KR20170139756A - Plasma system using hybrid electrode and method for opreation thereof - Google Patents

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KR20170139756A KR1020160072085A KR20160072085A KR20170139756A KR 20170139756 A KR20170139756 A KR 20170139756A KR 1020160072085 A KR1020160072085 A KR 1020160072085A KR 20160072085 A KR20160072085 A KR 20160072085A KR 20170139756 A KR20170139756 A KR 20170139756A
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Abstract

The present invention provides a plasma system using a hybrid electrode for providing the hybrid electrode performing an ignition function and a sensing function within a process chamber, and an operating method thereof. According to an embodiment of the present invention, the plasma system using a hybrid electrode comprises: at least one hybrid electrode mounted on the process chamber to perform an ignition function and a sensing function; a switching circuit supplying a power supply to the hybrid electrode or transmitting a measurement value of a plasma state within the process chamber to a measuring circuit; and a control part controlling the switching circuit based on a plasma ignition state within the process chamber.

Description

하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템 및 이의 동작 방법{PLASMA SYSTEM USING HYBRID ELECTRODE AND METHOD FOR OPREATION THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a plasma system using a hybrid electrode and a method of operating the plasma system.

본 발명은 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 공정 챔버 내부에 하이브리드 전극을 배치하여 메인 공정에서 플라즈마 발생을 위한 점화모드를 수행한 후 플라즈마 점화가 완료되면 센싱모드를 스위칭함으로써, 공정 챔버 내부에서 점화기능과 센싱기능을 수행하는 하이브리드 전극을 제공하기 위한, 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma system using a hybrid electrode and a method of operating the same. More specifically, a hybrid electrode is disposed in a process chamber to perform an ignition mode for plasma generation in a main process, and then, when the plasma ignition is completed, To a hybrid electrode for providing a hybrid electrode that performs an ignition function and a sensing function in a process chamber by switching the plasma system and an operation method thereof.

플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등에 다양하게 사용되고 있다.Plasma discharges are used in gas excitation to generate active gases including ions, free radicals, atoms, and molecules. Active gases are widely used in various fields and are typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes, such as etching, deposition, cleaning, and ashing.

원격 플라즈마 발생기는 공정 챔버의 외부에서 플라즈마 발생하여 원격으로 공정 챔버로 공급하기 위한 장치이다. 원격 플라즈마 발생기를 이용한 대표적인 반도체 제조 공정으로는 예를 들어 공정 챔버의 내부를 세정하기 위한 세정 공정과 피처리 기판에 증착된 포토레지스트막을 제거하기 위한 에싱 공정 등이 있다. 이외에도 원격 플라즈마 발생기는 다른 여러 반도체 제조 공정에도 사용되고 있다.The remote plasma generator is a device for generating plasma outside the process chamber and remotely supplying it to the process chamber. Representative semiconductor manufacturing processes using a remote plasma generator include, for example, a cleaning process for cleaning the inside of the process chamber and an ashing process for removing the photoresist film deposited on the target substrate. In addition, remote plasma generators are used in many other semiconductor manufacturing processes.

공정 챔버는 내부에 별도의 점화 전극을 구비하고 있지 않고, 임피던스 정합기의 제어에 의해 플라즈마를 점화하는 방식을 채용하고 있다. 일반적으로 이러한 방식은 플라즈마를 발생시키기 위한 시간이 상당히 걸리는 것으로 알려져 있다. 이는 플라즈마를 발생시키기 위해 임피던스 정합기의 전압 및 전류의 변동폭이 커져야 하기 때문이다. 이러한 이유로 임피던스 정합기는 잦은 플라즈마 점화로 인해 쉽게 손상될 수 있다.The process chamber does not have a separate ignition electrode inside, and employs a method of igniting the plasma under the control of the impedance matcher. In general, this method is known to take considerable time to generate plasma. This is because the variation range of the voltage and current of the impedance matcher must be increased in order to generate the plasma. For this reason, the impedance matcher can be easily damaged by frequent plasma ignition.

한편, 반도체 제조 공정에 있어서 공정 장비의 유지 보수 효율은 생산성과 비용 측면에서 매우 중요한 요소 중 하나이다. 일반적으로 공정 장비의 유지 보수는 정상 동작하는 장비 사용 시간을 미리 계산하여 일정 시간 사용 후에 주기적으로 유지 보수를 한다. 유지 보수는 또 다른 이유에서도 필요한 경우가 있다. 예를 들어, 기판 처리 공정이 완료된 후 그 처리 결과에 문제가 발생되는 경우 장비의 유지 보수가 필요함을 인식하게 될 수도 있다.On the other hand, maintenance efficiency of process equipment in semiconductor manufacturing process is one of the most important factors in terms of productivity and cost. Generally, maintenance of process equipments is performed by periodically calculating the use time of equipment that operates normally and periodically maintenance after a certain period of use. Maintenance may be needed for other reasons. For example, if the substrate processing process is completed and there is a problem with the result of the processing, it may be recognized that maintenance of the equipment is necessary.

그러나 처리 오류를 감지하여 장비의 유지 보수 필요성을 인식하게 된다면 생산성 저하와 더불어 불필요한 생산 비용이 발생될 수 있다. 또한 일정 시간 사용된 후에 장비를 주기적으로 유지 보수를 하는 경우에도 만약 장비 사용이 정상적으로 가능한 경우라면 불필요한 비용이 발생될 수도 있다. 그럼으로 가장 바람직한 것은 장비의 동작 상태를 실시간으로 파악하여 장비의 유지 보수시기를 미리 예측하여 공정에 문제가 발생되기 이전에 대처할 수 있도록 하는 것이다.However, if a process error is detected and the necessity of maintenance of the equipment is recognized, unnecessary production costs may be incurred in addition to a decrease in productivity. Even if the equipment is periodically maintained after a certain period of use, unnecessary costs may be incurred if the equipment can be used normally. Therefore, it is most desirable to understand the operation state of the equipment in real time, predict the maintenance time of the equipment in advance, and to cope with the problem before the process occurs.

이와 같이, 공정 챔버에서 임피던스 정합기에 의한 점화 기능을 사용하는 대신에, 별도의 점화 기능을 제공할 뿐만 아니라 공정 챔버 내부의 플라즈마 상태를 측정하여 공정에 문제가 발생되기 이전에 대처할 수 있는 센싱 기능을 제공할 필요성이 있다.Thus, instead of using the ignition function by the impedance matcher in the process chamber, a sensing function capable of coping with a problem before the process occurs can be provided by measuring the plasma state inside the process chamber as well as providing a separate ignition function There is a need to provide.

본 발명의 목적은 공정 챔버 내부에 하이브리드 전극을 배치하여 메인 공정에서 플라즈마 발생을 위한 점화모드를 수행한 후 플라즈마 점화가 완료되면 센싱모드를 스위칭함으로써, 공정 챔버 내부에서 점화기능과 센싱기능을 수행하는 하이브리드 전극을 제공하기 위한, 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템 및 이의 동작 방법를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method in which a hybrid electrode is disposed in a process chamber to perform an ignition mode for plasma generation in a main process, A plasma system using a hybrid electrode for providing a hybrid electrode, and an operation method thereof.

본 발명의 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템은, 공정 챔버에 장착되어 점화기능과 센싱기능을 수행하기 위한 하나 이상의 하이브리드 전극; 상기 하이브리드 전극에 전원을 공급하거나 상기 공정 챔버 내부의 플라즈마 상태의 계측값을 계측회로에 전달하기 위한 스위칭회로; 및 상기 공정 챔버 내부의 플라즈마 점화 상태에 따라 상기 스위칭 회로를 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.A plasma system using the hybrid electrode of the present invention includes: at least one hybrid electrode mounted in a process chamber for performing an ignition function and a sensing function; A switching circuit for supplying power to the hybrid electrode or for transmitting a measurement value of a plasma state inside the process chamber to a measuring circuit; And a controller for controlling the switching circuit according to a plasma ignition state inside the process chamber.

상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 메인 공정을 수행할 때, 플라즈마 점화 이전에 점화 기능을 수행하고, 플라즈마 점화 이후에 센싱 기능을 수행한다.The hybrid electrode performs an ignition function before the plasma ignition and performs a sensing function after the plasma ignition when performing the main process in the process chamber.

상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 클리닝 공정을 수행할 때, 센싱 기능을 수행한다.The hybrid electrode performs a sensing function when performing a cleaning process in the process chamber.

본 발명의 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법은, 공정 챔버의 플라즈마 점화 상태를 확인하는 단계; 및 상기 플라즈마 점화 상태에 따라 상기 공정 챔버에 장착된 하이브리드 전극을 이용하여 상기 공정 챔버의 플라즈마에 대해 점화 기능 또는 상태 센싱 기능을 수행하는 단계;를 포함한다.A method of operating a plasma system using a hybrid electrode according to the present invention includes: checking a plasma ignition state of a process chamber; And performing an ignition function or a state sensing function on the plasma of the process chamber using the hybrid electrode mounted on the process chamber in accordance with the plasma ignition state.

상기 플라즈마 점화 상태 확인 단계 이전에는, 상기 공정 챔버에서 공정을 판단하는 단계를 더 포함한다.Before the step of checking the plasma ignition condition, the step of determining the process in the process chamber is further included.

상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 메인 공정을 수행하는 것으로 판단하면, 플라즈마 점화 이전에 점화 기능을 수행하고, 플라즈마 점화 이후에 센싱 기능을 수행한다.The hybrid electrode performs an ignition function before the plasma ignition and a sensing function after the plasma ignition when it is determined that the main process is performed in the process chamber.

상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 클리닝 공정을 수행하는 것으로 판단하면, 센싱 기능을 수행한다.The hybrid electrode performs a sensing function when it is determined that the cleaning process is performed in the process chamber.

본 발명은 공정 챔버 내부에 하이브리드 전극을 배치하여 메인 공정에서 플라즈마 발생을 위한 점화모드를 수행한 후 플라즈마 점화가 완료되면 센싱모드를 스위칭함으로써, 공정 챔버 내부에서 점화기능과 센싱기능을 수행하는 하이브리드 전극을 제공할 수 있다.A hybrid electrode is disposed inside a process chamber to perform an ignition mode for plasma generation in a main process, and then switches a sensing mode when plasma ignition is completed. A hybrid electrode, which performs an ignition function and a sensing function in a process chamber, Can be provided.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 전반적인 구성을 나타낸 도면,
도 2는 스위칭 회로에 연결되는 임피던스 정합기에 대한 도면,
도 3은 상기 도 1의 공정 챔버의 단면에 대한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법에 대한 도면이다.1 is a diagram illustrating an overall configuration of a plasma system using a hybrid electrode according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram of an impedance matcher coupled to a switching circuit,
Figure 3 is a cross-sectional view of the process chamber of Figure 1,
4 is a diagram illustrating a method of operating a plasma system using a hybrid electrode according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 전반적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 스위칭 회로에 연결되는 임피던스 정합기에 대한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a plasma system using a hybrid electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating an impedance matcher connected to a switching circuit.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템(이하 "플라즈마 시스템"이라 함, 100)은, 원격 플라즈마 발생기(50)에 의해 발생된 플라즈마를 공정 챔버(10)로 공급하면서 공정 챔버(10) 내에서 소정의 플라즈마 처리 공정을 진행하거나, 공정 챔버(10) 내부에 발생된 플라즈마를 이용하여 소정의 플라즈마 처리 공정을 진행할 수 있다. 공정 챔버(10)는 피처리 기판(13)에 박막을 형성하기 위한 식각, 증착, 에싱, 또는 표면 개질 등의 다양한 플라즈마 처리 공정들을 수행하기 위한 장비들 중 어느 하나 일 수 있다. 1, a plasma system using a hybrid electrode (hereinafter referred to as a "plasma system") 100 according to a preferred embodiment of the present invention is a plasma processing system in which a plasma generated by a remote plasma generator 50 is supplied to a processing chamber A predetermined plasma processing process may be performed in the process chamber 10 while the plasma is being supplied into the process chamber 10, or a predetermined plasma process process may be performed using the plasma generated in the process chamber 10. The process chamber 10 may be any equipment for performing various plasma processing processes such as etching, deposition, ashing, or surface modification for forming a thin film on the substrate 13.

설명의 편의상, 피처리 기판(13)에 대한 플라즈마 처리 공정을 이하 "메인 공정"이라 하고, 공정 챔버(10)의 내부 세정을 위한 플라즈마 처리 공정을 이하 "클리닝 공정"이라 한다. 메인 공정은 피처리 기판(13) 상에 실제로 식각 또는 증착 등을 수행하는 단계이고, 클리닝 공정은 공정의 재현성을 확보하기 위하여 공정 챔버(10) 벽의 분위기 조성 공정일 수 있다.For convenience of explanation, the plasma processing process for the substrate 13 is hereinafter referred to as a "main process ", and the plasma processing process for internal cleaning of the process chamber 10 is hereinafter referred to as a" cleaning process ". The main process is a step of actually performing etching or vapor deposition on the substrate 13 and the cleaning process may be an atmosphere forming process of the wall of the process chamber 10 to ensure reproducibility of the process.

플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 처리 공정에 따라 스위칭 회로(47)에 의해 플라즈마 점화를 위한 점화모드 또는 플라즈마 상태 측정을 위한 센싱모드로 동작할 수 있는 하이브리드 전극(41)을 포함할 수 있다. 이때, 하이브리드 전극(41)은 공정 챔버 하우징(11)의 벽면에 설치할 수 있다. The plasma system 100 may include a hybrid electrode 41 that may be operated by a switching circuit 47 in accordance with a plasma processing process, in an ignition mode for plasma ignition or a sensing mode for plasma state measurement. At this time, the hybrid electrode 41 may be installed on the wall surface of the process chamber housing 11.

먼저, 플라즈마 시스템(100)은 메인공정을 수행할 때, 플라즈마 점화 이전에 하이브리드 전극(41)을 점화모드에서 동작시키고, 플라즈마 점화 이후에 하이브리드 전극(41)을 센싱모드로 변경하여 동작시킨다. 다음으로, 플라즈마 시스템(100)은 클리닝 공정을 수행할 때, 하이브리드 전극(41)을 센싱모드에서 동작시킨다. 여기서, 원격 플라즈마 발생기(50)는 메인 공정을 수행하기 위한 것뿐만 아니라, 클리닝 공정을 수행하기 위해서도 사용할 수 있다. 플라즈마 시스템(100)은 원격 플라즈마 발생기(50)가 구비되지 않는 경우에, 공정 챔버(10) 내부에서 별도의 클리닝 공정을 수행할 수 있다.First, when performing the main process, the plasma system 100 operates the hybrid electrode 41 in the ignition mode before the plasma ignition, and changes the hybrid electrode 41 to the sensing mode after the plasma ignition. Next, when performing the cleaning process, the plasma system 100 operates the hybrid electrode 41 in the sensing mode. Here, the remote plasma generator 50 may be used not only for performing the main process but also for performing a cleaning process. The plasma system 100 may perform a separate cleaning process within the process chamber 10 if the remote plasma generator 50 is not present.

플라즈마 시스템(100)은 하이브리드 전극(41)을 점화모드에서 점화 동작시켜 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이때, 플라즈마 시스템(100)은 임피던스정합기(31)를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 통상의 점화 동작을 함께 진행할 수도 있다.The plasma system 100 can ignite the hybrid electrode 41 in the ignition mode to generate plasma. At this time, the plasma system 100 may perform the normal ignition operation for generating the plasma by using the impedance matcher 31 together.

하이브리드 전극(41)에 연결된 스위칭 회로(47)는 하이브리드 전극(41)에 'a 지점'이 연결되며, 'b 지점'이 임피던스 정합기(31)와 연결되고, 'c 지점'이 계측회로(60)와 연결된다. 이때, 스위칭 회로(47)는 임피던스 정합기(31)와 공정 챔버(10)의 내부에 발생된 플라즈마 소스(16) 사이에 직렬 또는 병렬로 인덕터(inductor)(32) 또는 캐패시터(capacitor)를 연결될 수 있다(도 2 참조).The switching circuit 47 connected to the hybrid electrode 41 is connected to the hybrid electrode 41 at a point a connected to the impedance matching device 31 at point b, 60). The switching circuit 47 is connected between the impedance matcher 31 and the plasma source 16 generated in the process chamber 10 in series or in parallel with an inductor 32 or a capacitor (See FIG. 2).

스위칭 회로(47)는 제어부(61)에 의해 제어된다. 즉, 스위칭 회로(47)는 제어부(61)의 제어에 따라, 점화 모드에서 'a 지점'과 'b 지점'이 서로 연결되어 하이브리드 전극(41)과 임피던스 정합기(31)가 연결된다. 또한, 스위칭 회로(47)는 제어부(61)의 제어에 따라, 센싱 모드에서 'a 지점'과 'c 지점'이 서로 연결되어 하이브리드 전극(41)과 계측 회로(60)가 연결된다.The switching circuit 47 is controlled by the control unit 61. That is, under the control of the control unit 61, the switching circuit 47 connects the hybrid electrode 41 and the impedance matching device 31 by connecting 'a point' and 'b point' in the ignition mode. The switching circuit 47 is connected to the hybrid electrode 41 and the measurement circuit 60 by connecting the "a point" and the "c point" in the sensing mode under the control of the controller 61.

하이브리드 전극(41)은 플라즈마를 발생시키는 점화 기능과 플라즈마 상태를 측정하는 센싱 기능을 포함한다. The hybrid electrode 41 includes an ignition function for generating a plasma and a sensing function for measuring a plasma state.

하이브리드 전극(41)은 플라즈마 상태를 측정할 때 전기적 또는 광학적 파라미터 값에 기초하여 이루어질 수 있다. 이를 위하여 하이브리드 전극(41)은 전기적 또는 광학적 파라미터 값을 측정하기 위한 측정 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마의 전기적 및 광학적 파라미터를 측정하기 위한 측정 회로는 전류 프로브와 광학 검출기를 포함할 수 있다. 이를 통해, 하이브리드 전극(41)은 플라즈마 소스(16)의 구동 전류, 구동 전압, 평균 전력과 최대 전력 등을 측정할 수 있다.The hybrid electrode 41 can be made based on electrical or optical parameter values when measuring the plasma state. To this end, the hybrid electrode 41 may comprise a measurement circuit (not shown) for measuring electrical or optical parameter values. For example, a measurement circuit for measuring electrical and optical parameters of a plasma may include a current probe and an optical detector. Accordingly, the hybrid electrode 41 can measure the driving current, the driving voltage, the average power and the maximum power of the plasma source 16.

플라즈마 시스템(100)은 이와 같은 플라즈마 처리 공정이 진행되는 동안, 공정 챔버(10) 및 원격 플라즈마 발생기(50)의 동작 상태와 이들에 발생된 플라즈마 상태를 실시간으로 측정하여 시스템의 정상 동작 여부의 판단과 동작 중 이상 발생 여부 그리고 유지 보수 필요성 등을 즉각적으로 감지를 할 수 있는 자기관리기능을 구비할 수 있다.The plasma system 100 measures the operating states of the process chamber 10 and the remote plasma generator 50 and the plasma state generated therefrom in real time during the course of the plasma processing process to determine whether the system is operating normally And a self-management function capable of instantly detecting whether or not an abnormality occurs during operation and necessity of maintenance.

이를 위해, 플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 상태를 측정하기 위한 다수개의 센서들로 구성되는 센서부, 센서부에서 측정된 전기적 특성 값을 계측하는 계측회로(60), 계측회로(60)로부터 전달된 계측정보를 이용하여 공정 챔버(10)와 원격 플라즈마 발생기(50)의 동작 상태 정보를 생성하는 제어부(70)를 포함할 수 있다. To this end, the plasma system 100 includes a sensor unit including a plurality of sensors for measuring a plasma state, a measurement circuit 60 for measuring an electrical characteristic value measured by the sensor unit, And a controller 70 for generating operation state information of the process chamber 10 and the remote plasma generator 50 using the measurement information.

여기서, 센서부는 공정 챔버(10)와 원격 플라즈마 발생기(50) 사이의 어댑터(55), 공정 챔버 하우징(11)의 벽면, 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20) 사이의 배기관(21) 각각에 유도되는 플라즈마 상태(즉, 밀도, 온도, 전압, 전류 등)를 측정하는 상태 측정 센서(42 내지 46)를 포함할 수 있다. 상태 측정 센서(42 내지 46)는 플라즈마 상태를 측정하여 계측회로(60)로 제공한다. 이때, 어댑터(55)에 위치하는 상태 측정 센서(45)는 원격 플라즈마 발생기(50)로부터 배출되는 플라즈마 상태를 측정함으로써, 원격 플라즈마 발생기(50)의 상태를 확인할 수 있다. 공정 챔버 하우징(11)의 벽면에 위치하는 상태 측정 센서(42 내지 44)는 공정 챔버(10) 내부의 플라즈마 상태를 측정함으로써, 공정 챔버(10)의 상태를 확인할 수 있다. 배기관(21)에 위치하는 상태 측정 센서(46)는 배기 가스의 플라즈마 상태를 측정함으로써 공정 챔버(10) 또는 진공 펌프(20)의 상태를 확인할 수 있다.Here, the sensor unit includes an adapter 55 between the process chamber 10 and the remote plasma generator 50, a wall surface of the process chamber housing 11, an exhaust pipe 21 between the process chamber 10 and the vacuum pump 20 (E.g., density, temperature, voltage, current, and the like) induced in the plasma display panel. The state measurement sensors 42 to 46 measure the plasma state and provide it to the measurement circuit 60. At this time, the state measurement sensor 45 located in the adapter 55 can confirm the state of the remote plasma generator 50 by measuring the state of the plasma discharged from the remote plasma generator 50. The state measurement sensors 42 to 44 located on the wall surface of the process chamber housing 11 can confirm the state of the process chamber 10 by measuring the plasma state inside the process chamber 10. [ The state measurement sensor 46 located in the exhaust pipe 21 can confirm the state of the process chamber 10 or the vacuum pump 20 by measuring the plasma state of the exhaust gas.

공정 챔버(10)는 공정 챔버 하우징(11)과 그 내부에 피처리 기판(13)이 놓이는 기판 지지대(12)가 구비된다. 이때, 피처리 기판(13)은 예를 들어 반도체 장치를 제조하기 위한 다양한 종류의 웨이퍼 기판이나 글라스 기판일 수 있다. 공정 챔버(10)의 가스 유입구(14)는 어댑터(55)를 통하여 원격 플라즈마 발생기(50)의 가스 출구(54)에 연결된다. 공정 챔버(10)의 하부에 구비된 가스 배기구(15)는 배기관(21)을 통하여 진공펌프(20)에 연결된다.The process chamber 10 is provided with a process chamber housing 11 and a substrate support 12 on which the substrate 13 is placed. At this time, the substrate 13 to be processed may be, for example, a wafer substrate or a glass substrate of various types for manufacturing a semiconductor device. The gas inlet 14 of the process chamber 10 is connected to the gas outlet 54 of the remote plasma generator 50 through an adapter 55. The gas exhaust port 15 provided at the bottom of the process chamber 10 is connected to the vacuum pump 20 through an exhaust pipe 21.

공정 챔버(10)는 내부에서 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스(16)와 이를 위한 전원 공급원(30)과 임피던스 정합기(31)를 구비할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(50)에서 발생된 플라즈마는 어댑터(55)를 통하여 공정 챔버 하우징(11)의 내부로 공급되어 소정의 플라즈마 처리 공정이 수행된다.The process chamber 10 may include a plasma source 16 for generating a plasma therein, a power source 30 for the plasma source 16, and an impedance matcher 31. The plasma generated in the remote plasma generator 50 is supplied to the interior of the process chamber housing 11 through the adapter 55, and a predetermined plasma processing process is performed.

원격 플라즈마 발생기(50)로부터 공급되는 플라즈마는 공정 챔버(10)의 내부에 구비된 배플(미도시)을 통하여 공정 챔버(10) 고르게 분배되어 질 수 있다. 피처리 기판(13)이 놓이는 기판 지지대(12)는 임피던스 정합기(33)를 통하여 바이어스 전원 공급원(32)에 연결될 수 있다.The plasma supplied from the remote plasma generator 50 can be evenly distributed to the process chamber 10 through a baffle (not shown) provided inside the process chamber 10. The substrate support 12 on which the substrate 13 to be processed is placed may be connected to the bias power source 32 through the impedance matcher 33. [

원격 플라즈마 발생기(50)는 다양한 플라즈마 발생 방식이 사용될 수 있는데 본 실시예에서는 변압기 결합 플라즈마(transformer coupled plasma) 발생 방식의 원격 플라즈마 발생기(50)를 예시하지만 이에 한정되지는 않는다. 원격 플라즈마 발생기(50)는 토로이달 형상의 플라즈마 방전 공간을 갖는 발생기 몸체(51)를 구비할 수 있다. The remote plasma generator 50 may use various plasma generation schemes. In this embodiment, a transformer coupled plasma generation type remote plasma generator 50 is illustrated but not limited thereto. The remote plasma generator 50 may include a generator body 51 having a toroidal plasma discharge space.

발생기 몸체(51)에는 플라즈마 방전 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 기전력을 제공하도록 마그네틱 코어(66)와 이에 권선된 일차권선(67)을 갖는 변압기(65)가 장착된다. 일차권선(67)은 전원 공급원(34)에 연결된다.The generator body 51 is equipped with a magnetic core 66 and a transformer 65 having a primary winding 67 wound thereon to provide an electromotive force to form a plasma in the plasma discharge space. The primary winding 67 is connected to a power source 34.

전원 공급원(34)은 반도체 스위칭 회로를 구비하고 이를 통하여 무선 주파수 전력을 발생하여 일차 권선(67)으로 공급한다. 전원 공급원(34)은 임피던스 정합을 위한 조절 회로를 구비할 수 있으며 또는 별도의 임피던스 정합기를 통하여 무선 주파수(Radio frequency) 전력을 일차 권선(67)으로 공급할 수도 있다. 전원 공급원(34)과 발생기 몸체(51)가 하나로 결합되어 구성되거나 또는 분리된 구조를 가질 수도 있다. 발생기 몸체(51)에 구비된 가스 입구(53)로 가스가 유입되고 전원 공급원(34)으로부터 일차 권선(67)으로 무선 주파수 전력이 공급되어 일차 권선(67)이 구동되면 발생기 몸체(51) 내부의 플라즈마 방전 공간에서 플라즈마가 발생된다. 이렇게 발생된 플라즈마 가스는 어댑터(55)를 통하여 공정 챔버(10)로 공급된다.The power supply source 34 has a semiconductor switching circuit, through which radio frequency power is generated and supplied to the primary winding 67. The power source 34 may have an adjusting circuit for impedance matching or may supply radio frequency power to the primary winding 67 through a separate impedance matcher. The power supply source 34 and the generator body 51 may be combined together or may have a separate structure. When the gas is introduced into the gas inlet 53 provided in the generator body 51 and the radio frequency power is supplied from the power source 34 to the primary winding 67 to drive the primary winding 67, The plasma is generated in the plasma discharge space of the plasma display panel. The plasma gas thus generated is supplied to the process chamber 10 through the adapter 55.

도 3은 상기 도 1의 공정 챔버의 단면에 대한 도면이다.3 is a cross-sectional view of the process chamber of FIG.

도 3을 참조하면, 공정 챔버(10)가 원형의 단면일 경우에, 공정 챔버 하우징(11)의 벽면에는 하이브리드 전극(41)과 하나 이상의 상태 측정 센서(42 내지 44)를 원주 방향을 따라 동일한 각도를 갖는 위치에 배치할 수 있다. 이때, 하이브리드 전극(41)과 하나 이상이 상태 측정 센서(42 내지 44)는 공정 챔버(10)의 바닥면으로부터 서로 동일한 높이를 갖는 위치에 배치하거나, 서로 상이한 높이를 갖는 위치에 배치할 수 있다.3, when the process chamber 10 has a circular cross-section, a hybrid electrode 41 and one or more status measurement sensors 42 to 44 are provided on the wall surface of the process chamber housing 11 in the same circumferential direction It can be disposed at a position having an angle. At this time, the hybrid electrode 41 and one or more of the state measurement sensors 42 to 44 may be disposed at positions having the same height from the bottom surface of the process chamber 10 or at positions having different heights from each other .

하이브리드 전극(41)과 하나 이상이 상태 측정 센서(42 내지 44) 각각은 공정 챔버(10) 내부의 센싱 범위를 균등하게 포함할 수 있는 지점에 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이들은 공정 챔버(11)의 높이가 50㎝로 가정하면, 공정 챔버(11)의 높이가 25㎝ 지점에 배치하고, 원주 방향으로 90°를 갖는 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 이때, 하이브리드 전극(41)은 상태 측정 센서(42 내지 44)와 별개로 플라즈마 발생을 위한 점화 효율이 좋은 지점에 위치할 수도 있다. 또한, 여기서는 하이브리드 전극(41)이 하나인 경우에 대하여 설명하고 있으나, 상태 측정 센서(42 내지 44)를 대체하여 복수의 하이브리드 전극(41)을 배치할 수도 있다.It is preferable that each of the hybrid electrode 41 and at least one of the status measurement sensors 42 to 44 is disposed at a position where the sensing range inside the process chamber 10 can equally be included. For example, when the height of the process chamber 11 is assumed to be 50 cm, it is preferable that the process chambers 11 are disposed at a height of 25 cm and 90 ° in the circumferential direction. At this time, the hybrid electrode 41 may be located at a position where the ignition efficiency for plasma generation is good, separately from the state measurement sensors 42 to 44. Although the hybrid electrode 41 is described here as one, a plurality of hybrid electrodes 41 may be disposed instead of the state measurement sensors 42 to 44. [

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법에 대한 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of operating a plasma system using a hybrid electrode according to an embodiment of the present invention.

플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 처리 공정을 확인하여 메인 공정을 수행할 때, 먼저 하이브리드 전극(41)의 모드를 점화모드로 스위칭하여 공정 챔버(10) 내부에서 플라즈마 점화를 준비한다(S101). 이때, 플라즈마 시스템(100)은 공정 챔버(10)의 하이브리드 전극(41)을 이용하여 플라즈마 점화를 실시한다.When performing the main process, the plasma system 100 switches the mode of the hybrid electrode 41 to the ignition mode and prepares the plasma ignition in the process chamber 10 (S101). At this time, the plasma system 100 performs plasma ignition using the hybrid electrode 41 of the process chamber 10.

이후, 플라즈마 시스템(100)은 상태 측정 센서(42 내지 44)를 이용하여 플라즈마 점화가 완료되었는지를 확인한다(S102). 이때, 플라즈마 시스템(100)는 플라즈마 점화가 완료되지 않았다고 판단하면(S102), 하이브리드 전극(41)을 이용하여 플라즈마 점화를 계속 실시한다.Thereafter, the plasma system 100 confirms whether the plasma ignition is completed using the state measurement sensors 42 to 44 (S102). At this time, if the plasma system 100 determines that the plasma ignition is not completed (S102), the plasma ignition is continued using the hybrid electrode 41. [

또한, 플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 점화가 완료되었다고 판단하면(S102), 하이브리드 전극(41)의 모드를 센싱모드로 스위칭하여 공정 챔버(10) 내부에서 플라즈마 상태를 확인한다(S103).The plasma system 100 switches the mode of the hybrid electrode 41 to the sensing mode and confirms the plasma state inside the process chamber 10 (S103) when it is determined that the plasma ignition is completed (S102).

그런 다음. 플라즈마 시스템(100)은 하이브리드 전극(41) 뿐만 아니라 상태 측정 센서(42 내지 44)를 이용하여 플라즈마 상태를 확인하고, 이를 통해 플라즈마 상태를 사용자에게 제공한다(S104). 이때, 상태 측정 센서(42 내지 44)도 공정 챔버(10) 내부에서 플라즈마 상태를 확인한다.after that. The plasma system 100 confirms the plasma state using the state measurement sensors 42 to 44 as well as the hybrid electrode 41, thereby providing a plasma state to the user (S104). At this time, the state measuring sensors 42 to 44 also check the plasma state inside the process chamber 10. [

한편, 플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 처리 공정을 확인하여 클리닝 공정을 수행할 때, 먼저 하이브리드 전극(41)의 모드를 센싱모드로 스위칭하여 공정 챔버(10) 내부에서 플라즈마 상태를 확인하고, 이를 통해 플라즈마 상태를 사용자에게 제공한다(S110,S111). 이때, 상태 측정 센서(42 내지 44)도 공정 챔버(10) 내부에서 플라즈마 상태를 확인한다.When the plasma processing system 100 confirms the plasma processing process and performs a cleaning process, first, the mode of the hybrid electrode 41 is switched to the sensing mode to check the plasma state in the process chamber 10, The plasma state is provided to the user (S110, S111). At this time, the state measuring sensors 42 to 44 also check the plasma state inside the process chamber 10. [

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and equivalent arrangements may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 : 공정 챔버 20 : 진공 펌프
30 : 전원 공급원 41 : 하이브리드 전극
47 : 스위칭 회로 50 : 원격 플라즈마 발생기
60 : 계측회로 61 : 제어부
62 : 상태 표시부 63 : 호스트10: process chamber 20: vacuum pump
30: Power supply source 41: Hybrid electrode
47: switching circuit 50: remote plasma generator
60: Measurement circuit 61:
62: Status display section 63: Host

Claims (7)

공정 챔버에 장착되어 점화기능과 센싱기능을 수행하기 위한 하나 이상의 하이브리드 전극;
상기 하이브리드 전극에 전원을 공급하거나 상기 공정 챔버 내부의 플라즈마 상태의 계측값을 계측회로에 전달하기 위한 스위칭회로; 및
상기 공정 챔버 내부의 플라즈마 점화 상태에 따라 상기 스위칭 회로를 제어하기 위한 제어부;
를 포함하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템.
At least one hybrid electrode mounted in the process chamber for performing an ignition function and a sensing function;
A switching circuit for supplying power to the hybrid electrode or for transmitting a measured value of a plasma state in the process chamber to a measuring circuit; And
A control unit for controlling the switching circuit according to a plasma ignition state in the process chamber;
And a second electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 하이브리드 전극은,
상기 공정 챔버에서 메인 공정을 수행할 때, 플라즈마 점화 이전에 점화 기능을 수행하고, 플라즈마 점화 이후에 센싱 기능을 수행하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템.
The method according to claim 1,
The hybrid electrode includes:
The plasma system according to any one of claims 1 to 3, wherein the main electrode of the plasma processing apparatus is a plasma processing system.
제 2 항에 있어서,
상기 하이브리드 전극은,
상기 공정 챔버에서 클리닝 공정을 수행할 때, 센싱 기능을 수행하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템.
3. The method of claim 2,
The hybrid electrode includes:
And a hybrid electrode for performing a sensing function when performing a cleaning process in the process chamber.
공정 챔버의 플라즈마 점화 상태를 확인하는 단계; 및
상기 플라즈마 점화 상태에 따라 상기 공정 챔버에 장착된 하이브리드 전극을 이용하여 상기 공정 챔버의 플라즈마에 대해 점화 기능 또는 상태 센싱 기능을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법.
Identifying a plasma ignition state of the process chamber; And
Performing an ignition function or a state sensing function on the plasma of the process chamber using the hybrid electrode mounted on the process chamber in accordance with the plasma ignition state;
Wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other.
제 4 항에 있어서,
상기 플라즈마 점화 상태 확인 단계 이전에는, 상기 공정 챔버에서 공정을 판단하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법.
5. The method of claim 4,
Further comprising the step of determining a process in the process chamber prior to the step of verifying the plasma ignition condition.
제 5 항에 있어서,
상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 메인 공정을 수행하는 것으로 판단하면, 플라즈마 점화 이전에 점화 기능을 수행하고, 플라즈마 점화 이후에 센싱 기능을 수행하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the hybrid electrode performs an ignition function before the plasma ignition and performs a sensing function after the plasma ignition if it is determined that the main process is performed in the process chamber.
제 5 항에 있어서,
상기 하이브리드 전극은, 상기 공정 챔버에서 클리닝 공정을 수행하는 것으로 판단하면, 센싱 기능을 수행하는 하이브리드 전극을 이용한 플라즈마 시스템의 동작 방법.

6. The method of claim 5,
Wherein the hybrid electrode is configured to perform a cleaning process in the process chamber, when the hybrid electrode performs a sensing function.

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