional vaporizer.

상기 인슐레이터링(112)은 샤워헤드(210)와 진공챔버(110) 내벽의 전기적 절연(예를 들어, RF 차단)을 위해 샤워헤드(210)와 진공챔버(110)의 사이에는 개재된다. The insulator ring 112 is interposed between the showerhead 210 and the vacuum chamber 110 for electrical insulation (for example, RF blocking) of the inner wall of the vacuum chamber 110 and the showerhead 210.

상기 인슐레이터링(112)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 소재로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 인슐레이터링(112)은 샤워헤드(210)보다 열용량(heat capacity)이 높은 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 인슐레이터링(112)은 통상의 세라믹 소재로 형성될 수 있다.The insulator ring 112 may be formed of various materials according to required conditions and design specifications. The insulator ring 112 may be formed of a material having a heat capacity higher than that of the shower head 210. For example, the insulator ring 112 may be formed of a conventional ceramic material.

상기 임피던스 측정부(720)는 진공챔버(110)의 내부 임피던스(impedance)를 측정하기 위해 제공된다.The impedance measuring unit 720 is provided for measuring an internal impedance of the vacuum chamber 110.

상기 임피던스 측정부(720)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 측정하도록 구성될 수 있으며, 임피던스 측정부(720)의 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The impedance measuring unit 720 may be configured to measure the internal impedance of the vacuum chamber 110 in various ways according to the required conditions and design specifications. The impedance measuring unit 720 may measure the internal impedance of the vacuum chamber 110, Or < / RTI >

일 예로, 상기 임피던스 측정부(720)는 진공챔버(110)의 내부로부터 임피던스 파라미터(impedance parameter)를 측정함으로써, 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 산출할 수 있다. 여기서, 임피던스 파라미터미터라 함은, 진공챔버(110)의 내부 임피던스와 밀접한 관련이 있는 인자(parameter)로서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스 변화에 따라 측정값(또는 수치값)이 가변될 수 있는 인자로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 임피던스 파라미터는 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms), 또는 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전류 실효값(Irms)을 포함할 수 있으며, 진공챔버(110)의 내부로부터 측정되는 전압 실효값(Vrms) 또는 전류 실효값(Irms)의 측정값이 변화함에 따라 진공챔버(110)의 내부 임피던스가 가변될 수 있다. 경우에 따라서는 임피던스 측정부가 진공챔버의 내부의 임피던스와 밀접한 관련이 있는 다른 인자를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.For example, the impedance measuring unit 720 may calculate an internal impedance of the vacuum chamber 110 by measuring an impedance parameter from the inside of the vacuum chamber 110. Here, the impedance parameter meter is a parameter closely related to the internal impedance of the vacuum chamber 110, and the measured value (or numerical value) may be varied according to the change of the internal impedance of the vacuum chamber 110 It can be understood as an argument. For example, the impedance parameter may be a voltage rms value (Vrms) between an electrode (e.g., a showerhead) that supplies RF energy in the vacuum chamber 110 and ground (e.g., a susceptor) (Irms) between the electrode (e. G., A showerhead) that supplies RF energy within the chamber 110 and the ground (e. G., Susceptor) The internal impedance of the vacuum chamber 110 can be varied as the measured value of the voltage effective value (Vrms) or the current effective value (Irms) is changed. In some cases, the impedance measuring unit may be configured to measure another factor closely related to the impedance of the inside of the vacuum chamber.

도 4를 참조하면, 상기 전압 실효값(Vrms)은 진공챔버(110)의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도에 따라 반비례한 특성을 가지므로, 전압 실효값(Vrms)을 측정하면 진공챔버(110)의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 높아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이와 반대로, 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 낮아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 높아지는 것을 확인할 수 있다.4, since the voltage rms value Vrms is inversely proportional to the internal temperature of the vacuum chamber 110 or the temperature of the showerhead, the voltage rms value (Vrms) It is possible to calculate the internal temperature of the showerhead or the temperature of the showerhead. Specifically, it can be confirmed that the voltage effective value (Vrms) decreases as the temperature (for example, the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) increases. On the contrary, it can be confirmed that the voltage effective value (Vrms) increases as the temperature (for example, the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) is lowered.

바람직하게, 기판의 처리 공정(증착) 중에, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 공정 변수는 정해진 설정 조건으로 유지될 수 있다. 여기서, 공정 변수라 함은 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키는데 영향을 미치는 변수로 이해될 수 있다.Preferably, during processing of the substrate (deposition), the process parameters for generating the plasma in the vacuum chamber 110 can be maintained at a predetermined set condition. Here, the process variable may be understood as a variable that affects the generation of plasma in the vacuum chamber 110.

예를 들어, 기판의 처리 공정 중에, 진공챔버(110) 내벽 및 서셉터(120)의 온도 변동폭은 설정 조건에서 정하는 설정 온도를 기준으로 ±10℃ 범위로 유지된다. 본 발명에서 상기 서셉터(120)는 처리 공정중 설정 온도가 100~600℃로 유지될 수 있고, 진공챔버(110)의 내벽은 처리 공정중 설정 온도가 20~200℃로 유지될 수 있다. 따라서, 처리 공정중 서셉터(120)의 설정 온도가 200℃이면, 처리 공정중 서셉터(120)의 온도는 200±10℃로 유지될 수 있다. 같은 방식으로, 처리 공정중 진공챔버(110)의 내벽 설정 온도가 80℃이면, 처리 공정중 진공챔버(110)의 내벽 온도는 80±10℃로 유지될 수 있다.For example, during processing of the substrate, the temperature fluctuation width of the inner wall of the vacuum chamber 110 and the susceptor 120 is maintained within the range of 占 0 占 폚 based on the set temperature determined by the setting conditions. In the present invention, the set temperature of the susceptor 120 may be maintained at 100 to 600 ° C. during the process, and the inner wall of the vacuum chamber 110 may be maintained at a set temperature of 20 to 200 ° C. during the process. Therefore, if the set temperature of the susceptor 120 is 200 占 폚 during the process, the temperature of the susceptor 120 during the process can be maintained at 200 占 10 占 폚. In the same manner, if the set temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 during the processing is 80 ° C, the inner wall temperature of the vacuum chamber 110 during the processing can be maintained at 80 ± 10 ° C.

참고로, 상기 샤워헤드(210) 온도, 서셉터(120)의 온도, 및 진공챔버(110)의 내벽 온도는, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키는데 비교적 큰 영향을 미치기 때문에, 서셉터(120)의 온도, 및 진공챔버(110)의 내벽 온도가 일정하게 유지(설정 온도를 기준으로 온도 변동폭이 ±10℃로 유지)된 조건에서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 측정하면, 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 이용하여 샤워헤드(210)의 온도를 산출하는 것이 가능하다.Since the temperature of the showerhead 210, the temperature of the susceptor 120, and the temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 have a relatively large influence on the generation of plasma in the vacuum chamber 110, When the internal impedance of the vacuum chamber 110 is measured under the condition that the temperature of the susceptor 120 and the temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 are kept constant (the temperature fluctuation width is maintained at 占 0 占 폚 on the basis of the set temperature) , It is possible to calculate the temperature of the shower head 210 by using the internal impedance of the vacuum chamber 110.

또한, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 공정 변수는 정해진 설정 조건으로 유지될 수 있는 바, 설정 조건에서 정하는 진공챔버(110)의 내부 압력은 0.5~20 [Torr] 조건으로 유지될 수 있고, 바람직하게는 2~6 [Torr] 조건으로 유지될 수 있다. 또한, 설정 조건에서 정하는 샤워헤드와 서셉터(120)의 사이 간격은 4~30㎜의 치수 조건으로 유지될 수 있다.In addition, the process parameters for generating plasma in the vacuum chamber 110 can be maintained at a predetermined set condition, and the internal pressure of the vacuum chamber 110, which is set according to the set conditions, is maintained at 0.5 to 20 [Torr] And may preferably be maintained at a condition of 2 to 6 [Torr]. In addition, the distance between the showerhead and the susceptor 120, which is determined by the setting conditions, can be maintained at a dimension condition of 4 to 30 mm.

상기 임피던스 측정부(720)로서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 측정할 수 있는 다양한 측정수단이 사용될 수 있으며, 임피던스 측정부(720)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the impedance measuring unit 720, various measurement means capable of measuring the internal impedance of the vacuum chamber 110 may be used according to the required conditions and design specifications. The invention is not limited or limited.

참고로, 플라즈마가 발생되는 진공챔버(110) 내에는 고주파 발생기(RF Generator)로부터 파워가 공급된다. 아울러, 고주파 발생기의 출력 임피던스와 진공챔버(110)의 내부 임피던스가 서로 정합이 되지 않으면, 고주파 발생기의 출력인 파워가 진공챔버(110)의 내부에 전부 공급되지 못하고 일부가 반사되어 다시 고주파 발생기로 되돌아 오는 현상이 발생되어, 파워의 손실과 반사된 파워에 의해 고주파 발생기의 손상이 야기될 수 있다. 이에 따라, 고주파 발생기의 출력 임피던스와 진공챔버(110)의 내부 임피던스가 서로 켤레를 이루는 정합(matching)이 되도록, 고주파 발생기의 출력 임피던스를 진공챔버(110)의 내부 임피던스와 매칭시키는 정합기(matcher)(710)가 고주파 발생기와 진공챔버(110)의 사이에 배치될 수 있다.For reference, power is supplied from a RF generator in a vacuum chamber 110 where plasma is generated. If the output impedance of the high frequency generator and the internal impedance of the vacuum chamber 110 are not matched with each other, the power, which is the output of the high frequency generator, is not completely supplied to the inside of the vacuum chamber 110, The return phenomenon may occur, and the loss of the power and the reflected power may cause the damage of the high frequency generator. A matcher for matching the output impedance of the high frequency generator with the internal impedance of the vacuum chamber 110 so that the output impedance of the high frequency generator and the internal impedance of the vacuum chamber 110 are matched to each other, ) 710 may be disposed between the high frequency generator and the vacuum chamber 110.

이하에서는 상기 임피던스 측정부(720)로서, 정합기(710)와 진공챔버(110)의 사이(예를 들어, 정합기의 출력단 또는 진공챔버의 입력단)에 제공되는 VI 센서(전류 측정 센서 또는 전압 측정 센서)가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다. 상기 VI 센서를 통해 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms) 또는 전류 실효값(Irms)을 측정할 수 있다.Hereinafter, the impedance measuring unit 720 may be a VI sensor (a current measuring sensor or a voltage sensor) provided between the matching unit 710 and the vacuum chamber 110 (for example, the output terminal of the matching unit or the input terminal of the vacuum chamber) Measuring sensor) is used. A voltage rms value (Vrms) or a current rms value (Irms) between an electrode (for example, a showerhead) supplying RF energy into the vacuum chamber 110 through the VI sensor and a ground (e.g., a susceptor) Can be measured.

아울러, 상기 임피던스 측정부(720)(예를 들어, VI 센서)는 정합기의 내/외부에 장착되거나 샤워헤드의 내외측에 장착될 수 있으며, 임피던스 측정부(720)의 장착위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the impedance measuring unit 720 (for example, a VI sensor) may be mounted on the inside / outside of the matching unit or on the inside / outside of the shower head, and the mounting position of the impedance measuring unit 720 may be And can be variously changed depending on conditions and design specifications.

상기 임피던스 제어부(730)는 임피던스 측정부(720)에서 측정된 임피던스 측정값에 대응하여 샤워헤드(210)의 온도를 조절하여 진공챔버(110)의 임피던스를 미리 정해진 값이나 범위 이내로 유지되도록 제어하도록 구성된다.The impedance controller 730 adjusts the temperature of the showerhead 210 in accordance with the impedance measurement value measured by the impedance measuring unit 720 to control the impedance of the vacuum chamber 110 to be maintained within a predetermined value or range .

상기 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 기판에 형성되는 박막의 특성과 밀접한 상관관계를 갖는다. 예를 들어, 상기 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 박막의 식각률(WER;Wafer etch Rate)과 밀접한 관계를 갖는다.The internal impedance of the vacuum chamber 110 has a close correlation with the characteristics of the thin film formed on the substrate. For example, the internal impedance of the vacuum chamber 110 is closely related to the etch rate (WER) of the thin film.

참고로, 본 발명에서 박막의 식각률(WER)이라 함은, 기판의 식각 공정시 박막이 식각되는 정도를 의미한다. 구체적으로, 박막이 무른 무른(soft) 특성을 갖도록 높은 식각률을 가지면, 기판의 식각 공정시 박막이 보다 빠르고 많은 양(영역 또는 부위)이 식각될 수 있다. 반대로, 박막이 단단한(hard) 특성을 갖도록 낮은 식각률을 가지면, 기판의 식각 공정시 박막이 느리고 작은 양(영역 또는 부위)이 식각될 수 있다.For reference, the etching rate (WER) of the thin film in the present invention means the degree to which the thin film is etched in the etching process of the substrate. Specifically, if the thin film has a high etching rate so as to have a soft characteristic, the thin film can be etched faster and in a large amount (region or region) in the etching process of the substrate. Conversely, if the thin film has a low etch rate such that it has a hard characteristic, the thin film can be etched in a slow and small amount (region or region) during the etching process of the substrate.

참고로, 도 5는 샤워헤드(210)의 온도가 120℃일 때, 전압 실효값(Vrms)와 박막의 식각률(WER)의 상관관계를 나타내고, 도 6은 샤워헤드(210)의 온도가 140℃일 때, 전압 실효값(Vrms)와 박막의 식각률(WER)의 상관관계를 나타내며, 도 7은 도 5 및 도 6에서의 각 온도(120℃ 및 140℃)별 박막의 식각률(WER)을 비교한 결과를 나타낸다. 아울러, 도 5 내지 도 7에서, 그래프의 X축에 기재된 1X~6X는 기판 처리 공정 횟수를 나타내고, 이 중 6X는 5번의 기판 처리 공정(1X~5X)이 완료된 다음, 진공챔버의 세정 공정이 진행된 후, 6번째 기판 처리 공정이 수행된 상태를 나타낸다.5 shows the correlation between the voltage effective value Vrms and the etching rate WER of the thin film when the temperature of the showerhead 210 is 120 ° C. 7 shows the correlation between the voltage effective value (Vrms) and the etching rate (WER) of the thin film when the temperature is 120 ° C and the etching rate (WER) of the thin film at each temperature (120 ° C and 140 ° C) The results are compared. 5 to 7, 1X to 6X in the X-axis of the graph represent the number of substrate processing steps, 6X of which is the number of substrate processing steps (1X to 5X) five times, and the cleaning process of the vacuum chamber is And then the sixth substrate processing process is performed.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 샤워헤드(210)의 온도가 120℃에서 140℃ 증가함에 따라, 박막의 식각률(WER)이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 샤워헤드(210)의 온도가 120℃인 조건에서는, 1번째 기판 처리 공정(1X)에서의 박막의 식각률(WER)은 1258이고, 전압 실효값(Vrms)은 약 66.45인 것을 확인할 수 있다. 반면, 샤워헤드(210)의 온도가 140℃인 조건에서는, 1번째 기판 처리 공정(1X)에서의 박막의 식각률(WER)은 1263이고, 전압 실효값(Vrms)은 약 66.35인 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 샤워헤드(210)의 온도가 올라감에 따라 전압 실효값(Vrms)이 낮아지는 것을 알 수 있고, 이와 달리, 박막의 식각률(WER)은 높아지는 것을 알 수 있다. Referring to FIGS. 5 to 7, it can be seen that as the temperature of the showerhead 210 increases from 120 ° C. to 140 ° C., the etching rate (WER) of the thin film increases. Specifically, it is confirmed that the etching rate (WER) of the thin film in the first substrate processing step (1X) is 1258 and the voltage effective value (Vrms) is about 66.45 under the condition that the temperature of the showerhead 210 is 120 ° C have. On the other hand, under the condition that the temperature of the showerhead 210 is 140 DEG C, the etching rate WER of the thin film in the first substrate processing step 1X is 1263 and the voltage effective value Vrms is about 66.35 . As a result, it can be seen that the voltage effective value (Vrms) is lowered as the temperature of the shower head 210 is increased. On the other hand, the etching rate (WER) of the thin film is increased.

또한, 상기 임피던스 제어부(730)가 샤워헤드(210)의 온도를 높게 조절하여 진공챔버(110)의 임피던스를 낮추면, 박막의 식각률(WER)이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 같은 방식으로, 상기 임피던스 제어부(730)가 샤워헤드(210)의 온도를 낮게 조절하여 진공챔버(110)의 임피던스를 높이면, 박막의 식각률(WER)이 낮아지는 것 역시 알 수 있다.In addition, it can be seen that when the impedance controller 730 adjusts the temperature of the showerhead 210 to be high to lower the impedance of the vacuum chamber 110, the etching rate WER of the thin film increases. In the same way, it can also be seen that when the impedance controller 730 adjusts the temperature of the showerhead 210 to a low level to increase the impedance of the vacuum chamber 110, the etching rate WER of the thin film is lowered.

상기 임피던스 제어부(730)는 샤워헤드(210)에 단위 시간당 보다 많은 열을 전달하는 방식으로 샤워헤드(210)의 온도를 높이도록 제어할 수 있다.The impedance controller 730 may control the temperature of the shower head 210 to increase by transmitting more heat to the showerhead 210 per unit time.

상기 임피던스 제어부(730)에 의한 샤워헤드(210)의 온도 제어는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 일 예로, 상기 샤워헤드(210) 상에 제공되며, 샤워헤드(210)를 선택적으로 가열하는 가열 엘리먼트(heating element)(300)를 포함할 수 있으며, 상기 가열 엘리먼트(300)에 의한 단위 시간당 가열량을 조절하여 샤워헤드(210)의 온도를 조절할 수 있다.The temperature control of the showerhead 210 by the impedance controller 730 can be controlled in various ways according to the required conditions and design specifications. And may include a heating element 300 provided on the showerhead 210 and selectively heating the showerhead 210. The heating element 300 may be heated by the heating element 300 The temperature of the shower head 210 can be adjusted.

상기 가열 엘리먼트(300)로서는 탑 플레이트(212)를 가열할 수 있는 통상의 가열 수단이 사용될 수 있으며, 가열 엘리먼트(300)의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 가령, 가열 엘리먼트는 열선과 같은 열원만으로 구성되거나, 열원의 주변에 열전도율이 높은 별도의 열전달 매개체가 조립된 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 열전도율이 높은 가열블록 내부에 열원(열선)이 배치되어 가열 엘리먼트(300)를 구성하는 예를 들어 설명하기로 한다.As the heating element 300, a conventional heating means capable of heating the top plate 212 can be used, and the type and characteristics of the heating element 300 can be variously changed according to required conditions and design specifications . For example, the heating element may be composed of only a heat source such as a heat ray, or a structure in which a separate heat transfer medium having a high thermal conductivity is assembled around the heat source. Hereinafter, an example in which a heat source (heat line) is disposed inside a heating block having a high thermal conductivity to constitute the heating element 300 will be described.

상기 가열 엘리먼트(300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 샤워헤드를 선택적으로 가열할 수 있는 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 상기 가열 엘리먼트(300)는 탑 플레이트(212)의 상면에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 가열 엘리먼트가 탑 플레이트의 내면 또는 측면에 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.The heating element 300 can be mounted in various positions that can selectively heat the showerhead according to the required conditions and design specifications. For example, the heating element 300 may be mounted on the top surface of the top plate 212. In some cases, the heating element may be disposed on the inner surface or the side surface of the top plate.

상기 가열 엘리먼트(300)의 온도 조절을 통해 탑 플레이트(212)로부터 열전달이 이루어지는 엔드 플레이트(216)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 가열 엘리먼트(300)에 전원을 인가하여 OFF상태에서 ON상태로 되게 하거나, 가열 엘리먼트(300)의 온도를 보다 높이는 것에 의하여, 가열 엘리먼트(300)로부터 탑 플레이트(212)에 단위 시간당 보다 많은 열을 전달하여 탑 플레이트(212)를 가열할 수 있다.The temperature of the end plate 216 through which the heat is transferred from the top plate 212 can be controlled through the temperature control of the heating element 300. For example, by applying power to the heating element 300 to turn it on from the OFF state, or by increasing the temperature of the heating element 300, the heating element 300 is fed from the heating element 300 to the top plate 212 per unit time It is possible to heat the top plate 212 by transmitting more heat.

상기 가열 엘리먼트(300)의 구조 및 형태는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 가열 엘리먼트(300)는 샤워헤드(210)의 원주 방향을 따라 배치된 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 가열 엘리먼트(300)가 샤워헤드(210)의 원주 방향을 따라 배치된 "C" 형태로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 가열 엘리먼트(300)가 오픈루프(open loop) 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 가열 엘리먼트가 폐루프(close loop) 형태로 형성되는 것도 가능하다.The structure and shape of the heating element 300 may be variously changed according to required conditions and design specifications. For example, the heating element 300 may be disposed along the circumferential direction of the shower head 210. Hereinafter, an example in which the heating element 300 is formed in a "C" shape arranged along the circumferential direction of the shower head 210 will be described. For example, in the embodiment of the present invention, the heating element 300 is formed in an open loop shape. However, in some cases, the heating element may be formed in a close loop shape Do.

아울러, 상기 가열 엘리먼트(300)와 샤워헤드(210)의 사이에는 절기적 절연을 위한 절연 인슐레이터(400)가 제공될 수 있다. 아울러, 상기 절연 인슐레이터(400)은 가열 엘리먼트(300)와 샤워헤드(210) 간의 전기적 절연을 수행함과 동시에 가열 엘리먼트(300)로부터 발생된 열이 샤워헤드(210)로 효과적으로 전달될 수 있게 한다.In addition, an insulating insulator 400 may be provided between the heating element 300 and the shower head 210 for periodic insulation. In addition, the insulation insulator 400 performs electrical insulation between the heating element 300 and the showerhead 210, and allows heat generated from the heating element 300 to be efficiently transferred to the showerhead 210.

상기 가열 엘리먼트(300)가 탑 플레이트(212)의 상면에 장착되는 조건에서는, 상기 절연 인슐레이터(400)가 탑 플레이트(212)의 상면에 제공될 수 있으며, 상기 가열 엘리먼트(300)는 절연 인슐레이터(400)의 상면에 장착될 수 있다.The insulation insulator 400 may be provided on the top surface of the top plate 212 under the condition that the heating element 300 is mounted on the top surface of the top plate 212, 400, respectively.

상기 절연 인슐레이터(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 소재로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 절연 인슐레이터(400)는 열전도성을 갖는 통상의 금속 소재로 형성될 수 있다. 다른 일 예로, 상기 절연 인슐레이터(400)가 전기절연성 및 열전도성을 동시에 가질 수 있도록, 절연 인슐레이터(400)는 표면이 아노다이징(anodising) 처리된 열전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 절연 인슐레이터(400)가 표면이 아노다이징(anodising) 처리된 알루미늄으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다.The insulative insulator 400 may be formed of various materials according to required conditions and design specifications. For example, the insulation insulator 400 may be formed of a common metal material having thermal conductivity. Alternatively, the insulative insulator 400 may be formed of a material having an anodized surface and having a thermal conductivity so that the insulative insulator 400 can have electrical insulation and thermal conductivity at the same time. Hereinafter, the insulating insulator 400 will be described in which the surface is formed of an anodized aluminum.

상기 절연 인슐레이터(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태 및 사이즈로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 절연 인슐레이터(400)는 가열 엘리먼트(300)에 대응되는 형태 및 사이즈로 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 절연 인슐레이터가 가열 엘리먼트와 다른 형태 및 다른 사이즈(예를 들어, 큰 사이즈 또는 작은 사이즈)로 제공되는 것이 가능하다.The insulative insulator 400 may be provided in various shapes and sizes according to required conditions and design specifications. In one example, the insulative insulator 400 may be provided in a shape and size corresponding to the heating element 300. In some cases, it is possible that the insulating insulator is provided in a different form and in a different size (for example, a large size or a small size) from the heating element, depending on the required conditions and design specifications.

또한, 상기 가열 엘리먼트(300)의 상면에는 단열 소재로 이루어진 단열 인슐레이터(500)가 제공될 수 있다. 상기 단열 인슐레이터(500)는 가열 엘리먼트(300)에 의한 외부로의 발열을 차단함과 동시에, 가열 엘리먼트(300)에 의한 발열이 중단될 시 샤워헤드(210)의 급격한 온도저하를 방지하기 위해 제공될 수 있다.In addition, the upper surface of the heating element 300 may be provided with a heat insulating insulator 500 made of a heat insulating material. The heat insulating insulator 500 is provided to prevent the heat generated by the heating element 300 from being radiated to the outside and to prevent a sudden temperature drop of the shower head 210 when the heat generated by the heating element 300 is interrupted .

특히, 상기 진공챔버(110) 내부에서의 플라즈마 발생이 중단되면 비교적 열전도성이 높은 샤워헤드(210)의 온도가 주변 구조물(예를 들어, 인슐레이터링 및 진공챔버(110))에 비해 급격히 낮아지는 현상이 발생할 수 있으며, 샤워헤드(210)와 주변 부재(예를 들어, 인슐레이터링)와의 온도 차이가 클수록 챔버 내부에서 공정 가스가 액화나 고화되면서 파티클의 발생량이 증가할 수 있다. 상기 단열 인슐레이터(500)는 샤워헤드(210)의 온도 변화가 보다 서서히 이루어질 수 있게 함으로써 챔버 내부의 온도를 급격히 변동하는 것을 피할 수 있다. Particularly, when the plasma generation in the vacuum chamber 110 is stopped, the temperature of the shower head 210 having a relatively high thermal conductivity is drastically lowered as compared with the surrounding structures (e.g., the insulator ring and the vacuum chamber 110) And the larger the temperature difference between the shower head 210 and the peripheral member (for example, the insulator ring), the liquefied or solidified the process gas in the chamber, and the amount of generated particles may increase. The heat insulating insulator 500 can make the temperature change of the showerhead 210 more slowly so that the temperature inside the chamber can be abruptly changed.

상기 단열 인슐레이터(500)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 단열 특성을 갖는 다양한 소재로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 단열 인슐레이터(500)는 단열 특성이 우수한 마이카(mica)로 형성될 수 있다.The heat insulating insulator 500 may be formed of various materials having adiabatic characteristics according to required conditions and design specifications. Preferably, the heat insulating insulator 500 may be formed of mica having excellent heat insulating properties.

상기 가열 엘리먼트(300)가 탑 플레이트(212)의 상면에 장착되는 조건에서는, 상기 절연 인슐레이터(400)가 탑 플레이트(212)의 상면에 제공될 수 있고, 상기 가열 엘리먼트(300)는 절연 인슐레이터(400)의 상면에 장착될 수 있으며, 상기 단열 일슐레이터는 가열 엘리먼트(300)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 단열 인슐레이터가 가열 엘리먼트의 상면과 측면을 함께 덮도록 형성되는 것도 가능하다.The insulation insulator 400 may be provided on the top surface of the top plate 212 under the condition that the heating element 300 is mounted on the top surface of the top plate 212, 400, and the heat insulating sholler may be formed to cover the upper surface of the heating element 300. In some cases, it is also possible that the insulating insulator is formed so as to cover both the upper surface and the side surface of the heating element.

상기 단열 인슐레이터(500)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태 및 사이즈로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 단열 인슐레이터(500)는 가열 엘리먼트(300)에 대응되는 형태 및 사이즈로 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 절연 인슐레이터가 가열 엘리먼트의 상면을 부분적으로 덮도록 형성되는 것이 가능하며, 단열 인슐레이터의 형태 및 사이즈에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The insulated insulator 500 may be provided in various shapes and sizes depending on required conditions and design specifications. For example, the heat insulator 500 may be provided in a shape and size corresponding to the heating element 300. In some cases, it is possible that the insulated insulator is formed to partially cover the upper surface of the heating element, and the present invention is not limited or limited by the shape and size of the insulated insulator.

아울러, 전술한 가열 엘리먼트는 단 하나가 구비될 수 있으나, 경우에 따라서는 복수개의 가열 엘리먼트가 사용될 수도 있다. 일 예로, 샤워헤드의 상면에는 샤워헤드의 원주 방향을 따라 형성된 2개의 가열 엘리먼트(미도시)가 샤워헤드의 반경 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있으며, 각 가열 엘리먼트와 샤워헤드의 사이에는 각각 절연 인슐레이터가 제공될 수 있고, 각 가열 엘리먼트의 상면에는 단열 인슐레이터가 제공될 수 있다. 또한, 2개의 가열 엘리먼트는 서로 유사한 형태 및 구조를 가질 수 있으나, 다르게는 서로 다른 형태 및 구조를 갖는 복수개의 가열 엘리먼트를 사용하는 것이 가능하다. 또 다른 일 예로, 가열 엘리먼트는 샤워헤드의 원주 방향을 따라 이격된(분리된) 형태로 형성될 수 있다. 가령, 샤워헤드의 상면에는 샤워헤드의 원주 방향을 따라 이격되게 4개의 가열 엘리먼트(미도시)가 제공될 수 있다. 다르게는 복수개의 가열 엘리먼트가 격자 형태로 배열되거나 여타 다른 배열 구조로 배열될 수 있으며, 가열 엘리먼트의 배열 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In addition, although only one of the above-described heating elements may be provided, a plurality of heating elements may be used in some cases. For example, two heating elements (not shown) formed along the circumferential direction of the showerhead may be disposed on the upper surface of the showerhead so as to be spaced apart from each other along the radial direction of the showerhead. An insulator may be provided, and an insulation insulator may be provided on the upper surface of each heating element. In addition, the two heating elements may have similar shapes and structures, but it is possible to use a plurality of heating elements having different shapes and structures. In another example, the heating elements may be formed in a spaced apart form along the circumferential direction of the showerhead. For example, four heating elements (not shown) may be provided on the upper surface of the showerhead to be spaced along the circumferential direction of the showerhead. Alternatively, the plurality of heating elements may be arranged in a lattice pattern or other arrangements, and the present invention is not limited or limited by the arrangement of the heating elements.

또한, 상기 단열 인슐레이터(500)의 상면에는 커버부재(600)가 제공될 수 있다. 상기 커버부재(600)는 단열 인슐레이터(500)를 보호하고 외관을 형성하기 위해 제공될 수 있으며, 상기 커버부재(600)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 소재로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 커버부재(600)는 통상의 스테인레스강(SUS:steel use stainless)으로 형성될 수 있다.In addition, a cover member 600 may be provided on the upper surface of the heat insulating insulator 500. The cover member 600 may be provided to protect the outer heat shield 500 and to form an appearance, and the cover member 600 may be formed of various materials according to required conditions and design specifications. For example, the cover member 600 may be formed of stainless steel (SUS).

상기 커버부재(600)는 단열 인슐레이터(500)의 상면을 전체적으로 덮거나 부분적으로 덮도록 형성될 수 있으며, 커버부재(600)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.The cover member 600 may be formed to entirely cover or partially cover the upper surface of the heat insulating insulator 500. The shape and structure of the cover member 600 may be appropriately changed according to required conditions and design specifications .

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 공정가스가 진공챔버(110)의 내부에 공급될 시 공정가스의 주변 온도와 밀접한 관계를 갖는 샤워헤드의 엔드 플레이트(216)의 온도를 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 이용하여 측정하고, 진공챔버(110)의 내부 임피던스에 따라 탑 플레이트(212)의 온도를 조절함으로써, 탑 플레이트(212)로부터 열전달이 이루어지는 엔드 플레이트(216)의 온도 조절을 통해 진공챔버(110)의 내부 임피던스가 정해진 범위 내에 있도록 제어한다.As described above, in the present invention, when the process gas is supplied into the vacuum chamber 110, the temperature of the end plate 216 of the showerhead, which is closely related to the ambient temperature of the process gas, And the temperature of the top plate 212 is adjusted according to the internal impedance of the vacuum chamber 110 to adjust the temperature of the end plate 216 through which the heat is transferred from the top plate 212, 110 are within a predetermined range.

이와 같은 방식은 탑 플레이트의 온도를 측정하고, 탑 플레이트의 온도 조절에 따라 진공챔버의 내부 임피던스를 제어하는 방식에 비해, 진공챔버의 내부 임피던스를 요동없이 보다 정확하게 제어할 수 있게 한다. 전술한 바와 같이, 임피던스는 전압(또는 전류)과 밀접한 관련이 있고, P(출력)=V(전압)*I(전류)이므로, 본 발명에서 임피던스를 제어한다 함은, 진공챔버에 인가되는 출력을 제어하는 것으로도 해석될 수 있다.Such a method enables a more accurate control of the internal impedance of the vacuum chamber without fluctuation, compared with a method of measuring the temperature of the top plate and controlling the internal impedance of the vacuum chamber according to the temperature control of the top plate. As described above, the impedance is closely related to the voltage (or current), and P (output) = V (voltage) * I (current). Thus, controlling the impedance in the present invention means that the output As shown in FIG.

즉, 탑 플레이트는 열용량이 낮은 재질 및 구조로 형성되기 때문에, 다시 말해서, 탑 플레이트는 가열 엘리먼트로부터 전달되는 단위 시간당 열량 변화에 따라 온도가 급격하게 변하므로, 엔드 플레이트의 온도는 탑 플레이트의 온도와 서로 다르게 변화한다. 따라서, 탑 플레이트의 온도를 기준으로 탑 플레이트의 온도를 조절하여 진공챔버의 내부 임피던스를 제어하면, 공정중의 진공챔버의 내부 임피던스가 균일하게 유지되기 어려운 문제점이 있다. 특히, 진공챔버의 내부 임피던스가 균일하게 유지되기 어려운 경우에는 박막의 특성을 조절하기 어려운 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 진공챔버(110)의 내부 임피던스와 밀접한 관계를 갖는 엔드 플레이트(216)의 온도를 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 이용하여 측정하고, 엔드 플레이트(216)의 온도와 상관관계를 갖는 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 기반으로 엔드 플레이트(216)의 온도를 조절하기 때문에, 진공챔버의 내부 임피던스를 보다 균일하게 제어할 수 있으며, 박막의 특성을 공정 편차 없이 정확히 제어하는 것이 가능하다.In other words, since the temperature of the top plate changes abruptly with a change in the amount of heat per unit time transmitted from the heating element, the temperature of the end plate is lower than the temperature of the top plate It changes differently. Therefore, if the internal impedance of the vacuum chamber is controlled by adjusting the temperature of the top plate based on the temperature of the top plate, the internal impedance of the vacuum chamber during the process is difficult to maintain uniformly. In particular, when the internal impedance of the vacuum chamber is difficult to maintain uniformly, it is difficult to control the characteristics of the thin film. However, in the present invention, the temperature of the end plate 216, which is closely related to the internal impedance of the vacuum chamber 110, is measured using the internal impedance of the vacuum chamber 110, Since the temperature of the end plate 216 is adjusted based on the internal impedance of the vacuum chamber 110 having the vacuum chamber 110, the internal impedance of the vacuum chamber can be controlled more uniformly and the characteristics of the thin film can be accurately controlled It is possible.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.3 is a block diagram for explaining a control method of the substrate processing apparatus according to the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 3 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 내부공간에 서셉터(120)가 배치된 진공챔버(110)와, 상기 진공챔버(110)의 상부에 제공되며 진공챔버(110)의 내부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드(120)를 포함하는 기판처리장치의 제어방법은, 상기 진공챔버(110)의 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정 단계(S10)와; 상기 임피던스 측정단계에서 얻어진 임피던스 측정값을 이용하여 샤워헤드의 온도 조절을 통해 진공챔버(110)의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어 단계(S20)를; 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 2, a vacuum chamber 110 in which a susceptor 120 is disposed in an inner space, a vacuum chamber 110 provided at an upper portion of the vacuum chamber 110, The method of controlling a substrate processing apparatus including a showerhead 120 for supplying a process gas into a vacuum chamber 110 includes an impedance measuring step S10 for measuring an impedance of the vacuum chamber 110; An impedance control step (S20) of controlling the impedance of the vacuum chamber (110) by adjusting the temperature of the showerhead using the impedance measurement value obtained in the impedance measurement step; .

단계 1:Step 1:

먼저, 진공챔버(110)의 내부 임피던스(impedance)를 측정한다.(S10)First, the internal impedance of the vacuum chamber 110 is measured (S10)

상기 임피던스 측정 단계(S10)에서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 측정될 수 있다.In the impedance measurement step (S10), the internal impedance of the vacuum chamber 110 can be measured in various ways according to the required conditions and design specifications.

일 예로, 상기 임피던스 측정 단계(S10)에서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 진공챔버(110)의 내부로부터 임피던스 파라미터(impedance parameter)를 측정함으로써 산출할 수 있다. 여기서, 임피던스 파라미터미터라 함은, 진공챔버(110)의 내부 임피던스와 밀접한 관련이 있는 인자(parameter)로서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스 변화에 따라 측정값(또는 수치값)이 가변될 수 있는 인자로 이해될 수 있다.For example, in the impedance measurement step S10, the internal impedance of the vacuum chamber 110 can be calculated by measuring an impedance parameter from the inside of the vacuum chamber 110. Here, the impedance parameter meter is a parameter closely related to the internal impedance of the vacuum chamber 110, and the measured value (or numerical value) may be varied according to the change of the internal impedance of the vacuum chamber 110 It can be understood as an argument.

예를 들어, 상기 임피던스 파라미터는 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms), 또는 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전류 실효값(Irms)을 포함할 수 있으며, 진공챔버(110)의 내부로부터 측정되는 전압 실효값(Vrms) 또는 전류 실효값(Irms)의 측정값이 변화함에 따라 진공챔버(110)의 내부 임피던스가 가변될 수 있다. 경우에 따라서는 임피던스 측정부가 진공챔버의 내부의 임피던스와 밀접한 관련이 있는 다른 인자를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.For example, the impedance parameter may be a voltage rms value (Vrms) between an electrode (e.g., a showerhead) that supplies RF energy in the vacuum chamber 110 and ground (e.g., a susceptor) (Irms) between the electrode (e. G., A showerhead) that supplies RF energy within the chamber 110 and the ground (e. G., Susceptor) The internal impedance of the vacuum chamber 110 can be varied as the measured value of the voltage effective value (Vrms) or the current effective value (Irms) is changed. In some cases, the impedance measuring unit may be configured to measure another factor closely related to the impedance of the inside of the vacuum chamber.

도 4를 참조하면, 상기 전압 실효값(Vrms)은 진공챔버(110)의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도에 따라 반비례한 특성을 가지므로, 전압 실효값(Vrms)을 측정하면 진공챔버(110)의 내부 온도 또는 샤워헤드의 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 높아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 낮아지고, 반대로 온도(예를 들어, 진공챔버의 내부 온도 또는 샤워헤드 온도)가 낮아짐에 따라 전압 실효값(Vrms)이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 바람직하게, 기판의 처리 공정(증착) 중에, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 공정 변수는 정해진 설정 조건으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 기판의 처리 공정 중에, 진공챔버(110) 내벽 및 서셉터(120)의 온도 변동폭은 설정 조건에서 정하는 설정 온도를 기준으로 ±10℃ 범위로 유지된다. 본 발명에서 상기 서셉터(120)는 처리 공정중 설정 온도가 100~600℃로 유지될 수 있고, 진공챔버(110)의 내벽은 처리 공정중 설정 온도가 20~200℃로 유지될 수 있다. 따라서, 처리 공정중 서셉터(120)의 설정 온도가 200℃이면, 처리 공정중 서셉터(120)의 온도는 200±10℃로 유지될 수 있다. 같은 방식으로, 처리 공정중 진공챔버(110)의 내벽 설정 온도가 80℃이면, 처리 공정중 진공챔버(110)의 내벽 온도는 80±10℃로 유지될 수 있다.4, since the voltage rms value Vrms is inversely proportional to the internal temperature of the vacuum chamber 110 or the temperature of the showerhead, the voltage rms value (Vrms) It is possible to calculate the internal temperature of the showerhead or the temperature of the showerhead. Specifically, as the temperature (for example, the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) is increased, the voltage rms value Vrms is lowered and conversely, the temperature (e.g., the internal temperature of the vacuum chamber or the showerhead temperature) It can be confirmed that the voltage effective value (Vrms) becomes higher. Preferably, during processing of the substrate (deposition), the process parameters for generating the plasma in the vacuum chamber 110 can be maintained at a predetermined set condition. For example, during processing of the substrate, the temperature fluctuation width of the inner wall of the vacuum chamber 110 and the susceptor 120 is maintained within the range of 占 0 占 폚 based on the set temperature determined by the setting conditions. In the present invention, the set temperature of the susceptor 120 may be maintained at 100 to 600 ° C. during the process, and the inner wall of the vacuum chamber 110 may be maintained at a set temperature of 20 to 200 ° C. during the process. Therefore, if the set temperature of the susceptor 120 is 200 占 폚 during the process, the temperature of the susceptor 120 during the process can be maintained at 200 占 10 占 폚. In the same manner, if the set temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 during the processing is 80 ° C, the inner wall temperature of the vacuum chamber 110 during the processing can be maintained at 80 ± 10 ° C.

참고로, 상기 샤워헤드(210) 온도, 서셉터(120)의 온도, 및 진공챔버(110)의 내벽 온도는, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키는데 비교적 큰 영향을 미치기 때문에, 서셉터(120)의 온도, 및 진공챔버(110)의 내벽 온도가 일정하게 유지(설정 온도를 기준으로 온도 변동폭이 ±10℃로 유지)된 조건에서, 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 측정하면, 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 이용하여 샤워헤드(210)의 온도를 산출하는 것이 가능하다.Since the temperature of the showerhead 210, the temperature of the susceptor 120, and the temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 have a relatively large influence on the generation of plasma in the vacuum chamber 110, When the internal impedance of the vacuum chamber 110 is measured under the condition that the temperature of the susceptor 120 and the temperature of the inner wall of the vacuum chamber 110 are kept constant (the temperature fluctuation width is maintained at 占 0 占 폚 on the basis of the set temperature) , It is possible to calculate the temperature of the shower head 210 by using the internal impedance of the vacuum chamber 110.

또한, 진공챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 공정 변수는 정해진 설정 조건으로 유지될 수 있는 바, 설정 조건에서 정하는 진공챔버(110)의 내부 압력은 0.5~20 [Torr] 조건으로 유지될 수 있고, 바람직하게는 2~6 [Torr] 조건으로 유지될 수 있다. 또한, 설정 조건에서 정하는 샤워헤드와 서셉터(120)의 사이 간격은 4~30㎜의 치수 조건으로 유지될 수 있다.In addition, the process parameters for generating plasma in the vacuum chamber 110 can be maintained at a predetermined set condition, and the internal pressure of the vacuum chamber 110, which is set according to the set conditions, is maintained at 0.5 to 20 [Torr] And may preferably be maintained at a condition of 2 to 6 [Torr]. In addition, the distance between the showerhead and the susceptor 120, which is determined by the setting conditions, can be maintained at a dimension condition of 4 to 30 mm.

아울러, 상기 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 측정수단을 이용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 고주파 발생기의 출력 임피던스를 진공챔버(110)의 내부 임피던스와 매칭시키는 정합기(710)와 진공챔버(110)의 사이(예를 들어, 정합기의 출력단 또는 진공챔버의 입력단)에는 VI 센서(전류 측정 센서 또는 전압 측정 센서)가 제공될 수 있으며, 상기 VI 센서를 통해 진공챔버(110) 내에 RF에너지를 공급하는 전극(예를 들어, 샤워헤드)과 접지(예를 들어, 서셉터) 사이의 전압 실효값(Vrms) 또는 전류 실효값(Irms)을 측정할 수 있다.In addition, the internal impedance of the vacuum chamber 110 can be measured using various measurement means according to required conditions and design specifications. (For example, the output terminal of the matching device or the input terminal of the vacuum chamber) between the matching device 710 matching the output impedance of the high frequency generator with the internal impedance of the vacuum chamber 110 and the vacuum chamber 110 (E.g., a showerhead) that supplies RF energy into the vacuum chamber 110 via the VI sensor and a ground (e. G., A susceptor) (Vrms) or the current rms value (Irms) between the current value (Vrms) and the current value (Vrms).

단계 2:Step 2:

다음, 상기 임피던스 측정단계(S10)에서 얻어진 임피던스 측정값을 이용하여 샤워헤드(210)의 온도 조절을 통해 진공챔버(110)의 임피던스가 정해진 범위 이내로 유지되도록 제어한다.Next, the impedance of the vacuum chamber 110 is controlled to be within a predetermined range by controlling the temperature of the shower head 210 using the impedance measurement value obtained in the impedance measurement step S10.

임피던스 제어 단계(S20)에서 샤워헤드(210)의 온도 조절은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 상기 샤워헤드(210)의 온도는 통상의 온도 조절 수단에 의해 조절될 수 있으며, 온도 조절 수단의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 샤워헤드(210)의 탑 플레이트(212)에 제공되어 탑 플레이트(212)를 선택적으로 가열하는 가열 엘리먼트(heating element)를 포함할 수 있으며, 상기 가열 엘리먼트에 의한 단위 시간당 가열량을 조절하여 탑 플레이트(212)의 온도를 조절할 수 있다.The temperature control of the showerhead 210 in the impedance control step S20 may be implemented in various ways. The temperature of the showerhead 210 can be controlled by a conventional temperature control means, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the temperature control means. For example, a heating element provided on the top plate 212 of the showerhead 210 to selectively heat the top plate 212. The amount of heating per unit time by the heating element may be controlled So that the temperature of the top plate 212 can be adjusted.

상기 임피던스 제어 단계(S20)에서는, 전술한 임피던스 측정 단계(S10)에서 측정된 임피던스 측정값을 기반으로, 탑 플레이트(212)의 온도 조절을 통해, 탑 플레이트(212)와 열전달이 이루어지는 엔드 플레이트(216)의 온도를 제어함으로써, 진공챔버(110)의 임피던스를 제어할 수 있다.In the impedance control step S20, based on the impedance measurement value measured in the impedance measurement step S10 described above, the temperature of the top plate 212 is controlled to adjust the temperature of the end plate 212 216), the impedance of the vacuum chamber 110 can be controlled.

또한, 상기 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 기판에 형성되는 박막의 특성과 밀접한 상관관계를 갖는다. 특히, 상기 진공챔버(110)의 내부 임피던스는 박막의 식각률(WER;Wafer etch Rate)과 밀접한 관계를 갖기 때문에, 진공챔버의 임피던스를 제어하여 기판에 형성되는 박막의 식각률(WER)을 조절할 수 있다.Also, the internal impedance of the vacuum chamber 110 has a close correlation with the characteristics of the thin film formed on the substrate. In particular, since the internal impedance of the vacuum chamber 110 is closely related to the wafer etch rate (WER), the etching rate (WER) of the thin film formed on the substrate can be controlled by controlling the impedance of the vacuum chamber .

즉, 임피던스 제어 단계(S20)에서, 샤워헤드의 온도를 높게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 낮추면, 박막의 식각률(WER)이 높아진다. 같은 방식으로, 임피던스 제어 단계(S20)에서, 샤워헤드의 온도를 낮게 조절하여 진공챔버의 임피던스를 높이면, 박막의 식각률(WER)이 낮아진다.That is, if the impedance of the vacuum chamber is lowered by adjusting the temperature of the showerhead at the impedance control step S20, the etching rate WER of the thin film is increased. In the same manner, when the impedance of the vacuum chamber is increased by adjusting the temperature of the showerhead to a low level in the impedance control step S20, the etching rate WER of the thin film is lowered.

보다 구체적으로, 진공챔버(110)에서 측정된 임피던스 측정값이 기설정된 설정값을 초과(박막의 식각률이 낮은 조건에서의 설정값)하면(S22), 가열 엘리먼트(300)에 전원을 인가하거나 가열 엘리먼트(300)의 온도를 높이는 것에 의해, 탑 플레이트로(214)의 단위 시간당(또는 단위 중량당) 열전달량을 증대(S24)시켜 탑 플레이트(212)를 가열함으로써, 진공챔버(110)의 임피던스를 낮출 수 있다. 그 후, 샤워헤드(210)의 탑 플레이트로(214)의 온도가 기설정된 조건보다 높으면(S26), 가열 엘리먼트의 전원을 차단하거나 가열 엘리먼트로부터 탑 플레이트(212)에 전달되는 단위 시간당 열량을 줄이는 방식으로 엔드 플레이트(216)의 온도를 낮출 수 있다.(S28)More specifically, if the impedance measurement value measured in the vacuum chamber 110 exceeds a predetermined set value (setting value under a condition that the etching rate of the thin film is low) (S22), the heating element 300 is powered or heated The temperature of the element 300 is increased to heat the top plate 212 to increase the amount of heat transfer per unit time (or unit weight) of the top plate 214 (S24), thereby increasing the impedance of the vacuum chamber 110 . Thereafter, when the temperature of the top plate 214 of the shower head 210 is higher than a preset condition (S26), the power of the heating element is shut off or the amount of heat per unit time transmitted from the heating element to the top plate 212 is reduced The temperature of the end plate 216 can be lowered in step S28.

반면, 진공챔버(110)에서 측정된 임피던스 측정값이 기설정된 설정값보다 낮으면, 가열 엘리먼트의 전원을 차단하거나 가열 엘리먼트로부터 탑 플레이트(212)에 전달되는 단위 시간당 열량을 줄이는 방식으로 엔드 플레이트(216)의 온도를 낮춤으로써, 진공챔버(110)의 임피던스를 높일 수 있다.On the other hand, if the impedance measurement value measured in the vacuum chamber 110 is lower than a predetermined set value, the power is cut off from the end plate (not shown) in such a manner that the power of the heating element is cut off or the amount of heat transferred per unit time from the heating element to the top plate 212 is reduced 216, the impedance of the vacuum chamber 110 can be increased.

이와 같은 방식에 의해, 상기 임피던스 제어 단계(S20)에서는, 상기 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 낮으면 샤워헤드(210)의 온도를 높게 조절하여 진공챔버(110)의 임피던스를 낮출 수 있고, 이와 반대로, 상기 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 높으면 샤워헤드(210)의 온도를 낮게 조절하여 진공챔버(110)의 임피던스를 높임으로써, 박막의 식각률(WER)을 자유롭게 조절할 수 있다.If the etching rate (WER) of the thin film is lower than a predetermined condition, the impedance of the vacuum chamber 110 can be lowered by controlling the temperature of the showerhead 210 to be higher On the contrary, if the etching rate (WER) of the thin film is higher than a preset condition, the temperature of the showerhead 210 may be controlled to be low to increase the impedance of the vacuum chamber 110, so that the etching rate WER of the thin film can be freely adjusted have.

참고로, 상기 탑 플레이트(212)와 엔드 플레이트(216) 간의 열전달은 전도, 대류, 복사 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 실질적으로 탑 플레이트(212)와 엔드 플레이트(216) 간의 열전달은 전도에 의한 열전달이 가장 큰 비중을 차지할 수 있다.For reference, the heat transfer between the top plate 212 and the end plate 216 may include at least one of conduction, convection, and radiation. The heat transfer between the top plate 212 and the end plate 216 may take the greatest proportion of the heat transfer due to conduction.

이와 같이, 본 발명에서는 공정가스의 주변 온도와 밀접한 관계를 갖는 샤워헤드(예를 들어, 엔드 플레이트)의 온도를 진공챔버(110)의 내부 임피던스를 통해 측정하고, 엔드 플레이트의 온도를 기반으로 탑 플레이트의 온도를 조절하여 엔드 플레이트의 온도를 제어함으로써, 진공챔버(110)의 임피던스를 제어할 수 있기 때문에, 진공챔버의 내부 임피던스를 보다 균일하게 제어할 수 있으며, 박막의 특성을 공정 편차 없이 정확히 제어하는 것이 가능하다.Thus, in the present invention, the temperature of a showerhead (e.g., an end plate) having a close relationship with the ambient temperature of the process gas is measured through the internal impedance of the vacuum chamber 110, Since the impedance of the vacuum chamber 110 can be controlled by controlling the temperature of the plate by controlling the temperature of the plate, the internal impedance of the vacuum chamber can be more uniformly controlled and the characteristics of the thin film can be controlled accurately It is possible to control it.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be understood that the present invention can be changed.

110 : 진공챔버 120 : 서셉터
210 : 샤워헤드 212 : 탑 플레이트
214 : 미드 플레이트 216 : 엔드 플레이트
300 : 가열 엘리먼트 400 : 절연 인슐레이터
500 : 단열 인슐레이터 600 : 커버부재
720 : 임피던스 측정부 730 : 임피던스 제어부110: vacuum chamber 120: susceptor
210: Shower head 212: Top plate
214: mid plate 216: end plate
300: heating element 400: insulated insulator
500: Insulation insulator 600: Cover member
720: Impedance measurement unit 730: Impedance control unit

Claims (6)

내부공간에 서셉터가 배치된 진공챔버와, 상기 진공챔버의 상부에 제공되며 상기 진공챔버의 내부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드를 포함하고, 상기 진공챔버 내에 플라즈마가 발생되어 기판의 처리 공정이 행해지는 기판처리장치의 제어방법에 있어서,
상기 진공챔버의 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정 단계와;
상기 임피던스 측정단계에서 얻어진 임피던스 측정값을 이용하여 상기 샤워헤드의 온도 조절을 통해 상기 진공챔버의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어 단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
A vacuum chamber in which an susceptor is disposed in an inner space; and a showerhead provided above the vacuum chamber and supplying a process gas into the vacuum chamber, wherein a plasma is generated in the vacuum chamber, A control method for a substrate processing apparatus to be performed,
An impedance measuring step of measuring an impedance of the vacuum chamber;
An impedance control step of controlling impedance of the vacuum chamber through temperature control of the showerhead using the impedance measurement value obtained in the impedance measurement step;
And controlling the substrate processing apparatus based on the control signal.
제1항에 있어서,
상기 임피던스 제어 단계는 상기 진공챔버의 임피던스를 제어하여 상기 기판에 형성되는 박막의 식각률(WER)을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
The method according to claim 1,
Wherein the impedance control step adjusts the etching rate (WER) of the thin film formed on the substrate by controlling the impedance of the vacuum chamber.
제2항에 있어서,
상기 임피던스 제어 단계에서,
상기 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 낮으면 상기 샤워헤드의 온도를 높게 조절하여 상기 진공챔버의 임피던스를 낮추고,
상기 박막의 식각률(WER)이 기설정된 조건보다 높으면 상기 샤워헤드의 온도를 낮게 조절하여 상기 진공챔버의 임피던스를 높이는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
3. The method of claim 2,
In the impedance control step,
If the etching rate (WER) of the thin film is lower than a predetermined condition, the temperature of the showerhead is adjusted to be high to lower the impedance of the vacuum chamber,
Wherein a temperature of the showerhead is controlled to be low to increase the impedance of the vacuum chamber if the etching rate WER of the thin film is higher than a predetermined condition.
제3항에 있어서,
상기 임피던스 측정단계에서는 상기 진공챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극과 접지 사이의 전압 실효값(Vrms)을 측정하여 상기 임피던스 측정값을 얻는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
The method of claim 3,
Wherein the impedance measurement step measures the voltage effective value (Vrms) between the electrode for supplying RF energy into the vacuum chamber and the ground to obtain the impedance measurement value.
제4항에 있어서,
상기 기판의 처리 공정 중에, 상기 진공챔버 내벽 및 상기 서셉터의 온도 변동폭은 상기 플라즈마를 발생시키기 위한 설정 조건에서 정하는 설정 온도를 기준으로 ±10℃의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
5. The method of claim 4,
Wherein during the processing of the substrate, the temperature fluctuation width of the inner wall of the vacuum chamber and the susceptor is maintained within a range of 占 0 占 폚 based on a set temperature determined in a setting condition for generating the plasma. Control method.
제1항에 있어서,
상기 샤워헤드에 제공되며, 상기 샤워헤드를 선택적으로 가열하는 가열 엘리먼트(heating element)를 더 포함하되,
상기 임피던스 제어 단계에서는, 상기 가열 엘리먼트에 의한 단위 시간당 가열량을 조절하여 상기 샤워헤드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 제어방법.
The method according to claim 1,
Further comprising a heating element provided in the showerhead for selectively heating the showerhead,
Wherein in the impedance control step, the temperature of the showerhead is adjusted by adjusting a heating amount per unit time by the heating element.
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KR20110074726A (en) * 2008-11-05 2011-07-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing apparatus

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