KR20170083363A - 전력 공급 장치, 그를 이용하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법 - Google Patents

전력 공급 장치, 그를 이용하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공급되는 고주파 전력 값을 판단하는 기준이 되는 전압 데이터의 정확도를 개선할 수 있는 전력 공급 유닛 및 그를 이용하는 기판 처리 장치, 그리고 그 제어 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 공급 유닛은, 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원; 가변 소자를 포함하며, 상기 고주파 전원 및 상기 고주파 전력을 이용하여 플라즈마 공정을 수행하는 챔버 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부 및 상기 챔버 사이에 연결되어 전압을 측정하는 센서; 및 상기 센서에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전력 공급 장치, 그를 이용하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER, APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE EMPLOYING THE SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 전력 공급 장치, 그를 이용하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 처리 장치에 있어서 챔버에 공급되는 고주파 전력 값을 판단하는 기준이 되는 전압 데이터의 정확도를 개선하기 위한 것이다.
반도체 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 공정 중 에칭 또는 애싱 공정에 플라즈마를 생성하는 챔버가 사용될 수 있으며, 기판은 상기 플라즈마를 이용하여 에칭 또는 애싱 처리될 수 있다.
플라즈마 발생 및 제어를 위해 챔버에 고주파 전력이 인가될 수 있다. 상기 챔버에 인가되는 고주파 전력의 값을 판단하기 위해, 임피던스 매칭부에서 측정된 전압 값을 이용한다. 그러나 측정된 전압 값에 대응하는 고주파 전력의 값이, 사용되는 챔버에 따라 달라져 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 전력 공급 장치 및 그를 이용하는 기판 처리 장치에 있어서 공급되는 고주파 전력 값을 판단하는 기준이 되는 전압 데이터의 정확도를 개선하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원; 가변 소자를 포함하며, 상기 고주파 전원 및 챔버 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부 및 상기 챔버 사이에 연결되어 전압을 측정하는 센서; 및 상기 센서에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급 장치는, 상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압 및 상기 메모리에 저장된 전압 데이터를 기반으로 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
상기 메모리에 저장된 전압 데이터는, 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 상한값, 및 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 하한값을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 상한값 이상인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 하한값 이하인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리; 상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 챔버 내에서 수행되는 플라즈마 공정을 제어하도록 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 유닛을 포함할 수 있다.
상기 전력 공급 유닛은, 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원; 가변 소자를 포함하며, 상기 고주파 전원 및 상기 챔버 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부 및 상기 챔버 사이에 연결되어 전압을 측정하는 센서; 및 상기 센서에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급 유닛은, 상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압 및 상기 메모리에 저장된 전압 데이터를 기반으로 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
상기 메모리에 저장된 전압 데이터는, 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 상한값, 및 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 하한값을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 상한값 이상인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 하한값 이하인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 방법은, 상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력 값을 테스트 값으로 설정하는 단계; 상기 테스트 값이 설정된 상태에서 상기 센서가 전압을 측정하는 단계; 및 상기 센서의 측정 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는 경우, 상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력 값을 새로운 테스트 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 상기 기 설정된 전압 범위의 상한값보다 큰 경우, 상기 측정 전압 및 상기 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정 전압 및 상기 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 상기 기 설정된 전압 범위의 하한값보다 작은 경우, 상기 측정 전압 및 상기 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정 전압 및 상기 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가변 소자의 소자값은, 미리 설정된 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio)가 유지되는 범위 내에서 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공급되는 고주파 전력 값을 판단하는 기준이 되는 전압 데이터의 정확도가 개선된 전력 공급 장치 및 그를 이용하는 기판 처리 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 사용되는 전력 공급 유닛의 구성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 임피던스 매칭부의 예시적인 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법의 예시적인 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는'이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400), 플라즈마 소스, 배플 유닛(500), 그리고 전력 공급 유닛(600)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지며, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 어셈블리(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(210)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.
기판 지지 어셈블리(200)는 정전척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치한다.
정전척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전척(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다.
유전판(220)은 정전척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.
유전판(220)은 내부에 제1 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성될 수 있으며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
제1 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제1 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.
히터(225)는 제1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 본딩 유닛(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가질 수 있으며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)는 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)는 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장될 수 있으며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(243)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공될 수 있으며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급될 수 있으며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열을 정전척(210)으로 전달시키는 매질 역할을 한다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(610)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(610)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원(610)으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(610)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스로서 기능할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)에 사용되는 전력 공급 유닛(600)의 구성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 전력 공급 유닛(600)은 고주파 전원(610), 임피던스 매칭부(650), 센서(620), 및 제어부(630)를 포함할 수 있다.
고주파 전원(610)은 고주파 전력을 생성하여 챔버(100)에 제공할 수 있다. 상기 챔버(100)에서는 상기 고주파 전력을 이용한 플라즈마 공정이 수행될 수 있다. 상기 고주파 전원(610)은 RF 신호를 통해 고주파 전력을 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 고주파 전원(610)은 정현파 형태의 RF 신호를 생성하여 플라즈마 소스로 제공할 수 있으나, 상기 RF 신호는 이에 제한되지 않고 톱니파, 삼각파, 펄스파 등 다양한 파형을 가질 수 있다.
임피던스 매칭부(650)는 고주파 전원(610)과 챔버(100) 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 도 3은 일 실시 예에 따른 임피던스 매칭부(650)의 예시적인 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭부(650)는 가변 소자를 포함할 수 있다. 도 3의 회로도에 표시된 전원단에는 고주파 전원(610)이 연결될 수 있으며, 부하단에는 챔버(100)가 연결될 수 있다.
센서(620)는 상기 고주파 전원(610)과 임피던스 매칭부(650) 사이에 연결되어 전압을 측정할 수 있다. 고주파 전원(610)에서 공급되는 고주파 전력의 값을 판단하기 위해, 전압을 측정하여 그에 대응하는 고주파 전력이 공급되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 메모리(630)에는 미리 설정된 값의 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장될 수 있다.
제어부(630)는 센서(620)에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다. 제어부(630)는 미리 설정된 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio, VSWR)가 유지되는 범위 내에서 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다. 전압 정재파 비는 임피던스 매칭부의 특성을 나타내는 파라미터로, 고주파 전원(610)에서 공급되는 고주파 전력 중 부하단, 즉 챔버에 전달되는 고주파 전력의 비율을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제어부는 플라즈마 공정이 효율적으로 유지되도록 미리 설정된 전압 정재파 비가 유지되는 범위 내에서 가변 소자를 조절할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 미리 설정된 전압 정재파 비는 1.03 내지 1.09일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 전력 공급 유닛(600)은 고주파 전원(610)이 제공하는 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장된 메모리(640)를 더 포함할 수 있다. 전압 데이터는, 특정한 고주파 전력 값에 대응하는 전압 상한값 및 전압 하한값을 포함할 수 있다.
제어부(630)는 센서(620)에서 측정된 전압이 메모리(640)에 저장된 전압 상한값 이상인 경우, 측정된 전압과 전압 상한값의 차를 계산하여, 그 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
제어부(630)는 센서(620)에서 측정된 전압이 메모리(640)에 저장된 전압 하한값 이하인 경우, 측정된 전압과 전압 하한값의 차를 계산하여, 그 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 가변 소자의 소자값을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법의 예시적인 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법(700)은, 테스트 전력을 인가하는 단계(S710), 센서로 전압을 측정하는 단계(S720), 및 측정된 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는지 판단하는 단계(S730)를 포함할 수 있다.
상기 테스트 전력을 인가하는 단계(S710)는, 고주파 전원에서 제공되는 고주파 전력 값을 테스트 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서로 전압을 측정하는 단계(S720)는, 상기 테스트 값이 설정된 상태에서 센서로 전압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예 따른 기판 처리 장치 제어 방법(700)은, 상기 측정된 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는지 판단하여(S730), 포함되는지 여부에 따라 임피던스 매칭부를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법의 예시적인 순서도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는 경우, 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력 값을 새로운 테스트 갑으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 기 설정된 전압 범위의 상한값보다 큰 경우, 측정 전압 및 상한값의 차를 계산하여, 그 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 임피던스 매칭부를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 반대로, 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 측정 전압이 기 설정된 전압 범위의 하한값보다 작은 경우, 측정 전압 및 하한값의 차를 계산하여, 그 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 임피던스 매칭부를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
임피던스 매칭부의 조절은 임피던스 매칭부에 포함되는 가변 소자의 소자값을 조절함으로써 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치 제어 방법은, 공정 수행에 적절하도록 미리 설정된 VSWR 값이 유지되는 범위의 가변 소자의 최대 변동값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 임피던스 매칭부의 가변 소자값 조절은 상기 최대 변동값 이내에서 수행될 수 있다.
이상에서는, 상기 실시 예에서는 플라즈마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라즈마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정 등에도 적용될 수 있다. 또한, 상기 실시 예에서는 플라즈마 생성 유닛이, 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공되는 구조로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma)로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마는 안테나를 포함할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합 되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10 : 기판 처리 장치
100 : 챔버
600 : 전력 공급 유닛
610 : 고주파 전원
620 : 센서
630 : 제어부
640 : 메모리

Claims (15)

  1. 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원;
    가변 소자를 포함하며, 상기 고주파 전원 및 상기 고주파 전력을 이용하여 플라즈마 공정을 수행하는 챔버 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭부 및 상기 챔버 사이에 연결되어 전압을 측정하는 센서; 및
    상기 센서에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 제어부를 포함하는 전력 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 공급 장치는,
    상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압 및 상기 메모리에 저장된 전압 데이터를 기반으로 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 전력 공급 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메모리에 저장된 전압 데이터는,
    상기 고주파 전력에 대응하는 전압 상한값, 및 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 하한값을 포함하는 전력 공급 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 상한값 이상인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 전력 공급 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 하한값 이하인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 전력 공급 장치.
  6. 내부에 기판을 처리하는 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리;
    상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 챔버 내에서 수행되는 플라즈마 공정을 제어하도록 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 유닛을 포함하며, 상기 전력 공급 유닛은:
    고주파 전력을 제공하는 고주파 전원;
    가변 소자를 포함하며, 상기 고주파 전원 및 상기 챔버 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭부 및 상기 챔버 사이에 연결되어 전압을 측정하는 센서; 및
    상기 센서에서 측정된 전압을 기반으로, 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전력 공급 유닛은,
    상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력에 대응하는 전압 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 센서에서 측정된 전압 및 상기 메모리에 저장된 전압 데이터를 기반으로 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 기판 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 메모리에 저장된 전압 데이터는,
    상기 고주파 전력에 대응하는 전압 상한값, 및 상기 고주파 전력에 대응하는 전압 하한값을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 상한값 이상인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 기판 처리 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서에서 측정된 전압이 상기 전압 하한값 이하인 경우, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정된 전압 및 상기 전압 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 기판 처리 장치.
  11. 제6 항에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 방법으로,
    상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력 값을 테스트 값으로 설정하는 단계;
    상기 테스트 값이 설정된 상태에서 상기 센서가 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 센서의 측정 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는지 판단하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 제어 방법은,
    상기 측정 전압이 기 설정된 전압 범위에 포함되는 경우, 상기 고주파 전원이 제공하는 고주파 전력 값을 새로운 테스트 값으로 설정하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 제어 방법은,
    상기 측정 전압이 상기 기 설정된 전압 범위의 상한값보다 큰 경우, 상기 측정 전압 및 상기 상한값의 차를 계산하여, 상기 측정 전압 및 상기 상한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 제어 방법은,
    상기 측정 전압이 상기 기 설정된 전압 범위의 하한값보다 작은 경우, 상기 측정 전압 및 상기 하한값의 차를 계산하여, 상기 측정 전압 및 상기 하한값의 차가 기 설정된 오차값보다 작아지도록 상기 가변 소자의 소자값을 조절하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 가변 소자의 소자값은,
    미리 설정된 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio)가 유지되는 범위 내에서 조절되는 기판 처리 장치 제어 방법.
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